Role of p38alpha kinase in myeloid cells during lung metastasis and inflammation

Abstract

[eng] The lungs are constantly exposed to external particles and microbes, so their particular immune environment is immunosuppressive to avoid unnecessary inflammatory responses. This increases the susceptibility of this organ to lung metastasis, a hallmark of advanced cancer constituting an important cause of dead. Among immune cells in tumors, myeloid cells are very predominant and strongly influence the outcome of primary tumours and metastasis. They promote an immunosuppressive environment and several studies indicate that a high infiltration of myeloid cells in tumours correlates with worse prognosis in patients. In the lungs there is a specific type of tissue-resident myeloid cells, alveolar macrophages (AMs), which are crucial for the fitness of the lungs. These cells are found patrolling the alveolar surface and maintain the immune tolerance of the lungs. A tight regulation of the inflammation pathways is central in AMs. Here, we have studied the influence of the stress-activated protein kinase p38alpha in lung myeloid cells to determine its role in lung tumorigenesis. By using a mouse model in which we deleted p38alpha kinase from myeloid cells (p38alpha 1Lys), we observed that those mice presented less lung metastasis, accompanied by an increase in activated T cells. Further transcriptomic analysis allowed us to determine that p38alpha is of particular importance in the biology of AMs, especially in their antigen presentation capacity via the major histocompatibility complex class II (MHCII). In vitro experiments using bone marrow derived macrophages (BMDMs) have allowed us to determine that the regulation of MHCII by p38alpha is through transcriptional regulation of class II transcriptional activator (CIITA). Our results indicate that p38alpha could regulate CIITA by controlling histone deacetylase 6 (HDAC6) through MK2, a key p38alpha substrate. We have also observed that AMs highly depend on p38alpha for other crucial functions such as phagocytosis, efferocytosis and cholesterol homeostasis, processes which were also found affected in AMs from p38alpha1Lys. Additionally, in vivo lung inflammation experiments of asthma and acute lung injury revealed that p38alpha is crucial to maintain lung immunosuppression, a condition which benefits immune evasion of cancer cells. Our results support the importance of a balanced p38alpha signalling both in homeostasis and in different lung inflammatory pathologies.

[cat] Els pulmons estan sota constant exposició a partícules externes i microbis, de manera que el seu ambient immunitari és immunosupressor per evitar reaccions inflamatòries innecessàries. Això incrementa la susceptibilitat d’aquest òrgan a la metàstasi pulmonar, malaltia que actualment constitueix una important causa de mort. Entre les cèl·lules immunitàries dels tumors, les cèl·lules mieloides són molt predominants i influencien de manera important al desenvolupament tumoral i la metàstasis. Promouen un ambient immunosupressor que beneficia el tumor i de fet, molts estudis correlacionen una alta infiltració de cèl·lules mieloides als tumors amb una pitjor prognosi dels pacients. Als pulmons hi ha un tipus especial de cèl·lules mieloides residents de teixit, els macròfags alveolars (MAs), que són clau per mantenir el bon funcionament pulmonar. La regulació de les cascades de senyalització inflamatòries és central en els MAs. En aquesta tesi, hem estudiat la influència de la proteïna cinasa activada per estrès p38alfa en cèl·lules mieloides per veure la seva funció en la formació de tumors pulmonars. Per fer-ho, hem fet servir un model de ratolí en què la proteïna p38alfa està delecionada en les cèl·lules mieloides (p38alfa 1Lys). Amb aquest model, hem observant que els ratolins p38alfa1Lys presentaven menys metàstasis que els control, i això estava acompanyat d’un increment en les cèl·lules T activades. Amb anàlisis de transciptòmica hem pogut veure que p38alfa és crucial en la biologia dels MAs, particularment en la seva capacitat de presentació d’antígens via el complex major d’histocompatibilitat de classe II (MHCII). Experiments in vitro usant macròfags derivats de medul·la òssia ens han permès determinar que la regulació de MHCII per p38alfa és mitjançant la regulació de l’activador transcripcional de classe II (CIITA). Els nostres resultats indiquen que p38alfa podria regular CIITA mitjançant la regulació de la histona desacetilasa 6 (HDAC6) per mitjà de la cinasa MK2, un dels principals substrats de p38alfa . També hem observat que els MAs depenen de p38alfa per altres funcions importants, com la fagocitosi, esferocitosi i la regulació de la homeòstasi del colesterol. Experiments in vivo d’asma i lesió pulmonar aguda han revelat que p38alfa és crucial en el manteniment de la immunosupressió pulmonar, una condició que, per altra banda, és beneficiosa pel creixement tumoral. Els nostres resultats suporten la importància de la senyalització de p38alfa en homeòstasi i en diferents patologies inflamatòries pulmonars.