Chronic Rhinosinusitis (CRS), an inflammation of the paranasal sinus cavities, is a common disorder of uncertain etiology that affects the upper airways and paranasal sinuses. Biopsy specimens had taken from CRS patients document disruption of the normal epithelial architecture, in addition to an intense infiltration of inflammatory cells, consisting mainly of eosinophils. Current clinical classification of CRS is based on the presence or absence of nasal polyposis; however, no consistent difference in histological aspect characterizes these two groups. Recently, we have identified distinct gene expression patterns in cultured epithelial cells obtained from surgical CRS subjects. These molecular signatures, which differ from clinical phenotype, may help better differentiate this disorder than clinical phenotype. In our current study we investigated the histological pattern associated with these two different molecular signatures in surgical biopsies obtained from CRS patients and control subjects. Cellular infiltrates were identified using immunohistochemistry (IHC) staining using three markers: neutrophil elastase (NE), CD68, Major basic protein (MBP). Macrophage activation status into classical and alternatively activated macrophages was verified by double-staining for CD68 and CD 206 markers. Results were reported both according to standard clinical criteria (CRSwNP and CRSsNP) and also according to their expression signature into two groups (CRS1, CRS2) and control subjects. Expression signatures were validated using immunohistochemical staining for the highest differentially expressed marker, CCL2. Results showed differences in the number of eosinophils, macrophages and neutrophils cells in CRS patients compared to the control subjects. Using conventional criterion, eosinophilia was higher in the CRSwNP group, but not greatly different for neutrophils or macrophages between the two groups. Using the molecular signatures to assign groups, eosinophilia was similar between both groups, however, there was a significant increase in the number of neutrophils and macrophages in CRS1 comparing to CRS2. The CRS2 group had a higher incidence of alternatively activated macrophages, supporting the concept of a less inflammatory, immunotolerant CRS2 phenotype. Validity of the molecular signature was supported by demonstration of increased levels of protein product of CCL2 expression in CRS1 compared to CRS2. Taken together, these results identify a molecular phenotype of CRS that is characterized by a marked neutrophilic infiltration, and a second one that is markedly less inflammatory, accompanied by alternative macrophage activation. This suggests that these expression signatures may identify novel mechanism-based phenotypes, which differ from the clinical phenotype, and can help in providing a better understanding of pathophysiologic mechanism and phenotypes of CRS. / La rhinosinusite chronique (RSC), une inflammation des sinus paranasaux, est un trouble commun avec une étiologie incertaine, qui affecte les voies respiratoires supérieures et les sinus paranasaux. Les biopsies des échantillons prélevés sur des patients atteints de RSC documentent la perturbation de l'architecture normale épithéliale, en plus d'une infiltration de cellules inflammatoires intense constituée principalement par des éosinophiles. La classification clinique actuelle de la RSC est basée sur la présence (CRSwNP) ou l'absence (CRSsNP) de polypose nasale, mais aucune différence consistente de l'aspect histologique caractérise ces deux groupes. Récemment, nous avons identifié des profils d'expression génique distincts dans des cultures de cellules épithéliales provenant de sujets atteints de la RSC ayant subis une chirurgie des sinus. Ces signatures moléculaires, qui diffèrent du phénotype clinique, peuvent aider à mieux différencier ce trouble que le phénotype clinique. Dans notre étude, nous avons étudié l'aspect histologique associé à ces deux différentes signatures moléculaires à partir de biopsies chirurgicales obtenus chez des patients atteints de la RSC et les sujets témoins. Les infiltrats cellulaires ont été identifiés par immunohistochimie (IHC), une coloration à l'aide de trois marqueurs: l'élastase de neutrophile (NE), le CD68 et la protéine basique majeure (MBP). L'état d'activation des macrophages dans les formes classiques et alternativement activés a été vérifié par une double-coloration pour les marqueurs CD68 et CD206. Les résultats ont été rapportés à la fois selon les critères cliniques habituels (CRSwNP et CRSsNP) et aussi en fonction de leur signature d'expression en deux groupes (CRS1, CRS2) et les sujets témoins. Les signatures d'expression ont été validées à l'aide de coloration immunohistochimique pour le marqueur le plus différentiellement exprimé, le CCL2.Les résultats ont montré des différences dans le nombre d'éosinophiles, macrophages et les cellules de neutrophiles chez les patients atteints de la RSC par rapport aux sujets témoins. Selon le critère classique, l'éosinophilie était plus élevée dans le groupe CRSwNP, mais pas très différent entre les deux groupes pour les neutrophiles ou les macrophages. En utilisant les signatures moléculaires pour assigner des groupes, l'éosinophilie était similaire entre les deux groupes, cependant, il y avait une augmentation significative du nombre de neutrophiles et de macrophages dans CRS1 comparativement à CRS2. Le groupe CRS2 avait une incidence plus élevée des macrophages alternativement activés, supportant le concept d'une inflammatoire basse, phénotype CRS2 immunotolérant. La validité de la signature moléculaire a été supportée par la démonstration du niveau accru de la protéine produite par l'expression de CCL2 dans CRS1 par rapport à CRS2.En somme, ces résultats mettent en évidence un phénotype moléculaire de la RSC qui se caractérise par une infiltration neutrophilique marquée, et une seconde qui est nettement moins inflammatoire, accompagnée par l'activation alternative des macrophages. Ceci suggère que ces signatures d'expression peuvent identifier de nouveaux mécanismes basés sur des phénotypes, qui diffèrent du phénotype clinique, et peuvent aider à fournir une meilleure compréhension du mécanisme physiopathologique et les phénotypes de la RSC.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:LACETR/oai:collectionscanada.gc.ca:QMM.114268 |
| Date | January 2013 |
| Creators | Al-Mot, Sawsan |
| Contributors | Martin Yvon Desrosiers (Internal/Supervisor), Sam Joseph Daniel (Internal/Cosupervisor2) |
| 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 Surgery) |
| Rights | All items in eScholarship@McGill are protected by copyright with all rights reserved unless otherwise indicated. |
| Relation | Electronically-submitted theses. |
Page generated in 0.0043 seconds