Защитная роль наночастиц серебра при гриппозной инфекции

Полный текст

Обоснование

Грипп — это социально значимая инфекция, от которой ежегодно в мире умирают до 650 тыс. человек [1]. Наиболее эффективными способами борьбы с гриппом остаются вакцино- и химиопрофилактика. Общими ограничениями обоих подходов служат высокая изменчивость генома вируса гриппа, а также его распространенная резистентность к специфическим химиопрепаратам. В последнее десятилетие в рамках концепции «вироклетка» разрабатывается новый подход к преодолению вирусных инфекций [2]. Он состоит в поиске звеньев в вирусспецифическом перепрограммировании, воздействие на которые избирательно подавляет репродукцию вируса, но не влияет на клетку-хозяина. Известно, что для завершения формирования вируса гриппа А необходимо присутствие ионов меди. В нашем исследовании в системе in vivo изучено влияние дефицита меди в холоцерулоплазмине (основном внеклеточном купроэнзиме), вызванного введением AgNPs, на репродукцию вируса гриппа H1N1pdm09 и гибель мышей.

Материалы и методы

AgNPs были произведены методом химического восстановления Ag(I) из AgNO₃ до Ag(0). Эпидемический вирус гриппа A/Южная Африка/3626/2013 (H1N1)pdm09 был получен из The Francis Crick Institute (Лондон, Великобритания). Активность оксидазы в крови мышей экспериментально снижали путем ежедневного внутрибрюшинного введения самкам мышей линии CBA весом 16–20 г наночастиц серебра (0,2 мг/кг), начиная за четыре дня до заражения и до 14-го (последнего) дня эксперимента. На 5-й день от начала эксперимента мышей заражали интраназально под легким эфирным наркозом 1 ЛД₅₀ и 10 ЛД₅₀ вируса. Эффективность препарата оценивали на модели летальной гриппозной пневмонии, развивающейся у мышей на 7–10-е сутки после введения вируса. Результаты учитывали по титру вируса в легких мышей, изменению веса тела, средней продолжительности жизни животных и летальности. Статистическая обработка данных была выполнена с использованием GraphPad Prism 7. Для сравнения данных применяли t-test. Значение p < 0,05 считали статистически значимым.

Результаты и обсуждение

Препарат AgNPs снижал летальность от пневмоний по сравнению с контрольной группой. Средняя продолжительность жизни животных в группах, получавших AgNPs, достоверно увеличивалась. Максимальное значение индекса защиты AgNPs в отношении вируса гриппа к концу эксперимента составляло 60–75 % (см. рисунок, а), что сопоставимо с показателями разрешенного для профилактики гриппа препарата осельтамивир и позволяет говорить о высокой активности AgNPs. Несмотря на общее выраженное ослабление инфекции, лечение препаратом AgNPs не влияло на репликацию вируса гриппа в легких мышей (см. рисунок, b).

 

Рисунок. Защита мышей от летальной вирусной пневмонии с помощью наночастиц серебра (AgNPs). Мышам интраназально вводили 1 ЛД50 и 10 ЛД50 вируса гриппа H1N1pdm09 и наблюдали ежедневно в течение 14 дней: а — индекс защиты (соотношение смертности в контрольной группе к смертности в опытной группе); b — репликация вируса гриппа в легких мышей на 3-й день после инфицирования. ЭИД50 — средняя эмбриональная инфекционная доза

Figure. Protection of the mice from lethal viral pneumonia using silver nanoparticles (AgNPs). Mice were intranasally injected with 1 LD₅₀ and 10 LD₅₀ of the H1N1pdm09 influenza virus and observed daily for 14 days: а — protection index (the ratio of mortality in the control group to mortality in the experimental group); b — replication of the influenza virus in the mice lungs on the 3^rd day after infection. EID₅₀ — average embryonic infectious dose

 

В ограниченном количестве исследований in vitro и in vivo было показано ингибирующее действие наносеребра на вирус гриппа [3–5]. Разрабатываемый подход обеспечит защиту организма от гриппозной инфекции вне зависимости от таких важных свойств вируса гриппа, влияющих на эффективность противогриппозных мер, как антигенная новизна и устойчивость к широко применяемым химиопрепаратам.

Выводы

Снижение статуса меди, индуцированное внутрибрюшинным введением AgNPs, увеличивало выживаемость мышей, зараженных летальными дозами вируса гриппа H1N1pdm09, и среднюю продолжительность их жизни. Результаты свидетельствуют, что экспериментальное ограничение доступности меди можно рассматривать как подход, обладающий противогриппозным потенциалом.

Дополнительная информация

Источник финансирования. Исследование выполнено в рамках государственного задания.

Конфликт интересов. Авторы декларируют отсутствие явных и потенциальных конфликтов интересов, связанных с публикацией настоящей статьи.

Этическая экспертиза. Протокол исследования одобрен локальным этическим комитетом ФГБНУ «ИЭМ» (№ 1/20 от 27.02.2020).

Вклад авторов. М. Аль Фаррух, Е.А. Скоморохова, Д.Н. Магазенкова — проведение экспериментальных исследований, обработка результатов, анализ результатов. И.В. Киселева — анализ результатов, общее руководство.

Об авторах

Мохаммад Аль Фаррух

Институт экспериментальной медицины; Санкт-Петербургский государственный университет

Автор, ответственный за переписку.
Email: mouhammad1farroukh@gmail.com
ORCID iD: 0000-0003-0017-4126
SPIN-код: 5075-2110

аспирант

Россия, Санкт-Петербург

Екатерина Александровна Скоморохова

Институт экспериментальной медицины

Email: katjaskom@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0001-6018-2190
SPIN-код: 1544-0664

канд. биол. наук, научный сотрудник

Россия, Санкт-Петербург

Дарья Николаевна Магазенкова

Национальный исследовательский университет ИТМО

Email: magdash@mail.ru
ORCID iD: 0000-0003-1959-7110
SPIN-код: 4882-6260

инженер, научный сотрудник

Россия, Санкт-Петербург

Ирина Васильевна Киселева

Институт экспериментальной медицины; Санкт-Петербургский государственный университет

Email: irina.v.kiseleva@mail.ru
ORCID iD: 0000-0002-3892-9873
SPIN-код: 7857-7306

д-р биол. наук, профессор, зав. лабораторией

Россия, Санкт-Петербург

Список литературы

Дополнительные файлы