Effekter av bronkial segmentell endotoksin instillasjon hos mennesker

Å definere mekanismene som begrenser vevsskade ved akutt betennelse kan gi grunnlag for å forebygge sekundær organdysfunksjon ved alvorlige infeksjoner. Vi planlegger å bruke den humane endotoksin-lungeutfordringsmodellen for å studere mekanismer assosiert med initiering og oppløsning av lungebetennelse.

Endotoksin (LPS), en ytre membrankomponent av gramnegative bakterier, er en viktig mikrobiell faktor som medierer betennelse forbundet med alvorlige infeksjoner. I over femti år har endotoksin blitt administrert til mennesker som et utfordringsmiddel for å forstå grunnleggende mekanismer for betennelse, for å gi et prinsippbevis for farmakologiske intervensjoner (f.eks. anti-cytokiner, kortikosteroider), eller som en adjuvans for immunterapi av maligniteter.

Vi utviklet tidligere en menneskelig modell for å studere initiering og oppløsning av betennelse i et lungesegment etter endotoksin bronkial instillasjon. Den inflammatoriske responsen var begrenset til det utfordrede segmentet og hadde minimal assosiert systemisk respons. Etter direkte instillasjon i et lungesegment, fremkaller endotoksin en inflammatorisk respons preget av lokal produksjon av inflammatoriske mediatorer, proteiner og økning i cellularitet. De dominerende celleartene funnet i bronkoalveolar lavage (BAL) av det utfordrede segmentet endres fra en nøytrofil tilstrømning etter 2-6 timer til en tilstrømning av monocytter og lymfocytter 24 og 48 timer etter endotoksin-utfordring. Etter 6 timer er BAL pro-inflammatorisk aktivitet (dvs. tumornekrosefaktorbioaktivitet og induksjon av intercellulært adhesjonsmolekyl-1 på reporterceller) tilstede og fraværende 24 og 48 timer etter endotoksin. I tillegg er unike undergrupper av lymfocytter tilstede i lungen under denne inflammatoriske responsen.

Vi har nylig vist at ikke-cellulære mikroRNA (miRNA) er tilstede i arkivert BAL fra normale friske frivillige luftveier og uttrykkes differensielt 6 timer etter endotoksinindusert akutt lungebetennelse. miRNA er enkelttrådet ikke-kodende RNA som medierer posttranskripsjonell regulering av genuttrykk. Noen ekstracellulære miRNA-arter kan modulere lokale og fjerne celleprosesser. miRNA kan aktivere Toll-lignende reseptorer (TLR) og har blitt beskrevet som blodbiomarkører for forskjellige sykdomstilstander. Imidlertid er den spesifikke rollen til ekstracellulære eller utskilte miRNA-er i lungen dårlig definert. Forskningsplanen vår er designet for å studere rollene til miRNA i akutt lungebetennelse ved å undersøke endringene i miRNA-signaturer funnet i BAL og lungeceller fra friske frivillige ved baseline og 6, 24 eller 48 timer etter endotoksin segmentell lungeutfordring. Et panel av flytcytometri-celleoverflatemarkører vil bli utført på blod- og BAL-celler, og intracellulært og utskilt miRNA vil bli isolert fra spesifikke cellearter (dvs. nøytrofiler, monocytter, makrofager og lymfocytter). Vi antar at miRNA vil ha en rolle i å modulere initiering og oppløsning av betennelse.