The molecular mechanisms of astrocytes-neurons interaction in the morphine use disorder

吗啡使用障碍中星形胶质细胞-神经元相互作用的分子机制

基本信息

  • 批准号:
    10487821
  • 负责人:
  • 金额:
    --
  • 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:
    2022-10-01 至 2026-09-30
  • 项目状态:
    未结题

项目摘要

Opioid use disorder (OUD) has substantial negative consequences on veterans' mental and physical health, work performance, housing status, and social function. Opioid drug abuse has reached an epidemic level in the United States. There is an increased risk of overdose death with higher daily opioid doses for increasing analgesic effect. The Veterans Health Administration (VHA) recognizes the clinical challenges to successfully prescribing opioids safely for our veterans. Morphine withdrawal (MW) is one of determinants of opiate abuse in OUD individuals, yet its mechanisms are poorly understood, and effective therapies are still lacking. MW activates astrocytes to release neuroinflammatory factors. Emerging evidence shows that neuroinflammatory factor Lipocalin 2 (LCN2) from reactive astrocytes is associated with a variety of nervous system injuries and neuroinflammation. Our preliminary data showed that spontaneous MW (S-MW) induced TLR4, NF-kB (RelA/p65), and LCN2 from astrocytes. LCN2 receptor (LCN2-R) is located in the brainstem periaqueductal gray (PAG) neurons in S-MW. Epigenetic writer EZH2 silences gene expression by generating a methylated epigenetic mark at H3K27me3. Our preliminary data showed that S-MW increased neuronal EZH2 and pCREB, and decreased anti-oxidative mitochondrial sirtuin 3 (Sirt3) in the PAG. The exact molecular mechanisms of astrocytes to neuron activity in S-MW remain poorly understood. In the proposal, we will test the hypothesis that glial activity induces the release of astrocytes-derived LCN2, which lowers neuronal anti-oxidative Sirt3 and finally increases pCREB in the PAG in mice with S-MW. Specific Aim 1: To determine whether astrocytic activation induces the overexpression of LCN2 through TLR4 and NF-κB in the vlPAG in mice with S-MW. Specific Aim 2: To define whether LCN2-R mediates the lowered Sirt3 expression leading to pCREB increases in the vlPAG neurons in mice with S-MW. A crucial feature of our work is the ability to causally use new genetic/epigenetic and molecular assay, cell-type specific conditional knockout (cKO) mice, cell type-selective viral-mediated gene transfer, and molecular-pharmacological approach. The proposal will provide important insights into the pathogenesis of opioid withdrawal, and shed light on a novel therapeutic target for opioid withdrawal of opioid withdrawal. The study will could lead, in the future, to the development of new drugs for both the general population and veterans, based on our identification of the mechanism of action of TLR4---LCN2---Sirt3---pCREB pathway during opioid withdrawal.
阿片类药物使用障碍(OUD)对退伍军人的精神和身体健康产生了严重的负面影响, 工作表现、住房状况和社会功能。阿片类药物滥用已达到流行病的程度, 美国的随着每日阿片类药物剂量的增加,过量死亡的风险增加。 镇痛作用退伍军人健康管理局(VHA)认识到临床挑战,成功地 为退伍军人安全地开阿片类药物吗啡戒断是阿片类药物滥用的决定因素之一 然而,其机制知之甚少,并且仍然缺乏有效的治疗方法。 MW激活星形胶质细胞释放神经炎症因子。新出现的证据表明, 来自反应性星形胶质细胞的神经炎性因子Lipocalin 2(LCN 2)与多种神经系统疾病相关。 系统损伤和神经炎症。我们的初步数据表明,自发MW(S-MW)诱导 来自星形胶质细胞的TLR 4、NF-kB(RelA/p65)和LCN 2。LCN 2受体(LCN 2-R)位于脑干 中脑导水管周围灰质(PAG)神经元。表观遗传学作家EZH 2通过产生 H3 K27 me 3处的甲基化表观遗传标记。我们的初步数据表明,S-MW增加神经元 EZH 2和pCREB,并减少PAG中的抗氧化线粒体sirtuin 3(Sirt 3)。的确切 在S-MW中星形胶质细胞对神经元活性的分子机制仍然知之甚少。在提案中, 我们将检验神经胶质细胞活性诱导星形胶质细胞来源的LCN 2释放的假设,LCN 2降低 神经元抗氧化Sirt 3,并最终增加了S-MW小鼠PAG中的pCREB。具体目标1: 确定星形胶质细胞活化是否通过TLR 4和NF-κB诱导LCN 2在星形胶质细胞中的过表达, 具有S-MW的小鼠中的vlPAG。具体目的2:确定LCN 2-R是否介导Sirt 3表达降低 导致S-MW小鼠vlPAG神经元中pCREB增加。我们工作的一个重要特点是 能够因果地使用新的遗传/表观遗传和分子测定、细胞类型特异性条件性敲除 (cKO)小鼠、细胞类型选择性病毒介导的基因转移和分子药理学方法。的 该提案将为阿片类药物戒断的发病机制提供重要的见解,并揭示了一种新的 阿片类药物戒断的治疗靶点。这项研究将在未来导致 开发新的药物,为一般人群和退伍军人,根据我们的鉴定, 阿片类戒断过程中TLR 4-LCN 2-Sirt 3-pCREB通路的作用机制。

项目成果

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