Zirak Hasan, Milladur Rahman, Karzan Palani, Ingvar Syk, Bengt Jeppsson, and Henrik Thorlacius


Download 229.75 Kb.
Pdf ko'rish
bet2/3
Sana21.10.2017
Hajmi229.75 Kb.
#18364
1   2   3

A

0

20



40

60

80



100

120


140

160


#

*

Vehicle



1.0

10

Neutrophi



ls

in BALF x 10

3

Sham


CLP 24 h

GGTI-2133 (mg/kg)



B

Fig. 2. Geranylgeranyl transferase controls

CLP-induced infiltration of neutrophils in the

lung. Lung MPO levels (A) and number of

BALF neutrophils (B) were determined 6 h

and 24 h, respectively, after CLP induction.

Animals were treated with GGTI-2133 (1 or

10 mg/kg) or vehicle prior to CLP induction.

Mice treated with PBS served as sham ani-

mals. Data are presented as means

Ϯ SE and

n

ϭ 5. *Ͻ 0.05 vs. Sham and #Ͻ 0.05 vs.

Vehicle

ϩ CLP.


0

100


200

300


400

#

*



Vehicle

1.0


10

Mac-1 expression (MFI)

Sham

CLP 6 h


GGTI-2133 (mg/kg)

A

Cell counts

0

10

20



30

40

50



10

0

10



1

10

2



10

3

10



4

Sham


CLP+Y-GGTI-2133

(1.0 mg/kg)

CLP+GGTI-2133

(10 mg/kg)

CLP+Vehicle

Mac-1 expression on neutrophils

In Vivo

B

100


120

140


160

180


#

*

Mac-1 expression (MFI)



1.0 µM

10 µM


C

PBS


CXCL2

GGTI-2133

0

10

20



30

40

10



0

10

1



10

2

10



3

10

4



CXCL2

PBS


CXCL2+GGTI-2133

(1 µM)


CXCL2+GGTI-2133

(10 µM)


Mac-1 expression on neutrophils

In Vitro


D

Cell counts

Fig. 3. Mac-1 expression on neutrophils in

vehicle and GGTI-2133 (1 and 10 mg/kg)-

treated animals 6 h after CLP induction (and

B), and on isolated bone marrow neutrophils

incubated with CXCL2 (3

␮g/ml) and vehicle

(PBS) or GGTI-2133 (1 or 10

␮M) (and D).

Mean fluorescence intensity (MFI) is shown on

the x-axis and cell counts on the y-axis. Figures

are representative histograms from 5 samples.

Data are presented as means

Ϯ SE and ϭ 5.

*P

Ͻ 0.05 vs. Sham and #Ͻ 0.05 vs. Vehi-

cle

ϩ CLP, *Ͻ 0.05 vs. PBS and #Ͻ 0.05



vs. PBS

ϩ CXCL2.


L224

GERANYLGERANYL TRANSFERASE AND ABDOMINAL SEPSIS



AJP-Lung Cell Mol Physiol

doi:10.1152/ajplung.00199.2012



www.ajplung.org

 by 10.220.33.2 on October 20, 2017

http://ajplung.physiology.org/

Downloaded from 


Statistics. Data are presented as mean values

Ϯ SE. Statistical

comparisons between more than two datasets were performed by

Kruskal-Wallis one-way analysis of variance on ranks followed by

multiple comparisons vs. control group (Dunnett’s method); otherwise

Mann-Whitney rank-sum test was used. P

Ͻ 0.05 was considered

significant and represents the number of animals in each group.



RESULTS

Geranylgeranyl transferase regulates neutrophil recruitment

and lung injury. Morphological analysis revealed normal lung

architecture in sham mice (Fig. 1A). CLP caused severe pul-

monary damage, characterized by severe destruction of pulmo-

nary tissue microstructure, extensive edema of interstitial tis-

sue, and massive infiltration of neutrophils (Fig. 1B). Inhibition

of geranylgeranyl transferase reduced CLP-evoked tissue de-

struction and neutrophil infiltration in the lung (Fig. 1, and

D). Quantification of the morphological damage showed that

CLP-induced lung injury was markedly attenuated in GGTI-

2133-treated mice (Fig. 1EP

Ͻ 0.05 vs. Vehicle ϩ CLP, ϭ

5). CLP triggered a clear-cut edema in the lung, reflected by an

increased lung wet-to-dry ratio (Fig. 1FP

Ͻ 0.05 vs. Sham,

n

ϭ 5). Administration of GGTI-2133 (10 mg/kg) reduced the

wet-to-dry ratio by 73% in septic mice (Fig. 1FP

Ͻ 0.05 vs.

Vehicle

ϩ CLP, ϭ 5). Moreover, CLP caused leukocytope-



nia after 24 h (Table 1, P

Ͻ 0.05 vs. Sham, ϭ 5). The

CLP-induced leukocytopenia was decreased in mice pretreated

with GGTI-2133 (Table 1). To investigate neutrophil recruit-

ment in septic lung damage, activity of MPO (an indicator of

neutrophils) and the number of neutrophils in BALF were

determined. CLP-induced MPO levels in the lung and the

amount of BALF neutrophils peaked at 6 h and 24 h, respec-

tively (data not shown). It was found that pulmonary levels of

MPO activity increased from 1.4

Ϯ 0.1 units/g in sham animals

to 10.1


Ϯ 0.7 units/g in CLP mice, corresponding to a seven-

fold increase (Fig. 2AP

Ͻ 0.05 vs. Sham, ϭ 5). Treatment

with GGTI-2133 (10 mg/kg) decreased CLP-induced levels of

MPO by 61% in the lung (Fig. 2AP

Ͻ 0.05 vs. Vehicle ϩ

CLP, n

ϭ 5). The number of neutrophils in the BALF increased

from 5.6

Ϯ 1.0 in sham mice to 126.4 Ϯ 9.4 in CLP animals,

corresponding to a 22-fold increase (Fig. 2BP

Ͻ 0.05 vs.

Sham, n

ϭ 5). Inhibition of geranylgeranyl transferase reduced

the number of neutrophils in the bronchoalveolar space by 72%

in septic mice (Fig. 2BP

Ͻ 0.05 vs. Vehicle ϩ CLP, ϭ 5).

Geranylgeranyl transferase regulates neutrophil expression of

Mac-1 in vivo. CLP caused a significant upregulation of Mac-1

on circulating neutrophils (Fig. 3, and BP

Ͻ 0.05 vs. Sham,

n

ϭ 5). Administration of GGTI-2133 reduced Mac-1 expres-

sion on peripheral blood neutrophils in septic mice (Fig. 3, A

and BP

Ͻ 0.05 vs. Vehicle ϩ CLP, ϭ 5). Thus mean

fluorescence intensity values of Mac-1 on neutrophils de-

creased from 336.4

Ϯ 17.6 to 189.6 Ϯ 11.5 in CLP mice

pretreated with GGTI-2133 (10 mg/kg), which corresponds to

an 84% reduction (Fig. 3, and B). We next tested whether

this inhibitory effect of GGTI-2133 might be a direct effect on

neutrophils. Neutrophils isolated from the bone marrow were

stimulated with CXCL2. However, coincubation of neutrophils

with GGTI-2133 had no direct effect on CXCL2-induced

expression of Mac-1 on isolated neutrophils (Fig. 3, and D).

Notably, surface expression of CXCR2 on circulating neu-

trophils decreased in septic mice (Fig. 4, P

Ͻ 0.05 vs. Sham,



n

ϭ 5). However, GGTI-2133 had no effect on this CLP-

0

10

20



30

40

50



60

70

CXCR2 expression



on neutrophils

GGTI-2133

10 mg/kg

Sham


CLP 6 h

GGTI-2133 

10 mg/kg

*

A

Cell counts

0

10



20

30

40



10

0

10



1

10

2



10

3

10



4

Sham


CLP+GGTI-2133

(10 mg/kg)

CLP+Vehicle

CXCR2 expression on neutrophils

Sham+GGTI-2133

(10 mg/kg)



B

Vehicle


Fig. 4. CXCR2 expression on neutrophils in

vehicle and GGTI-2133 (10 mg/kg)-treated

animals 6 h after CLP induction (and B).

Fluorescence intensity is shown on the x-axis

and cell counts on the y-axis (B). Figures are

representative from 5 samples. Data are pre-

sented as means

Ϯ SE and ϭ 5. *Ͻ 0.05

vs. Sham and #P

Ͻ 0.05 vs. Vehicle ϩ CLP.

0

10

20



30

40

50



*

Vehicle


1.0

10

Surface C



D

40L on


pl

atel


ets (MFI)

GGTI-2133 (mg/kg)

Sham

CLP 6 h


A

300


350

400


450

500


550

600


GGTI-2133 

PBS


AYPGKF 15 min

1 µM


100 µM

10 µM


*

B

Surface C

D

40L on


pl

atel


ets (MFI)

Fig. 5. Platelet expression of CD40L. Sur-

face expression of CD40L on platelets from

mice in vivo (A) and on isolated platelets (B)

were determined by flow cytometry. Animals

were treated with GGTI-2133 (1 or 10 mg/kg)

or vehicle prior to CLP induction. Mice treated

with PBS served as sham animals. Surface

expression of CD40L on isolated platelets was

stimulated by 200

␮M of AYPGKF with or

without GGTI-2133 (1–100

␮M). Nonstimu-

lated platelets served as control. Data are

presented as means

Ϯ SE and ϭ 5. *Ͻ

0.05 vs. Sham and #P

Ͻ 0.05 vs. Vehicle ϩ

CLP, *P

Ͻ 0.05 vs. PBS and #Ͻ 0.05 vs.

PBS

ϩ AYPGKF.



L225

GERANYLGERANYL TRANSFERASE AND ABDOMINAL SEPSIS



AJP-Lung Cell Mol Physiol

doi:10.1152/ajplung.00199.2012



www.ajplung.org

 by 10.220.33.2 on October 20, 2017

http://ajplung.physiology.org/

Downloaded from 


induced downregulation of CXCR2 expression on neutrophils

(Fig. 4, P

Ͼ 0.05 vs. Vehicle ϩ CLP, ϭ 5).

Platelet shedding of CD40L is independent of geranylgera-

nyl transferase. CLP triggered a significant reduction in plate-

let expression of CD40L in vivo (Fig. 5AP

Ͻ 0.05 vs. Sham,

n

ϭ 5). Administration of GGTI-2133 had no effect of CLP-

triggered CD40L shedding (Fig. 5AP

Ͼ 0.05 vs. Vehicle ϩ

CLP, n

ϭ 5). Expression of CD40L was induced on isolated

platelets by the thrombin receptor activating peptide, AYPGKF

(Fig. 5BP

Ͻ 0.05 vs. PBS, ϭ 5). It was found that inhibition

of geranylgeranyl transferase had no effect on AYPGKF-

induced platelet expression of CD40L in vitro (Fig. 5BP

Ͼ

0.05 vs. PBS



ϩ AYPGKF, ϭ 5).

Geranylgeranyl transferase regulates pulmonary production of

CXC chemokines. CXC chemokines, such as CXCL1 and

CXCL2, are critical in directing neutrophils to extravascular sites

of inflammation (43). Lung levels of CXCL1 and CXCL2 were

low but detectable in sham animals (Figs. 6 and 7). CLP increased

plasma and pulmonary levels of CXCL1 by 245-fold and 5-fold,

respectively (Fig. 6, and BP

Ͻ 0.05 vs. Sham, ϭ 5).

Geranylgeranyl transferase inhibition reduced CLP-evoked

formation of CXCL1 by 58% in plasma and by 82% in the lung

(Fig. 6, and BP

Ͻ 0.05 vs. Vehicle ϩ CLP, ϭ 5). CLP

enhanced plasma and pulmonary levels of CXCL2 by 530-fold

and 19-fold, respectively (Fig. 7, and BP

Ͻ 0.05 vs. Sham,



n

ϭ 5). GGTI-2133 treatment decreased CLP-induced produc-

tion of CXCL2 by 92% in plasma and by 80% in the lung (Fig.

7, and BP

Ͻ 0.05 vs. Vehicle ϩ CLP, ϭ 5). We next

isolated alveolar macrophages from the BALF in sham and

CLP animals with or without pretreatment with GGTI-2133.

CLP increased mRNA expression of CXCL1 and CXCL2 by

more than 26-fold and 5-fold, respectively (Figs. 6and 7C,

P

Ͻ 0.05 vs. Sham, ϭ 5). It was found that GGTI-2133

markedly decreased mRNA levels of CXCL-1 and CXCL-2 in

the alveolar macrophages in CLP-induced animals (Figs. 6C

and 7CP

Ͻ 0.05 vs. Vehicle ϩ CLP, ϭ 5). Moreover, we

found that CLP markedly increased plasma formation and gene

expression in alveolar macrophages of TNF-

␣ and CCL2

(Fig. 8, P

Ͻ 0.05 vs. Sham, ϭ 5). Inhibition of geranylgera-

nyl transferase significantly decreased the CLP-evoked in-

crease in plasma levels and mRNA levels in alveolar macro-

phages of TNF-

␣ and CCL2 (Fig. 8, Ͻ 0.05 vs. Vehicle ϩ

CLP, n

ϭ 5). In separate experiments, we observed that local

administration of CXC chemokines in the lung increased MPO

levels from 5.9

Ϯ 1.2 units/g to 9.7 Ϯ 0.8 units/g in CLP

animals treated with 10 mg/kg of GGTI-2133 (P

Ͻ 0.05 vs.

Vehicle

ϩ GGTI-2133 ϩ CLP, ϭ 5).



Neutrophil migration. We found that 100 ng/ml CXCL2 trig-

gered a significant increase in neutrophil chemotaxis over a time

period of 120 min (Fig. 9, P

Ͻ 0.05 vs. Control, ϭ 5).

0

5

10



15

20

25



30

#

*



CXCL1 i

n

 l



u

ng

(ng/g



ti

s

sue)



Vehicle

1.0


10

Sham


CLP 24 h

B

GGTI-2133 (mg/kg)

0

2000


4000

6000


8000

10000


12000

14000


16000

18000


#

*

CXCL1 i



n

 plasma


(pg/ml)

Vehicle


Sham

CLP 6 h


GGTI-2133

10 mg/kg


A

0

2



4

6

8



10

12

Vehicle



*

GGTI-2133

(10 mg/kg)

CXCL1 mRNA levels

Sham

CLP 30 min



#

C

Fig. 6. Geranylgeranyl transferase regulates CLP-provoked CXCL1 formation. Animals were treated with GGTI-2133 (1 or 10 mg/kg) or vehicle prior to CLP

induction. Mice treated with PBS served as sham animals. ELISA was used to quantify protein levels of CXCL1 in the plasma 6 h (A) and lung of mice 24 h

(B) after CLP induction. C: quantitative RT-PCR was used to determine the levels of mRNA expression of CXCL1 in isolated alveolar macrophages 30 min after

CLP. Data are presented as means

Ϯ SE and ϭ 5. *Ͻ 0.05 vs. Sham and #Ͻ 0.05 vs. Vehicle ϩ CLP.

0

2

4



6

8

GGTI-2133 (mg/kg)



#

*

Vehicle



1.0

10

Sham



CLP 24 h

0

2000



4000

6000


8000

10000


#

*

CXCL2 i



n

 plasma (pg/ml)

Vehicle

10

CXCL2 i



n

 l

u



ng (ng/g

ti

ssue)



B

Sham


CLP 6 h

GGTI-2133

10 mg/kg

A

0

1



2

3

4



5

6

Vehicle



*

GGTI-2133

(10 mg/kg)

CXCL2 mRNA levels

Sham

CLP 30 min



#

C

Fig. 7. Geranylgeranyl transferase regulates CLP-provoked CXCL2 formation. Animals were treated with GGTI-2133 (1 or 10 mg/kg) or vehicle prior to CLP

induction. Mice treated with PBS served as sham animals. ELISA was used to quantify protein levels of CXCL2 in the plasma 6 h (A) and lung of mice 24 h

(B) after CLP induction. C: quantitative RT-PCR was used to determine the levels of mRNA expression of CXCL2 in isolated alveolar macrophages 30 min after

CLP. Data are presented as means

Ϯ SE and ϭ 5. *Ͻ 0.05 vs. Sham and #Ͻ 0.05 vs. Vehicle ϩ CLP.

L226

GERANYLGERANYL TRANSFERASE AND ABDOMINAL SEPSIS



AJP-Lung Cell Mol Physiol

doi:10.1152/ajplung.00199.2012



www.ajplung.org

 by 10.220.33.2 on October 20, 2017

http://ajplung.physiology.org/

Downloaded from 


Coincubation of neutrophils with GGTI-2133 abolished CXCL2-

provoked neutrophil chemotaxis in vitro (Fig. 9, P

Ͻ 0.05 vs.

PBS


ϩ CXCL2, ϭ 5).

Systemic bacteremia. CLP markedly increased the number of

bacteria in the blood (Fig. 10, P

Ͻ 0.05 vs. Sham, ϭ 5).

Treatment with GGTI-2133 had no effect on the number of

bacteria in the blood of septic animals (Fig. 10, P

Ͼ 0.05 vs.

Vehicle

ϩ CLP, ϭ 5).



DISCUSSION

Patients with abdominal sepsis pose a significant challenge

to clinicians, which is partly due to an incomplete understand-

ing of the pathophysiology. Herein, we show that geranylgera-

nyl transferase plays a key role in mediating lung damage in

septic lung damage. Our findings show that geranylgeranyl

transferase regulates pulmonary formation of CXC chemokines

and infiltration of neutrophils in abdominal sepsis. In fact,

inhibition of geranylgeranyl transferase not only decreased

inflammation but also protected against tissue damage in the

septic lung.

Sepsis is characterized by a generalized activation of the host

innate immune system, including platelets and neutrophils, in

which the most insidious feature is lung injury and impaired

gaseous exchange (2, 28). In the present study, we show that the

geranylgeranyl transferase inhibitor protects against pulmonary

edema and tissue damage in polymicrobial sepsis, suggesting that

geranylgeranyl transferase signaling plays an important role in

abdominal sepsis. This finding extends on previous studies report-

ing that geranylgeranyl transferase appears to be critical in dis-

eases, such as carcinogenesis, viral infection, rheumatoid arthritis,

and glaucoma (8, 14, 18, 27). It is widely held that neutrophil

infiltration is a key feature in the pathophysiology of septic lung

damage (4, 16, 40). In the present study, we could demonstrate

that inhibition of geranylgeranyl transferase reduced lung activity

of MPO, a marker of neutrophil recruitment, by more than 61% in

abdominal sepsis. This inhibitory effect on MPO correlated well

with our observation that administration of GGTI-2133 decreased

sepsis provoked neutrophil accumulation in the bronchoalveolar

space by 72%, indicating that geranylgeranyl transferase is a

potent regulator of neutrophil recruitment in septic lung injury. In

fact, our investigation represents the first study to demonstrate that

targeting geranylgeranyl transferase can attenuate pulmonary re-

cruitment of neutrophils. Keeping in mind the tight relationship

between neutrophil accumulation and lung injury, it might be

suggested that the protective effect of GGTI-2133 is related to the

reduction in pulmonary neutrophilia. Two previous studies have

shown that inhibition of geranylgeranyl transferase reduces eosin-

ophil and T-lymphocyte accumulation in the lung (11) and brain

(37), respectively, suggesting that geranylgeranyl transferase

might control extravascular trafficking of multiple subtypes of

0

20



40

60

80



100

120


*

CFU of blood (x10

5

/ml


)

Vehicle


Sham

CLP 24 h


GGTI-2133

10 mg/kg


Fig. 10. Bacteremia in septic animals. Animals were treated with 10 mg/kg of

GGTI-2133 or vehicle prior to CLP induction. Mice treated with PBS served

as sham animals. Blood samples were taken 24 h after CLP and cultured on

trypticase soy agar dishes. The numbers of bacterial colonies were counted

after 24 h of incubation. Data are presented as means

Ϯ SE. *Ͻ 0.05 vs.

Sham and #P

Ͻ 0.05 vs. Vehicle ϩ CLP, ϭ 5.

0

50

100



150

200


250

300


#

*

TNF-



α 

in plasma (pg/ml

)

Vehicle


Sham

CLP 6 h


GGTI-2133

10 mg/kg


A

0.0


0.5

1.0


1.5

2.0


2.5

3.0


3.5

*

TNF-



α 

mRNA level

Vehicle

Sham


CLP 30 min

GGTI-2133

10 mg/kg

#

B

0

1000


2000

3000


4000

5000


#

*

CCL2 in pl



asma (pg/ml)

Vehicle


Sham

CLP 6 h


GGTI-2133

10 mg/kg


C

0.0


0.5

1.0


1.5

2.0


2.5

*

CCL2 mRNA level



Vehicle

Sham


CLP 30 min

GGTI-2133

10 mg/kg

D

#

Fig. 8. Geranylgeranyl transferase regulates CLP-provoked TNF-



␣ and CCL2 formation. Animals were treated with GGTI-2133 (10 mg/kg) or vehicle prior to

CLP induction. Mice treated with PBS served as sham animals. ELISA was used to quantify protein levels of TNF-

␣ (A) and CCL2 (C) in the plasma of mice

6 h after CLP induction. Quantitative RT-PCR was used to determine the levels of mRNA expression of TNF-

␣ (B) and CCL2 (D) in isolated alveolar

macrophages 30 min after CLP. Data are presented as means

Ϯ SE and ϭ 5. *Ͻ 0.05 vs. Sham and #Ͻ 0.05 vs. Vehicle ϩ CLP.

0

20



40

60

80



100

120


140

160


180

*

Neutrophi



l

c

hemotaxis



(Cel

ls x 10


3

)  


GGTI-2133

1 µM


10 µM

#

PBS



CXCL2

Fig. 9. Geranylgeranyl transferase inhibits neutrophil migration in vitro.

Neutrophil migration was determined in response to medium alone (Control),

medium plus CXCL2 (100 ng/ml), with or without preincubation of neutro-

phils with GGTI-2133 (1 or 10

␮M). Data represent means Ϯ SE, *Ͻ 0.05

vs. PBS and #P

Ͻ 0.05 vs. PBS ϩ CXCL2, ϭ 5.

L227

GERANYLGERANYL TRANSFERASE AND ABDOMINAL SEPSIS



AJP-Lung Cell Mol Physiol

doi:10.1152/ajplung.00199.2012



www.ajplung.org

 by 10.220.33.2 on October 20, 2017

http://ajplung.physiology.org/

Downloaded from 


leukocytes. These results are also in line with our recent findings

showing that inhibition of Rho-kinase, the downstream signaling

target of Rho protein geranylgeranylation (36), decreases pulmo-

nary edema and damage triggered by CLP (17). Although this

study provides the first direct data indicating a role of geranylgera-

nyl transferase in infectious lung injury, Chiba et al. (11) have

reported that GGTI-2133 reduces antigen-induced pulmonary

bronchoconstriction in an experimental asthma model supporting

the concept that geranylgeranyl transferase exert proinflammatory

functions in the lung. Moreover, we have recently reported that

simvastatin treatment decreases CLP-provoked lung injury (41).

With the knowledge that statins prevent formation of geranylgera-

nylpyrophosphate and isoprenylation of Rho proteins (44), our

present findings might help explain the protective effects of

simvastatin against lung damage in abdominal sepsis. It is inter-

esting to note that although inhibition of geranylgeranyl trans-

ferase protected against neutrophil accumulation and tissue injury

in the lung the number of bacteria in the blood was not altered in

CLP animals receiving GGTI-2133. Considering recent data in-

dicating that platelets mediate neutrophil activation via secretion

of CD40L in abdominal sepsis (26), it was of great interest to

examine the role geranylgeranyl transferase in regulating platelet

shedding of CD40L. We observed that platelet surface expression

of CD40L was not altered by inhibition of geranylgeranyl trans-

ferase activity in septic animals. Moreover, agonist-induced ex-

pression of CD40L on isolated platelets was not altered by

GGTI-2133. Together, these findings indicate that geranylgeranyl

transferase-dependent pulmonary recruitment of neutrophils is

independent of CD40L in abdominal sepsis.

Inflammatory infiltration of neutrophils at extravascular sites

is a multistep process supported by adhesion molecules on

neutrophils, such as P-selectin glycoprotein ligand-1 (PSGL-1)

and Mac-1 (3, 4). Therefore, we next asked whether gera-

nylgeranyl transferase might regulate neutrophil activation and

expression of Mac-1. Indeed, treatment with GGTI-2133 sig-

nificantly reduced expression of Mac-1 on the surface of

neutrophils in mice exposed to CLP. However, inhibition of

geranylgeranyl transferase had no effect on CXCL2-induced

upregulation of Mac-1 on isolated neutrophils in vitro, sug-

gesting that geranylgeranyl transferase regulates Mac-1 expres-

sion on neutrophils in an indirect manner in vivo. Neutrophil

activation and trafficking in the extravascular space are coor-

dinated by secreted CXC chemokines, such as CXCL1 and

CXCL2, being murine homologues of human interleukin-8

(34). A functional role of CXC chemokines has been proposed

in abdominal infections (40, 41). Herein, it was observed that

inhibition of geranylgeranyl transferase markedly reduced pul-

monary and plasma levels of CXC chemokines in septic

animals. An important role of CXC chemokines was empha-

sized by our observation that local administration of CXCL1

and CXCL2 reversed the inhibitory effect of GGTI-2133 on

pulmonary accumulation of neutrophils in CLP animals. More-

over, we found that CLP markedly enhanced CXCL1 and

CXCL2 mRNA levels in alveolar macrophages. Notably, ad-

ministration of GGTI-2133 abolished CLP-provoked gene ex-

pression of CXC chemokines in alveolar macrophages, indi-

cating that geranylgeranyl transferase signaling is a key feature

in macrophage production of CXC chemokines in abdominal

sepsis. Knowing that CXC chemokines effectively increase

Mac-1 expression on neutrophils, it is plausible to conclude

that the reduction of CLP-evoked Mac-1 expression on neu-

trophils observed in CLP mice herein might be due to the

profound attenuation of CXC chemokine formation in GGTI-

2133-treated animals. Considering that CXC chemokines are

potent inducers of neutrophil migration (43), it was also of

interest to evaluate the role of geranylgeranyl transferase in

regulating chemokine-dependent chemotaxis herein. Notably,

we observed that inhibition of geranylgeranyl transferase dose

dependently decreased CXCL2-induced neutrophil migration

in vitro. Given that Rho-kinase signaling is instrumental in

actin cytoskeletal organization and cell motility (21, 25), it is

plausible that geranylgeranyl transferase-mediated isoprenyla-

tion of Rho proteins upstream of Rho-kinase activation might

help to explain the potent role of geranylgeranyl transferase in

chemokine-mediated neutrophil migration. Nonetheless, these

results indicate that geranylgeranyl transferase regulate sepsis-

evoked pulmonary infiltration of neutrophils at two distinct

levels, i.e., both formation and function (i.e., migration) of

CXC chemokines. Taken together, these inhibitory effects of

GGTI-2133 on neutrophil expression of Mac-1 and CXC

chemokine formation in the lung mimic the actions exerted by

simvastatin in the same model (41), suggesting that reduced

formation of geranylgeranyl pyrophosphate might, at least in

part, explain certain anti-inflammatory effects of statins in

abdominal sepsis. Moreover, we confirmed in the present study

that the neutrophil expression of CXCR2 is downregulated in

sepsis (29) but inhibition of geranylgeranyl transferase had no

effect on the surface level of CXCR2 on neutrophils in CLP

mice, indicating that modulation of CXCR2 expression is not

involved in the anti-inflammatory effects of GGTI-2133.

We conclude that geranylgeranyl transferase is a potent

regulator of acute lung injury in abdominal sepsis. Inhibition of

geranylgeranyl transferase decreases CLP-induced pulmonary

recruitment of neutrophils via reduction of CXC chemokine

production in lung macrophages. Our findings suggest that

targeting geranylgeranyl transferase might be an effective way

to ameliorate respiratory failure in polymicrobial sepsis.


Download 229.75 Kb.

Do'stlaringiz bilan baham:
1   2   3




Ma'lumotlar bazasi mualliflik huquqi bilan himoyalangan ©fayllar.org 2024
ma'muriyatiga murojaat qiling