Der Methionin/Threonin-11-Polymorphismus des Surfactantprotein D und MicroRNA-abhängige Effekte auf den Verlauf von Asthma und Pneumonie (B18#)

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Für die Funktion der Lunge ist die strukturelle und funktionelle Integrität des Surfactantsystems eine essentielle Voraussetzung. Surfactant, ein Sekretionsprodukt der Typ-II-Zellen des Alveolarepithels, hat biophysikalische und immunmodulatorische Eigenschaften und schützt so die große Alveolaroberfläche und dünne Gasaustauschbarriere vor Atelektasen und Infektionen. Biochemisch ist Surfactant ein Gemisch aus ca. 90% Lipiden (v.a. gesättigten Phospholipiden) und ca. 10% Proteinen (darunter den Surfactantproteinen SP-A, -B, -C und -D). Die beiden hydrophilen Surfactantproteine SP-A und -D gehören zur Familie der Collectine, sog. pattern recognition molecules, die ein großes Spektrum von Erregern sowie Allergene binden und mit Zellen der Immunabwehr interagieren können. In-vitro- und in-vivo-Studien (u.a. an SP-Ddefizienten Mäusen) konnten zeigen, dass SP-D die allergische Entzündungsreaktion beim Asthma und die Pathogen-Elimination bei Infektionen der Lunge modulieren kann. Eine Reihe von Lungenerkrankungen (z.B. COPD, CF, ARDS, Bronchitis) geht mit erniedrigten intraalveolären SPD- Spiegeln einher. Jüngere Untersuchungen deuten darauf hin, dass nicht allein die absolute Menge an SP-D wesentlich ist, sondern insbesondere der Oligomerisierungsgrad des Proteins. Im Rahmen von Entzündungsreaktionen kommt es zur Degradation von SP-D in niedermolekulare Formen (v.a. von Dodekameren zu Trimeren), die deutlich verminderte Collectin-Eigenschaften aufweisen. Ein häufiger Polymorphismus des humanen SP-D (Met11Thr) beeinflusst den Oligomerisierungsgrad von SP-D a priori. Während Methionin-SP-D vorwiegend höhergradige Oligomere bildet liegt Threonin-SP-D vorwiegend in Trimeren vor. Im Mittelpunkt dieses Projektes steht die Charakterisierung "humanisierter" Mäuse, die vor einem murinen SP-D-knockout-Hintergrund die beiden humanen SP-D-Varianten (Methionin oder Threonin) exprimieren. Dieses Mausmodell ermöglicht erstmals eine Untersuchung der unterschiedlichen Oligomerisierungsgrade in vivo. Basierend auf unseren umfangreichen Vorarbeiten zur quantitativ-morphologischen Analyse der Lunge und des Surfactantsystems (AG Ochs), der Charakterisierung und therapeutischen Nutzbarmachung von sog. MicroRNAs als Regulatoren der Genexpression (AG Thum), sowie gemeinsamen Vorversuchen soll zunächst der basale Phänotyp von Methionin- und Threonin-SPD- Mäusen im Vergleich zum Wildtyp und zum SP-D-knockout untersucht werden. Hierbei werden Daten zur Parenchym-Architektur (Emphysem), Lungenfunktion, Typ-II-Zellen, Surfactantstruktur und -funktion sowie zur SP-D-induzierten Modulation von MicroRNAs gewonnen. Anschließend wird der Einfluss des Methionin/Threonin-Polymorphismus auf den Verlauf von Asthma und Pneumonie in im SFB587 etablierten Tiermodellen untersucht. Schließlich soll das therapeutische Potential von chemisch modifizierten MicroRNAs (Antagomiren) zur Beeinflussung der SP-DExpression - und damit des Verlaufs von Asthma und Pneumonie - in diesen Tiermodellen überprüft werden. Diese Untersuchungen sollen zu einem besseren Verständnis der in-vivo-Funktionen von SP-D, insbesondere der Relevanz der unterschiedlichen Oligomerisierungsgrade von humanem SP-D, für die Entwicklung und den Verlauf von Lungenerkrankungen führen. Darüber hinaus können therapeutische Ansätze zur Modulation von humanem SP-D und seiner Effekte im Tiermodell bei Asthma und Infektion entwickelt und getestet werden.