Det medfødte immunsystem og inflammatorisk tarmsykdom

Det medfødte immunforsvar og inflammatorisk tarmsykdomI dette prosjektet vil vi forsøke å bidra til økt forståelse av årsak og sykdomsutvikling ved inflammatorisk tarmsykdom ved å studere den medfødte del av immunsystemetInflammatorisk tarmsykdom omfatter hovedformene ulcerøs colitt og Crohn`s sykdom. Det er en livslang sykdom med kroniske eller tilbakevendende plager. Etter at avanserte genetisk analysemetoder har blitt tilgjengelig har man påvist flere spesifikke gendefekter som er assosiert med inflammatorisk tarmsykdom. Dette er gendefekter som er involvert i den medfødte delen av immunsystemet. Den rådende hypotesen nå er at inflammatorisk tarmsykdom skyldes en inadekvat immunrespons mot et harmløst stimuli (f.eks. bakterie) hos genetisk disponert person. Siden våren 2007 er det samlet inn et betydelig klinisk materiale; vevsprøver fra frisk og syk tarmslimhinne hos pasienter med inflammatorisk tarmsykdom og friske kontroller og serum og blodceller. Til sammen har vi inkludert ca. 400 personer. Det er høsten 2008 utført gen-analyse på vevsprøvene ved hjelp av microarray-teknikk (ved Atle Granlund) der vi ser etter spesifikke regulerte gener og også mønstre av regulerte gener. Det er gjort omfattenede analyser av serum for å kartlegge nivå av ulike signalsubstanser (cytokiner og chemokiner) som deltar i styring av betennelsesprosesser. Vi har også stimulert blodceller med reagenser som har strukturelle likheter med bestanddeler av bakterier og virus. Blodceller/immunologisk aktive celler har reseptorer som gjenkjenner visse molekylære mønstre man finner i bakterier og virus. Dette er en viktig mekanisme for hvordan immunforsvaret oppfatter tilstedeværelse av bakterier/virus. Vi ønsker å se etter feilfunksjoner her hos individer med sykdom versus friske. Vi analysert mengden av ulike signalsubstanser disse blodcellene skiller ut som respons på stimuli. Dette gir indikasjon på om blodceller fra pasienter med sykdom reagerer ulikt på bakterie/virus stimulering enn blodceller fra friske personer. Resultatene fra vevsprøvene, serum og blodceller sammenholdes og gir en godt fundament for videre prosjekter. CXCL10 er en signalsubstans som vi ut fra disse resultatene har studert videre. Vi har funnet at epitelceller i tykktarm er viktig kilde til CXCL10 frisetting i tarmmukosa og at det produseres mere i disse cellene ved aktiv inflammatorisk tarmsykdom enn hos friske. Vi har i in vitro studier sett at ved stimulering av toll-like reseptor (TLR) 1-9 er det kun TLR3 som induserer CXCL10 frigjøring fra colonepitelceller. Dette er interessante funn idet det åpner for at TLR3 signalering er viktig i inflammasjonsprosessen ved inflammatorisk tarmsykdom. TLR3 signalerer ved binding av dobbeltrådet RNA og ved endogent mRNA frisatt ved vevsskade. Disse resultater er publisert i Inflamm Bowel Dis. 2013 Feb;19(2):265-74. Videre har vi studert et antimikrobielt protein, Lipocalin 2 (LCN2). Genet for dette proteinet er av de mest oppregulerte gener ved aktiv inflammatorisk tarmsykdom. Vi påviser at de novo syntesen av proteinet foregår også i colon epitel-cellene i vevsprøver fra pasientmaterialet. Også her er TLR3 en induktor når vi studerer dette i colon epitel-cellelinjer. I inflammert slimhinne påvises Lipocalin 2 i både tarm-epitelceller og nøytrofile granulocytter og også i sirkulasjonen, hvilket gir LCN2 et potensiale som sykdomsmarkør. Våre resultater fra LCN2 studier er publisert i Clinical and Experimental Immunology, 2013, 173: 502–511. Da vi har gjort interessante funn ved TLR3 signalering i intestinale epitelceller ønsket vi å studere gen-uttrykk ved TLR3-signalering i disse cellene. Genuttrykksanalyser viste at komplement faktor B var svært oppregulert post TLR3 stimulering. Komplement faktor B er sentral i alternativ signalvei i komplementsystemet og kan forsterke felles signalvei for både klassisk-, lectin- og alternativ signalvei ved å forsterke konvertering av komplement faktor 3. Vi studerte genuttrykk, regulering og lokalisering av komplement faktor B i colonbiopsier fra aktiv og inaktiv inflammatorisk tarmsykdom. I samarbeid med professor Tom Eirik Mollnes, Universitetet i Tromsø, Forskningslab. i Bodø analyserte vi aktiverte komplementkomplekser i plasma fra pasienter med aktiv inflammatorisk tarmsykdom. Disse analysene viser økt mengde aktiverte komplementkomplekser i sirkulasjonen ved aktiv IBD versus friske kontroller. Dette åpner for en rolle for komplementsystemet ved inflammatorisk tarmsykdom. Resultatene fra disse studier er sendt inn til et internasjonalt tidsskrift. Disse tre separate arbeider inngår i doktorgradsavhandlingen men tittel «Innate immune responses in colonic mucosa during inflammatory bowel disease -effects of TLR3 signaling». Avhandlingen er innlevert til vurdering 20.12.13. Prof. Arne K. Sandvik er hovedveileder. Prof. Terje Espevik og Prof. Helge L. Waldum er bi-veiledere. Prof. Jan Kristian Damås er en viktig samarbeidspartner i dette forskningsarbeidet.