The role of gingipains in the modulation of proinflammatory cytokines expression induced by LPS in macrophages

Lipopolisacharyd (LPS), pęcherzyki zewnątrzwydzielnicze (ang. Outer Membrane Vesicles = OMVs) oraz gingipainy (m.in RgpA) to jedne z głównych czynników wirulencji bakterii Porphyromonas gingivalis, indukujące procesy zapalne w makrofagach. Czynniki te zwiększają ekspresję cytokin prozapalnych, takich jak: TNF-α, IL-1β, IL-6 oraz IL-8. RgpA to proteaza cysteinowa, która dzięki swoim właściwościom proteolitycznym degraduje receptor CD14 obecny na powierzchni makrofagów. W ten sposób przyczynia się do wyciszania odpowiedzi immunologicznej komórek gospodarza na endotoksynę, co jest widoczne poprzez obserwację redukcji poziomu mRNA dla IL-6 oraz IL-8 po kostymulacji komórek z RgpA i LPS. Podobny efekt jest zauważalny w przypadku stymulacji komórek LPS wraz z OMVs, struktur, które wykazują aktywność gingipain. Redukcyjny trend działania gingipainy na ekspresję cytokin prozapalnych utrzymuje się w przypadku zastosowania cytochalazyny D, która hamuje endocytozę RgpA. Obserwacja ta wskazuje na zewnątrzkomórkowy mechanizm działania gingipainy w regulacji rozpoznawania LPS przez makrofagi odmienny od mechanizmu obserwowanego w komórkach nabłonkowych.

Lipopolysaccharide (LPS), Outer Membrane Vesicles (OMVs) and gingipains (e.g. RgpA) are main virulence factors of Porphyromonas gingivalis, which induce inflammatory response in macrophages. These factors increase the expression of proinflammatory cytokines, such as: TNF-α, IL-1β, IL-6 and IL-8. RgpA is a cysteine protease, which due to its proteolytic activity degrades the CD14 receptor exposed on the surface of cellular membrane of macrophages. This event contributes to the silencing of the host response to endotoxin, manifested by reduction of IL-6 and IL-8 mRNA expression after co-stimulation of cells with RgpA and LPS. A similar effect is observed in case of simultaneous stimulation of cells with LPS and OMVs, structures with documented gingipains activity. The reduced responsiveness of macrophages to LPS in the presence of active gingipains is sustained after treatment with cytochalasin D, which inhibits endocytosis of RgpA. This observation shows the extracellular mechanism of action of gingipain in the regulation of LPS recognition by macrophages, which is different from the mechanism observed in epithelial cells.