Cytokine induced airway hyperreactivity characterized in an in-vitro model of asthma

Abstract: Popular Abstract in Swedish Astma är en sjukdom som karakteriseras av upprepade anfall av andningssvårigheter, orsakade av kramp, slemhinnesvullnad och segt sekret i luftvägarna. Den finns beskriven i texter redan från det antika Grekland och rapporteras idag vara en sjukdom med utbredning över hela vårt klot. Astma är den vanligaste kroniska sjukdomen bland barn och är oavsett ålder den vanligaste lungsjukdomen i världen. Sjukdomen kännetecknas av en ökad känslighet sk. hyperreaktivitet för olika sorters stimuli, såväl specifika som pollen och ospecifika som tobaksrök och damm. Även under perioder när astmatikern känner sig bra, finns en ständigt pågående inflammation i luftrörens slemhinnor. Mycket tyder på att det är denna inflammation som orsakar hyperreaktiviteten. Riktigt hur inflammationen uppstår och bibehålles är ännu inte klarlagt, men av hundratals olika signalsubstanser är inblandade och mycket forskning ägnas idag åt att kartlägga deras effekter och interaktioner. I blod och lungsköljvätska från astmatiska patienter har man uppmätt stegrade nivåer av inflammatoriska signalsubstanser som TNF-alpha och IL-1beta. Man finner också förhöjda nivåer av bronksammandragande substanser som serotonin, bradykinin och endothelin-1. Därvid skapar möjlighet för interaktioner mellan inflammatoriska och bronksammandragande substanser, något som tros vara av betydelse för uppkomst och utveckling av hyperreaktivitet. Hur en eventuell sådan samverkan går till har dock varit ofullständigt känt. Målsättning Föreliggande avhandling syftar till att närmare kartlägga sambandet mellan inflammatoriska mediatorer och bronksammandragande substanser, med fokus på utveckling av luftvägshyperreaktivitet. Vi har härvid valt att titta närmare på TNF-alpha och IL-1beta, och deras relation till de serotonin, bradykinin, endothelin-1. Arbetet rör sig huvudsakligen kring tre frågeställningar: 1. Kan långvarig närvaro av TNF-alpha och IL-1beta påverka de luftvägssammandragande effekterna av serotonin, bradykinin och endothelin? 2. Vilka receptorer är inblandade i ett eventuellt förändrat sammandragnings-mönster? 3. Är det möjligt att närmare kartlägga och analysera de intracellulära signalvägar som kan tänkas vara inblandade i ett sådant skeende? Resultat För att svara på dessa frågor, började vi med att utveckla en astmamodell i mus där långtidseffekter av olika inflammatoriska mediatorer på luftvägarnas sammandragande förmåga kunde studeras. Ringsegment från musens luftstrupe isolerades och odlades under 1 till 8 dagar med eller utan närvaro av inflammatoriska mediatorer. Därefter monterades segmenten i vävnadsbad och effekterna av olika bronksammandragande substanser testades. 1. Man kunde härvid konstatera att närvaro av TNF-alpha eller IL-1beta påtagligt förstärkte den luftvägssammandragande effekten av serotonin och bradykinin, medan effekten av endothelin försvagades. 2. Genom farmakologisk analys kunde visas att denna förändring förmedlades via en ökad aktivitet av 5-HT2A, bradykinin B1 och B2 receptorer och en minskad endothelin B receptorers aktivitet. Aktivitetsförändringen var delvis knuten till förändringar i genuttrycket av receptorer i luftvägsmuskulaturen. 3. Det var vidare möjligt att i detalj kartlägga vilka intracellulära signalvägar som var inblandade och bland dessa intog den sk MAP kinas-vägen en central roll. Kunskap om effekten av inflammatoriska mediatorer och deras signalvägar i luftvägarnas glatta muskulatur kan skapa de förutsättningar som krävs och nya möjligheter att minska och behandla hyperreaktivitet i luftvägarna hos astmapatienter.