Reprogramación dependiente de EGF inducida por fumar de la función de las células basales de las vías respiratorias

El epitelio de las vías respiratorias se compone de 4 tipos de células principales, incluidas las células ciliadas, las células secretoras, las células columnares indiferenciadas y las células basales (BC). Los cambios más tempranos asociados con el desarrollo de enfermedades pulmonares inducidas por el tabaquismo, como la enfermedad pulmonar obstructiva crónica (EPOC) y el cáncer de pulmón, ocurren en el epitelio de las vías respiratorias, incluida la hiperplasia BC, metaplasia escamosa, hiperplasia y metaplasia de células mucosas, alteración de la estructura de células ciliadas y función, pérdida de células Clara y aumento de la permeabilidad epitelial debido a la alteración de la barrera de unión. Presumimos que lo fundamental para estos cambios son los trastornos de BC inducidos por el tabaquismo, la población de células madre/progenitoras que puede autorrenovarse y diferenciarse en células ciliadas y secretoras. Usando tecnologías establecidas en nuestro laboratorio para cultivar poblaciones puras de BC del epitelio de las vías respiratorias humanas, para inducir la diferenciación de estas BC en la interfaz aire-líquido y para evaluar el transcriptoma de BC purificado en comparación con el del epitelio de las vías respiratorias diferenciado completo, nuestro estudio preliminar los datos indican que: (1) las vías respiratorias BC exhiben una firma de expresión génica distinta relevante para la función de las células madre/progenitoras, incluida una alta expresión del receptor del factor de crecimiento epidérmico (EGFR); (2) los BC de las vías respiratorias de fumadores sanos tienen un patrón de expresión génica diferente en comparación con los no fumadores, con un enriquecimiento de las categorías funcionales relacionadas con el ciclo celular y la proliferación y regulación a la baja de los genes asociados con la diferenciación; y (3) la expresión de EGF constitutiva en BC y células diferenciadas es apenas detectable, pero fumar regula selectivamente la expresión de EGF en células diferenciadas del epitelio de las vías respiratorias in vivo. Con base en estos datos y en el conocimiento de que la señalización de EGFR juega un papel central en la regulación de la proliferación y diferenciación celular en el epitelio de las vías respiratorias, el concepto central de esta propuesta es que la expresión inducida por el tabaquismo por células diferenciadas activa BC a través de EGFR alterando el molecular fenotipo de vías respiratorias BC y deteriorando su capacidad para generar epitelio normal diferenciado de vías respiratorias. Para evaluar este concepto, se abordarán los siguientes objetivos:

Objetivo 1. Para determinar si la estimulación de BC de las vías respiratorias de no fumadores sanos con EGF induce genes y vías relacionadas con los fenotipos asociados con el tabaquismo, p. Hiperplasia BC, metaplasia escamosa, metaplasia mucosa, cilios anormales, disminución del número de células Clara y compromiso de la integridad de la unión.

Objetivo 2. Probar la hipótesis de que la estimulación de BC de las vías respiratorias de no fumadores sanos con EGF altera la diferenciación de BC en el cultivo de interfaz aire-líquido, con la generación de fenotipos asociados con el tabaquismo (ver Objetivo 1).

Objetivo 3. Probar la hipótesis de que tras la exposición apical al extracto de humo de cigarrillo, las células epiteliales de las vías respiratorias diferenciadas derivadas de BC de no fumadores sanos liberan mayores cantidades de EGF en el sobrenadante apical, lo que alterará la capacidad de BC de no fumadores sanos para generar células diferenciadas normales. epitelio de las vías respiratorias, y que el bloqueo de EGF en este sobrenadante abolirá este efecto.