National Institutes of Health vergibt Stipendium an MSU-Professoren für die Erforschung neurodegenerativer Erkrankungen

Eine Forschungskooperation zwischen drei Fakultätsmitgliedern der Montana State University erhielt kürzlich einen Zuschuss zur Finanzierung ihrer Studie über den Zusammenhang zwischen einer seltenen genetischen neurologischen Erkrankung und dem Stoffwechsel. das menschliche Darmmikrobiom und die Degeneration des Nervensystems. Die Arbeit könnte das Verständnis der Ursachen für häufigere neurodegenerative Erkrankungen fördern und schließlich den Weg für Therapeutika zu ihrer Behandlung ebnen.

Die National Institutes of Health gewährten den MSU-Professoren Frances Lefcort 2,9 Millionen US-Dollar. Seth Walk und Valerie Copié für ihre Forschungen zur familiären Dysautonomie, eine Krankheit, die das Nervensystem angreift und zerstört. Das fünfjährige Stipendium wird ihre Forschung und die studentische Ausbildung finanzieren, einschließlich der verschiedenen Studenten und zwei Doktoranden, die derzeit an der Forschung des Projekts beteiligt sind.

Lefcorts Labor hat familiäre Dysautonomie erforscht, eine Krankheit, die in ihrer Familie vorkommt, für acht Jahre. Sie erklärte, dass die Krankheit im Mutterleib beginnt, wo Teile des Nervensystems sich nicht richtig entwickeln. Es wird im Laufe der Jahre immer schlimmer, da Nervenzellen absterben.

Obwohl selten, die genetische Mutation, die familiäre Dysautonomie verursacht, wurde identifiziert, was es zu einem nützlichen Modell für die Erforschung anderer neurodegenerativer Erkrankungen macht, wie Alzheimer und Parkinson, sagte Lefcor, der Letters and Science Distinguished Professor in der Abteilung für Zellbiologie und Neurowissenschaften der MSU ist.

Sie sagte, ein häufiges Problem bei Menschen mit familiärer Dysautonomie sei, dass sie sehr dünn sind und Schwierigkeiten beim Zunehmen haben. was auf ein Stoffwechselproblem hindeuten würde. Ein anderer ist, dass der Magen-Darm-Trakt nicht normal funktioniert, was zu Durchfall führt, Verstopfung, Ösophagusreflux oder andere Magen-Darm-Probleme.

In beiden Forschungsbereichen suchte Lefcort bei ihren MSU-Kollegen Experten auf:Walks Expertise liegt in Darmmikrobiomen, und Copié untersucht den Stoffwechsel. Sie erfuhr, dass das Nervensystem eng mit dem menschlichen Darmmikrobiom verbunden ist und vom Stoffwechsel beeinflusst wird.

"Es gibt mehr als 100 Millionen Neuronen allein in Ihrem Darm, und es ist bekannt, dass über die Darm-Hirn-Achse eine umfassende Kommunikation zwischen dem Gehirn und dem Darm stattfindet. “, sagte Lefcort.

Erkennen der wahrscheinlichen Verbindung zwischen ihrer Forschung, das interdisziplinäre Trio arbeitete zusammen, um die Rolle des Darmmikrobioms weiter zu untersuchen, Nervensystem und Stoffwechsel (auch „Metabolom“ genannt) bei familiärer Dysautonomie. Mit Walks speziell gezüchteten, keimfreie Labormäuse als Modelle, die Wissenschaftler hoffen, "jedes Bein des Dreiecks selektiv zu manipulieren, um zu bestimmen, wie sich diese Systeme gegenseitig beeinflussen und zu neurodegenerativen Erkrankungen beitragen. “, sagte Lefcort.

"So etwas wurde bei dieser Krankheit noch nie gemacht, und es fängt erst an, bei schweren Krankheiten wie Alzheimer und Parkinson durchgeführt zu werden, ", sagte Lefcort. "Wir glauben, dass die Arbeit aus diesem Stipendium nicht nur unser Verständnis von familiärer Dysautonomie, aber auch ein großartiges Modell zum Verständnis, wie das Darmmikrobiom, Metabolom und Nervensystem interagieren bei diesen wichtigen neurogenerativen Erkrankungen."

Das Trio hat durch eine Zusammenarbeit mit dem Dysautonomia Center der New York University bereits vielversprechende vorläufige Daten gesammelt. die alle nordamerikanischen Patienten mit familiärer Dysautonomie sieht.

„Sie haben uns Stuhl- und Blutproben ihrer Patienten und deren Angehörigen geschickt, und wir haben bereits gezeigt, dass sich das Mikrobiom dieser Patienten deutlich von dem ihrer Verwandten unterscheidet. ", sagte Lefcort. "Wir haben gute Daten, die darauf hindeuten, dass wir hier etwas haben, und jetzt mit unseren Mausmodellen, Wir können die Kausalität wirklich auseinandernehmen – gibt es ein Stoffwechselproblem, das das Mikrobiom beeinflusst, und/oder ist es das Mikrobiom, das den Stoffwechsel verändert und zur Neurodegeneration beiträgt?"

Lefcort wird das Nervensystem im Magen-Darm-Trakt der Labormäuse analysieren, Antworten auf Fragen wie, ob eine Veränderung des Stoffwechsels oder des Mikrobioms hilft, Neurodegeneration zu verhindern.

Walk wird die Mikrobiom-fokussierten Aspekte des Projekts leiten, die eine detaillierte Untersuchung von Bakterien im Darm von Patienten mit neurodegenerativen Erkrankungen einschließen wird. Er wird auch die Forschung leiten, die sich auf das Mikrobiom konzentriert und ob Bakterien im Darm Verbindungen produzieren, die das Wachstum oder den Tod von Neuronen auslösen. Er wird dies mithilfe modernster DNA-Sequenzierung in Verbindung mit keimfreien und gnotobiotischen Mäusen tun.

„Keimfreie Mäuse sind völlig steril und haben keine Mikroorganismen in sich oder auf ihnen. Diese Tiere helfen uns zu verstehen, welche Aspekte unserer ‚Gesundheit‘ fehlen, wenn keine Mikroben in der Nähe sind. “ sagte Spaziergang, außerordentlicher Professor in der Abteilung für Mikrobiologie und Immunologie der MSU am College of Agriculture und am College of Letters and Science. "Gnotobiotische Mäuse haben ein definiertes Mikrobiom, wodurch wir die spezifischen Vorteile einer bestimmten mikrobiellen Gemeinschaft entdecken können."

Kopie, Professor am Institut für Chemie und Biochemie der MSU und Direktor des Kernmagnetischen Resonanzzentrums, wird die Bemühungen leiten, die Stoffwechselprozesse zu identifizieren, die durch familiäre Dysautonomie beeinträchtigt sind, und wie sich diese Störungen der Energieproduktion auf die Darm-Hirn-Achse auswirken und zur Neurodegeneration beitragen.

"Unser Labor wird für die globale Profilerstellung und Charakterisierung von niedermolekularen Metaboliten verantwortlich sein, die in Stuhl- und Serumproben von Patienten mit familiärer Dysautonomie und Tiermodellen vorhanden sind. ", sagte Copié. "Diese Studien werden kernmagnetische Spektroskopie und Massenspektrometrie-Techniken integrieren, um die metabolischen Veränderungen zu identifizieren, die bei familiärer Dysautonomie stattfinden. Unser Ziel ist es zu untersuchen, ob wir die bei familiärer Dysautonomie beobachteten Stoffwechseldefizite durch Mikrobiominterventionen beheben können und ob die Wiederherstellung gesunder Metabolome die Neurodegeneration unterstützen oder entweder verlangsamen oder die neuronale Gesundheit wiederherstellen kann."

Die vom NMR-Zentrum generierten hochauflösenden Stoffwechseldaten werden einen Beitrag zum Bereich der biomedizinischen Forschung leisten und "uns helfen, besser zu verstehen, wie das Metabolom, Mikrobiom und neuronale Schaltkreise interagieren miteinander und können bei Beeinträchtigung zu irreversibler Neurodegeneration führen, ", sagte Copie.

„Es ist klar, dass die Auslöser für Parkinson andere sind. Alzheimer und ALS, aber sie alle laufen auf gemeinsamen stromabwärts gelegenen Pfaden zusammen, ", sagte Lefcort. "Wir haben gezeigt, dass familiäre Dysautonomie auf den gleichen Wegen konvergiert. Jetzt, wir versuchen herauszufinden, ob wir an diesen gemeinsamen Punkten eingreifen können.

"Alles, was wir hier entdecken, wird auf die wichtigsten neurodegenerativen Erkrankungen anwendbar sein, " Sie sagte.

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