Нарушение секреторного IgA и иммунитета слизистых оболочек при кистозном фиброзе (Forton2015)

Нарушение секреторного IgA и иммунитета слизистых оболочек при муковисцидозе:

роль эпителиальных изменений, связанных с CFTR, в регуляции pIgR-опосредованного трансцитоза IgA и вклад в патологию легких и нарушение защиты от бактериальных инфекций.

ОПИСАНИЕ ПРОЕКТА Муковисцидоз (МВ) представляет собой наиболее распространенное летальное аутосомно-рецессивное заболевание среди белого населения, поражающее преимущественно легкие. Спустя двадцать четыре года после идентификации гена, ответственного за заболевание, остается много вопросов, современные методы лечения являются симптоматическими, и это заболевание остается смертельным. Он влияет на ген трансмембранного регулятора кистозного фиброза (CFTR), который кодирует белок, экспрессируемый на апикальной мембране эпителиальных клеток дыхательных путей, где он действует как цАМФ-зависимый хлоридный канал и регулятор других каналов, включая эпителиальный Na+-канал (ENaC). . Мутации CFTR (F508del, 70% случаев) приводят либо к нарушению функции, либо к полному отсутствию белка CFTR на апикальной мембране из-за неправильной укладки белка и его удержания в эндоплазматическом ретикулуме. Это приводит к нарушению оттока хлоридов и гидратации жидкости эпителиальной выстилки, что приводит к образованию аномально вязкой слизи, которая может закупорить дыхательные пути, просвет кишечника и железистые протоки (например, в поджелудочной железе). Дисфункция CFTR также приводит к провоспалительной активации (например, через NFkB) эпителия, что приводит к высвобождению CXCL8/IL8 (Sloane et al, 2005) и нарушению продукции защитных факторов, таких как а-дефенсины. Колонизация дыхательных путей и легочные инфекции являются отличительной чертой этого заболевания, в частности синегнойной палочки (ПА), которая поражает 70% пациентов с муковисцидозом и связана с плохими клиническими исходами. Однако механизмы, лежащие в основе персистенции возбудителей МВ в дыхательных путях, остаются во многом неясными.

Этот проект направлен на изучение того, нарушается ли выработка секреторного IgA (S-IgA) в легких при МВ, через какие механизмы и способствует ли этот дефект патогенезу МВ за счет нарушения иммунозащиты от респираторных патогенов, таких как ПА. S-IgA является основной линией защиты слизистой оболочки посредством так называемого иммунного исключения вдыхаемых/проглатываемых антигенов и патогенов (Norderhaug et al, 1999). После синтеза полимерного (в основном димерного) IgA субэпителиальными плазматическими клетками слизистой оболочки p-IgA транспортируется через эпителий трансцеллюлярным путем, опосредованным полимерным рецептором иммуноглобулина (pIgR). P-IgA связывается с pIgR на базолатеральном полюсе эпителия и трансцитозируется до апикального полюса, где в результате протеолитического расщепления высвобождается внеклеточная часть pIgR, называемая секреторным компонентом (SC), который остается связанным с p-IgA до образуют S-IgA. Этот транспорт представляет собой наиболее важную трансклеточную маршрутизацию в организме (3 г/день). S-IgA в основном вырабатывается при стимуляции слизистой оболочки микробными сигналами, действующими через Toll-подобные рецепторы на эпителиальные клетки и В-клетки (MacPherson et al, 2008), в то время как цитокины (IFN-g, IL-4, IL-1 или TNF-a) может усиливать экспрессию pIgR и/или трансцитоз (см. обзор Pilette et al., 2001a).

Дефект экспрессии pIgR был идентифицирован при хронической обструктивной болезни легких (COPD), вызванной курением (Pilette et al, 2001b). Снижение pIgR при ХОБЛ может быть связано с деградацией нейтрофильными сериновыми протеиназами (Pilette et al, 2003), а также с нарушением транскрипции генов (Gohy & Pilette, представленная рукопись). В отличие от ХОБЛ, остается неясным, влияет ли экспрессия pIgR при муковисцидозе, через какие механизмы, и если да, то с какими последствиями с точки зрения защиты слизистой оболочки. Наша гипотеза состоит в том, что экспрессия pIgR снижена в эпителии CF в результате эпителиальных изменений, связанных с CFTR, и приводит к нарушению IgA-опосредованного иммунного исключения респираторных патогенов, тем самым способствуя хронической бактериальной колонизации и легочным инфекциям при CF. Конкретные цели этого проекта заключаются в следующем:

1. для оценки экспрессии pIgR и IgA в бронхиальной ткани пациентов с муковисцидозом по сравнению с контролем. Это будет выполнено как на эксплантатах легких от пациентов с муковисцидозом с терминальной стадией заболевания легких (11 из KULeuven и 18 из Парижа, уже собранных; по сравнению с 7 эксплантатами из контрольной группы и с образцами легких, полученными хирургическим путем от некурящих), и в биоптатах бронхов. (n = 8) и БАЛ (2x50 мл), взятые во время бронхоскопии перед трансплантацией (проспективная выборка, KULeuven). Субъектами контроля будут пациенты без муковисцидоза и без признаков заболевания легких, которые проходят наркоз по независимой причине в центре KULeuven. Кроме того, будет проанализирована серия мокроты (от пациентов с муковисцидозом и контрольной группы). Контрольные субъекты будут состоять из пациентов с ХОБЛ и здоровых людей (курящих или нет). Кроме того, будут получены назосинусальные и ректальные биопсии при муковисцидозе, чтобы исследовать ткани слизистой оболочки при муковисцидозе за пределами легочной среды. Показания будут состоять из экспрессии pIgR как на уровне гена (RT-qPCR), так и на уровне белка (иммуногистохимия, вестерн-блот), а также для IgA (иммуногистохимия, RT-qPCR для IgA1 и IgA2). Кроме того, (S-)IgA и SC будут измеряться в жидкостях бронхиального лаважа и в мокроте.

   В глобальном масштабе мы рассчитывали по возможности проанализировать 30 эксплантатов, 30 эндоскопий и 150 образцов мокроты.

2. для оценки антител S-IgA к респираторным бактериям в дыхательных путях при муковисцидозе: Актуальность дефицита S-IgA при муковисцидозе будет оцениваться в отношении микробной колонизации нижних дыхательных путей. Во-первых, корреляция между низкими уровнями S-IgA (как общего IgA, так и патоген-специфического IgA) и колонизацией патогенами, в частности PA, будет проверена в мокроте и жидкостях бронхиального лаважа у пациентов с муковисцидозом. Кроме того, в эксплантатах легких также будет рассмотрена региональная/пространственная связь между дефектом S-IgA и окрашиванием PA. Во-вторых, PA-специфические антитела IgA будут анализироваться в бронхиальном лаваже и жидкостях мокроты и коррелировать с данными колонизации.
3. для оценки вклада дефекта S-IgA в патологию легких у мышей CFTR KO: Потенциальный вклад дефицита S-IgA в заболевание легких CF будет оцениваться in vivo с использованием мышей CFTR KO. Поскольку эти нокаутированные мыши не воспроизводят человеческий фенотип МВ, мы воспользуемся нашим пилотным наблюдением, согласно которому повторное воздействие ЛПС, приводящее к ХОБЛ-подобному фенотипу (Juanita et al, 2002), приводит к подавлению pIgR/SC (см. Полученные результаты»). Таким образом, мы оценим, способствует ли дефицит pIgR, вызванный хроническим воздействием ЛПС, у мышей CFTR KO развитию патологии легких с признаками МВ. Соответственно, двойные (CFTR, pIgR) мыши с нокаутом могут быть созданы для непосредственного изучения вклада дефицита pIgR в патологию легких в сочетании с мутацией CFTR. Кроме того, вторая модель, имитирующая стойкую инфекцию PA (Martin et al, 2011), будет использоваться для устранения эффектов PA у мышей CFTR и/или pIgR KO. Мыши Beta-eNaC Tg имеют исходную патологию легких и также могут быть получены и инфицированы моделью инфекции PA (микрогранулы, Pr Burgel). Показания будут включать гистоморфологический и биомолекулярный анализы (воспалительные и цитокиновые реакции) и тесты функции легких (FlexiVent).
4. для изучения механизмов подавления pIgR в эпителии муковисцидоза: поскольку клеточная линия CFBE 41o (экспрессирующая дикого типа или мутантный F508del CFTR; Bruscia et al, 2002) не экспрессирует значительных уровней pIgR (см. «Полученные результаты»), первичный бронхиальный эпителий человека клетки (HBEC) будут использоваться для оценки того, сохраняется ли подавление pIgR в эпителии CF, культивируемом in vitro. Первичные культуры в воздушно-жидкостном интерфейсе (ALI) HBEC будут получены от пациентов с муковисцидозом по сравнению с контрольной группой (отрабатываемый протокол в лаборатории PI при ХОБЛ; также будут использоваться клетки из EpithelixR; а также назальные клетки муковисцидоза (de Courcey et al, 2012)). Культуры ALI позволяют оценить клеточные функции в поляризованном и реконструированном мукоцилиарном эпителии дыхательных путей в состоянии покоя или при стимуляции LPS и/или IL-1. Если экспрессия pIgR также снижена в эпителии муковисцидоза in vitro, это может быть связано либо с дефектом гена CFTR, либо с эпигенетической памятью об импринтинге эпителия in vivo воспалительным микроокружением. Таким образом, мы будем различать эти возможности, используя ингибиторы CFTR (CFTR-inh172, PPQ-102; Martin et al, 2013). Другой посттранскрипционный механизм дисфункции pIgR включает его неправильную адресацию к клеточной мембране: будет оцениваться взаимосвязь между нарушенной экспрессией каждого рецептора (апикального CFTR, базального pIgR). Данные будут включать экспрессию pIgR, оцененную с помощью иммуноокрашивания (фильтров) и вестерн-блоттинга, а также с помощью RT-qPCR. Функцию pIgR будут тестировать путем измерения способности эпителия ALI трансцитозировать димерный IgA от базолатерального к апикальному компартменту. Мембранная адресация CFTR (апикальная) и pIgR (базальная) будет изучаться с помощью конфокальной микроскопии.