Models of rhinovirus-C respiratory infection and asthma
丙型鼻病毒呼吸道感染和哮喘模型
基本信息
- 批准号:10682418
- 负责人:
- 金额:$ 42.21万
- 依托单位:
- 依托单位国家:美国
- 项目类别:
- 财政年份:2020
- 资助国家:美国
- 起止时间:2020-09-22 至 2025-08-31
- 项目状态:未结题
- 来源:
- 关键词:4 year oldAdrenal Cortex HormonesAirAirway DiseaseAllelesAllergicAnimal ModelAsthmaBronchiolitisCadherinsCell surfaceCellsChildClone CellsCytoplasmDataDevelopmentDexamethasoneDiagnosisDiseaseEpithelial CellsEpitheliumFamilyFamily memberFlow CytometryGene ExpressionGenotypeHela CellsHospitalizationHumanIL2RA geneIL7R geneIn VitroIndividualInfantInfectionInflammasomeIntercellular adhesion molecule 1Interleukin-13LifeLinkLiquid substanceLow-Density LipoproteinsLungLymphoid CellMacrophageMeasuresMetaplasiaModelingMucinsMucous body substanceMusNasopharynxNosePathogenesisPhenotypePhosphotransferasesPhysiciansPilot ProjectsPredispositionProductionProspective StudiesPyroglyphidaeRefractoryResearch PersonnelResistanceRespiratory Tract InfectionsRhinovirusRhinovirus infectionRoleSamplingSignal PathwaySteroidsTSLP geneTestingTherapeutic InterventionUniversitiesVariantViralVirusVirus DiseasesWisconsinairway epitheliumairway hyperresponsivenessairway inflammationaspirateasthma exacerbationasthmaticcellular transductioncytokineeosinophileosinophilic inflammationexperimental studyhigh riskhuman subjectin vivoinsightneutralizing antibodyoverexpressionreceptorresponsevirtual
项目摘要
PROJECT SUMMARY
Accumulating evidence indicates that infections with a newly-discovered species of rhinovirus, RV-C, are asso-
ciated with severe respiratory tract infections and asthma exacerbations often requiring hospitalization. In addi-
tion, recent data suggest a possible role for early-life RV-C infections in asthma development.
Despite increasing recognition of RV-C as a cause of asthmatic disease, virtually nothing is known about
the pathogenesis of RV-C infections. To accomplish this, we infected mice with RV-C15 (the RV-C15 infec-
tious clone and HeLa-E8 cells overexpressing a variant of the human RV-C receptor, cadherin related family
member 3, were obtained from James Gern, University of Wisconsin). Our pilot studies show that RV-C15-
infected mice show increased type 2 cytokine and mucin gene expression, BAL eosinophils and lineage-nega-
tive, CD25+, CD127+ type 2 innate lymphoid cells (ILC2s) compared to RV-A1B-infected mice. In addition, pi-
lot studies from children with natural RV-C infections show increased type 2 cytokine production.
In this application, we will test the general hypothesis that, after RV-C infection, airway innate cytokine ex-
pression drives ILC2 expansion and development of eosinophilic inflammation and mucous metaplasia. To test
this hypothesis, we propose the following Specific Aims:
Specific Aim 1. Determine the contribution of epithelial-derived innate cytokines to RV-C15-induced
eosinophilic airway inflammation and hyperresponsiveness (AHR). We hypothesize that: 1) compared to
RV-A, RV-C infection of mature mice induces greater lung expression of innate cytokines (IL-25, IL-33, TSLP);
2) IL-25 is produced by doublecortin-like kinase (DCLK)-1-positive airway tuft cells; 3) innate cytokines are re-
quired for eosinophilic inflammation; 4) RV-C engagement of CDHR3 activates distinct signaling pathways
leading to innate cytokine expression.
Specific Aim 2. Determine the contribution of lung ILC2s and macrophages to RV-C-induced airway
inflammation and AHR. We hypothesize that: 1) RV-C infection of mature mice induces innate cytokine-de-
pendent expansion of ILC2s; 2) ILC2s promote eosinophilic inflammation, macrophage polarization and AHR;
3) house dust mite (HDM) and RV-C have additive effects on eosinophilic inflammation and AHR; 4) ILC2s
convey corticosteroid resistance; and 5) nasal aspirates from human subjects infected with RV-C show in-
creased expression of type 2 cytokines and ILC2s compared to samples from RV-A-infected subjects.
Specific Aim 3. Determine the effects of early-life RV-C infection on the established asthma pheno-
type. We have found that RV-A1B infection of six day-old mice, but not mature mice, induces long-lasting mu-
cous metaplasia and AHR which is dependent on IL-13-producing ILC2s. We hypothesize that: 1) RV-C infec-
tion of 6 day-old mice induces greater and more long-lasting mucous metaplasia than RV-A; 2) early-life RV-C
infection increases the number of IL-25-producing airway tuft cells.
项目概要
越来越多的证据表明,新发现的鼻病毒 RV-C 的感染与
患有严重呼吸道感染和哮喘恶化通常需要住院治疗。另外,
最近的数据表明,早期 RV-C 感染在哮喘发展中可能发挥作用。
尽管越来越多的人认识到 RV-C 是哮喘病的一个原因,但实际上对 RV-C 却一无所知。
RV-C 感染的发病机制。为了实现这一目标,我们用 RV-C15 感染小鼠(RV-C15 infec-
过表达人类 RV-C 受体、钙粘蛋白相关家族变体的 Tious 克隆和 HeLa-E8 细胞
成员 3,获自威斯康星大学 James Gern)。我们的试点研究表明 RV-C15-
受感染的小鼠表现出 2 型细胞因子和粘蛋白基因表达增加、BAL 嗜酸性粒细胞和谱系阴性增加
与 RV-A1B 感染的小鼠相比,CD25+、CD127+ 2 型先天淋巴细胞 (ILC2) 明显增加。此外,pi-
对自然感染 RV-C 的儿童进行的大量研究表明,2 型细胞因子的产生增加。
在此应用中,我们将测试一般假设,即 RV-C 感染后,气道先天细胞因子 ex-
压力驱动 ILC2 扩张以及嗜酸性炎症和粘膜化生的发展。测试
根据这一假设,我们提出以下具体目标:
具体目标 1. 确定上皮源性先天细胞因子对 RV-C15 诱导的贡献
嗜酸性粒细胞性气道炎症和高反应性(AHR)。我们假设:1)相比
成熟小鼠的 RV-A、RV-C 感染诱导先天细胞因子(IL-25、IL-33、TSLP)的肺部表达增加;
2) IL-25由双皮质素样激酶(DCLK)-1阳性气道簇细胞产生; 3)先天细胞因子被重新
嗜酸性粒细胞性炎症需要; 4) CDHR3 的 RV-C 参与激活不同的信号通路
导致先天细胞因子的表达。
具体目标 2. 确定肺 ILC2 和巨噬细胞对 RV-C 诱导的气道的贡献
炎症和 AHR。我们假设:1) 成熟小鼠的 RV-C 感染会诱导先天性细胞因子去-
ILC2 的悬而未决的扩展; 2)ILC2促进嗜酸性炎症、巨噬细胞极化和AHR;
3)屋尘螨(HDM)和RV-C对嗜酸性炎症和AHR有相加作用; 4) ILC2
传达皮质类固醇抵抗; 5) 感染 RV-C 的人类受试者的鼻吸出物显示-
与 RV-A 感染受试者的样本相比,2 型细胞因子和 ILC2 的表达增加。
具体目标 3. 确定生命早期 RV-C 感染对已确定的哮喘表型的影响
类型。我们发现,六日龄小鼠(而非成熟小鼠)的 RV-A1B 感染会诱导持久的 mu-
库斯化生和 AHR 依赖于产生 IL-13 的 ILC2。我们假设:1) RV-C 感染-
与 RV-A 相比,6 日龄小鼠的化生诱导更大且更持久的粘液化生; 2) 早期RV-C
感染会增加产生 IL-25 的气道簇细胞的数量。
项目成果
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