Rolle af TLR4 i miljømæssig astma

Det overordnede mål med dette projekt er at identificere gener, der er involveret i udviklingen af ​​luftstrømsobstruktion og luftvejsinflammation hos astmatikere, og at bestemme om polymorfier i disse differentielt udtrykte gener disponerer individer for at udvikle astma. Astma er en kompleks genetisk lidelse, der er forårsaget af en række unikke gen-gen- og gen-miljø-interaktioner. Søgningen efter gener for astmafølsomhed er blevet kompliceret af den brede kliniske fænotype af astma, det polygene arvemønster af denne sygdom og den væsentlige rolle, som miljøeksponeringer spiller i udviklingen og progressionen af ​​astma. Inhalerede miljøagenser fremkalder adskillige biologiske reaktioner hos astmatikere; herunder induktion af erhvervet og medfødt immunitet, der fører til akutte og kroniske former for luftvejsbetændelse og luftvejsremodeling. Erhvervede immunresponser på proteinantigener, såsom husstøvmideallergen, inducerer ofte type 2 T-lymfocytdrevne responser (Th2), som synes at være vigtige ved atopisk astma. Nylige undersøgelser fra vores gruppe og andre viser, at medfødt immunitet, initieret af inhalation af bakterielle og virale patogener, organisk støv, endotoksin eller lipopolysaccharid (LPS), luftforurening partikler og ozon, også kan forårsage akutte og kroniske former for luftstrømsobstruktion, luftvejsbetændelse og endda ombygning af luftvejene. Nye beviser indikerer, at både erhvervede og medfødte immunresponser i lungen kan være påvirket af polymorfe gener. For eksempel menes funktionelle polymorfier i IL-4-receptorgenet fortrinsvis at stimulere erhvervede Th2-immunresponser på inhalerede allergener, og vi har for nylig vist, at almindelige co-segregerende mutationer i TLR4 (en transmembranreceptor for LPS) er forbundet med nedsatte luftveje. reaktion på inhaleret LPS. Disse observationer tyder på, at miljømæssige udfordringer kan bruges til at indsnævre fænotypen af ​​astma og undersøge genetisk modtagelighed i biologisk specifikke former for astma.

I dette projekt antager vi, at polymorfier af gener udtrykt af luftvejsepitel hos astmatikere efter specifikke luftvejsudfordringer disponerer individer for udvikling af astma. For at teste denne hypotese planlægger vi at identificere de gener, der er differentielt udtrykt af luftvejsepitelceller efter udfordring med stimuli, der inducerer erhvervede (husstøvmide) eller medfødte (LPS) immunresponser, og derefter bestemme, om polymorfier i disse gener er forbundet med udviklingen af ​​astma i en separat, velkarakteriseret, familiær kohorte af astmatikere. Dette er en kraftfuld tilgang, der er designet til at identificere nye gener, der er forbundet med både astmapatogenese (differentieret udtrykt i eksponerings-responsundersøgelsen) og astmafølsomhed (genetisk forbundet med astma i en koblings-/associationsundersøgelse).

Vi antager, at individer med de co-segregerende Asp299Gly- og Thr399Ile-mutationer i TLR4-genet vil udvise et defekt immunrespons på LPS, og at specifikke komponenter af ændret immunitet hos disse individer er forbundet med karakteristiske luftvejsreaktioner på LPS.

Specifikt mål 1: Ca. 1000 individer vil blive genotypet for at etablere 3 undersøgelsesgrupper: 10 forsøgspersoner, der er homozygote for TLR4 299/399 mutationen; 10 individer heterozygote for TLR4 299/399 mutationen; og 10 forsøgspersoner homozygote for vildtype TLR 4.

Specifikt mål 2: Ti individer med vildtype TLR4, 10 individer heterozygote for mutant TLR4 og 10 individer homozygote for mutant TLR4 vil blive fænotypebestemt for luftvejsrespons på inhaleret LPS.

Specifikt mål 3: In vitro immunresponser på LPS vil blive målt i perifere blodmonocytter og PMN'er fra 10 individer med vildtype TLR4, 10 individer heterozygote for mutant TLR4 og 10 individer homozygote for mutant TLR4.

Specifikt mål 4: In vivo-immunresponset på inhaleret LPS vil blive vurderet i bronchoalveolar lavage (BAL) væske og celler, og luftvejs endobronchial børstebiopsiceller i 10 individer med vildtype TLR4, 10 individer heterozygote for mutant TLR4 og 10 individer homozygote for mutant TLR4.