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Beschreibung eines potentiellen micro-RNA-basierten Biomarkers für allergisches Asthma
Beschreibung eines potentiellen micro-RNA-basierten Biomarkers für allergisches Asthma
In den vergangenen Jahren haben sich extrazellulär zirkulierende microRNAs (miR) zunehmend als additives Diagnoseinstrument etabliert. Aufgrund ihrer hohen Stabilität und ihrer einfachen Nachweisbarkeit in Körperflüssigkeiten eignen sich microRNAs ideal als wenig-invasive Biomarker. Insbesondere in der Asthmadiagnostik spielt die Mitarbeit des Patienten bei der Lungenfunktionsanalyse eine entscheidende Rolle. Deshalb wäre bei der Diagnosestellung kooperationsunfähiger Patienten ein objektiver Test richtungsweisend. Ein murines Asthmamodell, verursacht durch intranasale Applikation von Hausstaubmilbenextrakt (HDM), wurde etabliert. Die phänotypische Charakterisierung erfolgte durch Beurteilung der Lungenfunktion, der eosinophilen Entzündung in bronchoalveolärer Lavage (BAL) und Lungenhistologie. Zum Ausschluss der Kontaminierung mit zellulärer microRNA wurde retrobulbär gewonnenes Blutplasma photospektrometrisch auf Hämolyse untersucht. Aus nicht-hämolysierten Proben wurde die RNA isoliert und deren Qualität überprüft. Von den hochwertigsten Proben der Versuchs- und Kontrollgruppe (n = 6 / Gruppe) wurde durch Berechnung von miR-Expressions-Quotienten die relative Expression von 175 verschiedenen miRs untersucht. Die Screening-Ergebnisse wurden mit relativen microRNA-Expressionen aus Serumproben eines charakterisierten Ovalbumin-Modells (OVA) verglichen. Das OVA-Modell enthielt zusätzlich eine Atopiegruppe mit intraperitoneal sensibilisierten Tieren, die als weitere Kontrolle fungierte. Gleichsinnige Veränderungen der miR-Expression in beiden Modellen wurden in einer erweiterten Gruppe (n = 10 / Gruppe) validiert. Validierte miRs wurden mittels einer multiplen linearen Regression zu einer Biomarkerkombination zusammengefasst, die an Plasmaproben eines laborfremden HDM-Modells überprüft wurde. In der Lungenfunktion zeigten die Asthma-erkrankten Tiere eine signifikant erhöhte Atemwegshyperreagibilität nach Methacholingabe. Eosinophile, Neutrophile und Lymphozyten der BAL waren signifikant vermehrt zu finden. Histologisch ließen sich ein erhöhter Becherzellanteil und Merkmale pulmonaler Inflammation nachweisen. 75 miR-Quotienten waren im Screening in beiden Modellen signifikant gegenüber Kontrolltieren verändert. 18 davon grenzten zusätzlich von einer Atopie ab und wurden aus 17 verschiedenen miRs gebildet. Nach Validierung der 17 miRs verblieben 10 miR-Quotienten für die Bildung einer möglichen Biomarkerkombination. Die Verknüpfung von 6 Quotienten mit der größten Area under the Curve (AUC) erbrachte eine Sensitivität von 87,5% bei einer Spezifität von 88,5% (AUC = 90,4% (80,9% - 99,9%)). 6 von 7 laborfremden Plasmaproben wurden mit der Biomarkerkombination richtig getestet. Unabhängig von der Ätiologie zeigten sich in allergischen murinen Asthmodellen Veränderungen identischer extrazellulärer miR, die sich zu einer Biomarkerkombination verknüpfen ließen. Die darin enthaltenen miRs können mit Asthma oder Entzündung in Verbindung gebracht werden und stellen potenzielle Kandidaten für die Validierung als Biomarker bei humanem Asthma dar.
Asthma bronchiale, Mausmodell, microRNA, Biomarker
Götschke, Jeremias
2018
German
Universitätsbibliothek der Ludwig-Maximilians-Universität München
Götschke, Jeremias (2018): Beschreibung eines potentiellen micro-RNA-basierten Biomarkers für allergisches Asthma. Dissertation, LMU München: Faculty of Medicine
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Abstract

In den vergangenen Jahren haben sich extrazellulär zirkulierende microRNAs (miR) zunehmend als additives Diagnoseinstrument etabliert. Aufgrund ihrer hohen Stabilität und ihrer einfachen Nachweisbarkeit in Körperflüssigkeiten eignen sich microRNAs ideal als wenig-invasive Biomarker. Insbesondere in der Asthmadiagnostik spielt die Mitarbeit des Patienten bei der Lungenfunktionsanalyse eine entscheidende Rolle. Deshalb wäre bei der Diagnosestellung kooperationsunfähiger Patienten ein objektiver Test richtungsweisend. Ein murines Asthmamodell, verursacht durch intranasale Applikation von Hausstaubmilbenextrakt (HDM), wurde etabliert. Die phänotypische Charakterisierung erfolgte durch Beurteilung der Lungenfunktion, der eosinophilen Entzündung in bronchoalveolärer Lavage (BAL) und Lungenhistologie. Zum Ausschluss der Kontaminierung mit zellulärer microRNA wurde retrobulbär gewonnenes Blutplasma photospektrometrisch auf Hämolyse untersucht. Aus nicht-hämolysierten Proben wurde die RNA isoliert und deren Qualität überprüft. Von den hochwertigsten Proben der Versuchs- und Kontrollgruppe (n = 6 / Gruppe) wurde durch Berechnung von miR-Expressions-Quotienten die relative Expression von 175 verschiedenen miRs untersucht. Die Screening-Ergebnisse wurden mit relativen microRNA-Expressionen aus Serumproben eines charakterisierten Ovalbumin-Modells (OVA) verglichen. Das OVA-Modell enthielt zusätzlich eine Atopiegruppe mit intraperitoneal sensibilisierten Tieren, die als weitere Kontrolle fungierte. Gleichsinnige Veränderungen der miR-Expression in beiden Modellen wurden in einer erweiterten Gruppe (n = 10 / Gruppe) validiert. Validierte miRs wurden mittels einer multiplen linearen Regression zu einer Biomarkerkombination zusammengefasst, die an Plasmaproben eines laborfremden HDM-Modells überprüft wurde. In der Lungenfunktion zeigten die Asthma-erkrankten Tiere eine signifikant erhöhte Atemwegshyperreagibilität nach Methacholingabe. Eosinophile, Neutrophile und Lymphozyten der BAL waren signifikant vermehrt zu finden. Histologisch ließen sich ein erhöhter Becherzellanteil und Merkmale pulmonaler Inflammation nachweisen. 75 miR-Quotienten waren im Screening in beiden Modellen signifikant gegenüber Kontrolltieren verändert. 18 davon grenzten zusätzlich von einer Atopie ab und wurden aus 17 verschiedenen miRs gebildet. Nach Validierung der 17 miRs verblieben 10 miR-Quotienten für die Bildung einer möglichen Biomarkerkombination. Die Verknüpfung von 6 Quotienten mit der größten Area under the Curve (AUC) erbrachte eine Sensitivität von 87,5% bei einer Spezifität von 88,5% (AUC = 90,4% (80,9% - 99,9%)). 6 von 7 laborfremden Plasmaproben wurden mit der Biomarkerkombination richtig getestet. Unabhängig von der Ätiologie zeigten sich in allergischen murinen Asthmodellen Veränderungen identischer extrazellulärer miR, die sich zu einer Biomarkerkombination verknüpfen ließen. Die darin enthaltenen miRs können mit Asthma oder Entzündung in Verbindung gebracht werden und stellen potenzielle Kandidaten für die Validierung als Biomarker bei humanem Asthma dar.