Regulation of Toll-like receptor expression by glucocorticoid-induced leucine zipper and p38 MAPK in human endothelial cells

Abstract

Inflammatory actions in the pathophysiology of atherosclerosis are characterized by an activation of the endothelium as well as an increased expression of Toll-like receptor (TLR) 2. Aim of this work was to decipher the roles of glucocorticoid-induced leucine zipper (GILZ) and p38 mitogen-activated protein kinase (MAPK) in endothelial TLR expression. A pronounced constitutive expression of the anti-inflammatory mediator GILZ was found in human umbilical vein endothelial cells (HUVEC), which was downregulated under inflammatory conditions. This GILZ downregulation paralleled by TLR2 upregulation was confirmed in human atherosclerotic vessels. Mechanistic examinations showed that GILZ decay led to a nuclear translocation and activation of the transcription factor NF-kB resulting in upregulation of TLR2 expression. Pharmacological inhibition of p38 MAPK as well as overexpression of dominant negative p38alpha MAPK showed a positive involvement of p38 MAPK in inflammatory TLR2 expression. This p38 MAPK-mediated action, however, was independent of GILZ. Taken together, this work provides evidence for a role of GILZ and p38 MAPK in the regulation of inflammatory TLR expression in human endothelial cells and provides insides for a better understanding of inflammatory actions in atherosclerosis.

Die Pathophysiologie der chronisch entzündlichen Erkrankung Arteriosklerose ist durch eine Aktivierung des Endothels sowie durch eine erhöhte Expression des Toll-like Rezeptors (TLR) 2 charakterisiert. Ziel dieser Arbeit war, eine mögliche Beteiligung des Glucocorticoid-induzierten Leucin Zippers (GILZ) sowie der p38 Mitogen-aktivierten Proteinkinase (MAPK) bezüglich der Regulation der endothelialen TLR Expression zu untersuchen. In Endothelzellen, isoliert aus humanen Nabelschnurvenen (human umbilical vein endothelial cells, HUVEC), wurde eine konstitutive Expression des anti-inflammatorischen Mediators GILZ nachgewiesen, die durch inflammatorischen Stimulus erniedrigt wurde. Diese verringerte GILZ Expression bei gleichzeitiger Induktion von TLR2 konnte in humanen arteriosklerotischen Gefäßen bestätigt werden. Mechanistische Untersuchungen zeigten, dass die Abwesenheit von GILZ zu einer nukleären Translokation sowie zu einer Aktivierung des Transkriptionsfaktors NF-kB führt, die wiederum eine Erhöhung der TLR2 Expression zur Folge hat. Für p38 MAPK wurde durch pharmakologische Inhibierung sowie Überexpression dominant negativer p38alpha MAPK ebenfalls eine Beteiligung an der Expression von TLR2 gezeigt, die zudem unabhängig von GILZ war. Zusammenfassend zeigt diese Arbeit, dass sowohl GILZ als auch p38 MAPK eine Rolle in der Expression von TLR2 humanen Endothelzellen spielen und trägt daher zu einem besseren Verständnis der entzündlichen Prozesse in der Arteriosklerose bei.