The role of the Receptor for Advanced Glycation End Products (RAGE) in idiopathic pulmonary fibrosis

Abstract

The Receptor for Advanced Glycation End Products (RAGE) is a transmembrane receptor of the immunoglobulin superfamily. While vascular RAGE expression is associated with kidney and liver fibrosis, under physiological conditions high expression level of RAGE is found in the lung. In this work, RAGE expression in idiopathic pulmonary fibrosis (IPF) was assessed, and the relation of the receptor to functional changes of epithelial cells and pulmonary fibroblasts in the pathogenesis of the disease was investigated. Significant downregulation of RAGE was observed in lung homogenate and alveolar epithelial cells (AEC) type II from IPF patients as well as in bleomycin-treated mice, demonstrated by RT-PCR, western blotting and immunohistochemistry. RAGE downregulation was provoked by stimulation of primary human lung fibroblasts and A549 epithelial cells with the pro-inflammatory cytokines, transforming growth factor-beta1 or tumor necrosis factor-alpha in vitro. Blockade of RAGE resulted in impaired cell adhesion, and siRNA induced knock down of RAGE increased cell proliferation and migration of A549 cells and human primary fibroblasts in vitro. These results indicate that RAGE serves a protective role in the lung and that loss of the receptor is related with functional changes of pulmonary cell types with the consequences of fibrotic disease. The study provides evidence that the expression and regulation of RAGE in the pulmonary system differs from that in the vascular system. Here, a possible functional mechanism of RAGE in pulmonary fibrosis is described for the first time. Der Rezeptor für Advanced glycation end products (RAGE) ist ein Transmembranrezeptor aus der Superfamilie der Immunglobuline. Die vaskuläre RAGE Expression ist mit Nieren- und Leberfibrose assoziert, während eine hohe Expression von RAGE in der Lunge unter normalen physiologischen Bedingungen gefunden wurde. In dieser Studie wurde die Expression von RAGE in Patienten der idiopathischen Lungenfibrose (IPF) gemessen, und die Beziehung zwischen RAGE und die funktionellen Änderungen von Epithelzellen und pulmonalen Fibroblasten wurde untersucht. Signifikante Absenkung der Expression von RAGE wurde in Lungenhomogenaten und isolierten alveolaren Epithelzellen type II von IPF Patienten sowie auch in Bleomycin-behandelten Mäusen, nachgewiesen mittels RT-PCR, Western-blot und Immohistochemie. In vitro wurde die Repression von RAGE durch die pro-inflammatorischen Zytokine TGF-beta1 und TNF-alpha in primären Fibroblasten und A549 Epithelzellen erreicht. Desweiteren führte die Blockade von RAGE mittels anti-RAGE Antikörpern zu reduzierter Zelladhäsion. siRNA-induzierte Inhibierung der Expression von RAGE in A549 und Fibroblasten führte zur vermehrten Zellproliferation und -Migration in vitro. Diese Ergebnisse deuten auf eine Schutzfunktion der RAGE Expression in der Lunge hin, hingegen trägt der Verlust an RAGE zu zellulären Änderungen und fibrotischen Erkrankungen bei. Diese Studie deckt molekulare Zusammenhänge auf, die zur Erklärung der Unterschiede in der Expression und Regulation von RAGE zwischen dem pulmonalen und vaskulären System führen können. Ein möglicher, funktioneller Mechanismus von RAGE in der pulmonalen Fibrose wurde hier zum ersten Mal beschrieben.