Innovative therapeutic approaches to address excitotoxic CNS/neuronal damage in opioid-neuroHIV comorbidity
解决阿片类药物-神经艾滋病毒合并症中的兴奋性中枢神经系统/神经元损伤的创新治疗方法
基本信息
- 批准号:10684110
- 负责人:
- 金额:$ 67.87万
- 依托单位:
- 依托单位国家:美国
- 项目类别:
- 财政年份:2022
- 资助国家:美国
- 起止时间:2022-08-15 至 2027-05-31
- 项目状态:未结题
- 来源:
- 关键词:AMPA ReceptorsAccelerationAcuteAddressAdultAffectAgonistAnimalsArchitectureBehaviorBehavioralBiochemicalBrainBrain-Derived Neurotrophic FactorBreedingCLC GeneCell membraneCellsChronicClinical PathologyContractsCorpus striatum structureDataDisinhibitionDopamine ReceptorElectrophysiology (science)EnhancersEpilepsyEquilibriumEventExposure toFunctional disorderGlutamatesGramicidinHIVHIV Envelope Protein gp120HIV-1HeroinHomeostasisHumanImmunosuppressionImpaired cognitionIn VitroIncidenceInfectionInflammationInjuryInterventionIntractable EpilepsyLinkMembrane PotentialsMinorMorphineMusN-Methyl-D-Aspartate ReceptorsNeurogliaNeurologicNeuronal InjuryNeuronsOpiate AddictionOpioidOpioid ReceptorOpticsOutcomeOutputPatternPerforationPhosphorylationPhysiologicalPhysiologyPopulationProbabilityProdrugsPropertyProteinsRampRegulationReporterRestRoleSeveritiesSignal TransductionSpinal cord injurySystemTemporal LobeTestingTherapeuticTherapeutic InterventionTransgenic MiceTransgenic Modelautism spectrum disorderawakebehavior measurementcentral nervous system injurycohortcomorbiditycytokinedeafnessdriving forceexcitotoxicityexperimental studygenetic regulatory proteinin vitro Modelin vivoinduced pluripotent stem cellinhibitorinjection drug useinnovationmotor behaviormotor deficitnervous system disorderneuroAIDSneuronal excitabilityneuronal survivalneurotoxicopioid abuseopioid exposureopioid use disorderoptical imagingpainful neuropathypatch clampsexsodium-potassium-chloride cotransporter 1 proteinspinal cord and brain injurysymportertheoriestherapy designtraffickingtransmission processuptakevoltage
项目摘要
Injection drug use increases the probability of contracting HIV, and opioid use disorder (OUD) accelerates HIV-
1 infection through immune suppression and direct CNS actions. Glutamatergic excitotoxicity is a major factor
in HIV-dependent CNS injury, but emerging evidence also suggests a loss of inhibitory GABAergic function in
neuroHIV. The parallel loss of Cl− homeostasis and GABAergic tone will worsen excitatory outcomes since
‘disinhibition’ results in net excitation. If this is true, then interventions that protect inhibitory systems are
predicted to at least partially negate ‘excitotoxic’ effects of HIV. KCC2 is the main transporter responsible for
maintaining [Cl−]i homeostasis and GABAergic function in the adult CNS and is the focus of proposed studies.
Although the idea of disinhibition as a driving force is embraced for other neurological disorders (e.g., autism,
certain epilepsies, opioid dependence, traumatic brain/spinal cord injury), it represents a conceptual shift about
mechanisms underlying synaptodendritic dysfunction in neuroHIV. The Cl− concentration inside neurons ([Cl−]i)
is small and the Cl− reversal potential (ECl) is close to the resting membrane potential. Thus, minor changes in
[Cl−]i can greatly affect the strength and polarity of inhibitory (e.g., GABAA) transmission. NKCC1 (Cl− uptake)
and KCC2 (Cl− efflux) co-transporters are key regulators of [Cl−]i, and KCC2 expression/function is essential for
adult neuron survival. Their balance can be regulated by cytokines/trophic factors (e.g., BDNF) from glia,
therapeutically (CLP290), genetically, and by opioids. Importantly, we find that increasing KCC2 levels/function
strongly protects against exposure to Tat, gp120, infectious HIV, and opioids in human and mouse neurons. In
vivo, maintaining KCC2 phosphorylation can normalize KCC2 localization in Drd2-expressing striatal medium
spiny neuron (MSN) cell membranes and reverse motor deficits due to HIV-1 Tat. Aim 1 uses in vitro models
including iPSC MSNs, infective HIV, and optical electrophysiology to identify mechanisms by which HIV and/or
opioids alter [Cl−]i homeostasis, dysregulate D1/D2 MSN excitability, how this triggers synaptodendritic injury,
and protective strategies. Despite its fundamental importance, the role of KCC2 in excitatory/inhibitory (E-I)
imbalances and altered ECl and EGABA have never been explored in the context of HIV/OUD. Aim 2 extends the
studies in vivo/ex vivo. 2 transgenic models (Tat+/-, HIVTg26) that both mimic clinical pathology with considerable
fidelity are crossed with transgenic mice expressing Drd1a-tdTomato (D1) and Drd2-eGFP (D2) to identify both
striatal MSN populations. Acute (2 wk) and chronic (8 wk) HIV/Tat exposure times are examined; separate
cohorts of mice (both sexes) receive concurrent, ramping exposure to morphine (s.c.). Comprehensive studies
of [Cl−]i regulation in MSNs (gramicidin-perforated patch physiology), synaptodendritic injury, and behavior
related to striatal function are performed ± the KCC2 enhancer prodrug CLP290 as an intervention strategy.
Alternative [Cl−]i regulation through NKCC1, TMEM16A, and CLC-1 are also tested. GCaMP8f expression in
D1/D2 MSNs in awake, behaving mice links striatal output activity to behavioral change (Inscopix miniscopes).
注射吸毒会增加感染 HIV 的可能性,而阿片类药物使用障碍 (OUD) 会加速 HIV 感染
1 通过免疫抑制和直接中枢神经系统作用引起的感染是主要因素。
HIV 依赖性中枢神经系统损伤,但新出现的证据也表明,抑制性 GABA 能功能丧失
由于 Cl− 稳态和 GABA 能张力的同时丧失,兴奋性结果会恶化。
如果这是真的,那么保护抑制系统的干预措施就是“去抑制”。
预计 KCC2 至少可以部分抵消 HIV 的“兴奋毒性”作用,KCC2 是负责这种作用的主要转运蛋白。
维持成人 CNS 中的 [Cl−]i 稳态和 GABA 能功能,是拟议研究的重点。
尽管去抑制作为驱动力的想法也被其他神经系统疾病(例如自闭症、
某些癫痫症、阿片类药物依赖、创伤性脑/脊髓损伤),它代表了关于
NeuroHIV 突触树突功能障碍的机制。神经元内的 Cl− 浓度 ([Cl−]i)。
较小且 Cl− 反转电位 (ECl) 接近静息膜电位,因此,变化较小。
[Cl−]i 可以极大地影响抑制性(例如 GABAA)NKCC1(Cl− 摄取)的强度和极性。
和 KCC2(Cl− 流出)协同转运蛋白是 [Cl−]i 的关键调节因子,KCC2 表达/功能对于
成体神经元的存活可以通过神经胶质细胞的细胞因子/营养因子(例如 BDNF)来调节,
重要的是,我们发现通过治疗(CLP290)、遗传和阿片类药物来增加 KCC2 水平/功能。
强烈防止人类和小鼠神经元接触 Tat、gp120、传染性 HIV 和阿片类药物。
体内,维持 KCC2 磷酸化可以使表达 Drd2 的纹状体培养基中的 KCC2 定位正常化
Tat 1 使用体外模型来抑制多棘神经元 (MSN) 细胞膜并逆转 HIV-1 引起的运动缺陷。
包括 iPSC MSN、感染性 HIV 和光学电生理学,以确定 HIV 和/或
阿片类药物改变 [Cl−]i 稳态,调节 D1/D2 MSN 兴奋性,这如何触发突触树突损伤,
尽管 KCC2 具有根本重要性,但它在兴奋/抑制 (E-I) 中的作用。
目标 2 从未在 HIV/OUD 的背景下探讨过失衡和 ECl 和 EGABA 的改变。
体内/离体研究 2 种转基因模型(Tat+/-、HIVTg26)均模拟了相当大的临床病理学。
fidelity 与表达 Drd1a-tdTomato (D1) 和 Drd2-eGFP (D2) 的转基因小鼠杂交,以鉴定两者
分别检查纹状体 MSN 人群的急性(2 周)和慢性(8 周)HIV/Tat 暴露时间;
小鼠组(男女)接受同时、逐渐增加的吗啡暴露(SC)综合研究。
MSN(短杆菌肽穿孔斑生理学)、突触树突损伤和行为中的 [Cl−]i 调节
进行与纹状体功能相关的±KCC2增强剂前药CLP290作为干预策略。
还测试了通过 NKCC1、TMEM16A 和 CLC-1 表达的替代 [Cl−]i 调节。
清醒、有行为的小鼠中的 D1/D2 MSN 将纹状体输出活动与行为变化联系起来(Inscopix 微型显微镜)。
项目成果
期刊论文数量(0)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
数据更新时间:{{ journalArticles.updateTime }}
{{
item.title }}
{{ item.translation_title }}
- DOI:
{{ item.doi }} - 发表时间:
{{ item.publish_year }} - 期刊:
- 影响因子:{{ item.factor }}
- 作者:
{{ item.authors }} - 通讯作者:
{{ item.author }}
数据更新时间:{{ journalArticles.updateTime }}
{{ item.title }}
- 作者:
{{ item.author }}
数据更新时间:{{ monograph.updateTime }}
{{ item.title }}
- 作者:
{{ item.author }}
数据更新时间:{{ sciAawards.updateTime }}
{{ item.title }}
- 作者:
{{ item.author }}
数据更新时间:{{ conferencePapers.updateTime }}
{{ item.title }}
- 作者:
{{ item.author }}
数据更新时间:{{ patent.updateTime }}
Kurt F Hauser其他文献
Kurt F Hauser的其他文献
{{
item.title }}
{{ item.translation_title }}
- DOI:
{{ item.doi }} - 发表时间:
{{ item.publish_year }} - 期刊:
- 影响因子:{{ item.factor }}
- 作者:
{{ item.authors }} - 通讯作者:
{{ item.author }}
{{ truncateString('Kurt F Hauser', 18)}}的其他基金
Chloride channel-dependent mechanisms of opiate and HIV-induced synaptodendritic injury
阿片类药物和 HIV 诱导的突触树突损伤的氯离子通道依赖性机制
- 批准号:
10704734 - 财政年份:2022
- 资助金额:
$ 67.87万 - 项目类别:
Chloride channel-dependent mechanisms of opiate and HIV-induced synaptodendritic injury
阿片类药物和 HIV 诱导的突触树突损伤的氯离子通道依赖性机制
- 批准号:
10548312 - 财政年份:2022
- 资助金额:
$ 67.87万 - 项目类别:
Innovative therapeutic approaches to address excitotoxic CNS/neuronal damage in opioid-neuroHIV comorbidity
解决阿片类药物-神经艾滋病毒合并症中的兴奋性中枢神经系统/神经元损伤的创新治疗方法
- 批准号:
10573827 - 财政年份:2022
- 资助金额:
$ 67.87万 - 项目类别:
Selective vulnerability of discrete neural circuits in the striatum to HIV-opiate comorbidity
纹状体中离散神经回路对艾滋病毒-阿片类共病的选择性脆弱性
- 批准号:
10317037 - 财政年份:2018
- 资助金额:
$ 67.87万 - 项目类别:
Bivalent Ligands as Chemical Probes to Study Opioid Abuse-enhanced HIV Infection
二价配体作为化学探针研究阿片类药物滥用增强的 HIV 感染
- 批准号:
9924466 - 财政年份:2017
- 资助金额:
$ 67.87万 - 项目类别:
HIV opiate interactions in white matter pathology
HIV阿片类药物在白质病理学中的相互作用
- 批准号:
10189540 - 财政年份:2017
- 资助金额:
$ 67.87万 - 项目类别:
HIV opiate interactions in white matter pathology
HIV阿片类药物在白质病理学中的相互作用
- 批准号:
9419501 - 财政年份:2017
- 资助金额:
$ 67.87万 - 项目类别:
相似国自然基金
基于增广拉格朗日函数的加速分裂算法及其应用研究
- 批准号:12371300
- 批准年份:2023
- 资助金额:43.5 万元
- 项目类别:面上项目
肠菌源性丁酸上调IL-22促进肠干细胞增殖加速放射性肠损伤修复的机制研究
- 批准号:82304065
- 批准年份:2023
- 资助金额:30 万元
- 项目类别:青年科学基金项目
基于肌红蛋白构象及其氧化还原体系探究tt-DDE加速生鲜牛肉肉色劣变的分子机制
- 批准号:32372384
- 批准年份:2023
- 资助金额:50 万元
- 项目类别:面上项目
基于联邦学习自动超参调整的数据流通赋能加速研究
- 批准号:62302265
- 批准年份:2023
- 资助金额:30 万元
- 项目类别:青年科学基金项目
M2 TAMs分泌的OGT通过促进糖酵解过程加速肝细胞癌恶性生物学行为的机制研究
- 批准号:82360529
- 批准年份:2023
- 资助金额:32 万元
- 项目类别:地区科学基金项目
相似海外基金
The Role of CD4+ Memory T cell Subtypes in Periodontal Disease Recurrence
CD4 记忆 T 细胞亚型在牙周病复发中的作用
- 批准号:
10642981 - 财政年份:2023
- 资助金额:
$ 67.87万 - 项目类别:
Clonal hematopoiesis and inherited genetic variation in sickle cell disease
镰状细胞病的克隆造血和遗传变异
- 批准号:
10638404 - 财政年份:2023
- 资助金额:
$ 67.87万 - 项目类别:
Pandemic preparedness for underserved persons in the US: Harnessing data from the RADx-UP consortium to assess public health tools for resource allocation
美国服务不足人群的流行病防范:利用 RADx-UP 联盟的数据评估用于资源分配的公共卫生工具
- 批准号:
10881319 - 财政年份:2023
- 资助金额:
$ 67.87万 - 项目类别:
Mechanisms underlying mustard gas-induced conjunctival injury and use of lipid mediators as medical countermeasures
芥子气引起的结膜损伤的机制以及脂质介质作为医疗对策的使用
- 批准号:
10882060 - 财政年份:2023
- 资助金额:
$ 67.87万 - 项目类别:
Optimizing the dose of tafenoquine for the radical cure of Plasmodium vivax malaria in Southeast Asia
优化他非诺喹的剂量以根治东南亚间日疟原虫疟疾
- 批准号:
10703688 - 财政年份:2023
- 资助金额:
$ 67.87万 - 项目类别: