House dust mite-derived serine protease upregulates gene expression of interleukin-33 in canine keratinocytes via protease-activated receptor-2

Vet Dermatol. 2022 Feb;33(1):72-e24. doi: 10.1111/vde.13023. Epub 2021 Sep 14.

Abstract

Background: The involvement of interleukin (IL)-33 produced by keratinocytes has been suggested in the pathogenesis of canine atopic dermatitis (cAD). House dust mite (HDM)-derived proteases induce the production of various cytokines and chemokines in keratinocytes via protease-activated receptor-2 (PAR-2); however, their effects on IL-33 mRNA expression in canine keratinocytes have not been determined.

Hypothesis/objective: To clarify whether HDM-derived proteases induce IL-33 mRNA expression in canine keratinocytes via PAR-2.

Methods and materials: Expression of IL-33 mRNA was quantified by real-time PCR in a cell line of canine progenitor epidermal keratinocytes (CPEK) stimulated with Dermatophagoides farinae (Der f) whole body extract, Der f pre-treated with cysteine protease and serine protease inhibitors, and trypsin. Trypsin and Der f-mediated IL-33 mRNA expression also was measured in CPEK cells treated with a PAR-2 antagonist.

Results: Der f enhanced IL-33 mRNA expression in CPEK cells in incubation time- and dose-dependent manners. Der f pre-treated with a serine protease inhibitor, and not a cysteine protease inhibitor, abrogated an increase in IL-33 mRNA expression in CPEK cells. Trypsin also enhanced IL-33 mRNA expression in CPEK cells. Trypsin-mediated IL-33 mRNA expression was completely abolished by a PAR-2 antagonist, while Der f-mediated IL-33 mRNA expression was partially and significantly diminished by it.

Conclusions and clinical relevance: Der f-derived serine protease upregulated IL-33 mRNA expression in CPEK cells at least in part via PAR-2. These findings suggest that HDM may be involved in the development of C AD by increasing IL-33 mRNA expression in keratinocytes.

Contexte: L’implication de l’interleukine (IL)-33 produite par les kératinocytes a été suggérée dans la pathogénie de la dermatite atopique canine (cAD). Les protéases dérivées des acariens de poussière de maison (HDM) induisent la production de cytokines et chimiokines variées dans les kératinocytes via PAR-2 (protease-activated receptor-2) ; cependant, leurs effets sur l’expression d’ARNm IL-33 des kératinocytes canins n’ont pas été déterminés. HYPOTHÈSES/OBJECTIFS: Clarifier si les protéases dérivées d’HDM induisent l’expression d’IL-33 au sein des kératinocytes canins via PAR-2. MATÉRIELS ET MÉTHODES: L’expression d’ ARNm d’IL-33 a été quantifiée par PCR en temps réel dans une lignée cellulaire de CPEK (canine progenitor epidermal keratinocytes) stimulée par extrait de corps entier de Dermatophagoides farinae (Der f), Der F prétraité avec inhibiteurs de cystéine protéase et serine protéase, et Der F pré-traité avec trypsine. L’expression de trypsine et Der f médiée par l’expression d’ARNm d’IL-33 a aussi été mesurée dans les cellules CPEK traitées avec antagoniste de PAR-2. RÉSULTATS: L’expression d’ARNm IL-33 a été augmentée par Der f dans les cellules CPEK en incubation de manière temps et dose dépendante. Der f pré traité par inhibiteur de serine protéase et par inhibiteur de cystéine protéase, a supprimé l’augmentation de l’expression d’ARNm IL-33 au sein des cellules CPEK. L’expression d’ARNm d’IL-33 médiée par la trypsine était complémentent supprimée par antagoniste de PAR-2, alors que l’expression d’ARNm IL-33 médiée par Der f était partiellement et significativement diminuée.

Conclusions et importance clinique: La serine protéase dérivée de Der f augmente l’expression d’ARNm d’IL-33 dans les cellules CPEK au moins en partie via PAR-2. Ces données suggèrent que HDM peut être impliquée dans le développement de CAD en augmentant l’expression d’ARNm IL-33 dans les kératinocytes.

INTRODUCCIÓN: Se ha sugerido la participación de la interleuquina (IL) -33 producida por los queratinocitos en la patogenia de la dermatitis atópica canina (cAD). Las proteasas derivadas de ácaros del polvo doméstico (HDM) inducen la producción de diversas citoquinas y quimioquinas en los queratinocitos a través del receptor 2 activado por proteasa (PAR-2); sin embargo, no se han determinado sus efectos sobre la expresión de RNAm de IL-33 en queratinocitos caninos. HIPÓTESIS/OBJETIVO: aclarar si las proteasas derivadas de HDM inducen la expresión de RNAm de IL-33 en queratinocitos caninos a través de PAR-2. MÉTODOS Y MATERIALES: se cuantificó la expresión de RNAm de IL-33 mediante PCR a tiempo real en una línea celular de progenitores de queratinocitos epidérmicos caninos (CPEK) estimulados con extracto de cuerpo entero de Dermatophagoides farinae (Der f), Der F pretratado con cisteína proteasa e inhibidores de serina proteasa, y Der F pretratado con tripsina. La expresión de RNAm de IL-33 mediada por tripsina y Der f también se midió en células CPEK tratadas con un antagonista de PAR-2. RESULTADOS: Der f aumentó la expresión de RNAm de IL-33 en células CPEK en forma dependientes del tiempo de incubación y de la dosis. El pretratamiento de Der f con un inhibidor de serina proteasa, y no con un inhibidor de cisteína proteasa, anuló el aumento en la expresión de RNAm de IL-33 en células CPEK. La tripsina también incrementó la expresión de RNAm de IL-33 en células CPEK. La expresión de RNAm de IL-33 mediada por tripsina fue completamente abolida por un antagonista de PAR-2, mientras que la expresión de RNAm de IL-33 mediada por Der f disminuyó parcial y significativamente. CONCLUSIONES Y RELEVANCIA CLÍNICA: la serina proteasa derivada de Der f incrementó la expresión de RNAm de IL-33 en células CPEK al menos en parte a través de PAR-2. Estos hallazgos sugieren que HDM puede estar involucrado en el desarrollo de cAD al aumentar la expresión de RNAm de IL-33 en queratinocitos.

Hintergrund: Eine Beteiligung von Interleukin (IL)-31, welches von Keratinozyten produziert wird, an der Pathogenese der atopischen Dermatitis des Hundes (cAD), wird vermutet. Proteasen aus Hausstaubmilben (HDM) induzieren die Produktion verschiedener Zytokine und Chemokine in Keratinozyten über den Protease-Activated Rezeptor-2 (PAR-2); ihre Auswirkungen auf eine IL-33 mRNA Exprimierung in caninen Keratinozyten wurde bisher nicht bestimmt.

Hypothese/ziele: Eine Abklärung, ob Proteasen aus HDM eine IL-33 mRNA Exprimierung in caninen Keratinozyten über PAR-2 induzieren.

Methoden und materialien: Die Exprimierung von IL-33 mRNA wurde mittels Real-Time PCR in einer Zelllinie von caninen epidermalen Keratinozyten Vorläuferzellen (CPEK) quantifiziert, die mittels Dermatophagoides farinae (Der f) Ganzkörperextrakt, mit Der F vorbehandelt mit Cystein Protease und Serin Protease Inhibitoren, und Der F vorbehandelt mit Trypsin stimuliert worden waren. Trypsin und Der f-mediierte IL-33 mRNA Exprimierung wurde auch in CPEK Zellen, die mit einem PAR-2 Antagonisten behandelt worden waren, gemessen.

Ergebnisse: Der f verstärkte die IL-33 mRNA Exprimierung in CPEK Zellen Inkubationszeit- und Dosisabhängig. Der f vorbehandelt mit Serin Proteaseinhibitor, und nicht mit einem Cystein Proteaseinhibitor, verhinderte eine Zunahme an IL-33 mRNA Exprimierung in CPEK Zellen. Trypsin mediierte IL-33 mRNA Exprimierung wurde durch einen PAR-2 Antagonisten völlig verhindert, während Der f-mediierte IL-33 mRNA Exprimierung teilweise und signifikant dadurch vermindert wurde.

Schlussfolgerungen und klinische bedeutung: Der f-stammend aus Serinprotease regelte IL-33 mRNA Exprimierung in CPEK Zellen zumindest teilweise über PAR-2 hoch. Diese Ergebnisse weisen darauf hin, dass HDM bei der Entwicklung von CAD durch Zunahme von IL-33 mRNA Exprimierung in Keratinozyten eine Rolle spielen könnten.

背景: 犬アトピー性皮膚炎 (cAD) の発症には、ケラチノサイトで産生されるインターロイキン (IL)-33の関与が示唆されている。ハウスダストマイト (HDM) 由来プロテアーゼは、プロテアーゼ活性化受容体-2(PAR-2) を介してケラチノサイトで様々なサイトカインやケモカインの産生を誘導するが、犬のケラチノサイトにおけるIL-33 mRNAの発現に対する影響は明らかにされていない。 仮説・目的: 本研究の目的は、HDM 由来プロテアーゼが PAR-2 を介して犬のケラチノサイトにおける IL-33 mRNA の発現を誘導するかどうかを明らかにすることであった。 材料・方法: Dermatophagoides farinae(Der f) の全抽出物、システインプロテアーゼ阻害剤およびセリンプロテアーゼ阻害剤で前処理したDer F、トリプシンで前処理したDer Fで刺激した犬の前駆表皮角化細胞 (CPEK) において、IL-33 mRNAの発現をリアルタイムPCR法で定量した。PAR-2アンタゴニストで処理したCPEK細胞においても、トリプシンおよびDer fを介したIL-33 mRNAの発現を測定した。 結果: Der fはCPEK細胞のIL-33 mRNAの発現を、インキュベーション時間および用量に依存して促進した。Der fは、システインプロテアーゼ阻害剤ではなく、セリンプロテアーゼ阻害剤で前処理することにより、CPEK細胞におけるIL-33 mRNAの発現増加を無効にした。トリプシンもCPEK細胞におけるIL-33 mRNAの発現を促進した。トリプシンを介したIL-33 mRNAの発現はPAR-2アンタゴニストによって完全に消失したが、Der fを介したIL-33 mRNAの発現はPAR-2アンタゴニストによって部分的かつ有意に減少した。 結論と臨床的妥当性: Der f由来セリンプロテアーゼは、少なくとも部分的にはPAR-2を介してCPEK細胞のIL-33 mRNA発現を上昇させた。これらの知見は、HDMがケラチノサイトにおけるIL-33 mRNAの発現を増加させることにより、CADの発症に関与している可能性を示唆している。.

背景: 角质细胞产生的白介素(IL)-33参与了犬特应性皮炎(cAD)的发病机制。屋尘螨(HDM)衍生的蛋白酶通过蛋白酶激活受体-2(PAR-2)诱导角质细胞产生各种细胞因子和趋化因子; 然而, 尚未确定其对犬角质细胞中IL-33 mRNA表达的影响。 假设/目的: 阐明HDM衍生的蛋白酶是否通过PAR-2诱导犬角质细胞表达IL-33 mRNA。 方法和材料: 用粉尘螨(Der f)全身提取物、用半胱氨酸蛋白酶和丝氨酸蛋白酶抑制剂预处理的Der f, 以及用胰蛋白酶预处理的Der f刺激的犬祖细胞表皮角质细胞(CPEK)的细胞系, 并通过实时PCR定量IL-33 mRNA的表达。在用PAR-2拮抗剂处理的CPEK细胞中也测定了胰蛋白酶和Der f介导的IL-33 mRNA表达。 结果: Der f以孵育时间和剂量依赖性方式增强CPEK细胞中IL-33 mRNA的表达。用丝氨酸蛋白酶抑制剂而不是半胱氨酸蛋白酶抑制剂预处理的Der f可消除CPEK细胞中IL-33 mRNA表达的增加。胰蛋白酶还可增强CPEK细胞中IL-33 mRNA的表达。PAR-2拮抗剂可完全消除胰蛋白酶介导的IL-33 mRNA表达, 而Der f介导的IL-33 mRNA表达可部分显著减弱。 结论和临床相关性: Der f衍生的丝氨酸蛋白酶至少部分通过PAR-2上调CPEK细胞中IL-33 mRNA的表达。这些发现提示HDM可能通过增加角质细胞中IL-33 mRNA的表达参与CAD的发生。.

Contexto: O envolvimento da interleucina (IL) -33 produzido por queratinócitos tem sido sugerido na patogênese da dermatite atópica canina (CAD). As proteases derivadas de ácaros da poeira doméstica (HDM) induz a produção de várias citocinas e quimiocinas por queratinócitos via receptor-2 ativado por protease (PAR-2); Entretanto, seus efeitos sobre a expressão de IL-33 mRNA em queratinócitos caninos não foram determinados. HIPÓTESE/OBJETIVO: Esclarecer se as proteases derivadas HDM induzem a expressão de IL-33 mRNA em keratinócitos caninos via par-2. MÉTODOS E MATERIAIS: Expressão do IL-33 RNAm foi quantificada por PCR em tempo real em uma linha celular de queratinócitos epidérmicos de progenitores caninos (CPEK) estimulada com extrato de Dermatophagoides farinae (Der F) inteiro, Der F pré-tratado com inibidores de protease cisteína e protease de serina e Der F pré-tratado com tripsina. A expressão de tripsina e de IL-33 mRNA mediadas por Der F também foram medidas em células CPEK tratadas com um antagonista PAR-2.

Resultados: Der F fortaleceu a expressão de IL-33 mRNA em células CPEK dependente do tempo de incubação e da dose. Der F pré-tratado com um inibidor de protease de serina, e não um inibidor de protease da cisteína, gerou um aumento na expressão de IL-33 mRNA em células CPEK. A tripsina também exacerbou a expressão de IL-33 mRNA em células CPEK. A expressão de IL-33 mRNA mediada por tripsina foi completamente interrompida por um antagonista de PAR-2, enquanto a expressão de IL-33 mRNA mediada por Der F foi significativamente e parcialmente diminuída por ela. CONCLUSÕES E RELEVÂNCIA CLÍNICA: As serina proteases derivadas de Der F regularam a expressão de IL-33 mRNA em células do CPEK via PAR-2 ao menos em parcialmente. Essas descobertas sugerem que o HDM pode estar envolvido no desenvolvimento da DAC aumentando a expressão de IL-33 mRNA em queratinócitos.

MeSH terms

  • Animals
  • Antigens, Dermatophagoides
  • Dermatitis, Atopic / veterinary*
  • Dogs
  • Gene Expression
  • Interleukin-33* / genetics
  • Keratinocytes
  • Pyroglyphidae* / enzymology
  • Receptor, PAR-2* / genetics
  • Serine Proteases* / metabolism

Substances

  • Antigens, Dermatophagoides
  • Interleukin-33
  • Receptor, PAR-2
  • Serine Proteases