actabiomedicaActa Biomedica ScientificaActa Biomedica Scientifica2541-94202587-9596Scientific Centre for Family Health and Human Reproduction Problems10.29413/ABS.2022-7.5-1.26actabiomedica-3853Research ArticleФАРМАКОЛОГИЯ И ФАРМАЦИЯPHARMACOLOGY AND PHARMACEUTICSПродукция активных форм кислорода нейтрофилами и макрофагами мышей гибридов F1 (C57Bl6хCBA) в ответ на стимуляцию кукурбит(n)урилами (n = 6, 7, 8)Production of reactive oxygen species by neutrophils and macrophages of F1 hybrid mice (C57Bl6xCBA) in response to stimulation with cucurbit(n)urils (n = 6, 7, 8)https://orcid.org/0000-0002-2075-8551АктановаА. А.AktanovaA. A.

Актанова Алина Александровна – аспирант, лаборант-исследователь лаборатории клинической иммунопатологии

630099, г. Новосибирск, ул. Ядринцевская, 14

Alina A. Aktanova – Postgraduate, Laboratory Assistant at the Laboratory of Clinical Immunopathology

Yadrintsevskaya str. 14, Novosibirsk 630099

aktanova_al@mail.ruhttps://orcid.org/0000-0002-4912-5512ПашкинаЕ. А.PashkinaE. A.

Пашкина Екатерина Александровна – кандидат биологических наук, старший научный сотрудник лаборатории клинической иммунопатологии

630099, г. Новосибирск, ул. Ядринцевская, 14

Ekaterina A. Pashkina – Cand. Sc. (Biol.), Senior Research Officer at the Laboratory of Clinical Immunopathology

Yadrintsevskaya str. 14, Novosibirsk 630099

pashkina.e.a@yandex.ruhttps://orcid.org/0000-0003-2720-0961БоеваО. С.BoevaO. S.

Боева Ольга Сергеевна – студентка Института медицины и психологии В. Зельмана

630090, г. Новосибирск, ул. Пирогова, 2

Olga S. Boeva – Student at the V. Zelman Institute of Medicine and Psychology

Pirogova str. 2, Novosibirsk 630090

starchenkova97@gmail.comhttps://orcid.org/0000-0002-2591-1623ФеофановаН. А.FeofanovaN. A.

Феофанова Наталья Александровна – кандидат биологических наук, научный сотрудник лаборатории клинической иммунопатологии

630099, г. Новосибирск, ул. Ядринцевская, 14

Natalia A. Feofanova – Cand. Sc. (Biol.), Research Officer at the Laboratory of Clinical Immunopathology

Yadrintsevskaya str. 14, Novosibirsk 630099

nataly.feofanova@gmail.comhttps://orcid.org/0000-0002-1756-1782КозловВ. А.KozlovV. A.

Козлов Владимир Александрович – доктор медицинских наук, профессор, академик РАН, научный руководитель института, заведующий лабораторией клинической иммунопатологии

630099, г. Новосибирск, ул. Ядринцевская, 14

Vladimir A. Kozlov – Dr. Sc. (Med.), Professor, Academician of RAS, Scientific Supervisor, Head of the Laboratory of Clinical Immunopathology

Yadrintsevskaya str. 14, Novosibirsk 630099

vakoz40@yandex.ruФГБНУ «Научно-исследовательский институт фундаментальной и клинической иммунологии»Scientific Research Institute of Fundamental and Clinical ImmunologyФГАOУ ВО «Новосибирский национальный исследовательский государственный университет»Novosibirsk National Research State University20221112202275-1259265Copyright © Актанова А.А., Пашкина Е.А., Боева О.С., Феофанова Н.А., Козлов В.А., 20222022Актанова А.А., Пашкина Е.А., Боева О.С., Феофанова Н.А., Козлов В.А.Aktanova A.A., Pashkina E.A., Boeva O.S., Feofanova N.A., Kozlov V.A.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://www.actabiomedica.ru/jour/article/view/3853   Обоснование

   Обоснование. Благодаря очень маленьким размерам наноматериалы, в частности кукурбитурилы, имеют уникальные физические и химические свойства, которые находят применение в медицине. Однако вопросы токсичности кукурбитурилов не до конца изучены, в частности нас интересует иммунологическая безопасность их применения. Одним из механизмов нанотоксичности является образование активных форм кислорода (АФК) макрофагами и нейтрофилами. Гиперпродукция АФК может повлечь за собой окислительный стресс и дальнейшее повреждение ДНК клеток с потерей физиологической функции и развитием патологии.   Цель. Оценка влияния кукурбит[n]урилов (n = 6, 7, 8) на продукцию активных форм кислорода макрофагами и нейтрофилами мышей.   Материалы и методы. В работе были использованы мыши гибриды F1 (CBAхC57Bl/6) в возрасте 2 мес. (n = 11). Оценка продукции супероксидного радикала перитонеальными нейтрофилами и макрофагами мыши проводилась спектрофотометрическим методом определения восстановления р-нитросинего тетразолия (НСТ) до формазана.

   Результаты

   Результаты. Было показано, что CB[6] и CB[7] в концентрациях 0,5 и 0,3 мМ не оказывают ингибирующего эффекта на синтез АФК, а, наоборот, статистически значимо увеличивают продукцию АФК макрофагами. Кроме того, CB[6] 0,3 мМ повышает уровень АФК в нейтрофилах.   Заключение. Кукурбитурилы в зависимости от используемой концентрации (0,3 мМ и выше) могут приводить к повышению продукцию АФК в иммунокомпетентных клетках мышей.

   Background. Due to their very small size, nanomaterials, in particular cucurbiturils, have unique physical and chemical properties that find their application in medicine. However, the toxicity of cucurbiturils is not fully understood; in particular, we are interested in the immunological safety of their use. One of the mechanisms of nanotoxicity is the formation of reactive oxygen species (ROS) by macrophages and neutrophils. Hyperproduction of ROS can lead to oxidative stress and further damage to cell DNA with loss of physiological function and development of pathology.   The aim. Evaluation of the effect of cucurbit[n]urils (n = 6, 7, 8) on the production of reactive oxygen species by mice macrophages and neutrophils.   Materials and methods. F1 hybrid mice (CBAxC57Bl/6) aged 2 months (n = 11) were used in the work. Evaluation of superoxide radical production by peritoneal mouse neutrophils and macrophages was carried out by spectrophotometric method for determining the reduction of p-nitroblue tetrazolium (NBT) to formazan.   Results. It was shown that CB[6] and CB[7] at concentrations of 0.5 and 0.3 mM do not have an inhibitory effect on ROS synthesis, but, on the contrary, significantly increase ROS production by macrophages. In addition, CB[6] 0.3 mM increases the level of ROS in neutrophils.   Conclusion. Cucurbiturils can lead to an increase in the production of ROS in immunocompetent cells, depending on the concentration used (0.3 mM and higher).

макрофагинейтрофилынаночастицыкукурбитурилыАФКактивные формы кислородаmacrophagesneutrophilsnanoparticlescucurbiturilsROSreactive oxygen speciesВыполнено при финансовой поддержке Российского Научного Фонда в рамках научного проекта РНФ № 19-15-00192. Статья опубликована в рамках V Всероссийской научно-практической конференции молодых учёных с международным участием «Фундаментальные и прикладные аспекты в ме- дицине и биологии»Done with the financial support of the Russian Science Foundation as part of a research project of the Russian Science Foundation No. 19-15-00192. The study was funded by the FSRU-2020- project 006 within the framework of the state assignment for fundamental scientific research on the topic "Assessment of psychological risks in professional activities, specialists of extreme profile.ReferencesBartosz G. Reactive oxygen species: Destroyers or messengers? Biochem Pharmacol. 2009; 77(8): 1303-1315. doi: 10.1016/j.bcp.2008.11.009Bartosz G. Reactive oxygen species: Destroyers or messengers? Biochem Pharmacol. 2009; 77(8): 1303-1315. doi: 10.1016/j.bcp.2008.11.009Manke A., Wang L., Rojanasakul Y. Mechanisms of nanoparticle-induced oxidative stress and toxicity. BioMed Res Int. 2013; 2013: 942916. doi: 10.1155/2013/942916Manke A., Wang L., Rojanasakul Y. Mechanisms of nanoparticle-induced oxidative stress and toxicity. BioMed Res Int. 2013; 2013: 942916. doi: 10.1155/2013/942916Nel A., Xia T., Madler L., Li N. Toxic potential of materials at the nanolevel. Science. 2006; 311 (5761): 622-627. doi: 10.1126/science.1114397Nel A., Xia T., Madler L., Li N. Toxic potential of materials at the nanolevel. Science. 2006; 311 (5761): 622-627. doi: 10.1126/science.1114397Yu Z., Li Q., Wang J., Yu Y., Wang Y., Zhou Q., et al. Reactive oxygen species-related nanoparticle toxicity in the biomedical field. Nanoscale Res Lett. 2020; 15 (1): 115. doi: 10.1186/s11671-020-03344-7Yu Z., Li Q., Wang J., Yu Y., Wang Y., Zhou Q., et al. Reactive oxygen species-related nanoparticle toxicity in the biomedical field. Nanoscale Res Lett. 2020; 15 (1): 115. doi: 10.1186/s11671-020-03344-7Naha P. C., Byrne H. J. Generation of intracellular reactive oxygen species and genotoxicity effect to exposure of nanosized polyamidoamine (PAMAM) dendrimers in PLHC-1 cells in vitro. Aquat Toxicol. 2013; 132-133: 61-72. doi: 10.1016/j.aquatox.2013.01.020Naha P. C., Byrne H. J. Generation of intracellular reactive oxygen species and genotoxicity effect to exposure of nanosized polyamidoamine (PAMAM) dendrimers in PLHC-1 cells in vitro. Aquat Toxicol. 2013; 132-133: 61-72. doi: 10.1016/j.aquatox.2013.01.020Kong L., Zepp R. G. Production and consumption of reactive oxygen species by fullerenes. Environ Toxicol Chem. 2011; 31 (1): 136-143. doi: 10.1002/etc.711Kong L., Zepp R. G. Production and consumption of reactive oxygen species by fullerenes. Environ Toxicol Chem. 2011; 31 (1): 136-143. doi: 10.1002/etc.711Li X., Wang L., Liu H., Fu J., Zhen L., Li Y., et al. C60 fullerenes suppress reactive oxygen species toxicity damage in boar sperm. Nanomicro Lett. 2019; 11 (1): 104. doi: 10.1007/s40820-019-0334-5Li X., Wang L., Liu H., Fu J., Zhen L., Li Y., et al. C60 fullerenes suppress reactive oxygen species toxicity damage in boar sperm. Nanomicro Lett. 2019; 11 (1): 104. doi: 10.1007/s40820-019-0334-5Das D., Assaf K. I., Nau W. M. Applications of cucurbiturils in medicinal chemistry and chemical biology. Front Chem. 2019; 7: 619. doi: 10.3389/fchem.2019.00619Das D., Assaf K. I., Nau W. M. Applications of cucurbiturils in medicinal chemistry and chemical biology. Front Chem. 2019; 7: 619. doi: 10.3389/fchem.2019.00619Liu S., Tian R., Xu J., Wang L., Sun J., Jiang X., et al. Cucurbit[8] uril-based supramolecular nanocapsules with a multienzymecascade antioxidative effect. Chem Commun (Camb). 2019; 55 (92): 13820-13823. doi: 10.1039/c9cc07085kLiu S., Tian R., Xu J., Wang L., Sun J., Jiang X., et al. Cucurbit[8] uril-based supramolecular nanocapsules with a multienzymecascade antioxidative effect. Chem Commun (Camb). 2019; 55 (92): 13820-13823. doi: 10.1039/c9cc07085kFu P. P., Xia Q., Hwang H. M., Ray P. C., Yu H. Mechanisms of nanotoxicity: Generation of reactive oxygen species. J Food Drug Anal. 2014; 22 (1): 64-75. doi: 10.1016/j.jfda.2014.01.005Fu P. P., Xia Q., Hwang H. M., Ray P. C., Yu H. Mechanisms of nanotoxicity: Generation of reactive oxygen species. J Food Drug Anal. 2014; 22 (1): 64-75. doi: 10.1016/j.jfda.2014.01.005Forman H. J., Torres M. Redox signaling in macrophages. Mol Aspects Med. 2001; 22 (4-5): 189-216. doi: 10.1016/s0098-2997(01)00010-3Forman H. J., Torres M. Redox signaling in macrophages. Mol Aspects Med. 2001; 22 (4-5): 189-216. doi: 10.1016/s0098-2997(01)00010-3Sena L. A., Chandel N. S. Physiological roles of mitochondrial reactive oxygen species. Mol Cell. 2012; 48 (2): 158-167. doi: 10.1016/j.molcel.2012.09.025Sena L. A., Chandel N. S. Physiological roles of mitochondrial reactive oxygen species. Mol Cell. 2012; 48 (2): 158-167. doi: 10.1016/j.molcel.2012.09.025Shadel G. S., Horvath T. L. Mitochondrial ROS signaling in organismal homeostasis. Cell. 2015; 163 (3): 560-569. doi: 10.1016/j.cell.2015.10.001Shadel G. S., Horvath T. L. Mitochondrial ROS signaling in organismal homeostasis. Cell. 2015; 163 (3): 560-569. doi: 10.1016/j.cell.2015.10.001Hettiarachchi G., Nguyen D., Wu J., Lucas D., Ma D., Isaacs L., et al. Toxicology and drug delivery by cucurbit[n]uril type molecular containers. PLoS One. 2010; 5 (5): e10514. doi: 10.1371/journal.pone.0010514Hettiarachchi G., Nguyen D., Wu J., Lucas D., Ma D., Isaacs L., et al. Toxicology and drug delivery by cucurbit[n]uril type molecular containers. PLoS One. 2010; 5 (5): e10514. doi: 10.1371/journal.pone.0010514Gojova A., Guo B., Kota R. S., Rutledge J. C., Kennedy I. M., Barakat A. I. Induction of inflammation in vascular endothelial cells by metal oxide nanoparticles: Effect of particle composition. Environ Health Perspect. 2007; 115 (3): 403-409. doi: 10.1289/ehp.8497Gojova A., Guo B., Kota R. S., Rutledge J. C., Kennedy I. M., Barakat A. I. Induction of inflammation in vascular endothelial cells by metal oxide nanoparticles: Effect of particle composition. Environ Health Perspect. 2007; 115 (3): 403-409. doi: 10.1289/ehp.8497Yang S., Gao H. Nanoparticles for modulating tumor microenvironment to improve drug delivery and tumor therapy. Pharmacol Res. 2017; 126: 97-108. doi: 10.1016/j.phrs.2017.05.004Yang S., Gao H. Nanoparticles for modulating tumor microenvironment to improve drug delivery and tumor therapy. Pharmacol Res. 2017; 126: 97-108. doi: 10.1016/j.phrs.2017.05.004Das D., Assaf K. I., Nau W. M. Applications of cucurbiturils in medicinal chemistry and chemical biology. Front Chem. 2019; 7: 619. doi: 10.3389/fchem.2019.00619Das D., Assaf K. I., Nau W. M. Applications of cucurbiturils in medicinal chemistry and chemical biology. Front Chem. 2019; 7: 619. doi: 10.3389/fchem.2019.00619Пашкина Е. А. Влияние комплекса тафтсина с кукурбит[7]урилом на гуморальный и клеточный иммунный ответ in vivo / Е. А. Пашкина [и др.] // Российский иммунологический журнал. – 2014. – 8 (3 (17)): 367-369.Pashkina E. A., Grishina L. V., Lyubimov G. Yu., Kozlov V. A. Effect of tuftsin complex with cucurbit[7]uril on humoral and cellular immune response in vivo. Russian Journal of Immunology. 2014; 8 (3 (17)): 367-369. (In Russ.).Kovalenko E. A, Pashkina E. A., Kanazhevskaya L. Y., Masliy A. N., Kozlov V. A. Chemical and biological properties of a supramolecular complex of tuftsin and cucurbit[7]uril. Int Immunopharmacol. 2017; 47: 199-205. doi: 10.1016/j.intimp.2017.03.032Kovalenko E. A, Pashkina E. A., Kanazhevskaya L. Y., Masliy A. N., Kozlov V. A. Chemical and biological properties of a supramolecular complex of tuftsin and cucurbit[7]uril. Int Immunopharmacol. 2017; 47: 199-205. doi: 10.1016/j.intimp.2017.03.032Pashkina E., Aktanova A., Blinova E., Mirzaeva I., Kovalenko E., Knauer N., et al. Evaluation of the immunosafety of cucurbit[n]uril on peripheral blood mononuclear cells in vitro. Molecules. 2020; 25 (15): 3388. doi: 10.3390/molecules25153388Pashkina E., Aktanova A., Blinova E., Mirzaeva I., Kovalenko E., Knauer N., et al. Evaluation of the immunosafety of cucurbit[n]uril on peripheral blood mononuclear cells in vitro. Molecules. 2020; 25 (15): 3388. doi: 10.3390/molecules25153388Pashkina E., Aktanova A., Mirzaeva I., Kovalenko E., Andrienko I., Knauer N., et al. The effect of cucurbit[7]uril on the antitumor and immunomodulating properties of oxaliplatin and carboplatin. Int J Mol Sci. 2021; 22 (14): 7337. doi: 10.3390/ijms22147337Pashkina E., Aktanova A., Mirzaeva I., Kovalenko E., Andrienko I., Knauer N., et al. The effect of cucurbit[7]uril on the antitumor and immunomodulating properties of oxaliplatin and carboplatin. Int J Mol Sci. 2021; 22 (14): 7337. doi: 10.3390/ijms22147337Кополадзе Р. А. Регламентация экспериментов на животных – этика, законодательство, альтернативы / Р. А. Кополадзе // Успехи физиологических наук. – 1998. – 29 (4): 74-92.Kopoladze R. A. Regulation of animal experiments – ethics, legislation, alternatives. Uspekhi fiziologicheskikh nauk. 1998; 29 (4): 7493. (In Russ.).Любимов Г. Ю.Хемилюминесценция перитонеальных макрофагов при действии макрофаг активирующего фактора / Г. Ю. Любимов, Н. К. Зенков, Н. Н. Вольский // Иммунология. – 1992. – 13 (1): 40-43.Lyubimov G. Yu., Zenkov N. K., Volsky N. N. Chemiluminescence of peritoneal macrophages under the action of a macrophage activating factor. Immunologiya. 1992; 13 (1): 40-43. (In Russ.).Amano D., Kagosaki Y., Usui T., Yamamoto S., Hayaishi O. Inhibitory effects of superoxide dismutases and various other proteins on the nitroblue tetrazolium reduction by phagocytizing guinea pig polymorphonuclear leukocytes. Biochem Biophys Res Commun. 1975; 66 (1): 272-279. doi: 10.1016/s0006-291x(75)80324-xAmano D., Kagosaki Y., Usui T., Yamamoto S., Hayaishi O. Inhibitory effects of superoxide dismutases and various other proteins on the nitroblue tetrazolium reduction by phagocytizing guinea pig polymorphonuclear leukocytes. Biochem Biophys Res Commun. 1975; 66 (1): 272-279. doi: 10.1016/s0006-291x(75)80324-xГерасимов И. Г. Функциональная неравнозначность нейтрофилов крови человека: генерация активных форм человека / И. Г. Герасимов, Д. Ю. Игнатов // Цитология. – 2001. – 43 (5): 432-436.Gerasimov I. G., Ignatov D. Yu. Functional inequivalence of human blood neutrophils: Generation of human active forms. Tsitologiya. 2001; 43 (5): 432-436. (In Russ.).Lee J. S., Song I. H., Shinde P. B., Nimse S. B. Macrocycles and supramolecules as antioxidants: Excellent scaffolds for development of potential therapeutic agents. Antioxidants (Basel). 2020; 9 (9): 859. doi: 10.3390/antiox9090859Lee J. S., Song I. H., Shinde P. B., Nimse S. B. Macrocycles and supramolecules as antioxidants: Excellent scaffolds for development of potential therapeutic agents. Antioxidants (Basel). 2020; 9 (9): 859. doi: 10.3390/antiox9090859

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