Role of Innate Immune Dysregulation in the Etiology of Dementia
先天免疫失调在痴呆病因学中的作用
基本信息
- 批准号:10263930
- 负责人:
- 金额:$ 102.65万
- 依托单位:
- 依托单位国家:美国
- 项目类别:
- 财政年份:2020
- 资助国家:美国
- 起止时间:2020-09-15 至 2025-05-31
- 项目状态:未结题
- 来源:
- 关键词:AdoptedAgonistAlzheimer&aposs DiseaseAnti-Bacterial AgentsAntiviral AgentsB-LymphocytesBindingBrainButyratesCellsCholecalciferolChronicClinical TrialsCognitionComplexDementiaDiseaseEpithelialEpithelial CellsEtiologyExerciseFundingHerpesviridaeHerpesviridae InfectionsHost DefenseHumanImmuneInfectionInfection preventionKnockout MiceKnowledgeLifeMicrogliaMusNatural ImmunityNatural Killer CellsNatural regenerationNerve DegenerationNeuronsOralPeptidesPharmaceutical PreparationsPlant RootsPorphyromonas gingivalisPrevalenceProcessProductionProteomeRXRResearch PersonnelRiskRoleStructureTestingUnited States National Institutes of HealthUp-RegulationVaccinesVirulence Factorsantimicrobialbasebrain tissuecathelicidincytotoxicityhealth economicsimprovedin vivoinsightmacrophageneutrophilnovelnovel therapeuticspathogenpathogenic bacteriapathogenic viruspreventsymptom managementwound
项目摘要
Project Summary/Abstract
Increasing prevalence of Alzheimer’s dementia (AD) is a growing health and economic crisis. Although
studied for 112+ years, the root causes for sporadic AD—which is > 95% of AD—are unclear. Over the
last 15 years, 415+ clinical trials to test new drugs against AD failed. Approved drugs can only manage
symptoms. I will use NIH Pioneer funding to investigate a novel hypothesis for the etiology of sporadic
Alzheimer’s dementia, based on my insight that imbalance between two innate immune peptides may
be a key factor that modulates the risk of formation, the stability, and clearance of AD-associated fibrils
and plaques. Recent observations of chronic P. gingivalis and Herpesvirus infections being associated
with Alzheimer’s fit this hypothesis. I am, to my knowledge, the only researcher working on this idea.
The human cathelicidin LL-37, unique in our proteome, is an antiviral and antibacterial defense peptide
deployed by microglia, macrophages, neutrophils, epithelia, B cells, and NK cells (to kill infected cells).
Thus LL-37 is a centrally important defense peptide, necessary for killing bacterial and viral pathogens
and infected host cells. LL-37’s Vitamin D3-, RXR-agonist-, and butyrate-dependent expression is also
stimulated by infection, wounding, exercise, and some vaccines (e.g., BCG & OPV vaccines). Certain
pathogens, P. gingivalis in particular, release enzymatic virulence factors that rapidly degrade LL-37.
Degradation of LL-37 could well dysregulate the brain’s innate immunity, causing neurodegeneration;
in LL-37’s absence, the immune process of macroautophagy is crippled. The Alzheimer’s-associated
peptide Ab now seems also to be a host defense peptide; brain infections by either Herpesviridae or P.
gingivalis stimulate Ab production, causing it to accumulate in plaques that co-locate with pathogens.
Recently I and collaborators showed that LL-37 and Ab are both expressed in human brain, and bind
each other sequence-specifically. LL-37/Ab binding prevents fibrillization and blocks Ab from adopting
b-type secondary structure. Thus, LL-37 degradation may allow Ab to accumulate. Our in vivo studies
show that cathelicidin induction in 5XFAD mice slows AD progression and improves 5XFAD cognition
to match wild-type. I aim to tie this finding to infection-associated dementia. In this Pioneer project, I
will use wild-type and cathelicidin KO mice to demonstrate that degradation of LL-37 by P. gingivalis
virulence factors may well be one cause of brain tissue degradation leading to dementia, which can be
prevented by early upregulation of cathelicidin to prevent infection; or treated orally with antimicrobials.
My lab has developed new antimicrobials that potently kill both P. gingivalis and inactivate Herpesvirus.
项目概要/摘要
阿尔茨海默氏症 (AD) 患病率的不断上升是一场日益严重的健康和经济危机。
经过 112 多年的研究,散发性 AD(占 AD 的 95% 以上)的根本原因尚不清楚。
过去 15 年,超过 415 项针对 AD 的新药临床试验均以失败告终。
我将使用 NIH Pioneer 资助来研究散发性病因的新假设。
阿尔茨海默氏痴呆症,根据我的见解,两种先天免疫肽之间的不平衡可能
是调节 AD 相关原纤维形成风险、稳定性和清除的关键因素
最近观察到慢性牙龈卟啉单胞菌和疱疹病毒感染相关。
据我所知,阿尔茨海默氏症符合这个假设,我是唯一研究这个想法的研究人员。
人类导管素 LL-37 在我们的蛋白质组中是独一无二的,是一种抗病毒和抗菌防御肽
由小胶质细胞、巨噬细胞、中性粒细胞、上皮细胞、B 细胞和 NK 细胞部署(杀死受感染的细胞)。
因此,LL-37 是一种至关重要的防御肽,对于杀死细菌和病毒病原体是必需的
LL-37 的维生素 D3、RXR 激动剂和丁酸盐依赖性表达也是如此。
受到感染、受伤、运动和某些疫苗(例如卡介苗和 OPV 疫苗)的刺激。
病原体,特别是牙龈卟啉单胞菌,会释放快速降解 LL-37 的酶毒因子。
LL-37 的降解很可能导致大脑的先天免疫失调,导致神经退行性变;
如果缺乏 LL-37,阿尔茨海默病相关的巨自噬免疫过程就会受到损害。
肽抗体现在似乎也是一种宿主防御肽;由疱疹病毒科或疟原虫引起的脑感染。
牙龈卟啉单胞菌刺激抗体产生,导致其积聚在与病原体共处的斑块中。
最近我和合作者发现LL-37和Ab都在人脑中表达,并结合
LL-37/Ab 彼此序列特异性结合可防止纤维化并阻止 Ab 采用。
因此,我们的体内研究表明,LL-37 的降解可能会导致抗体积累。
显示 5XFAD 小鼠中的导管素诱导可减缓 AD 进展并改善 5XFAD 认知
为了匹配野生型,我的目标是将这一发现与感染相关的痴呆症联系起来。
将使用野生型和抗菌素 KO 小鼠来证明 LL-37 被牙龈卟啉单胞菌降解
毒力因子很可能是脑组织退化导致痴呆的原因之一,这可能是
通过早期上调抗菌素来预防感染;或口服抗菌药物治疗。
我的实验室开发了新的抗菌剂,可以有效杀死牙龈卟啉单胞菌并灭活疱疹病毒。
项目成果
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