Asthma is a heterogeneous disease which affects 300 million people worldwide. Characterized by airway hyperresponsivness and inflammation, no curative therapy exists to date. Immune cell infiltration into the airways is a major characteristic of the disease. More specifically, T helper (Th) cells with a type 2 profile have been found in asthmatic airways. Moreover, the airway smooth muscle (ASM) cells have been widely studied in the past. These structural cells secrete a multitude of factors that are involved in the pathogenesis of the disease. An increase in the number and the size of ASM cells is also a major feature of airway remodeling which occurs in the airways of asthmatic patients. However, little is known of the role of T cells in the increase of ASM cells. An early study reported that T cells adhere to ASM cells via CD44 and integrins and that this direct contact was necessary for the increase in ASM cell proliferation. Moreover, it is known that CD4+ T cells are the main subset responsible in this phenomenon. We sought to determine the mechanisms by which T cells and ASM cells interact and drive ASM proliferation. We hypothesized that there is a bidirectional crosstalk between ASM cells and T cells affecting both the survival and proliferation of these cells. For the first time we have shown that antigen-stimulated CD4+ T cells induce ASM cell proliferation via the epidermal growth factor receptor (EGFR) and its ligands. In a rat co-culture model of these two types of cells, there was an increase in EGFR ligand expression, more noticeably, heparin-binding epidermal growth factor (HB-EGF) and transforming growth factor-α (TGF-α) following 48 hours of co-culture. Moreover, we demonstrated that CD44 was the main receptor involved in the adhesion of T cells to ASM cells and that it may act as a docking molecule for matrix metalloprotease (MMP)-9 which is involved in the cleavage and activation of EGFR ligands. Interestingly, we noted that co-culture of T cells and ASM cells enhanced the survival rate of T cells. We hypothesized that T cells and ASM cells were connected physically and that the anti-apoptotic effect was dependent on this physical structure. Our results show that these cells are physically connected via nanotubes. Immunofluorescence microscopy showed the transfer of fluorescent dyes from one cell to another and the presence of anti-apoptotic proteins, Mcl-1 (induced myeloid leukemia cell differentiation protein 1) and Bcl-2 (B cell lymphoma-2) within the nanotubes. However, down-regulation of Mcl-1, but not Bcl-2, in the ASM cells had a significant effect on T cell survival with an increased rate of apoptosis. Through plasmid transfection, we noted the transfer of Mcl-1-GFP along the nanotubes. Moreover, CD44 neutralization had an effect on nanotube formation and T cell apoptosis. We also found a role for fibroblast growth factor (FGF)-2 production by ASM and its receptor on T cells in the formation of nanotubes.Taken together, these results show a clear bidirectional crosstalk between ASM cells and CD4+ T cells. These results also reinforce the importance of the direct contact or proximity of ASM cells to CD4+ T cells in the pathogenesis of asthma and may provide interesting therapeutic targets. / L'asthme est une maladie hétérogène qui affecte 300 million de personnes. Caractérisée par l'inflammation et une réponse exagerée, jusqu'a aujourd'hui il n'existe toujours pas de thérapie curative. L'infiltration des cellules du systeme immunitaire aux voies aériennes est une caractéristique bien documentée de cette maladie. Plus spécifiquement, les cellules T de type 2 sont retrouvées dans les voies aériennes des personnes atteintes de la maladie. De plus, les muscles lisses des voies aériennes ont bien été étudiés dans le passé. Ces cellules secrètent une multitude de facteurs qui jouent un rôle primordial dans la maladie de l'asthme. Une augmentation dans le nombre et la taille de ces cellules est aussi une caractéristique majeure du remodelage des voies aériennes qui est retrouvée dans les voies aériennes des patients asthmatiques. Cependant, peu est connu sur le role des cellules T sur la prolifération des muscles lisses. La première grande étude est en 1994 ou les auteurs démontrent que les cellules T adhèrent aux cellules du muscle lisse via CD44 et des integrines. Ce contact direct est nécessaire pour la croissance des CML. De plus il est connu que plus spécifiquement, les cellules T CD4+ sont les cellules responsables de ce phénomène. L'objectif de cette étude est de déterminer le mécanisme par lequel les cellules T et les cellules du muscle lisse communiquent.Pour la première fois, nous démontrons que les cellules T CD4+ stimulées induisent la prolifération des CML via le récepteur epidermal et ces ligands. Dans un model de co-culture de ces deux types de cellules, il y avait une augmentation de l'expression des ligands surtout HB-EGF et TGF-α après 48 heures de co-culture. De plus, nous avons démontré que le récepteur principal impliqué dans l'adhésion des cellules T au CMLs est le CD44 CD44 est aussi impliqué dans le recrutement des MMP-9 qui joue un role dans l'activation des ligands du EGFR.Intéressement, nous avons noté que lors de la co-culture des cellules T et CML, il y avait un niveau de survie plus grande chez les cellules T. Notre hypothèse est que les cellules sont physiquement connectées et que les nanotubes permettent le transfert des protéines anti-apoptotiques des CML vers les cellules T. Nos résultats démontrent que les cellules T et les CML sont connectées via les nanotubes. L'immunofluoresence a démontré le transfert de marqueurs fluorescents d'une cellule à l'autre avec la présence des protéines anti-apoptotiques, Mcl-1 et Bcl-2, dans les nanotubes, Cependant, l'inhibition de l'expression de Mcl-1, et non de Bcl-2 induit une augmentation d'apoptose dans les cellules T. Nous avons noté le transfert de Mcl-1 des CMLs vers les cellules T. De plus, la neutralisation de CD44 avait un effet sur la formation des hommes et l'apoptose des cellules T. Nous avons trouvé un rôle pour le facteur de croissance de fibroblastes dans la formation de nanotubes. Ces résultats démontrent un transfert bidirectionnel entre les CML et et les cellules T. Ces résultats indiquent l'importance du contact direct et la proximité des CML et les cellules T CD4+ dans la pathogenèse de l'asthme et peuvent introduire le développent des agents thérapeutiques
| Identifer | oai:union.ndltd.org:LACETR/oai:collectionscanada.gc.ca:QMM.116925 |
| Date | January 2013 |
| Creators | Al Heialy, Saba |
| Contributors | James G Martin (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 | Doctor of Philosophy (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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