Chronic obstructive pulmonary disease (COPD) is an inflammatory disease of the lungs caused by cigarette smoke exposure; COPD is also now the third leading cause of death worldwide. Controlling lung inflammation is a priority in COPD patients, but currently-available medications offer little relief. Thus, new therapeutic targets represent a major unmet need. Previously, the aryl hydrocarbon receptor (AHR) has been shown to suppress cigarette smoke-induced inflammation. The AHR is a ligand-activated transcription factor, and well-established for its response to xenobiotic ligands. AHR-mediated suppression of smoke-induced inflammation requires the NF-κβ family member RELB. To date, nothing is known about the expression of AHR or RELB in subjects with COPD. Therefore, we investigated the expression of the AHR and RELB in human lung fibroblasts derived from Control (Non-smoker), Smoker and COPD subjects, as well as the mechanism through which they repress the production of the inflammatory protein cycloxygenase-2 (COX-2) in response to cigarette smoke extract (CSE). There was reduced AHR expression in COPD subjects, which was associated with increased expression of COX-2 protein (but not mRNA) in quiescent COPD fibroblasts. Inhibition of AHR activity in lung fibroblasts by the pharmacological AHR antagonist CH-223191 increased COX-2 protein induction by CSE. Mechanistically, this increase in COX-2 protein corresponded with increased cytoplasmic shuttling of the RNA binding protein HUR which is known to prolong the half-life of RNA transcripts - including COX-2. HUR was observed to be cytoplasmically-localized in lung tissue from COPD subjects, but not Control, suggesting altered regulation of HUR in COPD subjects. Another protein associated with the suppressive function of the AHR- RElB, was reduced in both Smoker and COPD lung fibroblasts, suggesting cigarette smoke may contribute to the reduced expression. siRNA-knockdown of RELB increased the production of Cox-2 mRNA in response to CSE or IL-1β, supporting that RELB contributes to the suppression of Cox-2. We hypothesized this may be due to miR-146a, an anti-inflammatory microRNA (miRNA) which targets Cox-2 mRNA for degradation. miR-146a basal expression was not significantly different between the subject groups. However, only Control fibroblasts increased miR-146a expression in response to CSE. siRNA knockdown of RELB abrogated the expression of miR-146a in response to IL-1β, but not CSE, suggesting RELB repression of Cox-2 mRNA does not involve miR-146a, but that RELB may regulate miR-146a under certain stimuli. Collectively, these data support the regulatory role of AHR and RELB in cigarette smoke-induced inflammation, and thus represent promising new cellular targets with the potential for controlling inflammation characteristic of COPD. / La maladie pulmonaire obstructive chronique (MPOC) est une maladie inflammatoire chronique des poumons causée par l'exposition à la fumée de cigarette, maintenant au troisième rang des causes de mortalité mondiaux. Le contrôle de l'inflammation pulmonaire est hautement prioritaire pour les patients atteints de MPOC, mais les médicaments actuellement disponibles ne réduisent guère cette inflammation. Les nouvelles cibles thérapeutiques restent donc un important besoin non satisfait. La RAH est bien établi comme une réponse à des ligands xénobiotiques toxiques. La suppression par l'entremise de RAH de l'inflammation causée par la fumée de cigarette nécessite un membre de la famille NFκβ. Jusqu'à date, rien n'est connu de l'expression de RAH ou RELB parmi les patients atteints de MPOC. Par conséquent nous avons examiné ci-dessus la relation entre l'expression de RAH et RELB dans les fibroblastes de poumon humains dérivés des sujets témoins (non-fumeurs), fumeurs, et sujets atteints de MPOC, ainsi que le mécanisme par lequel ils répriment la production de la protéine inflammatoire cyclo-oxygénase 2 (COX-2) en réponse à l'extrait de la fumée de cigarette (EFC). L'expression des protéines RAH a été réduite parmi les fibroblastes des sujets atteints de MPOC, qui était aussi associée avec une expression accrue de la protéine COX-2 (mais pas ARNm) parmi les fibroblastes quiescents. L'inhibition de l'activité de RAH dans les fibroblastes pulmonaires par l'antagoniste pharmacologique CH-223191 a augmenté l'induction de COX-2 par EFC. Mécaniquement, cette augmentation de la protéine COX-2 a correspondu avec un accroissement du transport cytoplasmique de la protéine de liaison d'ARN HUR, qui est connu pour prolonger la demi-vie des transcrits d'ARN, y compris COX-2. Il a été observé que HUR est cytoplasmiquement localisé dans le tissu pulmonaire des sujets atteints de MPOC, mais non pas les témoins, suggérant une régulation altérée de HUR parmi les sujets atteints de MPOC. Une autre protéine associée avec cette fonction de suppression de la RAH=RElB a été réduite parmi les fibroblastes pulmonaires des sujets-fumeurs et sujets atteints de COP, suggérant que la fumée de cigarette puisse contribuer à cette expression réduite. pARNi (ou siRNA) anéantissement de RELB accroissait la production de COX-2 ARNm en réponse à CSE ou IL-1, appuyant l'observation que RELB contribue à la suppression de COX-2. Nous avons formulé l'hypothèse que cela pourrait être du à miR-146a, un micro-ARN (miARN) qui cible COX-2 mRNA pour dégradation. L'expression basale de miR-146a ne fut pas significativement différente parmi les divers groupes de sujets. Pourtant seulement les fibroblastes des sujets témoins ont accru l'expression de miR-146 en réponse à l'EFC. pARNi (ou siRNA) anéantissement de RELB a abrogé l'expression de miR-146 en réponse à IL-1β, mais pas l'EFC, suggérant que la répression par RELB de COX-2 ARNm n'entraîne pas miR-146a, mais que RELB pourrait réglementer miR-146a soumis à certains stimuli. Collectivement, ces données étayent le rôle régulateur de RAH et RELB dans l'inflammation induite par la fumée de cigarette, et donc représentent de nouvelles cibles cellulaires prometteuses, pleines de potentiel de contrôler l'inflammation caractéristique de MPOC.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:LACETR/oai:collectionscanada.gc.ca:QMM.123307 |
| Date | January 2014 |
| Creators | Sheridan, Jared |
| Contributors | Carolyn Baglole (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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