Lung-brain coupling and the immune response to acute ischemic stroke

肺脑耦合和对急性缺血性中风的免疫反应

基本信息

  • 批准号:
    10655452
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 58.05万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
  • 财政年份:
    2015
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    2015-05-01 至 2026-06-30
  • 项目状态:
    未结题

项目摘要

Vascular-immune interactions play a pivotal role in the initiation and propagation of ischemic stroke pathology at the onset of ischemia and after reperfusion. In addition to contributing to underlying stroke risk, systemic inflammation amplifies pathological effects of ischemia-reperfusion injury (IRI). And while antiplatelet agents and statins have modest effects on reducing post-stroke inflammation, targeted therapies are desperately needed. We have discovered a novel mechanism of lung-brain coupling induced following an acute ischemic stroke that regulates systemic inflammation, innate immune priming, neurovascular compromise, and secondary ischemic brain damage. Our long-term goal is to identify the mechanistic basis for this response and test whether approaches targeting post-stroke lung pathology could improve outcomes in patients presenting after acute ischemic stroke (AIS). We find that acute cerebral ischemia induces a range of lung pathologies, including 1) simplification of alveolar structures and airway inflammation, 2) increased endothelial permeability and lipid peroxidation, 3) changes in respiratory mechanics, and 4) selective loss of the endogenous lung antioxidant extracellular superoxide dismutase (SOD3). Notably, targeted expression of SOD3 within the distal airways abrogates stroke-induced lung pathology, inhibits systemic inflammation, and reduce cumulative stroke burden. Collectively these data lead us to hypothesize that stroke-induced changes in pulmonary SOD3 activity are a critical determinant of stroke outcomes via effects on systemic immune priming and cerebrovascular resilience. In this proposal, we investigate the mechanism(s) involved in the stroke-dependent loss of SOD3 expression (SA1), demonstrate the effects of SOD3 exhaustion on systemic immune priming (SA2), and explore the influence of stroke risk modifiers on SOD3 regulation and stroke outcomes. These studies provide a new perspective on potential approaches to reduce brain injury, hasten recovery, and mitigate complications associated with AIS. In addition to expanding our understanding regarding the fundamental underpinnings of lung-brain coupling, this work could ultimately lead to the development of inhaled, immune-based therapies for stroke and other acute neurological conditions in which systemic inflammation is a central component.
血管-免疫相互作用在缺血性中风病理的发生和传播中发挥关键作用 在缺血开始时和再灌注后。除了增加潜在的中风风险外,系统性 炎症会放大缺血再灌注损伤(IRI)的病理效应。而抗血小板药物 他汀类药物对减少中风后炎症的效果有限,但靶向治疗迫切需要 需要。我们发现了急性缺血后诱导肺脑耦合的新机制 调节全身炎症、先天免疫启动、神经血管损害和 继发性缺血性脑损伤。我们的长期目标是确定这种反应的机制基础 并测试针对中风后肺部病理学的方法是否可以改善患者的预后 急性缺血性中风(AIS)后出现。我们发现急性脑缺血可诱发一系列肺损伤 病理学,包括 1) 肺泡结构和气道炎症的简化,2) 内皮细胞的增加 通透性和脂质过氧化,3) 呼吸力学的变化,以及 4) 选择性丧失 内源性肺抗氧化剂细胞外超氧化物歧化酶(SOD3)。值得注意的是,有针对性的表达 远端气道内的 SOD3 消除中风引起的肺部病理,抑制全身炎症,并 减少累积的中风负担。总的来说,这些数据使我们推测中风引起的变化 肺部 SOD3 活性通过影响全身免疫而成为中风结果的关键决定因素 启动和脑血管弹性。在本提案中,我们研究了涉及的机制 中风依赖性 SOD3 表达缺失 (SA1),证明 SOD3 耗竭对全身系统的影响 免疫启动(SA2),并探讨中风风险调节剂对 SOD3 调节和中风的影响 结果。这些研究为减少脑损伤、加速脑损伤的潜在方法提供了新的视角。 恢复并减轻与 AIS 相关的并发症。除了扩大我们的了解 关于肺-脑耦合的基本基础,这项工作最终可能导致 开发基于免疫的吸入疗法来治疗中风和其他急性神经系统疾病,其中 全身性炎症是一个核心组成部分。

项目成果

期刊论文数量(5)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Effects of 9-t-butyl doxycycline on the innate immune response to CNS ischemia-reperfusion injury.
  • DOI:
    10.1016/j.yexmp.2020.104601
  • 发表时间:
    2021-03
  • 期刊:
  • 影响因子:
    3.6
  • 作者:
    Mai, Nguyen;Knowlden, Sara A.;Miller-Rhodes, Kathleen;Prifti, Viollandi;Sims, Max;Grier, Mark;Nelson, Mark;Halterman, Marc W.
  • 通讯作者:
    Halterman, Marc W.
Endotoxemia induces lung-brain coupling and multi-organ injury following cerebral ischemia-reperfusion.
  • DOI:
    10.1016/j.expneurol.2017.07.016
  • 发表时间:
    2017-11
  • 期刊:
  • 影响因子:
    5.3
  • 作者:
    Mai N;Prifti L;Rininger A;Bazarian H;Halterman MW
  • 通讯作者:
    Halterman MW
Evolving Clinical-Translational Investigations of Cerebroprotection in Ischemic Stroke.
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  • 资助金额:
    $ 58.05万
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知道了