THP1-based cybrid cells with various mtDNA mutations differ by the ability to form inflammatory response

Cover Page

Cite item

Full Text

Abstract

Most age-related human diseases are accompanied by chronic inflammation. Modern research is aimed at studying the principles of the formation of the immune response. The reasons why the local inflammatory reaction cannot be resolved and becomes a sluggish chronic form are still unknown. Immune cells secrete cytokines in response to pathogens. To avoid cell death as a result of high concentrations of cytokines and resulting tissue damage, there is a mechanism of innate immune tolerance. Innate immune tolerance involves a decrease in the secretion of proinflammatory cytokines in response to repeated exposure to a pathogen. It is known that mitochondria play an important role in the formation of the immune response. Consequently, impaired mitochondrial function can lead to impaired immune response. To control the quality of mitochondria in the cell, there is a mechanism – mitophagy. Previously, we have created cybrid lines based on the monocytic cell line THP-1. Cybrids were obtained by fusion of THP-1 cells (mitochondria were removed) with platelets from patients. Each of the cybrid lines had the THP-1 nuclear genome and an individual patient’s mitochondrial genome. In our study, we decided to study the ability of cells carrying different mitochondrial genomes to generate a proinflammatory response, as well as to form tolerance in the future. For this purpose, we chose a model of ecdotoxin tolerance. Thus, we stimulated the cybrid lines twice with lipopolysaccharide and then assessed the secretion of the cytokines TNFα, IL-1β, IL-6, IL-8, and CCL2 using ELISA. The cybrids demonstrated two levels of proinflammatory response: high and low. Moreover, cybrids with a high proinflammatory response either did or did not develop tolerance upon repeated stimulation. In our study, cells that differed from each other only in mitochondrial genome demonstrated three types of reactions upon the induction of immune tolerance to LPS. Future studies will improve our understanding of the mechanisms of mitochondrial involvement in pathological processes. It is likely that studies of deficient mitophagy and the role of certain mtDNA mutations in its development will yield promising results.

About the authors

A. D. Zhuravlev

Institute of General Pathology and Pathophysiology; Avtsyn Research Institute of Human Morphology, Petrovsky National Research Centre of Surgery

Author for correspondence.
Email: Zhuravel17@yandex.ru

Postgraduate Student, Junior Researcher Associate, Laboratory of Angiopathology; Junior Research Associate

Russian Federation, Moscow; Moscow

S. S. Verkhova

Institute of General Pathology and Pathophysiology; Avtsyn Research Institute of Human Morphology, Petrovsky National Research Centre of Surgery

Email: Zhuravel17@yandex.ru

Senior Assistant; Postgraduate Student

Russian Federation, Moscow; Moscow

M. V. Kubekina

Core Facility Center and Center for Precision Genome Editing and Genetic Technologies for Biomedicine, Institute of Gene Biology, Russian Academy of Sciences

Email: Zhuravel17@yandex.ru

PhD (Biology), Research Associate

Russian Federation, Moscow

References

  1. Dela Cruz C.S., Kang M.J. Mitochondrial dysfunction and damage associated molecular patterns (DAMPs) in chronic inflammatory diseases. Mitochondrion, 2018, Vol. 41, pp. 37-44.
  2. Dominguez-Andres J., Netea M.G. Long-term reprogramming of the innate immune system. J. Leukoc. Biol., 2019, Vol. 105, no. 2, pp. 329-338.
  3. Fang E.F., Hou Y., Palikaras K., Adriaanse B.A., Kerr J.S., Yang B., Lautrup S., Hasan-Olive M.M., Caponio D., Dan X., Rocktäschel P., Croteau D.L., Akbari M., Greig N.H., Fladby T., Nilsen H., Cader M.Z., Mattson M.P., Tavernarakis N., Bohr V.A. Mitophagy inhibits amyloid- and tau pathology and reverses cognitive deficits in models of Alzheimer’s disease. Nat. Neurosci., 2019, Vol. 22 no. 3, pp. 401-412.
  4. Karan K.R., Trumpff C., Cross M., Engelstad K.M., Marsland A.L., McGuire P.J., Hirano M., Picard M. Leukocyte cytokine responses in adult patients with mitochondrial DNA defects. J. Mol. Med. (Berl.), 2022, Vol. 100, no. 6, pp. 963-971.
  5. Marian A.J. Mitochondrial genetics and human systemic hypertension. Circ. Res., 2011, Vol. 108, no. 7, pp. 784-746.
  6. Sazonova M.A., Sinyov V.V., Ryzhkova A.I., Sazonova M.D., Khasanova Z.B., Shkurat T.P., Karagodin V.P., Orekhov A.N., Sobenin I.A. Creation of cybrid cultures containing mtDNA mutations m.12315G>A and m.1555G>A, associated with atherosclerosis. Biomolecules, 2019, Vol. 9, no. 9, 499. doi: 10.3390/biom9090499.
  7. Seeley J.J., Ghosh S. Molecular mechanisms of innate memory and tolerance to LPS. J. Leukoc. Biol., 2017, Vol. 101, no. 1, pp. 107-119.
  8. Sliter D.A., Martinez J., Hao L., Chen X., Sun N., Fischer T.D., Burman J.L., Li Y., Zhang Z., Narendra D.P., Cai H., Borsche M., Klein C., Youle R.J. Parkin and PINK1 mitigate STING-induced inflammation. Nature, 2018, Vol. 561, no. 7722, pp. 258-262.
  9. Vaamonde-García C., López-Armada M.J. Role of mitochondrial dysfunction on rheumatic diseases. Biochem. Pharmacol., 2019, Vol. 165, pp. 181-195.
  10. Vacchelli E., Galluzzi L., Eggermont A., Galon J., Tartour E., Zitvogel L., Kroemer G. Trial Watch: Immunostimulatory cytokines. Oncoimmunology, 2012, Vol. 1, no. 4, pp. 493-506.
  11. Xu Y., Shen J., Ran Z. Emerging views of mitophagy in immunity and autoimmune diseases. Autophagy, 2020, Vol. 16, no. 1, pp. 3-17.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
2. Figure 1. Pro-inflammatory response and ability to form tolerance in cybrid lines

Download (543KB)

Copyright (c) 2024 Zhuravlev A.D., Verkhova S.S., Kubekina M.V.

Creative Commons License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».