Allyl isothiocyanate upregulates MRP1 expression through Notchl signaling in human bronchial epithelial cells

Multidrug resistance associated protein-1 (MRP1) and Notch signaling are closely related and both play a critical role in chronic obstructive pulmonary disease (COPD) establishment and progression. The aim of our work was to test whether Notch1 is involved in allyl isothiocyanate (AITC) induced MRP1 expression. We used cigarette smoke extract (CSE) to simulate the smoking microenvironment in vitro. The results demonstrated that CSE led to apoptosis as well as reduced the expression of Notch1, Hes1, and MRP1, while AITC significantly reversed this downregulation. Transfected with Notch1 siRNA downregulated MRP1 expression and activity, aggravated the suppression effect by CSE, and abolished the AITC-induced Notch1, Hes1, and MRP1 expression. Validation of the correlation between Notch1 and MRP1 was implemented by gel-shift assays (electrophoretic mobility shift assay). The result revealed an interaction between a specific promoter region of MRP1 and the intracellular domain of Notch1. In conclusion, Notch1 signaling positively regulated MRP1 in 16HBE cells and AITC induced MRP1 expression and function may be attributed to Notch1 signaling. These findings show that Notch1 and MRP1 might have a potential protective effect in the COPD process and become a new therapeutic target for COPD or other lung diseases. It also provides a theoretical basis for the therapeutic effects of AITC. Key words: allyl isothiocyanate (AITC), chronic obstructive pulmonary disease (COPD), cigarette smoke extract (CSE), Notch1 signaling, multidrug resistance associated protein-1(MRP1). La proteine 1 associee a la multiresistance aux medicaments (ou MRP1 pour <>) et la voie de signalisation Notch sont intimement liees et jouent toutes deux un role essentiel dans la presentation et l'evolution de la maladie pulmonaire obstructive chronique (MPOC). Nos travaux avaient pour but d'evaluer si la proteine Notch1 joue un role dans l'expression de la MRP1 engendree par l'isothiocyanate d'allyle (ITCA). Nous avons simule un microenvironnement de tabagisme in vitro a l'aide d'extraits de fumee de cigarette (EFC). Les resultats ont montre que les EFC menaient a l'apoptose, ainsi qu'a une diminution de l'expression des proteines Notch1, Hes1 et MRP1, tandis que l'ITCA inversait cette regulation a la baisse de facon notable. La transfection avec du siRNA du gene Notch1 entrainait une regulation a la baisse de l'expression et de l'activite de la proteine MRP1, une aggravation de l'effet suppresseur des EFC, avec une inhibition complete de l'expression des proteines Notch1, Hes1 et MRP1 produites par l'ITCA. Nous avons valide la correlation entre les proteines Notch1 et MRP1 a l'aide de la technique de retard sur gel (ou EMSA pour <>). Les resultats ont revele la presence d'une interaction entre une region promotrice specifique du gene MRP1 et le domaine intracellulaire de la proteine Notch1. En conclusion, la signalisation par la proteine Notch1 entrainait une regulation avantageuse du gene MRP1 dans les cellules 16HBE, et l'expression ainsi que le fonctionnement de la proteine MRP1 produite par l'ITCA pourraient etre attribues a la signalisation par la proteine Notch1. Ces resultats montrent que les proteines Notch1 et MRP1 pourraient avoir un effet protecteur eventuel contre les processus de la MPOC et devenir une nouvelle cible therapeutique dans la MPOC ou d'autres maladies pulmonaires. Ils fournissent aussi une base theorique pour expliquer les effets therapeutiques de l'ITCA. [Traduit par la Redaction] Mots-cles: isothiocyanate d'allyle (ITCA), maladie pulmonaire obstructive chronique (MPOC), extraits de fumee de cigarette (EFC), signalisation Notch1, proteine 1 associee a la multiresistance aux medicaments (MRP1).
Introduction Chronic obstructive pulmonary disease (COPD) is one common and serious disease characterized by irreversible and progressive airflow obstruction, which is associated with abnormal chronic inflammatory responses in the airway [...]