АНТИБАКТЕРИАЛЬНЫЕ И ИММУНОТРОПНЫЕ СВОЙСТВА ИЗОЛИКВИРИТИГЕНИНА ПРИ ГЕНЕРАЛИЗОВАННОЙ СТАФИЛОКОККОВОЙ ИНФЕКЦИИ У МЫШЕЙ

Статья посвящена изучению эффектов изоликвиритигенина при генерализованной бактериальной инфекции.

Цель: изучение антибактериальных и иммунотропных механизмов и эффектов изоликвиритигенина при генерализованной стафилококковой инфекции в мышиной модели.

Материалы и методы. Для оценки выживаемости мышей линии Balb/C использовали модель генерализованной инфекции, вызванной Staphylococcus aureus J49 ATCC 25923 с построением кривых Каплан-Мейера. Степень бактериемии при развитии инфекции определяли методом секторных посевов. Минимальную подавляющую концентрацию изоликвиритигенина в отношении Staphylococcus aureus J49 ATCC 25923 определяли методом серийных разведений. Для исследования антибиопленочной активности использовали МТТ-тест и атомно-силовую микроскопию. Иммунотропные эффекты изучали, оценивая пептон-индуцированную миграцию фагоцитов в брюшную полость, пролиферацию митоген-активированных лимфоцитов в МТТ-тесте и секрецию ими цитокинов с помощью набора MILLIPLEX MAP на мультиплексном анализаторе Magpix.

Результаты. Установлено, что предварительное внутрибрюшинное введение изоликвиритигенина (30 мг/кг) увеличивает выживаемость мышей Balb/C при генерализованной стафилококковой инфекции. Изоликвиритигенин обладает антибактериальной (MПК = 64 мкг/мл) и антибиопленочной (4–32 мкг/мл) активностью в отношении S. aureus J49 ATCC 25923, не ингибирует миграцию фагоцитов брюшную полость, дозозависимо подавляет пролиферацию и секрецию цитокинов митоген-активированными Т-лимфоцитами и модулирует выработку цитокинов (IL-2, IL-12p70, IFNg, TNFα, IL-6, IL-22, IL-23, IL-17A, IL-17F, IL-17E/IL-25, GM-CSF, MIP-3a/CCL20, IL-10) клетками паховых лимфатических узлов и спленоцитов на ранних стадиях генерализованной стафилококковой инфекции.

Заключение. Предварительное введение изоликвиритигенина повышает выживаемость мышей при генерализованной стафилококковой инфекции, что может быть связано как с антимикробными (антистафилококковым, антибиопленочным действием), так и иммунотропными механизмами. Полученные данные о фармакодинамике изоликвиритигенина заслуживают внимания с точки зрения перспективы создания новых лекарственных препаратов, снижающих летальность при стафилококковом сепсисе.

1. Ani C., Farshidpanah S., Stewart A.B., Nguyen H.B. Variations in organism-specific severe sepsis mortality in the United States: 1999–2008 // Critical Care Medicine. 2015. Vol. 43. No 1. P. 65–77. DOI: 10.1097/CCM.0000000000000555.

2. Narita K., Hu D.L., Mori F., Wakabayashi K., Iwakura Y., Nakane A. Role of Interleukin-17A in Cell-Mediated Protection against Staphylococcus aureus Infection in Mice Immunized with the Fibrinogen-Binding Domain of Clumping Factor A // Infection and Immunity. 2010. Vol. 78. No10. P. 4234–4242. DOI: 10.1128/IAI.00447-10.

3. Rhodes A., Evans L.E., Alhazzani W., Levy M.M., Antonelli M., Ferrer R., Kumar A., Sevransky J.E., Sprung C.L., Nunnally M.E., Rochwerg B., Rubenfeld G.D., Angus D.C., Annane D., Beale R.J., Bellinghan G.J., Bernard G.R., Chiche J.D., Coopersmith C., De Backer D.P., French C.J., Fujishima S., Gerlach H., Hidalgo J.L., Hollenberg S.M., Jones A.E., Karnad D.R., Kleinpell R.M., Koh Y., Lisboa T.C., Machado F.R., Marini J.J., Marshall J.C., Mazuski J.E., McIntyre L.A., McLean A.S., Mehta S., Moreno R.P., Myburgh J., Navalesi P., Nishida O., Osborn T.M., Perner A., Plunkett C.M., Ranieri M., Schorr C.A., Seckel M.A., Seymour C.W., Shieh L., Shukri K.A., Simpson S.Q., Singer M., Thompson B.T., Townsend S.R., Van der Poll T., Vincent J.L., Wiersinga W.J., Zimmerman J.L., Dellinger R.P. Surviving Sepsis Campaign: International Guidelines for Management of Sepsis and Septic Shock: 2016 // Intensive Care Medicine. 2017. Vol. 43. No 3. P. 304–377. DOI: 10.1007/s00134-017-4683-6.

4. Kumar S., Gupta E., Kaushik S., Kumar Srivastava V., Mehta S.K., Jyoti A. Evaluation of Oxidative Stress and Antioxidant Status: Correlation With the Severity of Sepsis // Scandinavian Journal of Immunology. 2018. Vol. 87. No4. e12653. DOI: 10.1111/sji.12653.

5. Fraser J.D. Clarifying the Mechanism of Superantigen Toxicity // PLoS Biology. 2011. Vol. 9. No 9. e1001145. DOI: 10.1371/journal.pbio.1001145.

6. Qu Q., Wang J., Cui W. In vitro activity and in vivo efficacy of Isoliquiritigenin against Staphylococcus xylosus ATCC 700404 by IGPD target // PLoS One. 2019. Vol. 14. No12. P:e0226260. DOI: 10.1371/journal.pone.0226260.

7. Park S.J., Song H.Y., Youn H.S. Suppression of the TRIFdependent signaling pathway of toll-like receptors by isoliquiritigenin in RAW264.7 macrophages // Molecules and Cells. 2009. Vol. 28. No 4. P. 365–368. DOI: 10.1007/s10059-009-0130-z.

8. Chen X., Cai X., Le R., Zhang M., Gu X., Shen F., Hong G., Chen Z. Isoliquiritigenin Protects Against SepsisInduced Lung and Liver Injury by Reducing Inflammatory Responses // Biochemical and Biophysical Research Communications. 2018. Vol. 496. No 2. P. 245–252. DOI: 10.1016/j.bbrc.2017.11.159.

9. Павлова С.И. Иммуносупрессивные и противоопухолевые фармакодинамические эффекты флавоноидов корней солодки [диссертация на соискание ученой степени доктора медицинских наук]. Российский национальный исследовательский медицинский университет имени Н.И. Пирогова. Москва. 2012.

10. 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.

11. 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.

12. Kilkenny C., Browne W.J., Cuthill I.C., Emerson M., Altman D.G. Improving bioscience research reporting: the ARRIVE guidelines for reporting animal research // PLoS Biology. 2010. Vol. 8. No 6. P.e1000412. DOI: 10.1371/journal.pbio.1000412.

13. CLSI. Method for Antifungal Disk Diffusion Susceptibility Testing of Yeasts, Approved Guideline. 2004. URL: https://www.semanticscholar.org/paper/Method-for-antifungaldisk-diffusionsusceptibility-Rex-Clinical/65de3bf5c2b026c9e3b0995780e7fa790e7c0295 (дата обращения 06.08.2020).

14. Wang C., Chang T., Yang H., Cui M. Antibacterial mechanism of lactic acid on physiological and morphological properties of Salmonella Enteritidis, Escherichia coli and Listeria monocytogenes // Food Control. 2015. No47. P. 231–236. DOI: 10.1016/j.foodcont.2014.06.034.

15. Grela E., Kozłowska J., Grabowiecka A. Current methodology of MTT assay in bacteria – A review // Acta Histochemica. Vol. 120. No4. P. 303–311. DOI: 10.1016/j.acthis.2018.03.007.

16. Sharma-Chawla N., Stegemann-Koniszewski S., Christen H. In vivo Neutralization of Proinflammatory Cytokines During Secondary Streptococcus pneumoniae Infection Post Influenza A Virus Infection // Frontiers in immunology. 2019. No10. P. 1864. DOI: 10.3389/fimmu.2019.01864.

17. 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. No3. P. 452–457. DOI: 10.1128/CDLI.11.3.452-457.2004.

18. Thomsen I.P., Liu J.Y. Targeting Fundamental Pathways to Disrupt Staphylococcus Aureus Survival: Clinical Implications of Recent Discoveries // JCI Insight. 2018. Vol. 3. No5. P.e98216. DOI: 10.1172/jci.insight.98216.

19. Magrone T., Jirillo E. Sepsis: From Historical Aspects to Novel Vistas. Pathogenic and Therapeutic Considerations // Endocrine, Metabolic & Immune Disorders – Drug Targets. 2019. Vol. 19. No4. P. 490–502. DOI: 10.2174/1871530319666181129112708.

20. Chen P., Stanojcic M., Jeschke M.G. Differences Between Murine and Human Sepsis // Surgical Clinics of North America. 2014. Vol. 94. No6. P. 1135–1149. DOI: 10.1016/j.suc.2014.08.00.

21. Chesney P.J., Bergdoll M.S., Davis J.P., Vergeront J.M. The disease spectrum, epidemiology, and etiology of toxic-shock syndrome // Annual Review of Microbiology. 1984. No38. P. 315–338. DOI: 10.1146/annurev.mi.38.100184.001531.

22. Zou P., Ji H.M., Zhao J.W., Ding X., Zhen Z., Zhang X, Nie X.-Q., Xue L.-X. Protective effect of isoliquiritigenin against cerebral injury in septic mice via attenuation of NF-κB // Inflammopharmacology. 2019. Vol. 27. No4. P. 809–816. DOI: 10.1007/s10787-018-0503-z.

23. Kumar S., Sharma A., Madan B., Singhal V., Ghosh B. Isoliquiritigenin inhibits IkappaB kinase activity and ROS generation to block TNF-alpha induced expression of cell adhesion molecules on human endothelial cells // Biochemical Pharmacology. 2007. Vol. 73. No10. P. 1602–1612. DOI: 10.1016/j.bcp.2007.01.015.

24. Qiao H., Zhang X., Wang T., Liang L., Chang W., Xia H. Pharmacokinetics, Biodistribution and Bioavailability of Isoliquiritigenin After Intravenous and Oral Administration // Pharmaceutical Biology. 2014. Vol. 52. No2. P. 228–236. DOI: 10.3109/13880209.2013.832334.

25. Hiltunen A.K., Savijoki K., Nyman T.A., Miettinen I., Ihalainen P., Peltonen J., Fallarero A. Structural and Functional Dynamics of Staphylococcus aureus Biofilms and Biofilm Matrix Proteins on Different Clinical Materials // Microorganisms. 2019. Vol. 7. No12. P. 584. DOI: 10.3390/microorganisms7120584.

26. McCarthy H., Rudkin J.K., Black N.S., Gallagher L., O’Neill E., O’Gara J.P. Methicillin resistance and the biofilm phenotype in Staphylococcus aureus // Fronties in Cellular and Infection Microbiology. 2015. Vol. 5. No1. DOI: 10.3389/fcimb.2015.00001.

27. Goldmann O., Medina E. Staphylococcus Aureus Strategies to Evade the Host Acquired Immune Response // International Journal of Medical Microbiology. 2017. Vol. 308. No6. P. 625–630. DOI: 10.1016/j.ijmm.2017.09.013.

28. Cortes-Puch I., Hicks C.W., Sun J., Solomon S.B., Eichacker P.Q., Sweeney D.A., Nieman L.K., Whitley E.M., Behrend E.N., Natanson C., Danner R.L. Hypothalamicpituitary-adrenal axis in lethal canine Staphylococcus aureus pneumonia // Am J Physiol Endocrinol Metab. 2014. Vol. 307. No11. P. E994–E1008. DOI: 10.1152/ajpendo.00345.2014.

29. Kojima H., Takeda Y., Muromoto R., Takahashi M., Hirao T., Takeuchi S. Jetten A.M., Matsuda T. Isoflavones Enhance interleukin-17 Gene Expression via Retinoic Acid ReceptorRelated Orphan Receptors α and γ // Toxicology. 2015. № 329. P. 32–39. DOI: 10.1016/j.tox.2015.01.007.

30. Павлова С.И., Албегова Д.З., Воробьева Ю.С., Лаптев О.С., Козлов И.Г. Флавоноиды как потенциальные иммуносупрессанты, воздействующие на внутриклеточные сигнальные пути (обзор) // Химико-фармацевтический журнал. 2015. Т. 49, № 10. С. 3–10. DOI: 10.30906/0023-1134-2015-49-10-3-10.

31. Wang L., Yang R., Yuan B., Liu Y., Liu C. Antiviral and Antimicrobial Activities of Licorice, a Widely-Used Chinese Herb // Acta Pharmaceutica Sinica B. 2015. Vol. 5. No 4. P. 310–315. DOI: 10.1016/j.apsb.2015.05.005.

32. Llewelyn M., Cohen J. Superantigens: microbial agents that corrupt immunity // The Lancet Infectious Diseases. 2002. Vol. 2. No3. P. 156–162. DOI: 10.1016/s1473-3099(02)00222-0.

33. Sadowska B., Więckowska-Szakiel M., Paszkiewicz M., Różalska B. The Immunomodulatory Activity of Staphylococcus Aureus Products Derived From Biofilm and Planktonic Cultures // Archivum Immunologiae et Therapiae Experimentalis (Warsz). 2013. Vol. 61. Nо5. P. 413–420. DOI: 10.1007/s00005-013-0240-3.