Mechanisms of Oligodendrocyte and Axonal Abnormalities After Perinatal Brain Injury
围产期脑损伤后少突胶质细胞和轴突异常的机制
基本信息
- 批准号:10705261
- 负责人:
- 金额:$ 45.5万
- 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:2018-09-30 至 2025-08-31
- 项目状态:未结题
- 来源:
- 关键词:AMPA ReceptorsAblationAction PotentialsAffectAnimal ModelAxonBehavioralBiochemicalBirth traumaBrain InjuriesCell LineageCell MaturationCellsCerebral PalsyChildChronicCognitiveComplexCorpus CallosumDataDefectDevelopmentDiffuseDoctor of PhilosophyDown-RegulationElectron MicroscopyElectrophysiology (science)Exposure toFrequenciesFunctional disorderFutureGlutamatesHIF1A geneHistone DeacetylaseHypoxiaInjuryLearning DisabilitiesMediatingMediatorMolecularMolecular TargetMotorMyelinNeonatalNeurogliaNeurologicNeuronsNodalOligodendrogliaPathologyPathway interactionsPerinatal Brain InjuryPhosphorylationPhysiologicalPlayPredispositionPremature BirthPremature InfantProliferatingPropertyRecoveryRegulationRoleSIRT1 geneStructureSurvivorsSynapsesTestingTherapeutic Interventionadverse outcomecellular targetingcyclin-dependent kinase inhibitor 1Bdisabilitygain of functiongenetic manipulationhippocampal pyramidal neuroninsightloss of functionlung injurymyelinationneurobehavioralnormoxianovel therapeutic interventionoligodendrocyte lineageoligodendrocyte progenitoroverexpressionpostsynapticprematurepresynapticpreventprogenitorprogramsprotein expressionwhite matter injury
项目摘要
A major cause of chronic disability in survivors of premature birth is diffuse white matter injury (DWMI) and
hypomyelination. Altered development of the WM is directly associated with adverse outcomes, including
cerebral palsy, cognitive delay and neurobehavioral problems. The cellular pathophysiology underlying DWMI
and abnormal myelination is complex and not fully understood. WM glia, and particularly oligodendrocytes
(OLs) and their progenitors (OPCs), are susceptible to injury that often occurs in premature birth. We have
previously used an animal model of hypoxia (HX)-induced global WMI to demonstrate that OPCs display
delayed maturation, which results in abnormal myelination and altered WM function. We have uncovered major
aspects of the cellular dysmaturation pathology underlying HX-induced delayed myelination in corpus
callosum, including enhanced OPC proliferation associated with decreased OL differentiation, and disrupted
myelin ultrastructure. Our recent analysis of OL development in corpus callosum (CC) demonstrates that: i) the
prolonged proliferative state of OPCs and delayed OL differentiation in HX is a result of changes in HIF1α-
dependent expression and activity of the histone deacetylases Sirt1 and Sirt2, respectively; ii) HX reduces
synaptic glutamate (Glu) release from cortical pyramidal neurons on OPCs, which normally downregulates
OPC proliferation, and iii) HX compromises axonal integrity and function in SCWM, resulting in altered
axon/myelin interactions. Based on these results, we now propose to test the hypothesis that HX-induced
protracted WM immaturity arises from intrinsic (Sirt1 and Sirt2) and extrinsic (synaptic) dysregulation of OPC
proliferation and OL maturation, thus affecting axonal integrity and function. Firstly, we will establish the role of
Sirt2 as a crucial mediator of HX-induced delayed OL maturation in CC. Secondly, we will define the role of
non-cell autonomous, glutamate-mediated synaptic changes in regulating OPC proliferation and delayed OL
maturation in CC after HX. Finally, we will define the effects of HX and the role of delayed OL maturation on
axonal integrity/function in CC. Together, these studies will not only shed light on crucial cellular mechanisms
of HX-induced delay in WM maturation, but might also lead to the development of new therapeutic approaches
aimed at lessening the long-term neurological sequelae of premature birth.
早产幸存者慢性残疾的一个主要原因是弥漫性脑白质损伤(DWMI)和
WM 发育的改变与不良后果直接相关,包括
脑瘫、认知延迟和神经行为问题 DWMI 的细胞病理生理学。
髓鞘形成异常是复杂的,目前尚未完全了解 WM 神经胶质细胞,特别是少突胶质细胞。
(OL) 及其祖细胞 (OPC) 很容易受到早产时经常发生的损伤。
先前使用缺氧 (HX) 诱导的整体 WMI 动物模型来证明 OPCs 显示
延迟成熟,导致髓鞘形成异常和 WM 功能改变。
HX 诱导的体内髓鞘形成延迟的细胞发育不良病理学的各个方面
胼胝体,包括与 OL 分化减少相关的 OPC 增殖增强,以及破坏
我们最近对胼胝体 (CC) OL 发育的分析表明: i)
HX 中 OPC 增殖状态延长和 OL 分化延迟是 HIF1α 变化的结果
ii) 组蛋白脱乙酰酶 Sirt1 和 Sirt2 分别依赖于 HX 的表达和活性;
OPC 上的皮质锥体神经元释放突触谷氨酸 (Glu),通常会下调
OPC 增殖,以及 iii) HX 损害 SCWM 中的轴突完整性和功能,导致改变
基于这些结果,我们现在建议检验 HX 诱导的假设。
长期 WM 不成熟是由 OPC 的内在(Sirt1 和 Sirt2)和外在(突触)失调引起的
增殖和 OL 成熟,从而影响轴突完整性和功能。首先,我们将确定 OL 的作用。
Sirt2 作为 CC 中 HX 诱导的 OL 成熟延迟的关键介质。
非细胞自主、谷氨酸介导的突触变化调节 OPC 增殖和延迟 OL
最后,我们将定义 HX 的影响以及延迟 OL 成熟的作用。
总之,这些研究不仅将揭示关键的细胞机制。
HX 引起的 WM 成熟延迟,但也可能导致新治疗方法的开发
旨在减少早产的长期神经系统后遗症。
项目成果
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