Autophagy in Pulmonary Diseases

Abstract

The pathogenesis of pulmonary diseases is often complex and characterized by multiple cellular events, including inflammation, cell death, and cell proliferation. The mechanisms by which these events are regulated in pulmonary diseases remain poorly understood. Autophagy is an essential process for cellular homeostasis and stress adaptation in eukaryotic cells. This highly conserved cellular process involves the sequestration of cytoplasmic components in double-membrane autophagosomes, which are delivered to lysosomes for degradation. The critical roles of autophagy have been demonstrated in a wide range of pathophysiological conditions. Emerging studies have identified that autophagy plays important roles in the pathogenesis of various lung diseases. In addition, autophagy has been shown to selectively degrade subcellular targets, including proteins, organelles, and pathogens. Here, we highlight the recent advances in the molecular regulation and function of autophagy in lung diseases.

Modulation of autophagy in the protective effect of resveratrol on PM2.5‐induced pulmonary oxidative injury in mice

“…Evidence suggests that oxidative stress induces autophagy through molecular crosstalk among p62, Keap1, and Nrf2 (Hayashi et al, ). Autophagy can be either cytoprotective or deleterious in the pathogenesis of pulmonary diseases (Nakahira, Pabon, & Choi, ). Recently, PM has been shown to trigger autophagy in lung cells (Chen et al, ; Deng et al, ).…”

Implications de l’autophagie dans les pathologies pulmonaires et la réponse aux nanoparticules

“…La pathogenèse de la BPCO reste incomplètement élucidée, mais l'autophagie semble y avoir un rôle. En effet, plusieurs études montrent une accumulation de vacuoles autophagiques (autophagosomes/autolysosomes), une augmentation de l'expression de marqueurs autophagiques (LC3-II, forme membranaire de la LC3, [microtubule-associated protein 1A/1B-light chain 3], Beclin-1, ou encore des protéines autophagique [ATG] Atg4, Atg5 ou Atg7) dans des prélèvements pulmonaires de patients BPCO [5]. Des études expérimentales réalisées sur des souris déficientes pour LC3, fondamentale dans le processus autophagique, montrent que ces animaux sont résistants à l'emphysème induit par une exposition à la fumée de cigarette, ce qui suggère une implication délétère de l'autophagie dans la pathogenèse de l'emphysème.…”

“…Ceci a été expérimentales réalisées chez l'animal confirment ces observations : le traitement par la rapamycine (qui active mTOR) inhibe le développement de la fibrose induite par la bléomycine. De même, la déficience en autophagie (résultat de mutations de LC3, de Beclin-1 ou d'Atg5) entraîne une exacerbation de l'activation de fibroblastes pulmonaires en réponse au TGF- (transforming growth factorbeta) conduisant à une aggravation du phénotype pro-fibrosant [3,5]. L'ensemble de ces résultats suggère donc un rôle de l'autophagie qui soit plutôt bénéfique dans la physiopathologie de la fibrose pulmonaire.…”

“…Cependant, la contribution des diffé-rentes voies de l'autophagie sélective (mitophagie, ciliophagie, aggréphagie, xénophagie, etc.) reste à élucider, la connaissance plus fine de ces processus patients atteints de BPCO, ce qui pourrait contribuer aux infections à répétition chez ces sujets [5]. Un autre rôle pour l'autophagie dans la physiopathologie de la BPCO pourrait reposer sur sa capacité à réguler la sénescence cellulaire.…”

Mitochondrial DNA in Sepsis

“…At the cellular level autophagy, an intracellular degradation system that delivers cytoplasmic constituents to the lysosome (38), can uptake and digest damaged mitochondria before they release mtDNA (Figure 1) (16). Once mtDNA is translocated to cytosol, mtDNA can be degraded by intracellular DNase (Figure 1).…”