The endotoxin lipopolysaccharide (LPS)-induced pulmonary endothelial barrier disruption is a key pathogenesis of acute lung injury (ALI) and acute respiratory distress syndrome (ARDS). However, the molecular mechanisms underlying LPS-impaired permeability of pulmonary microvascular endothelial cells (PMVECs) are not fully understood.
MethodsRat PMVECs were isolated and monolayered cultured, then challenged with different doses of LPS (0.1mg/L, 1mg/L, and 10mg/L). Trans-endothelial electrical resistance (TER) was utilized to measure the integrity of the endothelial barrier. Ras-related C3 botulinum toxin substrate 1 (Rac1) activity and the phosphorylation of Ezrin/Radixin/Moesin proteins (ERM) were assessed by pulldown assay and Western Blotting. Small interfering RNA (siRNA) inhibition of Rac1 and Moesin were applied to evaluate the effect of PMVEs permeability and related pathway.
ResultsLPS induced dose and time-dependent decreases in TER and increase in ERM threonine phosphorylation, while inactivated Rac1 activity in PMVEC. siRNA study demonstrated that both Rac1 and Moesin were involved in the mediation of the LPS-induced hyperpermeability in PMVECs monolayers, and Rac1 and Moesin could regulate each other.
ConclusionPhosphorylated ERM mediates LPS induced PMVECs permeability through negatively regulating Rac1 activity.
La disrupción de la barrera endotelial pulmonar inducida por endotoxina o lipopolisacárido (LPS) es un factor patogénico clave en la lesión pulmonar aguda (LPA) y el síndrome de distrés respiratorio agudo (SDRA). Sin embargo, los mecanismos que subyacen al empeoramiento de la permeabilidad de las células endoteliales de la microvasculatura pulmonar (PMVECs, por sus siglas en inglés) no se conocen.
MétodosSe aislaron y cultivaron en monocapa PMVEC de rata, y se expusieron a diferentes dosis de LPS (0,1, 1 y 10mg/l). Se utilizó la resistencia eléctrica transendotelial (TER, por sus siglas en inglés) para medir la integridad de la barrera endotelial. Se analizó la actividad del sustrato 1 de la toxina botulínica C3 relacionado con Ras (Rac1) y la fosforilación de las proteínas erzina/raxidina/moesina (ERM) mediante ensayos pulldown y Western blot. Para evaluar la permeabilidad de las PMVEC y las vías relacionadas se inhibieron Rac1 y moesina mediante ARN pequeño de interferencia (siRNA, por sus siglas en inglés).
ResultadosEl LPS indujo una disminución dependiente de dosis y tiempo de la TER e incrementó la fosforilación en treonina de ERM, al mismo tiempo que inactivó a Rac1 en las PMVEC. El estudio con siRNA demostró que, tanto Rac1 como la moesina estaban implicadas en la mediación de la permeabilidad de las PMVEC en monocapa inducida por LPS, y que Rac1 y la moesina podrían regularse mutuamente.
ConclusiónLa fosforilación de ERM media la permeabilidad de las PMVECs inducida por LPS mediante la regulación negativa de la actividad de Rac1.
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