ISOLYQUIRITIGENIN AFFECTS PHAGOCYTES FUNCTIONS AND INCREASES MICE SURVIVAL RATE IN STAPHYLOCOCCAL INFECTION


Cite item

Full Text

Abstract

The results of studying the effect of isoliquiritigenin on animal survival in the model of staphylococcal infection and the function of human and animal phagocytes are presented in this article.The aim of the investigation was to study the effect of an isoliquiritigenin preliminary administration on the survival of animals against the background of staphylococcal infection, as well as on the function of phagocytes in mice and humans.Materials and methods. To assess the survival of Balb/C mice, a model of infection caused by Staphylococcus aureus J49 ATCC 25923 with the construction of Kaplan-Meier curves, was used. The effect on the phagocytes functions was studied by assessing the peptone-induced migration of phagocytes into the abdominal cavity of Balb/C mice, the absorption activity of phagocytes (neutrophils and monocytes) of human blood, as well as their production of reactive oxygen intermediates (ROIs) using а flow cytometry.Results. It was found out that a preliminary triple intraperitoneal administration of isoliquiritigenin (30 mg/kg) increases the survival rate of Balb/C mice in staphylococcal infection caused by Staphylococcus aureus J49 ATCC 25923. At the same time, isoliquiritigenin dose-dependently activates the production of reactive oxygen intermediates by human neutrophils and monocytes without statistically significantly suppressing a phagocytic activity of monocytes and neutrophils against fluoresceinisothiocyanate-labeled S. aureus J 49 ATCC 25923, as well as peptone-induced migration of phagocytes into the abdominal cavity of mice.Conclusion. Thus, a preliminary administration of isoliquiritigenin increases the survival rate of mice with staphylococcal infection and increases the production of reactive oxygen intermediates by phagocytes. The data obtained, can become the basis for further research of antibacterial and immunotropic effects of isoliquiritigenin in order to find new drugs for the treatment of staphylococcal infection.

Full Text

ВВЕДЕНИЕРаспознавание и элиминация микробных патоге-нов макроорганизмом происходит за счет активации врожденного и адаптивного звеньев иммунитета. Врожденный иммунитет предупреждает внедрение микробов в ткани и способен удалить их до включения механизмов приобретенного иммунитета. Врожден-ные иммунные реакции на патоген практически мо-ментальные и основаны преимущественно на реак-циях воспаления и фагоцитоза, тогда как адаптивный иммунный ответ включается лишь через несколько дней (оптимально - 7-14 дней), так как требует про-лиферации и дифференцировки лимфоцитов.Значительная бактериальная нагрузка в модели острой бактериальной инфекции вызывает леталь-ный исход лабораторных животных в течение первых дней наблюдения. Такая модель инфекции позволя-ет оценить не только антибактериальные эффекты исследуемых соединений, но и его влияние на функ-ции эффекторов врожденного иммунитета [1], среди которых фагоциты играют важнейшую роль.Полифенольные соединения высших растений (флавоноиды) обладают широким спектром биоло-гической активности, в том числе антимикробными и иммуномодулирующими эффектами [2]. Так, напри-мер, парентеральное введение флавоноидов корня солодки повышает резистентность мышей к острой стафилококковой инфекции в таких дозах, которые значимо не влияли на функции эффекторов врожден-ного иммунитета [3], но предотвращали активацию и пролиферативный ответ лимфоцитов [4]. Из корней солодки выделены десятки различных флавоноидов, одним из основных является изоликвиритигенин (ИЛГ). ИЛГ в различных концентрациях проявляет ан-тибактериальные свойства, влияет на пролиферацию лимфоцитов и секрецию ими цитокинов на ранних этапах иммунного ответа при стафилококковой ин-фекции у мышей [2]. ЦЕЛЬ. Изучение влияния ИЛГ на функцию челове-ческих и мышиных фагоцитов, а также его эффектив-ности в модели стафилококковой инфекции у мышей.МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫТестируемый агентВ качестве тестируемого вещества использовали ИЛГ (чистота 98%, Xi’An YiyangBio-Tech Co., Китай). В экспериментах использовали раствор ИЛГ в диме-тилсульфоксиде (ДМСО, Panreac, Испания) так, чтобы in vitro конечная концентрация растворителя в опыт-ных образцах не превышала 1%. Учитывая, что МПК ИЛГ в отношении S. aureus J49 ATCC 25923 64 мкг/мл [5], для экспериментов in vitro использовали ИЛГ в диапазоне концентраций 16-128 мкг/мл. В серии экс-периментов in vivo матричный раствор ИЛГ в ДМСО разводили в фосфатно-солевом буфере (pH=7,4, PanEcoLLC, Россия), вводили внутрибрюшинно в объ-еме 0,5 мл в виде истинного раствора с концентраци-ей ДМСО не более 5%. Учитывая низкую токсичность и биодоступность ИЛГ [2], в экспериментах in vivoИЛГ вводили внутрибрюшинно в суммарной дозе 30 мг/кг. Контрольным образцам/группам вместо ИЛГ вводили соответствующие объемы/концентрации растворителя.Бактериальный штамм и условияего культивированияКультивирование штамма S. aureus J49 ATCC 25923 (ФГБУ «Научный центр экспертизы средств медицин- 141 RESEARCH ARTICLEVolume IX, Issue 2, 2021ского применения» Минздрава России (г. Москва, Россия)) осуществляли в бульоне Мюллера-Хинтона (Medicaplus LLS, Россия) при 37°C в стеклянных аэри-руемых флаконах. Для экспериментов in vitro и in vivo из ночной бактериальной культуры, находящейся в средней log-фазе, готовили разведения для культиви-рования и внутрибрюшинного введения животным. Для подсчета колониеобразующих единиц (КОЕ) из-меряли оптическую плотность (OD) бактериальной суспензии при 630 нм в микропланшетном фотометре (ImmunoChem 2100, США) с использованием стандар-та МакФарланда, исходя из соотношения: 1 оптиче-ская единица OD630 = 8,5×108 КОЕ/мл.Экспериментальные животныеМыши Balb/С (самцы, 20-22 г, 6-8 недель) были получены от научно-производственного предприя-тия «Питомник лабораторных животных» Институ-та биологии Российской академии наук (г. Пущино, Россия). Уход за животными и обращение с ними осуществляли в соответствии с принципами ARRIVE [6]. Животные содержались при свободном доступе к воде и пище. Для экспериментов мыши случайным образом распределялись на группы по 8 особей. Вы-ведение из эксперимента осуществляли без наркоза путем декапитации или цервикальной дислокации. При выполнении экспериментов были соблюдены положения Хельсинкской декларации (Бразилия, 2013 г.), протокол данных экспериментов был одо-брен этическим комитетом ФГБОУ ВО «Чувашский государственный университет им. И.Н. Ульянова» (протокол No 20-04 от 17.04.2020 г.).Получение крови здоровых добровольцевДля определения поглотительной активности фа-гоцитов крови человека и продукции ими активных форм кислорода в день эксперимента производили забор крови в гепаринизированные пробирки у здо-ровых добровольцев (60 человек) в возрасте 18-25 лет после получения добровольного информирован-ного согласия. Протокол данных экспериментов был одобрен этическим комитетом ФГБОУ ВО «Чуваш-ский государственный университет им. И.Н. Ульяно-ва» (протокол No 20-04 от 17.04.2020 г.).Получение флюоресцеинизотиоцианат-меченого S. aureusДля инактивации S. aureus J49 ATCC 25923 осу-ществляли экспозицию ночной бактериальной куль-туры на водяной бане при 95ºC в течение 30-40 ми-нут, затем центрифугировали (1000 g, 25 мин.) [7]. Убитые осажденные бактерии однократно отмывали карбонатно-бикарбонатным буфером (0,1 М, pH 9,5) и готовили клеточную суспензию с концентрацией бактерий 2×108 микробных тел на 1 мл. К инакти-вированной бактериальной суспензии добавляли флюоресцеинизотиоцианат (ФИТЦ), растворенный в ДМСО, из расчета 0,05 мг на 108 бактерий с последую-щей инкубацией в течение 1 ч. при комнатной темпе-ратуре без доступа света. Затем инактивированные бактериальные клетки трехкратно отмывали фосфат-но-солевым буфером центрифугированием (1000 g, 10 мин.) и готовили разведение взвеси ФИТЦ-мече-ных бактерий до концентрации 5×108 микробных тел на 1 мл. Аликвоты хранили при температуре -70ºС.Модель инфекции S. aureus у мышейСуспензию S. aureus в фосфатно-солевом буфе-ре вводили внутрибрюшинно 109 КОЕ/мышь. День заражения считали нулевым днем эксперимента. Выживание мышей оценивали каждые 6 ч. в первый день; со второго дня и в последующие 20 дней экс-перимента - ежедневно. Экспериментальным жи-вотным перед заражением вводили ИЛГ (общая доза 30 мг/кг, трехкратно через 4 ч., внутрибрюшинно). В качестве референта животным контрольной группы вводили соответствующие объемы и концентрации растворителя.Оценка хемотаксиса фагоцитовДля оценки миграции фагоцитов в брюшную по-лость руководствовались методикой, предложенной Miyazaki [8]. Экспериментальные животные были разделены на 4 группы, которые получали: группа 1 (отрицательный контроль) - стерильный фосфат-но-солевой буфер трехкратно (0,5 мл, внутрибрю-шинно); группа 2 - стерильный раствор пептона в фосфатно-солевом буфере (3% - 3 мл, внутрибрюш-инно); группа 3 - трехкратно растворитель (5% - 0,5 мл, внутрибрюшинно), затем - стерильный раствор пептона в фосфатно-солевом буфере (3% - 3 мл, вну-трибрюшинно); группа 4 - ИЛГ (внутрибрюшинно, трехкратно), затем стерильный раствор пептона в фосфатно-солевом буфере (3% - 3 мл, внутрибрю-шинно). Спустя 24 ч. и 72 ч. животных выводили из эксперимента и внутрибрюшинно вводили по 20 мл фосфатно-солевого-буфера. Полученные после паль-паторного массирования брюшка промывные воды отбирали в пластиковые пробирки для последующе-го центрифугирования. Осажденные клетки подсчи-тывали в камере Горяева. После рассчитывали ин-декс стимуляции как отношение количества клеток в группах, получавших пептон, к числу клеток в группе отрицательного контроля.Оценка поглотительной активности фагоцитовОценку поглотительной активности фагоцитов осуществляли с использованием проточной цито-метрии [7]. Для этого к образцам гепаринизирован-ной крови человека добавляли ИЛГ в концентра-циях 16-128 мкг/мл. Экспериментальные образцы культивировали 30 минут (t=37ºC, φ=100%, СО2 = 5%). Затем к образцам добавляли ФИТЦ-меченый S. aureus и продолжали инкубацию также в течение 30 минут (t=37ºC, φ=100%, СО2=5%). По истечению вре-мени инкубации для лизиса эритроцитов добавля-ли лизирующий раствор (Backman Coulter, USA) и DOI: 10.19163/2307-9266-2021-9-2-139-148 142ОРИГИНАЛЬНАЯ СТАТЬЯISSN 2307-9266 e-ISSN 2413-2241Том 9, Выпуск 2, 2021инкубировали 10 минут. Образцы анализировали на проточном цитометре Cytomics FC500 (Backman Coulter, USA) и рассчитывали фагоцитарный индекс (количество фагоцитов, поглотивших ФИТЦ-мечен-ные бактерии, к общему числу фагоцитов), а также интенсивность флуоресценции.Оценка продукции активных формкислорода фагоцитамиОценку продукции активных форм кислоро-да фагоцитами осуществляли с использованием проточной цитометрии [7]. Для постановки теста форбол-12-миристат-13-ацетат(ФМА)-индуци-рованного «кислородного взрыва» к образцам гепаринизированной крови человека, предвари-тельно инкубированным с ИЛГ в концентрациях 16-128 мкг/мл 30 минут (условия инкубации: t=37°C; φ=100%; СО2=5%), добавляли ФМА (0,1 мкг/мл, об-разцы с активированными фагоцитами) или 0,2% ЭДТА (контрольные, не стимулированные образцы фагоцитов <1% ДМСО) и инкубировали 10 минут. После инкубации к образцам добавляли флуоро-генный субстрат дигидрородамин 123 (ДГР 123) и инкубировали еще в течение 10 минут. Лизирован-ные образцы крови анализировали на проточном цитометре Cytomics FC500 (Backman Coulter, USA) определяли процент активированных нейтрофи-лов и моноцитов, а также показатели спонтанной и стимулированной интенсивности флуоресценции.Статистический анализВсе эксперименты были выполнены не менее, чем в трех повторениях. Полученные данные были статистически обработаны с помощью программно-го обеспечения GraphPadPrism 8.4.0. Для оценки ди-намики гибели мышей строили кривые Каплан-Мей-ера. Полученные результаты подчинялись закону нормального распределения, обрабатывались мето-дами вариационной статистики и представлялись в виде среднего арифметического значения (M) ± стан-дартной ошибки среднего (SEM). Достоверность раз-личий между группами в экспериментах определяли по критерию Стьюдента, проводя парное сравнение. Различия считались достоверными при р<0,05, где р - уровень значимости. РЕЗУЛЬТАТЫВлияние ИЛГ на выживаемость мышей Balb/C при заражении S. Aureus J49 ATCC 25923Установлено, что при заражении 109 КОЕ/мышь в обеих экспериментальных группах на второй день эксперимента отмечалось начало гибели живот-ных. В контрольной группе смертность нарастала более динамично, и к 4-му дню выживаемость со-ставила лишь 17,0±7,6% (рис. 1). В группе, полу-чавшей предварительные инъекции ИЛГ в дозе 30 мг/кг, выживаемость была достоверно выше и на 7-й день эксперимента составила 67,0±16,5% (p <0,05).Влияние ИЛГ на пептон-индуцированную миграцию фагоцитов в брюшную полость мышей Миграцию фагоцитов в брюшную полость оцени-вали, рассчитывая индекс стимуляции - количество клеток, стимулированных внутрибрюшинной инъ-екцией пептона, относительно фосфатно-солевого буфера. Индексы стимуляции у мышей, получавших ИЛГ, и контрольных животных, стимулированных пептоном, достоверно не отличались друг от друга (рис. 2). Так, через 24 ч. индекс стимуляции в кон-трольной группе составлял 2,4±0,1 против 2,0±0,1 группы, получавшей ИЛГ; через 72 ч. значения ин-декса стимуляции характеризовались значениями 1,6±0,1 (контрольная группа) по сравнению с 1,8±0,1 (группа, получавшая ИЛГ).Влияние ИЛГ на поглотительную активность фагоцитов крови человекаИзучение влияния ИЛГ на поглотительную ак-тивность фагоцитов проводилось цитофлуориме-трическим методом. Было показало, что предва-рительная обработка фагоцитов ИЛГ in vitro не приводит к достоверному изменению процента фа-гоцитирующих нейтрофилов и моноцитов по срав-нению с контролем (табл. 1). В контрольных образ-цах фагоцитарный индекс у нейтрофилов составил 93,9±6,0%, а у моноцитов - 73,9±14,1%. В концен-трации ИЛГ 128 мкг/мл наблюдалась недостовер-ная тенденция к снижению фагоцитарного индекса-нейтрофилов (92,5±5,5%) и моноцитов (64,1±13,7%). Однако при оценке интенсивности флуоресценции показано, что в сравнении с контролем в образцах с добавлением ИЛГ происходит увеличение доли флуоресцирующих нейтрофилов (184,8±44,8 Ед про-тив 145,5±41,1 Ед) и моноцитов (58,5±17,2 Ед против 64,1±18,1 Ед).Влияние ИЛГ на продукцию АФК фагоцитами крови человекаБыло оценено влияние ИЛГ на продукцию АФК фагоцитами без их активации ФМА (табл. 2). При этом в отсутствии ИЛГ доля флуоресцирующих ней-трофилов (3,9±1,8%) и моноцитов (3,0±2,0%) была очень низкой. По сравнению с контрольными пока-зателями добавление ИЛГ дозозависимо увеличива-ло долю флуоресцирующих нейтрофилов в концен-трациях 128 мкг/мл (100,0±0,1%; р<0,05), 64 мкг/мл (99,6±0,5%; р<0,05), 16 мкг/мл (34,7±8,9%; р<0,05), а в концентрациях 128 мкг/мл (86,2±11,7%; p<0,05), 64 мкг/мл (47,2±18,7%; p<0,05) - процент флуорес-цирующих моноцитов (рис. 3). В то же время интен-сивность флуоресценции нейтрофилов достоверно отличалась от показателей контроля (2,5±0,3 Ед) в присутствии ИЛГ 128 мкг/мл (6,6±1,6 Ед; р<0,05), 64 мкг/мл (3,8±0,2 Ед; p<0,05), а моноцитов - при 128 мкг/мл (3,0±0,15 Ед; р<0,05). 143 RESEARCH ARTICLEVolume IX, Issue 2, 2021Рисунок 1 - Выживаемость мышей Balb/C, зараженных S. aureus J49 ATCC 25923Примечание: группа А - контроль, 109 КОЕ/мышь; группа В - предварительное введение ИЛГ (30 мг/кг), 109 КОЕ/мышь1,81,62,42,00,00,51,01,52,02,53,024 ч.72 ч.Индекс стимуляции, ед.АВРисунок 2 - Влияние ИЛГ на миграцию фагоцитов в брюшную полость мышей Balb/CПримечание: А - контроль; В - ИЛГТаблица 1 - Влияние ИЛГ на показатели фагоцитарного индекса (%) и интенсивности флуоресценции (ЕД) нейтрофилов и моноцитов крови человекаФагоцитыКонтроль128 мкг/мл64 мкг/мл16 мкг/млНейтрофилы%93,9±6,092,5±5,592,1±7,695,6±2,4Ед.145,5±41,1184,8±44,8 *129,1±55,6118,1±40,5Моноциты%73,9±14,164,1±13,771,4±11,271,4±11,4Ед.64,1±18,158,5±17,2 *51,4±21,945,4±15,4 Примечание: * - достоверные изменения при р <0,05DOI: 10.19163/2307-9266-2021-9-2-139-148 144ОРИГИНАЛЬНАЯ СТАТЬЯISSN 2307-9266 e-ISSN 2413-2241Том 9, Выпуск 2, 2021Таблица 2 - Влияние ИЛГ на продукцию АФК нейтрофилами и макрофагами/моноцитами крови человекаКонтрольИЛГ128 мкг/мл64 мкг/мл16 мкг/млНейтрофилыАктивацияФМА%93,3±14,9100,0±0,199,9±0,199,5±0,4Ед11,3±3,715,8±3,0 *14,8±4,2 *14,1±5,2БезактивацииФМА%3,9±1,8100,0±0,1 *99,6±0,5 *34,7±8,9 *Ед2,5±0,36,6±1,6 *3,8±0,2 *2,1±0,2МоноцитыАктивацияФМА%44,5±27,297,8±1,8 *88,1±7,8 *62,7±17,7Ед3,4±0,76,0±1,3 *4,6±1,1*4,0±1,0БезактивацииФМА%3,0±2,086,2±11,7 *47,2±18,7 *4,6±2,4Ед2,3±0,53,0±0,15 *2,3±0,22,4±0,7Примечание: Ед - единицы интенсивности флуоресценции; * - достоверные изменения при р <0,05АВСКонтрольбезактивацииФМАКонтрольсактивациейФМАИЛГ = 128 мкг/млбезактивацииФМАИЛГ = 128 мкг/млсактивациейФМАРисунок 3 - Распределение клеток крови по боковому светорассеянию (А) и гистограммы флуоресценции, соответствующие гейтам нейтрофилов (красный) и макрофагов/моноцитов (зеленый) (В, С) 145 RESEARCH ARTICLEVolume IX, Issue 2, 2021Также было изучено влияние ИЛГ на способ-ность человеческих фагоцитов продуцировать АФК в ответ на активатор протеинкиназы С - ФМА. В кон-трольных образцах количество нейтрофилов, проду-цировавших АФК, составило 93,3±14,9%, моноцитов - 44,5±27,2% (табл. 2). В присутствии ИЛГ в концен-трациях 128 мкг/мл, 64 мкг/мл и 16 мкг/мл наблю-далась незначимая тенденция к дозозависимому увеличению доли флуоресцирующих нейтрофилов: 100,0±0,1% (р=0,07), 99,9±0,1% (р=0,07) и 99,5±0,4% (р=0,08) соответственно (рис. 2). По сравнению с контрольными образцами (11,3±3,7 Ед) в присут-ствии ИЛГ в концентрациях 128 мкг/мл (15,8±3,0 Ед, р<0,05) и 64 мкг/мл (14,8±4,2 Ед, р<0,05) отмечено достоверное увеличение интенсивности флуорес-ценции, а в концентрации 16 мкг/мл - наблюдалась лишь тенденция к таковому (14,1±5,2 Ед, р=0,09).При оценке функций моноцитов в присутствии ИЛГ в кон-центрациях 128 мкг/мл (97,8±1,8%, p<0,05), 64 мкг/мл (88,1±7,8%, p<0,05) наблюдалась дозозависимое значимое увеличению количества флуоресцирую-щих клеток по сравнению с контрольными значе-ниями (44,5±27,2 Ед). Данные по повышению доли флуоресцирующих моноцитов при экспозиции с ИЛГ в концентрациях 64-128 мкг/мл были сопоставимы с дозозависимым увеличением степени их флуорес-ценции (табл. 2).ОБСУЖДЕНИЕНастоящее исследование посвящено изучению влияния ИЛГ на некоторые механизмы врожденно-го иммунитета (функции фагоцитов) как возможных факторов, влияющих на выживаемость в ранние сроки бактериальной инфекции. Парентеральное введение ИЛГ до заражения мышей повышало вы-живаемость экспериментальных животных в моде-ли стафилококкового сепсиса и септического шока, когда на фоне выраженной бактериальной нагруз-ки 1,5×109 КОЕ/мышь животные погибали в первые 24-48 ч [5]. В настоящем эксперименте, при инфи-цирующей дозе 109 КОЕ/мышь, динамика гибели отличалась (животные погибали позже), но предва-рительное внутрибрюшинное введение ИЛГ также было эффективным и увеличивало продолжитель-ность жизни мышей линии Balb/С. В экспериментах установлено, что ИЛГ обладает антибактериальной активностью [5]. Однако анти-бактериальная активность проявляется при достаточ-но больших концентрациях (64 мкг/мл), вероятность достижения и поддержания которой в биологиче-ских жидкостях/очагах инфекции в условиях in vivoнизкая, тем более что ИЛГ имеет довольно короткий период полувыведения [9, 10]. Учитывая эти особен-ности, в настоящей работе был сделан акцент на изу-чение влияния ИЛГ на функции фагоцитов.Фагоциты представляют собой эффекторные клетки врожденного иммунитета, осуществляющие первую линию защиты при инвазии инфекционных патогенов. Основными этапами фагоцитарных ре-акций являются хемотаксис, поглощение, киллинг и переваривание инфекционного патогена. Влияние на хемотаксис было изучено в модели, индуциро-ванной пептоном, миграции фагоцитов в брюшную полость мышей [8]. Выявлено, что ИЛГ не оказывает подавляющего влияния на миграцию фагоцитов как через 24 ч. (хемотаксис преимущественно нейтрофи-лов), так и через 72 ч. (хемотаксис преимущественно макрофагов).Поглощение фагоцитами инфекционного аген-та реализуется за счет таких механизмов, как: сбли-жение фагоцита и патогена; установление контакта; подготовка к погружению; обволакивание патогена; замыкание мембраны; поглощение объекта. Данные этапы суммарно оценивались с применением ци-тометрического метода и ФИТЦ-меченых бактерий. В качестве бактериального агента для фагоцитоза использовали коллекционный штамм S. aureus J49 ATCC 25923. В исследуемом диапазоне концентраций (16-128 мкг/мл) ИЛГ не снижал долю нейтрофилов и моноцитов, способных поглощать бактериальные клетки. Однако интенсивность флуоресценции мо-ноцитов при экспозиции с некоторыми концентра-циями ИЛГ имела тенденцию к снижению. Но дан-ный факт не является значимым, так как в больших концентрациях ИЛГ способен реализовывать прямую антибактериальную активность. Таким образом, внутрибрюшинное введение ИЛГ в суммарной дозе 30 мг/кг значимо не влияет на хемотаксис нейтрофилов и макрофагов в ответ на стандартный активатор миграции пептон у мышей Balb/С, а также в диапазоне концентраций 16-128 мкг/мл не ингибирует поглотительную функцию ней-трофилов и моноцитов крови человека в отношении штамма S. aureus J49 ATCC 25923. Следует отметить, что в указанных концентрациях ИЛГ выражено ин-гибирует пролиферацию митоген-активированных T-лимфоцитов [5], что свидетельствует о том, что ИЛГ проявляет селективные супрессивные свойства в от-ношении эффекторов адаптивного иммунитета, не затрагивая основные врожденные иммунные реак-ции фагоцитов.Киллинг и переваривание фагоцитами бактери-альных патогенов происходят за счет кислородно-го (продукция АФК) и азотного метаболизма. АФК - группа высокореактивных кислородсодержащих химических веществ, связанных не только с патоло-гическими (хроническое воспаление, патологическая пролиферация клеток) [11], но и с физиологически-ми процессами (выживание, рост, пролиферация и дифференциация клеток, иммунный ответ) [12]. В частности, важным звеном в реализации врожден-ных иммунных реакций является запуск массивной продукции АФК («кислородный взрыв») в фагоци-тах. Инициирует начало «кислородного взрыва» DOI: 10.19163/2307-9266-2021-9-2-139-148 146ОРИГИНАЛːНА˔ СТАТː˔ISSN 2307-9266 e-ISSN 2413-2241Том 9, Выпуск 2, 2021никотинамидадениндинуклеотидфосфатоксидаза (НАДФН-оксидаза) (в фагоцитах основной изофор-мой является НАДФН-оксидаза 2 типа) [13], актива-ция которой может происходить в сигнальном каска-де, связанном с протеинкиназой С, форболовыми эфирами (например, ФМА) [14]. В связи с этим влия-ние ИЛГ на переваривающую способность фагоцитов оценивали по продукции АФК нейтрофилами и мо-ноцитами с применением флуорогенного субстрата ДГР 123, который взаимодействует с АФК с образо-ванием флуорохрома родамина 123. Интенсивность «кислородного взрыва» оценивалась при помощи проточной цитометрии. В ходе экспериментов уста-новлено, что добавление ИЛГ (16-128 мкг/мл) даже к не активированным ФМА клеткам дозозависимо увеличивало долю флуоресцирующих нейтрофилов и моноцитов, а также интенсивность флуоресценции по сравнению с контрольными пробами, что свиде-тельствует о накоплении АФК в фагоцитах. Добавле-ние ИЛГ к ФМА-активированным фагоцитам также увеличивало продукцию АФК в сравнении с ФМА-ак-тивацией без экспозиции с ИЛГ. При этом наблюда-лись суммационные эффекты по показателю интен-сивности флуоресценции. Так, сумма интенсивности флуоресценции ФМА-активированных нейтрофилов (11,3±3,7 Ед) и нейтрофилов, не активированных ФМА, но инкубированных с ИЛГ (128 мкг/мл) (6,6±1,6 Ед), сопоставима со значениями интенсивности флу-оресценции ФМА-активированных нейтрофилов, инкубированных с ИЛГ в дозе 128 мкг/мл (15,8±3,0 Ед). Аналогичная суммация эффекта выявлена в об-разцах моноцитов.С другой стороны, флавоноиды хорошо известны как антиоксиданты, которые могут снижать продук-цию АФК фагоцитами. Так, например, ресвератрол подавляет активность НАДФН-оксидазы, миелоперок-сидазы и, как следствие, образование хлорноватистой кислоты [15]. АФК участвуют в реализации одного из механизмов врожденного иммунного ответа - фор-мировании «нейтрофильных ловушек» (НЛ) [16]. Ак-тивированные бактериями (S. aureus и E. coli) либо химическими веществами (ФМА) нейтрофилы произ-водят АФК и образуют нейтрофильные внеклеточные конгломераты, которые направлены на сдерживание бактериальное диссеминирования из очага инфекции [17]. Однако имеются данные, что чрезмерная актива-ция НЛ ухудшает микроциркуляцию в очаге воспале-ния [18, 19]. Продемонстрировано, что флавоноиды (эпикатехин, катехин-гидрат и тригидрат рутина, а также лютеолин, кемпферол) подавляют образование АФК-зависимых НЛ [20, 21], а ресвератрол улучшает функции легких во время острых инфекций дыхатель-ных путей или хронических воспалительных заболева-ний легких [22].В некоторых биологических системах, а также в больших концентрациях природные полифенолы могут демонстрировать прооксидантные свойства [23-26]. Так, ИЛГ повышает продукцию АФК в различ-ных опухолевых клетках [27], что рассматривают как один из его противоопухолевых механизмов. По-ви-димому, аналогичные механизмы продукции АФК при участии флавоноидов возможны в нейтрофилах и моноцитах, что продемонстрировано в настоящем исследовании в образцах с ИЛГ. Возможно, что это имеет значение в реализации антистафилококковых эффектов флавоноидных соединений. Однако, следу-ет учитывать и возможность необратимого повреж-дения митохондрий, гибели макрофагов, вызванных увеличением выработки АФК и диссеминации погло-щенных бактерий при незавершенном фагоцитозе, что продемонстрировано при исследовании ресве-ратрола в отношении микобактерий [28].ЗАКЛЮЧЕНИЕУстановлено, что предварительное внутрибрюш-инное введение ИЛГ в дозе 30 мг/кг самцам мышей Balb/С достоверно увеличивает выживаемость жи-вотных в модели инфекционного процесса, вызван-ного S. aureus J 49 ATCC 25923, не ингибирует хемо-таксис нейтрофилов и макрофагов у мышей Balb/С. Также выявлено, что ИЛГ в концентрациях 16-128 мкг/мл статистически значимо не влияет на поглоще-ние моноцитами и нейтрофилами периферической крови человека S. aureus J49 ATCC 25923, но дозоза-висимо увеличивает количество фагоцитов, продуци-рующих АФК, а также интенсивность «кислородного взрыва» активированных нейтрофилов и моноцитов периферической крови человека. Таким образом, эти эффекты вкупе могут рассматриваться как один из возможных механизмов выживаемости мышей в ранние сроки развития стафилококковой инфекции у мышей
×

About the authors

E. A. Solenova

Chuvash State University n. a. I.N. Ulyanov

Email: elensoul@mail.ru
15, Moskovsky Ave., Cheboksary, Chuvash Republic, Russia, 428015

S. I. Pavlova

Chuvash State University n. a. I.N. Ulyanov

Email: flavonoid@yandex.ru
15, Moskovsky Ave., Cheboksary, Chuvash Republic, Russia, 428015

References

  1. Medzhitov R. Recognition of microorganisms and activation of the immune response // Nature. - 2007. - Vol. 449, No. 7164. - P. 819-826. doi: 10.1038/nature06246.
  2. Солёнова Е.А., Павлова С.И. Антибактериальные и иммуномодулирующие эффекты флавоноидов // Экспериментальная и клиническая фармакология. - 2020. - Т.83, №10. - С. 33-39. doi: 10.30906/0869-2092-2020-83-10-33-39
  3. Павлова С.И., Албегова Д.З., Кягова А.А., Козлов И.Г. Механизмы иммуносупрессивной активности флавоноидов корня солодки при контактной чувствительности у мышей: угнетение функций Т-лимфоцитов-эффекторов опосредуется неэффекторными клетками // Медицинская иммунология. - 2010. - Т. 12, № 6. - С. 503-510. doi: 10.15789/1563-0625-2010-6-503-510.
  4. Павлова С.И., Албегова Д.З., Дмитриева Н.В., Дибирова Г.О., Козлов И.Г. Флавоноиды корня солодки влияют на функции активированных Т-лимфоцитов мыши и человека // Российский иммунологический журнал. - 2011. - Т. 5, № 14. - С. 62-68.
  5. Солёнова Е.А., Павлова С.И. Антибактериальные и иммунотропные свойства изоликвиритигенина при генерализованной стафилококковой инфекции у мышей // Фармация и фармакология. - 2020. - Vol.8, No.3. - P.78-85. doi: 10.19163/2307-9266-2020-8-3-78-85.
  6. Percie du Sert N., Hurst V., Ahluwalia A., Alam S., Avey M.T., Baker M., Browne W.J., Clark A., Cuthill I.C., Dirnagl U., Emerson M., Garner P., Holgate S.T., Howells D.W., Karp N.A., Lazic S.E., Lidster K., MacCallum C.J., Macleod M., Pearl E.J., Petersen O., Rawle F., Peynolds P., Rooney K., Sena E.S., Silberberg S.D., Steckler T., Wurbel H. The ARRIVE guidelines 2.0: Updated guidelines for reporting animal research // PLoS Biol. 2020. - Vol.18, No.7. - e3000410. doi: 10.1371/journal.pbio.3000410.
  7. Lehmann A. K., Sornes S., Halstensen A. Phagocytosis: measurement by flow cytometry // J Immunol Methods. - 2000. - Vol. 243, No. 1-2. - P. 229-242. doi: 10.1016/s0022-1759(00)00237-4.
  8. Miyazaki S., Ishikawa F., Fujikawa T., Nagata S., Yamaguchi K. Intraperitoneal Injection of Lipopolysaccharide Induces Dynamic Migration of Gr-1high Polymorphonuclear Neutrophils in the Murine Abdominal Cavity // Clinical Diagn Lab Immunol. - 2004. - Vol.11, No.3. - P.452-457.doi: 10.1128/CDLI.11.3.452-457.2004.
  9. Qiao H., Zhang X., Wang T., Liang L., Chang W., Xia H. Pharmacokinetics, biodistribution and bioavailability of isoliquiritigenin after intravenous and oral administration // Comparative Study Pharm Biol. - 2014. - Vol. 52, No.2. - P.228-236. doi: 10.3109/13880209.2013.832334.
  10. Han Y.J., Kang B., Yang E.-J., Choi M.-K., I.-S. Song . Simultaneous Determination and Pharmacokinetic Characterization of Glycyrrhizin, Isoliquiritigenin, Liquiritigenin, and Liquiritin in Rat Plasma Following Oral Administration of Glycyrrhizae Radix Extract // Molecules. - 2019. - Vol. 24, No. 9. - P. 1816. DOI: 0.3390/molecules24091816.
  11. Yang Y., BazhinA.V., Werner J., Karakhanova S. Reactive oxygen species in the immune system // Int Rev Immunol. - 2013. - Vol. 32, No.3. - P. 249-270. doi: 10.3109/08830185.2012.755176.
  12. Preiser J.-C. Oxidative stress //JPEN J Parenter Enteral Nutr. - 2012. - Vol. 36, No.2. - Р. 147-154.doi: 10.1177/0148607111434963.
  13. Segal A.W. How neutrophils kill microbes // Annu Rev Immunol. - 2005. - Vol. 23. - P. 197-223. doi: 10.1146/annurev.immunol.23.021704.115653.
  14. Tauber A.I., Brettler D.B., Kennington E.A., Blumberg P. M. Relation of Human Neutrophil Phorbol Ester Receptor Occupancy and NADPH-Oxidase Activity //Blood. - 1982. - Vol. 60, No.2. - P. 333-339.
  15. Winterbourn С.С. Reconciling the chemistry and biology of reactive oxygen species //Nat Chem Biol. - 2008. - Vol. 4, No.5. - P. 278-286.doi: 10.1038/nchembio.85.
  16. Delgado-Rizo V., Martínez-Guzmán M.A., Iñiguez-Gutierrez L., García-Orozco A., Alvarado-Navarro A., Fafutis-Morris M. Neutrophil Extracellular Traps and Its Implications in Inflammation: An Overview //Front Immunol. - 2017. - Vol. 8, No.81. doi: 10.3389/fimmu.2017.00081.
  17. Vong L., Lorentz R.J., Assa A., Glogauer M., Sherman P.M. Probiotic Lactobacillus rhamnosus inhibits the formation of neutrophil extracellular traps // J Immunol. - 2014. - Vol. 192. - P. 1870-1877. doi: 10.4049/jimmunol.1302286.
  18. Fadini G.P., Menegazzo L., Rigato M., Scattolini V., Poncina N., Bruttocao A., Ciciliot S., Mammano F., Ciubotaru C.D., Brocco E., Marescotti M.C., Cappellari R., Arrigoni G., Millioni R., Vigili de Kreutzenberg S., Albiero M., Avogaro A. NETosis delays diabetic wound healing in mice and humans // Diabetes. - 2016. - Vol. 65. - P.1061-1071. doi: 10.2337/db15-0863.
  19. Beiter K., Wartha F., Albiger B., Normark S., Zychlinsky A., Henriques-Normark B. An endonuclease allows Streptococcus pneumoniae to escape from neutrophil extracellular traps // Curr Biol. - 2006. - Vol. 16. - P.401-407. doi: 10.1016/j.cub.2006.01.056.
  20. Kirchner T., Hermann E., Möller S., Klinger M., Solbach W., Laskay T., Behnen M. Flavonoids and 5-aminosalicylic acid inhibit the formation of neutrophil extracellular traps //Mediators Inflamm. - 2013. - Vol.2013. doi: 10.1155/2013/710239.
  21. Yang S.-C., Chen P.-J., Chang S.-H., Weng Y.-T., Chang F.R., Chang K.Y., Chen C.-Y., Kao T.-I., Hwang T.-L. Luteolin attenuates neutrophilic oxidative stress and inflammatory arthritis by inhibiting Raf1 activity // Biochem Pharmacol. - 2018. - Vol. 154. - P. 384-396. doi: 10.1016/j.bcp.2018.06.003.
  22. Vargas J.E., Souto A.A., Pitrez P.M.C., Stein R.T., Porto B.N. Modulatory potential of resveratrol during lung inflammatory disease // Med Hypotheses. - 2016. - Vol. 96. - P. 61-65. doi: 10.1016/j.mehy.2016.09.023.
  23. de la Lastra C.A., Villegas I. Resveratrol as an antioxidant and pro-oxidant agent: mechanisms and clinical implications // Biochemical Society Transactions. 2007. Vol. 35, Pt 5. - P.1156-1560. doi: 10.1042/BST0351156.
  24. Galati G., Sabzevari O., Wilson J. X. , O'Brien P.J. Prooxidant activity and cellular effects of the phenoxyl radicals of dietary flavonoids and other polyphenolics // Toxicology. - 2002. - Vol.177, No.1. - P. 91-104. doi: 10.1016/s0300-483x (02)00198-1.
  25. Madrigal-Perez L.A., Ramos-Gomez M. Resveratrol Inhibition of Cellular Respiration: New Paradigm for an Old Mechanism // Int J Mol Sci. - 2016. - Vol.17, No.3. - P. 368. doi: 10.3390/ijms17030368.
  26. Eghbaliferiz S., Iranshahi M. Prooxidant Activity of Polyphenols, Flavonoids, Anthocyanins and Carotenoids: Updated Review of Mechanisms and Catalyzing Metals // Phytother Res. - 2016. - Vol. 30, No.9. - P. 1379-1391. doi: 10.1002/ptr.5643.
  27. Yuan X., Zhang B., Chen N., Chen X.-Y., Liu L.-L., Zheng Q.-S., Wang Z.P. Isoliquiritigenin treatment induces apoptosis by increasing intracellular ROS levels in HeLa cells //J Asian Nat Prod Res. - 2012. Vol.14, No.8. - P. 789-798. doi: 10.1080/10286020.2012.694873.
  28. Calabrese E.J., Mattson M. P., Calabrese V. Resveratrol commonly displays hormesis: occurrence and biomedical significance // Hum Exp Toxicol. - 2010. - Vol. 29, No.12. - P.980-1015. doi: 10.1177/0960327110383625.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML

Copyright (c) 2021 Solenova E.A., Pavlova S.I.

Creative Commons License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.

СМИ зарегистрировано Федеральной службой по надзору в сфере связи, информационных технологий и массовых коммуникаций (Роскомнадзор).
Регистрационный номер и дата принятия решения о регистрации СМИ: ПИ № ФС 77 - 67428 от 13.10.2016. 

This website uses cookies

You consent to our cookies if you continue to use our website.

About Cookies