Severe asthma is chronic airway disease, exhibit poor response to conventional asthma therapies. Growing evidence suggests that elevated hypoxia increases the severity of asthmatic inflammation among patient and model systems. In this study, we elucidate the therapeutic effect and mechanistic basis of Adhatoda Vasica (AV) aqueous extract on acute allergic as well as severe asthma subtypes, at physiological, histopathological and molecular levels using mouse models. We observed, oral administration of AV extract not only attenuates the increased airway resistance and inflammation in acute allergic asthmatic mice but also alleviates the molecular signatures of steroid (dexamethasone) resistance like IL-17A, KC and HIF-1α (hypoxia inducible factor-1alpha) in severe asthmatic mice. The reversal of pathophysiological features after AV treatment is associated with inhibition of elevated HIF-1α levels by restoring the expression of its negative regulator-PHD2 (prolyl hydroxylase domain-2). This was further confirmed in acute and severe asthma model developed by augmented hypoxic response. Further, AV treatment reverses cellular hypoxia- induced mitochondrial dysfunction in human bronchial epithelial cells - evident from bioenergetic profiles and morphological analysis of mitochondria. Involvement of hypoxia and mitochondrial dysfunction in asthma severity is being increasingly realised. Extract of AV although widely used in Ayurveda practice for the treatment of diverse respiratory ailments, including asthma, its molecular basis of action and effect on severe asthma subtype is still unclear. This study, demonstrates therapeutic mechanism of Adhatoda Vasica through hypoxia-induced mitochondrial dysfunction and highlights its potential in the treatment of severe steroid-resistant asthma.

Abstract Asthmatics with poor steroid responsiveness are now found to use health services at higher frequency and contribute to socio-economic burden disproportionately. We have previously shown that a ω-6 fatty acid metabolite leads to a severe and steroid insensitive asthma-like condition in mice. Here, we investigated the role of retinoid-x-receptor gamma (RXRγ) and Docosahexaenoic acid (DHA), a ω3 fatty acid rexinoid ligand of RXR, on the features of steroid insensitivity in asthmatic condition. RXRγ was found to be reduced in the lungs of human asthmatics and mice with steroid insensitive allergic airway inflammation. RXRγ knockdown in naïve mice led to spontaneous asthma like features whereas RXRγ knockdown in allergic mice led to steroid insensitive asthma features. We observed while RXRγ binds to the glucocorticoid receptor (GR) gene and regulates its transcription, DHA increases the GRα expression in human bronchial epithelial cells and reverses the steroid insensitive features in mice with allergic airway inflammation. Docosahexaenoic acid (DHA), a ligand of RXR, was reduced in the sera of steroid-insensitive asthmatics. We conclude that DHA may prove to be a promising steroid sensitizing agent for the treatment of steroid insensitive asthmatics. Summary The molecular regulation of glucocorticoid receptor by retinoid-x-receptor gamma (RXRgama) has an implication in steroid insensitive asthma as we found that Docosahexaenoic acid (DHA), a nutritional supplement and natural ligand of RXRgamma, improves steroid sensitivity in steroid insensitive mice model of asthma and DHA levels are found to be low in steroid insensitive asthmatic patients.