Abstract RATIONALE A history of chronic cigarette smoking is known to increase risk for ARDS, but the corresponding risks associated with chronic e-cigarette use are largely unknown. The chromosomal fragile site gene, WWOX, is highly susceptible to genotoxic stress from environmental exposures, and thus an interesting candidate gene for the study of exposure-related lung disease. METHODS AND RESULTS Lungs harvested from current versus former/never smokers exhibited a 47% decrease in WWOX mRNA levels. Exposure to nicotine-containing e-cigarette vapor resulted in an average 57% decrease in WWOX mRNA levels relative to vehicle treated controls. In separate studies, endothelial (EC)-specific WWOX KO versus wild type mice were examined under ARDS-producing conditions. EC WWOX KO mice exhibited significantly greater levels of vascular leak and histologic lung injury. ECs were isolated from digested lungs of untreated EC WWOX KO mice using sorting by flow cytometry for CD31+CD45- cells. These were grown in culture, confirmed to be WWOX-deficient by RT-PCR and Western blotting, and analyzed by electric cell impedance sensing (ECIS) as well as a FITC dextran transwell assay for their barrier properties during MRSA or LPS exposure. WWOX KO ECs demonstrated significantly greater declines in barrier function relative to wild type cells during either MRSA or LPS treatment as measured by both ECIS and the transwell assay. CONCLUSION The increased risk for ARDS observed in chronic smokers may be mechanistically linked, at least in part, to lung WWOX downregulation, and this phenomenon may also manifest in the near future in chronic users of e-cigarettes.

Abstract Background Chronic cigarette smoke exposure downregulates lung expression of WWOX, an ARDS relevant tumor suppressor. Prior work has revealed a barrier protective function of WWOX during infectious models of ARDS. Proteomic analysis of WWOX -silenced lung endothelial cells suggest involvement of WWOX in protection against mechanical stretch-induced inflammation. Methods Protein lysates from WWOX -silenced endothelial cells (ECs) were analyzed using tandem mass tag mass spectrometry (TMT-MS) to determine the differential expression status of the proteome compared to wild type ECs. WWOX -silenced ECs as well as those isolated from endothelial Wwox knockout (EC Wwox KO) mice were subjected to cyclic stretch (18% elongation, 0.5 Hz, 4 hours). Cellular lysates and media supernatant were harvested for assays of cellular signaling, protein expression, and cytokine release. Dual silencing of WWOX and zyxin was achieved to determine the role of zyxin upregulation in IL-8 production following mechanical stretch and during WWOX knockdown. Control and EC Wwox KO mice were subjected to high tidal volume ventilation (VILI, 40ml/kg, 65 breath/min, 4hours). Bronchoalveolar lavage fluid and mouse lung tissue were harvested for cellular signaling, cytokine secretion, and histologic assays. Results TMT-MS revealed upregulation of zyxin expression during WWOX knockdown which predicted a heightened inflammatory response to mechanical stretch. WWOX -silenced ECs and ECs isolated from EC Wwox mice displayed significantly increased cyclic stretch-mediated secretion of various cytokines (IL-6, KC/IL-8, IL-1β, and MCP-1) relative to controls. This was associated with increased ERK and JNK phosphorylation but decreased p38 MAPK phosphorylation. EC Wwox KO mice subjected to VILI sustained a greater degree of injury than corresponding controls. Silencing of zyxin during WWOX knockdown abrogated stretch-induced increases in IL-8 secretion. Conclusion Loss of WWOX function in ECs is associated with a heightened inflammatory response during mechanical stretch that is associated with increased MAPK phosphorylation and appears to be dependent on upregulation of zyxin.