Versatility of microglial bioenergetic machinery under starving conditions

Microglia are highly dynamic cells in the brain. Their functional diversity and phenotypic versatility brought microglial energy metabolism into the focus of research. Although it is known that microenvironmental cues shape microglial phenotype, their bioenergetic response to local nutrient availability remains unclear. In the present study effects of energy substrates on the oxidative and glycolytic metabolism of primary - and BV-2 microglial cells were investigated. Cellular oxygen consumption, glycolytic activity, the levels of intracellular ATP/ADP, autophagy, mTOR phosphorylation, apoptosis and cell viability were measured in the absence of nutrients or in the presence of physiological energy substrates: glutamine, glucose, lactate, pyruvate or ketone bodies. All of the oxidative energy metabolites increased the rate of basal and maximal respiration. However, the addition of glucose decreased microglial oxidative metabolism and glycolytic activity was enhanced. Increased ATP/ADP ratio and cell viability, activation of the mTOR and reduction of autophagic activity were observed in glutamine-supplemented media. Moreover, moderate and transient oxidation of ketone bodies was highly enhanced by glutamine, suggesting that anaplerosis of the TCA-cycle could stimulate ketone body oxidation. It is concluded that microglia show high metabolic plasticity and utilize a wide range of substrates. Among them glutamine is the most efficient metabolite. To our knowledge these data provide the first account of microglial direct metabolic response to nutrients under short-term starvation and demonstrate that microglia exhibit versatile metabolic machinery. Our finding that microglia have a distinct bioenergetic profile provides a critical foundation for specifying microglial contributions to brain energy metabolism

Rapamycin (mTORC1 inhibitor) reduces the production of lactate and 2-hydroxyglutarate oncometabolites in IDH1 mutant fibrosarcoma cells

Background Multiple studies concluded that oncometabolites (e.g. D-2-hydroxyglutarate (2-HG) related to mutant isocitrate dehydrogenase 1/2 (IDH1/2) and lactate) have tumour promoting potential. Regulatory mechanisms implicated in the maintenance of oncometabolite production have great interest. mTOR (mammalian target of rapamycin) orchestrates different pathways, influences cellular growth and metabolism. Considering hyperactivation of mTOR in several malignancies, the question has been addressed whether mTOR operates through controlling of oncometabolite accumulation in metabolic reprogramming. Methods HT-1080 cells – carrying originally endogenous IDH1 mutation – were used in vitro and in vivo. Anti-tumour effects of rapamycin were studied using different assays. The main sources and productions of the oncometabolites (2-HG and lactate) were analysed by 13C-labeled substrates. Alterations at protein and metabolite levels were followed by Western blot, flow cytometry, immunohistochemistry and liquid chromatography mass spectrometry using rapamycin, PP242 and different glutaminase inhibitors, as well. Results Rapamycin (mTORC1 inhibitor) inhibited proliferation, migration and altered the metabolic activity of IDH1 mutant HT-1080 cells. Rapamycin reduced the level of 2-HG sourced mainly from glutamine and glucose derived lactate which correlated to the decreased incorporation of 13C atoms from 13C-substrates. Additionally, decreased expressions of lactate dehydrogenase A and glutaminase were also observed both in vitro and in vivo. Conclusions Considering the role of lactate and 2-HG in regulatory network and in metabolic symbiosis it could be assumed that mTOR inhibitors have additional effects besides their anti-proliferative effects in tumours with glycolytic phenotype, especially in case of IDH1 mutation (e.g. acute myeloid leukemias, gliomas, chondrosarcomas). Based on our new results, we suggest targeting mTOR activity depending on the metabolic and besides molecular genetic phenotype of tumours to increase the success of therapies

Tudományterületek találkozása : Köszöntő kötet Muráth Judit tiszteletére

Szerkesztők: Fata Ildikó; Fischer Márta | További szerzők: Eőry Vilma; Dobos Csilla; Fata Ildikó; Hollós Zita; Kriston Renáta; Magay Tamás; Sárvári Judit; Csák Éva; Mátyás Judit; Misad Katalin; Seidl-Péch Olívia; Szöllősy Év; Dróth Júlia; Fischer Márta ; Klaudy Kinga; Galinski, Christian; Arató Balázs; Schmitz, Klaus-Dirk | Cím: Tudományterületek találkozása Alcím: Köszöntő kötet Muráth Judit tiszteletére | Megjelenési adatok: Pécsi Tudományegyetem Közgazdaságtudományi Kar, Pécs, 2021. | ISBN: 978-963-429-642-3 --- Különös megtiszteltetés és még nagyobb öröm számomra, hogy a Pécsi Tudományegyetem Közgazdaságtudományi Kar dékánjaként a Kar egyetemi magántanára, dr. Muráth Ferencné Péntek Judit életműve előtt, 75. születésnapja alkalmából tisztelgő kötet felelős kiadója lehetek. Tanárnőnek, Juditnak, ugyanis emberileg igazán sokat köszönhetek, egykori tanítványaként és későbbi munkatársaként egyaránt. Muráth Tanárnő szakmai pályafutásának nagyszerű és valóban sokoldalú eredményeit nálamnál hivatottabb munkatársak méltatják e kötet hasábjain közvetlenül – és talán még többen közvetve, akik saját kutatásaik során építkeznek, és folyamatosan meríteni tudnak abból, amit ez az életmű kínál. Tanárnő hihetetlenül következetes, alapos és szorgalmas építőmunkával, emellett az élet némelykor cudar nehézségeit is mindig áthidalni képes, élet- és emberszeretetet sugárzó, bámulatra méltó személyes derűvel érte el, hogy ilyen sokan és ilyen mélyen kötődnek hozzá. Ez rendkívül szép és igazán figyelemreméltó eredmény egy olyan világban, ahol oly sok minden vált mára felszínessé, kapkodásunk, állandósult időhiányunk, folyamatosan újra és újra definiálódó aktuális törekvéseink, mindennapi céljainknak rutinszerűen áldozatává váló ideáink közepette. E kötet szerzői mind irigyelhetik magukat, hogy Tanárnő általuk megismert aurájába lépve az emberhez valóban méltó tempóban van módjuk elmélkedni, szorgoskodni, vagy újabb, aprónak tűnő, de nélkülözhetetlen darabot hozzátenni a nagy közös tudáskincshez. Amit valóban én tehetek hozzá a köszöntőkhöz, azok persze leginkább a személyes emlékek. Nagyrészt Muráth Tanárnőnek köszönhetem, hogy a nyolcvanas évek vége felé közgazdász hallgatóként sikerült tisztességes szinten elsajátítanom a német nyelvet, és hogy szakfordító végzettségem nyomán elmondhatom, van nekem egy rendes, becsületes szakmám, melyből akkor is meg tudnék élni, gondoskodni tudnék a családomról, ha fenekestül változna is meg velem a világ. Nem lenne ez így, ha egykor nem figyel oda Tanárnő, és abban a félévben, amikor valamelyest elveszítettem a tanulás fonalát, nem emlékeztetett volna rá a jól megérdemelt elégséges jeggyel épp időben, hogy merre találhatnék vissza ahhoz. Utóbb tudható, ez sikerült, és az egyik legjobb eredményt tudtam végül felmutatni a záróvizsgák idejére a csoporttársaim között. Pár évvel később, kispénzű ifjú egyetemi oktatóként jó párszor nyílt alkalmam némi mellékest keresni tolmácskodással, sőt egy komplett szakkönyv fordításával is. Máig jól emlékszem azokra a tanórákra – a jogi kari épületrészben elhelyezkedő nyelvi laborban –, melyek során tanárnő mindent, de tényleg mindent megtett azért, hogy az akkor elérhető legjobb technikát bevonva sajátíthassuk el a szakfordítás igazán kihívásteli, de sikerélményekkel is kecsegtető fortélyait. Micsoda szép gesztusa a sorsnak, hogy ugyanazt a tantermet épp az idei évben tudtuk egy alapos felújítást követően átadni – de most már birtokba és nem csupán kölcsönbe – a közgazdász hallgatóinknak..

Discrepancy Between Low Levels of mTOR Activity and High Levels of P-S6 in Primary Central Nervous System Lymphoma May Be Explained by PAS Domain-Containing Serine/Threonine-Protein Kinase-Mediated Phosphorylation

The primary aim of this study was to determine mTOR-pathway activity in primary central nervous system lymphoma (PCNSL), which could be a potential target for therapy. After demonstrating that p-S6 positivity largely exceeded mTOR activity, we aimed to identify other pathways that may lead to S6 phosphorylation. We measured mTOR activity with immunohistochemistry for p-mTOR and its downstream effectors p(T389)-p70S6K1, p-S6, and p-4E-BP1 in 31 cases of PCNSL and 51 cases of systemic diffuse large B-cell lymphoma (DLBCL) and evaluated alternative S6 phosphorylation pathways with p-RSK, p(T229)-p70S6K1, and PASK antibodies. Finally, we examined the impact of PASK inhibition on S6 phosphorylation on BHD1 cell line. mTOR-pathway activity was significantly less frequent in PCNSL compared with DLBCL. p-S6 positivity was related to mTOR-pathway in DLBCL, but not in PCNSL. Among the other kinases potentially responsible for S6 phosphorylation, PASK proved to be positive in all cases of PCNSL and DLBCL. Inhibition of PASK resulted in reduced expression of p-S6 in BHD1-cells. This is the first study demonstrating an mTOR independent p-S6 activity in PCNSL and that PASK may contribute to the phosphorylation of S6. Our findings also suggest a potential role of PASK in the pathomechanism of PCNSL and in DLBCL

Additional file 2: Figure S2. of Rapamycin (mTORC1 inhibitor) reduces the production of lactate and 2-hydroxyglutarate oncometabolites in IDH1 mutant fibrosarcoma cells

The representative photos of p-mTOR, p-S6, LDH-A and Gls immunostainings in HT-1080 xenograft tumours. The expressions of p-mTOR, p-S6, LDH-A and Gls were studied in control and Rapamune treated xenograft tumours (DAB-brown staining; magnification 400X) (PDF 209 kb)