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Ozone exposure induces respiratory barrier biphasic injury and inflammation controlled by IL-33 - 06/09/18

Doi : 10.1016/j.jaci.2017.11.044 
Chloé Michaudel, PhD a, Claire Mackowiak, MSc a, Isabelle Maillet, BSc a, Louis Fauconnier, MSc b, Cezmi A. Akdis, MD c, Milena Sokolowska, MD, PhD c, Anita Dreher, MSc c, Hern-Tze Tina Tan, PhD c, d, Valérie F. Quesniaux, PhD a, Bernhard Ryffel, MD, PhD a, e, f, , Dieudonnée Togbe, PhD a, b,
a Laboratory of Experimental and Molecular Immunology and Neurogenetics (INEM), UMR 7355 CNRS-University of Orleans, Orleans, France 
b ArtImmune SAS, Orleans, France 
c Swiss Institute for Allergy and Asthma Research and Christine Kühne–Center for Allergy Research and Education (CK-CARE), Davos, Switzerland 
d Department of Immunology, School of Medical Sciences, Universiti Sains Malaysia, Kubang Kerian, Malaysia 
e Institute of Infectious Diseases and Molecular Medicine (IDM), Division of Immunology and South African Medical Research Council (SAMRC), Immunology and Infectious Diseases, Faculty of Health Sciences, University of Cape Town, Cape Town, South Africa 
f Department of Clinical Immunology, Third Hospital at Sun Yat-sen University Guangzhou, Guangzhou, China 

Corresponding author: Dieudonnée Togbe, PhD, and Bernhard Ryffel, MD, PhD, Artimmune and Experimental and Molecular Immunology and Neurogenetics, CNRS, UMR7355, University of Orleans, Orleans, France.Artimmune and Experimental and Molecular Immunology and Neurogenetics, CNRSUMR7355University of OrleansOrleansFrance

Abstract

Background

IL-33 plays a critical role in regulation of tissue homeostasis, injury, and repair. Whether IL-33 regulates neutrophil recruitment and functions independently of airways hyperresponsiveness (AHR) in the setting of ozone-induced lung injury and inflammation is unclear.

Objective

We sought to examine the role of the IL-33/ST2 axis in lung inflammation on acute ozone exposure in mice.

Methods

ST2- and Il33–deficient, IL-33 citrine reporter, and C57BL/6 (wild-type) mice underwent a single ozone exposure (1 ppm for 1 hour) in all studies. Cell recruitment in lung tissue and the bronchoalveolar space, inflammatory parameters, epithelial barrier damage, and airway hyperresponsiveness (AHR) were determined.

Results

We report that a single ozone exposure causes rapid disruption of the epithelial barrier within 1 hour, followed by a second phase of respiratory barrier injury with increased neutrophil recruitment, reactive oxygen species production, AHR, and IL-33 expression in epithelial and myeloid cells in wild-type mice. In the absence of IL-33 or IL-33 receptor/ST2, epithelial cell injury with protein leak and myeloid cell recruitment and inflammation are further increased, whereas the tight junction proteins E-cadherin and zonula occludens 1 and reactive oxygen species expression in neutrophils and AHR are diminished. ST2 neutralization recapitulated the enhanced ozone-induced neutrophilic inflammation. However, myeloid cell depletion using GR-1 antibody reduced ozone-induced lung inflammation, epithelial cell injury, and protein leak, whereas administration of recombinant mouse IL-33 reduced neutrophil recruitment in Il33–deficient mice.

Conclusion

Data demonstrate that ozone causes an immediate barrier injury that precedes myeloid cell–mediated inflammatory injury under the control of the IL-33/ST2 axis. Thus IL-33/ST2 signaling is critical for maintenance of intact epithelial barrier and inflammation.

Le texte complet de cet article est disponible en PDF.

Graphical abstract




Le texte complet de cet article est disponible en PDF.

Key words : Ozone, ST2, IL-33, AHR, E-cadherin, inflammation, neutrophils

Abbreviations used : 7-AAD, AHR, AREG, BALF, Cld-4, FACS, ILC2, IL-33R, KC, LCN-2, MCP-1, MIP-2, MMP-9, MPO, rm, ROS, TIMP-1, TJ, WT, ZO


Plan


 Supported by Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), the French Institute of Health and Medical Research (INSERM), the European Regional Development Fund (FEDER no. 2016-00110366), and la Région Centre (Respir_Ozone, n°2014-00091905).
 Disclosure of potential conflict of interest: C. Michaudel, C. Mackowiak, I. Maillet, V. F. Quesniaux, and B. Ryffel have received grants from INSERM, Centre National de la Recherche Scientifique, the European Regional Development Fund (FEDER no. 2016-00110366), and Région Centre (Respir_ozone 2014-00091905). L. Faunconnier and D. Togbe are employed by ArtImmune. The rest of the authors declare that they have no relevant conflicts of interest.


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Vol 142 - N° 3

P. 942-958 - septembre 2018 Retour au numéro
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