Age-sex-ApoE allele interactions in neuronal and white matter vulnerability to air pollution
年龄-性别-ApoE等位基因相互作用影响神经元和白质对空气污染的脆弱性
基本信息
- 批准号:10456754
- 负责人:
- 金额:$ 30.93万
- 依托单位:
- 依托单位国家:美国
- 项目类别:
- 财政年份:2018
- 资助国家:美国
- 起止时间:2018-07-01 至 2024-06-30
- 项目状态:已结题
- 来源:
- 关键词:AgeAgingAir PollutionAllelesAlzheimer&aposs disease riskAmyloidAmyloidosisAngiographyAnisotropyApolipoprotein EAtrophicBiological AssayBlood - brain barrier anatomyBrainC57BL/6 MouseC57BL/6N MouseCD36 geneCerebral IschemiaCerebrumChemicalsChronicClassificationClinicalCognitionCognitive agingCognitive deficitsCollaborationsConfocal MicroscopyCore-Binding FactorCytologyDataDepositionDoseElderlyExperimental ModelsExposure toFemaleFinchesGenesHeterogeneityHippocampus (Brain)HistocytochemistryHomozygoteHourHumanIL6 geneImageImmunohistochemistryImpaired cognitionIn VitroInflammatoryInflammatory ResponseIschemiaKnock-outKnowledgeLearningMagnetic Resonance ImagingMapsMediatingModelingMonitorMusMyelinMyelin Associated GlycoproteinMyelin Basic ProteinsNerve DegenerationNeuritesNeuronsOvarian CyclesParticulate MatterPathway interactionsPerimenopausePike fishPredispositionProcessReportingResolutionRiskRoleSamplingTLR4 geneTNF geneTextTransgenic MiceUltrafineVaginaWestern BlottingWomanage relatedapolipoprotein E-4blood-brain barrier disruptionblood-brain barrier permeabilizationcerebral hypoperfusioncerebrovascularcerebrovascular amyloidcohortcommunity livingcytotoxicitydementia riskexperimental studyfamilial Alzheimer diseasefine particleshigh riskhippocampal subregionsin vivomacrophagemouse modelmultiphoton imagingmyelin degenerationnanoparticlenanosizedneurotoxicprematurereproductive senescenceresidenceresponsesexsynergismtraffic-related air pollutionwhite matter
项目摘要
Project 3 Abstract: Caleb Finch, with Todd Morgan and Christian Pike
Age-Sex-ApoE Allele Interactions in White Matter Vulnerability to Air Pollution.
To reviewers: new text is italicized. Accelerated cognitive aging is strongly associated with air pollution fine-
sized particulate matter (PM2.5u) in two recent reports of community-living elderly 1, 2). Besides cognitive
deficits and loss of white matter, the WHIMS cohort incurred higher risk of dementia (Project 1).
In mouse models, nano-sized PM (nPM) from traffic-related air pollution (TRAP-nPM) is pro-
amyloidogenic. In our experimental model, mice receive whole body exposure to TRAP-nPM for 150 hours
intermittently during 10 weeks (Core C2). Besides brain-wide inflammatory responses, TRAP-nPM causes
selective damage to hippocampal CA1 myelinated neurons (Fig. 4) that are most vulnerable in AD and to
cerebrovascular ischemia. Because AD risk is elevated in women, particularly in apoE4 carriers, we propose to
study age-sex-ApoE allele interactions in the vulnerability of myelinated pathways to nPM using EFAD mice.
We also examine the blood-brain barrier (BBB), which shows greater age-related leakiness in human ApoE4
carriers. New data show that nPM increases activity in a TLR4 inflammatory pathway that mediates post-
ischaemic neurodegeneration. We hypothesize that TRAP increases AD risk by TLR4-related inflammatory
processes that synergize with CA1-specific hippocampal neurodegenerative mechanisms.
Aim 1 (refocused): Age and sex in brain susceptibility of C57BL/6 (B6) mice to nPM. Both sexes of B6 mice will
be exposed to nPM at ages 2 mo, 10, and 18 mo, spanning reproductive senescence. We will assay
hippocampus mediated learning and hippocampal subregional analysis of myelin degeneration and neuron
atrophy. Microglial and TLR4-TNFα pathway responses will be evaluated by immunohistochemistry and
Western blots. Cerebrovascular and white matter tract responses to nPM exposure is assessed in Core B2 by
in vivo multiphoton imaging for regional CBF and BBB permeability and angiography. DTI-MRI at 80µm
isotropic spatial resolution will provide fractional anisotropy maps for white matter connectivity. BBB cellular
integrity is assessed by confocal microscopy. Collaboration with Project 4 examines B6 brains for synergies of
nPM with chronic cerebral hypoperfusion (CCH).
Aim 2: Age-Sex-ApoE allele interactions in EFAD mouse responses to nPM. The Aim 1 parameters of age and
sex for hippocampal-mediated learning and neurodegeneration in hippocampal subfields are examined in
EFAD mice. Cerebrovascular amyloid and microbleeds will be evaluated in EFAD mice. We hypothesize that
nPM will show female bias in accelerating AD changes.
Aim 3 (major revisions): Role of TLR4. A new mouse model with inducible macrophage/microglial-
specificTLR4 knockout (i-mTLR4-ko) will evaluate TLR4 contributions to nPM-induced myelin degeneration
and neurite atrophy. This new model will identify targets of TLR4 pathway components in the effects of
TRAP on myelinated pathways.
项目 3 摘要:Caleb Finch、Todd Morgan 和 Christian Pike
白质对空气污染脆弱性的年龄-性别-ApoE 等位基因相互作用。
致审稿人:新文本是斜体的。加速认知老化与空气污染密切相关。
最近两份关于社区老年人的报告中的颗粒物 (PM2.5u) 1, 2)。
由于白质缺陷和损失,WHIMS 队列纳入了更高的痴呆风险(项目 1)。
在小鼠模型中,交通相关空气污染 (TRAP-nPM) 产生的纳米级 PM (nPM) 会促进
在我们的实验模型中,小鼠全身暴露于 TRAP-nPM 150 小时。
在 10 周内间歇性地发生(核心 C2),除了全脑炎症反应外,TRAP-nPM 还会引起。
海马 CA1 有髓鞘神经元的选择性损伤(图 4),这些神经元在 AD 中最脆弱,并且
由于女性尤其是 apoE4 携带者患 AD 的风险较高,因此我们建议
使用 EFAD 小鼠研究年龄-性别-ApoE 等位基因相互作用对 nPM 的有髓鞘通路的脆弱性。
我们还检查了血脑屏障 (BBB),该屏障显示人类 ApoE4 中与年龄相关的泄漏更大
新数据表明,nPM 会增加介导后炎症通路的 TLR4 炎症通路的活性。
我们勇敢地承认 TRAP 通过 TLR4 相关炎症增加 AD 风险。
与 CA1 特异性海马神经退行性机制协同作用的过程。
目标 1(重新聚焦):C57BL/6 (B6) 小鼠的大脑对 nPM 的易感性的年龄和性别 B6 小鼠的两种性别都会。
我们将在 2 个月、10 个月和 18 个月时暴露于 nPM,跨越生殖衰老。
海马介导的学习以及髓磷脂变性和神经元的海马亚区域分析
小胶质细胞和 TLR4-TNFα 通路反应将通过免疫组织化学进行评估。
核心 B2 中评估脑血管和白质束对 nPM 暴露的反应。
体内多光子成像,用于局部 CBF 和 BBB 渗透性以及 80 µm 的 DTI-MRI 血管造影。
各向同性空间分辨率将为白质 BBB 细胞连接提供分数各向异性图。
与 Project 4 合作检查 B6 大脑的协同作用来评估完整性。
nPM 伴有慢性脑灌注不足 (CCH)。
目标 2:EFAD 小鼠对 nPM 反应中的年龄-性别-ApoE 等位基因相互作用 目标 1 参数:年龄和
海马介导的学习的性别和海马亚区的神经变性在
将在 EFAD 小鼠中评估脑血管淀粉样蛋白和微出血。
nPM 将在加速 AD 变化方面表现出女性偏见。
目标 3(重大修订):TLR4 的作用,具有可诱导巨噬细胞/小胶质细胞的新小鼠模型。
特异性TLR4敲除(i-mTLR4-ko)将评估TLR4对nPM诱导的髓磷脂变性的贡献
这个新模型将确定 TLR4 通路成分的作用靶点。
有髓鞘通路上的 TRAP。
项目成果
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