Astroglial Phagocytosis of Degenerating Neurons and Axons: Role of Rac1 and ELMO1

星形胶质细胞对退化神经元和轴突的吞噬作用:Rac1 和 ELMO1 的作用

基本信息

  • 批准号:
    7835752
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 18.75万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
  • 财政年份:
    2009
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    2009-05-15 至 2011-04-30
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

DESCRIPTION (provided by applicant): The broad objectives of our research are to understand the mechanisms by which astroglial cells sense neuronal injury, triggering a complex set of phenotypic changes and functional alterations. Phagocytosis is a fundamental cellular process intensely studied in the immune system, required for ingestion and destruction of microorganisms, apoptotic cells and abnormal particles. Recent advances have elucidated core mechanisms and molecular components of two major engulfment pathways enabling recognition, engulfment and disposal of apoptotic cells without damaging neighboring healthy cells and tissues. The phagocytic removal of degenerating neural cells, their processes and synapses is carried out by both astroglia and microglia, although the vast majority of work has focused on the latter. However, there is a small but compelling body of evidence implicating astroglia (broadly defined here as GFAP-expressing neuroglia) as highly capable phagocytes in certain physiological and pathophysiological contexts. This proposal addresses two key questions at both the cellular and molecular levels: -Do astroglial cells have specific roles in the physiological clearance of apoptotic neurons, axons, and synapses during CNS development? -Does the ELMO1/BAI1 complex serve an essential role in astroglial phagocytic clearance? We propose to employ state-of-the art astroglial-specific conditional knockouts to selectively inactivate Rac1 and ELMO1, two key components of the phagocytic machinery. This project will be the first to directly test in vivo the ability of astroglia to perform phagocytic clearance of neurons, processes and terminals. Cell culture phagocytosis assays will complement the conditional knockout approaches. Aim 1: Test the importance of astroglial phagocytosis in CNS development and degeneration using an inducible, astroglial-specific knockout of Rac1 as a potent phagocytosis-disabling manipulation. Aim 2. Test the necessity of ELMO1 and/or BAI1 in vivo for astroglial phagocytosis using an inducible, astroglial specific knockout mouse PUBLIC HEALTH RELEVANCE: During brain development and following brain injury, the corpses of dying nerve cells and their long extensions, axons, must be removed in order to ensure proper function. This process, known as phagocytosis, is intensely studied in the immune system but not in the nervous system. This proposal seeks to understand the roles of one brain cell type, the astrocyte, and intracellular mechanisms involved in the phagocytic clearance of degenerating neurons and axons.
描述(由申请人提供):我们研究的主要目标是了解星形胶质细胞感知神经元损伤、触发一系列复杂的表型变化和功能改变的机制。吞噬作用是免疫系统中深入研究的基本细胞过程,是摄取和破坏微生物、凋亡细胞和异常颗粒所必需的。最近的进展阐明了两种主要吞噬途径的核心机制和分子成分,能够识别、吞噬和处理凋亡细胞,而不损害邻近的健康细胞和组织。星形胶质细胞和小胶质细胞对退化神经细胞及其突起和突触的吞噬清除是由星形胶质细胞和小胶质细胞完成的,尽管绝大多数工作都集中在后者。然而,有少量但令人信服的证据表明星形胶质细胞(此处广义地定义为表达 GFAP 的神经胶质细胞)在某些生理和病理生理背景下是具有高能力的吞噬细胞。该提案在细胞和分子水平上解决了两个关键问题: -星形胶质细胞在中枢神经系统发育过程中凋亡神经元、轴突和突触的生理清除中是否具有特定作用? -ELMO1/BAI1 复合物在星形胶质细胞吞噬清除中发挥重要作用吗?我们建议采用最先进的星形胶质细胞特异性条件敲除来选择性地灭活吞噬细胞的两个关键组成部分 Rac1 和 ELMO1。该项目将是第一个在体内直接测试星形胶质细胞对神经元、突起和末梢进行吞噬清除的能力的项目。细胞培养吞噬试验将补充条件敲除方法。目标 1:使用可诱导的星形胶质细胞特异性敲除 Rac1 作为有效的吞噬作用禁用操作,测试星形胶质细胞吞噬作用在中枢神经系统发育和变性中的重要性。目标 2. 使用可诱导的星形胶质细胞特异性敲除小鼠测试体内 ELMO1 和/或 BAI1 对星形胶质细胞吞噬作用的必要性。 公共健康相关性:在大脑发育期间和脑损伤后,必须去除垂死的神经细胞及其长延伸轴突的尸体,以确保正常功能。这个过程被称为吞噬作用,在免疫系统中得到了深入研究,但在神经系统中却没有。该提案旨在了解一种脑细胞类型——星形胶质细胞的作用,以及参与退化神经元和轴突吞噬清除的细胞内机制。

项目成果

期刊论文数量(1)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Phagocytic clearance in neurodegeneration.
  • DOI:
    10.1016/j.ajpath.2010.12.051
  • 发表时间:
    2011-04
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    J. Sokolowski;J. Mandell
  • 通讯作者:
    J. Sokolowski;J. Mandell
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