Rolle von TLR4 bei Umweltasthma

Das übergeordnete Ziel dieses Projekts besteht darin, Gene zu identifizieren, die an der Entwicklung von Atemwegsobstruktionen und Atemwegsentzündungen bei Asthmatikern beteiligt sind, und zu bestimmen, ob Polymorphismen in diesen unterschiedlich exprimierten Genen Personen für die Entwicklung von Asthma prädisponieren. Asthma ist eine komplexe genetische Störung, die durch eine Reihe einzigartiger Gen-Gen- und Gen-Umwelt-Interaktionen verursacht wird. Die Suche nach Asthma-Anfälligkeitsgenen wurde durch den breiten klinischen Phänotyp von Asthma, das polygene Vererbungsmuster dieser Krankheit und die wesentliche Rolle von Umwelteinflüssen bei der Entwicklung und dem Fortschreiten von Asthma erschwert. Inhalierte Umwelteinflüsse lösen bei Asthmatikern verschiedene biologische Reaktionen aus; einschließlich der Induktion erworbener und angeborener Immunität, die zu akuten und chronischen Formen von Atemwegsentzündungen und Atemwegsumgestaltungen führt. Erworbene Immunantworten auf Proteinantigene, wie z. B. das Hausstaubmilbenallergen, induzieren häufig Typ-2-T-Lymphozyten-gesteuerte Reaktionen (Th2), die bei atopischem Asthma wichtig zu sein scheinen. Aktuelle Studien unserer Gruppe und anderer zeigen, dass die angeborene Immunität, die durch das Einatmen von bakteriellen und viralen Krankheitserregern, organischen Stäuben, Endotoxinen oder Lipopolysacchariden (LPS), Luftverschmutzungspartikeln und Ozon ausgelöst wird, auch akute und chronische Formen der Behinderung des Luftstroms verursachen kann. Atemwegsentzündungen und sogar Atemwegsumgestaltungen. Neue Erkenntnisse deuten darauf hin, dass sowohl erworbene als auch angeborene Immunantworten in der Lunge durch polymorphe Gene beeinflusst werden können. Beispielsweise geht man davon aus, dass funktionelle Polymorphismen im IL-4-Rezeptor-Gen bevorzugt erworbene Th2-Immunreaktionen auf inhalierte Allergene stimulieren, und wir haben kürzlich gezeigt, dass häufige co-segregierende Mutationen in TLR4 (einem Transmembranrezeptor für LPS) mit verminderten Atemwegen verbunden sind Reaktionsfähigkeit auf inhaliertes LPS. Diese Beobachtungen legen nahe, dass Umwelteinflüsse genutzt werden können, um den Phänotyp von Asthma einzugrenzen und die genetische Anfälligkeit für biologisch spezifische Formen von Asthma zu untersuchen.

In diesem Projekt stellen wir die Hypothese auf, dass Polymorphismen von Genen, die von den Atemwegsepithelien bei Asthmatikern nach spezifischen Atemwegsproblemen exprimiert werden, Einzelpersonen für die Entwicklung von Asthma prädisponieren. Um diese Hypothese zu testen, planen wir, die Gene zu identifizieren, die von Atemwegsepithelzellen nach der Belastung mit Reizen, die erworbene (Hausstaubmilbe) oder angeborene (LPS) Immunantworten auslösen, unterschiedlich exprimiert werden, und dann zu bestimmen, ob Polymorphismen in diesen Genen damit verbunden sind die Entwicklung von Asthma in einer separaten, gut charakterisierten familiären Kohorte von Asthmatikern. Hierbei handelt es sich um einen leistungsstarken Ansatz, der darauf abzielt, neue Gene zu identifizieren, die sowohl mit der Pathogenese von Asthma (in der Expositions-Reaktions-Studie unterschiedlich ausgedrückt) als auch mit der Asthmaanfälligkeit (in einer Verknüpfungs-/Assoziationsstudie genetisch mit Asthma verbunden) assoziiert sind.

Wir gehen davon aus, dass Personen mit den co-segregierenden Asp299Gly- und Thr399Ile-Mutationen im TLR4-Gen eine fehlerhafte Immunantwort auf LPS zeigen und dass bestimmte Komponenten der veränderten Immunität bei diesen Personen mit charakteristischen Atemwegsreaktionen auf LPS verbunden sind.

Spezifisches Ziel 1: Ungefähr 1000 Personen werden genotypisiert, um drei Studiengruppen einzurichten: 10 Personen, die homozygot für die TLR4 299/399-Mutation sind; 10 Probanden, heterozygot für die TLR4 299/399-Mutation; und 10 Probanden, die homozygot für Wildtyp-TLR 4 sind.

Spezifisches Ziel 2: Zehn Personen mit Wildtyp-TLR4, 10 Personen, die heterozygot für mutiertes TLR4 sind, und 10 Personen, die homozygot für mutiertes TLR4 sind, werden hinsichtlich der Reaktion der Atemwege auf inhaliertes LPS phänotypisiert.

Spezifisches Ziel 3: In-vitro-Immunantworten auf LPS werden in peripheren Blutmonozyten und PMNs von 10 Personen mit Wildtyp-TLR4, 10 Personen, die heterozygot für mutiertes TLR4 sind, und 10 Personen, die homozygot für mutiertes TLR4 sind, gemessen.

Spezifisches Ziel 4: Die In-vivo-Immunantwort auf inhaliertes LPS wird in bronchoalveolärer Lavage (BAL)-Flüssigkeit und -Zellen sowie endobronchialen Bürstenbiopsiezellen der Atemwege bei 10 Personen mit Wildtyp-TLR4, 10 Personen, die heterozygot für mutiertes TLR4 sind, und 10 Personen, die homozygot für sind mutierter TLR4.