Örvun náttúrulegs ónæmis, boðleiðir og áhrif sýkla á lungnaþekju manna - verkefni lokið
Fréttatilkynning verkefnisstjóra
Rannsóknaverkefnið var um sérhæfða hluta þekjuvarna okkar sem er fyrsta varnarlínan gegn sýklum. Mikilvægt er að efla skilning á þessum vörnum til að stöðva eða koma í veg fyrir sýkingar.
Verkefninu var skipt í þrjá hluta. Í timaröð var fyrsta rannsóknin um það hvernig kíghóstabakterían (Bordetella pertussis) hefur áhrif á sérstaka varnarþætti þekjunnar. Annar rannsóknahlutinn snéri að áhrifum nýrra örvunarefna (sem kallast aroylated phenylenediamine eða APD efni) á náttúrulegt ónæmi í lungnaþekjufrumum. Í loka rannsókninni voru áhrif ákveðinna boðleiða fyrir sérstök varnarefni eða gen þekjunnar skoðuð samkvæmt nýrri tilgátu. Í fyrsta hlutanum var sýnt að toxin frá Bordetella bakteríunni riðlar þéttitengjum þekjunnar og gerir þekjuna gegndræpa. Líklegt er að þetta skipti verulegu máli í upphafi sýkingar. Rannsókn okkar var fyrst til að sýna þessi áhrif á þekjufrumurnar en notað var frumulíkan (módelkerfi) frá rannsóknastofu okkar með lifandi bakteríum. Í öðrum hlutanum var sýnt að APD efnin auka tjáningu örverudrepandi peptíða (antimicrobial peptides) en samtímis hindra efnin langvarandi áhrif baktería (Pseudomonas aeruginosa) á þéttitengi þekjunnar. Með örvun þessara varna var sýnd marktæk aukning í bakterudrápi þekjunnar eftir sýkingu. Í þriðja hlutanum voru tryptophan örvunarefni skoðuð tengt aukinni tjáningu á cathelicidin geninu (CAMP) sem skráir fyrir örverudrepandi peptíð sem kallast LL-37. Í stuttu máli var engin marktæk breyting greind á tjáningu CAMP við þessa meðhöndlun. Í framhaldinu verður sérstaklega mikilvægt að greina hvernig APD efnin virka en greinilegt er að þar sem þau auka bæði bakteríudráp með aukinni tjáningu á varnarpeptíðum og viðhalda þekjuheildinni með því að vernda starfsemi þéttitengja er áhugvert að rannsaka þessi efni til að verjast sýkingum. Þau gætu mögulega stuðlað að minni notkun sýklalyfja og gagnast í baráttunni við sýklalyfjaónæmar bakteríur. Framhaldsrannsóknir munu setja slíka nálgun í brennidepil.
Niðurstöður rannsóknarinnar hafa verið birtar í alþjóðlegum tímaritum (Infection and Immunity og Scientific Reports). Niðurstöðurnar voru hluti af einni meistararitgerð og þremur doktorsritgerðum (þar af tvær við HÍ). Þá voru niðurstöðurnar kynntar við góðar undirtektir á alþjóðlegum ráðstefnum en þar ber hæst Gordon Research Conferences um Antimicrobial peptides 2019 með fyrirlestri og veggspjaldi frá Iwona T. Myszor sem var doktorsnemi á þeim tíma.
English:
The research project was on specific epithelial defenses that represent our front-line defenses against pathogens. Understanding these defenses may result in approaches that can be used against infections. The project was divided into three parts. The initial study was on how the whooping cough pathogen Bordetella pertussis affects specialized defense factor of the epithelium. The second part was on novel compounds (called aroylated phenylenediamine or APD compounds) that induce innate immunity in lung epithelial cells. In the final part the effect of specific signal pathways for defined defense factors and genes was investigated according to a novel hypothesis. In the first part we did show that a toxin made by the Bordetella bacteria can disrupt the tight junction of the differentiated epithelia and makes it permeable which indicates the effect of the bacteria upon first contact with host cells. Our study was the first one to show this effect on epithelial cells with the model cells we developed and further included life bacteria on differentiated cells in air liquid cultures. In the second part we did show that the APD compounds increase the expression of antimicrobial peptides and in parallel we did show that the compounds inhibit long term effect of the bacteria Pseudomonas aeruginosa on the tight junction of differentiated cells. Further through the induction we did show significant decrease in bacteria entering the cells after infection. In the third part we used different inducers based on the amino acid tryptophan and derivates and screened for effect on enhanced expression of the CAMP gene encoding cathelicidin LL-37. We did not detect any effects on the CAMP gene upon treatment with the compounds. In the continuation the emphasis will be on the mechanism of APD compounds the signal pathways promoting enhanced bacteria killing and pathways for maintaining integrity of the epithelia by enhancing tight junction activity. Both activities make the APD compound of interest for treatment of bacterial infections. The compounds could reduce the use of classical antibiotics and therefore be useful in the fight against antibiotic resistant bacteria (AMR). The current plan has indeed put this in focus.
The results of the project have been published in international journals (Infection and Immunity and Scientific Reports). The results were included in one master thesis and thee PhD thesis (two at University of Iceland). The results were presented at international conferences highlighting the Gordon Research Conferences on Antimicrobial peptides 2019 with a talk and poster, both presented by Iwona T. Myszor, at that time she was a PHD student.
Heiti verkefnis: Örvun
náttúrulegs ónæmis, boðleiðir og áhrif sýkla á lungnaþekju manna/ Induction of
innate immunity, signal pathways and pathogen interactions in human lung epithelium
Verkefnisstjóri: Guðmundur
Hrafn Guðmundsson, Háskóla Íslands
Tegund styrks: Verkefnisstyrkur
Styrktímabil: 2017-2019
Fjárhæð styrks: 55,147 millj. kr. alls
Tilvísunarnúmer Rannís: 173931
