Functional characterization of bovine TIRAP and MyD88 in mediating bacterial lipopolysaccharide-induced endothelial NF-κB activation and apoptosis

Mastitis is a prevalent disease in dairy cows. Gram-negative bacteria, which express the pro-inflammatory molecule lipopolysaccharide (LPS), are responsible for the majority of acute clinical cases of mastitis. Previous studies have identified differential susceptibility of human and bovine endothelial cells (EC) to the pro-inflammatory and injury-inducing effects of LPS. The Toll-like receptor (TLR)-4 signaling pathway, which is activated by LPS, has been well studied in humans, but not in ruminants. Human myeloid differentiation-factor 88 (MyD88) and TIR-domain containing adaptor protein (TIRAP) are critical proteins in the LPS-induced NF-κB and apoptotic signaling pathways. To assess the role of the bovine orthologs of these proteins in bovine TLR-4 signaling, dominant-negative constructs were expressed in bovine EC, and LPS-induced NF-κB activation and apoptosis evaluated. The results from this study indicate that bovine MyD88 and TIRAP play functional roles in transducing LPS signaling from TLR-4 to downstream effector molecules involved in NF-κB activation, and that TIRAP promotes apoptotic signaling.

RésuméLa mammite est une maladie prévalente du bétail laitier. Les bactéries Gram négatives, qui libèrent la molécule pro-inflammatoire lipopolyoside (LPS), produisent la plupart des cas cliniques de mammite. Des études antérieures ont identifié, entre les cellules endothéliales (CE) humaines et bovines, une susceptibilité différenciée aux effets délétères du LPS. La voie d’activation du récepteur de type Toll (TLR)-4, activée par le LPS, a été bien étudiée chez l’homme mais pas encore chez les ruminants. Le facteur de différenciation myéloïde humain 88 (MyD88) et la “TIR-domain containing adaptor protein (TIRAP)” sont des protéines essentielles aux voies du NF-κB induites par le LPS ainsi que de la signalisation apoptotique. Afin d’évaluer le rôle des orthologues bovins de ces protéines dans la signalisation TLR-4, des constructions dominantes-négatives ont été exprimées dans les CE bovines, et l’activation du NF-κB induit par le LPS, ainsi que l’apoptose, ont été évaluées. Les résultats de cette étude indiquent d’une part que le MyD88 bovin et la TIRAP fonctionnent en transmettant la signalisation du LPS depuis le TLR-4 jusqu’aux molécules effectrices impliquées en aval dans l’activation du NF-κB, et d’autre part que le TIRAP facilite la signalisation apoptotique.