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AMP-activated protein kinase negatively regulates Fc?RI-mediated mast cell signaling and anaphylaxis in mice - 02/09/13

Doi : 10.1016/j.jaci.2013.02.018 
Seung-Lark Hwang, PhD a, b, , Xian Li, MSc a, , Yue Lu, MSc a, Ye Jin, MSc a, Yong-Tae Jeong, PhD a, Yong Deuk Kim, PhD b, In-Kyu Lee, MD, PhD b, Yoshitaka Taketomi, PhD c, Hiroyasu Sato, PhD c, You Sook Cho, MD, PhD d, Makoto Murakami, PhD c, , Hyeun Wook Chang, PhD a,
a College of Pharmacy, Yeungnam University, Gyeongsan, Korea 
b Department of Internal Medicine, Research Institute of Aging and Metabolism, WCU Program, Kyungpook National University School of Medicine, Daegu, Korea 
c Lipid Metabolism Project, Tokyo Metropolitan Institute of Medical Science, Tokyo, Japan 
d Department of Allergy and Clinical Immunology, Asan Medical Center, Ulsan University, College of Medicine, Seoul, Korea 

Corresponding author: Hyeun Wook Chang, PhD, College of Pharmacy, Yeungnam University, Gyeongsan 712-749, Republic of Korea.∗∗Makoto Murakami, PhD, Lipid Metabolism Project, Tokyo Metropolitan Institute of Medical Science, 2-1-6 Kamikitazawa, Setagaya-ku, Tokyo 156-8506, Japan.

Abstract

Background

Aggregation of FcεRI activates a cascade of signaling events leading to mast cell activation, followed by inhibitory signals that turn off the activating signals. However, the overall view of negative signals in mast cells is still incomplete. Although AMP-activated protein kinase (AMPK), which is generally known as a regulator of energy metabolism, is also associated with anti-inflammation, little is known about the role of AMPK in mast cells.

Objectives

We investigated the role of AMPK and its regulatory mechanism in mast cells.

Method

The roles of AMPK in FcεRI-dependent activation of bone marrow–derived mast cells (BMMCs) were evaluated by using chemical agents, small interfering RNAs (siRNAs), or adenovirus that modulated the activity or expression of AMPK signaling components. In addition, AMPKα2−/− mice were used to verify the role of AMPK in anaphylactic models.

Results

FcεRI signaling and associated effector functions in BMMCs were suppressed by the AMPK activator 5-aminoimidazole-4-carboxamide-1-β-4-ribofuranoside (AICAR) and were conversely augmented by siRNA knockdown of AMPKα2 or liver kinase B1 (LKB1), an upstream kinase of AMPK. Furthermore, AMPKα2 deficiency led to increased FcεRI-mediated BMMC activation and anaphylaxis that were insensitive to AICAR, whereas enforced expression of AMPKα2 in AMPKα2−/− BMMCs reversed the hypersensitive FcεRI signaling to normal levels. Pharmacologic inhibition or siRNA knockdown of Fyn mimicked AMPK activation, suggesting that Fyn counterregulates the LKB1-AMPK axis. Mechanistically, Fyn controlled AMPK activity by regulating LKB1 localization.

Conclusions

The Fyn-regulated LKB1-AMPK axis acts as a novel inhibitory module for mast cell activation, which points to AMPK activators as therapeutic drugs for allergic diseases.

Le texte complet de cet article est disponible en PDF.

Key words : Mast cell, AMP-activated protein kinase, liver kinase B1, Fyn, anaphylaxis

Abbreviations used : ACC, AICAR, AMPK, β-Hex, BMMC, CA-AMPK, ERK, Gab2, HSA, IKK, JNK, LKB1, LTC4, MAPK, mTOR, NF-κB, PCA, PGD2, PLCγ, PSA, siRNA, Syk, WT


Plan


 X.L., Y.L., Y.J., and H.W.C. were supported by the Basic Science Research Program through the National Research Foundation of Korea (NRF) funded by the Ministry of Education, Science and Technology (NRF-2012R1A2A2A01013681). S.-L.H., Y.-T.J., Y.D.K., I.-K.L. and H.W.C. were supported in part by the Korea Health technology R&D Project, Ministry of Health & Welfare, Republic of Korea (A111345). S.-L.H., X.L., Y.L., and H.W.C. were supported in part by a National Research Foundation of Korea grant (NRF-2010-616-E00011). Y.T., H.S., and M.M. were supported by a grant-in-aid for Scientific Research from the Ministry of Education, Culture, Sports, Science and Technology of Japan (22116005 and 24117724). M.M. and H.W.C. were supported by the JSPS-NRF Bilateral Joint Project FY2010.
 Disclosure of potential conflict of interest: The authors declare that they have no relevant conflicts of interest.


© 2013  American Academy of Allergy, Asthma & Immunology. Publié par Elsevier Masson SAS. Tous droits réservés.
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Vol 132 - N° 3

P. 729 - septembre 2013 Retour au numéro
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