Involvement of mitogen-activated protein kinases in mast cell mediator induced airway hyper-responsiveness in guinea pig trachea

Introduction: Exposure to allergens causes activation of mast cells and release of its mediators leading to airway constriction. Airway hyper-responsiveness (AHR) is a major characteristic of asthma but understanding of its causes is incomplete. Theories include repetitive airway constriction, inflammation or changes in osmolality. Another theory is that AHR is mediated through changes in mitogen-activated protein kinases (MAPK) signalling pathways. Aims: To determine the ability of ovalbumin (OVA) to induce AHR to mast cell mediators and to determine the contribution of MAPK to AHR. Material and Methods: Guinea pigs (GP) were sensitized to OVA by intra-peritoneal injection, thereafter circular segments of GP trachea were dissected and incubated in presence or absence of OVA and inhibitors of c-Jun N-terminal kinase (JNK), extracellular-signal-regulated kinase/MAPK (MEK) and p38. Thereafter, segments were mounted on a myograph in organ baths in order to measure the tension in trachea after addition of mast cell mediators and carbachol. The data from each segment and agonist was related to maximal contraction of that segment and presented as mean±SEM. Results: Exposure to OVA induced AHR to histamine in tracheal segments (p<0.05; pEC50 6.5±0.1) as compared to no OVA exposure (pEC50 6.2±0.1). Incubation with MAPK JNK inhibitor, but not with MAPK p38 and MEK inhibitors reduced OVA-induced AHR to histamine. Conclusions: AHR to histamine can be induced in a GP trachea ex vivo model and it can be reduced by inhibition of MAPK JNK.Bakgrund: Allergenexponering orsakar aktivering av mastceller och frisättning av deras mediatorer, vilket leder till sammandragning av luftvägar. Luftvägshyperresponsivitet (LHR) är en av grundpelarna i astma och idag finns ingen fullständig förståelse för orsakerna bakom detta fenomen. Det finns teorier som förklarar LHRs uppkomst med upprepade sammandragningar, inflammation, och förändringar i osmolalitet. En annan teori är att LHR beror på förändringar i signalering via mitogen-aktiverade proteinkinaser (MAPK). Syfte: Syftet med detta projekt var att undersöka om ovalbumin (OVA) kan orsaka LHR mot mastcellsmediatorer och klarlägga om MAPK bidrar till denna process. Material och Metoder: Marsvin sensitiserades mot OVA genom en intraperitoneal injektion varpå cirkulära segment av marsvinstrakea dissekerades ut och inkuberades med eller utan OVA och hämmare av c-Jun N-terminal kinase (JNK), extracellular-signal-regulated kinase/MAPK (MEK) och p38. Trakeasegmenten monterades i ett organbad i en myograf för att mäta tensionen i dessa efter tillsättning av mastcellsmediatorer och karbakol. Data från varje segment och agonist korrelerades till den maximala kraftutvecklingen detta segment åstadkommit och presenterades som medelvärde±medelfel. Resultat: exponering för OVA orsakade LHR mot histamin i trakeasegmenten (p