Role of Central Autonomic Relays in Aging Sarcopenia
中枢自主神经继电器在老年性肌肉减少症中的作用
基本信息
- 批准号:10569556
- 负责人:
- 金额:$ 58.18万
- 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:2022-02-15 至 2027-01-31
- 项目状态:未结题
- 来源:
- 关键词:AccelerationAdrenergic ReceptorAffectAgeAgingAttenuatedAxonCell NucleusChronicCollectionDataDenervationDevelopmentDiseaseElderlyFailureG-Protein-Coupled ReceptorsGene ExpressionGene Expression ProfilingGene SilencingGenesHalorhodopsinsHealthHindlimbHomeoboxImaging TechniquesImpairmentInterventionLabelMeasuresMediatingMethylationMolecularMolecular TargetMonitorMotorMotor NeuronsMusMuscleMuscle FibersMuscle functionMuscular AtrophyNeurodegenerative DisordersNeuromuscular JunctionNeuronsNeurotransmittersNorepinephrinePatch-Clamp TechniquesPeripheralPhysiologicalPontine structureProteinsPublishingQuality of lifeReactionRecombinant adeno-associated virus (rAAV)RegulationRoleSignal TransductionSkeletal MuscleSpinal CordSympathetic Nervous SystemSympathomimeticsSynaptic VesiclesTRPV1 geneTestingTimeTissuesTranscriptWasting Syndromeage relateddelivery vehicledemethylationdesigndisabilityextracellularhuman old age (65+)improvedinnovationlight gatedmotor controlmuscle formmuscular structurenerve supplynovel strategiesoptogeneticsphysiologic stressorpostsynapticpresynapticprotein expressionremediationretrograde transportsarcopeniaside effecttooltranscription factortranscriptome sequencingtransmission processvectorvesicular releasevoltage
项目摘要
Summary:
SNS failure is common in old age and neurodegenerative diseases that impair adaptation to common
physiological stressors. We and others found that sympathetic axons innervate skeletal muscle fibers and
maintain the integrity of skeletal muscle composition and function at the presynaptic and postsynaptic
neuromuscular junction (NMJ) in health and disease. We also demonstrated that (a) SNS impairment leads to
skeletal muscle motor denervation; (b) both the SNS and sympathomimetics regulate motoneuron synaptic
vesicle release and postsynaptic molecular composition; and (c) aging blunts the influence of the SNS on NMJ
transmission. These data support the strong influence of the SNS on motoneuron and myofiber molecular
composition and function.
Probing deeper, we found that the SNS and sympathomimetics regulate motoneuron synaptic vesicle release
via extracellular Ca2+ and such molecular targets, as TRPV1 and P/Q- and N-type voltage-activated Ca2+
channels. Recently, we demonstrated that ?1-adrenoceptor is expressed in motoneurons and declines
significantly with aging. These studies unveil the molecular substrate that accounts for the influence of
peripheral sympathetic neurons on NMJ transmission in young mice and its decline with aging. However, we
do not know whether and how the central autonomic relays (CARs)—particularly the pontine A5 nucleus, which
projects to the spinal cord intermediolateral (IML) column—regulate skeletal muscle mass, strength,
innervation, and NMJ transmission and whether this influence declines over time. Optogenetics combined with
neuron retrograde labeling provides a unique opportunity to determine the precise role of A5 nucleus in living
mice.
Based on our published and preliminary data, we propose that aging impairs A5 nucleus regulation of
the peripheral SNS, increasing skeletal muscle sympathetic and motor denervation and loss of mass
and strength.
The following specific aims are designed to test this hypothesis: Aim 1 define the role of A5 sympathetic
neurons projecting to hindlimb muscles (SNPHLM) in muscle motoneuron denervation, impaired NMJ
transmission, and sarcopenia with aging, and Aim 2 will determine whether sustained expression of the master
sympathetic transcription factor Phox-2b in A5 SNPHLM attenuates skeletal muscle sympathetic and motor
denervation with aging.
This project will be the first to define CARs’ role in NMJ transmission and muscle sympathetic and motor
innervation. It will elucidate upper level control of the motor unit to achieve an integrated, comprehensive
understanding of aging sarcopenia. Successful results will shift the treatment target for sarcopenia from the
skeletal muscle to the central sympathetic neuron.
概括:
SNS 故障在老年和神经退行性疾病中很常见,这些疾病会损害对常见问题的适应。
我们和其他人发现交感神经轴突支配骨骼肌纤维和
维持突触前和突触后骨骼肌组成和功能的完整性
我们还证明,(a) SNS 损伤会导致神经肌肉接头 (NMJ) 的健康和疾病。
(b) SNS 和拟交感神经药均调节运动神经元突触
囊泡释放和突触后分子组成;(c) 衰老减弱了 SNS 对 NMJ 的影响
这些数据支持 SNS 对运动神经元和肌纤维分子的强烈影响。
组成和功能。
更深入的探索,我们发现 SNS 和拟交感神经调节运动神经元突触小泡的释放
通过细胞外 Ca2+ 和 TRPV1 以及 P/Q- 和 N 型电压激活 Ca2+ 等分子靶标
最近,我们证明α1-肾上腺素受体在运动神经元中表达并下降。
这些研究揭示了影响衰老的分子底物。
外周交感神经元对年轻小鼠 NMJ 传递的影响及其随年龄的增长而下降。
不知道中枢自主神经中继 (CAR) 是否以及如何进行——特别是脑桥 A5 核,它
投射到脊髓中间外侧 (IML) 柱——调节骨骼肌质量、力量、
神经支配和 NMJ 传递以及这种影响是否随着时间的推移而减弱。
神经元逆行标记提供了一个独特的机会来确定 A5 核在活体中的精确作用
老鼠。
根据我们已发表的初步数据,我们认为衰老会损害 A5 核的调节
外周 SNS,增加骨骼肌交感神经和运动去神经支配以及质量损失
和力量。
以下具体目标旨在检验这一假设: 目标 1 定义 A5 交感神经的作用
肌肉运动神经元去神经支配、NMJ 受损时投射到后肢肌肉的神经元 (SNPHLM)
传播,肌肉减少症与衰老有关,目标2将决定主控是否持续表达
A5 SNPHLM 中的交感神经转录因子 Phox-2b 减弱骨骼肌交感神经和运动神经
随衰老而去神经支配。
该项目将是第一个定义 CAR 在 NMJ 传输以及肌肉交感神经和运动中的作用的项目
它将阐明运动单元的上层控制以实现集成的、全面的。
对衰老性肌少症的认识。成功的结果将改变肌少症的治疗目标。
骨骼肌到中枢交感神经元。
项目成果
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