Serine protease inhibitor gabexate mesilate attenuates american cockroach-induced bronchial damage and inflammatory cytokine release

ABSTRACT

Background and objective: Allergic airway diseases are not only a TH2-mediated chronic airway inflammation, but also a condition of epithelial barrier defects and dysfunction. Allergens with protease activities are known factors that initiate respiratory epithelial damage. Cockroach allergy is the second leading cause of allergic respiratory airway diseases in Taiwan, and cockroach allergens have strong serine protease activity. This study aimed to determine the protective effect of the direct local administration of gabexate mesilate (GM) on American cockroach allergen (CraA)-induced human bronchial epithelial cell inflammation. Methods: BEAS-2B cells, from the human bronchial epithelial cell line, were stimulated with CraA or co-cultured with different doses of GM. Cellular morphologic changes were observed by microscopy and changes in chemokine mRNA expression and protein levels were determined by semi-quantitative reverse transcription-polymerase chain reaction (RT-PCR) and ELISA. Effects of specific inhibitors of ERK1/2 (U0126), JNK (SP600125), and p38 MAPK (SB203580) on CraA-induced chemokine mRNA expression were also tested by RT-PCR. Results: GM prevented CraA-induced bronchial epithelial cell detachment and morphological changes. It had superior and more extensive suppression effects than specific target MAPK inhibitors in CraA-induced mRNA expression of IL-8, monocyte chemotactic protein (MCP) 1, chemokine (C-C motif) ligand 20, and granulocyte-macrophage colony-stimulating factor from the cells in a dose-dependent manner. CraA-induced IL-8 and MCP-1 protein production from BEAS-2B cells was also attenuated by GM. Conclusions: The serine protease inhibitor GM has local protective effects against CraA-induced bronchial epithelial inflammation. The development of an inhaled or intranasal protease inhibitor may be a potential strategy for the treatment of allergic airway diseases induced by allergens with protease activities (AU)

RESUMEN

Antecedentes y objetivo: Las enfermedades alergicas de las vias respiratorias no son solo fruto de una inflamacion cronica de las vias respiratorias mediada por Th2, sino que tambien se encuentran defectos fisicos y funcionales de la barrera epitelial. En este sentido, es conocido el papel de los alergenos con actividad proteasa que son los factores conocidos de inicio del dano epitelial respiratorio. La alergia a las cucarachas es la segunda causa principal de enfermedades alergicas de las vias respiratorias en Taiwan y estos alergenos poseen una potente actividad serin-proteasa. Este estudio tuvo como objetivo determinar el efecto protector del mesilato de gabexate (GM) contra la inflamacion inducida por la administracion local directa de alergenos de la cucaracha americana (CRAA), sobre las celulas epiteliales bronquiales humanas. Metodos: Se empleo la linea de celulas epiteliales bronquiales, celulas BEAS-2B, las cuales se estimularon con CRAA o fueron co-cultivadas con diferentes dosis de GM. Se analizaron los cambios morfologicos celulares por microscopia y los cambios en la expresion de ARNm de diferentes quimiocinas, asi como los niveles de proteina. Se utilizaron metodos semi-cuantitativos de RT-PCR y ELISA. Los efectos de inhibidores especificos de ERK1/2 (U0126), JNK (SP600125), y p38 MAPK (SB203580) en las expresion de ARNm de quimiocinas inducidas por CRAA, tambien se ensayaron por RT-PCR. Resultados: El mesilato de gabexate impidio el desprendimiento de las celulas epiteliales y los cambios morfologicos inducidos con CRAA a nivel bronquial. Sus efectos supresores fueron mas potentes y prolongados que los obtenidos con inhibidores especificos de MAPK sobre la expresion del ARNm de IL-8, MCP-1, CCL20 y GMSF en una forma dosis-dependiente. La produccion proteica de IL-8 y MCP-1 de las celulas BEAS-2B tambien fue menor cuando se anadio GM. Conclusiones: El mesilato de gabexate, inhibidor serin-proteasa , tiene efectos protectores locales contra la inflamacion bronquial epitelial inducida por la cucaracha americana. El desarrollo de un inhibidor de la proteasa, por via inhalada o intranasal, puede ser una estrategia potencial para el tratamiento de enfermedades de las vias respiratorias alergicas inducidas por alergenos con actividad proteasa (AU)