Reprogramação da Função Basocelular das Vias Aéreas Dependente de EGF Induzida pelo Fumo

O epitélio das vias aéreas é composto por 4 tipos principais de células, incluindo células ciliadas, células secretoras, células colunares indiferenciadas e células basais (CB). As primeiras alterações associadas ao desenvolvimento de doenças pulmonares induzidas pelo fumo, como doença pulmonar obstrutiva crônica (DPOC) e câncer de pulmão, ocorrem no epitélio das vias aéreas, incluindo hiperplasia de CB, metaplasia escamosa, hiperplasia e metaplasia de células mucosas, estrutura celular ciliada prejudicada e função, perda de células de Clara e aumento da permeabilidade epitelial devido ao comprometimento da barreira juncional. Nossa hipótese é que fundamental para essas mudanças são os desarranjos induzidos pelo fumo do BC, a população de células-tronco/progenitoras que podem se auto-renovar e se diferenciar em células ciliadas e secretoras. Usando tecnologias estabelecidas em nosso laboratório para cultivar a população pura de BC do epitélio das vias aéreas humanas, para induzir a diferenciação desses BC na interface ar-líquido e para avaliar o transcriptoma do BC purificado em comparação com o do epitélio diferenciado completo das vias aéreas, nosso estudo preliminar os dados indicam que: (1) os BC das vias aéreas exibem uma assinatura distinta de expressão gênica relevante para a função das células-tronco/progenitoras, incluindo alta expressão do receptor do fator de crescimento epidérmico (EGFR); (2) BC das vias aéreas de fumantes saudáveis ​​têm um padrão de expressão gênica diferente em comparação com não fumantes, com enriquecimento de categorias funcionais relacionadas ao ciclo celular e proliferação e regulação negativa de genes associados à diferenciação; e (3) a expressão constitutiva de EGF em BC e células diferenciadas é dificilmente detectável, mas fumar regula seletivamente a expressão de EGF em células diferenciadas do epitélio das vias aéreas in vivo. Com base nesses dados e no conhecimento de que a sinalização do EGFR desempenha um papel central na regulação da proliferação e diferenciação celular no epitélio das vias aéreas, o conceito central desta proposta é que a expressão induzida pelo fumo por células diferenciadas ativa o BC via EGFR alterando a estrutura molecular fenótipo de BC das vias aéreas e prejudicando sua capacidade de gerar epitélio normal diferenciado das vias aéreas. Para avaliar este conceito, serão abordados os seguintes objetivos:

Objetivo 1. Para determinar se a estimulação do BC das vias aéreas de não fumantes saudáveis ​​com EGF induz genes e vias relacionadas a fenótipos associados ao tabagismo, por exemplo, Hiperplasia de BC, metaplasia escamosa, metaplasia mucosa, cílios anormais, diminuição do número de células de Clara e integridade juncional comprometida.

Objetivo 2. Testar a hipótese de que a estimulação de BC das vias aéreas de não fumantes saudáveis ​​com EGF altera a diferenciação de BC em cultura de interface ar-líquido, com geração de fenótipos associados ao tabagismo (ver Objetivo 1).

Objetivo 3. Testar a hipótese de que, após exposição apical ao extrato de fumaça de cigarro, células epiteliais diferenciadas das vias aéreas derivadas de BC de não fumantes saudáveis ​​liberam quantidades aumentadas de EGF no sobrenadante apical, o que alterará a capacidade de BC de não fumantes saudáveis ​​gerar epitélio das vias aéreas, e que o bloqueio de EGF neste sobrenadante irá abolir este efeito.