The incidence of asthma has been positively associated with obesity. Asthma comprises diverse "phenotypes" reflecting heterogeneity in a number of characteristics, including response to therapy. The present authors examined whether body mass index (BMI) influenced the response to placebo, as well as to two asthma controller medications. A post hoc analysis was performed, pooling data from four double-blind, placebo-controlled studies randomising 3,073 moderate asthmatic adults to montelukast (n=1,439), beclomethasone (n=894) or placebo (n=740). The primary end point was asthma control days; other end points were forced expiratory volume in one second, beta-agonist use and nocturnal awakening. Analyses were conducted using BMI classification into normal (<25.0 kg.m-2; 52% of patients), overweight (25-29.9 kg.m-2; 32%) and obese (>or=30.0 kg.m-2; 16%) categories, as well as BMI as a continuous variable. The treatment groups were balanced for BMI, demographic characteristics and parameters of asthma control. The placebo response for all end points was generally lower with increasing BMI. Similarly, the response to the inhaled corticosteroid decreased, whereas the response to the leukotriene antagonist remained stable. In conclusion, post hoc data from the present study suggested that body mass index may influence the natural history of asthma control (as reflected by response to placebo) and may differentially influence response to the two active agents, warranting explicit testing in future prospective studies.

Prostaglandin E2 (PGE2) inhibits fibroblast proliferation and collagen synthesis. In this study, we compared lung fibroblasts isolated from patients with idiopathic pulmonary fibrosis (F-IPF) and from patients undergoing resectional surgery for lung cancer (F-nl) with respect to their capacity for PGE2 synthesis and their expression and regulation of cyclooxygenase (COX) proteins. Basal COX activity, assessed by quantitating immunoreactive PGE2 synthesized from arachidonic acid, was twofold less (P < 0.05) in F-IPF than F-nl. In F-nl, incubation with the agonists PMA, LPS, or IL-1 increased COX activity and protein expression of the inducible form of COX, COX-2, and these responses were inhibited by coincubation with dexamethasone. By contrast, F-IPF failed to demonstrate increases in COX-2 protein expression or COX activity in response to these agonists. Under conditions of maximal induction, COX activity in F-IPF was sixfold less than that in F-nl (P < 0.05). Our data indicate that F-IPF have a striking defect in their capacity to synthesize the antiinflammatory and antifibrogenic molecule PGE2, apparently because of a diminished induction of COX-2 protein. This reduction in the endogenous capacity of F-IPF to down-regulate their function via PGE2 may contribute to the inflammatory and fibrogenic response in IPF. Moreover, we believe that this represents the first description of a defect in COX-2 expression in association with a human disease.

Abstract Prostaglandin E2 is a potent lipid mediator of inflammation that effects changes in cell functions through ligation of four distinct G protein-coupled receptors (E-prostanoid (EP)1, EP2, EP3, and EP4). During pneumonia, PGE2 production is enhanced. In the present study, we sought to assess the effect of endogenously produced and exogenously added PGE2 on FcRγ-mediated phagocytosis of bacterial pathogens by alveolar macrophages (AMs), which are critical participants in lung innate immunity. We also sought to characterize the EP receptor signaling pathways responsible for these effects. PGE2 (1–1000 nM) dose-dependently suppressed the phagocytosis by rat AMs of IgG-opsonized erythrocytes, immune serum-opsonized Klebsiella pneumoniae, and IgG-opsonized Escherichia coli. Conversely, phagocytosis was stimulated by pretreatment with the cyclooxygenase inhibitor indomethacin. PGE2 suppression of phagocytosis was associated with enhanced intracellular cAMP production. Experiments using both forskolin (adenylate cyclase activator) and rolipram (phosphodiesterase IV inhibitor) confirmed the inhibitory effect of cAMP stimulation. Immunoblot analysis of rat AMs identified expression of only EP2 and EP3 receptors. The selective EP2 agonist butaprost, but neither the EP1/EP3 agonist sulprostone nor the EP4-selective agonist ONO-AE1-329, mimicked the effects of PGE2 on phagocytosis and cAMP stimulation. Additionally, the EP2 antagonist AH-6809 abrogated the inhibitory effects of both PGE2 and butaprost. We confirmed the specificity of our results by showing that AMs from EP2-deficient mice were resistant to the inhibitory effects of PGE2. Our data support a negative regulatory role for PGE2 on the antimicrobial activity of AMs, which has important implications for future efforts to prevent and treat bacterial pneumonia.

The origin and turnover of connective tissue cells in adult human organs, including the lung, are not well understood. Here, studies of cells derived from human lung allografts demonstrate the presence of a multipotent mesenchymal cell population, which is locally resident in the human adult lung and has extended life span in vivo. Examination of plastic-adherent cell populations in bronchoalveolar lavage samples obtained from 76 human lung transplant recipients revealed clonal proliferation of fibroblast-like cells in 62% (106 of 172) of samples. Immunophenotyping of these isolated cells demonstrated expression of vimentin and prolyl-4-hydroxylase, indicating a mesenchymal phenotype. Multiparametric flow cytometric analyses revealed expression of cell-surface proteins, CD73, CD90, and CD105, commonly found on mesenchymal stem cells (MSCs). Hematopoietic lineage markers CD14, CD34, and CD45 were absent. Multipotency of these cells was demonstrated by their capacity to differentiate into adipocytes, chondrocytes, and osteocytes. Cytogenetic analysis of cells from 7 sex-mismatched lung transplant recipients harvested up to 11 years after transplant revealed that 97.2% ± 2.1% expressed the sex genotype of the donor. The presence of MSCs of donor sex identity in lung allografts even years after transplantation provides what we believe to be the first evidence for connective tissue cell progenitors that reside locally within a postnatal, nonhematopoietic organ.

Pulmonary hypertension (PH) is a serious condition that affects mainly young and middle-aged women, and its etiology is poorly understood. A prominent pathological feature of PH is accumulation of macrophages near the arterioles of the lung. In both clinical tissue and the SU5416 (SU)/athymic rat model of severe PH, we found that the accumulated macrophages expressed high levels of leukotriene A4 hydrolase (LTA4H), the biosynthetic enzyme for leukotriene B4 (LTB4). Moreover, macrophage-derived LTB4 directly induced apoptosis in pulmonary artery endothelial cells (PAECs). Further, LTB4 induced proliferation and hypertrophy of human pulmonary artery smooth muscle cells. We found that LTB4 acted through its receptor, BLT1, to induce PAEC apoptosis by inhibiting the protective endothelial sphingosine kinase 1 (Sphk1)-endothelial nitric oxide synthase (eNOS) pathway. Blocking LTA4H decreased in vivo LTB4 levels, prevented PAEC apoptosis, restored Sphk1-eNOS signaling, and reversed fulminant PH in the SU/athymic rat model of PH. Antagonizing BLT1 similarly reversed established PH. Inhibition of LTB4 biosynthesis or signal transduction in SU-treated athymic rats with established disease also improved cardiac function and reopened obstructed arterioles; this approach was also effective in the monocrotaline model of severe PH. Human plexiform lesions, one hallmark of PH, showed increased numbers of macrophages, which expressed LTA4H, and patients with connective tissue disease-associated pulmonary arterial hypertension exhibited significantly higher LTB4 concentrations in the systemic circulation than did healthy subjects. These results uncover a possible role for macrophage-derived LTB4 in PH pathogenesis and identify a pathway that may be amenable to therapeutic targeting.

Summary Aging impairs the immune responses to influenza A virus (IAV), resulting in increased mortality to IAV infections in older adults. With aging, there is reduced number and impaired function of alveolar macrophages (AMs), cells critical for defense against IAV. However, factors within the aged lung that impair AMs are not fully known. Using a murine model of IAV infection, we observed that aging increased the level of prostaglandin E 2 (PGE 2 ) in the bronchoalveolar lavage fluid (BALF) of aged mice compared to young mice. Blockade of the PGE 2 receptor EP2 in aged mice increased AM numbers and subsequently enhanced survival to IAV. Additionally, PGE 2 impaired the mitochondrial health of AMs. We also identified senescent type II alveolar epithelial cells (AECs) as a source of the aged-associated PGE 2 in the lung. Our results reveal a crosstalk between AECs and AMs, via PGE 2 , that compromises host defense to IAV infection with aging.

Abstract The FDA-approved proteasomal inhibitor bortezomib (BTZ) has attracted interest for its potential anti-fibrotic actions. However, neither its in vivo efficacy in lung fibrosis nor its dependence on proteasome inhibition has been conclusively defined. Herein, we identify that therapeutic administration of BTZ in a mouse model of pulmonary fibrosis diminished the severity of fibrosis without reducing proteasome activity in the lung. Under conditions designed to mimic this lack of proteasome inhibition in vitro , it reduced fibroblast proliferation, differentiation into myofibroblasts, and collagen synthesis. It promoted de-differentiation of myofibroblasts and overcame their characteristic resistance to apoptosis. Mechanistically, BTZ inhibited kinases important for fibroblast activation while inducing expression of dual-specificity phosphatase 1 or DUSP1, and knockdown of DUSP1 abolished its anti-fibrotic actions in fibroblasts. Our findings identify a novel proteasome-independent mechanism of anti-fibrotic actions for BTZ and support its therapeutic repurposing for pulmonary fibrosis.

How cell metabolism regulates DNA repair is incompletely understood. Here, we define a GTP-mediated signaling cascade that links metabolism to DNA repair and has significant therapeutic implications. GTP, but not other nucleotides, regulates the activity of Rac1, a G protein, that promotes the dephosphorylation of serine 323 on Abl-interactor 1 (Abi-1) by protein phosphatase 5 (PP5). Dephosphorylated Abi-1, a protein previously not known to activate DNA repair, promotes non-homologous end joining. In patients and mouse models of glioblastoma, Rac1 and dephosphorylated Abi-1 mediate DNA repair and resistance to standard of care genotoxic treatments. The GTP-Rac1-PP5-Abi-1 signaling axis is not limited to brain cancer, as GTP supplementation promotes DNA repair and Abi-1-S323 dephosphorylation in non-malignant cells and protects mouse tissues from genotoxic insult. This unexpected ability of GTP to regulate DNA repair independently of deoxynucleotide pools has important implications for normal physiology and cancer treatment.