S'abonner

CaMKII oxidation regulates cockroach allergen–induced mitophagy in asthma - 05/04/21

Doi : 10.1016/j.jaci.2020.08.033 
Yan Zhang, MD, PhD a, b, , Danh C. Do, PhD a, , Xinyue Hu, MD a, b, Ji Wang, MD, PhD c, Yilin Zhao, MD, PhD d, Sumita Mishra, PhD e, Xin Zhang, MD, PhD c, Mei Wan, MD, PhD f, Peisong Gao, MD, PhD a,
a Johns Hopkins Asthma & Allergy Center, Johns Hopkins University School of Medicine, Baltimore, Md 
b Department of Respiratory Medicine, Xiangya Hospital, Central South University, Changsha, China 
c Department of Integrated Traditional Chinese and Western Medicine, West China School of Medicine, Sichuan University, Chengdu, China 
d Department of Respiratory Medicine, The Fourth Military Medical University, Xi’an, China 
e Department of Medicine, Johns Hopkins University School of Medicine, Baltimore, China 
f Department of Orthopedic Surgery, Johns Hopkins University School of Medicine, Baltimore, Md 

Corresponding author: Peisong Gao, MD, PhD, The Johns Hopkins Asthma & Allergy Center, 5501 Hopkins Bayview Circle, Rm 3B.71, Baltimore, MD 21224.The Johns Hopkins Asthma & Allergy Center5501 Hopkins Bayview CircleRm 3B.71BaltimoreMD21224

Abstract

Background

Autophagy plays an important role in causing inflammatory responses initiated by environmental pollutants and respiratory tract infection.

Objective

We sought to investigate the role of cockroach allergen–induced excessive activation of autophagy in allergic airway inflammation and its underlying molecular mechanisms.

Methods

Environmental allergen–induced autophagy was investigated in the primary human bronchial epithelial cells (HBECs) and lung tissues of asthmatic mouse model and patients. The role of autophagy in asthma development was examined by using autophagy inhibitor 3-methyladenine in an asthma mouse model. Furthermore, the involvements of reactive oxygen species (ROS) and oxidized Ca2+/calmodulin-dependent protein kinase II (ox-CaMKII) signaling in regulating autophagy during asthma were examined in allergen-treated HBECs and mouse model.

Results

Cockroach allergen activated autophagy in HBECs and in the lung tissues from asthmatic patients and mice. Autophagy inhibitor 3-methyladenine significantly attenuated airway hyperresponsiveness, TH2-associated lung inflammation, and ROS generation. Mechanistically, we demonstrated a pathological feedforward circuit between cockroach allergen–induced ROS and autophagy that is mediated through CaMKII oxidation. Furthermore, transgenic mice with ROS-resistant CaMKII MM-VVδ showed attenuation of TH2-associated lung inflammation and autophagy. Mitochondrial ox-CaMKII inhibition induced by adenovirus carrying mitochondrial-targeted inhibitor peptide CaMKIIN suppresses cockroach allergen–induced autophagy, mitochondrial dysfunction, mitophagy, and cytokine production in HBECs. Finally, mitochondrial CaMKII inhibition suppressed the expression of one of the key ubiquitin-binding autophagy receptors, optineurin, and its recruitment to fragmented mitochondria. Optineurin knockdown inhibited cockroach allergy–induced mitophagy.

Conclusions

Our data suggest a previously uncovered axis of allergen-ROS-ox-CaMKII-mitophagy in the development of allergic airway inflammation and asthma.

Le texte complet de cet article est disponible en PDF.

Graphical abstract




Le texte complet de cet article est disponible en PDF.

Key words : Asthma, cockroach allergen, ROS, CaMKII, mitochondria, autophagy, mitophagy

Abbreviations used : AHR, AMPK, ATG, BAL, CaMKII, CRE, HBEC, LC3, Mt-CaMKIIN, NAC, MT-mKeima-Red, OCR, OPTN, ox-CaMKII, PINK1, ROS, TSLP, 3-MA


Plan


 The research was supported by grants from the US National Institutes of Health (grant nos. R56 AI143668, 2R56ES021739, R21 AI137547, and R01AI141642 to P.G.).
 Disclosure of potential conflict of interest: 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.
Ajouter à ma bibliothèque Retirer de ma bibliothèque Imprimer
Export

    Export citations

  • Fichier

  • Contenu

Vol 147 - N° 4

P. 1464 - avril 2021 Retour au numéro
Article précédent Article précédent
  • Integrated genetic and epigenetic analyses uncover MSI2 association with allergic inflammation
  • Kyung Won Kim, Sang-Cheol Park, Hyung-Ju Cho, Haerin Jang, Jaehyun Park, Hyo Sup Shim, Eun Gyul Kim, Mi Na Kim, Jung Yeon Hong, Yoon Hee Kim, Sanghun Lee, Scott T. Weiss, Chang-Hoon Kim, Sungho Won, Myung Hyun Sohn
| Article suivant Article suivant
  • Basophils and IgE contribute to mixed connective tissue disease development
  • Yasmine Lamri, Shamila Vibhushan, Emeline Pacreau, Erwan Boedec, Fanny Saidoune, Arnaud Mailleux, Bruno Crestani, Ulrich Blank, Marc Benhamou, Thomas Papo, Eric Daugas, Karim Sacré, Nicolas Charles

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 ?

Elsevier s'engage à rendre ses eBooks accessibles et à se conformer aux lois applicables. Compte tenu de notre vaste bibliothèque de titres, il existe des cas où rendre un livre électronique entièrement accessible présente des défis uniques et l'inclusion de fonctionnalités complètes pourrait transformer sa nature au point de ne plus servir son objectif principal ou d'entraîner un fardeau disproportionné pour l'éditeur. Par conséquent, l'accessibilité de cet eBook peut être limitée. Voir plus

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 © 2026 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.