Impact of anti-apoptotic A1 protein (BCL2A1) on the survival and function of neutrophils during periodontitis

Paradontoza jest to chroniczna choroba zapalna, na którą cierpi 11,2% ogółu społeczeństwa. Wywoływana jest przez bakterie Porphyromonas gingivalis, które manipulują odpowiedzią immunologiczną gospodarza poprzez ekspresję wielu czynników wirulencji. Zaburzenia funkcji neutrofili uważane są za jeden z mechanizmów przyczyniających się do progresji paradontozy. Nieprawidłowa przeżywalność tych komórek odpornościowych powoduje pogłebianie się stanu zapalnego i degradację tkanek przyzębia. Zaprogramowana śmierć komórek, zwana apoptozą jest procesem regulowanym przez białka z rodziny Bcl-2, które kontrolują długość życia wszystkich typów komórek, w tym komórek odpornościowych.Przeprowadzone badania wykazały, że bakterie P. gingivalis w celu manipulacji stanem zapalnym wydzielają dwa typy lipopolisacharydów: aktywujący TLR4 i TLR2 tzw. Standardowy (działanie pro-zapalne) oraz tzw. Ultrapure aktywujący TLR4 (działający przeciwzapalnie). Stymulacja LPS P.g. Standardowym (STD) indukowała ekspresję anty-apoptotycznego białka A1, co korelowało ze zwiększoną przeżywalnością oraz funkcjonalną nad-aktywnością neutrofili. Ekspresja białka A1 była silniej indukowana po inkubacji neutrofili z bakteriami P.g., co związane jest z wieloma czynnikami wirulencji wytwarzanymi przez ten patogen. Linie komórkowe pozbawione dwóch funkcjonalnych izoform białka A1 (A1-a oraz A1-d) charakteryzowały się zmniejszoną przeżywalnością po stymulacji LPS oraz bakteriami P.g. Podobnego efektu nie wykazywały linie komórkowe pozbawione trzech izoform białka A1, co mogło być związane z efektem kompensacyjnym ze strony pozostałych białek z rodziny Bcl-2. Zastosowanie inhibitorów kinazy SYK oraz BTK znacząco zmniejszało ekspresję białka A1 oraz wpływało hamująco na przeżywalność i funkcje neutrofili. Polimyksyna B, hamując oddziaływanie LPS z TLR, indukowała apoptozę neutrofili oraz zmniejszała ich pro-zapalne funkcje, co korelowało z obniżeniem ekspresji białka A1. Uzyskane wyniki pokazały, że anty-apoptotyczne białko A1 pełni ważną funkcję w regulacji apoptozy neutrofili, także w kontekście paradontozy, a deregulacja poziomu ekspresji białka A1 może stanowić czynnik rozwoju choroby zapalnej przyzębia. Ekspresja tego białka jest silnie indukowana w obecności lipopolisacharydu oraz bakterii P. gingivalis, w czym pośredniczą kinazy SYK oraz BTK. Zahamowanie ekspresji białka A1 może stanowić potencjalny cel w leczeniu paradontozy.

Periodontitis is a chronic inflammatory disease that affects 11,2% of global population. It is caused by bacteria Porphyromonas gingivalis, which can manipulate host immune response in periodontium by secreting many virulence factors. Deregulation of neutrophils function is considered as a main mechanism responsible for periodontal disease progression. Aberrant survival of these immune cells results in hyper-inflammation and oral tissue degradation. Programmed cell death, also called apoptosis, is a process regulated by the family of Bcl-2 proteins, which control life-span of all cell types, including immune cells.Our results show that pathogen P. gingivalis can manipulate inflammation by producing two types of lipopolysaccharide: activating TLR4 and TLR2 called Standard (pro-inflammatory effect) and activating TLR2 called Ultrapure (anty-inflammatory effect). A1 protein level was upregulated in neutrophils during LPS P.g. Standard (STD) exposure, which correlated with their prolonged survival and hyper-activation. In comparison to E. coli bacteria, expression of A1 protein was much stronger induced upon exposure to bacteria P.g., which can be caused by many virulence factor produced by this periopathogen. Neutrophils lacking two functional isoforms of A1 protein (A1-a and A1-d) exhibited diminished survival rates after LPS P.g. STD exposure or challenged with P.g bacteria. Similar results weren't observed using cells lacking all three A1 isoforms. This effect could be partially explained by compensatory up-regulation of other anti-apoptotic proteins belonging to Bcl-2 family. Inhibitors of SYK or BTK signaling pathways blocked expression of A1 protein and triggered neutrophils apoptosis. Neutrophils challenged with Polymyxin B, which blocked interaction between LPS and TLR, exhibited decreased viability and pro-inflammatory functions due to diminished expression of A1 protein.Presented results demonstrated that A1 protein is essential for regulation of neutrophils apoptosis and deregulation of its expression could lead to periodontitis. A1 protein levels are strongly induced in neutrophils challenged by bacteria P.g. or during exposure to LPS derived from this pathogen. Kinases SYK and BTK are involved in A1 protein regulation. Inhibition of A1 protein might be a target for pharmacological treatment of periodontitis.