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:
    10618888
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 110.48万
  • 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

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

期刊论文数量(8)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Targeting Impaired Antimicrobial Immunity in the Brain for the Treatment of Alzheimer's Disease.
针对大脑中受损的抗菌免疫来治疗阿尔茨海默病。
  • DOI:
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    Fulop, Tamas;Tripathi, Shreyansh;Rodrigues, Serafim;Desroches, Mathieu;Bunt, Ton;Eiser, Arnold;Bernier, Francois;Beauregard, Pascale B;Barron, Annelise E;Khalil, Abdelouahed;Plotka, Adam;Hirokawa, Katsuiku;Larbi, Anis;Bocti, Christian;Lauren
  • 通讯作者:
    Lauren
Potent Antiviral Activity against HSV-1 and SARS-CoV-2 by Antimicrobial Peptoids.
抗菌肽对 HSV-1 和 SARS-CoV-2 具有有效的抗病毒活性。
  • DOI:
  • 发表时间:
    2021-03-31
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    Diamond, Gill;Molchanova, Natalia;Herlan, Claudine;Fortkort, John A;Lin, Jennifer S;Figgins, Erika;Bopp, Nathen;Ryan, Lisa K;Chung, Donghoon;Adcock, Robert Scott;Sherman, Michael;Barron, Annelise E
  • 通讯作者:
    Barron, Annelise E
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MCI 患者中单核细胞和巨噬细胞的过度激活会导致阿尔茨海默病的进展。
  • DOI:
  • 发表时间:
    2021-06-21
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    Munawara, Usma;Catanzaro, Michael;Xu, Weili;Tan, Crystal;Hirokawa, Katsuiku;Bosco, Nabil;Dumoulin, David;Khalil, Abdelouahed;Larbi, Anis;Lévesque, Simon;Ramassamy, Charles;Barron, Annelise E;Cunnane, Stephen;Beauregard, Pascale B;Bellenger
  • 通讯作者:
    Bellenger
Targeting Infectious Agents as a Therapeutic Strategy in Alzheimer's Disease.
针对感染因子作为阿尔茨海默病的治疗策略。
  • DOI:
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
  • 影响因子:
    6
  • 作者:
    Fülöp, Tamàs;Munawara, Usma;Larbi, Anis;Desroches, Mathieu;Rodrigues, Serafim;Catanzaro, Michele;Guidolin, Andrea;Khalil, Abdelouahed;Bernier, François;Barron, Annelise E;Hirokawa, Katsuiku;Beauregard, Pascale B;Dumoulin, David;Bellenger, Jea
  • 通讯作者:
    Bellenger, Jea
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  • DOI:
  • 发表时间:
    2024-03
  • 期刊:
  • 影响因子:
    7.6
  • 作者:
    Murayama, Asako;Igarashi, Hitomi;Yamada, Norie;Aly, Hussein Hassan;Molchanova, Natalia;Lin, Jennifer S;Nishitsuji, Hironori;Shimotohno, Kunitada;Muramatsu, Masamichi;Barron, Annelise E;Kato, Takanobu
  • 通讯作者:
    Kato, Takanobu
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    2021
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知道了