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Walker MT, Bloodworth JC, Kountz TS, McCarty SL, Green JE, Ferrie RP, Campbell JA, Averill SH, Beckman KB, Grammer LC, Eng C, Avila PC, Farber HJ, Rodriguez-Cintron W, Rodriguez-Santana JR, Serebrisky D, Thyne SM, Seibold MA, Burchard EG, Kumar R, Cook-Mills JM. 5-HTP inhibits eosinophilia via intracellular endothelial 5-HTRs; SNPs in 5-HTRs associate with asthmatic lung function. FRONTIERS IN ALLERGY 2024; 5:1385168. [PMID: 38845678 PMCID: PMC11153829 DOI: 10.3389/falgy.2024.1385168] [Citation(s) in RCA: 0] [Impact Index Per Article: 0] [Reference Citation Analysis] [Abstract] [Key Words] [Track Full Text] [Figures] [Journal Information] [Subscribe] [Scholar Register] [Received: 02/12/2024] [Accepted: 05/08/2024] [Indexed: 06/09/2024] Open
Abstract
Background Previous research showed that 5-hydroxytryptophan (5HTP), a metabolic precursor of serotonin, reduces allergic lung inflammation by inhibiting eosinophil migration across endothelial monolayers. Objective It is unknown if serotonin receptors are involved in mediating this 5HTP function or if serotonin receptor (HTR) single nucleotide polymorphisms (SNPs) associate with lung function in humans. Methods Serotonin receptor subtypes were assessed by qPCR, western blot, confocal microscopy, pharmacological inhibitors and siRNA knockdown. HTR SNPs were assessed in two cohorts. Results Pharmacological inhibition or siRNA knockdown of the serotonin receptors HTR1A or HTR1B in endothelial cells abrogated the inhibitory effects of 5HTP on eosinophil transendothelial migration. In contrast, eosinophil transendothelial migration was not inhibited by siRNA knockdown of HTR1A or HTR1B in eosinophils. Surprisingly, these HTRs were intracellular in endothelial cells and an extracellular supplementation with serotonin did not inhibit eosinophil transendothelial migration. This is consistent with the inability of serotonin to cross membranes, the lack of selective serotonin reuptake receptors on endothelial cells, and the studies showing minimal impact of selective serotonin reuptake inhibitors on asthma. To extend our HTR studies to humans with asthma, we examined the CHIRAH and GALA cohorts for HTR SNPs that affect HTR function or are associated with behavior disorders. A polygenic index of SNPs in HTRs was associated with lower lung function in asthmatics. Conclusions Serotonin receptors mediate 5HTP inhibition of transendothelial migration and HTR SNPs associate with lower lung function. These results may serve to aid in design of novel interventions for allergic inflammation.
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Affiliation(s)
- Matthew T. Walker
- Allergy-Immunology Division, Northwestern University Feinberg School of Medicine, Chicago, IL, United States
| | - Jeffrey C. Bloodworth
- Herman B Wells Center for Pediatric Research, Department of Pediatrics, Indiana University School of Medicine, Indianapolis, IN, United States
- Department of Microbiology and Immunology, Indiana University School of Medicine, Indianapolis, IN, United States
| | - Timothy S. Kountz
- Allergy-Immunology Division, Northwestern University Feinberg School of Medicine, Chicago, IL, United States
| | - Samantha L. McCarty
- Herman B Wells Center for Pediatric Research, Department of Pediatrics, Indiana University School of Medicine, Indianapolis, IN, United States
| | - Jeremy E. Green
- Allergy-Immunology Division, Northwestern University Feinberg School of Medicine, Chicago, IL, United States
| | - Ryan P. Ferrie
- Allergy-Immunology Division, Northwestern University Feinberg School of Medicine, Chicago, IL, United States
| | - Jackson A. Campbell
- Allergy-Immunology Division, Northwestern University Feinberg School of Medicine, Chicago, IL, United States
| | - Samantha H. Averill
- Herman B Wells Center for Pediatric Research, Department of Pediatrics, Indiana University School of Medicine, Indianapolis, IN, United States
| | | | - Leslie C. Grammer
- Allergy-Immunology Division, Northwestern University Feinberg School of Medicine, Chicago, IL, United States
| | - Celeste Eng
- Department of Medicine, University of California, San Francisco, San Francisco, CA, United States
| | - Pedro C. Avila
- Allergy-Immunology Division, Northwestern University Feinberg School of Medicine, Chicago, IL, United States
| | - Harold J. Farber
- Department of Pediatrics, Section of Pulmonology, Baylor College of Medicine, Texas Children’s Hospital, Houston, TX, United States
| | | | | | - Denise Serebrisky
- Pediatric Pulmonary Division, Jacobi Medical Center, Bronx, NY, United States
| | - Shannon M. Thyne
- Department of Pediatrics, University of California, San Francisco, San Francisco, CA, United States
| | - Max A. Seibold
- Center for Genes, Environment, and Health and the Department of Pediatrics, National Jewish Health, Denver, CO, United States
- Division of Pulmonary Sciences and Critical Care Medicine, Department of Medicine, University of Colorado, Denver, CO, United States
| | - Esteban G. Burchard
- Department of Medicine, University of California, San Francisco, San Francisco, CA, United States
| | - Rajesh Kumar
- Allergy-Immunology Division, Northwestern University Feinberg School of Medicine, Chicago, IL, United States
- Division of Allergy and Clinical Immunology, Ann and Robert H Lurie Children’s Hospital of Chicago, Chicago, IL, United States
| | - Joan M. Cook-Mills
- Allergy-Immunology Division, Northwestern University Feinberg School of Medicine, Chicago, IL, United States
- Herman B Wells Center for Pediatric Research, Department of Pediatrics, Indiana University School of Medicine, Indianapolis, IN, United States
- Department of Microbiology and Immunology, Indiana University School of Medicine, Indianapolis, IN, United States
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Morelli E, Gemma S, Budriesi R, Campiani G, Novellino E, Fattorusso C, Catalanotti B, Coccone SS, Ros S, Borrelli G, Persico M, Fiorini I, Nacci V, Ioan P, Chiarini A, Hamon M, Cagnotto A, Mennini T, Fracasso C, Colovic M, Caccia S, Butini S. Specific Targeting of Peripheral Serotonin 5-HT3 Receptors. Synthesis, Biological Investigation, and Structure−Activity Relationships. J Med Chem 2009; 52:3548-62. [DOI: 10.1021/jm900018b] [Citation(s) in RCA: 34] [Impact Index Per Article: 2.3] [Reference Citation Analysis] [Track Full Text] [Journal Information] [Subscribe] [Scholar Register] [Indexed: 01/14/2023]
Affiliation(s)
- Elena Morelli
- European Research Centre for Drug Discovery and Development, Banchi di Sotto 55, 53100 Siena, Italy, Dipartimento Farmaco Chimico Tecnologico, Università di Siena, Via Aldo Moro 53100 Siena, Italy, Dipartimento di Chimica delle Sostanze Naturali (DCSN) e Dipartimento di Chimica Farmaceutica e Tossicologica (DCFT), Università di Napoli “Federico II”, Via D. Montesano 49, 80131 Napoli, Italy, Dipartimento di Scienze Farmaceutiche, Università di Bologna, Via Belmeloro 6, 40126 Bologna, Italy, Neurobiologie
| | - Sandra Gemma
- European Research Centre for Drug Discovery and Development, Banchi di Sotto 55, 53100 Siena, Italy, Dipartimento Farmaco Chimico Tecnologico, Università di Siena, Via Aldo Moro 53100 Siena, Italy, Dipartimento di Chimica delle Sostanze Naturali (DCSN) e Dipartimento di Chimica Farmaceutica e Tossicologica (DCFT), Università di Napoli “Federico II”, Via D. Montesano 49, 80131 Napoli, Italy, Dipartimento di Scienze Farmaceutiche, Università di Bologna, Via Belmeloro 6, 40126 Bologna, Italy, Neurobiologie
| | - Roberta Budriesi
- European Research Centre for Drug Discovery and Development, Banchi di Sotto 55, 53100 Siena, Italy, Dipartimento Farmaco Chimico Tecnologico, Università di Siena, Via Aldo Moro 53100 Siena, Italy, Dipartimento di Chimica delle Sostanze Naturali (DCSN) e Dipartimento di Chimica Farmaceutica e Tossicologica (DCFT), Università di Napoli “Federico II”, Via D. Montesano 49, 80131 Napoli, Italy, Dipartimento di Scienze Farmaceutiche, Università di Bologna, Via Belmeloro 6, 40126 Bologna, Italy, Neurobiologie
| | - Giuseppe Campiani
- European Research Centre for Drug Discovery and Development, Banchi di Sotto 55, 53100 Siena, Italy, Dipartimento Farmaco Chimico Tecnologico, Università di Siena, Via Aldo Moro 53100 Siena, Italy, Dipartimento di Chimica delle Sostanze Naturali (DCSN) e Dipartimento di Chimica Farmaceutica e Tossicologica (DCFT), Università di Napoli “Federico II”, Via D. Montesano 49, 80131 Napoli, Italy, Dipartimento di Scienze Farmaceutiche, Università di Bologna, Via Belmeloro 6, 40126 Bologna, Italy, Neurobiologie
| | - Ettore Novellino
- European Research Centre for Drug Discovery and Development, Banchi di Sotto 55, 53100 Siena, Italy, Dipartimento Farmaco Chimico Tecnologico, Università di Siena, Via Aldo Moro 53100 Siena, Italy, Dipartimento di Chimica delle Sostanze Naturali (DCSN) e Dipartimento di Chimica Farmaceutica e Tossicologica (DCFT), Università di Napoli “Federico II”, Via D. Montesano 49, 80131 Napoli, Italy, Dipartimento di Scienze Farmaceutiche, Università di Bologna, Via Belmeloro 6, 40126 Bologna, Italy, Neurobiologie
| | - Caterina Fattorusso
- European Research Centre for Drug Discovery and Development, Banchi di Sotto 55, 53100 Siena, Italy, Dipartimento Farmaco Chimico Tecnologico, Università di Siena, Via Aldo Moro 53100 Siena, Italy, Dipartimento di Chimica delle Sostanze Naturali (DCSN) e Dipartimento di Chimica Farmaceutica e Tossicologica (DCFT), Università di Napoli “Federico II”, Via D. Montesano 49, 80131 Napoli, Italy, Dipartimento di Scienze Farmaceutiche, Università di Bologna, Via Belmeloro 6, 40126 Bologna, Italy, Neurobiologie
| | - Bruno Catalanotti
- European Research Centre for Drug Discovery and Development, Banchi di Sotto 55, 53100 Siena, Italy, Dipartimento Farmaco Chimico Tecnologico, Università di Siena, Via Aldo Moro 53100 Siena, Italy, Dipartimento di Chimica delle Sostanze Naturali (DCSN) e Dipartimento di Chimica Farmaceutica e Tossicologica (DCFT), Università di Napoli “Federico II”, Via D. Montesano 49, 80131 Napoli, Italy, Dipartimento di Scienze Farmaceutiche, Università di Bologna, Via Belmeloro 6, 40126 Bologna, Italy, Neurobiologie
| | - Salvatore Sanna Coccone
- European Research Centre for Drug Discovery and Development, Banchi di Sotto 55, 53100 Siena, Italy, Dipartimento Farmaco Chimico Tecnologico, Università di Siena, Via Aldo Moro 53100 Siena, Italy, Dipartimento di Chimica delle Sostanze Naturali (DCSN) e Dipartimento di Chimica Farmaceutica e Tossicologica (DCFT), Università di Napoli “Federico II”, Via D. Montesano 49, 80131 Napoli, Italy, Dipartimento di Scienze Farmaceutiche, Università di Bologna, Via Belmeloro 6, 40126 Bologna, Italy, Neurobiologie
| | - Sindu Ros
- European Research Centre for Drug Discovery and Development, Banchi di Sotto 55, 53100 Siena, Italy, Dipartimento Farmaco Chimico Tecnologico, Università di Siena, Via Aldo Moro 53100 Siena, Italy, Dipartimento di Chimica delle Sostanze Naturali (DCSN) e Dipartimento di Chimica Farmaceutica e Tossicologica (DCFT), Università di Napoli “Federico II”, Via D. Montesano 49, 80131 Napoli, Italy, Dipartimento di Scienze Farmaceutiche, Università di Bologna, Via Belmeloro 6, 40126 Bologna, Italy, Neurobiologie
| | - Giuseppe Borrelli
- European Research Centre for Drug Discovery and Development, Banchi di Sotto 55, 53100 Siena, Italy, Dipartimento Farmaco Chimico Tecnologico, Università di Siena, Via Aldo Moro 53100 Siena, Italy, Dipartimento di Chimica delle Sostanze Naturali (DCSN) e Dipartimento di Chimica Farmaceutica e Tossicologica (DCFT), Università di Napoli “Federico II”, Via D. Montesano 49, 80131 Napoli, Italy, Dipartimento di Scienze Farmaceutiche, Università di Bologna, Via Belmeloro 6, 40126 Bologna, Italy, Neurobiologie
| | - Marco Persico
- European Research Centre for Drug Discovery and Development, Banchi di Sotto 55, 53100 Siena, Italy, Dipartimento Farmaco Chimico Tecnologico, Università di Siena, Via Aldo Moro 53100 Siena, Italy, Dipartimento di Chimica delle Sostanze Naturali (DCSN) e Dipartimento di Chimica Farmaceutica e Tossicologica (DCFT), Università di Napoli “Federico II”, Via D. Montesano 49, 80131 Napoli, Italy, Dipartimento di Scienze Farmaceutiche, Università di Bologna, Via Belmeloro 6, 40126 Bologna, Italy, Neurobiologie
| | - Isabella Fiorini
- European Research Centre for Drug Discovery and Development, Banchi di Sotto 55, 53100 Siena, Italy, Dipartimento Farmaco Chimico Tecnologico, Università di Siena, Via Aldo Moro 53100 Siena, Italy, Dipartimento di Chimica delle Sostanze Naturali (DCSN) e Dipartimento di Chimica Farmaceutica e Tossicologica (DCFT), Università di Napoli “Federico II”, Via D. Montesano 49, 80131 Napoli, Italy, Dipartimento di Scienze Farmaceutiche, Università di Bologna, Via Belmeloro 6, 40126 Bologna, Italy, Neurobiologie
| | - Vito Nacci
- European Research Centre for Drug Discovery and Development, Banchi di Sotto 55, 53100 Siena, Italy, Dipartimento Farmaco Chimico Tecnologico, Università di Siena, Via Aldo Moro 53100 Siena, Italy, Dipartimento di Chimica delle Sostanze Naturali (DCSN) e Dipartimento di Chimica Farmaceutica e Tossicologica (DCFT), Università di Napoli “Federico II”, Via D. Montesano 49, 80131 Napoli, Italy, Dipartimento di Scienze Farmaceutiche, Università di Bologna, Via Belmeloro 6, 40126 Bologna, Italy, Neurobiologie
| | - Pierfranco Ioan
- European Research Centre for Drug Discovery and Development, Banchi di Sotto 55, 53100 Siena, Italy, Dipartimento Farmaco Chimico Tecnologico, Università di Siena, Via Aldo Moro 53100 Siena, Italy, Dipartimento di Chimica delle Sostanze Naturali (DCSN) e Dipartimento di Chimica Farmaceutica e Tossicologica (DCFT), Università di Napoli “Federico II”, Via D. Montesano 49, 80131 Napoli, Italy, Dipartimento di Scienze Farmaceutiche, Università di Bologna, Via Belmeloro 6, 40126 Bologna, Italy, Neurobiologie
| | - Alberto Chiarini
- European Research Centre for Drug Discovery and Development, Banchi di Sotto 55, 53100 Siena, Italy, Dipartimento Farmaco Chimico Tecnologico, Università di Siena, Via Aldo Moro 53100 Siena, Italy, Dipartimento di Chimica delle Sostanze Naturali (DCSN) e Dipartimento di Chimica Farmaceutica e Tossicologica (DCFT), Università di Napoli “Federico II”, Via D. Montesano 49, 80131 Napoli, Italy, Dipartimento di Scienze Farmaceutiche, Università di Bologna, Via Belmeloro 6, 40126 Bologna, Italy, Neurobiologie
| | - Michel Hamon
- European Research Centre for Drug Discovery and Development, Banchi di Sotto 55, 53100 Siena, Italy, Dipartimento Farmaco Chimico Tecnologico, Università di Siena, Via Aldo Moro 53100 Siena, Italy, Dipartimento di Chimica delle Sostanze Naturali (DCSN) e Dipartimento di Chimica Farmaceutica e Tossicologica (DCFT), Università di Napoli “Federico II”, Via D. Montesano 49, 80131 Napoli, Italy, Dipartimento di Scienze Farmaceutiche, Università di Bologna, Via Belmeloro 6, 40126 Bologna, Italy, Neurobiologie
| | - Alfredo Cagnotto
- European Research Centre for Drug Discovery and Development, Banchi di Sotto 55, 53100 Siena, Italy, Dipartimento Farmaco Chimico Tecnologico, Università di Siena, Via Aldo Moro 53100 Siena, Italy, Dipartimento di Chimica delle Sostanze Naturali (DCSN) e Dipartimento di Chimica Farmaceutica e Tossicologica (DCFT), Università di Napoli “Federico II”, Via D. Montesano 49, 80131 Napoli, Italy, Dipartimento di Scienze Farmaceutiche, Università di Bologna, Via Belmeloro 6, 40126 Bologna, Italy, Neurobiologie
| | - Tiziana Mennini
- European Research Centre for Drug Discovery and Development, Banchi di Sotto 55, 53100 Siena, Italy, Dipartimento Farmaco Chimico Tecnologico, Università di Siena, Via Aldo Moro 53100 Siena, Italy, Dipartimento di Chimica delle Sostanze Naturali (DCSN) e Dipartimento di Chimica Farmaceutica e Tossicologica (DCFT), Università di Napoli “Federico II”, Via D. Montesano 49, 80131 Napoli, Italy, Dipartimento di Scienze Farmaceutiche, Università di Bologna, Via Belmeloro 6, 40126 Bologna, Italy, Neurobiologie
| | - Claudia Fracasso
- European Research Centre for Drug Discovery and Development, Banchi di Sotto 55, 53100 Siena, Italy, Dipartimento Farmaco Chimico Tecnologico, Università di Siena, Via Aldo Moro 53100 Siena, Italy, Dipartimento di Chimica delle Sostanze Naturali (DCSN) e Dipartimento di Chimica Farmaceutica e Tossicologica (DCFT), Università di Napoli “Federico II”, Via D. Montesano 49, 80131 Napoli, Italy, Dipartimento di Scienze Farmaceutiche, Università di Bologna, Via Belmeloro 6, 40126 Bologna, Italy, Neurobiologie
| | - Milena Colovic
- European Research Centre for Drug Discovery and Development, Banchi di Sotto 55, 53100 Siena, Italy, Dipartimento Farmaco Chimico Tecnologico, Università di Siena, Via Aldo Moro 53100 Siena, Italy, Dipartimento di Chimica delle Sostanze Naturali (DCSN) e Dipartimento di Chimica Farmaceutica e Tossicologica (DCFT), Università di Napoli “Federico II”, Via D. Montesano 49, 80131 Napoli, Italy, Dipartimento di Scienze Farmaceutiche, Università di Bologna, Via Belmeloro 6, 40126 Bologna, Italy, Neurobiologie
| | - Silvio Caccia
- European Research Centre for Drug Discovery and Development, Banchi di Sotto 55, 53100 Siena, Italy, Dipartimento Farmaco Chimico Tecnologico, Università di Siena, Via Aldo Moro 53100 Siena, Italy, Dipartimento di Chimica delle Sostanze Naturali (DCSN) e Dipartimento di Chimica Farmaceutica e Tossicologica (DCFT), Università di Napoli “Federico II”, Via D. Montesano 49, 80131 Napoli, Italy, Dipartimento di Scienze Farmaceutiche, Università di Bologna, Via Belmeloro 6, 40126 Bologna, Italy, Neurobiologie
| | - Stefania Butini
- European Research Centre for Drug Discovery and Development, Banchi di Sotto 55, 53100 Siena, Italy, Dipartimento Farmaco Chimico Tecnologico, Università di Siena, Via Aldo Moro 53100 Siena, Italy, Dipartimento di Chimica delle Sostanze Naturali (DCSN) e Dipartimento di Chimica Farmaceutica e Tossicologica (DCFT), Università di Napoli “Federico II”, Via D. Montesano 49, 80131 Napoli, Italy, Dipartimento di Scienze Farmaceutiche, Università di Bologna, Via Belmeloro 6, 40126 Bologna, Italy, Neurobiologie
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