Ο ρόλος της οικογένειας των ιντερλευκινών 28/29 σε φλεγμονώδη νοσήματα του αναπνευστικού συστήματος

Abstract

Systematic studies of the last years have revealed the key role of external insults such as microbial infections, allergens, toxic substances and toxins, in the establishment of chronic inflammation and the development of chronic respiratory diseases including allergic asthma. Viral infections seem to be particularly important contributors both to the initiation of asthma in early life and its exacerbations later on. Despite that, the mechanisms involved in allergic asthma, and the contribution of innate immunity, remain undefined. The purpose of the current thesis was the study of the Toll-like receptor 7 (TLR7)-interleukin-28/29 (IL-28/29, type III IIFN or interferon lambda) system in the development of inflammation of the airways in animal models of allergic asthma. In the first part, the role of TLR7, a receptor that recognizes viral single stranded RNA or self RNA released following cell necrosis, was investigated. In contrast to expectations, we found that TLR7 plays a protective role in the development of allergic inflammation by suppressing Th2 responses in the lung, inflammatory cell infiltration in the airways, bronchial hyper-responsiveness and mucus hypersecretion through the induction of IFNα and IFNγ-secreting CD8+ T cells. In the second part, the role of TLR7 in the resolution of inflammation, the final step in the immune response, was assessed. By employing animal models of acute allergic inflammation that characterize acute exacerbations of asthma, we found that TLR7 is essential for the timely resolution of the inflammatory response by contributing to the production of resolvins and protectins from ω-3 fatty acids. Accordingly, activation of TLR7 promotes this process while inhibition of TLR7 leads to significantly delayed resolution of inflammation. In the third part, the biological action of IL28/29, cytokines induced by TLRs, was examined. IL-28R1-/- mice were found to develop increased Th2 responses compared to wild type mice, leading to more severe disease characterized by augmented inflammatory cells in the airways, exacerbated airway hyper-responsiveness and higher mucus secretion. In contrast, administration of recombinant IL-28 led to increased Th1 responses and reduced Th2 responses and associated pathology. Altogether, the present thesis reveals a new aspect of innate immunity induced by viral infection or tissue damage and mediated by TLR7 and IL-28/29 that acts beneficially to limit allergic inflammation in the airways and reduce symptoms. Moreover, the present thesis supports the application of selective TLR7 agonists and recombinant IL-28/29 as a new therapeutic strategy for allergic asthma, both the chronic management of the disease and the treatment of its exacerbations.

Συστηματικές μελέτες των τελευταίων ετών έχουν δείξει τον καθοριστικό ρόλο που διαδραματίζει η παρουσία εξωτερικών ερεθισμάτων όπως παθογόνων μικροβίων, αλλεργιογόνων, τοξικών αερίων και τοξίνων στην εγκατάσταση χρόνιας φλεγμονής και στην ανάπτυξη χρόνιων αναπνευστικών νοσημάτων όπως το αλλεργικό άσθμα. Ιδιαίτερα σημαντικές φαίνεται μάλιστα να είναι οι ιϊκές λοιμώξεις που συμβάλλουν τόσο στην ανάπτυξη αλλεργικού άσθματος αλλά και τις εξάρσεις του. Στόχος της παρούσας διατριβής είναι η μελέτη του συστήματος του υποδοχέα Toll-like receptor 7 (TLR7) και των ιντερλευκινών-28/29 (IL-28/29, τύπου ΙΙΙ ιντερφερόνες ή ιντερφερόνες λάμβδα) στην ανάπτυξη φλεγμονής των αεραγωγών σε ζωικά πρότυπα αλλεργικού άσθματος. Στο πρώτο μέρος μελετήθηκε ο ρόλος του TLR7, παρατηρήθηκε ότι ο TLR7 παίζει προστατευτικό ρόλο στην ανάπτυξη αλλεργικής φλεγμονής επάγει την παραγωγή ιντερφερόνης άλφα (IFNα) και CD8+ T κύτταρα που εκκρίνουν ιντερφερόνη γάμα (IFNγ), καταστέλλοντας τις ειδικές Th2 ανοσιακές αποκκρίσεις και μειώνοντας την παρουσία φλεγμονωδών κυττάρων στους αεραγωγούς, το βρογχόσπασμο και την υπερπαραγωγή βλέννης. Στο δεύτερο μέρος, εξετάστηκε ο ρόλος του TLR7 στη λύση της φλεγμονής που αποτελεί και το τελικό στάδιο της ανοσιακής απόκρισης. Διαπιστώθηκε ότι ο υποδοχέας TLR7 είναι απαραίτητος για την έγκαιρη λύση της φλεγμονώδους αντίδρασης συμβάλλοντας στην παραγωγή ρεσολβινών και προτεκτινών από ω-3 λιπαρά οξέα. Η ενεργοποίηση του TLR7 επιταχύνει αυτή τη διαδικασία ενώ αντίθετα η απενεργοποίησή του οδηγεί σε σημαντική καθυστέρηση της λύσης της φλεγμονής. Τέλος, στο τρίτο μέρος εξετάστηκε η βιολογική δράση των IL-28/29 που επάγονται μετά από ενεργοποίηση των TLR. Χρησιμοποιώντας IL-28R1-/- μύες παρατηρήθηκε ότι οι Th2 αποκρίσεις ενισχύονται απουσία της δράσης των IL-28/29 σε σχέση με τους μύες άγριου τύπου, προκαλώντας βαρύτερη κλινική εικόνα άσθματος με αύξηση των φλεγμονωδών κυττάρων στους αεραγωγούς, επίταση της υπεραντιδραστικότητας των βρόγχων και υπερπαραγωγής βλέννης. Αντιθέτως, η χορήγηση ανασυνδυασμένης IL-28 σε μύες άγριου τύπου οδήγησε στην επαγωγή Th1 αποκκρίσεων και την καταστολή της αλλεργικής φλεγμονής και της συνοδευόμενης συμπτωματολογίας. Συνολικά, η παρούσα διατριβή αποκαλύπτει μια νέα πτυχή της φυσικής ανοσίας με βασικούς μεσολαβητές τον υποδοχέας TLR7 και τις IL-28/29 που ενεργοποιείται μεν από ιϊκές λοιμώξεις ή ιστική βλάβη αλλά επιδρά προστατευτικά περιορίζοντας την αλλεργική φλεγμονή στους αεραγωγούς και την επαγόμενη κλινική συμπτωματολογία. Επιπλέον, υποστηρίζει την εφαρμογή των αγωνιστών του υποδοχέα TLR7 καθώς και των ανασυνδυασμένων IL-28/29 ως μια νέα θεραπευτική προσέγγιση για το αλλεργικό άσθμα, τόσο στη χρόνια αντιμετώπιση της νόσου όσο και κατά τη διάρκεια των παροξύνσεων.