Implicación de igf1r en inflamación pulmonar aguda y en alergia inducida por ácaros del polvo doméstico en ratones
Background: IGF1R (Insulin-like Growth Factor 1 Receptor) is a ubiquitous tyrosine kinase that modulates multiple cellular functions including proliferation, growth, differentiation and survival. Since prenatal Igf1r knockout mice die shortly after birth, the generation of Igf1r conditional mutant m...
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| Publicado: |
Universidad de La Rioja (España)
2018
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| Acceso en línea: | https://dialnet.unirioja.es/servlet/oaites?codigo=146454 |
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Background: IGF1R (Insulin-like Growth Factor 1 Receptor) is a ubiquitous tyrosine kinase that modulates multiple cellular functions including proliferation, growth, differentiation and survival. Since prenatal Igf1r knockout mice die shortly after birth, the generation of Igf1r conditional mutant mice would allow to avoid postnatal mortality. IGFs were reported to play a role in chronic lung pathologies including cancer, ARDS, COPD, pulmonary fibrosis and asthma, in which inflammation is a relevant component.
Methods: Igf1r deficiency was induced in four-week-old UBC-CreERT2; Igf1rfl/fl mice by five consecutive intraperitoneal tamoxifen (TMX) injections to generate UBC-CreERT2; Igf1rΔ/Δ (CreERT2) mice. Then, six-week-old CreERT2 male or female mice were intra-tracheally administered with a single dose of bleomycin (BLM) to study the implication of IGF1R in acute lung inflammation. In addition, eight- to 10-week-old female CreERT2 mice were intranasally challenged with house dust mite (HDM) five days per week for four weeks to study the implication of IGF1R in chronic asthma pathobiology. On the other hand, inbred C57BL/6 and CreERT2 mice were given daily consecutive doses of HDM extract to study the acute allergic profile and the implication of IGF1R in acute asthma pathobiology. Finally, IGF1R deficiency was therapeutically induced in mice to evaluate the resolution of allergic airway inflammation.
Results: Unchallenged eight-week-old CreERT2 male mice showed a significant reduction of Igf1r expression in all organs analyzed, reflected in delayed body growth and reduced size of testes. Testes revealed halted spermatogenesis and liver and alveolar lung parenchyma showed increased cell proliferation rates. In addition, the lung transcriptome analysis of CreERT2 mice identified differentially expressed genes with potentially protective roles. After bleomycin-induced lung injury, CreERT2 mice demonstrated improved survival, reduced expression of pro-inflammatory markers, up-regulation of resolution indicators, decreased vascular fragility and permeability and reduced inflammatory cell presence in BALF and lungs and alveolar damage. Following chronic HDM exposure, CreERT2 mice exhibited increased expression of surfactant genes, no AHR, and a selective decrease in blood and BALF eosinophils, lung IL13 levels, airway collagen and smooth muscle thickness, as well as a significant depletion of goblet cell metaplasia and mucus secretion markers. Moreover, acute HDM exposure in inbred C57BL/6 mice led to a progressive increase in inflammatory cells in BALF, airway remodeling and mRNA expression of allergic airway inflammation and remodeling markers and preventively-induced Igf1r-deficiency in mice demonstrated reduced neutrophil and eosinophil numbers in BALF and bone marrow, decreased airway remodeling and depleted levels of associated molecular indicators. Additionally, therapeutic targeting of Igf1r in mice, promoted the resolution of allergic airway inflammation and remodeling.
Conclusions: These findings support that IGF1R function is highly dependent on cell, tissue and organ type, and identify IGF1R as an important player in murine acute lung inflammation and HDM-driven allergic airway inflammation. Thus, IGF1R is suggested to be a promising candidate for future therapeutic approaches for the treatment of respiratory diseases with persistent damage and inflammation. |
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Then, six-week-old CreERT2 male or female mice were intra-tracheally administered with a single dose of bleomycin (BLM) to study the implication of IGF1R in acute lung inflammation. In addition, eight- to 10-week-old female CreERT2 mice were intranasally challenged with house dust mite (HDM) five days per week for four weeks to study the implication of IGF1R in chronic asthma pathobiology. On the other hand, inbred C57BL/6 and CreERT2 mice were given daily consecutive doses of HDM extract to study the acute allergic profile and the implication of IGF1R in acute asthma pathobiology. Finally, IGF1R deficiency was therapeutically induced in mice to evaluate the resolution of allergic airway inflammation. Results: Unchallenged eight-week-old CreERT2 male mice showed a significant reduction of Igf1r expression in all organs analyzed, reflected in delayed body growth and reduced size of testes. Testes revealed halted spermatogenesis and liver and alveolar lung parenchyma showed increased cell proliferation rates. In addition, the lung transcriptome analysis of CreERT2 mice identified differentially expressed genes with potentially protective roles. After bleomycin-induced lung injury, CreERT2 mice demonstrated improved survival, reduced expression of pro-inflammatory markers, up-regulation of resolution indicators, decreased vascular fragility and permeability and reduced inflammatory cell presence in BALF and lungs and alveolar damage. Following chronic HDM exposure, CreERT2 mice exhibited increased expression of surfactant genes, no AHR, and a selective decrease in blood and BALF eosinophils, lung IL13 levels, airway collagen and smooth muscle thickness, as well as a significant depletion of goblet cell metaplasia and mucus secretion markers. Moreover, acute HDM exposure in inbred C57BL/6 mice led to a progressive increase in inflammatory cells in BALF, airway remodeling and mRNA expression of allergic airway inflammation and remodeling markers and preventively-induced Igf1r-deficiency in mice demonstrated reduced neutrophil and eosinophil numbers in BALF and bone marrow, decreased airway remodeling and depleted levels of associated molecular indicators. Additionally, therapeutic targeting of Igf1r in mice, promoted the resolution of allergic airway inflammation and remodeling. Conclusions: These findings support that IGF1R function is highly dependent on cell, tissue and organ type, and identify IGF1R as an important player in murine acute lung inflammation and HDM-driven allergic airway inflammation. Thus, IGF1R is suggested to be a promising candidate for future therapeutic approaches for the treatment of respiratory diseases with persistent damage and inflammation.Antecedentes: IGF1R (receptor del factor de crecimiento similar a la insulina 1) es una tirosina quinasa de expresión ubicua que modula múltiples funciones celulares como la proliferación, crecimiento, diferenciación y supervivencia. Dado que los ratones knockout para Igf1r se mueren poco después del nacimiento, la generación de ratones mutantes condicionales de Igf1r permitiría evitar la mortalidad posnatal. Se sabe que los IGFs desempeñan un papel en las patologías pulmonares crónicas como el cáncer, SDRA, EPOC, fibrosis pulmonar y asma, en las cuales la inflamación es un componente importante. Métodos: La deficiencia de Igf1r se indujo en ratones UBC-CreERT2; Igf1rfl/fl de cuatro semanas de edad tras cinco inyecciones consecutivas de tamoxifeno por vía intraperitoneal para generar ratones CreERT2. A continuación, a ratones macho o hembra CreERT2 de seis semanas de edad, se les administró por vía intratraqueal una única dosis de bleomicina para estudiar la implicación de IGF1R en la inflamación pulmonar aguda. Además, a ratonas CreERT2 de ocho a diez semanas de edad, se les administró por vía intranasal ácaros del polvo doméstico cinco días a la semana durante cuatro semanas para estudiar la implicación de IGF1R en la patobiología crónica del asma. Por otro lado, a ratonas C57BL/6 y CreERT2 se les administraron dosis diarias consecutivas de extracto de ácaros para estudiar el perfil alérgico agudo e implicación de IGF1R en la patobiología aguda del asma. Finalmente, la deficiencia de IGF1R se indujo de forma terapéutica en ratones para evaluar la resolución de la inflamación alérgica. Resultados: Los ratones machos CreERT2 de ocho semanas mostraron una reducción significativa de la expresión de Igf1r en todos los órganos analizados, que se vio reflejada en el retraso en el crecimiento corporal y el tamaño reducido de los testículos (reducción significativa de la espermatogénesis). Además, el parénquima del hígado y pulmón de los ratones CreERT2 mostraron un aumento en la tasa de proliferación celular y el análisis del transcriptoma pulmonar de estos ratones, reveló genes expresados de forma diferencial con papeles potencialmente protectores. Tras la generación de daño pulmonar agudo inducido por la bleomicina, los ratones CreERT2 mostraron mejor supervivencia, expresión reducida de marcadores proinflamatorios, aumento de la expresión de los indicadores de resolución, disminución de la fragilidad y permeabilidad vascular, reducción de la presencia de células inflamatorias en lavados bronquioalveolares y menor daño alveolar. Tras la exposición crónica a ácaros del polvo doméstico, los ratones CreERT2 exhibieron una mayor expresión de genes asociados al surfactante pulmonar, ausencia de hiperrespuesta bronquial, una disminución de eosinófilos en lavados bronquioalveolares y sangre y reducción en los niveles de IL13 en el pulmón, colágeno y grosor del músculo liso de las vías respiratorias y una reducción significativa en marcadores de metaplasia de células mucosecretoras y de secreción de moco. Además, la exposición aguda a ácaros del polvo doméstico condujo a un aumento progresivo de células inflamatorias en lavados bronquioalveolares, remodelado de las vías respiratorias y expresión del ARNm de marcadores de inflamación alérgica y de remodelado de las vías respiratorias en ratones C57BL/6. La deficiencia de Igf1r inducida de forma preventiva en ratones mostró una reducción en el número de neutrófilos y eosinófilos en lavados bronquioalveolares y médula ósea, disminución de la remodelado de las vías respiratorias y niveles reducidos de indicadores moleculares asociados. Además, la deficiencia de Igf1r inducida de forma terapéutica en ratones, promovió la resolución de la inflamación alérgica y remodelado de las vías respiratorias. Conclusiones: Estos hallazgos respaldan que la función de IGF1R depende en gran medida del tipo de célula, tejido y órgano, e identifican a IGF1R como un componente importante en la inflamación pulmonar aguda y en la inflamación alérgica mediada por ácaros del polvo doméstico. Por lo tanto, se propone a IGF1R como un prometedor candidato para futuros enfoques terapéuticos para el tratamiento de enfermedades respiratorias que cursen con daño e inflamación pulmonar.Universidad de La Rioja (España)García Pichel, José Manuel (null)2018text (thesis)application/pdfhttps://dialnet.unirioja.es/servlet/oaites?codigo=146454engLICENCIA DE USO: Los documentos a texto completo incluidos en Dialnet son de acceso libre y propiedad de sus autores y/o editores. Por tanto, cualquier acto de reproducción, distribución, comunicación pública y/o transformación total o parcial requiere el consentimiento expreso y escrito de aquéllos. Cualquier enlace al texto completo de estos documentos deberá hacerse a través de la URL oficial de éstos en Dialnet. Más información: https://dialnet.unirioja.es/info/derechosOAI | INTELLECTUAL PROPERTY RIGHTS STATEMENT: Full text documents hosted by Dialnet are protected by copyright and/or related rights. 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