Photobiomodulation of Gingival Cells Challenged with Viable Oral Microbes

促炎细胞因子 免疫系统 抗菌剂 炎症 牙周炎 体外 活性氧 化学 微生物学 免疫学 生物 细胞生物学 医学 生物化学 内科学
作者
Junjira Tanum,Hye-Young Kim,S.M. Lee,Albert Kim,Jonathan Korostoff,Geelsu Hwang
出处
期刊:Journal of Dental Research [SAGE]
标识
DOI:10.1177/00220345241246529
摘要

The oral cavity, a unique ecosystem harboring diverse microorganisms, maintains health through a balanced microflora. Disruption may lead to disease, emphasizing the protective role of gingival epithelial cells (GECs) in preventing harm from pathogenic oral microbes. Shifting GECs’ response from proinflammatory to antimicrobial could be a novel strategy for periodontitis. Photobiomodulation therapy (PBMT), a nonpharmacologic host modulatory approach, is considered an alternative to drugs. While the host cell response induced by a single type of pathogen-associated molecular patterns (PAMPs) was widely studied, this model does not address the cellular response to intact microbes that exhibit multiple PAMPs that might modulate the response. Inspired by this, we developed an in vitro model that simulates direct interactions between host cells and intact pathogens and evaluated the effect of PBMT on the response of human gingival keratinocytes (HGKs) to challenge viable oral microbes at both the cellular and molecular levels. Our data demonstrated that LED pretreatment on microbially challenged HGKs with specific continuous wavelengths (red: 615 nm; near-infrared: 880 nm) induced the production of various antimicrobial peptides, enhanced cell viability and proliferation, promoted reactive oxygen species scavenging, and down-modulated proinflammatory activity. The data also suggest a potential explanation regarding the superior efficacy of near-infrared light treatment compared with red light in enhancing antimicrobial activity and reducing cellular inflammation of HGKs. Taken together, the findings suggest that PBMT enhances the overall barrier function of gingival epithelium while minimizing inflammation-mediated breakdown of the underlying structures.
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