Role of insulin-like growth factor binding proteins in the pathogenesis of herpes stromal keratitis.

胰岛素样生长因子结合蛋白在疱疹基质角膜炎发病机制中的作用。

• 批准号: 10056782
• 负责人: Susmit Suvas
• 金额: $ 37.74万
• 依托单位: WAYNE STATE UNIVERSITY
• 依托单位国家: 美国
• 财政年份: 2020
• 资助国家: 美国
• 起止时间: 2020-08-01 至 2025-07-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://reporter.nih.gov/project-details/10056782
• 关键词: Ablation; Adrenal Cortex Hormones; Antiviral Agents; Biological Assay; Biological Availability; Blindness; Blocking Antibodies; Blood Circulation; Blood Vessels; Cataract; Cell Aging; Cell surface; Chronic; Clinical; Confocal Microscopy; Cornea; Corneal Stroma; Corneal edema; Development; Disease; Enzyme-Linked Immunosorbent Assay; Epithelial Cells; Event; Eye Infections; Glaucoma; Goals; Herpesvirus 1; Human; Hypoxia; Immunomodulators; Impaired wound healing; Infection; Inflammation; Inflammatory; Insulin-Like Growth Factor Binding Protein 3; Insulin-Like Growth Factor I; Insulin-Like Growth Factor II; Insulin-Like Growth-Factor-Binding Proteins; Insulin-Like-Growth Factor I Receptor; Keratitis; Knock-out; Knockout Mice; Knowledge; Lesion; Leukocytes; Measures; Membrane; Molecular; Mus; Myelogenous; Myeloid Cells; Oral; Outcome; Outcome Measure; Pathogenesis; Phosphorylation; Physiologic Intraocular Pressure; Plasmids; Predisposition; Protein Array; Proteins; Publishing; Receptor Signaling; Recombinant Insulin-Like Growth Factor; Recurrence; Reporting; Risk; Role; Sampling; Severities; Somatomedins; Stains; Steroids; Tamoxifen; Testing; Time; Topical application; Tyrosine Kinase Inhibitor; Tyrosine Phosphorylation; United States; Vascular Endothelial Cell; Viral; Viral Load result; Virus Replication; Visual; angiogenesis; base; conditional knockout; corneal epithelium; density; experimental study; immunopathology; in vivo; mouse model; neovascularization; neutrophil; new therapeutic target; novel therapeutic intervention; pleiotropism; response; senescence

Herpes  stromal  keratitis  (HSK)  is  a  chronic  inflammatory  condition  that  develops  in  response  to  a  recurrent  corneal  infection  with  herpes  simplex  virus-­1  (HSV-­1).  HSK  is  the  leading  cause  of  infection-­induced  corneal  blindness  in  the  United  States.  Clinical  manifestation  of  HSK  involves  the  development  of  opacity  and  neovascularization into the avascular cornea. Newly formed leaky blood vessels in the corneal stroma obscure  the visual axis, traffic the leukocytes (mostly neutrophils) into the inflamed cornea, and cause the corneal edema.  The  current  mainstay  of  HSK  treatment  requires  the  long-­term  use  of  oral  antiviral  drugs  and  the  topical  application  of  steroids.  The  prolonged  use  of  topical  steroids  causes  a  predisposition  to  herpetic  reactivation,  cataract  development,  and  increased  intraocular  pressure  (IOP),  which  may  cause  the  development  of  glaucoma. A better understanding of cellular and molecular events involved in the pathogenesis of HSK could  provide  novel  therapeutic  targets  to  reduce  the  severity  of  HSK.  The  focus  of  this  application  is  to  understand  the mechanisms by which Insulin-­like growth factor binding protein-­3 (IGFBP-­3) regulates the pathogenesis of  HSK. IGFBP-­3 exerts its effect through insulin-­like growth factor (IGF)-­independent and-­dependent mechanisms.  In  an  IGF-­independent  manner,  IGFBP-­3  is  known  to  induce  cellular  senescence.  The  cellular  senescence  is  reported to inhibit viral replication. The IGF-­dependent activity of IGFBP-­3 involves sequestration of IGF-­1 and  IGF-­2  molecules  and  limiting  their  bioavailability  to  IGF-­1R,  and  thereby  regulates  IGF-­1R  signaling.  Our  preliminary results showed an elevated expression of IGFBP-­3 in HSV-­1 infected corneas of B6 mice, whereas  a  significantly  reduced  amount  of  IGFBP-­3  protein  was  detected  in  the  circulation  of  infected  B6  mice  when  compared  to  uninfected  B6  mice.  The  infected  corneas  of  IGFBP-­3  knockout  (IGFBP-­3  KO)  mice  showed  an  increased  viral  load.  Besides,  increased  phosphorylation  of  IGF-­1R,  the  first  step  in  IGF-­1R  signaling,  was  determined  in  leukocytes  infiltrating  the  HSK  developing  corneas  of  IGFBP-­3  KO  than  B6  mice.  A  significant  increase  in  hemangiogenesis  and  opacity  was  measured  in  infected  corneas  of  IGFBP-­3  KO  than  B6  mice.  Together,  these  results  led  us  to  hypothesize  that  IGFBP-­3  enhances  viral  clearance,  reduces  angiogenesis,  and  decreases  the  survival  and  effector  function  of  myeloid  cells  in  HSK  developing  corneas.  Therefore,  enhancing the IGFBP-­3 protein level in HSV-­1 infected cornea should alleviate the severity of HSK. Three aims  are proposed to test our hypothesis. Aim I will test the hypothesis that hypoxia enhances IGFBP-­3 expression  in corneal epithelial cells, and an increased level of IGFBP-­3 induces senescence in epithelial cells, and cellular  senescence  promotes  HSV-­1  clearance  from  the  infected  cornea.  Aim  II  will  test  the  hypothesis  that  IGF-­1R  signaling  in  myeloid  and  vascular  endothelial  cells  control  the  severity  of  HSK.  Aim  III  will  test  the  hypothesis  that increasing IGFBP-­3 protein in HSV-­1 infected cornea alleviates the severity of HSK.

单纯疱疹病毒性角膜炎(HSK)是一种慢性炎症性疾病，其发生是为了应对反复发作的疾病。 角膜感染与单纯疱疹病毒1型(HSV-1)有关。单纯疱疹病毒是导致角膜感染的主要原因之一。 失明在美国普遍存在，HSK的临床表现涉及青光眼和青光眼的严重发展。 新生血管进入角膜周围，新生血管渗入角膜基质，新生血管渗漏，隐约可见。 视觉中轴和交通量使白细胞(主要是中性粒细胞)进入炎症的角膜，从而导致角膜水肿。 目前HSK治疗的主要药物是口服抗病毒药物和非外用药物的长期持续使用。 类固醇的应用。如果延长局部类固醇的使用时间，会导致疱疹病毒重新激活的易感性。 白内障的发生、发展和眼压升高，可能会导致白内障的严重发展。 青光眼。A对参与HSK的主要发病机制的细胞因子和分子生物学事件有更好的了解。 提供新的治疗靶点，以进一步降低HSK的严重程度。这一应用的重点是我们无法理解的。 其主要机制是通过胰岛素样生长因子结合蛋白-3(IGFBP-3)调节糖尿病的发病机制。 HSK.1IGFBP-3通过胰岛素样生长因子受体(IGF)-独立和依赖的调节机制发挥其治疗作用。 在一种不依赖IGF的方式下，IGFBP-3被认为可以诱导细胞衰老。而最重要的细胞衰老机制是。 据报道，它可以抑制病毒的复制。IGFBP-3的IGF依赖的酶活性包括IGF-1和IGFBP-1的自动封存。 IGF-ü2分子将它们的生物利用度限制在IGF-1R，从而调节IGF-1R的信号转导。 初步研究结果显示，在感染HSV-1的B6小鼠角膜组织中，IGFBP-3基因的表达水平明显升高，而 在感染了B6病毒的小鼠的血液循环中，检测到IGFBP-3蛋白的数量显著减少。 与未感染的B6小鼠相比，感染了IGFBP-3基因敲除的小鼠的角膜表现出了更强的敏感性。 病毒载量增加。此外，还增加了IGF-1R的磷酸化水平，这是IGF-1R信号转导的第一步。 与B6小鼠相比，IGFBP-3和KO小鼠在白细胞中的检测结果显示，单纯疱疹病毒感染和角膜发育不良的情况有显著差异。 在感染IGFBP-3和KO的小鼠中，也测量到血管生成能力和混浊程度的增加。 综上所述，这些研究结果导致我们提出假设，即IGFBP-3可以增强病毒的清除，从而减少血管生成。 而且随着角膜的发育，单纯疱疹病毒感染者的髓系干细胞的存活率和效应器功能也会降低。 在感染HSV-1的角膜组织中，提高IGFBP-3蛋白水平应该不会缓解HSK的严重程度。这三个目标。 我们提出这些建议是为了测试我们的假设。我的目的是测试我们的假设，即低氧会增强IGFBP-3的表达。 在角膜上皮细胞中，胰岛素样生长因子结合蛋白-3的表达水平增加，可诱导角膜上皮细胞、角膜上皮细胞和角膜上皮细胞衰老。 衰老可以促进HSV-1R从感染的角膜中清除。AIM II将进一步测试IGF-1R的假说。 髓系细胞和血管内皮细胞的信号传导控制了HSK的严重程度。Aim III将进一步检验这一假说。 这就是在感染HSV-1的角膜中增加IGFBP-3蛋白的含量，从而缓解了HSK的严重程度。