Door roken geïnduceerde EGF-afhankelijke herprogrammering van de basale celfunctie van de luchtwegen

Luchtwegepitheel is samengesteld uit 4 hoofdceltypen, waaronder trilhaarcellen, secretiecellen, ongedifferentieerde kolomcellen en basale cellen (BC). De vroegste veranderingen die verband houden met de ontwikkeling van door roken veroorzaakte longziekten, zoals chronische obstructieve longziekte (COPD) en longkanker, treden op in het luchtwegepitheel, waaronder BC-hyperplasie, plaveiselmetaplasie, slijmcelhyperplasie en metaplasie, verminderde trilhaarcelstructuur en functie, verlies van Clara-cellen en verhoogde epitheliale permeabiliteit als gevolg van verminderde verbindingsbarrière. We veronderstellen dat fundamenteel voor deze veranderingen de door roken veroorzaakte verstoringen van BC zijn, de stam- / voorlopercelpopulatie die zichzelf kan vernieuwen en differentiëren in trilharen en secretoire cellen. Met behulp van technologieën die in ons laboratorium zijn ontwikkeld om pure populatie van BC uit het menselijke luchtwegepitheel te kweken, om differentiatie van deze BC in lucht-vloeistofinterface te induceren en om het transcriptoom van gezuiverd BC te beoordelen in vergelijking met dat van het volledige gedifferentieerde luchtwegepitheel, onze voorlopige gegevens geven aan dat: (1) luchtweg-BC een duidelijke genexpressiesignatuur vertoont die relevant is voor de stam-/voorlopercelfunctie, waaronder een hoge expressie van de epidermale groeifactorreceptor (EGFR); (2) luchtweg-BC van gezonde rokers hebben een ander genexpressiepatroon in vergelijking met niet-rokers, met verrijking van functionele categorieën gerelateerd aan celcyclus en proliferatie en neerwaartse regulatie van differentiatie-geassocieerde genen; en (3) constitutieve EGF-expressie in BC en gedifferentieerde cellen is nauwelijks detecteerbaar, maar roken reguleert selectief EGF-expressie in gedifferentieerde cellen van het luchtwegepitheel in vivo. Op basis van deze gegevens en de wetenschap dat EGFR-signalering een centrale rol speelt in de regulatie van celproliferatie en -differentiatie in het luchtwegepitheel, is het centrale concept van dit voorstel dat door roken geïnduceerde expressie door gedifferentieerde cellen BC activeert via EGFR die de moleculaire fenotype van luchtweg BC en verslechtert hun vermogen om normaal gedifferentieerd luchtwegepitheel te genereren. Om dit concept te beoordelen, zullen de volgende doelen worden aangepakt:

Doel 1. Om te bepalen of stimulatie van BC door gezonde niet-rokers met EGF genen en routes induceert die verband houden met met roken geassocieerde fenotypes, b.v. BC-hyperplasie, plaveiselmetaplasie, slijmmetaplasie, abnormale trilharen, verminderd aantal Clara-cellen en aangetaste junctionele integriteit.

Doel 2. Testen van de hypothese dat stimulatie van luchtweg-BC door gezonde niet-rokers met EGF de differentiatie van BC in lucht-vloeistof-interfacekweek verandert, met het genereren van met roken geassocieerde fenotypes (zie doel 1).

Doel 3. De hypothese testen dat bij apicale blootstelling aan sigarettenrookextract, gedifferentieerde epitheelcellen van de luchtwegen afkomstig van BC van gezonde niet-rokers verhoogde hoeveelheden EGF afgeven aan het apicale supernatant, wat het vermogen van BC van gezonde niet-rokers om normale gedifferentieerde luchtwegepitheel, en dat het blokkeren van EGF in dit supernatant dit effect zal opheffen.