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IL-4–STAT6 axis amplifies histamine-induced vascular endothelial dysfunction and hypovolemic shock - 27/06/24

Doi : 10.1016/j.jaci.2024.05.009 
James Krempski, PhD a, Amnah Yamani, PhD a, c, Lakshmi Narasimha Rao Thota, PhD a, Sahiti Marella, PhD b, Varsha Ganesan, BSc a, b, Ankit Sharma, PhD a, Atsunori Kaneshige, PhD d, e, f, Longchuan Bai, PhD d, e, f, Haibin Zhou, PhD d, e, f, Paul S. Foster, PhD g, Shaomeng Wang, PhD d, e, f, Andrea T. Obi, MD h, Simon P. Hogan, PhD a, b,
a Mary H. Weiser Food Allergy Center, Michigan Medicine, University of Michigan, Ann Arbor, Mich 
b Department of Pathology, Michigan Medicine, University of Michigan, Ann Arbor, Mich 
c Department of Medical Laboratory Sciences, Faculty of Applied Medical Sciences, King Abdulaziz University, Jeddah, Saudi Arabia 
d Department of Internal Medicine, University of Michigan, Ann Arbor, Mich 
e Department of Pharmacology, University of Michigan, Ann Arbor, Mich 
f Department of Medicinal Chemistry, University of Michigan, Ann Arbor, Mich 
g School of Biomedical Sciences and Pharmacy, College of Health, Medicine and Wellbeing, University of Newcastle, and Immune Health Program, Hunter Medical Research Institute, Newcastle, Australia 
h Conrad Jobst Vascular Research Laboratories, University of Michigan Medical School, Ann Arbor, Mich 

Corresponding author: Simon P. Hogan, PhD, Mary H. Weiser Food Allergy Center, Department of Pathology, Michigan Medicine, University of Michigan, 109 Zina Pitcher Place, Ann Arbor, MI 48109-2200.Mary H. Weiser Food Allergy CenterDepartment of PathologyMichigan MedicineUniversity of Michigan109 Zina Pitcher PlaceAnn ArborMI48109-2200
Sous presse. Épreuves corrigées par l'auteur. Disponible en ligne depuis le Thursday 27 June 2024
Cet article a été publié dans un numéro de la revue, cliquez ici pour y accéder

Abstract

Background

Mast cell–derived mediators induce vasodilatation and fluid extravasation, leading to cardiovascular failure in severe anaphylaxis. We previously revealed a synergistic interaction between the cytokine IL-4 and the mast cell–derived mediator histamine in modulating vascular endothelial (VE) dysfunction and severe anaphylaxis. The mechanism by which IL-4 exacerbates histamine-induced VE dysfunction and severe anaphylaxis is unknown.

Objective

We sought to identify the IL-4–induced molecular processes regulating the amplification of histamine-induced VE barrier dysfunction and the severity of IgE-mediated anaphylactic reactions.

Methods

RNA sequencing, Western blot, Ca2+ imaging, and barrier functional analyses were performed on the VE cell line (EA.hy926). Pharmacologic degraders (selective proteolysis-targeting chimera) and genetic (lentiviral short hairpin RNA) inhibitors were used to determine the roles of signal transducer and activator of transcription 3 (STAT3) and STAT6 in conjunction with in vivo model systems of histamine-induced hypovolemic shock.

Results

IL-4 enhancement of histamine-induced VE barrier dysfunction was associated with increased VE-cadherin degradation, intracellular calcium flux, and phosphorylated Src levels and required transcription and de novo protein synthesis. RNA sequencing analyses of IL-4–stimulated VE cells identified dysregulation of genes involved in cell proliferation, cell development, and cell growth, and transcription factor motif analyses revealed a significant enrichment of differential expressed genes with putative STAT3 and STAT6 motif. IL-4 stimulation in EA.hy926 cells induced both serine residue 727 and tyrosine residue 705 phosphorylation of STAT3. Genetic and pharmacologic ablation of VE STAT3 activity revealed a role for STAT3 in basal VE barrier function; however, IL-4 enhancement and histamine-induced VE barrier dysfunction was predominantly STAT3 independent. In contrast, IL-4 enhancement and histamine-induced VE barrier dysfunction was STAT6 dependent. Consistent with this finding, pharmacologic knockdown of STAT6 abrogated IL-4–mediated amplification of histamine-induced hypovolemia.

Conclusions

These studies unveil a novel role of the IL-4/STAT6 signaling axis in the priming of VE cells predisposing to exacerbation of histamine-induced anaphylaxis.

Le texte complet de cet article est disponible en PDF.

Key words : Anaphylaxis, vascular endothelium, histamine, IL-4, transcription

Abbreviations used : [Ca+2]i, ChIP-Seq, CHX, DAVID, DEG, FC, FDR, GO, HC, HUVEC, HRP, IL-4Ra, phospho-Src, PROTAC, Rb, RNA-Seq, S727, shRNA, STAT, TER, TF, VE, WT, Y705


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