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Erschienen in: Inflammation 3/2023

04.01.2023 | ORIGINAL ARTICLE

Sema3A Drives Alternative Macrophage Activation in the Resolution of Periodontitis via PI3K/AKT/mTOR Signaling

verfasst von: Tian Tian, Leyi Chen, Ziting Wang, Mingqi Zhu, Wenan Xu, Buling Wu

Erschienen in: Inflammation | Ausgabe 3/2023

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Abstract

Macrophages actively participate in immunomodulatory processes throughout periodontal inflammation. Regulation of M1/M2 polarization affects macrophage chemokine and cytokine secretion, resulting in a distinct immunological status that influences prognosis. Semaphorin 3A (Sema3A), a neurite growth factor, exerts anti-inflammatory effects. In this study, we investigated the immunomodulation of Sema3A on macrophage-related immune responses in vivo and in vitro. Topical medications of Sema3A in mice with periodontitis alleviated inflammatory cell infiltration into gingival tissue and reduced areas with positive IL-6 and TNFα expression. We observed that the positive area with the M2 macrophage marker CD206 increased and that of the M1 macrophage marker iNOS decreased in Sema3A-treated mice. It has been postulated that Sema3A alleviates periodontitis by regulating alternative macrophage activation. To understand the mechanism underlying Sema3A modulation of macrophage polarization, an in vitro macrophage research model was established with RAW264.7 cells, and we demonstrated that Sema3A promotes LPS/IFNγ-induced M1 macrophages to polarize into M2 macrophages and activates the PI3K/AKT/mTOR signaling pathways. Inhibition of the PI3K signaling pathway activation might reduce anti-inflammatory activity and boost the expression of the inflammatory cytokines, iNOS, IL-12, TNFα, and IL-6. This study indicated that Sema3A might be a feasible drug to regulate alternative macrophage activation in the inflammatory response and thus alleviate periodontitis.
Literatur
9.
Zurück zum Zitat Di Stefano, M., A. Polizzi, S. Santonocito, A. Romano, T. Lombardi, and G. Isola. 2022. Impact of oral microbiome in periodontal health and periodontitis: A critical review on prevention and treatment. International Journal of Molecular Sciences 23. https://doi.org/10.3390/ijms23095142 Di Stefano, M., A. Polizzi, S. Santonocito, A. Romano, T. Lombardi, and G. Isola. 2022. Impact of oral microbiome in periodontal health and periodontitis: A critical review on prevention and treatment. International Journal of Molecular Sciences 23. https://​doi.​org/​10.​3390/​ijms23095142
10.
Zurück zum Zitat Xue, J., S.V. Schmidt, J. Sander, A. Draffehn, W. Krebs, I. Quester, D. De Nardo, T.D. Gohel, M. Emde, L. Schmidleithner, H. Ganesan, A. Nino-Castro, M.R. Mallmann, L. Labzin, H. Theis, M. Kraut, M. Beyer, E. Latz, T.C. Freeman, T. Ulas, and J.L. Schultze. 2014. Transcriptome-based network analysis reveals a spectrum model of human macrophage activation. Immunity 40: 274–288. https://doi.org/10.1016/j.immuni.2014.01.006.CrossRefPubMedPubMedCentral Xue, J., S.V. Schmidt, J. Sander, A. Draffehn, W. Krebs, I. Quester, D. De Nardo, T.D. Gohel, M. Emde, L. Schmidleithner, H. Ganesan, A. Nino-Castro, M.R. Mallmann, L. Labzin, H. Theis, M. Kraut, M. Beyer, E. Latz, T.C. Freeman, T. Ulas, and J.L. Schultze. 2014. Transcriptome-based network analysis reveals a spectrum model of human macrophage activation. Immunity 40: 274–288. https://​doi.​org/​10.​1016/​j.​immuni.​2014.​01.​006.CrossRefPubMedPubMedCentral
16.
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27.
Zurück zum Zitat Petean, I.B.F., L.A. Almeida-Junior, M.F.M. Arnez, A.M. Queiroz, R.A.B. Silva, L.A.B. Silva, L.H. Faccioli, and F.W.G. Paula-Silva. 2021. Celecoxib treatment dampens LPS-induced periapical bone resorption in a mouse model. International Endodontic Journal 54: 1289–1299. https://doi.org/10.1111/iej.13472.CrossRefPubMed Petean, I.B.F., L.A. Almeida-Junior, M.F.M. Arnez, A.M. Queiroz, R.A.B. Silva, L.A.B. Silva, L.H. Faccioli, and F.W.G. Paula-Silva. 2021. Celecoxib treatment dampens LPS-induced periapical bone resorption in a mouse model. International Endodontic Journal 54: 1289–1299. https://​doi.​org/​10.​1111/​iej.​13472.CrossRefPubMed
28.
Zurück zum Zitat Mukherjee, S., R. Hussaini, R. White, D. Atwi, A. Fried, S. Sampat, L. Piao, Q. Pan, and P. Banerjee. 2018. TriCurin, a synergistic formulation of curcumin, resveratrol, and epicatechin gallate, repolarizes tumor-associated macrophages and triggers an immune response to cause suppression of HPV+ tumors. Cancer Immunology, Immunotherapy 67: 761–774. https://doi.org/10.1007/s00262-018-2130-3.CrossRefPubMed Mukherjee, S., R. Hussaini, R. White, D. Atwi, A. Fried, S. Sampat, L. Piao, Q. Pan, and P. Banerjee. 2018. TriCurin, a synergistic formulation of curcumin, resveratrol, and epicatechin gallate, repolarizes tumor-associated macrophages and triggers an immune response to cause suppression of HPV+ tumors. Cancer Immunology, Immunotherapy 67: 761–774. https://​doi.​org/​10.​1007/​s00262-018-2130-3.CrossRefPubMed
32.
Zurück zum Zitat Casazza, A., D. Laoui, M. Wenes, S. Rizzolio, N. Bassani, M. Mambretti, S. Deschoemaeker, J.A. Van Ginderachter, L. Tamagnone, and M. Mazzone. 2013. Impeding macrophage entry into hypoxic tumor areas by Sema3A/Nrp1 signaling blockade inhibits angiogenesis and restores antitumor immunity. Cancer Cell 24: 695–709. https://doi.org/10.1016/j.ccr.2013.11.007.CrossRefPubMed Casazza, A., D. Laoui, M. Wenes, S. Rizzolio, N. Bassani, M. Mambretti, S. Deschoemaeker, J.A. Van Ginderachter, L. Tamagnone, and M. Mazzone. 2013. Impeding macrophage entry into hypoxic tumor areas by Sema3A/Nrp1 signaling blockade inhibits angiogenesis and restores antitumor immunity. Cancer Cell 24: 695–709. https://​doi.​org/​10.​1016/​j.​ccr.​2013.​11.​007.CrossRefPubMed
43.
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47.
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Metadaten
Titel
Sema3A Drives Alternative Macrophage Activation in the Resolution of Periodontitis via PI3K/AKT/mTOR Signaling
verfasst von
Tian Tian
Leyi Chen
Ziting Wang
Mingqi Zhu
Wenan Xu
Buling Wu
Publikationsdatum
04.01.2023
Verlag
Springer US
Erschienen in
Inflammation / Ausgabe 3/2023
Print ISSN: 0360-3997
Elektronische ISSN: 1573-2576
DOI
https://doi.org/10.1007/s10753-022-01777-z

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