Minocycline plus N-acetylcysteine improves brain structure and function after experimental brain injury with clinically useful time windows

治疗时间窗是任何治疗TBI的药物的关键要素。中度至重度TBI患者可 受伤后数小时治疗;轻度TBI患者可能会延迟数天治疗，直到症状不减轻。 很少有药物被开发出具有足够长的治疗时间窗来治疗TBI，部分原因是， 已知哪些细胞功能可以通过在脑损伤（PI）后数小时至数天给药的药物靶向。 的 米诺环素（MINO）与N-乙酰半胱氨酸（NAC）的组合在首次给药后12小时仍保持高效力 （MN 12）。已发表的和初步的数据表明，MN 12可以防止神经元的损失，并保护树突中的神经元。 海马同侧的影响网站，允许学习一个积极的地方回避任务，需要两者 并恢复双侧海马的晚期长时程增强（LTP）.初步数据提示 第一剂量MINO加NAC在72 H PI（MN 72）的效力低于MN 12，但恢复了巴恩斯的获得 迷宫，一个只需要一个海马的任务，以及对侧海马中的影响的晚期LTP 绝佳的价钱MN 72还增加对侧海马中的蛋白质合成。该提案审查了MN 12是否 和MN 72靶向树突、突触、棘和闭合性脑损伤（CHI）后的突触蛋白合成。 小鼠 拟议的研究将检查MN 12和MN 72是否靶向蛋白激酶M ζ（PKMz ζ）， 对晚期LTP和海马依赖性任务的保持至关重要。研究还将审查MINO是否 加NAC在PI后72小时给药时仍然有效。 这些数据支持3个特定目标（SA）， 中心假设：MINO + NAC在临床相关治疗时间窗限制下给药 灰质损伤，改善认知和记忆。SA 1：第一剂MINO加NAC CHI后12或72 h是否有树突、棘和突触的修复？SA 1的工作假设是MN 12 双侧作用以防止损伤并诱导修复，而MN 72仅作用于对侧海马。SA1 还将测定MN 12或MN 72后的神经炎症、氧化应激和线粒体形态 治疗 SA 2：MN 12和MN 72是否靶向PKMz β表达以恢复突触可塑性， 获得海马神经元依赖的任务？ SA 2将检查MN 12或MN 14对PKMz β表达的作用。 MN 72使用NTSA，PKMz β的一种新型和特异性抑制剂，或在条件性PKMz β突变小鼠中。SA 2预测 表明MN 12或MN 72靶向PKMz，以恢复晚期LTP和长期记忆。SA 3：MINO plus NAC能否限制脑损伤并恢复TBI亚急性（14 D PI）或慢性（45 D PI）阶段的功能？ MINO加NAC的效用将大大增加，如果药物在以后给药时保持效力， TBI的阶段。 这些研究具有很高的潜在意义，因为它们表明，FDA和FDA的组合， 具有临床有用窗口的批准药物可以恢复认知和记忆，这是中枢缺陷 由TBI生产。这些研究具有潜在的高影响，因为缺乏有效的药物使人们 TBI患者寻求治疗的可能性更小。MN 12和MN 72是用于治疗TBI的临床试验的有吸引力的候选物。

Therapeutic time window is a key element of any drug to treat TBI. Patients with moderate to severe TBI can be  treated  hours after  injury;;  those  with  mild  TBI  may  delay  treatment  for  days  until  their  symptoms  do  not abate.  Few drugs have been developed with therapeutic time windows long enough to treat TBI, in part, because little  is  known  about  which  cellular  functions  can  be  targeted  by  drugs  dosed  hours  to  days  post-­injury  (PI).  The  combination  of  minocycline  (MINO)  plus  N-­acetylcysteine  (NAC)  retains  high  potency  when  first  dosed  12h  PI  (MN12). Published and preliminary data suggest that MN12 prevents neuronal loss and protects dendrites in the  hippocampal  ipsilateral  to  the  impact  site,  allows  learning  of  an  active  place  avoidance  task  that  requires both  hippocampi;; and restores late long-­term potentiation (LTP) to both hippocampi. Preliminary data suggests that  a  first  dose  of  MINO  plus  NAC  at  72H  PI  (MN72)  is  less  potent  than  MN12  yet  restores  acquisition  of  Barnes  maze, a task that requires only one hippocampus, and late LTP in the hippocampus contralateral to the impact  site. MN72 also increases protein synthesis in the contralateral hippocampus. This proposal examines if MN12  and  MN72 target dendrites,  synapses,  spines,  and  synaptic  protein  synthesis after  closed head  injury  (CHI)  in  mice.  Proposed  studies  will  examine  whether  MN12  and  MN72  target protein  kinase  M  zeta  (PKMz),  which  is  essential for late LTP and retention of hippocampal-­dependent tasks. Studies will also examine whether MINO  plus  NAC  remains  potent  when  dosed  later  than  72H  PI.  These  data  support  3  specific  aims  (SA)  that  test  a  central hypothesis that: Dosing of MINO plus NAC at clinically relevant therapeutic time windows limits  gray matter injury and improves cognition and memory. SA1: Where does a first dose of MINO plus NAC  at 12 or 72h after CHI repair dendrites, spines and synapses? The working hypothesis of SA1 is that MN12  acts bilaterally to prevent injury and induce repair while MN72 acts only on the contralateral hippocampus. SA1  will  also  assay  neuroinflammation,  oxidative  stress  and  mitochondrial  morphology  after  MN12  or  MN72  treatment.  SA2:  Does  MN12  and  MN72  target  PKMz  expression  to  restore  synaptic  plasticity  and  acquisition  of  hippocampal-­dependent  tasks?  SA2  will  examine  a  role  for  PKMz  expression  by  MN12  or  MN72 using NTSA, a novel and specific inhibitor of PKMz, or in conditional PKMz mutant mice. SA2 is predicted  to show that MN12 or MN72 target PKMz to restore late LTP and long-­term memory. SA 3: Does MINO plus  NAC limits brain injury and restore function in the subacute (14D PI) or chronic (45D PI) stages of TBI?  The  utility  of  MINO  plus  NAC  would  be  greatly  increased  if  the  drugs  retained  potency  when  dosed  in  later  phases  of  TBI.  These  studies  have  high  potential  significance  since  they  show  that  a  combination  of  FDA-­ approved  drugs  with  clinically  useful  windows  can  restore  cognition  and  memory,  which  are  central  deficits  produced by TBI. These studies have potentially high impact since the absence of effective drugs make people  with TBI less likely to seek treatment. MN12 and MN72 are attractive candidates for clinical trials to treat TBI.