Selective EP2 agonism attenuates HDM-induced murine airway pathology and mast cell activity, and triggers intracellular inhibitory signaling in mast cells

Descripció del recurs: el 01 setembre 2012L'asma al lèrgica és una malaltia respiratòria crònica amb una alta prevalença en els països desenvolupats. Els tractaments actuals no aturen el procés al lèrgic subjacent ni aconsegueixen el control dels símptomes de la malaltia. El tractament més eficaç és l'ús de corticoesteroids, que es basen en modificacions químiques de potents hormones endògenes antiinflamatòries. L'estudi de vies antiinflamatòries endògenes és una estratègia experimental eficaç per descobrir noves dianes terapèutiques potencials contra l'asma. Una d'aquestes vies endògenes és la de la ciclooxigenasa (COX). Prostaglandina (PG) PGE2, un producte de la COX, s'ha suggerit que exerceixen un efecte protector en els pulmons. En particular, els estudis experimentals en pacients amb asma van revelar que la PGE2 inhalada redueix la hiperreactivitat bronquial i la inflamació. Aquest efecte de protecció de la PGE2 també s'ha demostrat, directament i indirectament, en ratolins sensibilitzats amb OVA o HDM. Els mecanismes subjacents als efectes beneficiosos de la PGE2 en l'asma no es coneixen. Una de les característiques més constants de la PGE2 és la seva capacitat de modular l'activitat dels mastòcits in vitro. Els nostres darrers estudis in vivo van mostrar que la PGE2 també inhibeix l'activitat dels mastòcits en ratolins sensibilitzats a HDM i que aquest efecte modulador sobre els mastòcits és paral lel a la sobreexpressió del receptor EP2. D'aquests resultats sorgeix la hipòtesi que la PGE2 podria interactuar amb els receptors EP2 dels mastòcits de la superfície bronquials i així exercir una acció protectora enfront la patologia impulsada pels al lèrgens en contactar amb les vies respiratòries. El coneixement precís d'aquests mecanismes sens dubte ajudarà a descobrir potencials molècules diana contra l'asma. L'objectiu general d'aquesta tesi és establir preclínicament la rellevança del receptor EP2 mastocitari en l'efecte beneficiós de la PGE2 en l'asma al lèrgica, i descobrir els mecanismes moleculars que resulten d'aquesta activació selectiva del receptor. Per aconseguir aquest objectiu hem dut a terme diversos abordatges in vitro i in vivo. En primer lloc, determinar el patró d'expressió dels receptors EP de la PGE2 en diferents poblacions de mastòcits humans i murins, i es va avaluar a partir de llavors (a) si aquestes diferències en l'expressió relativa dels receptors de EP 1-4 influïa en la capacitat de PGE2 per modular la degranulació dels mastòcits i la mobilització del calci i (b) si els mastòcits humans es van comportar de manera similar als murins en diferents escenaris d'expressió dels receptors EP. Els resultats van apuntar a EP2 com el principal contribuent a l'efecte inhibitori de la PGE2 sobre els mastòcits murins i humans. Quan EP2 es va suggerir com a el receptor primari de protecció, vam abordar la importància de l'activació selectiva d'EP2 (a) en la protecció de la patologia de les vies respiratòries induïda per HDM en ratolins, i (b) la correlació d'aquesta patologia amb la capacitat de l'agonista selectiu EP2 en prevenir l'activitat de mastòcits in vivo. Hem demostrat que un agonista selectiu d'EP2 impedia el desenvolupament de l'AHR i la inflamació, i que aquest efecte estava relacionat amb la capacitat d'aquesta acció de l'agonista selectiu per atenuar l'activitat dels mastòcits de les vies respiratòries. A continuació, es van estudiar possibles mecanismes inhibitoris de senyalització implicats en aquest efecte de bloqueig intervingut per EP2. Hem observat que l'agonisme d'EP2 inhibeix in vivo i in vitro, l'activitat dels mastòcits. Hem descrit que la interacció amb PGE2-EP2 inhibeix la degranulació mastocitària a través de la supressió de la mobilització de calci intervinguda per la inhibició de la via Src-Fyn, i cAMP/PKA. Les nostres observacions ressalten que l'eix "la PGE2" - "l'EP2 mastocitari" - "les vies respiratòries" és una via endògena que condueix a una protecció natural contra la patologia de les vies respiratòries induïda pels aeroal lergens i ajuda a dilucidar els mecanismes precisos que descobreixen molècules diana objectiu de possibles nous tractaments antiasmàtics.Allergic asthma is a chronic respiratory disease with a high prevalence in developed countries. Current treatments do not halt the underlying allergic process and do not always control the symthomps of the disease. The most effective treatment is the use of glucocorticoids, which are based on chemical modifications of potent natural endogenous anti-inflammatory hormones. Studying endogenous anti-inflammatory pathways to explore new therapeutic targets is an efficient experimental strategy to uncover potential novel targets against asthma. One of such endogeneous pathways are cyclooxygenase (COX)-mediated. Prostaglandin (PG) PGE2, a COX product, has been suggested to exert a protective effect in the lungs. Notably, experimental studies with asthma patients revealed that inhaled PGE2 reduces airway hyperresponsiveness and inflammation. This protective PGE2 effect has also been demonstrated, directly and indirectly, in mice sensitized to OVA or HDM. The mechanisms underlying the beneficial effect of PGE2 in asthma are not understood. One of the most consistent features of PGE2 is its ability to modulate mast cell activity in vitro. Our recent in vivo studies showed that PGE2 also prevents mast cell activity in HDM sensitized mice and that this mast cell modulatory effect was paralleled by EP2 receptor overexpression. These results brought up the hypothesis that PGE2 might interact with EP2 receptor on the bronchial mast cells surface to exert a protective action against allergen-driven airway pathology. The precise understanding of such mechanisms will certainly help uncover potential anti-asthma target molecules along the way. The general objective of this thesis was to establish preclinically the relevance of the mast cell EP2 receptor to PGE2 beneficial effect in allergic asthma, and to uncover molecular mechanisms resulting from this receptor selective activation. To achieve this objective we have undertaken several in vitro and in vivo approaches. We first determined the PGE2 EP receptors expression pattern on different human and murine mast cell population, and thereafter assessed (a) whether such differences in the relative expression of EP receptors 1 to 4 influenced the ability of PGE2 to modulate mast cells degranulation and calcium mobilization, and (b) whether human mast cells behaved similarly to murine mast cells under different EP receptors expression scenarios. The results pointed at EP2 as the main contributor to mediate the inhibitory effect of PGE2 on both murine and human mast cells. Once EP2 had been suggested to be the primary protective receptor, we addressed the relevance of selective EP2 activation to (a) protection against HDMinduced airway pathology in mice, and (b) correlation of such pathology to the ability of selective EP2 agonism to prevent mast cells activity in vivo. We showed that a selective EP2 agonist prevented AHR and inflammation from developing, and that such effect was linked to the ability of such selective agonistic action to attenuate airway mast cell activity. We then studied potential inhibitory signaling mechanisms involved in such EP2-mediated blocking effect. We observed that EP2 agonism inhibited in vivo and in vitro, mast cell activity. We described that the PGE2-EP2 interaction on mast cells inhibiting mast cell degranulation through the supression of calcium influxes mediated by an inhibition of the Src-Fyn pathway, and cAMP/PKA. Our observations highlight that the "PGE2"-"mast cells EP2"-"airway" axis is an endogeneous pathway leading to natural protection against aeroallergens-induced airway pathology, and helps elucidate the precise mechanisms that will uncover clue molecules to be targeted by potential novel antiasthma treatments