Electrical and mechanical properties of motor units in a mouse model of ALS

ALS 小鼠模型运动单位的电气和机械特性

基本信息

  • 批准号:
    8338777
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 51.02万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
  • 财政年份:
    2011
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    2011-09-30 至 2016-07-31
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

DESCRIPTION (provided by applicant): This proposal focuses on identifying functional deficits in motoneurons as they degenerate in a mouse model of ALS, based on the recently published and preliminary results indicating that motoneuron properties that normally specify their activation patterns may play a key role in their degeneration. We focus especially on motoneuron size. The motoneuron normally functions as the central component of a motor unit, which consists of the motoneuron, its axon and the muscle fibers innervated. Thus size involves not just the cell body but also the dendrites (which reflect number of inputs) and axon terminal branches (which is proportional to number of innervated muscle fibers). Normally, motoneurons are activated from small to large: type S motor units are small in terms of motoneuron anatomy and number of muscle fibers, all of which are slow. Progressive larger and faster motor units follow (type FR and FFs). Yet studies of the denervation of muscle fibers in the periphery in a standard animal model of ALS, the mutant SOD1 mouse, indicate that initial failure to generate force occurs in the opposite sequence: FF > FR >S, i.e. from large to small. This reverse sequence suggests excess size is a deficit that contributes to degeneration and indeed we have recently been surprised to find that mutant SOD1 motoneurons began to grow excessively at a very young age, before 10 days of birth. This is long before the first FF motor units begin to fail in force generation (about 50 days) and even longer before classic symptom onset (90 days). Remarkably, the intrinsic electrical properties of these larger cells are also distorted, potentially leading to a combination of metabolic and excitotoxic stress. In addition, changes in the structure of input could occur. To investigate the relations between size, intrinsic excitability and synaptic input requires intracellular study of mouse motoneurons in the adult state. We have developed 3 new preparations that allow the first intracellular studies of motoneuron in the adult state for sacral lumbar and brainstem motoneurons. Two are in vitro, allowing systematic drug studies while one is in situ, allowing direct comparison of motoneuron electrical properties to its mechanical properties. Thus the in situ prep studies will identify the properties of the motoneuron as it undergoes force failure. Aim 1 uses the in situ preparation to test the hypothesis that excess size predicts the pattern of force failure. Aim 2 uses an in vitro sacral cord preparation to asses whether there is parallel upregulation in intrinsic electrical properties and inputs to match the distortion in size, while Aim 3 uses brainstem slice to see if these smaller motoneurons undergo the same pattern. In Aim 4, chronic drug administration is used to determine if alterations in electrical properties cause changes in size. Overall, this work constitutes a new approach to study of mechanisms of ALS.
描述(由申请人提供): 这项建议的重点是确定运动神经元的功能缺陷,因为他们在ALS小鼠模型中退化,根据最近发表的初步结果表明,运动神经元的属性,通常指定其激活模式可能在其退化中发挥关键作用。我们特别关注运动神经元的大小。运动单位由运动神经元、轴突和受神经支配的肌纤维组成,运动神经元是运动单位的中枢。因此,大小不仅涉及细胞体,还涉及树突(反映输入的数量)和轴突终末分支(与受神经支配的肌纤维的数量成比例)。正常情况下,运动神经元从小到大被激活:S型运动单元在运动神经元解剖和肌纤维数量方面都很小,所有这些都很慢。运动单位逐渐变大和变快(FR型和FF型)。然而,在ALS的标准动物模型(突变型SOD1小鼠)中对外周肌纤维去神经支配的研究表明,最初产生力的失败以相反的顺序发生:FF > FR >S,即从大到小。这种相反的序列表明,过大的尺寸是导致退化的缺陷,事实上,我们最近惊讶地发现,突变的SOD 1运动神经元在出生前10天就开始过度生长。这是在第一FF运动单元开始不能产生力之前很久(约50天),甚至在典型症状发作之前更久(90天)。值得注意的是,这些较大细胞的内在电特性也被扭曲,可能导致代谢和兴奋性毒性应激的结合。此外,投入结构也可能发生变化。为了研究大小、内在兴奋性和突触输入之间的关系,需要对成年小鼠运动神经元进行细胞内研究。我们已经开发了3种新的制剂,允许在成人状态下对骶腰椎和脑干运动神经元进行第一次细胞内研究。两个是在体外,允许系统的药物研究,而一个是在原位,允许直接比较运动神经元的电性能,其机械性能。因此,原位预备研究将确定运动神经元的性质,因为它经历了力的失败。目的1使用原位制备来检验过量尺寸预测力失效模式的假设。目标2使用体外骶髓制备来评估内在电特性和输入是否存在平行上调以匹配大小的失真,而目标3使用脑干切片来观察这些较小的运动神经元是否经历相同的模式。在目标4中,慢性药物施用用于确定电特性的改变是否引起尺寸的变化。总之,这项工作构成了一个新的方法来研究ALS的机制。

项目成果

期刊论文数量(0)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)

数据更新时间:{{ journalArticles.updateTime }}

{{ item.title }}
{{ item.translation_title }}
  • DOI:
    {{ item.doi }}
  • 发表时间:
    {{ item.publish_year }}
  • 期刊:
  • 影响因子:
    {{ item.factor }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}
  • 通讯作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ journalArticles.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ monograph.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ sciAawards.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ conferencePapers.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ patent.updateTime }}

Charles Heckman其他文献

Charles Heckman的其他文献

{{ item.title }}
{{ item.translation_title }}
  • DOI:
    {{ item.doi }}
  • 发表时间:
    {{ item.publish_year }}
  • 期刊:
  • 影响因子:
    {{ item.factor }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}
  • 通讯作者:
    {{ item.author }}

{{ truncateString('Charles Heckman', 18)}}的其他基金

Supercomputer-based Models of Motoneurons for Estimating Their Synaptic Inputs in Humans
基于超级计算机的运动神经元模型,用于估计人类突触输入
  • 批准号:
    10789100
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    $ 51.02万
  • 项目类别:
Supercomputer-based Models of Motoneurons for Estimating Their Synaptic Inputs in Humans
基于超级计算机的运动神经元模型,用于估计人类突触输入
  • 批准号:
    10467557
  • 财政年份:
    2022
  • 资助金额:
    $ 51.02万
  • 项目类别:
Supercomputer-based Models of Motoneurons for Estimating Their Synaptic Inputs in Humans
基于超级计算机的运动神经元模型,用于估计人类突触输入
  • 批准号:
    10612448
  • 财政年份:
    2022
  • 资助金额:
    $ 51.02万
  • 项目类别:
Research Training in Sensorimotor Neurorehabilitation
感觉运动神经康复研究培训
  • 批准号:
    10672172
  • 财政年份:
    2021
  • 资助金额:
    $ 51.02万
  • 项目类别:
Research Training in Sensorimotor Neurorehabilitation
感觉运动神经康复研究培训
  • 批准号:
    10397095
  • 财政年份:
    2021
  • 资助金额:
    $ 51.02万
  • 项目类别:
Research Training in Sensorimotor Neurorehabilitation
感觉运动神经康复研究培训
  • 批准号:
    10836628
  • 财政年份:
    2021
  • 资助金额:
    $ 51.02万
  • 项目类别:
Research Training in Sensorimotor Neurorehabilitation
感觉运动神经康复研究培训
  • 批准号:
    10204569
  • 财政年份:
    2021
  • 资助金额:
    $ 51.02万
  • 项目类别:
Mechanisms of electrical stimulation of a canonical motor microcircuit
典型电机微电路的电刺激机制
  • 批准号:
    10247044
  • 财政年份:
    2018
  • 资助金额:
    $ 51.02万
  • 项目类别:
Mechanisms of electrical stimulation of a canonical motor microcircuit
典型电机微电路的电刺激机制
  • 批准号:
    10468871
  • 财政年份:
    2018
  • 资助金额:
    $ 51.02万
  • 项目类别:
The Human Motor Output Map
人体运动输出图
  • 批准号:
    9301664
  • 财政年份:
    2016
  • 资助金额:
    $ 51.02万
  • 项目类别:

相似国自然基金

靶向递送一氧化碳调控AGE-RAGE级联反应促进糖尿病创面愈合研究
  • 批准号:
    JCZRQN202500010
  • 批准年份:
    2025
  • 资助金额:
    0.0 万元
  • 项目类别:
    省市级项目
对香豆酸抑制AGE-RAGE-Ang-1通路改善海马血管生成障碍发挥抗阿尔兹海默病作用
  • 批准号:
    2025JJ70209
  • 批准年份:
    2025
  • 资助金额:
    0.0 万元
  • 项目类别:
    省市级项目
AGE-RAGE通路调控慢性胰腺炎纤维化进程的作用及分子机制
  • 批准号:
  • 批准年份:
    2024
  • 资助金额:
    0 万元
  • 项目类别:
    面上项目
甜茶抑制AGE-RAGE通路增强突触可塑性改善小鼠抑郁样行为
  • 批准号:
    2023JJ50274
  • 批准年份:
    2023
  • 资助金额:
    0.0 万元
  • 项目类别:
    省市级项目
蒙药额尔敦-乌日勒基础方调控AGE-RAGE信号通路改善术后认知功能障碍研究
  • 批准号:
  • 批准年份:
    2022
  • 资助金额:
    33 万元
  • 项目类别:
    地区科学基金项目
LncRNA GAS5在2型糖尿病动脉粥样硬化中对AGE-RAGE 信号通路上相关基因的调控作用及机制研究
  • 批准号:
    n/a
  • 批准年份:
    2022
  • 资助金额:
    10.0 万元
  • 项目类别:
    省市级项目
围绕GLP1-Arginine-AGE/RAGE轴构建探针组学方法探索大柴胡汤异病同治的效应机制
  • 批准号:
    81973577
  • 批准年份:
    2019
  • 资助金额:
    55.0 万元
  • 项目类别:
    面上项目
AGE/RAGE通路microRNA编码基因多态性与2型糖尿病并发冠心病的关联研究
  • 批准号:
    81602908
  • 批准年份:
    2016
  • 资助金额:
    18.0 万元
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
高血糖激活滑膜AGE-RAGE-PKC轴致骨关节炎易感的机制研究
  • 批准号:
    81501928
  • 批准年份:
    2015
  • 资助金额:
    18.0 万元
  • 项目类别:
    青年科学基金项目

相似海外基金

Collaborative Research: Resolving the LGM ventilation age conundrum: New radiocarbon records from high sedimentation rate sites in the deep western Pacific
合作研究:解决LGM通风年龄难题:西太平洋深部高沉降率地点的新放射性碳记录
  • 批准号:
    2341426
  • 财政年份:
    2024
  • 资助金额:
    $ 51.02万
  • 项目类别:
    Continuing Grant
Collaborative Research: Resolving the LGM ventilation age conundrum: New radiocarbon records from high sedimentation rate sites in the deep western Pacific
合作研究:解决LGM通风年龄难题:西太平洋深部高沉降率地点的新放射性碳记录
  • 批准号:
    2341424
  • 财政年份:
    2024
  • 资助金额:
    $ 51.02万
  • 项目类别:
    Continuing Grant
PROTEMO: Emotional Dynamics Of Protective Policies In An Age Of Insecurity
PROTEMO:不安全时代保护政​​策的情绪动态
  • 批准号:
    10108433
  • 财政年份:
    2024
  • 资助金额:
    $ 51.02万
  • 项目类别:
    EU-Funded
The role of dietary and blood proteins in the prevention and development of major age-related diseases
膳食和血液蛋白在预防和发展主要与年龄相关的疾病中的作用
  • 批准号:
    MR/X032809/1
  • 财政年份:
    2024
  • 资助金额:
    $ 51.02万
  • 项目类别:
    Fellowship
Atomic Anxiety in the New Nuclear Age: How Can Arms Control and Disarmament Reduce the Risk of Nuclear War?
新核时代的原子焦虑:军控与裁军如何降低核战争风险?
  • 批准号:
    MR/X034690/1
  • 财政年份:
    2024
  • 资助金额:
    $ 51.02万
  • 项目类别:
    Fellowship
Walkability and health-related quality of life in Age-Friendly Cities (AFCs) across Japan and the Asia-Pacific
日本和亚太地区老年友好城市 (AFC) 的步行适宜性和与健康相关的生活质量
  • 批准号:
    24K13490
  • 财政年份:
    2024
  • 资助金额:
    $ 51.02万
  • 项目类别:
    Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
Discovering the (R)Evolution of EurAsian Steppe Metallurgy: Social and environmental impact of the Bronze Age steppes metal-driven economy
发现欧亚草原冶金的(R)演变:青铜时代草原金属驱动型经济的社会和环境影响
  • 批准号:
    EP/Z00022X/1
  • 财政年份:
    2024
  • 资助金额:
    $ 51.02万
  • 项目类别:
    Research Grant
ICF: Neutrophils and cellular senescence: A vicious circle promoting age-related disease.
ICF:中性粒细胞和细胞衰老:促进与年龄相关疾病的恶性循环。
  • 批准号:
    MR/Y003365/1
  • 财政年份:
    2024
  • 资助金额:
    $ 51.02万
  • 项目类别:
    Research Grant
Doctoral Dissertation Research: Effects of age of acquisition in emerging sign languages
博士论文研究:新兴手语习得年龄的影响
  • 批准号:
    2335955
  • 财政年份:
    2024
  • 资助金额:
    $ 51.02万
  • 项目类别:
    Standard Grant
Shaping Competition in the Digital Age (SCiDA) - Principles, tools and institutions of digital regulation in the UK, Germany and the EU
塑造数字时代的竞争 (SCiDA) - 英国、德国和欧盟的数字监管原则、工具和机构
  • 批准号:
    AH/Y007549/1
  • 财政年份:
    2024
  • 资助金额:
    $ 51.02万
  • 项目类别:
    Research Grant
{{ showInfoDetail.title }}

作者:{{ showInfoDetail.author }}

知道了