Mitochondrial calcification in juvenile dermatomyositis

幼年皮肌炎的线粒体钙化

基本信息

  • 批准号:
    10245228
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 18.67万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
  • 财政年份:
    2020
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    2020-09-01 至 2022-08-31
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

Project Summary Mitochondria are intracellular organelles involved in metabolism, inflammation and cell death. Mitochondria also play an important role in regulating intracellular calcium levels, scavenging cytosolic calcium and inorganic phosphate, trapping it in its crystalline form (hydroxyapatite) within the mitochondria to rescue the cell from cytosolic Ca2+ overload. Intramitochondrial calcification has been observed in case reports of adult dermatomyositis (DM) as well as in experimental models of cutaneous calcinosis, a debilitating manifestation of juvenile DM (JDM). However, the underlying mechanisms and consequences of intramitochondrial calcification have not been investigated. Though mainly found intracellularly, mitochondria can be extruded upon ROS-mediated damage, partaking in induction of inflammation. The premise of this application is that JDM patients have mitochondrial calcification promoting mitochondrial extrusion, calcium crystal accumulation (calcinosis), and inflammation. To investigate this hypothesis we have two specific aims. The first aim will look into mechanisms contributing to mitochondrial calcification and extrusion in vitro. We hypothesize that mitochondrial ROS generation will support mitochondrial calcification and extrusion, contributing to inflammation and calcinosis. Experimentally, primary human skeletal muscle cells will be incubated in calcium rich medium in presence of stress agents, including hypoxia, TLR agonists, or JDM sera, and mitochondrial function assessed using flow cytometry, qPCR, immunofluorescence microscopy and metabolomics. Mass spectrometry-based phosphoproteomics will be used to establish which pathways are involved in mitochondrial calcification. Potential targets, including mitochondrial ROS, will be blocked by using small molecules, e.g. mitoTEMPO. The second aim will investigate mechanisms by which extruded mitochondria are cleared. We hypothesize that calcified mitochondria are phagocytosed, but not degraded, remaining in the cytosolic compartment triggering TLR9 and inflammasome activation. In brief, mitochondria will be incubated with primary human monocytes and neutrophils and assessed for uptake, intracellular localization, signaling pathways (phosphoproteomics) and cytokine induction. Key pathways involved in induction of mitochondrial- mediated inflammation, e.g. DNA sensors TLR9 and cGAS, as well as inflammasome activation, will be targeted using chemical inhibitors. The capacity of cells from JDM children and healthy individuals to support clearance of mitochondria will be compared in vitro. Finally, JDM immune cells will be analyzed for presence of hydroxyapatite-containing mitochondria in vivo using flow cytometry and confocal microscopy. We believe that our proposal is highly innovative and significant as i) we will define underlying mechanisms involved in mitochondrial calcification; and ii) we will for the first time explore if, and how, extruded mitochondria contribute to inflammation and calcinosis in JDM. These findings may also be applicable to other conditions in which the calcification process is prominent, including atherosclerosis.
项目摘要 线粒体是参与代谢,炎症和细胞死亡的细胞内细胞器。线粒体 还在调节细胞内钙水平,清除胞质钙和无机钙中发挥重要作用 磷酸盐,将其在线粒体内以结晶形式(羟基磷灰石)捕获,以从 胞质CA2+超负荷。在成人的情况下,已经观察到了室内钙化 皮肤肌炎(DM)以及皮肤钙化的实验模型,令人衰弱的表现 少年DM(JDM)。然而,室内的基本机制和后果 钙化尚未研究。虽然主要发现细胞内,但可以挤出线粒体 ROS介导的损伤后,会诱导炎症。此申请的前提是 JDM患者的线粒体钙化促进线粒体挤出,钙晶体积累 (钙化)和炎症。为了研究这一假设,我们有两个具体的目标。第一个目标会看起来 进入有助于线粒体钙化和体外挤出的机制。我们假设这一点 线粒体ROS的产生将支持线粒体钙化和挤出,从而有助于 炎症和钙化。在实验上,原代人骨骼肌细胞将在钙中孵育 在应力剂中,包括缺氧,TLR激动剂或JDM Sera和线粒体的较丰富培养基 使用流式细胞仪,QPCR,免疫荧光显微镜和代谢组学评估的功能。大量的 基于光谱法的磷酸蛋白质组学将用于确定线粒体涉及哪些途径 钙化。包括线粒体ROS在内的潜在靶标将通过使用小分子(例如 mitotempo。第二个目标将研究清除线粒体挤出的机制。我们 假设钙化线粒体被吞噬但未降解,保留在胞质中 隔室触发TLR9和炎症体激活。简而言之,线粒体将与 原代人单核细胞和中性粒细胞,并评估了摄取,细胞内定位,信号传导 途径(磷蛋白质组学)和细胞因子诱导。涉及线粒体诱导的关键途径 介导的炎症,例如DNA传感器TLR9和CGA以及炎症体激活将是 使用化学抑制剂靶向。 JDM儿童和健康个体的细胞能力支持 线粒体的间隙将在体外进行比较。最后,将分析JDM免疫细胞的存在 使用流式细胞术和共聚焦显微镜在体内含有羟基磷灰石的线粒体。我们相信 我们的建议具有高度创新性和重要意义,因为我将定义涉及的基本机制 线粒体钙化; ii)我们将第一次探索是否以及如何挤出线粒体贡献 JDM中的炎症和钙化。这些发现也可能适用于其他条件 钙化过程是突出的,包括动脉粥样硬化。

项目成果

期刊论文数量(8)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Juvenile Dermatomyositis: New Clues to Diagnosis and Therapy.
Mitochondrial Calcification.
  • DOI:
    10.20900/immunometab20210008
  • 发表时间:
    2021-01-01
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    Duvvuri, Bhargavi;Lood, Christian
  • 通讯作者:
    Lood, Christian
Calcinosis in dermatomyositis: Origins and possible therapeutic avenues.
  • DOI:
    10.1016/j.berh.2022.101768
  • 发表时间:
    2022-06
  • 期刊:
  • 影响因子:
    5.2
  • 作者:
    Davuluri, Srijana;Duvvuri, Bhargavi;Lood, Christian;Faghihi-Kashani, Sara;Chung, Lorinda
  • 通讯作者:
    Chung, Lorinda
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  • DOI:
    10.1186/s12969-021-00622-1
  • 发表时间:
    2021-08-10
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    Khojah A;Liu V;Morgan G;Shore RM;Pachman LM
  • 通讯作者:
    Pachman LM
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