Role TLR4 v environmentálním astmatu

Celkovým cílem tohoto projektu je identifikovat geny, které se podílejí na rozvoji obstrukce dýchacích cest a zánětu dýchacích cest u astmatiků, a určit, zda polymorfismy v těchto odlišně exprimovaných genech predisponují jedince k rozvoji astmatu. Astma je komplexní genetická porucha, která je způsobena řadou unikátních interakcí gen-gen a gen-prostředí. Hledání genů pro náchylnost k astmatu bylo komplikováno širokým klinickým fenotypem astmatu, vzorem polygenní dědičnosti tohoto onemocnění a podstatnou úlohou expozice životního prostředí při rozvoji a progresi astmatu. Inhalované environmentální látky vyvolávají u astmatiků několik biologických reakcí; včetně indukce získané a vrozené imunity, která vede k akutním a chronickým formám zánětu dýchacích cest a k remodelaci dýchacích cest. Získané imunitní reakce na proteinové antigeny, jako je alergen roztočů domácího prachu, často indukují reakce řízené T lymfocyty typu 2 (Th2), které se zdají být důležité u atopického astmatu. Nedávné studie naší skupiny a dalších ukazují, že vrozená imunita, iniciovaná vdechováním bakteriálních a virových patogenů, organických prachů, endotoxinu nebo lipopolysacharidu (LPS), částic znečištěného ovzduší a ozónu, může také způsobit akutní a chronické formy obstrukce proudění vzduchu, zánět dýchacích cest a dokonce i remodelaci dýchacích cest. Objevující se důkazy naznačují, že jak získané, tak vrozené imunitní reakce v plicích mohou být ovlivněny polymorfními geny. Například se předpokládá, že funkční polymorfismy v genu pro IL-4 receptor přednostně stimulují získané Th2 imunitní reakce na inhalační alergeny, a nedávno jsme ukázali, že běžné ko-segregační mutace v TLR4 (transmembránový receptor pro LPS) jsou spojeny se zmenšením dýchacích cest. schopnost reagovat na inhalační LPS. Tato pozorování naznačují, že environmentální výzvy lze použít k zúžení fenotypu astmatu a ke zkoumání genetické náchylnosti u biologicky specifických forem astmatu.

V tomto projektu předpokládáme, že polymorfismy genů exprimovaných epitelem dýchacích cest u astmatiků po specifických problémech s dýchacími cestami predisponují jedince k rozvoji astmatu. Abychom tuto hypotézu otestovali, plánujeme identifikovat geny, které jsou odlišně exprimovány epiteliálními buňkami dýchacích cest po expozici stimulům, které indukují získanou (roztoč domácího prachu) nebo vrozené (LPS) imunitní reakce, a poté určit, zda polymorfismy v těchto genech jsou spojeny s rozvoj astmatu v samostatné, dobře charakterizované, rodinné kohortě astmatiků. Jedná se o účinný přístup, který je navržen tak, aby identifikoval nové geny, které jsou spojeny jak s patogenezí astmatu (rozdílně vyjádřené ve studii expozice-odpověď), tak s náchylností k astmatu (geneticky asociované s astmatem ve studii propojení/asociace).

Předpokládáme, že jedinci se společně segregujícími mutacemi Asp299Gly a Thr399Ile v genu TLR4 budou vykazovat defektní imunitní odpověď na LPS a že specifické složky změněné imunity u těchto jedinců jsou spojeny s charakteristickými reakcemi dýchacích cest na LPS.

Specifický cíl 1: Přibližně 1000 jedinců bude genotypizováno za účelem vytvoření 3 studijních skupin: 10 jedinců homozygotních pro mutaci TLR4 299/399; 10 subjektů heterozygotních pro mutaci TLR4 299/399; a 10 jedinců homozygotních pro TLR divokého typu 4.

Specifický cíl 2: U deseti jedinců s divokým typem TLR4, 10 jedinců heterozygotních pro mutantní TLR4 a 10 jedinců homozygotních pro mutantní TLR4 bude fenotypizována citlivost dýchacích cest na inhalovaný LPS.

Specifický cíl 3: In vitro imunitní reakce na LPS budou měřeny v monocytech periferní krve a PMN od 10 jedinců s divokým typem TLR4, 10 jedinců heterozygotních pro mutantní TLR4 a 10 jedinců homozygotních pro mutantní TLR4.

Specifický cíl 4: Imunitní odpověď in vivo na inhalovaný LPS bude hodnocena v tekutině a buňkách bronchoalveolární laváže (BAL) a buňkách endobronchiální kartáčkové biopsie dýchacích cest u 10 jedinců s divokým typem TLR4, 10 jedinců heterozygotních pro mutantní TLR4 a 10 jedinců homozygotních pro mutant TLR4.