CC BY
29
УДК 661.746.44:591.111.1:616-092.9:591.111.1
РОЛЬ СОЕДИНЕНИЙ ГЛЮКОНОВОЙ КИСЛОТЫ С 3Б-МЕТАЛЛАМИ В КОРРЕКЦИИ ИНДУЦИРОВАННОГО ИММУНОДЕФИЦИТА У МЫШЕЙ
О.А. Князева, С.А. Усачев, С.И. Уразаева
ГБОУ ВПО «Башкирский государственный медицинский университет» Минздрава России г. Уфа, Россия
Аннотация. Цель работы — изучение воздействия глюконатов 3d-металлов на уровень IgG и их комплексов с C1q в сыворотке крови мышей с моделированным иммунодефицитом.
На модели индуцированного циклофосфаном вторичного иммунодефицита у мышей, было показано, что применение глюконатов 3d-металлов улучшает переносимость данного химиотерапевтического агента по сравнению с контрольной группой животных, не получавших лечения. Уровень IgG при этом в среднем повышался на 45%, комплексов IgG с C1q — на 20,4% (p < 0,05). Наибольшее повышение концентрации IgG наблюдалось при введении глюконата цинка (на 31,8%), далее глюконата кобальта (на 26,4%), меди (на 21,5%), марганца (на 17,4%) и железа (6,2%). Повышение уровня C1q-IgG на 27,1% отмечено в групш мышей, получавших глюконат цинка, на 25% — марганца, на 19,6%, — меди, на 16% — кобальта и на 14,5%. — железа. В группе мышей с применением глюконата кальция наблюдалось незначительное повышение уровня IgG (на 0,4%) и C1q-IgG (на 3%), из чего следует, что действующим началом исследуемых веществ являются 3d-металлы.
Применение данных соединений может быть перспективным в качестве дополнительных иммунокорриги-рующих препаратов при вторичном индуцированном иммунодефиците.
Ключевые слова: глюконаты 3d-металлов, мыши, иммунодефицит, циклофосфан, IgG, комплексы C1q-IgG.
Изучение действия различных веществ на механизмы иммунорезистентности организма является одной из актуальных проблем современной медицины и биохимии, поскольку иммунная система наиболее чувствительна к таким экзотокси-кантам, как химиотерапевтические препараты, а также эндотоксикантам, образующимся в результате подобной терапии [1].
На современном уровне развития клинической медицины при лечении аутоиммунных, онкологических заболеваний и в трансплантологиче-ской практике широко используются цитостати-ческие препараты, что может приводить к развитию вторичных иммунодефицитов. Одним из широко применяемых в онкологии препаратов явля-
ется цитостатик алкилирующего действия — цик-лофосфан, который является циклическим фосфо-рилированным производным иприта и обладает иммунотоксическими свойствами [2; 3].
Индуцированный циклофосфаном иммунодефицит является удобной для изучения иммунологических нарушений моделью [4]. Особый интерес представляет использование такой модели для изучения влияния иммуномодуляторов — препаратов или соединений, имеющих по своему составу и строению предпосылки для коррекции нарушений иммунной защиты. Применение данной модели в первую очередь связано с тем, что в результате лечения циклофосфаном наблюдается выраженная супрессия пролиферации В-лимфоцитов и, как
—--—-
~ 88 ~
следствие, снижение уровня иммуноглобулинов, а также нарушения в системе комплемента, являющейся важным звеном врожденного гуморального иммунитета [5].
Инициация классического пути системы комплемента начинается с взаимодействия субкомпонента первого фактора комплемента СЦ, который находится в сыворотке крови в виде мультимоле-кулярного комплекса СЦ-2С1г-2С18 с активатором, которым является, главным образом, ^О в составе комплекса антиген-антитело. Комплексы СЦ-^О-антиген формируются постоянно в результате иммунного ответа организма, так как они запускают каскад биохимических реакций системы комплемента по классическому пути и стимулируют активацию натуральных киллеров, привлекающих фагоциты и лимфоциты [6]. Именно поэтому, изучение изменений комплексо-образования СЦ-^О представляется актуальной задачей медицины, при этом особенную важность приобретает направленный поиск препаратов, обладающих способностью корректировать иммунные нарушения, вызванные химиотерапией. Одним из перспективных направлений является применение биогенных металлов, обладающих иммуно-корректирующими свойствами [7].
Эссенциальные микроэлементы, представленные, в частности, и так называемыми «биометаллами», оказывают многостороннее действие на систему гуморального иммунитета, являясь кофакторами многих важных ферментов, центральными атомами, образующими координационные соединения с определенными сайтами рецепторов, фрагментами мембранных каналов, транспортеров, а также оказывающие влияние на процессы хемотаксиса и адгезии [8]. Однако введение таких металлов в организм прочно ассоциируется с выраженной токсичностью при применении их неорганических солей [9—11]. В связи с этим возникают вопросы возможности их использования при вторичных иммунодефицитах. И в этом плане особый интерес вызывает изучение влияния комплексных соединений 3 ^металлов с полиоксикислотами, в частности с Б-глюконовой кислотой, так как они имеют существенно более низкую токсичность по сравнению с неорганическими соединениями. Механизмы такого биохимического феномена, по-видимому, связаны со строением комплексов глю-коновой кислоты с 3 ^металлами, которые, види-
мо, адекватно воспринимаются клетками организма уже на абсорбтивном этапе метаболизма в эн-тероцитах.
Судя по полученным результатам, гидролиз в данном случае не играет решающей роли. Неорганические же соединения металлов по некоторым данным воспринимаются иммунной системой слизистой оболочки тонкого кишечника как гаптены, которые активируют моноцитарно-макрофагаль-ную систему, в результате чего происходит незавершенный фагоцитоз, индуцирующий перекис-ные процессы, приводящие к разрушению мембран клеток [12; 13]. Присутствующая в составе комплексных соединений Б-глюконовая кислота, являющаяся активным участником биохимических процессов, возможно, обладает способностью менять конформацию биомолекул за счет своих активных групп, и З^металлы могут формировать стабильный, внутриклеточный биодоступный пул, не оказывающий цитотоксического действия.
Целью настоящей работы явилось изучение воздействия глюконатов З^металлов на уровень 1§О и их комплексов с СЦ в сыворотке крови мышей с индуцированным, путем введения цикло-фосфана, иммунодефицитом.
Методика. Эксперимент проводился на белых беспородных мышах-самцах массой 20—30 г, которым за сутки внутрибрюшинно вводили цито-статик циклофосфан (50 мг/кг «Циклофосфан», ОАО «Киевмедпрепарат»). Влияние глюконатов Мп, Бе, Со, Си, 2п [7] изучалось в сравнении с двумя группами: введение препарата «Ликопид®» и глюконата Са2. Ликопид® (химическое название: [4-0-(2 -ацетиламино-2 -дезокси-Р-Б -глюкопирано-зил)-К-ацетилмурамил]-Ь-аланил-Б-а-глутамил-амид) является синтетическим аналогом бактериальных гликопептидов и относится к фармакоте-рапевтической группе — иммуностимулирующее средство. Дозу его введения рассчитывали, исходя из инструкции по применению препарата для взрослых (0,14—0,28 мг/кг) — 0,17 мг/кг на одну мышь в 0,1 мл раствора (0,05 мг/мл). Для глюконата Са2 доза введения составила 50 мг/кг (в инструкции по применению для взрослых — 28— 71 мг/кг). Контролем служили группы мышей «без лечения», которым вводили дистиллированную воду, а также интактные животные.
Пероральное введение глюконатов и препаратов сравнения начиналось через 24 часа после инъ-
—--—-
~ 89 ~
—--—
екции циклофосфана и далее ежедневно в течение 21 дня в дозе 710 ЬБ50 [7]. На 22-е сутки у животных забирали кровь и отделяли сыворотку, в которой методом иммуноферментного анализа (ИФА) с помощью специфических мышиных монокло-нальных антител против СЦ, предоставленных нам ГНЦ НИИ ОЧБ (Санкт-Петербург) и поли-клональных кроличьих антител против ^О мыши, конъюгированных с пероксидазой, определяли уровень ^О и комплексов СЦ-^О.
Все манипуляции с лабораторными мышами проводились в соответствии с положением Хель-синской декларации о гуманном отношении к животным, которое полностью соответствует аналогичным положениям в России (МЗ РФ от 19 июня 2003 г. № 267).
Статистическую обработку результатов проводили непараметрическими методами с примене-
60
50
т 1 « о X о S зо - 0 Е 20 О г 10 гЬ fh
гЬ гЪ гЪ й
-I- pi-. -I- Г1! -¡Г
_ п п
Интакткы е Ликопид GEa GM п GFe GEo G Си GErl
□ IgG 45,8 9,5 0,4 17,4 6,21 26,4 21,5 31,S
□ Ig&Cl 31,1 14 3 25 14,5 16 19,6 27,1
Рис. Процентное соотношение уровня и СЦ-^в в сыворотке крови мышей с моделированным иммунодефицитом относительно контрольной группы «без лечения»,
принятой за 0% (ось абсцисс).
Такой биохимический эффект может рассмат- стеме лимфопоэза, в связи с чем угнетается выра-
риваться с одной стороны, как побочное действие ботка 1§О. С другой стороны, препарат в результа-
цитостатика, вызывающего стойкие изменения те своего цитотоксического действия неселективно
во всех ростках кроветворения, в особенности в си- угнетает митотическую активность клеток различ-
нием программ «Microsoft Excel», «Statistica 10,0» и «AtteStat». Для описания количественных признаков в малых выборках применяли медиану (Ме), и интерквартильный размах (Q1—Q3). Для расчета статистической значимости различий между группами был применен непараметрический критерий Манна-Уитни для двух независимых групп. Статистически значимыми принимали значения при р < 0,05.
Результаты и обсуждение. Результаты ИФА, продемонстрированные на рисунке в виде процентного соотношения с контрольной группой мышей «без лечения», показали, что моделирование иммунодефицита у мышей вызывает снижение уровня IgG на 45%, а комплексов C1q-IgG на 31,1% относительно группы мышей, принимавших дистиллированную воду.
—--—-
~ 90 ~
ных тканей, способствуя их дискомплексации, дистрофическим и дегенеративным изменениям, приводящим к гибели по пути некроза или же потенцируя апоптоз. Образующиеся вследствие этого «осколки» и метаболиты распада, которые не могут полностью инактивироваться угнетенной мак-рофагально-фагоцитарной системой, связываются с Fc-фрагментами IgG, конкурируя с C1q, тем самым снижая долю связывания C1q с IgG [14].
Еще одной немаловажной причиной снижения комплементфиксирующей функции IgG, может быть, гепатотоксическое действие циклофос-фана, которое обусловливает недостаточный синтез компонентов комплемента или их некомпетентность [2].
На модели индуцированного циклофосфами-дом вторичного иммунодефицита у мышей было показано, что применение глюконатов З^металлов улучшает переносимость данного химиотерапев-тического препарата. Доказательством этого может служить тот факт, что в проведенном эксперименте, глюконаты исследуемых металлов повышали уровень IgG в среднем на 45% по сравнению с контролем (p < 0,05), что значительно нивелировало угнетающее действие циклофосфана.
Существенное повышение концентрации IgG в сыворотке крови по сравнению с контрольной группой, не получавшей экспериментальных веществ, наблюдалось при введении глюконата цинка (на 31,8%), меди (на 21,5%) и кобальта (на 26,4%). В меньшей степени эффект был выражен при использовании глюконата марганца (на 17,4%) и, особенно, глюконата железа (6,2%).
Положительные сдвиги относительно контрольной группы «без лечения» проявлялись и в количественном содержании комплексов C1q-IgG: уровень комплексообразования повышался в среднем на 20,4% (p < 0,05). Здесь выраженное увеличение было отмечено в группах мышей, получавших глюконат цинка (на 27,1%), глюконат меди (на 19,6%) и глюконат марганца (на 25%). В меньшей степени эффект проявлялся при введении глюконата железа (14,5%) и глюконата кобальта (на 16%).
Такое действие глюконатов переходных металлов, по-видимому, связано с их цитопротектор-ным действием, направленным на клетки-мишени
циклофосфана, в частности, лимфопоэтические, или собственно В-лимфоциты, как IgG-продуциру-ющие. Кроме того, эссенциальные металлы, вероятно, способны через воздействие на ферментативные и неферментативные механизмы ПОЛ регулировать функционирование ионных каналов, рецепторов, ферментных систем биологических мембран клеток и их проницаемость для различных субстратов, возможно, и циклофосфамида. При этом примечательно, что комплексные соединения 3d-металлов с D-глюконовой кислотой, в отличие от их неорганических солей (в частности хлоридов), не оказывают иммунотоксического влияния на продукцию IgG и общетоксического действия, проявляющегося в потере аппетита, слабости и выпадении шерсти животных.
Основным действующим фактором исследуемых веществ, очевидно, являются 3d-металлы, поскольку в группе животных, получавших глю-конат кальция, наблюдалось лишь незначительное повышение уровня IgG (на 0,4%) и комплексов C1q-IgG (на 3%), относительно группы «без лечения». По сравнению с иммуностимулятором «Ликопид», глюконаты 3d-металлов обладают также более выраженным положительным влиянием на изучаемые показатели (p<0,05).
Таким образом, глюконаты 3d-металлов нивелируют изменения в гуморальном звене иммунитета в результате применения химиотерапевтическо-го препарата циклофосфан, который оказывает угнетающее действие на его ключевые звенья: уровень IgG и образование комплексов C1q-IgG. Применение данных соединений может быть перспективным в качестве дополнительных иммуно-корригирующих препаратов при вторичном индуцированном иммунодефиците, поэтому требует дальнейшего изучения механизмов их действия.
ЛИТЕРАТУРА
1. Vacchelli E., Galluzzi L., Rousseau V., Rigoni A., Tesniere A., Delahaye N. et al. // Oncoimmunology. 2012. No. 8. P. 271—278.
2. Faiz Anwer, Seongseok Yun, Anju Nair, Yusuf Ahmad, Ravitharan Krishnadashan, H. Joachim Deeg // Case Reports in Hematology. 2015. Article ID 583451, DOI: 10.1155/2015/583451.
3. Huang R., Zhang J., Liu Y., Hao Y., Yang C., Wu K., Cao S., Wu C. // Mol. Med. Rep. 2013. Vol. 8. No. 2. P. 669—675.
—--—-
~ 91 ~
4. Лебединская Е.А., Тройнич Я.Н., Малыки-на А.Е. // Вестник уральской медицинской академической науки. 2011. T. 35. № 2/2. C. 36—37.
5. Hodge J.W., Garnett C.T., Farsaci B., Palena C., Tsang K.Y., Ferrone S. et al. // Int J Cancer. 2013. No. 133. P. 624—636.
6. Черемных Е.Г., Иванов П. А., Фактор М.И., Карпова Н.С., Васильева Е.Ф., Гусев К.В., Брусов О.С. // Медицинская иммунология. 2015. T. 5. C. 479—488.
7. Конкина И.Г., Иванов С.П., Князева О.А. и др. // Химико-фармацевтический журнал. 2002. T. 36. № 1. C. 18—21.
8. Кудрин А.В., Громова О.А. Микроэлементы в иммунологии и онкологии. М.: ГЕОТАР-Медиа, 2007.
9. Звездин В.Н., Землянова М.А., Акафьева Т.И. // Медицина труда и промышленная экология. 2015. T. 12. C. 13—16.
10. Лебедева С.А., Бабаниязова З.Х., Рационов И. А., Скальный А. А. // Вестник восстановительной медицины. 2013. T. 2. C. 67—69.
11. Скальная М.Г., Скальный А.В. // Вопросы биологической, медицинской и фармацевтической химии. 2015. T. 1. C. 15—31.
12. Calabro A.R., Gazarian D.I. , Barile F.A. // Journal of Pharmacological and Toxicological Methods. 2011. No. 63. P. 47—58.
13. Song Yu, Xiao-Hu Wang, Yi-Gang Chen, Qi Zheng, Xiao-Nong Zhang, Chang-Li Zhao, Shao-Xiang Zhang, Jun Yan // Transactions of Nonferrous Metals Society of China. 2015. Vol. 25. No. 11. P. 3760—3766.
14. Князева О. А. // Медицинский вестник Башкортостана. 2009. T. 4. № 6. C. 44—48.
THE ROLE OF GLUCONIC ACID COMPOUNDS WITH 3D METALS IN THE CORRECTION INDUCED IMMUNODEFICIENCY IN MICE
O.A. Knyazeva, S.A. Usachev, S.I. Urazaeva
Bashkir state medical university Ufa, Russia
Annotation: Aim. To study the effects of gluconates 3d-metals on the level of IgG and their complexes with C1q in the serum of mice with experimental immune deficiency.
On model of the secondary immunodeficiency induced cyclophosphamide at mice it has been shown that application of gluconates 3d-metals improves shipping of chemotherapy: in comparison with control group of the animals who weren't receiving treatment, the IgG level on average increased by 45%, C1q-IgG — for 20,4% (p < 0,05). The greatest increase of concentration of IgG was observed at introduction of a gluconate of zinc (for 31,8%), a cobalt gluconate (for 26,4%), a copper gluconate (for 21,5%) and a manganese gluconate (for 17,4%). To a lesser extent the effect has been expressed when using a gluconate of iron (6,2%). Also increase of the C1q-IgG level in groups of the mice receiving a zinc gluconate (for 27,1%), a manganese gluconate (for 25%), a copper gluconate (for 19,6%), a cobalt gluconate (for 16%) and an iron gluconate (14,5%) is noted.
Possibly, the operating beginning of the studied substances are 3d — metals, but not d-glucone acid since in group of mice with application of a gluconate of calcium slight increase of the IgG level (for 0,4%) and C1q-IgG was observed (for 3%).
The use of these compounds may be promising as an additional immunocorrecting drugs in secondary immunodeficiency induced.
Key words: gluconates 3d-metals, mice, secondary immunodeficiency, cyclophosphamide, IgG, complexes C1q-IgG.
REFERENCES
1. Vacchelli E., Galluzzi L., Rousseau V., Rigoni A., Tesniere A., Delahaye N. et al. Oncoimmunology, 2012, no. 8, pp. 271—278.
2. Faiz Anwer, Seongseok Yun, Anju Nair, Yusuf Ahmad, Ravitharan Krishnadashan, and H. Joachim Deeg. Case Reports in Hematology, 2015, Article ID 583451, DOI: 10.1155/2015/583451.
—--—-
~ 92 ~
3. Huang R., Zhang J., Liu Y., Hao Y., Yang C., Wu K., Cao S., Wu C. Mol. Med. Rep, 2013, vol. 8, no. 2, pp. 669—675.
4. Lebedinskaya E.A., Troynich J.N., Malykhina A.E. Bulletin of the Ural medical academic science, 2011, vol. 35, no. 2/2, pp. 36—37.
5. Hodge J.W., Garnett C.T., Farsaci B., Palena C., Tsang K.Y., Ferrone S. et al. Int J Cancer, 2013, no. 133, pp. 624—636.
6. Cheremnykh E.G., Ivanov P.A., Factor M.I., Kar-pova N., Vasil'eva E.F., Gusev V.K., Beams O.S. Medical immunology, 2015, vol. 5, pp. 479—488.
7. Konkina I.G., Ivanov S.P., Knyazeva O.A. et al. Chemical and pharmaceutical journal, 2002, vol. 36, no. 1, pp. 18—21.
8. Kudrin A.V., Gromova O.A. Trace elements in immunology and Oncology. М.: GEOTAR Media, 2007.
9. Zvezdin V.N., Zemlyanova M.A., Atafieva T.I. Occupational medicine and industrial ecology, 2015, vol. 12, pp. 13—16.
10. Lebedev S.A., Babaniyazov Z.H., Radionov I.A., Rock A.A. Bulletin of regenerative medicine, 2013, vol. 2, pp. 67—69.
11. Scalnaya M.G., Scalnaya A.V. Biological, medical and pharmaceutical chemistry, 2015, vol. 1, pp. 15—31.
12. Calabro A.R., Gazarian D.I., Barile F.A. Journal of Pharmacological and Toxicological Methods, 2011, no. 63, pp. 47—58.
13. Song Yu, Xiao-Hu Wang, Yi-Gang Chen, Qi Zheng, Xiao-Nong Zhang, Chang-Li Zhao, Shao-Xiang Zhang, Jun Yan. Transactions of Nonferrous Metals Society of China, 2015, vol. 25, no. 11, pp. 3760—3766.
14. Knyazeva O.A. Medical Journal of Bashkortostan, 2009, vol. 4, no. 6, pp. 44—48.
