Targeting the endothelial clock to treat perioperative myocardial ischemia

靶向内皮时钟治疗围手术期心肌缺血

基本信息

  • 批准号:
    10705355
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 38.28万
  • 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:
    2022-09-23 至 2024-08-31
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

Myocardial ischemia (MI) is one of the leading causes of death worldwide. Currently, the mainstay therapy of acute MI remains early revascularization. However, reperfusion injury following revascularization is a significant cause of myocardial damage. In fact, 1-year mortality rates are as high as 42% in patients undergoing revascularization after perioperative MI. While endothelial damage has been recognized as a critical contributor to myocardial IR-injury, no endothelial-protective strategy has been established yet. We recently pioneered a novel role for the light elicited circadian rhythm protein Period 2 (PER2) in protection from MI. Investigation of light exposure strategies to target and manipulate PER2 function revealed that housing mice under intense instead of ambient light conditions for one week (14h light:10h darkness, 10,000 LUX, full-spectrum with UV filter) mediates robust cardioprotection. As the underlying mechanism, we discovered that intense light enhanced the circadian amplitude of cardiac PER2. Unexpectedly, subsequent studies revealed that this ‘amplitude enhancement’ of PER2 established a cardioprotective and hypoxia inducible factor 1 alpha (HIF1A)-similar signaling environment in the uninjured heart. Circadian amplitude enhancement has been implicated as a protective mechanism in different settings and is currently under intense investigation. However, the underlying mechanisms are not well understood. A whole-genome array on intense light elicited gene regulation uncovered that intense light upregulated the HIF1A-regulated and endothelial-protective Angiopoietin-like 4 (ANGPTL4) protein in the uninjured heart. This discovery pointed towards a critical role for endothelial expressed PER2 in light-elicited cardioprotection. Indeed, using mice with endothelial-specific deletion of Per2, we demonstrated that light elicited cardioprotection was completely abolished. Moreover, intense light pretreatment significantly improved endothelial barrier function following myocardial ischemia, which was endothelial PER2 specific. Therefore, we hypothesize that amplitude amplification of endothelial PER2 boosts vascular integrity via induction of HIF1A-ANGPTL4 which improves myocardial function in MI. To address this, we designed three specific aims: 1. Define drug-elicited PER2 as an endothelial-barrier-protective strategy in MI, 2. Study drug induced HIF1A to increase the circadian amplitude and to overcome Per2 deficiency, 3. Study endothelial ANGPTL4 as a downstream target of intense light elicited cardioprotection. The main goal of these studies is to characterize novel, light-based therapeutic targets that can be modified pharmacologically and are as effective as an intense light treatment in cardioprotection. By investigating novel endothelium-targeting strategies, this proposal promises to identify new, high-impact therapeutic approaches for post-ischemic myocardial protection that could effectively be used to prevent or attenuate ischemic tissue injury of the myocardium in patients undergoing major surgery.
心肌缺血(MI)是全球死亡的主要原因之一。目前,的主要疗法 急性MI仍然是早期的血运重建。但是,血运重建后的再灌注损伤是 心肌损伤的重要原因。实际上,患者的1年死亡率高达42% 周期性MI后进行血运重建。虽然内皮损害已被认为是 造成心肌伤害的关键贡献者,尚未建立内皮保护策略。 最近,我们开创了引起光的昼夜节律蛋白周期2(PER2)的新作用。 防止Mi。调查针对目标和操纵PER2功能的光曝光策略显示 在一个星期内而不是环境光条件下,将老鼠的饲养小鼠(14h灯:10h黑暗,黑暗, 10,000 lux,带有紫外线过滤器的全光谱)介导了鲁棒的心脏保护。作为基本机制,我们 发现强烈的光增强了心脏PER2的昼夜节律放大器。出乎意料的是,随后 研究表明,PER2的“振幅增强”建立了心脏保护和缺氧 诱导因子1 alpha(HIF1A) - 相似的信号传导环境。昼夜节律放大器 在不同环境中,增强已被视为一种受保护的机制,目前正在 激烈的投资。但是,基本机制尚不清楚。整个基因组阵列 强烈的光引起的基因调节发现了强烈的光线更新了HIF1A调节和 内皮保护性血管生成素样4(Angptl4)蛋白质中的蛋白质。这个发现指的是 在光吸收的心脏保护中表达PER2的内皮作用。确实,将小鼠与 per2的内皮特异性缺失,我们证明了光引起的心脏保护完全 废除。此外,强烈的光预处理显着改善了内皮屏障功能 心肌缺血,特有内皮PER2。因此,我们假设该放大器 通过诱导HIF1A-engptl4的诱导来增强内皮PER2的扩增可提高血管完整性 MI中的心肌功能。为了解决这个问题,我们设计了三个具体目标:1。将吸毒的PER2定义为 MI中的内皮内皮囊保护策略,2。研究药物诱导HIF1A增加昼夜节律 振幅并克服PER2缺乏症,3。研究内皮angptl4作为下游目标 强烈的光引起心脏保护。 这些研究的主要目的是表征可以是新型的,基于光的基于光的治疗靶标的 进行身体修饰,并且在心脏保护中的强烈轻度处理也一样有效。经过 调查新型内皮靶向策略,该提案有望确定新的高影响力 可以有效地用于预防或 在接受大手术的患者中减弱心肌的缺血组织损伤。

项目成果

期刊论文数量(2)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Preface on highlights in anesthesia and critical care medicine.
  • DOI:
    10.21037/atm-2023-19
  • 发表时间:
    2024-02-01
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    Eckle, Tobias;Scott, Benjamin
  • 通讯作者:
    Scott, Benjamin
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