Ruolo di TLR4 nell'asma ambientale

L'obiettivo generale di questo progetto è identificare i geni coinvolti nello sviluppo dell'ostruzione del flusso aereo e dell'infiammazione delle vie aeree negli asmatici e determinare se i polimorfismi in questi geni differenzialmente espressi predispongano gli individui a sviluppare l'asma. L'asma è una malattia genetica complessa causata da una serie di interazioni uniche gene-gene e gene-ambiente. La ricerca dei geni di suscettibilità all'asma è stata complicata dall'ampio fenotipo clinico dell'asma, dal modello di ereditarietà poligenica di questa malattia e dal ruolo sostanziale delle esposizioni ambientali nello sviluppo e nella progressione dell'asma. Gli agenti ambientali inalati inducono diverse risposte biologiche negli asmatici; compresa l'induzione dell'immunità acquisita e innata che porta a forme acute e croniche di infiammazione delle vie aeree e rimodellamento delle vie aeree. Le risposte immunitarie acquisite agli antigeni proteici, come l'allergene degli acari della polvere, spesso inducono risposte guidate dai linfociti T di tipo 2 (Th2) che sembrano essere importanti nell'asma atopico. Recenti studi del nostro gruppo e di altri dimostrano che l'immunità innata, avviata dall'inalazione di agenti patogeni batterici e virali, polveri organiche, endotossine o lipopolisaccaridi (LPS), particolato atmosferico e ozono, può anche causare forme acute e croniche di ostruzione del flusso aereo, infiammazione delle vie aeree e persino rimodellamento delle vie aeree. Prove emergenti indicano che sia le risposte immunitarie acquisite che quelle innate nel polmone possono essere influenzate da geni polimorfici. Ad esempio, si ritiene che i polimorfismi funzionali nel gene del recettore IL-4 stimolino preferenzialmente le risposte immunitarie Th2 acquisite agli allergeni inalati, e abbiamo recentemente dimostrato che mutazioni co-segreganti comuni in TLR4 (un recettore transmembrana per LPS) sono associate a vie aeree ridotte reattività all'LPS inalato. Queste osservazioni suggeriscono che le sfide ambientali possono essere utilizzate per restringere il fenotipo dell'asma e studiare la suscettibilità genetica in forme biologicamente specifiche di asma.

In questo progetto, ipotizziamo che i polimorfismi dei geni espressi dagli epiteli delle vie aeree negli asmatici a seguito di specifiche sfide delle vie aeree predispongano gli individui allo sviluppo dell'asma. Per testare questa ipotesi, intendiamo identificare i geni che sono differenzialmente espressi dalle cellule epiteliali delle vie aeree in seguito a stimolazione con stimoli che inducono risposte immunitarie acquisite (acaro della polvere domestica) o innate (LPS), e quindi determinare se i polimorfismi in questi geni sono associati a lo sviluppo dell'asma in una coorte familiare separata, ben caratterizzata, di asmatici. Si tratta di un potente approccio progettato per identificare nuovi geni associati sia alla patogenesi dell'asma (differenzialmente espressa nello studio esposizione-risposta) sia alla suscettibilità all'asma (geneticamente associata all'asma in uno studio di associazione/associazione).

Ipotizziamo che gli individui con le mutazioni co-segreganti Asp299Gly e Thr399Ile nel gene TLR4 mostreranno una risposta immunitaria difettosa all'LPS e che componenti specifici dell'immunità alterata in questi individui siano collegati alle risposte caratteristiche delle vie aeree all'LPS.

Obiettivo specifico 1: Circa 1000 individui saranno genotipizzati per stabilire 3 gruppi di studio: 10 soggetti omozigoti per la mutazione TLR4 299/399; 10 soggetti eterozigoti per la mutazione TLR4 299/399; e 10 soggetti omozigoti per TLR wild type 4.

Obiettivo specifico 2: Dieci individui con TLR4 wild type, 10 individui eterozigoti per TLR4 mutato e 10 individui omozigoti per TLR4 mutato saranno fenotipizzati per la responsività delle vie aeree all'LPS inalato.

Obiettivo specifico 3: Le risposte immunitarie in vitro all'LPS saranno misurate in monociti e PMN del sangue periferico di 10 individui con TLR4 wild type, 10 individui eterozigoti per TLR4 mutato e 10 individui omozigoti per TLR4 mutato.

Obiettivo specifico 4: La risposta immunitaria in vivo all'LPS inalato sarà valutata nel liquido e nelle cellule di lavaggio broncoalveolare (BAL) e nelle cellule di biopsia endobronchiale delle vie aeree in 10 individui con TLR4 wild type, 10 individui eterozigoti per TLR4 mutato e 10 individui omozigoti per mutante TLR4.