Индуцированное курением ЭФР-зависимое перепрограммирование функции базальных клеток дыхательных путей

Эпителий дыхательных путей состоит из 4 основных типов клеток, включая реснитчатые клетки, секреторные клетки, недифференцированные столбчатые клетки и базальные клетки (BC). Наиболее ранние изменения, связанные с развитием вызванных курением заболеваний легких, таких как хроническая обструктивная болезнь легких (ХОБЛ) и рак легкого, происходят в эпителии дыхательных путей, включая гиперплазию РМЖ, плоскоклеточную метаплазию, гиперплазию и метаплазию слизистых клеток, нарушение реснитчатой ​​клеточной структуры и функции, потеря клеток Клара и повышенная проницаемость эпителия из-за нарушения соединительного барьера. Мы предполагаем, что фундаментальными для этих изменений являются индуцированные курением расстройства BC, популяции стволовых клеток/клеток-предшественников, которые могут самообновляться и дифференцироваться в реснитчатые и секреторные клетки. Используя технологии, установленные в нашей лаборатории, для культивирования чистой популяции РМЖ из эпителия дыхательных путей человека, для индуцирования дифференциации этих РМЖ на границе раздела воздух-жидкость и для оценки транскриптома очищенного РМЖ по сравнению с транскриптомом полностью дифференцированного эпителия дыхательных путей, наши предварительные данные показывают, что: (1) РМЖ дыхательных путей демонстрирует отчетливую сигнатуру экспрессии генов, имеющую отношение к функции стволовых клеток/клеток-предшественников, включая высокую экспрессию рецептора эпидермального фактора роста (EGFR); (2) РМЖ дыхательных путей у здоровых курильщиков имеет другой паттерн экспрессии генов по сравнению с некурящими, с обогащением функциональных категорий, связанных с клеточным циклом, пролиферацией и подавлением генов, связанных с дифференцировкой; и (3) конститутивная экспрессия EGF в BC и дифференцированных клетках едва обнаруживается, но курение избирательно повышает экспрессию EGF в дифференцированных клетках эпителия дыхательных путей in vivo. Основываясь на этих данных и знании того, что передача сигналов EGFR играет центральную роль в регуляции клеточной пролиферации и дифференцировки в эпителии дыхательных путей, основная концепция этого предложения заключается в том, что индуцированная курением экспрессия дифференцированными клетками активирует РМЖ посредством EGFR, изменяющего молекулярную структуру. фенотип РМЖ дыхательных путей и нарушение их способности генерировать нормальный дифференцированный эпителий дыхательных путей. Для оценки этой концепции будут решаться следующие задачи:

Цель 1. Чтобы определить, индуцирует ли стимуляция РМЖ дыхательных путей здоровых некурящих с помощью EGF гены и пути, связанные с фенотипами, связанными с курением, т.е. BC гиперплазия, плоскоклеточная метаплазия, слизистая метаплазия, аномальные реснички, снижение количества клеток Клара и нарушение целостности соединения.

Цель 2. Проверить гипотезу о том, что стимуляция РМЖ дыхательных путей у здоровых некурящих с помощью EGF изменяет дифференцировку РМЖ в культуре на границе раздела воздух-жидкость с образованием фенотипов, связанных с курением (см. Цель 1).

Цель 3. Проверить гипотезу о том, что при апикальном воздействии экстракта сигаретного дыма дифференцированные эпителиальные клетки дыхательных путей, полученные из РМЖ здоровых некурящих, выделяют повышенное количество EGF в апикальный супернатант, что изменит способность РМЖ здоровых некурящих генерировать нормальные дифференцированные клетки. эпителия дыхательных путей, и что блокирование EGF в этом супернатанте отменит этот эффект.