マクロファージ特異的ナノテクノロジー駆動型CD163ヒトマクロファージにおける過剰発現は、炎症条件下でM2表現型をもたらします

M1マクロファージは、炎症中に炎症性因子を放出します。彼らはM2表現型に通過し、抗炎症因子を放出して炎症を解決します。マクロファージにおけるM1からM2表現型への移行の不均衡は、持続的な炎症の発生に寄与します。スカベンジャー受容体システインリッチファミリーのメンバーであるCD163は、M2マクロファージマーカーです。炎症の解決中のCD163の機能的役割は完全にはわかっていません。CD163は、マクロファージのM1からM2表現型への移行に寄与すると仮定しています。THP-1にCD163遺伝子を誘導し、マンノースリガンド（MAN-PEI）で移植されたポリエチレンイミンナノ粒子を使用して、一次ヒトマクロファージを誘導しました。このナノ粒子は、マンノース受容体を介して単球性起源の細胞を特異的に標的としています。細胞は、リポ多糖（LPS）の単一または二重刺激で挑戦されました。CD163または空のプラスミドを、細胞トランスフェクションのためにMAN-PEIナノ粒子と複合しました。定量的RT-PCR、免疫細胞化学、およびELISAが分子評価に使用されました。CD163過剰発現マクロファージは、LPSによる単一の刺激の後、腫瘍壊死因子アルファ（TNF）-αおよび単球化学誘導体タンパク質（MCP）-1のレベルの低下を示しました。二重刺激パラダイムに続いて、CD163過剰発現マクロファージは、インターロイキン（IL）-10およびIL-1RAの増加とMCP-1の減少を示しました。この抗炎症表現型は、抗CD163抗体（IL-10およびIL-1RAへの影響）によって部分的にブロックされました。TNF-α、IL-1β、およびIL-6の放出の減少は、CD163過剰発現のヒト初代マクロファージで観察されました。IL-6の放出は、CD163過剰発現グループの抗CD163抗体によってブロックされました。我々のデータは、炎症条件下でのヒトマクロファージにおけるCD163遺伝子の誘導が、抗炎症表現型を支持するサイトカイン分泌の変化をもたらすことを示しています。細胞指向のナノテクノロジーを使用してCD163を誘導するためのマクロファージを標的とすることは、持続的な痛み、すなわち主要な手術、火傷、関節炎などを引き起こす可能性のある炎症状態の魅力的で実用的なアプローチです。

M1 macrophages release proinflammatory factors during inflammation. They transit to an M2 phenotype and release anti-inflammatory factors to resolve inflammation. An imbalance in the transition from M1 to M2 phenotype in macrophages contributes to the development of persistent inflammation. CD163, a member of the scavenger receptor cysteine-rich family, is an M2 macrophage marker. The functional role of CD163 during the resolution of inflammation is not completely known. We postulate that CD163 contributes to the transition from M1 to M2 phenotype in macrophages. We induced CD163 gene in THP-1 and primary human macrophages using polyethylenimine nanoparticles grafted with a mannose ligand (Man-PEI). This nanoparticle specifically targets cells of monocytic origin via mannose receptors. Cells were challenged with a single or a double stimulation of lipopolysaccharide (LPS). A CD163 or empty plasmid was complexed with Man-PEI nanoparticles for cell transfections. Quantitative RT-PCR, immunocytochemistry, and ELISAs were used for molecular assessments. CD163-overexpressing macrophages displayed reduced levels of tumor necrosis factor-alpha (TNF)-α and monocytes chemoattractant protein (MCP)-1 after a single stimulation with LPS. Following a double stimulation paradigm, CD163-overexpressing macrophages showed an increase of interleukin (IL)-10 and IL-1ra and a reduction of MCP-1. This anti-inflammatory phenotype was partially blocked by an anti-CD163 antibody (effects on IL-10 and IL-1ra). A decrease in the release of TNF-α, IL-1β, and IL-6 was observed in CD163-overexpressing human primary macrophages. The release of IL-6 was blocked by an anti-CD163 antibody in the CD163-overexpressing group. Our data show that the induction of the CD163 gene in human macrophages under inflammatory conditions produces changes in cytokine secretion in favor of an anti-inflammatory phenotype. Targeting macrophages to induce CD163 using cell-directed nanotechnology is an attractive and practical approach for inflammatory conditions that could lead to persistent pain, i.e. major surgeries, burns, rheumatoid arthritis, etc.