Phagocytosis of Aspergillus fumigatus conidia by primary nasal epithelial cells in vitro

<p>Abstract</p> <p>Background</p> <p>Invasive aspergillosis, which is mainly caused by the fungus <it>Aspergillus fumigatus</it>, is an increasing problem in immunocompromised patients. Infection occurs by inhalation of airborne conidia, which are first encountered by airway epithelial cells. Internalization of these conidia into the epithelial cells could serve as a portal of entry for this pathogenic fungus.</p> <p>Results</p> <p>We used an <it>in vitro </it>model of primary cultures of human nasal epithelial cells (HNEC) at an air-liquid interface. <it>A. fumigatus </it>conidia were compared to <it>Penicillium chrysogenum </it>conidia, a mould that is rarely responsible for invasive disease. Confocal microscopy, transmission electron microscopy, and anti-LAMP1 antibody labeling studies showed that conidia of both species were phagocytosed and trafficked into a late endosomal-lysosomal compartment as early as 4 h post-infection. In double immunolabeling experiments, the mean percentage of <it>A. fumigatus </it>conidia undergoing phagocytosis 4 h post-infection was 21.8 ± 4.5%. Using combined staining with a fluorescence brightener and propidium iodide, the mean rate of phagocytosis was 18.7 ± 9.3% and the killing rate 16.7 ± 7.5% for <it>A. fumigatus </it>after 8 h. The phagocytosis rate did not differ between the two fungal species for a given primary culture. No germination of the conidia was observed until 20 h of observation.</p> <p>Conclusion</p> <p>HNEC can phagocytose fungal conidia but killing of phagocytosed conidia is low, although the spores do not germinate. This phagocytosis does not seem to be specific to <it>A. fumigatus</it>. Other immune cells or mechanisms are required to kill <it>A. fumigatus </it>conidia and to avoid further invasion.</p

Ion transport analysis and modulation in human nasal epithelial cells : involvement in nasal polyposis physiopathology

Le transport de Na+ par ENaC et de Cl- par CFTR, dans l’épithélium des voies aériennes (VA), contrôle la clairance mucociliaire en modulant le volume du liquide de surface (ASL). L’expression et la fonction de ces canaux peuvent être modifiées au cours des maladies inflammatoires chroniques des VA. Dans un modèle de culture primaire de cellules épithéliales nasales humaines (CENH), nous avons démontré l’existence, au cours de la polypose nasosinusienne, d’une chute de la sécrétion de Cl- par CFTR dont l’expression est diminuée par le TGFß1, cytokine de l’inflammation. Nous avons ensuite étudié l’effet de l’élastase, et de son inhibiteur l’EPIhNE4 sur la fonction d’ENaC dans des CENH de patients atteints ou non de mucoviscidose (CF) où l’hyperactivité d’ENaC provoque une déshydratation de l’ASL. Nous avons démontré l’existence d’une activité sérine protéase endogène dans les CENH (patients CF ou non CF) qui, après inhibition, permet de révéler une augmentation de la fonction d’ENaC induite par l’élastase alors inhibable par l’EPI-hNE4. Enfin, nous avons analysé l’effet du 4 phenylbutyrate (4PBA), traitement proposé chez les patients CF, sur le canal ENaC. Le 4- PBA entraîne une augmentation de la fonction d’ENaC dans les CENH de patients CF ou non en adressant des sous-unités du canal à la membrane apicale via la régulation d’une molécule chaperone Hsc70. Le 4-PBA pourrait donc être utilisé dans des pathologies respiratoires avec défaut d’expression d’ENaC mais son usage pourrait être délétère chez les patients CF. La régulation des transports ioniques au cours des maladies inflammatoires chroniques des VA représente donc une cible thérapeutique intéressanteNa+ and Cl- transport by ENaC and CFTR respectively in airway epithelium (AE) control mucociliary clearance by regulating the airway surface liquid (ASL). Ion channel expression and function could be altered by chronic inflammation in AE. In primary cultures from human nasal epithelial cells (HNEC) we demonstrated, in nasal polyposis, a decrease of CFTR expression and Cl- secretion induced by TGFß1, an inflammatory cytokine. We also evaluated the effects of elastase, and its inhibitor EPI-hNE4, on ENaC function in HNEC from cystic fibrosis (CF where ENaC hyperactivity contributes to ASL dehydration) and non CF patients. We detected an endogenous serine protease activity in HNEC (CF or non CF) which, after inhibition, unmask an increase in ENaC function induced by elastase, this increase being then inhibited by EPI-hNE4. Finally, we investigated the effects of a drug now tested in CF patients treatment, the 4-phenylbutyrate (4PBA). 4-PBA promoted ENaC cell surface expression and activity in CF or non CF HNEC by increasing ENaC subunits translocation to plasma membrane via the regulation of Heat Shock Protein 70. 4-PBA treatment could therefore be of interest in the treatment of airway diseases when ENaC trafficking is disrupted but should be used with caution when treating CF patients where ENaC function is already upregulated. All together these results highlight the role of ion transport regulation during chronic inflammatory airway diseases and could lead to new therapeutic strategie

Transports ioniques et expression de CFTR dans les cellules épithéliales des polypes nasosinusiens

Les modifications de l'expression de CFTR dans les cellules épithéliales pourraient intervenir dans les anomalies des transports ioniques détectées dans les polypes nasosinusiens de patients non mucoviscidosiques. Le but de ce travail était de préciser les liens entre les variations de l'expression de CFTR et les modifications du transport ionique aux différents stades de culture de cellules épithéliales nasales humaines (CENH) en interface air-liquide, modèle qui permet d'obtenir un épithélium différencié proche des conditions rencontrées in vivo. L'étude a été réalisée à partir de polypes et de muqueuse turbinale non inflammatoire. L'expression de l'ARNm de CFTR dans les tissus natifs et les CENH a été quantifiée par Northern blot. L'expression de la protéine CFTR a été caractérisée dans les CENH par immunoprécipitation et immunofluorescence. Les transports ioniques ont été évalués in vitro, par courant de court-circuit et précisés à l'échelle cellulaire par méthode de vidéo imagerie associée à une sonde fluorescente sensible aux anions (méthode SPQ). L'ARNm de CFTR a été détecté dans tous les tissus natifs de cornets et non retrouvé dans une culture de CENH de cornets. L'ARNm de CFTR n'était pas détecté dans les tissus natifs de polypes alors que dans trois cultures de CENH de polypes, l'ARNm de CFTR, absent précocement, était plus exprimé à J8 qu'aux temps plus tardifs. L'immunoprécipitation a révélé la présence de la forme mature de la protéine CFTR à J8 dans une culture de CENH de polypes alors que la protéine n'a pu être détectée en immunofluorescence. Le courant de court-circuit et la méthode SPQ ont mis en évidence dans une culture de CENH de polypes, à J14, une conductance Cl activable par l'AMPcyclique. Dans les polypes, l'ARNm de CFTR et la protéine apparaissent au cours de la différenciation cellulaire et la protéine est fonctionnelle. Les différences d'expression de l'ARNm de CFTR dans les tissus natifs de polypes et de cornets d'une part, dans les tissus natifs de polypes et les CENH de polypes en culture d'autre part, peut évoquer le rôle de l'inflammation dans la diminution de l'expression de CFTR...PARIS12-CRETEIL BU Médecine (940282101) / SudocPARIS-BIUM (751062103) / SudocSudocFranceF

Analyse et modulation des transports ioniques dans les cellules épithéliales nasales humaines (rôle dans la physiopathologie de la polypose nasosinsusienne)

Le transport de Na+ par ENaC et de Cl- par CFTR, dans l épithélium des voies aériennes (VA), contrôle la clairance mucociliaire en modulant le volume du liquide de surface (ASL). L expression et la fonction de ces canaux peuvent être modifiées au cours des maladies inflammatoires chroniques des VA. Dans un modèle de culture primaire de cellules épithéliales nasales humaines (CENH), nous avons démontré l existence, au cours de la polypose nasosinusienne, d une chute de la sécrétion de Cl- par CFTR dont l expression est diminuée par le TGFß1, cytokine de l inflammation. Nous avons ensuite étudié l effet de l élastase, et de son inhibiteur l EPIhNE4 sur la fonction d ENaC dans des CENH de patients atteints ou non de mucoviscidose (CF) où l hyperactivité d ENaC provoque une déshydratation de l ASL. Nous avons démontré l existence d une activité sérine protéase endogène dans les CENH (patients CF ou non CF) qui, après inhibition, permet de révéler une augmentation de la fonction d ENaC induite par l élastase alors inhibable par l EPI-hNE4. Enfin, nous avons analysé l effet du 4 phenylbutyrate (4PBA), traitement proposé chez les patients CF, sur le canal ENaC. Le 4- PBA entraîne une augmentation de la fonction d ENaC dans les CENH de patients CF ou non en adressant des sous-unités du canal à la membrane apicale via la régulation d une molécule chaperone Hsc70. Le 4-PBA pourrait donc être utilisé dans des pathologies respiratoires avec défaut d expression d ENaC mais son usage pourrait être délétère chez les patients CF. La régulation des transports ioniques au cours des maladies inflammatoires chroniques des VA représente donc une cible thérapeutique intéressanteNa+ and Cl- transport by ENaC and CFTR respectively in airway epithelium (AE) control mucociliary clearance by regulating the airway surface liquid (ASL). Ion channel expression and function could be altered by chronic inflammation in AE. In primary cultures from human nasal epithelial cells (HNEC) we demonstrated, in nasal polyposis, a decrease of CFTR expression and Cl- secretion induced by TGFß1, an inflammatory cytokine. We also evaluated the effects of elastase, and its inhibitor EPI-hNE4, on ENaC function in HNEC from cystic fibrosis (CF where ENaC hyperactivity contributes to ASL dehydration) and non CF patients. We detected an endogenous serine protease activity in HNEC (CF or non CF) which, after inhibition, unmask an increase in ENaC function induced by elastase, this increase being then inhibited by EPI-hNE4. Finally, we investigated the effects of a drug now tested in CF patients treatment, the 4-phenylbutyrate (4PBA). 4-PBA promoted ENaC cell surface expression and activity in CF or non CF HNEC by increasing ENaC subunits translocation to plasma membrane via the regulation of Heat Shock Protein 70. 4-PBA treatment could therefore be of interest in the treatment of airway diseases when ENaC trafficking is disrupted but should be used with caution when treating CF patients where ENaC function is already upregulated. All together these results highlight the role of ion transport regulation during chronic inflammatory airway diseases and could lead to new therapeutic strategiesPARIS-EST-Université (770839901) / SudocPARIS12-Bib. électronique (940280011) / SudocSudocFranceF

Modulation of Epithelial Sodium Channel Trafficking and Function by Sodium 4-Phenylbutyrate in Human Nasal Epithelial Cells

International audienceSodium 4-phenylbutyrate (4-PBA) has been shown to correct the cellular trafficking of several mutant or nonmutant plasma membrane proteins such as cystic fibrosis transmembrane conductance regulator through the expression of 70-kDa heat shock proteins. The objective of the study was to determine whether 4-PBA may influence the functional expression of epithelial sodium channels (ENaC) in human nasal epithelial cells (HNEC). Using primary cultures of HNEC, we demonstrate that 4-PBA (5 mm for 6 h) markedly stimulated amiloride-sensitive sodium channel activity and that this was related to an increased abundance of alpha-, beta-, and gamma-ENaC subunits in the apical membrane. The increase in ENaC cell surface expression (i) was due to insertion of newly ENaC subunits as determined by brefeldin A experiments and (ii) was not associated with cell surface retention of ENaC subunits because endocytosis of ENaC subunits was unchanged. In addition, we find that ENaC co-immunoprecipitated with the heat shock protein constitutively expressed Hsc70, that has been reported to modulate ENaC trafficking, and that 4-PBA decreased Hsc70 protein level. Finally, we report that in cystic fibrosis HNEC obtained from two cystic fibrosis patients, 4-PBA increased functional expression of ENaC as demonstrated by the increase in amiloride-sensitive sodium transport and in alpha-, beta-, and gamma-ENaC subunit expression in the apical membrane. Our results suggest that in HNEC, 4-PBA increases the functional expression of ENaC through the insertion of new alpha-, beta-, and gamma-ENaC subunits into the apical membrane and also suggest that 4-PBA could modify ENaC trafficking by reducing Hsc70 protein expression

Blessure et réparation épithéliale: une hypothèse physiopathologique de la polypose nasosinusienne

International audienceNasal polyposis (NP), asthma, and chronic bronchitis are chronic inflammatory diseases of the upper airways. They may be caused by injury to the respiratory epithelium in a chronic inflammatory environment. Several studies show that during NP nasal epithelial cells are involved in the overexpression of cytokines and growth factors. Among these, transforming growth factor beta1 (TGF-beta1) appears to play a major role in the genesis of NP. Differentiated respiratory epithelium, obtained from in vivo or in vitro models, is used to study wound healing in inflammatory environments, to elucidate the pathophysiology of NP, and to improve understanding and management of upper airway inflammatory diseases

Rhinitis in Patients Treated with a Combination of an mTOR Inhibitor and an EGFR Inhibitor

International audienc