Axonoprotection in pediatric cardiac arrest

NIH RePORTER · NIH · R01 · $522,167 · view on reporter.nih.gov ↗

Abstract

Pediatric cardiac arrest affects 10-­‐15,000 children each year. Fewer than 1 in 10 children  survive, and the majority of deaths occur due to severe neurologic injury. At present, no  therapy exists for brain injury in children after cardiac arrest, and new approaches are needed.  The current proposal focuses on one under-­‐appreciated aspect of brain injury after cardiac  arrest – injury to long-­‐range axons. Using a clinically-­‐realistic model of severe pediatric cardiac  arrest and resuscitation in immature rats, we have generated new preliminary data showing  that axonal injury occurs early after resuscitation and is associated with depletion of  nicotinamide adenine dinucleotide (NAD+) specifically in the white matter. We propose that the  mechanism of axonal NAD+ depletion after cardiac arrest involves injury-­‐dependent activation  of the protein SARM1. SARM1 is the only known injury-­‐activated NAD-­‐cleaving enzyme in  axons, and its activation effects axonal degeneration in several injury paradigms. To determine  the role of SARM1 in post-­‐arrest axonal injury while preserving the clinical realism of the  cardiac arrest model in developing rats, we generated SARM1 knockout (SARM1-­‐/-­‐) rats. Our  central hypothesis is that SARM1-­‐mediated NAD+ depletion contributes to axonal injury and  poor neurologic outcomes after pediatric cardiac arrest.  We propose three Specific Aims to test  our hypothesis. In Aim 1, we will determine whether SARM1 deletion a) prevents white matter  NAD+ depletion and b) preserves axonal function and structure after cardiac arrest. In Aim 2, we  will determine whether SARM1 deletion improves motor behavioral outcomes after cardiac  arrest. In Aim 3, we will determine if nicotinamide riboside – a safe NAD+ precursor that  penetrates the blood-­‐brain barrier – maintains NAD+ levels and improves motor behavior after  cardiac arrest. If successful, the proposed experiments will identify SARM1 activation and NAD+  depletion as mechanisms contributing to axonal injury after cardiac arrest and establish a pre-­‐ clinical basis for a novel therapeutic approach to a devastating, and currently untreatable,  neurologic injury in children.

Key facts

NIH application ID
10404117
Project number
5R01NS112294-04
Recipient
CHILDREN'S RESEARCH INSTITUTE
Principal Investigator
Michael Shoykhet
Activity code
R01
Funding institute
NIH
Fiscal year
2022
Award amount
$522,167
Award type
5
Project period
2019-09-01 → 2024-05-31