Asthma is a chronic and inflammatory disease of the airways determined by genetic and environmental factors which trigger an uncontrolled immune response. Airway hyperresponsiveness (AHR) is inherited as a complex trait and associated with asthma. We assessed AHR in naïve A/J and C57BL/6J mice using the non-invasive method and demonstrated its correlation with invasive method evaluating AHR in non-sensitized mice. Aditionally, we studied the genetic causes underlying AHR using six F2 backcrosses generated from recombinant congenic strains (RCS) created from A/J and C57BL/6J parental strains. Our genetic study allowed us to narrow down the significant regions previously identified in the RCS, as associated with AHR. Quantitative trait loci analysis of BcA86xC57BL/6J (F2) and BcA86xC3H/HeJ (F2) crosses shows 3 significant regions on chromosome 12. These significant regions contain 232 genes, of which 9 genes have been identified as potential candidates. Those genes include the Arhgap5, Foxa1, Clec14a, Ctage5, Rtn1, Gpx2, Rsad2, Prkd1 and Adam21. Additionally, increased levels of secretory leukocyte protease inhibitor (SLPI), an anti-inflammatory mediator, have been observed in asthmatic patients compared to healthy controls. We investigated the role of SLPI in the development of phenotypes associated with allergic asthma and the effect of resiquimod on SLPI expression. Our results demonstrated that over expression of SLPI leads to a lower degree of airway inflammation and higher lung resistance, whereas the ablation of SLPI has the opposite effect on allergic asthma phenotypes. We also demonstrated that the treatment with resiquimod is independent of SLPI expression. Overall, the results presented in this thesis demonstrate how the non-invasive method is a reliable tool for the assessment of AHR in naïve A/J and C57Bl/6J mice. Furthermore, loci on mouse chromosome 12 are linked to the susceptibility to develop AHR. Candidate genes have been identified in these loci and remain to be explored. Finally, we demonstrate the immunoregulatory activity of SLPI in the airways by diminishing inflammation and improving lung function in allergic asthma. Taken together, our results provide a better understanding of the inheritance and molecular mechanisms of phenotypes of asthma as well as provide insights for the design of new therapies. / L'asthme est une maladie chronique et inflammatoire des voies respiratoires déterminée par des facteurs génétiques et environnementaux qui déclenchent une réponse immunitaire non contrôlée. L'hyper-responsivité aérienne (HRA) est hérité comme un trait complexe et est associée à l'asthme. Nous avons évalué HRA dans des souris de souches A/J et C57BL/6J suivant la méthode non-invasive et nous avons démontré sa corrélation avec la méthode invasive en évaluant l'HRA dans des souris non-sensibilisés. En outre, nous avons étudié la cause génétique de l'HRB en utilisant six croissement en retour (F2) générer avec des souches de souris cogéniques recombinantes (SCR) et les souches parentales, A/J ou C57BL/6J. Notre étude génétique nous a permis de rétrécisse les régions signifiantes identifier dans les SCR. L'analyse des locus quantitatifs des croisements BcA86xC57BL/6J (F2) et BcA86xC3H/HeJ (F2) prouve trois régions significative sur le chromosome 12. Cette région significative contient 232 gènes dont neuf ont été identifié comme gènes candidats. Ces gènes incluent Arhgap5, Foxa1, Clec14a, Ctage5, Rtn1, Gpx2, Rsad2, Prkd1 and Adam21. En outre, une augmentation du niveau de l'inhibiteur de la protéase des leucocytes sécrétoire (IPLS), un médiateur anti-inflammatoire, a été observée dans des patients souffrant de l'asthme comparé à des contrôles sains. Nous avons étudié le rôle de l'IPLS dans le développent des phénotypes associe avec l'asthme allergique et l'effet de resiquimod sur l'expression de l'IPLS. Nos résultats démontrent que l'hyper-expression de l'IPLS réduit le degré d'inflammation dans les voies respiratoires et augmente la résistance des poumons, tandis que l'ablation de l'IPLS a l'effet opposé sur les phénotypes associés avec l'asthme allergique. Nous avons aussi démontré que le traitement avec resiquimod est indépendant de l'expression de l'IPLS.En somme, les résultats présentés dans cette thèse démontrent que la méthode non-invasive est une technique fiable pour l'évaluation de l'HRA dans des souris des souches A/J et C57BL/6J non-sensibilises. De plus, des locus sur le chromosome 12 des souris sont liés à la susceptibilité pour développer l'HRA. Des gènes candidats on été identifié dans ces locus et restent à être explorés. Finalement, on a démontré la propriété immuno-modulatrice de l'IPLS dans les voies respiratoires, en diminuant l'inflammation et en améliorant la performance des poumons des individus souffrant de l'asthme allergique. En tout, nos résultats fournissent une meilleure compréhension de l'hérédité et le mécanisme moléculaire des phénotypes de l'asthme et aux développements de nouvelles stratégies thérapeutiques.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:LACETR/oai:collectionscanada.gc.ca:QMM.97030 |
| Date | January 2011 |
| Creators | Marino, Rafael |
| Contributors | Danuta Radzioch (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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