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中华口腔医学研究杂志(电子版)

中华口腔医学研究杂志(电子版) ›› 2024, Vol. 18 ›› Issue (02) : 89 -95. doi: 10.3877/cma.j.issn.1674-1366.2024.02.003

论著

基质细胞衍生因子1通过PI3K/AKT1信号通路对巨噬细胞极化的影响
狄静怿1, 陈禹江1, 陈欣欣1, 陈文霞2,†()   
  1. 1. 广西医科大学口腔医学院/附属口腔医院，广西口腔感染性疾病防治重点实验室，南宁　530021
    2. 广西医科大学口腔医学院/附属口腔医院，广西口腔感染性疾病防治重点实验室，南宁　530021；广西医科大学附属口腔医院牙体牙髓科，南宁　530021
  • 收稿日期:2023-12-04 出版日期:2024-04-01
  • 通信作者: 陈文霞

Effect of stromal cell-derived factor 1 on macrophage polarization through PI3K/AKT1 signaling pathway

Jingyi Di1, Yujiang Chen1, Xinxin Chen1, Wenxia Chen2,†()   

  1. 1. College & Hospital of Stomatology, Guangxi Medical University, Guangxi Key Laboratory of Prevention and Treatment for Oral Infectious Diseases, Nanning 530021, China
    2. College & Hospital of Stomatology, Guangxi Medical University, Guangxi Key Laboratory of Prevention and Treatment for Oral Infectious Diseases, Nanning 530021, China; Department of Operative Dentistry and Endodontology, College of Stomatology, Hospital of Stomatology, Guangxi Medical University, Nanning 530021, China
  • Received:2023-12-04 Published:2024-04-01
  • Corresponding author: Wenxia Chen
  • Supported by:
    National Natural Science Foundation of China(82060201)
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引用本文：

狄静怿, 陈禹江, 陈欣欣, 陈文霞. 基质细胞衍生因子1通过PI3K/AKT1信号通路对巨噬细胞极化的影响[J]. 中华口腔医学研究杂志(电子版), 2024, 18(02): 89-95.

Jingyi Di, Yujiang Chen, Xinxin Chen, Wenxia Chen. Effect of stromal cell-derived factor 1 on macrophage polarization through PI3K/AKT1 signaling pathway[J]. Chinese Journal of Stomatological Research(Electronic Edition), 2024, 18(02): 89-95.

目的

研究基质细胞衍生因子1（SDF-1）对小鼠RAW264.7巨噬细胞迁移和极化的影响及机制。

方法

对体外培养对数生长期小鼠RAW264.7巨噬细胞采用SDF-1和（或）磷脂酰肌醇3-激酶（PI3K）抑制剂LY294002处理，Transwell检测细胞的迁移情况；反转录聚合酶链反应（RT-PCR）检测各组细胞相关基因的表达；流式细胞术检测M1、M2巨噬细胞特异性表面标志物；ELISA测定细胞因子；Western blot检测PI3K/蛋白激酶B1（AKT1）蛋白磷酸化水平。使用SPSS 21.0软件进行统计学分析。

结果

SDF-1可以促进巨噬细胞的迁移，SDF-1组的细胞迁移数从（90 ± 16）上升至（199 ± 9），差异有统计学意义（t = 12.010，P<0.001），并显著提高巨噬细胞M2向极化诱导过程中抗炎相关基因白细胞介素10（IL-10）、转化生长因子β（TGF-β）的表达水平，IL-10表达量从（1.015 ± 0.111）上升至（3.686 ± 0.268），差异有统计学意义（t = 15.960，P<0.001）；CD206+M2样巨噬细胞占比增加11.5%；PI3K/AKT1蛋白磷酸化水平显著增加，p-AKT1表达从（1.02 ± 0.09）增长至（1.47 ± 0.12），差异有统计学意义（t = 5.082，P = 0.007），促进巨噬细胞向M2极化。LY294002抑制了PI3K/AKT1蛋白磷酸化，P-AKT1表达从（1.02 ± 0.09）减少至（0.41 ± 0.13），差异有统计学意义（t = 6.503，P = 0.002）。并使SDF-1诱导巨噬细胞迁移的能力下降，细胞迁移数从（90 ± 16）下降至（60 ± 11），差异有统计学意义（t = 3.133，P = 0.02），同时下调了M2巨噬细胞极化诱导过程中抗炎相关因子IL-10、TGF-β的表达水平，IL-10表达量从（1.015 ± 0.111）下降至（0.608 ± 0.034），差异有统计学意义（t = 6.075，P<0.001）；CD206+M2样巨噬细胞占比减少10.3%。与SDF-1处理组相比，SDF-1和LY294002联合处理组M2巨噬细胞极化诱导过程中抗炎相关因子IL-10、TGF-β的表达下降（tIL-10 = 14.730，PIL-10<0.001，tTGF-β = 31.180，PTGF-β<0.001），M1巨噬细胞极化过程中促炎因子IL-6、肿瘤坏死因子α（TNF-α）表达无明显变化。

结论

SDF-1可显著促进巨噬细胞向M2型极化，其机制可能与激活PI3K/AKT1信号通路相关。

关键词: 基质细胞衍生因子1, 巨噬细胞, 巨噬细胞极化, PI3K/AKT1信号通路
Objective

To explore the effect and mechanism of stromal cell-derived factor 1 (SDF-1) on migration and polarization of mouse RAW264.7 macrophages.

Methods

RAW264.7 macrophages in vitro were treated with SDF-1 and/or phosphotidylinsitol-3-kinase (PI3K) inhibitor LY294002. Transwell was used to detect cell migration. Reverse transcription-polymerase chain reaction (RT-PCR) was used to detect the expression of related genes in each group. The specific surface markers of M1 and M2 macrophages were detected by flow cytometry. Cytokines were determined by ELISA. The phosphorylation level of PI3K/AKT1 protein was detected by Western blot.

Results

SDF-1 could promote the migration of macrophages. The number of migrating cells in SDF-1 group increased from (90 ± 16) to (199 ± 9) (t = 12.010, P<0.001) and the expression levels of anti-inflammatory related genes IL-10 and TGF-β significantly increased during the induction of M2 polarization in macrophages. The expression of IL-10 increased from (1.015 ± 0.111) to (3.686 ± 0.268) (t = 15.960, P<0.001) . The proportion of CD206+ M2-like macrophages increased by 11.5%. The phosphorylation level of PI3K/AKT1 protein was significantly increased, and the expression of p-AKT1 increased from (1.02 ± 0.09) to (1.47 ± 0.12) (t = 5.082, P = 0.007) . which promoted the polarization of macrophages towards M2. LY294002 inhibited the phosphorylation of PI3K/AKT1 protein, and the expression of p-Akt1 decreased from (1.02 ± 0.09) to (0.41 ± 0.13) (t = 6.503, P = 0.002) . The migration ability of macrophages induced by SDF-1 was decreased from (90 ± 16) to (60 ± 11) (t = 3.133, P = 0.02) . At the same time, the expression levels of anti-inflammatory related factors IL-10 and TGF-β during the polarization of M2 macrophages were down-regulated. The expression of IL-10 decreased from (1.015 ± 0.111) to (0.608 ± 0.034) (t = 6.075, P<0.001) . The proportion of CD206+ M2-like macrophages decreased by 10.3%. Compared with the SDF-1 treatment group, the expression of anti-inflammatory related factors IL-10 and TGF-β in the polarization of M2 macrophages in the SDF-1 and LY294002 combined treatment group decreased (tIL-10 = 14.730, PIL-10<0.001, tTGF-β = 31.180, PTGF-β<0.001) , while the expression of pro-inflammatory factors IL-6 and TNF-α in the polarization of M1 macrophages did not change significantly.

Conclusion

SDF-1 could significantly promote the M2 polarization of macrophages, possibly by activating the PI3K/AKT1 signaling pathway.

Key words: Stromal cell-derived factor 1, Macrophage, Macrophage polarization, PI3K/AKT1 signaling pathway
图1 Transwell细胞迁移实验分组示意图
表1 基因引物序列
基因 引物序列
IL-6 5′-CTTCTTGGGACTGATGCTGGTGAC-3′
  5′-TCTGTTGGGAGTGGTATCCTCTGTG-3′
TNF-α 5′-GGACTAGCCAGGAGGGAGAACAG-3′
  5′-GCCAGTGAGTGAAAGGGACAGAAC-3′
IL-10 5′-AGAGAAGCATGGCCCAGAAATCAAG-3′
  5′-CTTCACCTGCTCCACTGCCTTG-3′
TGF-β 5′-ACCGCAACAACGCCATCTATGAG-3′
  5′-GGCACTGCTTCCCGAATGTCTG-3′
GAPDH 5′-GGCAAATTCAACGGCACAGTCAAG-3′
  5′-TCGCTCCTGGAAGATGGTGATGG-3′
图2 基质细胞衍生因子1（SDF-1）激活巨噬细胞磷脂酰肌醇3-激酶/蛋白激酶B1（PI3K/AKT1）信号通路　A：蛋白免疫印迹法检测小鼠RAW264.7巨噬细胞中PI3K、AKT1、磷酸化AKT1（p-AKT1）的蛋白表达，B：蛋白相对表达量结果统计学分析图，a P<0.05，bP<0.001。
图3 Transwell迁移实验检测基质细胞衍生因子1（SDF-1）、LY294002对巨噬细胞迁移的影响　A：对照组、实验组巨噬细胞的迁移情况（结晶紫染色）；B：迁移细胞数统计分析，aP<0.05，bP<0.001。
图4 基质细胞衍生因子1（SDF-1）、LY294002对巨噬细胞细胞因子分泌的影响　A：反转录聚合酶链反应（RT-PCR）检测M2巨噬细胞标志物白细胞介素10（IL-10）、转化生长因子β（TGF-β）和M1巨噬细胞标志物IL-6、肿瘤坏死因子α（TNF-α）的mRNA的表达；B：ELISA检测上清中IL-10、TGF-β、IL-6和TNF-α细胞因子的浓度；aP<0.05，bP<0.001。
图5 基质细胞衍生因子1（SDF-1）、LY294002对巨噬细胞表面标志物的影响　A：流式细胞术检测巨噬细胞M2分化标志物CD206表达变化；B：流式细胞术检测巨噬细胞M1分化标志物CD86表达变化。
[1]
Watanabe S，Alexander M，Misharin AV，et al. The role of macrophages in the resolution of inflammation[J]. J Clin Invest，2019，129（7）：2619-2628. DOI：10.1172/JCI124615.
[2]
Dong T，Chen X，Xu H，et al. Mitochondrial metabolism mediated macrophage polarization in chronic lung diseases[J]. Pharmacol Ther，2022，239：108208. DOI：10.1016/j.pharmthera.2022.108208.
[3]
Gunassekaran GR，Poongkavithai Vadevoo SM，Baek MC，et al. M1 macrophage exosomes engineered to foster M1 polarization and target the IL-4 receptor inhibit tumor growth by reprogramming tumor-associated macrophages into M1-like macrophages[J]. Biomaterials，2021，278：121137. DOI：10.1016/j.biomaterials.2021.121137.
[4]
Mildner A，Yona S，Jung S. A close encounter of the third kind：Monocyte-derived cells[J]. Adv Immunol，2013，120：69-103. DOI：10.1016/B978-0-12-417028-5.00003-X.
[5]
Sadri F，Rezaei Z，Fereidouni M. The significance of the SDF-1/CXCR4 signaling pathway in the normal development[J]. Mol Biol Rep，2022，49（4）：3307-3320. DOI：10.1007/s11033-021-07069-3.
[6]
Zhou W，Guo S，Liu M，et al. Targeting CXCL12/CXCR4 Axis in Tumor Immunotherapy[J]. Curr Med Chem，2019，26（17）：3026-3041. DOI：10.2174/0929867324666170830111531.
[7]
Babazadeh S，Nassiri SM，Siavashi V，et al. Macrophage polarization by MSC-derived CXCL12 determines tumor growth[J]. Cell Mol Biol Lett，2021，26（1）：30. DOI：10.1186/s11658-021-00273-w.
[8]
Yang Z，He C，He J，et al. Curcumin-mediated bone marrow mesenchymal stem cell sheets create a favorable immune microenvironment for adult full-thickness cutaneous wound healing[J]. Stem Cell Res Ther，2018，9（1）：21. DOI：10.1186/s13287-018-0768-6.
[9]
谢婧，吴周玲，郑程峰，等. SDF-1/CXCR4信号轴在牙髓血运重建中的作用[J].广西医科大学学报，2020，37（4）：575-580. DOI：10.16190/j.cnki.45-1211/r.2020.04.003.
[10]
Zhang L，Mamillapalli R，Habata S，et al. Myometrial-derived CXCL12 promotes lipopolysaccharide induced preterm labour by regulating macrophage migration，polarization and function in mice[J]. J Cell Mol Med，2022，26（9）：2566-2578. DOI：10.1111/jcmm.17252.
[11]
Glaviano A，Foo ASC，Lam HY，et al. PI3K/AKT/mTOR signaling transduction pathway and targeted therapies in cancer[J]. Mol Cancer，2023，22（1）：138. DOI：10.1186/s12943-023-01827-6.
[12]
Wynn TA，Vannella KM. Macrophages in tissue repair，regeneration，and fibrosis[J]. Immunity，2016，44（3）：450-462. DOI：10.1016/j.immuni.2016.02.015.
[13]
Liang B，Wang H，Wu D，Wang Z. Macrophage M1/M2 polarization dynamically adapts to changes in microenvironment and modulates alveolar bone remodeling after dental implantation[J]. J Leukoc Biol，2021，110（3）：433-447. DOI：10.1002/JLB.1MA0121-001R.
[14]
Luo L，Li Y，Bao Z，et al. Pericardial delivery of SDF-1α puerarin hydrogel promotes heart repair and electrical coupling[J]. Adv Mater，2023，36（1）：e2302686. DOI：10.1002/adma.202302686.
[15]
林熹，韦慧妮，陈文霞.利格列汀对牙髓血运重建术后SDF-1表达及牙髓组织再生的影响[J].广西医科大学学报，2020，37（4）：593-598. DOI：10.16190/j.cnki.45-1211/r.2020.04.006.
[16]
Jin Q，Giannobile WV. SDF-1 enhances wound healing of critical-sized calvarial defects beyond self-repair capacity[J]. PLoS One，2014，9（5）：e97035. DOI：10.1371/journal.pone.0097035.
[17]
Wu X，Qian L，Zhao H，et al. CXCL12/CXCR4：An amazing challenge and opportunity in the fight against fibrosis[J]. Ageing Res Rev，2023，83：101809. DOI：10.1016/j.arr.2022.101809.
[18]
Ratajczak MZ，Zuba-Surma E，Kucia M，et al. The pleiotropic effects of the SDF-1-CXCR4 axis in organogenesis，regeneration and tumorigenesis[J]. Leukemia，2006，20（11）：1915-1924. DOI：10.1038/sj.leu.2404357.
[19]
Vergadi E，Ieronymaki E，Lyroni K，et al. AKT signaling pathway in macrophage activation and M1/M2 polarization[J]. J Immunol，2017，198（3）：1006-1014. DOI：10.4049/jimmunol.1601515.
[20]
Song G，Ouyang G，Bao S. The activation of AKT/PKB signaling pathway and cell survival[J]. J Cell Mol Med，2005，9（1）：59-71. DOI：10.1111/j.1582-4934.2005.tb00337.x.
[21]
Lazarov T，Juarez-Carreño S，Cox N，et al. Physiology and diseases of tissue-resident macrophages[J]. Nature，2023，618（7966）：698-707. DOI：10.1038/s41586-023-06002-x.
[1] 薛嘉怡, 王丽, 艾涛. 巨噬细胞在儿童肺炎支原体肺炎中作用机制的研究现状[J]. 中华妇幼临床医学杂志(电子版), 2023, 19(06): 643-648.
[2] 陆宜仙, 张震涛, 夏德萌, 王家林. 巨噬细胞极化在骨质疏松中调控作用及机制的研究进展[J]. 中华损伤与修复杂志(电子版), 2023, 18(06): 538-541.
[3] 王鹏, 肖厚安, 贾赤宇. 不同因素调控巨噬细胞极化在慢性难愈性创面中的研究进展[J]. 中华损伤与修复杂志(电子版), 2023, 18(05): 454-459.
[4] 罗皓天, 陈丹莹, 王伟财, 周晨. 基质细胞衍生因子1/CXC趋化因子受体4轴在骨免疫相关疾病中的研究进展[J]. 中华口腔医学研究杂志(电子版), 2023, 17(03): 218-227.
[5] 张原, 李小龙, 王亚鹏. 胰腺癌中ANGPTL2蛋白与免疫抑制细胞浸润的关系及临床意义[J]. 中华普外科手术学杂志(电子版), 2023, 17(02): 145-148.
[6] 曹飞, 庞俊. 前列腺癌免疫微环境中免疫抑制性细胞分类及其作用机制[J]. 中华腔镜泌尿外科杂志(电子版), 2024, 18(02): 121-125.
[7] 张燕珍, 王锡携, 文小兰. 血清巨噬细胞迁移抑制因子对活动性肺结核分诊检测的意义[J]. 中华肺部疾病杂志(电子版), 2023, 16(02): 200-202.
[8] 沃吟晴, 杨向群. 心脏巨噬细胞的生理功能及在心肌梗死后的作用[J]. 中华细胞与干细胞杂志(电子版), 2023, 13(03): 167-171.
[9] 刘燕, 叶亚萍, 郑艳莉. 干扰LINC00466通过miR-493-3p/MIF抑制子宫内膜癌RL95-2细胞恶性生物学行为[J]. 中华细胞与干细胞杂志(电子版), 2023, 13(03): 151-158.
[10] 刘晓梅, 张露, 刘旭, 梁蝶. 巨噬细胞迁移抑制因子靶向miR-127-3p对人肾癌细胞生物学行为的影响[J]. 中华细胞与干细胞杂志(电子版), 2023, 13(02): 76-83.
[11] 金艳盛, 董改琴, 李晓忠. 巨噬细胞在慢性肾脏病患者血管钙化中的作用与机制研究进展[J]. 中华肾病研究电子杂志, 2023, 12(04): 234-237.
[12] 吴琼, 朱国贞. 膜性肾病中M2巨噬细胞相关基因的生物信息学分析[J]. 中华肾病研究电子杂志, 2023, 12(03): 156-162.
[13] 陈含冰, 储翠林, 邱海波. 急性呼吸窘迫综合征中巨噬细胞死亡方式的研究进展[J]. 中华重症医学电子杂志, 2024, 10(01): 79-84.
[14] 阳莹, 崔亚梅, 邵强, 赵宁, 陶文强, 陈家泉, 徐泽尧, 钱克俭, 刘芬. 线粒体自噬对肺泡巨噬细胞焦亡的调控作用及其机制[J]. 中华重症医学电子杂志, 2023, 09(01): 69-77.
[15] 李世浩, 王玉姣, 李子豪, 吴彬, 盛银良, 齐宇. 单细胞转录组分析巨噬细胞帽状蛋白对食管鳞癌细胞增殖和转移的影响[J]. 中华胸部外科电子杂志, 2023, 10(02): 98-105.
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