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Exposure of human immune cells, to the antiretrovirals efavirenz and lopinavir, leads to lower glucose uptake and altered bioenergetic cell profiles through interactions with SLC2A1 - 27/05/22

Doi : 10.1016/j.biopha.2022.112999 
Bethany J. Heaton a, b, Rebecca L. Jensen c, James Line c, Christopher A.W. David a, b, Danielle E. Brain a, b, Amy E. Chadwick c, Neill J. Liptrott a, b, c,
a Immunocompatibility Group, Department of Pharmacology and Therapeutics, Institute of Systems, Molecular and Integrative Biology, The University of Liverpool, Liverpool, UK 
b Centre of Excellence for Long-Acting Therapeutics (CELT), Department of Pharmacology and Therapeutics, Institute of Systems, Molecular and Integrative Biology, The University of Liverpool, UK 
c Centre for Drug Safety Science, Department of Pharmacology and Therapeutics, Institute of Systems, Molecular and Integrative Biology, The University of Liverpool, Liverpool, UK 

Corresponding author at: Immunocompatibility Group, Department of Pharmacology and Therapeutics, Institute of Systems, Molecular and Integrative Biology, The University of Liverpool, Liverpool, UK.Immunocompatibility Group, Department of Pharmacology and Therapeutics, Institute of Systems, Molecular and Integrative Biology, The University of LiverpoolLiverpoolUK

Abstract

SLC2A1 mediates glucose cellular uptake; key to appropriate immune function. Our previous work has shown efavirenz and lopinavir exposure inhibits T cell and macrophage responses, to known agonists, likely via interactions with glucose transporters. Using human cell lines as a model, we assessed glucose uptake and subsequent bioenergetic profiles, linked to immunological responses. Glucose uptake was measured using 2-deoxyglucose as a surrogate for endogenous glucose, using commercially available reagents. mRNA expression of SLC transporters was investigated using qPCR TaqMan™ gene expression assay. Bioenergetic assessment, on THP-1 cells, utilised the Agilent Seahorse XF Mito Stress test. In silico analysis of potential interactions between SLC2A1 and antiretrovirals was investigated using bioinformatic techniques. Efavirenz and lopinavir exposure was associated with significantly lower glucose accumulation, most notably in THP-1 cells (up to 90% lower and 70% lower with efavirenz and lopinavir, respectively). Bioenergetic assessment showed differences in the rate of ATP production (JATP); efavirenz (4 μg/mL), was shown to reduce JATP by 87% whereas lopinavir (10 μg/mL), was shown to increase the overall JATP by 77%. Putative in silico analysis indicated the antiretrovirals, apart from efavirenz, associated with the binding site of highest binding affinity to SLC2A1, similar to that of glucose. Our data suggest a role for efavirenz and lopinavir in the alteration of glucose accumulation with subsequent alteration of bioenergetic profiles, supporting our hypothesis for their inhibitory effect on immune cell activation. Clarification of the implications of this data, for in vivo immunological responses, is now warranted to define possible consequences for these, and similar, therapeutics.

Le texte complet de cet article est disponible en PDF.

Graphical Abstract




ga1

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Abbreviations : 2-DG, ARVs, BCA, Ct, ECAR, EFV, FCCP, GLUT1, GLUTs, JATP, JATP, JATPox, LCISol, LPS, LPV, MTT, NNRTI, OCR, PDB, PI, Rot/AA, SLC

Chemical compounds studied in this article : Efavirenz (PubChem CID: 64139), Lopinavir (PubChem CID: 92727), BAY-876 (PubChem CID: 118191391)

Keywords : Antiretroviral, Immune response, HIV, Membrane transporter, Glucose, Bioenergetics


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