Rola TLR4 w astmie środowiskowej

Ogólnym celem tego projektu jest identyfikacja genów zaangażowanych w rozwój niedrożności dróg oddechowych i zapalenia dróg oddechowych u astmatyków oraz ustalenie, czy polimorfizmy w tych genach o różnej ekspresji predysponują osoby do rozwoju astmy. Astma jest złożoną chorobą genetyczną spowodowaną wieloma unikalnymi interakcjami gen-gen i gen-środowisko. Poszukiwanie genów podatności na astmę komplikuje szeroki fenotyp kliniczny astmy, wielogenowy wzór dziedziczenia tej choroby oraz istotna rola ekspozycji środowiskowych w rozwoju i progresji astmy. Wziewne czynniki środowiskowe wywołują kilka reakcji biologicznych u astmatyków; w tym indukcję odporności nabytej i wrodzonej, która prowadzi do ostrych i przewlekłych postaci zapalenia dróg oddechowych oraz przebudowy dróg oddechowych. Nabyta odpowiedź immunologiczna na antygeny białkowe, takie jak alergen roztoczy kurzu domowego, często indukuje odpowiedzi kierowane przez limfocyty T typu 2 (Th2), które wydają się być ważne w astmie atopowej. Ostatnie badania przeprowadzone przez naszą grupę i innych wykazują, że wrodzona odporność, inicjowana przez wdychanie patogenów bakteryjnych i wirusowych, pyłów organicznych, endotoksyn lub lipopolisacharydów (LPS), cząstek stałych zanieczyszczeń powietrza i ozonu, może również powodować ostre i przewlekłe formy niedrożności dróg oddechowych, zapalenie dróg oddechowych, a nawet przebudowę dróg oddechowych. Pojawiające się dowody wskazują, że geny polimorficzne mogą wpływać na zarówno nabytą, jak i wrodzoną odpowiedź immunologiczną w płucach. Na przykład uważa się, że funkcjonalne polimorfizmy w genie receptora IL-4 preferencyjnie stymulują nabyte odpowiedzi immunologiczne Th2 na alergeny wziewne, a ostatnio wykazaliśmy, że powszechne mutacje współsegregujące w TLR4 (receptor transbłonowy dla LPS) są związane ze zmniejszoną drożnością dróg oddechowych reaktywność na wziewny LPS. Obserwacje te sugerują, że wyzwania środowiskowe można wykorzystać do zawężenia fenotypu astmy i zbadania genetycznej podatności na biologicznie specyficzne formy astmy.

W tym projekcie stawiamy hipotezę, że polimorfizmy genów wyrażane przez nabłonek dróg oddechowych u astmatyków po określonych prowokacjach dróg oddechowych predysponują osoby do rozwoju astmy. Aby przetestować tę hipotezę, planujemy zidentyfikować geny, które są różnie wyrażane przez komórki nabłonka dróg oddechowych po prowokacji bodźcami, które indukują nabytą (roztocze kurzu domowego) lub wrodzoną (LPS) odpowiedź immunologiczną, a następnie określić, czy polimorfizmy w tych genach są związane z rozwój astmy w odrębnej, dobrze scharakteryzowanej, rodzinnej kohorcie astmatyków. Jest to potężne podejście, które ma na celu identyfikację nowych genów, które są związane zarówno z patogenezą astmy (wyrażoną w różny sposób w badaniu odpowiedzi na ekspozycję), jak i podatnością na astmę (genetycznie związaną z astmą w badaniu powiązań / skojarzeń).

Stawiamy hipotezę, że osoby ze współsegregującymi mutacjami Asp299Gly i Thr399Ile w genie TLR4 będą wykazywać wadliwą odpowiedź immunologiczną na LPS i że specyficzne składniki zmienionej odporności u tych osób są powiązane z charakterystycznymi odpowiedziami dróg oddechowych na LPS.

Cel szczegółowy 1: Około 1000 osobników zostanie poddanych genotypowaniu w celu utworzenia 3 grup badawczych: 10 osobników homozygotycznych pod względem mutacji TLR4 299/399; 10 osobników heterozygotycznych pod względem mutacji TLR4 299/399; i 10 osobników homozygotycznych pod względem TLR 4 typu dzikiego.

Cel szczegółowy 2: Dziesięciu osobników z TLR4 typu dzikiego, 10 osobników heterozygotycznych pod względem zmutowanego TLR4 i 10 osobników homozygotycznych pod względem zmutowanego TLR4 zostanie fenotypowanych pod kątem odpowiedzi dróg oddechowych na wziewny LPS.

Cel szczegółowy 3: Odpowiedzi immunologiczne in vitro na LPS będą mierzone w monocytach krwi obwodowej i PMN od 10 osobników z TLR4 typu dzikiego, 10 osobników heterozygotycznych pod względem zmutowanego TLR4 i 10 osobników homozygotycznych pod względem zmutowanego TLR4.

Cel szczegółowy 4: Odpowiedź immunologiczna in vivo na wziewny LPS zostanie oceniona w płynie i komórkach z popłuczyn oskrzelowo-pęcherzykowych (BAL) oraz komórkach biopsji szczoteczkowej wewnątrzoskrzelowej dróg oddechowych u 10 osobników z TLR4 typu dzikiego, 10 osobników heterozygotycznych pod względem zmutowanego TLR4 i 10 osobników homozygotycznych pod względem zmutowany TLR4.