Published September 18, 2020
| Version v1
Publication
Open
Matrix Metalloproteinase-12 Is Required for Granuloma Progression
Creators
- 1. East Carolina University
- 2. Zagazig University
- 3. North Carolina State University
- 4. University of Washington
- 5. University of Wisconsin–Madison
Description
Background: Sarcoidosis is a chronic inflammatory disease of unknown cause characterized by granuloma formation. Mechanisms for chronic persistence of granulomas are unknown. Matrix Metalloproteinase-12 (MMP12) degrades extracellular matrix elastin and enables infiltration of immune cells responsible for inflammation and granuloma formation. Previous studies report increased MMP12 in sarcoidosis patients and association between MMP12 expression and disease severity. We also observed elevated MMP12 in our multiwall carbon nanotube (MWCNT) murine model of granulomatous inflammation. Here we hypothesized that MMP12 is important to acute and late phases of granuloma pathogenesis. To test this hypothesis, we analyzed granulomatous and inflammatory responses of mmp12 KO mice at 10 (acute) and 60 days (late) after MWCNT instillation. Methods: C57BL/6 (wildtype) and mmp12 KO mice underwent oropharyngeal instillation of MWCNT. Lungs were harvested at 3, 10, 20, and 60 days post instillation for evaluation of MMP12 expression and granulomatous changes. Bronchoalveolar lavage (BAL) cells were analyzed 60 days after MWCNT instillation for expression of mediators thought to play a role in sarcoid granulomatosis: peroxisome proliferator-activated receptor-gamma (PPARγ), interferon-gamma (IFNγ), and CCL2 (MCP-1). Results: Pulmonary granuloma appearance at 10 days after MWCNT instillation showed no differences between wildtype and mmp12 KO mice. In contrast, by 60 days after MWCNT instillation, mmp12 KO mice revealed markedly attenuated granuloma formation together with elevated PPARγ and reduced IFNγ expression in BAL cells compared to wildtype. Unexpectedly, mmp12 KO mice further demonstrated increased alveolar macrophages with increased CCL2 at 60 days. Conclusions: The striking reduction of granuloma formation at day 60 in mmp12 KO mice suggests that MMP12 is required to maintain chronic granuloma pathophysiology. The increased PPARγ and decreased IFNγ findings suggest that these mediators also may be involved since previous studies have shown that PPARγ suppresses IFNγ and PPARγ deficiency amplifies granuloma formation. Interestingly, a role of MMP 12 in granuloma resolution is also suggested by increases in both macrophage influx and CCL2. Overall, our results strongly implicate MMP12 as a key factor in granuloma persistence and may represent an attractive therapeutic target in pulmonary sarcoidosis
Translated Descriptions
⚠️
This is an automatic machine translation with an accuracy of 90-95%
Translated Description (Arabic)
خلفية: الساركويد هو مرض التهابي مزمن مجهول السبب يتميز بتكوين الورم الحبيبي. آليات الثبات المزمن للأورام الحبيبية غير معروفة. يعمل Matrix Metalloproteinase -12 (MMP12) على تحلل مصفوفة الإيلاستين خارج الخلية وتمكين تسلل الخلايا المناعية المسؤولة عن الالتهاب وتكوين الورم الحبيبي. تشير الدراسات السابقة إلى زيادة MMP12 في مرضى الساركويد والارتباط بين تعبير MMP12 وشدة المرض. لاحظنا أيضًا ارتفاع MMP12 في نموذج الفئران متعدد الجدران (MWCNT) للالتهاب الحبيبي. هنا افترضنا أن MMP12 مهم للمراحل الحادة والمتأخرة من التسبب في الورم الحبيبي. لاختبار هذه الفرضية، قمنا بتحليل الاستجابات الحبيبية والالتهابية لفئران MMP12 KO عند 10 (حاد) و 60 يومًا (متأخر) بعد تقطير MWCNT. الطرق: خضعت فئران C57BL/6 (النوع البري) و MMP12 KO للتقطير الفموي البلعومي لـ MWCNT. تم حصاد الرئتين بعد 3 و 10 و 20 و 60 يومًا من التقطير لتقييم تعبير MMP12 والتغيرات الحبيبية. تم تحليل خلايا الغسل القصبي السنخي (BAL) بعد 60 يومًا من تقطير MWCNT للتعبير عن الوسطاء الذين يُعتقد أنهم يلعبون دورًا في الورم الحبيبي الساركوزي: مستقبلات غاما المنشط بالبيروكسيسوم (PPARγ)، إنترفيرون غاما (IFNγ)، و CCL2 (MCP -1). النتائج: لم يظهر الورم الحبيبي الرئوي بعد 10 أيام من تقطير MWCNT أي اختلافات بين النوع البري وفئران MMP12 KO. في المقابل، بعد 60 يومًا من تقطير MWCNT، كشفت فئران MMP12 KO عن تكوين ورم حبيبي موهن بشكل ملحوظ مع ارتفاع PPARγ وانخفاض تعبير IFNγ في خلايا BAL مقارنة بالنوع البري. بشكل غير متوقع، أظهرت فئران MMP12 KO زيادة في الضامة السنخية مع زيادة CCL2 في 60 يومًا. الاستنتاجات: يشير الانخفاض المذهل في تكوين الورم الحبيبي في اليوم 60 في فئران MMP12 KO إلى أن MMP12 مطلوب للحفاظ على الفيزيولوجيا المرضية للورم الحبيبي المزمن. تشير زيادة PPARγ وانخفاض نتائج IFNγ إلى أن هؤلاء الوسطاء قد يشاركون أيضًا منذ أن أظهرت الدراسات السابقة أن PPARγ يثبط IFNγ وأن نقص PPARγ يضاعف تكوين الورم الحبيبي. ومن المثير للاهتمام، أن دور MMP 12 في حل الورم الحبيبي يُقترح أيضًا من خلال الزيادات في كل من تدفق البلاعم و CCL2. بشكل عام، تشير نتائجنا بقوة إلى MMP12 كعامل رئيسي في استمرار الورم الحبيبي وقد تمثل هدفًا علاجيًا جذابًا في الساركويد الرئويTranslated Description (French)
Contexte : La sarcoïdose est une maladie inflammatoire chronique de cause inconnue caractérisée par la formation d'un granulome. Les mécanismes de persistance chronique des granulomes sont inconnus. La métalloprotéinase matricielle 12 (MMP12) dégrade l'élastine de la matrice extracellulaire et permet l'infiltration des cellules immunitaires responsables de l'inflammation et de la formation de granulomes. Des études antérieures ont rapporté une augmentation de la MMP12 chez les patients atteints de sarcoïdose et une association entre l'expression de la MMP12 et la gravité de la maladie. Nous avons également observé une MMP12 élevée dans notre modèle murin d'inflammation granulomateuse à nanotubes de carbone à parois multiples (MWCNT). Ici, nous avons émis l'hypothèse que la MMP12 est importante pour les phases aiguës et tardives de la pathogenèse du granulome. Pour tester cette hypothèse, nous avons analysé les réponses granulomateuses et inflammatoires de souris mmp12 KO à 10 (aiguë) et 60 jours (tardive) après l'instillation de MWCNT. Méthodes : Les souris C57BL/6 (type sauvage) et mmp12 KO ont subi une instillation oropharyngée de MWCNT. Les poumons ont été récoltés 3, 10, 20 et 60 jours après l'instillation pour évaluer l'expression de la MMP12 et les changements granulomateux. Les cellules de lavage bronchoalvéolaire (BAL) ont été analysées 60 jours après l'instillation de MWCNT pour l'expression de médiateurs censés jouer un rôle dans la granulomatose sarcoïde : le récepteur gamma activé par les proliférateurs de peroxysomes (PPARγ), l'interféron gamma (IFNγ) et CCL2 (MCP-1). Résultats : L'apparition du granulome pulmonaire 10 jours après l'instillation de MWCNT n'a montré aucune différence entre les souris KO de type sauvage et mmp12. En revanche, 60 jours après l'instillation de MWCNT, les souris mmp12 KO ont révélé une formation de granulome nettement atténuée ainsi qu'une PPARγ élevée et une expression d'IFNγ réduite dans les cellules BAL par rapport au type sauvage. De manière inattendue, les souris mmp12 KO ont en outre démontré une augmentation des macrophages alvéolaires avec une augmentation de CCL2 à 60 jours. Conclusions : La réduction frappante de la formation de granulome au jour 60 chez les souris KO mmp12 suggère que la MMP12 est nécessaire pour maintenir la physiopathologie du granulome chronique. Les résultats de l'augmentation du PPARγ et de la diminution de l'IFNγ suggèrent que ces médiateurs peuvent également être impliqués puisque des études antérieures ont montré que le PPARγ supprime l'IFNγ et que le déficit en PPARγ amplifie la formation de granulomes. Fait intéressant, un rôle de la MMP 12 dans la résolution des granulomes est également suggéré par des augmentations à la fois de l'afflux de macrophages et de la CCL2. Dans l'ensemble, nos résultats impliquent fortement la MMP12 comme facteur clé de la persistance du granulome et peuvent représenter une cible thérapeutique attrayante dans la sarcoïdose pulmonaireTranslated Description (Spanish)
Antecedentes: La sarcoidosis es una enfermedad inflamatoria crónica de causa desconocida caracterizada por la formación de granulomas. Se desconocen los mecanismos de persistencia crónica de los granulomas. La metaloproteinasa-12 de matriz (MMP12) degrada la elastina de la matriz extracelular y permite la infiltración de las células inmunitarias responsables de la inflamación y la formación de granulomas. Estudios previos informan un aumento de MMP12 en pacientes con sarcoidosis y una asociación entre la expresión de MMP12 y la gravedad de la enfermedad. También observamos MMP12 elevada en nuestro modelo murino de nanotubos de carbono multipared (MWCNT) de inflamación granulomatosa. Aquí planteamos la hipótesis de que la MMP12 es importante para las fases agudas y tardías de la patogénesis del granuloma. Para probar esta hipótesis, analizamos las respuestas granulomatosas e inflamatorias de los ratones mmp12 KO a los 10 (agudos) y 60 días (tardíos) después de la instilación de MWCNT. Métodos: Los ratones C57BL/6 (tipo silvestre) y mmp12 KO se sometieron a instilación orofaríngea de MWCNT. Los pulmones se recolectaron a los 3, 10, 20 y 60 días después de la instilación para la evaluación de la expresión de MMP12 y los cambios granulomatosos. Las células de lavado broncoalveolar (BAL) se analizaron 60 días después de la instilación de MWCNT para determinar la expresión de mediadores que se cree que desempeñan un papel en la granulomatosis sarcoidea: receptor gamma activado por el proliferador de peroxisomas (PPARγ), interferón gamma (IFNγ) y CCL2 (MCP-1). Resultados: La apariencia del granuloma pulmonar a los 10 días después de la instilación de MWCNT no mostró diferencias entre los ratones KO de tipo silvestre y mmp12. Por el contrario, a los 60 días después de la instilación de MWCNT, los ratones KO mmp12 revelaron una formación de granuloma marcadamente atenuada junto con PPARγ elevado y una expresión reducida de IFNγ en células BAL en comparación con el tipo salvaje. Inesperadamente, los ratones KO mmp12 demostraron además un aumento de macrófagos alveolares con un aumento de CCL2 a los 60 días. Conclusiones: La sorprendente reducción de la formación de granuloma en el día 60 en ratones mmp12 KO sugiere que se requiere MMP12 para mantener la fisiopatología del granuloma crónico. El aumento de PPARγ y la disminución de los hallazgos de IFNγ sugieren que estos mediadores también pueden estar involucrados, ya que estudios previos han demostrado que PPARγ suprime el IFNγ y la deficiencia de PPARγ amplifica la formación de granulomas. Curiosamente, un papel de MMP 12 en la resolución del granuloma también se sugiere por los aumentos tanto en la afluencia de macrófagos como en CCL2. En general, nuestros resultados implican fuertemente a MMP12 como un factor clave en la persistencia del granuloma y pueden representar un objetivo terapéutico atractivo en la sarcoidosis pulmonarFiles
pdf.pdf
Files
(4.2 MB)
| Name | Size | Download all |
|---|---|---|
|
md5:b3780614356fb1071f642c1bdcae72fe
|
4.2 MB | Preview Download |
Additional details
Additional titles
- Translated title (Arabic)
- مصفوفة Metalloproteinase -12 مطلوبة لتطور الورم الحبيبي
- Translated title (French)
- La métalloprotéinase matricielle 12 est nécessaire pour la progression du granulome
- Translated title (Spanish)
- Se requiere metaloproteinasa-12 de matriz para la progresión del granuloma
Identifiers
- Other
- https://openalex.org/W3087221335
- DOI
- 10.3389/fimmu.2020.553949
References
- https://openalex.org/W1543659279
- https://openalex.org/W1633340712
- https://openalex.org/W1824737122
- https://openalex.org/W1995297665
- https://openalex.org/W2001518113
- https://openalex.org/W2007700628
- https://openalex.org/W2008558336
- https://openalex.org/W2012580599
- https://openalex.org/W2038725731
- https://openalex.org/W2091107271
- https://openalex.org/W2094338449
- https://openalex.org/W2101317551
- https://openalex.org/W2103737175
- https://openalex.org/W2107277218
- https://openalex.org/W2110287460
- https://openalex.org/W2115223685
- https://openalex.org/W2117206496
- https://openalex.org/W2128211963
- https://openalex.org/W2150907535
- https://openalex.org/W2153818922
- https://openalex.org/W2159078542
- https://openalex.org/W2191026300
- https://openalex.org/W2464924799
- https://openalex.org/W2490890864
- https://openalex.org/W2614027362
- https://openalex.org/W2773946736
- https://openalex.org/W2775447572
- https://openalex.org/W2900822671
- https://openalex.org/W2914692299
- https://openalex.org/W2921560548
- https://openalex.org/W3005414324
- https://openalex.org/W3034108312