Gut-brain axis at the intersection of aging and traumatic injury

衰老与外伤交叉点的肠脑轴

基本信息

  • 批准号:
    10679217
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 7.18万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
  • 财政年份:
    2023
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    2023-06-01 至 2024-08-31
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

Project Summary The proposed studies will examine mechanisms by which advanced age increases intestinal permeability and neuroinflammation after burn injury using a clinically relevant mouse model. Regardless of age, most burn patients do not die from primary injuries, but rather from complications, such as sepsis. Further, aged burn patients often experience greater neurological impairments, which may stem from heightened neuroinflammation. Clinical and experimental evidence reveal that healthy aged subjects are in an elevated basal inflammatory state, referred to as “inflammaging,” which can contribute to deficits in tissue injury and repair. We and others believe that inflammaging is caused by translocation of bacterial products from the intestinal lumen and that exposure to these products triggers the production of pro-inflammatory cytokines and chemokines, including tumor necrosis factor alpha (TNF), interleukin (IL)-1β, IL-6, and C-C Motif Chemokine Ligand 2 (CCL2). Novel preliminary data in our clinically-relevant murine model of scald burn injury confirm that aged mice who sustain a burn injury have heightened circulating levels of danger-associated molecular patterns (DAMPs), and a greater breach in intestinal epithelial barrier integrity that coincides with an increase in markers of neuroinflammation. Both neuroinflammation and burn injury in the aged population have been correlated with breaches in the blood brain barrier, delirium, and other signs of cognitive decline. From these observations, we hypothesize that post-burn gut leakiness seen in aged mice is driven by excessive IEC death, ISC dysfunction, and reduced IEC proliferation. Additionally, these changes in the gut lead to leakiness of the blood brain barrier and neuroinflammation. To test this hypothesis, in Aim 1, we will investigate the mechanisms behind gut leakiness in young and aged sham and burn-injured mice by identifying intestinal epithelial cell apoptosis/necroptosis, epithelial cell proliferation, and intestinal stem cell markers in vivo and in vitro utilizing whole tissue, isolated epithelium, and intestinal organoids, along with measuring blood-borne gut-derived bacteria and bacterial cell wall components. In Aim 2, we will examine blood brain barrier integrity in young and aged sham and burn-injured mice using multiple measures of barrier permeability. Further, we will examine the levels of pro-inflammatory cytokines and chemokines, and microglial and astrocyte activation within brain regions. Finally, we will determine if limiting intestinal barrier damage after burn injury reduces neuroinflammatory markers in the brain. These studies will expand our understanding of how advanced age alters the gut in the context of burn injury and the impact of intestinal permeability on neuroinflammation. It is our hope that our work will lead to the development of novel therapies to treat the excessive inflammatory response and consequences of that inflammation in burn patients of all ages.
项目摘要 拟议的研究将研究高级年龄增加肠道通透性和 使用临床相关的小鼠模型,烧伤后的神经炎症。无论年龄多大,大多数燃烧 患者不是因初次损伤而死,而是因并发症而死,例如败血症。此外,烧伤 患者经常遭受更大的神经系统障碍,这可能是由于增强 神经炎症。临床和实验证据表明,健康的老年受试者处于升高 基本的炎症状态,称为“炎症”,这可能有助于组织损伤和 维修。我们和其他人认为炎症是由细菌产物易位引起的 肠腔和暴露于这些产品的暴露会触发促炎性细胞因子的产生和 趋化因子,包括肿瘤坏死因子α(TNF),白介素(IL)-1β,IL-6和C-C基序趋化因子 配体2(CCL2)。在我们临床上与炎症烧伤损伤的鼠模型中,新型初步数据证实 维持烧伤损伤的老年小鼠的循环水平增加了与危险相关的分子 模式(湿)和肠上皮屏障完整性的更大破坏与增加 在神经炎症的标记中。老年人口的神经炎症和烧伤既是 与血脑屏障,del妄和其他认知能力下降的迹象相关。从这些 观察结果,我们假设在老年小鼠中看到的燃烧后的肠道泄漏是由多余的IEC驱动的 死亡,ISC功能障碍和IEC增殖减少。此外,肠道中的这些变化导致 血脑屏障和神经炎症的泄漏。为了检验这一假设,在AIM 1中,我们将 通过识别,研究年轻和老年假和烧伤的小鼠的肠道泄漏背后的机制 肠上皮细胞凋亡/坏死,上皮细胞增殖和肠道干细胞标记 体内和体外使用整个组织,分离的上皮和肠癌,并测量 血源性肠道衍生的细菌和细菌细胞壁成分。在AIM 2中,我们将检查血脑 使用多种障碍物的屏障完整性,年轻和老年的假手术和燃烧损害的小鼠 渗透性。此外,我们将检查促炎性细胞因子和趋化因子的水平以及小胶质细胞 大脑区域内的星形胶质细胞激活。最后,我们将确定是否限制肠道屏障损伤 烧伤损伤可减少大脑中的神经炎症标记。这些研究将扩大我们对 在烧伤损伤的背景下,高级年龄的变化以及肠道渗透性对 神经炎症。我们希望我们的工作将导致新疗法的发展来治疗 所有年龄段的烧伤患者中这种感染的过度炎症反应和后果。

项目成果

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