KNAW

Research

Epac as a novel regulator of airway smooth muscle phenotype and function :...

Pagina-navigatie:


Update Research data


Title Epac as a novel regulator of airway smooth muscle phenotype and function : potential implications in asthma and COPD
Period 09 / 2006 - 03 / 2012
Status Completed
Dissertation Yes
Research number OND1327755
Data Supplier Website BCN

Abstract

Chronic Obstructive Pulmonary Disease (COPD) is a chronic inflammatory lung disorder which is mainly provoked by tobacco smoking and environmental pollution. COPD is expected to be by 2020 the third most important cause of death and the fifth leading cause of disability-related life years lost. However, response to bronchodilator and corticosteroid therapy is limited, compared with the responses observed in asthma and this explains the urgent requirement for new strategies and treatments. Airway Smooth Muscle (ASM) play a prominent role in the pathogenesis of chronic respiratory disease, in particular in the airway remodeling because of the capacity to undergo phenotypic (functional) changes. ASM plasticity is mirrored by the presence of a continuous spectrum of mesenchymal cells encompassing myofibroblasts, fibroblasts and muscle cells. Environmental alterations including inflammation generate a signaling network orchestra which results in ASM plasticity. In particular ASM is capable of switching between two extreme conditions: the synthetic and the contractile phenotype each of them being characterized by specific functional, biochemical, morphological and signaling features and gene expression pattern. The project will focuse on the novel cyclic AMP-regulated signaling molecule Epac as key effector molecule that controls ASM plasticity. The hypothesis is that Epac drives the signaling orchestra which controls gene expression via regulation of distinct transcription factors, leading to functional changes via inside-out mechanisms. The aim of the research project is to unravel the cellular and molecular mechanism of ASM plasticity as a cause of COPD progression. In order to do that the Epac-driven signaling network in ASM will be elucidated both in vitro and in vivo by using cell culture of human, mouse and guinea-pig lung origin as well as specific mice genetically modified on the level of Epac effectors. This will hopefully help in better understanding the pathophysiology of COPD and in opening new avenues for the treatment of this disabling disease.

Abstract (NL)

Sara Roscioni beschrijft in haar proefschrift de sleutelrol van het eiwit EPAC in de regulatie van de luchtwegfunctie. Directe activatie van dit eiwit kan mogelijk een interessante nieuwe behandeling zijn van chronisch obstructieve longziekten als COPD en astma. Karakteristiek voor COPD en astma is luchtwegvernauwing, waarbij ontsteking, hyperreactiviteit en remodeling (structurele veranderingen) van de luchtwegen een belangrijke rol spelen. Veel patiënten krijgen hiervoor medicijnen uit de categorie B2-antagonisten, oftewel luchtverwijders. Deze zorgen voor een effectieve bronchusverwijding en ontspanning van de luchtweg-gladde spier, onder meer door verhoging van cyclisch AMP (cAMP), een second messenger neurotransmitter. Gebruik van deze medicatie brengt echter met zich mee dat er ook een verminderde gevoeligheid ontstaat voor de B2-adrenerge receptor en daarmee ook een verminderd vermogen om cAMP te genereren. Vanwege de grote regulerende rol van cAMP in diverse celfuncties in de luchtwegen en in de behandeling van COPD en astma stelt Roscioni dat het wetenschappelijk en klinisch van groot belang is om meer inzicht te krijgen in de regulatie en werkingsmechnismen van deze second messenger. Een van de effectoreiwitten in de cel die door cAMp worden geactiveerd, is het recent ontdekte enzym EPAC (exchange protein directly activated by cAMP). EPAC speelt een belangrijke rol in de cAMP signaaltransductie en moduleert belangrijke cellulaire processen die betrokken zijn bij de pathofysiologie van astma en COPD, zoals de afgifte van inflammatoire cytokines. De promovenda toont in dit proefschrift aan dat directe activatie van EPAC, via beïnvloeding van specifieke intracellulaire signaalroutes, leidt tot ontspanning van de luchtweg-gladde spier, remming van ontstekingsreacties veroorzaakt door sigarettenrook een van de belangrijkste risicofactoren voor het ontstaan van COPD en remming van gladde spierverdikking door ontstekingsmediatoren. Roscioni stelt daarom dat EPAC-activatie van therapeutisch nut zou kunnen zijn voor de behandeling van luchtwegvernauwing bij COPD en astma. Saillant detail: ze ontdekte ook dat de expressie van EPAC, mogelijk door sigarettenrook, in het longweefsel van COPD-patiënten was afgenomen, hetgeen zou kunnen bijdragen aan de pathofysiologie van deze ziekte.

Related organisations

Related people

Supervisor Prof.dr. M. Schmidt
Project leader Prof.dr. P.G.M. Luiten
Doctoral/PhD student Dr. S.S. Roscioni

Classification

D23220 Internal medicine

Go to page top
Go back to contents
Go back to site navigation