Comparative evaluation of itaconate and its derivatives reveals divergent inflammasome and type I interferon regulation in macrophages

干扰素 分泌物 电泳剂 生物化学 细胞因子 生物 代谢物 免疫学 催化作用
作者
Amanda Swain,Monika Bambousková,Hyeryun Kim,Prabhakar S. Andhey,Dustin Duncan,Karine Auclair,Victor Chubukov,Donald M. Simons,Thomas P. Roddy,Kelly M. Stewart,Maxim N. Artyomov
出处
期刊:Nature metabolism [Springer Nature]
卷期号:2 (7): 594-602 被引量:162
标识
DOI:10.1038/s42255-020-0210-0
摘要

Following activation, macrophages undergo extensive metabolic rewiring1,2. Production of itaconate through the inducible enzyme IRG1 is a key hallmark of this process3. Itaconate inhibits succinate dehydrogenase4,5, has electrophilic properties6 and is associated with a change in cytokine production4. Here, we compare the metabolic, electrophilic and immunologic profiles of macrophages treated with unmodified itaconate and a panel of commonly used itaconate derivatives to examine its role. Using wild-type and Irg1−/− macrophages, we show that neither dimethyl itaconate, 4-octyl itaconate nor 4-monoethyl itaconate are converted to intracellular itaconate, while exogenous itaconic acid readily enters macrophages. We find that only dimethyl itaconate and 4-octyl itaconate induce a strong electrophilic stress response, in contrast to itaconate and 4-monoethyl itaconate. This correlates with their immunosuppressive phenotype: dimethyl itaconate and 4-octyl itaconate inhibited IκBζ and pro-interleukin (IL)-1β induction, as well as IL-6, IL-10 and interferon-β secretion, in an NRF2-independent manner. In contrast, itaconate treatment suppressed IL-1β secretion but not pro-IL-1β levels and, surprisingly, strongly enhanced lipopolysaccharide-induced interferon-β secretion. Consistently, Irg1−/− macrophages produced lower levels of interferon and reduced transcriptional activation of this pathway. Our work establishes itaconate as an immunoregulatory, rather than strictly immunosuppressive, metabolite and highlights the importance of using unmodified itaconate in future studies. Itaconate production is a hallmark of inflammatory activated macrophages. Swain et al. compare the biological effects of itaconate and its common derivatives, identifying a new regulatory mode of inhibiting IL-1β secretion and enhancing IFN-β signalling.
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