A 5-HTergic DRN vCA1 circuit and Alzheimer's disease

5-HTergic DRN vCA1 回路与阿尔茨海默病

基本信息

  • 批准号:
    10740050
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 11.19万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
  • 财政年份:
    2023
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    2023-07-15 至 2025-06-30
  • 项目状态:
    未结题

项目摘要

PROJECT SUMMARY Despite the tremendous efforts in Alzheimer’s disease (AD) research, we have not made much progress in understanding the pathophysiology of AD or inhibiting/correcting AD-related behavioral symptoms. The recent FDA-approved aducanumab demonstrated significant efficacy in reducing amyloid β (Aβ). Still, it showed a limited effect in improving AD-related memory impairments. The specific neural circuits that mediate these cognitive processes but are altered progressively in the AD brains may serve as a treatment target after the removal of Aβ plaques. In my previous studies, I demonstrated that dorsal Raphe nucleus (DRN) serotonin (5- HT) neurons provide monosynaptic inputs to the hippocampal ventral CA1 (vCA1). Further, genetic ablation of 5-HT synthesis selectively in these vCA1-projecting DRN neurons impaired spatial memory in young mice. In addition, genetic deletion of the 5-HT 2C receptor (5-HT2CR) in the vCA1 led to spatial memory deficits in young mice. I also observed that lorcaserin, a selective agonist of 5-HT2CR, can ameliorate spatial memory deficits in a 6-month-old knock-in AD mouse model (APPNL-G-F), associated with restoration of synaptic plasticity in vCA1 neurons. Together, I developed a hypothesis that a 5-HTergic DRN to vCA1 circuit regulates spatial memory via 5-HT2CR, a therapeutic target for memory symptoms in Alzheimer’s disease. The K99 phase will focus on the upstream node of this circuit, the vCA1-projecting 5-HT neurons. Fiber photometry experiments will be used to monitor the real-time activity of these vCA1-projecting 5-HT neurons, as well as 5-HT release in the vCA1, corresponding to memory acquisition and retrieval behaviors. The intersectional retrograde chemogenetic approach will be used to further test whether inhibition of the vCA1-projecting 5-HT neurons would inhibit memory function and whether activating these neurons would rescue memory impairments in APPNL-G-F mice and aged mice. During the R00 phase, I will utilize the techniques and the problem-solving experience I acquire from the K99 phase to test the functional significance of the downstream 5-HT2CR-expressing vCA1 neurons. I will use fiber photometry to monitor the activity of 5-HT2CR-expressing vCA1 neurons during the memory test and will use the chemogenetic approach to assess the functional relevance of these neurons in memory function. In addition, I will also test the combination treatment of Aβ-lowering (aducanumab) and 5-HT2CR agonism (lorcaserin) in APPNL-G-F mice and aged mice. The proposed studies will advance our knowledge of the circuitry mechanisms underlying memory function and evaluate the possibility of 5-HT2CR agonism as a novel therapeutic target for AD in combination with Aβ-reducing medications. In addition, the K99 phase will provide an ideal training opportunity to equip me with essential techniques, knowledge, and problem-solving skills. These will prepare me for the R00 phase of research and an independent research career focusing on circuitry mechanisms of different behaviors.
项目摘要 尽管在阿尔茨海默氏病(AD)研究方面做出了巨大努力,但我们在 了解AD的病理生理或抑制/纠正与AD相关的行为症状。最近 FDA批准的Aducanumab在还原淀粉样β(Aβ)方面表现出显着的效率。尽管如此,它显示了一个 在改善与广告相关的记忆障碍方面的影响有限。介导这些的特定神经回路 认知过程,但在广告大脑中逐渐改变,可以作为治疗目标 去除Aβ斑块。在我先前的研究中,我证明了背raphe核(DRN)5-羟色胺(5-- HT)神经元为海马腹CA1(VCA1)提供单突触输入。此外,遗传消融 在这些VCA1投影的DRN神经元中,5-HT合成幼体的空间记忆损害。在 另外,VCA1中5-HT 2C受体(5-HT2CR)的遗传缺失导致空间记忆定义 老鼠。我还观察到5-HT2CR的选择性激动剂Lorcasein可以改善空间记忆在 一个6个月大的敲入AD小鼠模型(APPNL-G-F),与VCA1中突触可塑性的恢复有关 神经元。我共同提出了一个假设,即5个矫正DRN到VCA1电路通过 5-HT2CR,是阿尔茨海默氏病记忆症状的治疗靶点。 K99阶段将重点放在 该电路的上游节点,即VCA1预测的5-HT神经元。纤维光度法实验将用于 监视这些VCA1投影5-HT神经元的实时活动,以及VCA1中的5-HT释放 对应于记忆采集和检索行为。交叉逆行化学发生 方法将用于进一步测试抑制VCA1投射5-HT神经元是否会抑制记忆 功能以及激活这些神经元是否会挽救AppNL-G-F小鼠的记忆障碍并老化 老鼠。在R00阶段,我将利用我从 K99相测试下游5-HT2CR的VCA1神经元的功能意义。我会用 纤维光度法监测记忆测试期间5-HT2CR的VCA1神经元的活性,并将 使用化学发生方法评估这些神经元在记忆功能中的功能相关性。在 此外,我还将测试降低Aβ(aducanumab)和5-HT2CR激动剂的组合处理 (Lorcasein)在AppNL-G-F小鼠和老年小鼠中。拟议的研究将提高我们对电路的了解 记忆功能的基础机制,并评估5-HT2CR激动剂作为一种新型疗法的可能性 AD的靶标与减少Aβ的药物结合使用。此外,K99阶段将提供理想 培训机会,使我具备基本技术,知识和解决问题的技能。这些会 我为R00研究阶段和独立研究职业做好准备,重点是电路机制 不同的行为。

项目成果

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