Tupakoinnin aiheuttama EGF-riippuvainen hengitysteiden tyvisolutoiminnan uudelleenohjelmointi

Hengitysteiden epiteeli koostuu neljästä pääsolutyypistä, mukaan lukien väresolut, erityssolut, erilaistumattomat pylvässolut ja tyvisolut (BC). Varhaisimmat tupakoinnin aiheuttamien keuhkosairauksien, kuten kroonisen obstruktiivisen keuhkosairauden (COPD) ja keuhkosyövän, kehittymiseen liittyvät muutokset ilmenevät hengitysteiden epiteelissä, mukaan lukien BC-hyperplasia, levyepiteeli, limakalvon liikakasvu ja metaplasia, heikentynyt värpässolurakenne ja toiminta, Clara-solujen menetys ja lisääntynyt epiteelin läpäisevyys heikentyneen liitosesteen vuoksi. Oletamme, että näiden muutosten perustavanlaatuisia ovat tupakoinnin aiheuttamat epämuodostumat BC:ssä, kanta-/esisolupopulaatiossa, joka voi uusiutua itsestään ja erilaistua värekkäisiksi ja erittäviksi soluiksi. Alustava tutkimusmme käyttää laboratoriossamme käyttöönotettuja tekniikoita puhtaan BC-populaation viljelemiseksi ihmisen hengitysteiden epiteelistä, näiden BC:n erilaistumisen indusoimiseksi ilma-neste-rajapinnassa ja puhdistetun BC:n transkription arvioimiseksi verrattuna täydelliseen erilaistuneen hengitysteiden epiteelin vastaavaan. tiedot osoittavat, että: (1) hengitysteiden BC:llä on erillinen geeniekspressiosignatuuri, joka on relevantti kanta/esisolun toiminnalle, mukaan lukien epidermaalisen kasvutekijäreseptorin (EGFR) korkea ekspressio; (2) terveiltä tupakoijilta peräisin olevilla hengitysteiden BC:llä on erilainen geenin ilmentymismalli verrattuna tupakoimattomiin, ja solusykliin ja proliferaatioon liittyvien funktionaalisten kategorioiden rikastuminen ja erilaistumiseen liittyvien geenien väheneminen; ja (3) konstitutiivinen EGF:n ilmentyminen BC:ssä ja erilaistuneissa soluissa on tuskin havaittavissa, mutta tupakointi lisää selektiivisesti EGF:n ilmentymistä hengitysteiden epiteelin erilaistuneissa soluissa in vivo. Näiden tietojen ja sen tiedon perusteella, että EGFR-signalaatiolla on keskeinen rooli solujen lisääntymisen ja erilaistumisen säätelyssä hengitysteiden epiteelissä, tämän ehdotuksen keskeinen ajatus on, että tupakoinnin aiheuttama erilaistuneiden solujen ilmentyminen aktivoi BC:n EGFR:n kautta muuttaen molekyyliä. hengitysteiden BC:n fenotyyppi ja heikentää niiden kykyä tuottaa normaalia erilaistunutta hengitysteiden epiteeliä. Tämän käsitteen arvioimiseksi käsitellään seuraavia tavoitteita:

Tavoite 1. Sen määrittämiseksi, indusoiko terveiden tupakoimattomien hengitysteiden BC:n stimulointi EGF:llä geenejä ja polkuja, jotka liittyvät tupakointiin liittyviin fenotyyppeihin, esim. BC-hyperplasia, squamous metaplasia, limakalvon metaplasia, epänormaalit värekarvot, vähentynyt Clara-solujen määrä ja vaarantunut liitoksen eheys.

Tavoite 2. Testaa hypoteesia, että terveiden tupakoimattomien hengitysteiden BC:n stimulaatio EGF:llä muuttaa BC:n erilaistumista ilma-neste-rajapintaviljelmässä synnyttäen tupakointiin liittyviä fenotyyppejä (katso tavoite 1).

Tavoite 3. Testaa hypoteesia, että tupakansavuuutteelle apikaalisesti altistuessaan terveiden tupakoimattomien BC:stä peräisin olevat erilaistuneet hengitysteiden epiteelisolut vapauttavat suurempia määriä EGF:ää apikaaliseen supernatanttiin, mikä muuttaa terveiden tupakoimattomien BC:n kykyä tuottaa normaalia erilaistunutta hengitysteiden epiteeli, ja että EGF:n estäminen tässä supernatantissa poistaa tämän vaikutuksen.