Netrin-1 dampens Pulmonary Inflammation during Acute Lung Injury

Abstract

ALI is an inflammatory disorder characterized by hypoxia and diffuse infiltration of neutrophils into the alveolar space. This migration and extravasation of neutrophils is guided through positive guidance cues such as chemokines. Recent work has identified the neuronal guidance protein netrin-1 to be a negative guidance cue for leukocyte migration and to possess anti-inflammatory potential. Therefore, we tested the role of pulmonary netrin-1 during ALI. Pulmonary netrin-1 expression was evaluated during acute inflammation in-vitro and in-vivo, the netrin-1 promoter studied using pGL4 luciferase reporter studies. ALI was induced through LPS inhalation and mechanical ventilation in wildtype, Ntn-1+/- and A2BAR-/- animals. Exogenous netrin-1 was used through inhalation to evaluate its impact on pulmonary inflammation. Wildtype animals demonstrate significant repression of pulmonary netrin-1 following LPS inhalation. In-vitro studies confirmed significant repression of netrin-1 in human endothelial and pulmonary epithelial cells in response to inflammatory cytokines. Studies in the putative netrin-1 promoter identified a NF kappa B dependent mechanism to be involved in this repression. Ntn-1+/- animals demonstrated significantly pronounced pulmonary inflammatory changes following LPS inhalation compared to Ntn-1+/+ animals. Reconstitution of animals with recombinant netrin-1 through inhalation significantly dampened ALI. This anti-inflammatory potential of netrin-1 was not present in A2BAR-/- mice. The importance of netrin-1 for the control of pulmonary inflammation could be corroborated in a model of VILI. During ALI, pulmonary netrin-1 levels are significantly repressed resulting in pronounced pulmonary damage, infiltration of neutrophils and increased pulmonary inflammation. Exogenous netrin-1 significantly dampens the extent of ALI through the A2BAR.

Ein akuter Lungenschaden (ALI, acute lung injury) ist eine akute entzündliche Funktionsstörung der Lunge, die sich durch Hypoxämie und eine diffuse Infiltration neutrophiler Granulozyten in den Alveolarraum kennzeichnet. Diese Migration und Extravasation von neutrophilen Granulozyten wird durch Chemokine gesteuert. Die aktuelle Arbeit untersucht die Rolle des neuronalen Signalproteins Netrin-1, eines negativen Signalstoffes der Leukozytenmigration, während eines akuten Lungenschadens. In-vitro und in-vivo wurde während akuter Inflammation die pulmonale Netrin-1 Expression bestimmt. pGL4 Luciferase Reportermessungen dienten zur Untersuchung des Netrin-1 Promotors. Durch LPS Inhalation und mechanische Ventilation wurde in Wildtyp, Ntn-1+/- und A2BAR-/- Tieren ein akuter Lungenschaden induziert. Exogenes Netrin-1 wurde eingesetzt um dessen Einfluss auf eine pulmonale Inflammation zu beurteilen. Wildtyptiere zeigten im Anschluss an die LPS-Inhalation eine signifikante Reduktion der pulmonalen Netrin-1 Expression. In-vitro Studien bestätigten diese signifikante Netrin-1 Reduktion als Antwort auf inflammatorische Zytokine in humanen Endothel- und pulmonalen Epithelzellen. Untersuchungen bezüglich des mutmaßlichen Netrin-1 Promotors identifizierten einen NF kappa B abhängigen Mechanismus der Repression. Im Vergleich zu Ntn-1+/+ Tieren zeigten Ntn-1+/- Tiere einen verstärkten Lungenschaden. Durch Inhalation von rekombinantem Netrin-1 konnte die pulmonale Entzündungsreaktion signifikant reduziert werden. Dieses anti-inflammatorische Potential von Netrin-1 zeigte sich hingegen nicht in A2BAR-/- Mäusen. Die Bedeutung von Netrin-1 konnte in einem weiteren Model einer mechanischen Lungenschädigung bestätigt werden. Zusammenfassend konnte die vorliegende Arbeit aufzeigen, dass Netrin-1 während eines akuten Lungenschadens signifikant reduziert wird. Exogenes Netrin-1 unterdrückt das Ausmaß dieser akuten pulmonalen Entzündungsreaktion durch den Adenosin 2B Rezeptor.