EMBO Molecular Medicine (Feb 2023)
Macrophages inhibit Coxiella burnetii by the ACOD1‐itaconate pathway for containment of Q fever
- Lisa Kohl,
- Md Nur A Alam Siddique,
- Barbara Bodendorfer,
- Raffaela Berger,
- Annica Preikschat,
- Christoph Daniel,
- Martha Ölke,
- Elisabeth Liebler‐Tenorio,
- Jan Schulze‐Luehrmann,
- Michael Mauermeir,
- Kai‐Ting Yang,
- Inaya Hayek,
- Manuela Szperlinski,
- Jennifer Andrack,
- Ulrike Schleicher,
- Aline Bozec,
- Gerhard Krönke,
- Peter J Murray,
- Stefan Wirtz,
- Masahiro Yamamoto,
- Valentin Schatz,
- Jonathan Jantsch,
- Peter Oefner,
- Daniel Degrandi,
- Klaus Pfeffer,
- Katja Mertens‐Scholz,
- Simon Rauber,
- Christian Bogdan,
- Katja Dettmer,
- Anja Lührmann,
- Roland Lang
Affiliations
- Lisa Kohl
- Mikrobiologisches Institut – Klinische Mikrobiologie, Immunologie und Hygiene Universitätsklinikum Erlangen, Friedrich‐Alexander‐Universität (FAU) Erlangen‐Nürnberg Erlangen Germany
- Md Nur A Alam Siddique
- Mikrobiologisches Institut – Klinische Mikrobiologie, Immunologie und Hygiene Universitätsklinikum Erlangen, Friedrich‐Alexander‐Universität (FAU) Erlangen‐Nürnberg Erlangen Germany
- Barbara Bodendorfer
- Mikrobiologisches Institut – Klinische Mikrobiologie, Immunologie und Hygiene Universitätsklinikum Erlangen, Friedrich‐Alexander‐Universität (FAU) Erlangen‐Nürnberg Erlangen Germany
- Raffaela Berger
- Institute of Functional Genomics University of Regensburg Regensburg Germany
- Annica Preikschat
- Mikrobiologisches Institut – Klinische Mikrobiologie, Immunologie und Hygiene Universitätsklinikum Erlangen, Friedrich‐Alexander‐Universität (FAU) Erlangen‐Nürnberg Erlangen Germany
- Christoph Daniel
- Department of Nephropathology Universitätsklinikum Erlangen, Friedrich‐Alexander‐Universität Erlangen‐Nürnberg Erlangen Germany
- Martha Ölke
- Mikrobiologisches Institut – Klinische Mikrobiologie, Immunologie und Hygiene Universitätsklinikum Erlangen, Friedrich‐Alexander‐Universität (FAU) Erlangen‐Nürnberg Erlangen Germany
- Elisabeth Liebler‐Tenorio
- Institute of Molecular Pathogenesis, Friedrich‐Loeffler‐Institut, Federal Research Institute for Animal Health Jena Germany
- Jan Schulze‐Luehrmann
- Mikrobiologisches Institut – Klinische Mikrobiologie, Immunologie und Hygiene Universitätsklinikum Erlangen, Friedrich‐Alexander‐Universität (FAU) Erlangen‐Nürnberg Erlangen Germany
- Michael Mauermeir
- Mikrobiologisches Institut – Klinische Mikrobiologie, Immunologie und Hygiene Universitätsklinikum Erlangen, Friedrich‐Alexander‐Universität (FAU) Erlangen‐Nürnberg Erlangen Germany
- Kai‐Ting Yang
- Department of Medicine 3 Universitätsklinikum Erlangen, Friedrich‐Alexander‐Universität Erlangen‐Nürnberg Erlangen Germany
- Inaya Hayek
- Mikrobiologisches Institut – Klinische Mikrobiologie, Immunologie und Hygiene Universitätsklinikum Erlangen, Friedrich‐Alexander‐Universität (FAU) Erlangen‐Nürnberg Erlangen Germany
- Manuela Szperlinski
- Mikrobiologisches Institut – Klinische Mikrobiologie, Immunologie und Hygiene Universitätsklinikum Erlangen, Friedrich‐Alexander‐Universität (FAU) Erlangen‐Nürnberg Erlangen Germany
- Jennifer Andrack
- Institute of Bacterial Infections and Zoonoses, Friedrich‐Loeffler‐Institut, Federal Research Institute for Animal Health Jena Germany
- Ulrike Schleicher
- Mikrobiologisches Institut – Klinische Mikrobiologie, Immunologie und Hygiene Universitätsklinikum Erlangen, Friedrich‐Alexander‐Universität (FAU) Erlangen‐Nürnberg Erlangen Germany
- Aline Bozec
- Department of Medicine 3 Universitätsklinikum Erlangen, Friedrich‐Alexander‐Universität Erlangen‐Nürnberg Erlangen Germany
- Gerhard Krönke
- Department of Medicine 3 Universitätsklinikum Erlangen, Friedrich‐Alexander‐Universität Erlangen‐Nürnberg Erlangen Germany
- Peter J Murray
- Max Planck Institute for Biochemistry Martinsried Germany
- Stefan Wirtz
- Deutsches Zentrum für Immuntherapie (DZI) Friedrich‐Alexander‐Universität Erlangen‐Nürnberg and Universitätsklinikum Erlangen Erlangen Germany
- Masahiro Yamamoto
- Immunology Frontier Research Center Osaka University Osaka Japan
- Valentin Schatz
- Institute of Clinical Microbiology University Hospital Regensburg Regensburg Germany
- Jonathan Jantsch
- Institute of Clinical Microbiology University Hospital Regensburg Regensburg Germany
- Peter Oefner
- Institute of Functional Genomics University of Regensburg Regensburg Germany
- Daniel Degrandi
- Institute of Medical Microbiology Heinrich Heine University Düsseldorf Düsseldorf Germany
- Klaus Pfeffer
- Institute of Medical Microbiology Heinrich Heine University Düsseldorf Düsseldorf Germany
- Katja Mertens‐Scholz
- Institute of Bacterial Infections and Zoonoses, Friedrich‐Loeffler‐Institut, Federal Research Institute for Animal Health Jena Germany
- Simon Rauber
- Department of Medicine 3 Universitätsklinikum Erlangen, Friedrich‐Alexander‐Universität Erlangen‐Nürnberg Erlangen Germany
- Christian Bogdan
- Mikrobiologisches Institut – Klinische Mikrobiologie, Immunologie und Hygiene Universitätsklinikum Erlangen, Friedrich‐Alexander‐Universität (FAU) Erlangen‐Nürnberg Erlangen Germany
- Katja Dettmer
- Institute of Functional Genomics University of Regensburg Regensburg Germany
- Anja Lührmann
- Mikrobiologisches Institut – Klinische Mikrobiologie, Immunologie und Hygiene Universitätsklinikum Erlangen, Friedrich‐Alexander‐Universität (FAU) Erlangen‐Nürnberg Erlangen Germany
- Roland Lang
- Mikrobiologisches Institut – Klinische Mikrobiologie, Immunologie und Hygiene Universitätsklinikum Erlangen, Friedrich‐Alexander‐Universität (FAU) Erlangen‐Nürnberg Erlangen Germany
- DOI
- https://doi.org/10.15252/emmm.202215931
- Journal volume & issue
-
Vol. 15,
no. 2
pp. n/a – n/a
Abstract
Abstract Infection with the intracellular bacterium Coxiella (C.) burnetii can cause chronic Q fever with severe complications and limited treatment options. Here, we identify the enzyme cis‐aconitate decarboxylase 1 (ACOD1 or IRG1) and its product itaconate as protective host immune pathway in Q fever. Infection of mice with C. burnetii induced expression of several anti‐microbial candidate genes, including Acod1. In macrophages, Acod1 was essential for restricting C. burnetii replication, while other antimicrobial pathways were dispensable. Intratracheal or intraperitoneal infection of Acod1−/− mice caused increased C. burnetii burden, weight loss and stronger inflammatory gene expression. Exogenously added itaconate restored pathogen control in Acod1−/− mouse macrophages and blocked replication in human macrophages. In axenic cultures, itaconate directly inhibited growth of C. burnetii. Finally, treatment of infected Acod1−/− mice with itaconate efficiently reduced the tissue pathogen load. Thus, ACOD1‐derived itaconate is a key factor in the macrophage‐mediated defense against C. burnetii and may be exploited for novel therapeutic approaches in chronic Q fever.
Keywords