pmedpharmФармация и фармакологияPharmacy & Pharmacology2307-92662413-2241Pyatigorsk Medical and Pharmaceutical Institute - branch of Volgograd State Medical Univer10.19163/2307-9266-2021-9-2-139-148pmedpharm-831Research ArticleФАРМАКОЛОГИЯ И КЛИНИЧЕСКАЯ ФАРМАКОЛОГИЯPHARMACOLOGY AND CLINICAL PHARMACOLOGYИЗОЛИКВИРИТИГЕНИН ВЛИЯЕТ НА ФУНКЦИИ ФАГОЦИТОВ И ПОВЫШАЕТ ВЫЖИВАЕМОСТЬ МЫШЕЙ ПРИ СТАФИЛОКОККОВОЙ ИНФЕКЦИИISOLYQUIRITIGENIN AFFECTS PHAGOCYTES FUNCTIONS AND INCREASES MICE SURVIVAL RATE IN STAPHYLOCOCCAL INFECTIONhttps://orcid.org/0000-0001-6104-0864СолёноваЕ. А.SolenovaE. A.

младший научный сотрудник, старший преподаватель кафедры фармакологии, клинической фармакологии и биохимии

Junior Researcher, Senior Lecturer of the Department of Pharmacology, Clinical Pharmacology and Biochemistry

elensoul@mail.ruhttps://orcid.org/0000-0001-9976-7866ПавловаС. И.PavlovaS. I.

доктор медицинских наук, заведующая кафедрой фармакологии, клинической фармакологии и биохимии

Doctor of Sciences (Medicine), the Head of the Department of Pharmacology, Clinical Pharmacology and Biochemistry

flavonoid@yandex.ruФедеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Чувашский государственный университет им. И.Н. Ульянова» 428015, Россия, Чувашская Республика, г. Чебоксары, пр-т. Московский, д. 15РоссияChuvash State University n. a. I.N. Ulyanov 15, Moskovsky Ave., Cheboksary, Chuvash Republic, Russia, 428015Russian Federation20212107202192139148Copyright © Солёнова Е.А., Павлова С.И., 20212021Солёнова Е.А., Павлова С.И.Solenova E.A., Pavlova S.I.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://www.pharmpharm.ru/jour/article/view/831

В данной статье представлены результаты изучения влияния изоликвиритигенина на выживаемость животных в модели стафилококковой инфекции и функции фагоцитов человека и животных.

Цель

Цель. Изучить влияние предварительного введения изоликвиритигенина на выживаемость животных на фоне стафилококковой инфекции, а также на функции фагоцитов мышей и человека.

Материалы и методы

Материалы и методы. Для оценки выживаемости мышей линии Balb/C использовали модель инфекции, вызванной Staphylococcus aureus J49 ATCC 25923, с построением кривых Каплан-Мейера. Влияние на функции фагоцитов изучали, оценивая пептон-индуцированную миграцию фагоцитов в брюшную полость мышей Balb/C, поглотительную активность фагоцитов (нейтрофилами и моноцитами) крови человека, а также продукцию ими активных форм кислорода с помощью проточной цитометрии.

Результаты

Результаты. Установлено, что предварительное трехкратное внутрибрюшинное введение изоликвиритигенина (30 мг/кг) увеличивает выживаемость мышей Balb/C при стафилококковой инфекции, вызванной Staphylococcus aureus J49 ATCC 25923. При этом изоликвиритигенин дозозависимо активирует продукцию активных форм кислорода нейтрофилами и моноцитами крови человека, статистически значимо не подавляя фагоцитарную активность моноцитов и нейтрофилов в отношении флюоресцеинизотиоцианат-меченого S. aureus J 49 ATCC 25923, а также пептон-индуцированную миграцию фагоцитов в брюшную полость мышей.

Заключение

Заключение. Таким образом, предварительное введение изоликвиритигенина повышает выживаемость мышей при стафилококковой инфекции и увеличивает продукцию активных форм кислорода фагоцитами. Полученные данные могут стать основой для дальнейшего исследования антибактериальных и иммунотропных эффектов изоликвиритигенина с целью изыскания новых лекарственных средств для лечения стафилококковой инфекции.

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

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

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

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.

изоликвиритигенинStaphylococcus aureusврожденный иммунитетфагоцитозкислородный взрывмиграция фагоцитов: isoliquiritigeninStaphylococcus aureusinnate immunityphagocytosisoxidative burstphagocyte migrationИсследование выполнено при финансовой поддержке РФФИ в рамках научного проекта № 19-315-90085.The study was carried out with a financial support of the Russian Foundation for Basic Research within the framework of scientific project No. 19-315-90085.ReferencesMedzhitov R. Recognition of microorganisms and activation of the immune response // Nature. - 2007. - Vol. 449, No. 7164. - P. 819-826. DOI: 10.1038/nature06246.Medzhitov R. Recognition of microorganisms and activation of the immune response. Nature. 2007 Oct 18;449(7164):819-26. DOI: 10.1038/nature06246.Солёнова Е.А., Павлова С.И. Антибактериальные и иммуномодулирующие эффекты флавоноидов // Экспериментальная и клиническая фармакология. - 2020. – Т.83, №10. - С. 33-39. DOI: 10.30906/0869-2092-2020-83-10-33-39Solyonova EA, Pavlova SI. Antibacterial and immunomodulatory effects of flavonoids. Éksperimentalnaya i Klinicheskaya Farmakologiya. 2020; 83(10): 33-39. DOI: 10.30906/0869-2092-2020-83-10-33-39. RussianПавлова 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.Pavlova S.I., Albegova D.Z., Kyagova A.A., Kozlov I.G. Mechanisms of immunosuppressive action of licorice root flavonoids in contact sensitivity in mice: inhibition of T lymphocyte effector function mediated by non- effector cells. Medical Immunology. 2010;12(6):503-510. DOI: 10.15789/1563-0625-2010-6-503-510. RussianПавлова 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.Pavlova SI, Albegova DZ, Dmitrieva NB, Dibirova GO, Kozlov IG. Licorice root flavonoids effect the functions of mouse and human activated T-lymphocytes. Russian journal of immunology. 2011;5(14):62-68. RussianСолёнова 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.Solyonova E.A., Pavlova S.I. Antibacterial and immunotropic properties of isoliquiritigenin in generalized staphylococcal infection in mice. Pharmacy & Pharmacology. 2020;8(3):181-194. DOI: 10.19163/2307-9266-2020-8-3-181-194. RussianPercie 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.Percie du Sert N, Hurst V, Ahluwalia A, Alam S, Avey MT, Baker M, Browne WJ, Clark A, Cuthill IC, Dirnagl U, Emerson M, Garner P, Holgate ST, Howells DW, Karp NA, Lazic SE, Lidster K, MacCallum CJ, Macleod M, Pearl EJ, Petersen OH, Rawle F, Reynolds P, Rooney K, Sena ES, Silberberg SD, Steckler T, Würbel H. The ARRIVE guidelines 2.0: Updated guidelines for reporting animal research. PLoS Biol. 2020 Jul 14;18(7):e3000410. DOI: 10.1371/journal.pbio.3000410.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.Lehmann AK, Sornes S, Halstensen A. Phagocytosis: measurement by flow cytometry. J Immunol Methods. 2000 Sep 21;243(1-2):229-42. DOI: 10.1016/s0022-1759(00)00237-4.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.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. Clin Diagn Lab Immunol. 2004 May;11(3):452-7. DOI: 10.1128/CDLI.11.3.452-457.2004.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.Qiao H, Zhang X, Wang T, Liang L, Chang W, Xia H. Pharmacokinetics, biodistribution and bioavailability of isoliquiritigenin after intravenous and oral administration. Pharm Biol. 2014 Feb;52(2):228-36. DOI: 10.3109/13880209.2013.832334.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.Han YJ, Kang B, Yang EJ, Choi MK, Song IS. Simultaneous Determination and Pharmacokinetic Characterization of Glycyrrhizin, Isoliquiritigenin, Liquiritigenin, and Liquiritin in Rat Plasma Following Oral Administration of Glycyrrhizae Radix Extract. Molecules. 2019 May 10;24(9):1816. DOI: 10.3390/molecules24091816.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.Yang Y, Bazhin AV, Werner J, Karakhanova S. Reactive oxygen species in the immune system. Int Rev Immunol. 2013 Jun;32(3):249-70. DOI: 10.3109/08830185.2012.755176.Preiser J.-C. Oxidative stress //JPEN J Parenter Enteral Nutr. - 2012. - Vol. 36, No.2. - Р. 147-154.DOI: 10.1177/0148607111434963.Preiser JC. Oxidative stress. JPEN J Parenter Enteral Nutr. 2012 Mar;36(2):147-54. DOI: 10.1177/0148607111434963.Segal A.W. How neutrophils kill microbes // Annu Rev Immunol. - 2005. - Vol. 23. - P. 197-223. DOI: 10.1146/annurev.immunol.23.021704.115653.Segal AW. How neutrophils kill microbes. Annu Rev Immunol. 2005;23:197-223. DOI: 10.1146/annurev.immunol.23.021704.115653.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.Tauber AI, Brettler DB, Kennington EA, Blumberg PM. Relation of human neutrophil phorbol ester receptor occupancy and NADPH-oxidase activity. Blood. 1982 Aug;60(2):333-9.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.Winterbourn CC. Reconciling the chemistry and biology of reactive oxygen species. Nat Chem Biol. 2008 May;4(5):278-86. DOI: 10.1038/nchembio.85.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.Delgado-Rizo V, Martínez-Guzmán MA, 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 Feb 6;8:81. DOI: 10.3389/fimmu.2017.00081.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.Vong L, Lorentz RJ, Assa A, Glogauer M, Sherman PM. Probiotic Lactobacillus rhamnosus inhibits the formation of neutrophil extracellular traps. J Immunol. 2014 Feb 15;192(4):1870-7. DOI: 10.4049/jimmunol.1302286.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.Fadini GP, Menegazzo L, Rigato M, Scattolini V, Poncina N, Bruttocao A, Ciciliot S, Mammano F, Ciubotaru CD, Brocco E, Marescotti MC, 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 Apr;65(4):1061-71. DOI: 10.2337/db15-0863.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.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 Feb 21;16(4):401-7. DOI: 10.1016/j.cub.2006.01.056.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.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;2013:710239. DOI: 10.1155/2013/710239.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.Yang SC, Chen PJ, Chang SH, Weng YT, Chang FR, Chang KY, Chen CY, Kao TI, Hwang TL. Luteolin attenuates neutrophilic oxidative stress and inflammatory arthritis by inhibiting Raf1 activity. Biochem Pharmacol. 2018 Aug;154:384-396. DOI: 10.1016/j.bcp.2018.06.003.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.Vargas JE, Souto AA, Pitrez PM, Stein RT, Porto BN. Modulatory potential of resveratrol during lung inflammatory disease. Med Hypotheses. 2016 Nov;96:61-65. DOI: 10.1016/j.mehy.2016.09.023.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.de la Lastra CA, Villegas I. Resveratrol as an antioxidant and pro-oxidant agent: mechanisms and clinical implications. Biochem Soc Trans. 2007 Nov;35(Pt 5):1156-60. DOI: 10.1042/BST0351156.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.Galati G, Sabzevari O, Wilson JX, O'Brien PJ. Prooxidant activity and cellular effects of the phenoxyl radicals of dietary flavonoids and other polyphenolics. Toxicology. 2002 Aug 1;177(1):91-104. DOI: 10.1016/s0300-483x(02)00198-1.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.Madrigal-Perez LA, Ramos-Gomez M. Resveratrol Inhibition of Cellular Respiration: New Paradigm for an Old Mechanism. Int J Mol Sci. 2016 Mar 17;17(3):368. DOI: 10.3390/ijms17030368.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.Eghbaliferiz S, Iranshahi M. Prooxidant Activity of Polyphenols, Flavonoids, Anthocyanins and Carotenoids: Updated Review of Mechanisms and Catalyzing Metals. Phytother Res. 2016 Sep;30(9):1379-91. DOI: 10.1002/ptr.5643.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.Yuan X, Zhang B, Chen N, Chen XY, Liu LL, Zheng QS, Wang ZP. Isoliquiritigenin treatment induces apoptosis by increasing intracellular ROS levels in HeLa cells. J Asian Nat Prod Res. 2012;14(8):789-98. DOI: 10.1080/10286020.2012.694873.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.Calabrese EJ, Mattson MP, Calabrese V. Resveratrol commonly displays hormesis: occurrence and biomedical significance. Hum Exp Toxicol. 2010 Dec;29(12):980-1015. DOI: 10.1177/0960327110383625.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.