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Epithelial overexpression of IL-33 induces eosinophilic esophagitis dependent on IL-13 - 03/05/24

Doi : 10.1016/j.jaci.2024.01.017 
Mia Y. Masuda, BS a, b, Grace C. Pyon, BS a, Huijun Luo, PhD a, William E. LeSuer, BS a, Arina Putikova, BS a, Adelyn Dao a, Danna R. Ortiz, BS a, Aliviya R. Schulze, BS a, Nicholas Fritz, PhD c, Takao Kobayashi, PhD a, Koji Iijima, PhD a, Andres J. Klein-Szanto, MD, PhD d, Masataka Shimonosono, MD, PhD e, Samuel Flashner, PhD e, Masaki Morimoto, MD, PhD e, Rish K. Pai, MD, PhD f, Matthew A. Rank, MD a, g, Hiroshi Nakagawa, MD, PhD e, Hirohito Kita, MD a, b, Benjamin L. Wright, MD a, g, Alfred D. Doyle, PhD a,
a Division of Allergy, Asthma, and Clinical Immunology, Department of Medicine, Mayo Clinic Arizona, Scottsdale, Ariz 
b Department of Immunology, Mayo Clinic, Rochester, and Mayo Clinic Arizona, Scottsdale, Ariz 
c School of Biological and Health Systems Engineering, Arizona State University, Tempe, Ariz 
d Histopathology Facility, Fox Chase Cancer Center, Philadelphia, Pa 
e Division of Digestive and Liver Diseases, Department of Medicine and Herbert Irving Comprehensive Cancer Center, Columbia University Irving Medical Center, New York, NY 
f Division of Pathology and Laboratory Medicine, Mayo Clinic Arizona, Scottsdale, Ariz 
g Division of Allergy and Immunology, Phoenix Children’s Hospital, Phoenix, Ariz 

Corresponding author: Alfred D. Doyle, PhD, Mayo Clinic Arizona, 13400 East Shea Boulevard, Scottsdale, AZ 85259.Mayo Clinic Arizona13400 East Shea BoulevardScottsdaleAZ85259

Graphical abstract




Le texte complet de cet article est disponible en PDF.

Abstract

Background

Eosinophilic esophagitis (EoE) is an increasingly common inflammatory condition of the esophagus; however, the underlying immunologic mechanisms remain poorly understood. The epithelium-derived cytokine IL-33 is associated with type 2 immune responses and elevated in esophageal biopsy specimens from patients with EoE.

Objective

We hypothesized that overexpression of IL-33 by the esophageal epithelium would promote the immunopathology of EoE.

Methods

We evaluated the functional consequences of esophageal epithelial overexpression of a secreted and active form of IL-33 in a novel transgenic mouse, EoE33. EoE33 mice were analyzed for clinical and immunologic phenotypes. Esophageal contractility was assessed. Epithelial cytokine responses were analyzed in three-dimensional organoids. EoE33 phenotypes were further characterized in ST2−/−, eosinophil-deficient, and IL-13−/− mice. Finally, EoE33 mice were treated with dexamethasone.

Results

EoE33 mice displayed ST2-dependent, EoE-like pathology and failed to thrive. Esophageal tissue remodeling and inflammation included basal zone hyperplasia, eosinophilia, mast cells, and TH2 cells. Marked increases in levels of type 2 cytokines, including IL-13, and molecules associated with immune responses and tissue remodeling were observed. Esophageal organoids suggested reactive epithelial changes. Genetic deletion of IL-13 in EoE33 mice abrogated pathologic changes in vivo. EoE33 mice were responsive to steroids.

Conclusions

IL-33 overexpression by the esophageal epithelium generated immunopathology and clinical phenotypes resembling human EoE. IL-33 may play a pivotal role in the etiology of EoE by activating the IL-13 pathway. EoE33 mice are a robust experimental platform for mechanistic investigation and translational discovery.

Le texte complet de cet article est disponible en PDF.

Key words : IL-33, eosinophilic esophagitis, transgene, eosinophil, type 2 inflammation

Abbreviations used : a.a, BZH, CAE, DEG, EoE, EoEHSS, EPX, FC, H&E, IHC, MCh, OVA, RNA sequencing, saIL-33, WT


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Vol 153 - N° 5

P. 1355-1368 - mai 2024 Retour au numéro
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