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Inflammatory macrophage memory in nonsteroidal anti-inflammatory drug–exacerbated respiratory disease - 04/02/21

Doi : 10.1016/j.jaci.2020.04.064 
Pascal Haimerl, MSc a, Ulrike Bernhardt a, b, Sonja Schindela a, Fiona D.R. Henkel, MSc a, Antonie Lechner, RPh a, Ulrich M. Zissler, PhD a, Xavier Pastor, MSc c, Dominique Thomas, PhD d, Alexander Cecil, PhD e, Yan Ge, PhD f, Mark Haid, Dipl Biol e, Cornelia Prehn, PhD e, Janina Tokarz, PhD e, g, Matthias Heinig, PhD c, Jerzy Adamski, PhD e, h, i, Carsten B. Schmidt-Weber, PhD a, , Adam M. Chaker, MD a, b, Julia Esser-von Bieren, PhD a,
a Center of Allergy and Environment, Technical University of Munich and Helmholtz Zentrum München, Munich, Germany 
b Department of Otolaryngology, Allergy Section, Klinikum Rechts der Isar, Technical University of Munich, Munich, Germany 
c Institute of Computational Biology, Helmholtz Zentrum München, Neuherberg, Germany 
d Pharmazentrum Frankfurt/Zentrum für Arzneimittelforschung, -Entwicklung und -Sicherheit (ZAFES), Institute of Clinical Pharmacology, Goethe University Frankfurt, Frankfurt, Germany 
e Research Unit of Molecular Endocrinology and Metabolism, Genome Analysis Center, Helmholtz Zentrum München, Neuherberg, Germany 
f Biotechnology Center Dresden, Technical University of Dresden, Dresden, Germany 
g German Center for Diabetes Research, Neuherberg, Germany 
h Lehrstuhl für Experimentelle Genetik, Technische Universität München, Freising-Weihenstephan, Germany 
i Department of Biochemistry, Yong Loo Lin School of Medicine, National University of Singapore, Singapore 

Corresponding author: Julia Esser-von Bieren, PhD, Center of Allergy and Environment, Technische Universität München and Helmholtz Zentrum München, 80802 Munich, Germany.Center of Allergy and EnvironmentTechnische Universität München and Helmholtz Zentrum MünchenMunich80802

Abstract

Background

Nonsteroidal anti-inflammatory drug–exacerbated respiratory disease (N-ERD) is a chronic inflammatory condition, which is driven by an aberrant arachidonic acid metabolism. Macrophages are major producers of arachidonic acid metabolites and subject to metabolic reprogramming, but they have been neglected in N-ERD.

Objective

This study sought to elucidate a potential metabolic and epigenetic macrophage reprogramming in N-ERD.

Methods

Transcriptional, metabolic, and lipid mediator profiles in macrophages from patients with N-ERD and healthy controls were assessed by RNA sequencing, Seahorse assays, and LC-MS/MS. Metabolites in nasal lining fluid, sputum, and plasma from patients with N-ERD (n = 15) and healthy individuals (n = 10) were quantified by targeted metabolomics analyses. Genome-wide methylomics were deployed to define epigenetic mechanisms of macrophage reprogramming in N-ERD.

Results

This study shows that N-ERD monocytes/macrophages exhibit an overall reduction in DNA methylation, aberrant metabolic profiles, and an increased expression of chemokines, indicative of a persistent proinflammatory activation. Differentially methylated regions in N-ERD macrophages included genes involved in chemokine signaling and acylcarnitine metabolism. Acylcarnitines were increased in macrophages, sputum, nasal lining fluid, and plasma of patients with N-ERD. On inflammatory challenge, N-ERD macrophages produced increased levels of acylcarnitines, proinflammatory arachidonic acid metabolites, cytokines, and chemokines as compared to healthy macrophages.

Conclusions

Together, these findings decipher a proinflammatory metabolic and epigenetic reprogramming of macrophages in N-ERD.

Le texte complet de cet article est disponible en PDF.

Graphical abstract




Le texte complet de cet article est disponible en PDF.

Key words : Acylcarnitines, chemokines, eicosanoids, lipid mediator, macrophages, metabolomics, nasal polyps, NSAID-exacerbated respiratory disease, trained immunity, type 2 inflammation

Abbreviations used : AA, aMDM, BMI, CRSwNP, DEG, DMR, LOX, LT, N-ERD, NSAID, NT, PG, PUFA, RNAseq, sMac


Plan


 This study was supported by the Else Kröner-Fresenius-Stiftung (grant 2015_A195), the German Research Foundation (FOR2599, ES 471/3-1), the Fritz Thyssen Stiftung (grant Az. 10.17.2.017MN), and a Helmholtz Young Investigator grant (VH-NG-1331) to JEvB. CSW receives grant support by the German Center for Lung Research (82DZL00302). This study was supported in part by a grant from the German Federal Ministry of Education and Research to the German Center Diabetes Research.
 Disclosure of potential conflict of interest: C. B. Schmidt-Weber received grant support from Allergopharma, PLS Design, as well as Zeller AG; and received speaker honoraria from Allergopharma. The rest of the authors declare that they have no relevant conflicts of interest.


© 2020  American Academy of Allergy, Asthma & Immunology. Publié par Elsevier Masson SAS. Tous droits réservés.
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Vol 147 - N° 2

P. 587-599 - février 2021 Retour au numéro
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