Naukowcy identyfikują białko zaangażowane w powstawanie czopów śluzowych u osób z astmą

Naukowcy z National Jewish Health oraz ich współpracownicy zidentyfikowali mechanizm powstawania czopów śluzowych w astmie. Czopy śluzowe to gęste, lepkie nagromadzenia śluzu, które mogą tworzyć się u pacjentów z astmą, prowadząc do zablokowania dróg oddechowych. Badacze wskazali białko biorące udział w tworzeniu patologicznego śluzu obecnego w tych czopach, co jest charakterystycznym elementem choroby u pacjentów z astmę związaną z odpowiedzią immunologiczną typu Th2. Znajomość tego białka daje naukowcom potencjalny nowy cel terapeutyczny do zwalczania obstrukcji śluzowej u chorych na astmę. Wyniki badania zostały opublikowane w czasopiśmie Nature Communications.

U pacjentów z podtypem astmy związanym z odpowiedzią immunologiczną typu Th2 (T2 high asthma), czopy śluzowe mogą blokować przepływ powietrza, powodując kaszel, świszczący oddech i duszność. „Stan zapalny typu Th2, aktywowany u wielu pacjentów z astmą, powoduje, że komórki dróg oddechowych wydzielają różne białka, które mogą zmieniać strukturę molekularną śluzu” – powiedział dr Max A. Seibold, dyrektor Programu Medycyny Regeneracyjnej i Edycji Genomu w National Jewish Health. „Zmiany te wpływają również na właściwości fizyczne śluzu, sprawiając, że staje się lepki, gęsty i trudny do usunięcia z dróg oddechowych pacjentów.”

Mechanizm powstawania tych czopów śluzowych w drogach oddechowych jest słabo poznany. W tym badaniu naukowcy skupili się na konkretnym białku, intelektinie-1, które występuje w tych czopach śluzowych, aby sprawdzić, czy odgrywa ono rolę w ich tworzeniu.

Do badania naukowcy początkowo wykorzystali komórki dróg oddechowych z Live Cell Core National Jewish Health, biorepozytorium tkanek płucnych do badań naukowych. Komórki te posłużyły do stworzenia modelu komórkowego zapalenia typu Th2 oraz zbadania roli intelektiny-1 w tworzeniu śluzu w drogach oddechowych. Stwierdzono, że intelektina-1 jest kluczowym składnikiem śluzu produkowanego przez komórki dróg oddechowych pod wpływem zapalenia typu T2. Komórki te normalnie przemieszczają śluz za pomocą ruchu rzęsek na swojej powierzchni. Badacze odkryli, że śluz typu Th2 zawierający intelektinę-1 nie był skutecznie przemieszczany przez komórki dróg oddechowych. Aby sprawdzić, czy białko intelektina-1 przyczynia się do ograniczenia ruchu śluzu typu Th2, genetycznie zmodyfikowali komórki tak, aby nie produkowały tego białka. Stwierdzono, że usunięcie genu intelektiny-1 częściowo przywróciło ruchliwość śluzu typu Th2. Co więcej, odkryto, że białko intelektina-1 wiąże się z kluczowym strukturalnym składnikiem śluzu.

„Badania z użyciem delecji genów silnie sugerują, że białko intelektina-1 jest zaangażowane w powstawanie czopów śluzowych u pacjentów z astmą typu Th2” – powiedziała dr Jamie Everman, główna autorka pracy.

Następnie naukowcy przeanalizowali dużą grupę pacjentów z astmą, badając komórki dróg oddechowych pod kątem wariantów genetycznych w genie intelektiny-1. Odkryli wariant genetyczny genu intelektiny-1, który powoduje niską produkcję tego białka przez komórki dróg oddechowych, a następnie przetestowali, czy obecność tego wariantu wiąże się z powstawaniem czopów śluzowych. Badanie wykazało, że podczas gdy pacjenci typu Th2 bez wariantu genetycznego byli bardziej narażeni na tworzenie się czopów śluzowych, ci z wariantem genetycznym intelektiny-1 byli chronieni przed ich powstawaniem.

„Dzięki rygorystycznym badaniom translacyjnym udało nam się zidentyfikować nową, potencjalnie możliwą do celowania ścieżkę związaną z powstawaniem czopów śluzowych w astmie” – powiedział dr Seibold. W przyszłości dr Seibold i dr Everman planują kontynuować badania nad udziałem intelektiny-1 w tworzeniu czopów śluzowych oraz rozwijać terapie astmy, które będą hamować funkcję tego białka.

Źródło: Nature Communications, National Jewish Health, fot. Adobe
DOI: 10.1038/s41467-024-48034-5