Synergie patate douce - vitamine D contre les virus?

[Nutrimuscle-Conseils]

Autophagy, spermidine and vitamin D
NFS Journal Volume 20, August 2020, Pages 10-21

Spermidine is a metabolite of polyamines which are delivered through the diet and partially metabolized by colon bacteria from undigested proteins. Polyamines can influence macrophages development into pro-inflammatory or anti-inflammatory type by altering cellular metabolism and triggering mito- and autophagy [186]. The capacity of spermidine to ensure proteostasis through the stimulation of the cytoprotective autophagy is acknowledged as one of its main features.

Recently, the effect of spermidine on autophagy in SARS-CoV-2 infected cells which results in inhibition of autophagy has been described [187]. Since spermidine promotes autophagy, spermidine and other agents may be a therapeutic approach to SARS-CoV-2 infection.

With regard to the specific risk of elderly to develop severe course of SARS-CoV-2 infection, it is interesting to note that spermidine concentrations in organs and cells decline with age and resulting in a decrease of autophagy [188]. Consumption of LKM512 yogurt increases spermidine synthesis in the gut in elderly [189]. Whether that has any impact on supply of spermidine to enterocytes or other tissues remains to be elucidated. Spermin and spermidine but not putrescine another polyamine metabolite can activate VDR in vitro within their physiological intracellular concentrations [190]. Vitamin D and VDR play an important role in autophagy. Vitamin D can induce autophagy similar to spermidine by inhibiting mTORC1 complex activation [191] and by increasing Beclin-1 expression, similar to spermidine [192].

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Polyamines and eIF5A Hypusination Modulate Mitochondrial Respiration and Macrophage Activation
Daniel J.Puleston Cell Metabolism Volume 30, Issue 2, 6 August 2019, Pages 352-363.e8

Highlights
• The polyamine synthesis pathway and hypusinated eIF5A modulate mitochondrial OXPHOS
• Hypusinated eIF5A maintains TCA cycle and ETC integrity in macrophages
• Some mitochondrial enzymes depend on eIF5AH for efficient expression
• Inhibition of hypusinated eIF5A blunts macrophage alternative activation


How cells adapt metabolism to meet demands is an active area of interest across biology. Among a broad range of functions, the polyamine spermidine is needed to hypusinate the translation factor eukaryotic initiation factor 5A (eIF5A). We show here that hypusinated eIF5A (eIF5AH) promotes the efficient expression of a subset of mitochondrial proteins involved in the TCA cycle and oxidative phosphorylation (OXPHOS). Several of these proteins have mitochondrial targeting sequences (MTSs) that in part confer an increased dependency on eIF5AH. In macrophages, metabolic switching between OXPHOS and glycolysis supports divergent functional fates stimulated by activation signals. In these cells, hypusination of eIF5A appears to be dynamically regulated after activation. Using in vivo and in vitro models, we show that acute inhibition of this pathway blunts OXPHOS-dependent alternative activation, while leaving aerobic glycolysis-dependent classical activation intact. These results might have implications for therapeutically controlling macrophage activation by targeting the polyamine-eIF5A-hypusine axis.

Context and Significance
Macrophages play key physiological roles, including combating infections and cancer. The underlying metabolism of macrophages is linked to their function and modulation of metabolic pathways in immune cells for therapeutic purposes is an active area of investigation. Researchers at the Max Planck Institute in Freiburg, Germany, discovered that a fundamental metabolic pathway (polyamine biosynthesis), which had previously been linked to essential cellular processes, such as DNA repair, is intricately involved in cellular respiration and macrophage function by regulating mitochondrial proteins. Polyamine biosynthesis results in a specific chemical modification (hypusination) of the enzyme eIF5A that regulates a subset of mitochondrial proteins involved in core respiration, thus affecting alternative macrophage activation, a cell type that strongly engages their mitochondria. These results put the polyamine pathway and hypusination on the therapeutic map for immune cells.

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Traduction de l'étude

Les polyamines et l'hypusination eIF5A modulent la respiration mitochondriale et l'activation des macrophages
Daniel J.Puleston Cell Metabolism Volume 30, Numéro 2, 6 août 2019, Pages 352-363.e8

Points forts
• La voie de synthèse de la polyamine et l'eIF5A hypusiné modulent l'OXPHOS mitochondrial
• eIF5A hypusiné maintient le cycle TCA et l'intégrité ETC dans les macrophages
• Certaines enzymes mitochondriales dépendent de eIF5AH pour une expression efficace
• L'inhibition de l'eIF5A hypusiné bloque l'activation alternative des macrophages


La manière dont les cellules adaptent le métabolisme pour répondre à la demande est un domaine d'intérêt actif dans toute la biologie. Parmi une large gamme de fonctions, la polyamine spermidine est nécessaire pour hypusiner le facteur de traduction facteur d'initiation eucaryote 5A (eIF5A). Nous montrons ici que l'eIF5A hypusiné (eIF5AH) favorise l'expression efficace d'un sous-ensemble de protéines mitochondriales impliquées dans le cycle TCA et la phosphorylation oxydative (OXPHOS). Plusieurs de ces protéines ont des séquences de ciblage mitochondrial (MTS) qui confèrent en partie une dépendance accrue à eIF5AH. Dans les macrophages, la commutation métabolique entre OXPHOS et la glycolyse favorise des destins fonctionnels divergents stimulés par des signaux d'activation. Dans ces cellules, l'hypusination de eIF5A semble être régulée dynamiquement après activation. En utilisant des modèles in vivo et in vitro, nous montrons que l'inhibition aiguë de cette voie émousse l'activation alternative dépendante de l'OXPHOS, tout en laissant l'activation classique dépendante de la glycolyse aérobie intacte. Ces résultats pourraient avoir des implications pour le contrôle thérapeutique de l'activation des macrophages en ciblant l'axe polyamine-eIF5A-hypusine.

Contexte et importance
Les macrophages jouent des rôles physiologiques clés, notamment dans la lutte contre les infections et le cancer. Le métabolisme sous-jacent des macrophages est lié à leur fonction et la modulation des voies métaboliques dans les cellules immunitaires à des fins thérapeutiques est un domaine d'investigation actif. Des chercheurs de l'Institut Max Planck de Fribourg, en Allemagne, ont découvert qu'une voie métabolique fondamentale (biosynthèse des polyamines), qui était auparavant liée à des processus cellulaires essentiels, tels que la réparation de l'ADN, est étroitement impliquée dans la respiration cellulaire et la fonction des macrophages en régulant les protéines mitochondriales. . La biosynthèse des polyamines entraîne une modification chimique spécifique (hypusination) de l'enzyme eIF5A qui régule un sous-ensemble de protéines mitochondriales impliquées dans la respiration centrale, affectant ainsi l'activation alternative des macrophages, un type de cellule qui engage fortement leurs mitochondries. Ces résultats placent la voie de la polyamine et l'hypusination sur la carte thérapeutique des cellules immunitaires.