S'abonner

Metabolic dysfunction mediated by HIF-1α contributes to epithelial differentiation defects in eosinophilic esophagitis - 18/09/24

Doi : 10.1016/j.jaci.2024.07.030 
Sinéad Ryan, PhD a, b, Louise Crowe, BSc a, b, Sofía N. Almeida Cruz, MSc a, b, Matthew D. Galbraith, PhD c, d, Carol O’Brien, PhD a, b, Juliet A. Hammer, BA e, Ronan Bergin, PhD b, Shauna K. Kellett, BSc a, b, Gary E. Markey, PhD a, b, Taylor M. Benson, BA a, b, Olga Fagan, BSc, BM, BS f, Joaquin M. Espinosa, PhD c, Niall Conlon, MB, BCh, BAO, PGDip (Allergy), PhD, MRCP (UK), FRCPath g, Claire L. Donohoe, MB, BCh, BAO, BA, MMEd, PhD, FRCSI h, Susan McKiernan, MB, BCh, BAO f, Andrew E. Hogan, PhD b, i, Eóin N. McNamee, PhD b, j, Glenn T. Furuta, MD e, Calies Menard-Katcher, MD e, Joanne C. Masterson, PhD a, b, e,
a Allergy, Inflammation, and Remodeling Research Laboratory, Department of Biology, National University of Ireland, Maynooth, Ireland 
b Kathleen Lonsdale Institute for Human Health Research, Maynooth University, Maynooth, Ireland 
c Linda Crinc Institute for Down Syndrome, University of Colorado Anschutz Medical Campus, Aurora, Colo 
d Department of Pharmacology, University of Colorado Anschutz Medical Campus, Aurora, Colo 
e Gastrointestinal Eosinophilic Diseases Program, Digestive Health Institute, Children’s Hospital Colorado, Department of Pediatrics, University of Colorado School of Medicine, Aurora, Colo 
f Department of Gastroenterology, St James’s Hospital, Dublin, Ireland 
g Department of Allergy and Immunology, St James’s Hospital, Dublin, Ireland 
h National Centre for Oesophageal and Gastric Cancer, Trinity St James’s Cancer Institute, St James’s Hospital, Trinity College, Dublin, Ireland 
i Department of Biology, Obesity Immunology Research Group, Maynooth University, Maynooth, Ireland 
j Department of Biology, Mucosal Immunology Research Laboratory, National University of Ireland, Maynooth, Ireland 

Corresponding author: Joanne C. Masterson, PhD, Allergy, Inflammation and Remodeling Research Laboratory, Kathleen Lonsdale Institute for Human Health Research, Department of Biology, National University of Ireland, Maynooth, Co Kildare, Ireland.Inflammation and Remodeling Research LaboratoryKathleen Lonsdale Institute for Human Health ResearchDepartment of BiologyNational University of IrelandMaynoothCo KildareIreland
Sous presse. Épreuves corrigées par l'auteur. Disponible en ligne depuis le Wednesday 18 September 2024
Cet article a été publié dans un numéro de la revue, cliquez ici pour y accéder

Graphical abstract




Le texte complet de cet article est disponible en PDF.

Abstract

Background

Investigating the contributory role that epithelial cell metabolism plays in allergic inflammation is a key factor to understanding what influences dysfunction and the pathogenesis of the allergic disease eosinophilic esophagitis (EoE). We previously highlighted that the absence of hypoxia signaling through hypoxia-inducible factor (HIF)-1α in EoE contributes to esophageal epithelial dysfunction. However, metabolic regulation by HIF-1α has not been explored in esophageal allergy.

Objectives

We sought to define the role of HIF-1α–mediated metabolic dysfunction in esophageal epithelial differentiation processes and barrier function in EoE.

Methods

In RNA sequencing of EoE patient biopsy samples, we observed the expression pattern of key genes involved in mitochondrial metabolism/oxidative phosphorylation (OXPHOS) and glycolysis. Seahorse bioenergetics analysis was performed on EPC2-hTERT cells to decipher the metabolic processes involved in epithelial differentiation processes. In addition, air–liquid interface cultures were used to delineate metabolic dependency mechanisms required for epithelial differentiation.

Results

Transcriptomic analysis identified an increase in genes associated with OXPHOS in patients with EoE. Epithelial origin of this signature was confirmed by complex V immunofluorescence of patient biopsy samples. Bioenergetic analysis in vitro revealed that differentiated epithelium was less reliant on OXPHOS compared with undifferentiated epithelium. Increased OXPHOS potential and reduced glycolytic capacity was mirrored in HIF1A-knockdown EPC2-hTERT cells that exhibited a significant absence of terminal markers of epithelial differentiation, including involucrin. Pharmacologic glucose transport inhibition phenocopied this, while rescue of the HIF-1α–deficient phenotype using the pan-prolyl hydroxylase inhibitor dimethyloxalylglycine resulted in restored expression of epithelial differentiation markers.

Conclusions

An OXPHOS-dominated metabolic pattern in EoE patients, brought about largely by the absence of HIF-1α–mediated glycolysis, is linked with the deficit in esophageal epithelial differentiation.

Le texte complet de cet article est disponible en PDF.

Key words : Eosinophilic esophagitis, HIF-1α, glycolysis, differentiation

Abbreviations used : ALI, ATP, 2-DG, DMOG, ECAR, EoE, FCCP, FDR, FLG, GEO, GLUT1, GO, GSEA, HIF-1α, IVL, KD, KEGG, KRT, KSFM, NDUF, OCR, OXPHOS, PDK1, PHD, RNA-Seq, SCENITH, shCtrl, SPRR


Plan


© 2024  The Authors. Publié par Elsevier Masson SAS. Tous droits réservés.
Ajouter à ma bibliothèque Retirer de ma bibliothèque Imprimer
Export

    Export citations

  • Fichier

  • Contenu

Bienvenue sur EM-consulte, la référence des professionnels de santé.
L’accès au texte intégral de cet article nécessite un abonnement.

Déjà abonné à cette revue ?

Mon compte


Plateformes Elsevier Masson

Déclaration CNIL

EM-CONSULTE.COM est déclaré à la CNIL, déclaration n° 1286925.

En application de la loi nº78-17 du 6 janvier 1978 relative à l'informatique, aux fichiers et aux libertés, vous disposez des droits d'opposition (art.26 de la loi), d'accès (art.34 à 38 de la loi), et de rectification (art.36 de la loi) des données vous concernant. Ainsi, vous pouvez exiger que soient rectifiées, complétées, clarifiées, mises à jour ou effacées les informations vous concernant qui sont inexactes, incomplètes, équivoques, périmées ou dont la collecte ou l'utilisation ou la conservation est interdite.
Les informations personnelles concernant les visiteurs de notre site, y compris leur identité, sont confidentielles.
Le responsable du site s'engage sur l'honneur à respecter les conditions légales de confidentialité applicables en France et à ne pas divulguer ces informations à des tiers.


Tout le contenu de ce site: Copyright © 2024 Elsevier, ses concédants de licence et ses contributeurs. Tout les droits sont réservés, y compris ceux relatifs à l'exploration de textes et de données, a la formation en IA et aux technologies similaires. Pour tout contenu en libre accès, les conditions de licence Creative Commons s'appliquent.