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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/OL]. 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/OL]. 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。
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