Rollen til TLR4 i miljøastma

Det overordnede målet med dette prosjektet er å identifisere gener som er involvert i utviklingen av luftstrømsobstruksjon og luftveisbetennelse hos astmatikere, og å finne ut om polymorfismer i disse differensielt uttrykte genene disponerer individer for å utvikle astma. Astma er en kompleks genetisk lidelse som er forårsaket av en rekke unike gen-gen og gen-miljø-interaksjoner. Søket etter gener for astmafølsomhet har blitt komplisert av den brede kliniske fenotypen av astma, det polygene arvemønsteret til denne sykdommen og den betydelige rollen til miljøeksponering i utviklingen og progresjonen av astma. Inhalerte miljømidler induserer flere biologiske responser hos astmatikere; inkludert induksjon av ervervet og medfødt immunitet som fører til akutte og kroniske former for luftveisbetennelse og luftveisremodellering. Ervervede immunresponser mot proteinantigener, som husstøvmiddallergen, induserer ofte type 2 T-lymfocyttdrevne responser (Th2) som ser ut til å være viktige ved atopisk astma. Nylige studier av vår gruppe og andre viser at medfødt immunitet, initiert av inhalering av bakterielle og virale patogener, organisk støv, endotoksin eller lipopolysakkarid (LPS), luftforurensning, partikler og ozon, også kan forårsake akutte og kroniske former for luftstrømshindringer, luftveisbetennelse, og til og med luftveisremodellering. Nye bevis indikerer at både ervervede og medfødte immunresponser i lungen kan være påvirket av polymorfe gener. For eksempel antas funksjonelle polymorfismer i IL-4-reseptorgenet fortrinnsvis å stimulere ervervede Th2-immunresponser mot inhalerte allergener, og vi har nylig vist at vanlige co-segregerende mutasjoner i TLR4 (en transmembranreseptor for LPS) er assosiert med reduserte luftveier. respons på inhalert LPS. Disse observasjonene antyder at miljøutfordringer kan brukes til å begrense fenotypen av astma og undersøke genetisk følsomhet i biologisk spesifikke former for astma.

I dette prosjektet antar vi at polymorfismer av gener uttrykt av luftveisepitel hos astmatikere etter spesifikke luftveisutfordringer disponerer individer for utvikling av astma. For å teste denne hypotesen planlegger vi å identifisere genene som uttrykkes differensielt av luftveisepitelceller etter utfordring med stimuli som induserer ervervede (husstøvmidd) eller medfødte (LPS) immunresponser, og deretter bestemme om polymorfismer i disse genene er assosiert med utvikling av astma i en egen, godt karakterisert, familiær kohort av astmatikere. Dette er en kraftig tilnærming som er designet for å identifisere nye gener som er assosiert med både astmapatogenese (differensielt uttrykt i eksponeringsresponsstudien) og astmafølsomhet (genetisk assosiert med astma i en koblings-/assosiasjonsstudie).

Vi antar at individer med de samsegregerende Asp299Gly- og Thr399Ile-mutasjonene i TLR4-genet vil vise en defekt immunrespons på LPS, og at spesifikke komponenter av endret immunitet hos disse individene er knyttet til karakteristiske luftveisresponser på LPS.

Spesifikt mål 1: Omtrent 1000 individer vil bli genotypet for å etablere 3 studiegrupper: 10 individer homozygote for TLR4 299/399-mutasjonen; 10 personer heterozygote for TLR4 299/399-mutasjonen; og 10 forsøkspersoner homozygote for villtype TLR 4.

Spesifikt mål 2: Ti individer med villtype TLR4, 10 individer heterozygote for mutant TLR4 og 10 individer homozygote for mutant TLR4 vil bli fenotypebestemt for luftveisrespons til inhalert LPS.

Spesifikt mål 3: In vitro immunresponser mot LPS vil bli målt i perifere blodmonocytter og PMN fra 10 individer med villtype TLR4, 10 individer heterozygote for mutant TLR4 og 10 individer homozygote for mutant TLR4.

Spesifikt mål 4: In vivo immunresponsen på inhalert LPS vil bli vurdert i bronkoalveolar lavage (BAL) væske og celler, og luftveis endobronkial børstebiopsiceller i 10 individer med villtype TLR4, 10 individer heterozygote for mutant TLR4 og 10 individer homozygote for mutant TLR4.