Abstract Neutrophils express many surface receptors that sense environmental changes. One such sensor is FFA2R (free fatty acid receptor 2), a receptor that detects gut microbiota-derived short chain fatty acids. As such, FFA2R has been regarded as a molecular link between metabolism and inflammation. Our recent studies on FFA2R, using its endogenous agonist propionate in combination with allosteric modulators, have identified several novel aspects of FFA2R regulation. A recent study has also identified the ketone body acetoacetate as an endogenous ligand for mouse FFA2R. Whether human FFA2R also recognizes acetoacetate and how this recognition modulates human neutrophil functions has not been earlier investigated. In this study, we found that acetoacetate can induce a decrease of cAMP and translocation of β-arrestin in cells overexpressing FFAR2. In addition, we show that similar to propionate, FFA2R specific allosteric modulators enhance acetoacetate-induced transient rise in cytosolic calcium, production of reactive oxygen species and cell migration in human neutrophils. In summary, we demonstrate that human neutrophils recognize the ketone body acetoacetate through FFA2R. Thus, our data further highlight the key role of FFA2R in inflammation and metabolism.

ABSTRACT Neutrophils express many G protein-coupled receptors (GPCRs) including the two formyl peptide receptors (FPR1 and FPR2) and the medium chain fatty acid receptor GPR84. The FPRs are known to define a hierarchy among neutrophil GPCRs, i.e., the GPCR-mediated response can be either suppressed or amplified by signals generated by FPRs. In this study, we investigated the position of GPR84 in the FPR-defined hierarchy regarding the activation of neutrophil NADPH-oxidase, an enzyme system designed to generate reactive oxygen species (ROS). When naïve neutrophils are activated by GPR84 agonists a modest ROS release was induced. However, vast amounts of ROS production was induced by these GPR84 agonists in FPR2-desensitized neutrophils, and the response is inhibited not only by a GPR84 antagonist but also by an FPR2 specific antagonist. This suggests that the amplified GPR84 agonist response is achieved through a reactivation of the desensitized FPR2. In addition, the GPR84-mediated FPR2 reactivation was independent of β-arrestin recruitment and sensitive to a protein phosphatase inhibitor. In contrast, the modest ROS production induced by GPR84 agonists was primarily suppressed in FPR1-desensitized neutrophils through hierarchical desensitization of GPR84 by FPR1 generated signals. In summary, our data show that FPRs control the NADPH-oxidase activity mediated through GPR84 in human neutrophils. While an amplified ROS generation is achieved by GPR84 agonists through reactivation of desensitized FPR2, FPR1 heterologously desensitizes GPR84 and by that suppresses the release of ROS induced by GPR84 agonists.