Наношипы титана активируют фагоцитоз макрофагов с помощью лиганда

Новости

ДомДом / Новости / Наношипы титана активируют фагоцитоз макрофагов с помощью лиганда

May 04, 2024

Наношипы титана активируют фагоцитоз макрофагов с помощью лиганда

Scientific Reports, том 12, номер статьи: 12250 (2022) Цитировать эту статью 1314 Доступов 3 Цитирования 1 Подробности Altmetric Metrics Фагоцитоз макрофагов является важной целью исследований для борьбы с ним.

Научные отчеты, том 12, Номер статьи: 12250 (2022) Цитировать эту статью

1314 Доступов

3 цитаты

1 Альтметрика

Подробности о метриках

Фагоцитоз макрофагов является важной целью исследований в борьбе с различными воспалительными или аутоиммунными заболеваниями; однако это явление никогда не контролировалось искусственными средствами. Наношипы титана, созданные в результате щелочного травления, могут настраивать поляризацию макрофагов в сторону M1-подобного типа и регулировать фагоцитоз макрофагов. Это исследование in vitro было направлено на то, чтобы определить, активируют ли двумерные наноповерхности титана, созданные в результате обработки щелочным травлением, фагоцитоз макрофагов путем контактной стимуляции, опосредованной наношипами. На двумерных листах чистого титана обработка щелочным травлением с использованием различных протоколов создала супергидрофильные наноповерхности с гидроксильными функциональными группами и умеренными или плотными наношипами. Оба типа наноповерхностей диоксида титана стимулировали фагоцитарную активность мышиной макрофагоподобной клеточной линии J774A.1 посредством активации маркеров поляризации M1 и рецепторов, связанных с фагоцитозом, таких как toll-подобные рецепторы (TLR2 и 4). Напротив, гидрофобные гладкие или микрошероховатые титановые поверхности не активировали фагоцитоз макрофагов или экспрессию родственных рецепторов. Эти явления оставались неизменными даже при блокаде антителами макрофага TLR2, но либо подавлялись, либо усиливались для каждой поверхности, возбужденной ультрафиолетовым облучением. Наношипы титана индуцировали экспрессию паксиллина и обеспечивали физические стимулы для макрофагов, степень которых положительно коррелировала с уровнями экспрессии TLR. Стимуляция лиганда липополисахаридом не усиливала экспрессию TLR макрофагов, но дополнительно усиливала экспрессию маркера M1 с помощью наноповерхностей диоксида титана. Эти результаты показали, что двумерные наноповерхности из диоксида титана активируют фагоцитоз макрофагов путем усиления экспрессии рецепторов, связанных с фагоцитозом, посредством контактной стимуляции, опосредованной наношипами, в сочетании с физическими свойствами поверхности лиганд-независимым способом.

Фагоцитоз — важнейший механизм врожденного иммунитета, который устраняет патогены из инфицированного участка. Фагоцитоз замедляет диффузию возбудителей и уменьшает последующие воспалительные реакции в местных тканях1. Профессиональные фагоциты, такие как нейтрофилы, моноциты и макрофаги, происходящие из моноцитов или тканерезидентные, играют центральную роль в фагоцитозе2. Фагоцитоз макрофагов очищает не только микробы, но и отмирающие нейтрофилы и борется с патогенами в качестве первой реакции1. Это явление участвует в инициировании и разрешении воспаления на ранней стадии, неудача которого приводит к длительному и, в конечном итоге, хроническому воспалению. Макрофаги могут накапливаться вокруг биоматериалов и контролировать местные воспалительные реакции и заживление ран3. Более того, фагоцитоз макрофагов тесно связан с ингибированием опухолевой инвазии и играет важную роль в индукции противоопухолевого иммунитета путем объединения врожденного и адаптивного иммунитета4. Таким образом, технология настройки фагоцитоза макрофагов привлекла внимание для разработки терапевтических и диагностических инструментов для широкого спектра биологических событий, таких как воспалительные и онкологические заболевания или регенерация тканей5,6.

Toll-подобные рецепторы (TLR2 и 4) локализованы на поверхности клеток и реагируют на молекулярные паттерны, связанные с патогенами (PAMP), для распознавания микроорганизмов7. TLR2 в основном распознает липопротеины, пептидогликаны, липотейхоевую кислоту и зимозан (грибковые глюканы), тогда как TLR4 распознает липополисахариды (LPS) 8. Активация TLR в макрофагах способствует фагоцитозу для микробного клиренса и презентации антигена 9. TLR2 и 4 также могут распознавать частицы титана, содержащие PAMPs 10 , длительное воздействие которого приводит к остеолизу вокруг имплантата, опосредованному остатками износа11. Кроме того, рецепторы-скавенджеры (SR), такие как рецептор-скавенджер-А (SR-A или CD204) или рецептор макрофагов с коллагеновой структурой (MARCO), участвуют в распознавании различных типов лигандов, которые включают в себя биологические органические компоненты, а также как неопсонизированные искусственные частицы12,13. TLRs взаимодействуют с SR и усиливают фагоцитоз9. Контроль экспрессии этих рецепторов является ключом к активации фагоцитоза макрофагов.

 90° was defined as hydrophobic; < 90°, hydrophilic; and < 10°, superhydrophilic30./p> 0.05, Tukey’s HSD test). The concentration of endotoxins detected on the NR1 surface was higher than on the other surfaces (Fig. 2E; P < 0.05, Tukey’s HSD test) but was below 0.03 EU/mL regardless of the surface types./p> 0.05, Bonferroni’s multiple comparison test), except for the cells on the NR1 titania surface (P < 0.05, Bonferroni’s multiple comparison test)./p> 0.05, Tukey’s HSD test) even after co-incubation with 20 µg/mL zymosan for 12 h. However, TLR4 expression was upregulated when preincubated with TLR2 antibody and further increased by subsequent co-incubation with zymosan (P < 0.05, Bonferroni’s multiple comparison test)./p> 0.05, Tukey’s HSD test). In contrast, the expression of these genes in M2-induced cells or in untreated cells on polystyrene or on SM or MR titanium surfaces was not upregulated, regardless of preincubation with anti-TLR2 antibody (P > 0.05, Tukey’s HSD test). However, TLR2 and TLR4 gene expression was upregulated in the cells on both the titania nanosurfaces, regardless of preincubation with the anti-TLR2 antibody (Fig. 5B; P < 0.05, Bonferroni’s multiple comparison test). Conversely, preincubation with anti-TLR2 antibody hardly affected the expression of these genes, regardless of substrate type or M1-induction (P < 0.05, Bonferroni’s multiple comparison test)./p> 0.05, Bonferroni’s multiple comparison test)./p> 0.05, Tukey’s HSD test). FTIR analysis demonstrated that UV irradiation did not influence the status of the hydroxyl groups on the SM and NR2 titania surfaces but erased the hydroxyl groups on the NR1 titania surfaces (Fig. 8B)./p>