# Endothelial monoamine neurotransmitter metabolism at the blood-brain barrier

> **NIH NIH R01** · UNIVERSITY OF CALIFORNIA, SAN DIEGO · 2023 · $395,000

## Abstract

The term blood-­brain barrier collectively describes the properties of central nervous system (CNS) vasculature 
which stringently regulate the movement of ions, molecules and cells between the blood and neural tissue. These 
properties protect the CNS from toxins, pathogens and CNS immune surveillance, and provide the neural tissue 
the  necessary  nutrients  for  proper  function.  The  vascular  endothelial  cells  of  the  CNS  confer  many  of  the 
properties  of  the  blood-­brain  barrier,  they  form  paracellular  and  transcellular  barriers,  and  possess  distinct 
transport properties that efflux potential toxins and deliver nutrients. Blood-­brain barrier dysfunction is observed 
in a wide array of neurological diseases including epilepsy, multiple sclerosis, stroke, Parkinson’s Disease and 
Alzheimer’s  Disease.  The objective  of this  study  is  to  identify  novel  genes  that  allow the blood-­brain barrier to 
regulate the health and function of the CNS. We identified several genes highly enriched in CNS endothelial cells 
which are involved in the synthesis and degradation of monoamine neurotransmitters, dopamine and serotonin. 
Dopamine  and  serotonin  are  neuromodulators  as  they  potentiate  the  firing  rate  of  neurons.  Outside  of  the 
synapse they function as traditional extracellular signaling molecules and hormones. Neural circuits incorporating 
dopamine  and  serotonin  are  involved  in  learning,  reward,  movement  and  mood,  while  dysfunction  in 
monoaminergic  systems  are  observed  in  a  host  of  neurological  diseases  including  Parkinson’s  Disease, 
Alzheimer’s Disease, neuropathic pain and neuropsychiatric disorders. Metabolism of dopamine and serotonin 
by brain endothelial cells could be involved in the many processes and behaviors regulated by these monoamine 
neurotransmitters.  To determine  the functions of blood-­brain barrier  monoamine neurotransmitter metabolism, 
we generated conditional endothelial-­specific knockouts of Ddc, MaoA and MaoB and examined the requirement 
of these genes in behavior and the brain levels of dopamine and serotonin. Our preliminary studies suggest that 
blood-­brain barrier monoamine metabolism regulates the levels of monoamines in a behavior context-­dependent 
manner. We will use the conditional endothelial-­specific knockout mouse models to examine how the blood-­brain 
barrier  regulates  behavior  responses  to  sensory  stimuli  and  determine  the  mechanisms  by  which  blood-­brain 
barrier  monoamine  metabolism  regulates  monoamine  neurotransmitter  levels  and  behavior.  Lastly,  we  will 
examine  if  brain  monoamine  signaling  is  altered  in  endothelial-­specific  knockouts  of  blood-­brain  barrier 
monoamine metabolic genes.

## Key facts

- **NIH application ID:** 10707495
- **Project number:** 5R01MH129979-02
- **Recipient organization:** UNIVERSITY OF CALIFORNIA, SAN DIEGO
- **Principal Investigator:** Roeben Munji
- **Activity code:** R01 (R01, R21, SBIR, etc.)
- **Funding institute:** NIH
- **Fiscal year:** 2023
- **Award amount:** $395,000
- **Award type:** 5
- **Project period:** 2022-09-20 → 2027-07-31

## Primary source

NIH RePORTER: https://reporter.nih.gov/project-details/10707495

## Citation

> US National Institutes of Health, RePORTER application 10707495, Endothelial monoamine neurotransmitter metabolism at the blood-brain barrier (5R01MH129979-02). Retrieved via AI Analytics 2026-05-24 from https://api.ai-analytics.org/grant/nih/10707495. Licensed CC0.

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*[NIH grants dataset](/datasets/nih-grants) · CC0 1.0*