Patients with chronic obstructive pulmonary disease (COPD) develop limb muscle atrophy partly due to proteasomal activation. Whether autophagy, a proteolysis pathway involved in organelles recycling, is also induced in limb muscles of COPD patients remains unclear. We investigate whether autophagy is induced in limb muscles of COPD patients and identify the mechanisms of initiation and maintenance of autophagy in these patients. Two studies were performed. Study 1 was aimed at counting autophagosome formation using electron microscopy in the vastus lateralis and tibialis anterior of control subjects and COPD patients. Study 2 was aimed at detecting LC3B protein lipidation (marker of autophagosome formation) and autophagy-related gene expression in the vastus lateralis of control subjects and COPD patients. Proteasome activation, oxidative stress and AKT, mTOR and AMPK pathway activation were also monitored. Autophagosome numbers were significantly greater in limb muscles of COPD patients compared to control subjects. LC3B protein lipidation and expression of autophagy-related genes in the vastus lateralis of COPD patients were significantly higher than control subjects. LC3B protein lipidation correlated negatively with thigh cross sectional areas and FEV1/FVC ratios. Autophagy induction was associated with inhibition of AKT and mTOR pathways and upregulation of AMPK and FOXO1 transcription factor expressions and with the development of oxidative stress in muscles of COPD patients. These results indicate that autophagy is significantly induced in limb muscles of COPD patients and the level of autophagy correlates with the severity of muscle atrophy and lung disease. / Les patients souffrant de la Broncho-pneumopathie chronique obstructive (BPCO) développent de l'atrophie musculaire des membres causée en partie par l'activation de la protéasome. L'implication de l'autophagie, une méthode de protéolyse utilisée pour le recyclage des organites, dans le développement de l'atrophie musculaire des patients de la BPCO n'est pas encore certaine. Nous investiguons si l'autophagie est induite dans l'atrophie musculaire des membres des patients de la BPCO et nous identifions le mécanisme de l'initiation et de la maintenance de l'autophagie dans ces patients. Deux études ont été conduites. La première étude visait à compter le nombre d'autophagosomes formés dans le vastus lateralis et le tibialis antérieur des patients contrôle et des patients de la BPCO en utilisant le microscope électronique. La deuxième étude consistait de la détection de la lipidation de la protéine LC3B (un marquer de formation d'autophagosome) et de mesuré l'expression de gènes liés a l'autophagie dans le vastus lateralis et le tibialis antérieur des patients contrôle et des patients de la BPCO. L'activation de la protéasome, le stresse oxydatif ainsi que l'activation des systèmes de l'AKT, mTOR et l'AMPK ont été surveillés. Le nombre d'autophagosome était largement augmenté dans les muscles des patients de la BPCO comparé aux contrôles. La lipidation de la protéine LC3B ainsi que l'expression des gènes de l'autophagie dans la vastus lateralis des patients de la BPCO étaient largement plus élevées comparé aux contrôles. Une corrélation inverse existe entre la lipidation de la protéine LC3B et l'aire de la section des cuisses et le rapport du FEV1/FVC (coefficient de Tiffeneau) des patients. L'induction de l'autophagie était associée avec l'inhibition des systèmes d'AKT et mTOR et l'augmentation de l'expression de l'AMPK et FOXO1. De plus, l'induction de l'autophagie correspondait avec le stress oxydatif dans les muscles des patients de la BPCO. Ces résultats indiquent que l'autophagie est induite significativement dans les muscles des membres des patients de la BPCO et que le niveau d'autophagie suit la sévérité d'atrophie des muscles et de la maladie du poumon.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:LACETR/oai:collectionscanada.gc.ca:QMM.119598 |
| Date | January 2013 |
| Creators | Guo, Yeting |
| Contributors | Sabah N A Hussain (Internal/Supervisor) |
| Publisher | McGill University |
| Source Sets | Library and Archives Canada ETDs Repository / Centre d'archives des thèses électroniques de Bibliothèque et Archives Canada |
| Language | English |
| Detected Language | French |
| Type | Electronic Thesis or Dissertation |
| Format | application/pdf |
| Coverage | Master of Science (Department of Medicine) |
| Rights | All items in eScholarship@McGill are protected by copyright with all rights reserved unless otherwise indicated. |
| Relation | Electronically-submitted theses. |
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