Cilia Dysfunction in Lung Disease

Tilley, Ann E.; Walters, Matthew S.; Shaykhiev, Renat; Crystal, Ronald G.

doi:10.1146/annurev-physiol-021014-071931

Cited by 339 publications

(337 citation statements)

References 198 publications

Supporting

Mentioning

308

Contrasting

Unclassified

Order By: Relevance

“…Over time, retained sputum can cause mucous plugs and airway obstruction, obliteration, and damage resulting in more advanced bronchiectasis (6,7). These structural abnormalities in small airways allow for mucus stasis, which favors continued chronic infection and the persisted vicious cycle in patient with bronchiectasis (8,24).…”

Section: Discussionmentioning

confidence: 99%

Aberrant epithelial remodeling with impairment of cilia architecture in non-cystic fibrosis bronchiectasis

Chen

Wang

et al. 2018

J. Thorac. Dis.

View full text Add to dashboard Cite

Background: Aberrant epithelial remodeling and/or abnormalities in mucociliary apparatus in airway epithelium contribute to infection and inflammation. It is uncertain if these changes occur in both large and small airways in non-cystic fibrosis bronchiectasis (non-CF bronchiectasis). In this study, we aim to investigate the histopathology and inflammatory profile in the epithelium of bronchi and bronchioles in bronchiectasis.Methods: Excised lung tissue sections from 52 patients with non-CF bronchiectasis were stained with specific cellular markers and analyzed by immunohistochemistry and immunofluorescence to assess the epithelial structures, including ciliated cells and goblet cells morphology. Inflammatory cell counts and ciliary proteins expression levels of centrosomal protein 110 (CP110) and dynein heavy chain 5, axonemal (DNAH5) were assessed.Results: Epithelial hyperplasia is found in both bronchi and bronchioles in all specimens, including hyperplasia and/or hypertrophy of goblet cells. The median cilia length is longer in hyperplastic epithelium [bronchi: 8.16 (7.03-9.14) μm, P<0.0001; bronchioles: 7.46 (6.41-8.48) μm, P<0.0001] as compared to nonhyperplastic epithelium (bronchi: 5.60 μm; bronchioles: 4.89 μm). Hyperplastic epithelium is associated with overexpression of CP110 and decreased intensity of DNAH5 expression in both bronchial and bronchiolar epithelium. Though infiltration of neutrophils is predominant (63.0% in bronchi and 76.7% in bronchioles), eosinophilic infiltration is also present in the mucosa of bronchi (30.8%) and bronchioles (54.8%).Conclusions: Aberrant epithelial remodeling with impaired mucociliary architecture is present in both large and small airways in patients with refractory non-CF bronchiectasis. Future studies should evaluate the interplay between these individual components in driving chronic inflammation and lung damage in patients.

show abstract

Section: Discussionmentioning

confidence: 99%

Aberrant epithelial remodeling with impairment of cilia architecture in non-cystic fibrosis bronchiectasis

Chen

Wang

et al. 2018

J. Thorac. Dis.

View full text Add to dashboard Cite

show abstract

“…In this regard, the SAE of waterpipe smokers had an altered cellular composition with a pattern that combined features both similar to and distinct from those commonly observed in cigarette smokers. Similar to SAE changes in cigarette smokers, there was a decrease in the proportion of ciliated cells, the mediator of mucociliary clearance (42), as well as increased numbers of secretory cells resembling mucous cell hyperplasia, in smokers (43). These morphological alterations may be responsible for higher levels of cough and sputum scores observed in waterpipe smokers.…”

Section: Biological Changesmentioning

confidence: 64%

Pulmonary Abnormalities in Young, Light-Use Waterpipe (Hookah) Smokers

Strulovici-Barel¹,

Shaykhiev²,

Salit³

et al. 2016

Am J Respir Crit Care Med

Self Cite

View full text Add to dashboard Cite

Rationale: Waterpipes, also called hookahs, are currently used by millions of people worldwide. Despite the increasing use of waterpipe smoking, there is limited data on the health effects of waterpipe smoking and there are no federal regulations regarding its use.Objectives: To assess the effects of waterpipe smoking on the human lung using clinical and biological parameters in young, light-use waterpipe smokers. Methods:We assessed young, light-use, waterpipe-only smokers in comparison with lifelong nonsmokers using clinical parameters of cough and sputum scores, lung function, and chest high-resolution computed tomography as well as biological parameters of lung epithelial lining fluid metabolome, small airway epithelial (SAE) cell differential and transcriptome, alveolar macrophage transcriptome, and plasma apoptotic endothelial cell microparticles.Measurements and Main Results: Compared with nonsmokers, waterpipe smokers had more cough and sputum as well as a lower lung diffusing capacity, abnormal epithelial lining fluid metabolome profile, increased proportions of SAE secretory and intermediate cells, reduced proportions of SAE ciliated and basal cells, markedly abnormal SAE and alveolar macrophage transcriptomes, and elevated levels of apoptotic endothelial cell microparticles.Conclusions: Young, light-use, waterpipe-only smokers have a variety of abnormalities in multiple lung-related biological and clinical parameters, suggesting that even limited waterpipe use has broad consequences on human lung biology and health. We suggest that large epidemiological studies should be initiated to investigate the harmful effects of waterpipe smoking.Keywords: waterpipe; smoking; pulmonary; transcriptome; endothelial microparticlesThe waterpipe, also called hookah, shisha, or narghile, an instrument for smoking fruit-flavored tobacco, is used by millions of people worldwide (1-4). The tobacco is placed in a bowl surrounded by burning charcoal; when the smoker inhales, air is pulled through the charcoal and into the bowl holding the tobacco (3, 5). The resulting smoke is bubbled through water, carried through a hose, and inhaled. It includes volatilized and pyrolyzed tobacco products, equivalent in a single bowl waterpipe session over 45-60 minutes to one pack of cigarettes, together with carbon monoxide and charcoal components. In

show abstract

“…У групі діа-бетичних гризунів мало місце напру-ження обмінних процесів і процесів синтезу білка в досліджуваних ткани-нах. Досить вивчена роль піноцитозу в процесі перенесення речовин через ендотелій показала, що мікровезіку-ляція, вакуолізація і пузиреутворення в ендотелії являють собою єдиний процес, пов'язаний з функціональною активністю поверхні ендотеліальних клітин і грає в умовах патології бар'єрну роль на субклітинному рівні [6,20], беручи участь в дегідратації тканин, однак, під впливом гиперглікемії цей меха-нізм не може забезпечити захист в результаті чого, було виявлено набряк клітин та інтерстіцальних просторів внаслідок посилення процессів трансен-дотеліального перенесення рідини і речовин.…”

Section: )unclassified

Ultrastructural Characteristics of the Mucociliary Barrier in Experimental Hyperglycemia

Pivovarova¹

2018

Ukr. ž. med. bìol. sportu

View full text Add to dashboard Cite

Експериментальна медицина і морфологіяУкраїнський журнал медицини, біології та спорту -Том 3, № 1 (10) 65 УЛЬТРАСТРУКТУРНА ХАРАКТЕРИСТИКА МУКОЦИЛІАРНОГО БАР'ЄРУ ПРИ ЕКСПЕРИМЕНТАЛЬНІЙ ГІПЕРГЛІКЕМІЇПриватний вищий навчальний заклад «Київський медичний університет», Україна kseniapivovarova1975@gmail.comОб'єктом дослідження були 47 білих щурів лінії Wistar, з масою 234,0±2,64 г, у віці 5,8±0,02 м., гру-па контролю включала 43 тварини. Ультрамікрос-копічні особливості компонентів мукоціліарного бар'єру вивчали на ідентичних ділянках тканини дихальної системи.В результаті дослідження при експерименталь-ній гіперглікемії було зафіксовано злущення брон-хіального епітелію з розвитком прогресуючої атро-фії, трансформацію строми мукоциліарного бар'є-ру. В бронхіальних епітеліоцитах зазначалася клі-тинна зміна форми, в базальних клітинах − елект-ронної щільності цитоплазми, у війчастих епітеліо-цитах − пошкодження циліарного апарату у вигляді порушення регулярного розташування війок, в ке-лихоподібних клітинах − підвищена осміофільність цитоплазматического матриксу та секреторних гранул в групі діабетичних щурів. Зафіксовано збільшення діаметра і зменшення щільності розта-шування війок миготливого епітелію в групі щурів з експериментальним діабетом.Таким чином, в групі діабетичних щурів ультра-структурні зміни бронхіального епітелію свідчать про зміни нормального фенотипу слизової оболон-ки бронхів з порушенням регенераторних і обмін-них процесів, що виявляється порушенням бар'єр-ної функції повітроносних шляхів.Ключові слова: експериментальний цукровий діабет, мукоциліарний бар'єр, вії миготливого епі-телію нижніх повітроносних шляхів.Зв'язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Робота є фрагментом науково-дослідної роботи «Захворювання органів дихання з ураженням шлунково-кишкового тракту. Коморбід-на патологія», № держ. реєстрації 0111U001080.Вступ. Існує думка, що захворювання нижніх повітроносних шляхів призводять до порушення неспецифічних механізмів місцевої захисної систе-ми -зміни мукоциліарного бар'єру (МБ) [10], що представляє собою захисний механізм, який обері-гає макроорганизм від патогенного впливу різних екзогенних факторів. Цілком обгрунтованим вигля-дає припущення, що результатом патогенетичних порушень є мукостаз, розвиток хронічного запаль-ного процесу, фіброзних змін в бронхах [16].У літературі існують обширні відомості, в яких підкреслюється, що очищення дихальних шляхів від різних інгалірованних частинок залежить від ба-гатьох причин, що визначають морфофункціональ-ний стан цілого ряду окремих структур стінки брон-хів [4,17,19], але основними умовами ефективності МБ служать три фактори: збереження циліарної активності миготливого епітелію, оптимальна якісна і кількісна характеристика бронхіального секрету, а також цілісність морфологічної структури гладких м'язів підслизової оболонки бронхів [8,9,18].Разом з тим, кількість клінічних досліджень, що характеризують морфофункціональні особливості МБ при цукровому діабеті, досить мало, а в здебі-льшого вони досить фрагментарні. Наприклад, в до...

show abstract

Cilia Dysfunction in Lung Disease

Cited by 339 publications

References 198 publications

Aberrant epithelial remodeling with impairment of cilia architecture in non-cystic fibrosis bronchiectasis

Aberrant epithelial remodeling with impairment of cilia architecture in non-cystic fibrosis bronchiectasis

Pulmonary Abnormalities in Young, Light-Use Waterpipe (Hookah) Smokers

Ultrastructural Characteristics of the Mucociliary Barrier in Experimental Hyperglycemia

Contact Info

Product

Resources

About