LPS may enhance expression and release of HMGB1 in human nasal epithelial cells in vitro

Espressione e rilascio della proteina HMGB1 da coltura di cellule epiteliali nasali dopo stimolazione con LPS

D. Chen1, L.M. Bellussi2, D. Passali2, L. Chen1

1 Department of Otolaryngology Head and Neck Surgery, Chinese PLA General Hospital, Beijing, China; 2 Department of Human Pathology and Oncology, ORL Division, University of Siena, Italy

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Summary

Chronic rhinosinusitis with nasal polyps is a common disease with still unclear pathophysiologic mechanisms. The airway epithelial barrier has been shown to be involved in different chronic disorders, including rhinitis, nasal polyposis and asthma. High mobility group box 1 (HMGB1), a primarily nuclear protein, is involved in the induction of airway inflammation in patients with chronic rhinosinusitis, allergy, asthma and COPD. Pathogen-derived lipopolysaccharide is widely used as a trigger for inflammation. However, the molecular dialogue between LPS and HMGB1 in the delayed inflammatory processes remains to be explored, and the regulation of HMGB1 release through LPS from epithelial cells has not been extensively studied in patients with chronic rhinosinusitis and nasal polyps. The objective of the present study was to investigate the relocation of HMGB1 in LPS-induced human nasal epithelial cells in vitro. We obtained epithelial cells of nasal polyps from 10 patients requiring surgery for sinusitis at the ENT Department of the Chinese PLA General Hospital. The primary cultured human nasal epithelial (HNE) cells were stimulated with LPS. The expression and translocation of HMGB1 in intracellular and culture supernatants were determined using Western blot and immunofluorescence assay. HMGB1 protein was released in a time-dependent fashion in culture supernatants: in fact, expression of HMGB1 protein in HNE cells showed no significant changes at 0-24 h after exposure to 100 μg/ml LPS, but increased significantly at 48 and 72 hr. Immunofluorescence analysis revealed the transfer of HMGB1 from nuclei to cytoplasm in response to LPS exposure after 24 hr. These data reveal a hitherto unrecognized association between HMGB1 and LPS in human nasal epithelial cells. LPS can affect HMGB1 translocation and release, suggesting the involvement of HMGB1, through inflammatory mediators, in chronic rhinosinusitis with nasal polyps.

Riassunto

La rinosinusite cronica e la poliposi nasale sono patologie frequenti con un meccanismo fisiopatologico non del tutto chiarito. La barriera epiteliale delle vie respiratorie sembra essere coinvolta in diverse patologie croniche come la rinite, la poliposi nasale e l’asma. HMGB1, proteina espressa originalmente a livello nucleare, è coinvolta nell’induzione dell’infiammazione delle vie aeree nei pazienti affetti da rinosinusiti croniche, rinite allergica, asma e COPD. I Lipopolisaccaridi batterici sono ampiamente utilizzati come trigger dell’infiammazione. Tuttavia, il dialogo molecolare tra LPS e HMGB1, nella fase tardiva del processo infiammatorio, resta da approfondire. La regolazione del rilascio di HMGB1 dopo stimolazione con LPS dalle celle epiteliali non è ancora stata studiata in modo esaustivo in pazienti con diagnosi di rinosinusite cronica con poliposi nasale. L’obiettivo di questo studio è stato quello di analizzare in vitro la localizzazione di HMGB1 in colture di cellule epiteliali nasali umane dopo stimolazione con LPS. Abbiamo prelevato cellule epiteliali di polipi nasali da 10 pazienti sottoposti a chirurgia per sinusite cronica presso il Dipartimento di O.R.L. del PLA General Hospital di Pechino. Abbiamo stimolato la coltura primaria di cellule epiteliali nasali umane con LPS. L’espressione di HMGB1 e la traslocazione intracellulare e nel surnatante della coltura sono stati determinati usando la tecnica Western Blot e la determinazione in immunofluorescenza. L’espressione della proteina HMGB1 nelle cellule epiteliali nasali umane non ha mostrato variazioni significative a 0-24 h dall’esposizione a 100 μg/ml di LPS, ma è aumentata significativamente a 48 e 72 h. HMGB1 è rilasciata nel surnatante in modo tempo-dipendente. Le analisi di lmmunofluorescenza hanno mostrato il trasferimento di HMGB1 dal nucleo al citoplasma in risposta all’esposizione ad LPS dopo 24 ore. I nostri risultati hanno evidenziato un’associazione tra HMGB1 e LPS a tutt’oggi non dimostrata. I LPS possono pertanto ritenersi implicati nella traslocazione e nel rilascio di HMGB1 dalle cellule epiteliali nasali umane, suggerendo il coinvolgimento di HMGB1 come mediatore infiammatorio tardivo nelle rinosinusiti croniche associate o meno a poliposi nasale.