mimmunМедицинская иммунологияMedical Immunology (Russia)1563-06252313-741XSPb RAACI10.15789/1563-0625-IPO-2655mimmun-2655Research ArticleКРАТКИЕ СООБЩЕНИЯSHORT COMMUNICATIONSИммуномодулирующие свойства растительных полифенолов в экспериментальной модели in vitroImmunomodulatory properties of plant polyphenols shown in an in vitro experimental modelhttps://orcid.org/0000-0003-4860-3145ДолгихО. В.DolgikhO. V.

Доктор медицинских наук, заведующий отделoм иммунoбиологических методов диагностики 

Адрес для переписки:Долгих Олег Владимирoвич –ФБУН «Федеральный научный центр мeдикопрофилактических технологий управления рискaми здоровью нaселения»614045, Россия, г. Пермь, ул. Монастырская, 82. Тел.: 8 (342) 236-39-30.

PhD, MD (Medicine), Head, Department of Immunobiological Diagnostic Methods

Address for correspondence:Oleg V. Dolgikh –Federal Research Center for Medical and Preventive Technologies for Public Health Risk Management 82 Monastyrskaya StPerm614045 Russian FederationPhone: +7 (342) 236-39-30.

oleg@fcrisk.ruhttps://orcid.org/0000-0002-0170-1824ДиановаД. Г.DianovaD. G.

Доктор медицинских наук, доцент, старший научный сотрудник лаборатории методов клеточных технологий отдела иммунoбиологических методов диагностики, ФБУН Федеральный научный центр мeдико-профилактических технологий управления рискaми здоровью нaселения; профессор кафедры фармакологии ФГБОУ ВО ПГФА Минздрава России

г. Пермь

PhD, MD (Medicine), Associate Professor, Senior Research Associate, Laboratory of Cell Technology Methods of the Department of Immunobiological Diagnostic Methods, Federal Research Center for Medical and Preventive Technologies for Public Health Risk Management; Professor, Department of Pharmacology, Perm State Academy of Pharmacy

Perm

dianovadina@rambler.ruhttps://orcid.org/0000-0001-7166-2448ШиринкинаА. С.ShirinkinaA. S.

Младший научный сотрудник лаборатории методов клеточных технологий отдела иммунoбиологических методов диагностики

г. Пермь

Junior Research Associate, Laboratory of Cell Technology Methods of the Department of Immunobiological Diagnostic Methods

Perm

ali.shirinkina@mail.ruБомбелаТ. В.BombelaT. V.

Доктор фармацевтических наук, доцент, профессор кафедры ботаники и фармацевтической биологии 

г. Пермь

PhD, MD (Pharmacy), Associate Professor, Professor of the Department of Botany and Pharmaceutical Biology

Perm

tatyana.bombela@yandex.ruФБУН «Федеральный научный центр мeдико-профилактических технологий управления рискaми здоровью нaселения»РоссияFederal Research Center for Medical and Preventive Technologies for Public Health Risk ManagementRussian FederationФБУН «Федеральный научный центр мeдико-профилактических технологий управления рискaми здоровью нaселения»; ФГБОУ ВО «Пермская государственная фармацевтическая академия» Министерства здравоохранения РФРоссияFederal Research Center for Medical and Preventive Technologies for Public Health Risk Management; Perm State Academy of PharmacyRussian FederationФГБОУ ВО «Пермская государственная фармацевтическая академия» Министерства здравоохранения РФРоссияPerm State Academy of PharmacyRussian Federation202407062023261143150Copyright © Долгих О.В., Дианова Д.Г., Ширинкина А.С., Бомбела Т.В., 20242024Долгих О.В., Дианова Д.Г., Ширинкина А.С., Бомбела Т.В.Dolgikh O.V., Dianova D.G., Shirinkina A.S., Bombela T.V.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://www.mimmun.ru/mimmun/article/view/2655

Полифенолы обладают широким спектром биологических эффектов, в том числе иммуномодулирующим. Изучение влияния флавоноидов на фагоцитарную активность профессиональных фагоцитов представляется достаточно перспективным направлением для их дальнейшего использования в качестве фармакологического (терапевтического) агента. К наиболее распространенным представителям флавоноидов с плейотропным действием относятся кверцетин и лютеолин. Углубленное изучение и понимание иммунотропных механизмов (в том числе на примере регуляции фагоцитоза) является необходимым условием для проведения адекватной фармакотерапии при инфекционных процессах, воспалительных заболеваниях неспецифической этиологии, аутоиммунных и онкологических состояниях. Цель работы – изучить влияние флавоноидов на фагоцитарную активность профессиональных фагоцитов (нейтрофилов) в системе in vitro. В работе использован биологический материал (венозная кровь) 30 практически здоровых человек (взрослые n = 15, дети n = 15). Исследование выполнено в соответствии с установленными международными правилами. В опытные пробы вносили 0,5 мг/л Luteolin (содержание основного вещества ≥ 98%) и Quercetin (содержание основного вещества ≥  95%) и инкубировали 20 мин при 37 °С. Процент фагоцитоза, фагоцитарное число (количество поглощенных формалинизированных эритроцитов барана одной клеткой нейтрофила) определяли с помощью световой микроскопии в контрольных и опытных образцах. В системе in vitro отмечен однонаправленный характер угнетения фагоцитоза кверцетином и лютеолином. Идентифицировано статистически значимое (p < 0,05) ослабление на 10% интенсивности фагоцитоза в опытных образцах крови, полученной от взрослых пациентов, относительно контрольных значений. При добавлении кверцетина и лютеолина в пробы крови, полученной от детей, отмечено статистически значимое (p < 0,05) снижение на 30% фагоцитоза по сравнению с контрольными величинами. Вместе с тем среднее значение процента фагоцитоза и фагоцитарного числа в образцах крови после добавления флавоноидов регистрировались в диапазоне референтных значений, что демонстрирует адекватность и физиологичность угнетения чрезмерной агрессивности компартментов врожденного иммунитета кверцетином и лютеолином. Установлено, что в указанной концентрации более выраженное супрессорное действие флавоноиды оказывали на фагоцитарную активность у детей. Моделирование иммунного ответа на примере индикаторных показателей фагоцитоза с его верификацией на экспериментальных моделях in vitro на нейтрофилах, полученных у практически здоровых взрослых и детей, позволяет расширить понимание механизма иммунотропного эффекта флавоноидов кверцетина и лютеолина для задач коррекции иммунопатологических состояний.

Polyphenols exert a wide range of biological effects, including immunomodulatory action. Studying the effects of flavonoids on phagocytic activity of specialized phagocytic cells seems to be a rather promising direction for their further usage as pharmacological (therapeutic) agents. Quercetin and luteolin are the most commonly studied flavonoid substances with pleiotropic action. In-depth study and understanding of immunotropic mechanisms (e.g., regulation of phagocytosis) is a prerequisite for adequate pharmacotherapy in infectious conditions, nonspecific inflammatory diseases, autoimmune and oncological disorders. The aim of our work is to study the effect of flavonoids upon phagocytic activity of professional phagocytes (neutrophils) using an in vitro test system. The biological material (venous blood) from 30 practically healthy people (adults n = 15, children n = 15) was used in the present work. The study was carried out in accordance with established international regulations. 0.5 mg/L of Luteolin (basic substance content ≥ 98%) and Quercetin (basic substance content ≥ 95%) were added to experimental samples and incubated for 20 min at 37 °С. The percentage of phagocytosis, phagocytic number (mean number of formalin-treated sheep erythrocytes engulfed per one neutrophil) was determined in control and experimental samples using light microscopy. The unidirectional nature of phagocytosis inhibition by quercetin and luteolin was noted in the test experiments. A statistically significant (p < 0.05) decrease in the phagocytosis intensity by 10% was shown in experimental blood samples obtained from adult patients compared with control values. When quercetin and luteolin were added to blood samples obtained from children, a statistically significant (p < 0.05) decrease in phagocytosis by 30% was noted against control values. At the same time, the mean percentage of phagocytosis and phagocytic number in blood samples after the addition of flavonoids were found to be in the range of reference values, thus suggesting adequacy and physiological suppression of excessive activities of innate immunity compartments by quercetin and luteolin. At this concentration, the flavonoids were found to exert a more pronounced suppressive effect on phagocytic activity in children. Modeling of immune response using the phagocytosis indices assayed in experimental in vitro models with neutrophils from practically healthy adults and children enables us to expand the knowledge of mechanisms underlying the immunotropic effects of flavonoids (quercetin and luteolin), in order to correct immunopathological conditions.

иммуномодулирующая активностькверцетинлютеолинфагоцитознейтрофилыэксперимент in vitroimmunomodulatory activityquercetinluteolinphagocytosisneutrophilsin vitro studyReferencesКетлинский С.А., Калинина Н.М. Иммунология для врача. СПб.: Гиппократ, 1998. 156 с.Кetlinsky S.A., Kalinina N.M. Immunology for the doctor. St. Petersburg: Gippokrat, 1998. 156 p.Селянина Г.А. Оценка состояния иммунной системы у жителей Челябинской области // Медицинская иммунология. 2006. Т. 8, № 5-6. С. 741-744. doi: 10.15789/1563-0625-2006-5-6-741-744.Selyanina G.A. Evaluation of the state of the immune system in residents of the Chelyabinsk region. Meditsinskaya immunologiya = Medical Immunology (Russia), 2006. Vol. 8, no. 5-6, pp. 741-744. (In Russ.) doi: 10.15789/1563-0625-2006-5-6-741-744.Almatroodi S.A., Alsahli M.A., Almatroudi A., Verma A.K., Aloliqi A., Allemailem K.S., Khan A.A., Rahmani A.H. Potential therapeutic targets of quercetin, a plant flavonol, and its role in the therapy of various types of cancer through the modulation of various cell signaling pathways. Molecules, 2021, Vol. 26, no. 5, 1315. doi: 10.3390/molecules26051315.Almatroodi S.A., Alsahli M.A., Almatroudi A., Verma A.K., Aloliqi A., Allemailem K.S., Khan A.A., Rahmani A.H. Potential therapeutic targets of quercetin, a plant flavonol, and its role in the therapy of various types of cancer through the modulation of various cell signaling pathways. Molecules, 2021, Vol. 26, no. 5, 1315. doi: 10.3390/molecules26051315.Caporali S., de Stefano A., Calabrese C., Giovannelli A., Pieri M., Savini I., Tesauro M., Bernardini S., Minieri M., Terrinoni A. Anti-Inflammatory and active biological properties of the plant-derived bioactive compounds luteolin and luteolin 7-glucoside. Nutrients, 2022, Vol. 14, no. 2, 1155. doi: 10.3390/nu14061155.Caporali S., de Stefano A., Calabrese C., Giovannelli A., Pieri M., Savini I., Tesauro M., Bernardini S., Minieri M., Terrinoni A. Anti-Inflammatory and active biological properties of the plant-derived bioactive compounds luteolin and luteolin 7-glucoside. Nutrients, 2022, Vol. 14, no. 2, 1155. doi: 10.3390/nu14061155.Chen B., Li X., Wu L., Zhou D., Song Y., Zhang L., Wu Q., He Q., Wang G., Liu X., Hu H., Zhou W. Quercetin suppresses human glioblastoma migration and invasion via GSK3β/βcatenin/ZEB1 signaling pathway. Front. Pharmacol., 2022, Vol. 13, 963614. doi: 10.3389/fphar.2022.963614.Chen B., Li X., Wu L., Zhou D., Song Y., Zhang L., Wu Q., He Q., Wang G., Liu X., Hu H., Zhou W. Quercetin suppresses human glioblastoma migration and invasion via GSK3β/βcatenin/ZEB1 signaling pathway. Front. Pharmacol., 2022, Vol. 13, 963614. doi: 10.3389/fphar.2022.963614.Han L., Fu Q., Deng C., Luo L., Xiang T., Zhao H. Immunomodulatory potential of flavonoids for the treatment of autoimmune diseases and tumour. Scand. J. Immunol., 2022, Vol. 95, e13106. doi: 10.1111/sji.13106.Han L., Fu Q., Deng C., Luo L., Xiang T., Zhao H. Immunomodulatory potential of flavonoids for the treatment of autoimmune diseases and tumour. Scand. J. Immunol., 2022, Vol. 95, e13106. doi: 10.1111/sji.13106.Heinz S., Henson, D., Nieman, D., Austin, M., Jin F. A 12-week supplementation with quercetin does not affect natural killer cell activity, granulocyte oxidative burst activity or granulocyte phagocytosis in female human subjects. Br. J. Nutr., 2010, Vol. 104, no. 6, рр. 849-857.Heinz S., Henson, D., Nieman, D., Austin, M., Jin F. A 12-week supplementation with quercetin does not affect natural killer cell activity, granulocyte oxidative burst activity or granulocyte phagocytosis in female human subjects. Br. J. Nutr., 2010, Vol. 104, no. 6, рр. 849-857.Hsieh W.C., Lai C.Y., Lin H.W., Tu D.G., Shen T.J., Lee Y.J., Hsieh M.C., Chen C.C., Han H.H., Chang Y.Y. Luteolin attenuates PM2.5-induced inflammatory responses by augmenting HO-1 and JAK-STAT expression in murine alveolar macrophages. Food Agricult. Immunol., 2022, Vol. 33, pp. 1, 47-64.Hsieh W.C., Lai C.Y., Lin H.W., Tu D.G., Shen T.J., Lee Y.J., Hsieh M.C., Chen C.C., Han H.H., Chang Y.Y. Luteolin attenuates PM2.5-induced inflammatory responses by augmenting HO-1 and JAK-STAT expression in murine alveolar macrophages. Food Agricult. Immunol., 2022, Vol. 33, pp. 1, 47-64.Kang О., Choi J., Lee J.H. Luteolin isolated from the flowers of lonicera japonica suppresses inflammatory mediator release by blocking NF-κB and MAPKs activation pathways in HMC-1 cells. Molecules, 2020, Vol. 15, no. 1, рр. 385-398.Kang О., Choi J., Lee J.H. Luteolin isolated from the flowers of lonicera japonica suppresses inflammatory mediator release by blocking NF-κB and MAPKs activation pathways in HMC-1 cells. Molecules, 2020, Vol. 15, no. 1, рр. 385-398.Lee J., Li Y., Chen H., Lin R., Huang S., Chen H., Kuan P., Liao M., Chen C., Kuan Y. Protective effects of luteolin against lipopolysaccharide-induced acute lung injury involves inhibition of MEK/ERK and PI3K/Akt pathways in neutrophils. Acta. Pharmacol. Sin., 2010, Vol. 31, рр. 831-838.Lee J., Li Y., Chen H., Lin R., Huang S., Chen H., Kuan P., Liao M., Chen C., Kuan Y. Protective effects of luteolin against lipopolysaccharide-induced acute lung injury involves inhibition of MEK/ERK and PI3K/Akt pathways in neutrophils. Acta. Pharmacol. Sin., 2010, Vol. 31, рр. 831-838.Pečivová J., Mačičková T., Sviteková K., Nosáľ R. Quercetin inhibits degranulation and superoxide generation in PMA stimulated neutrophils. Interdiscip. Toxicol., 2012, Vol. 5, no. 2, рр. 81-83.Pečivová J., Mačičková T., Sviteková K., Nosáľ R. Quercetin inhibits degranulation and superoxide generation in PMA stimulated neutrophils. Interdiscip. Toxicol., 2012, Vol. 5, no. 2, рр. 81-83.Srikok S., Nambut S., Wongsawan K., Chuammitri P. Quercetin promotes the expression of genes involved in phagocytosis in bovine neutrophils. Am. J. Anim. Vet. Sci., 2017, Vol. 12, no. 2, рр. 85-95.Srikok S., Nambut S., Wongsawan K., Chuammitri P. Quercetin promotes the expression of genes involved in phagocytosis in bovine neutrophils. Am. J. Anim. Vet. Sci., 2017, Vol. 12, no. 2, рр. 85-95.Tian C., Liu X., Chang Y., Wang R., Lv T., Cui C., Liu M. Investigation of the anti-inflammatory and antioxidant activities of luteolin, kaempferol, apigenin and quercetin. S. Afr. J. Bot., 2021, Vol. 137, рр. 257-264.Tian C., Liu X., Chang Y., Wang R., Lv T., Cui C., Liu M. Investigation of the anti-inflammatory and antioxidant activities of luteolin, kaempferol, apigenin and quercetin. S. Afr. J. Bot., 2021, Vol. 137, рр. 257-264.Yang H., Xu S., Tang L., Gong J., Fang H., Wei J., Su D. Targeting of nonapoptotic cancer cell death mechanisms by quercetin: Implications in cancer therapy. Front. Pharmacol., 2022, Vol. 13, 1043056. doi: 10.3389/ fphar.2022.1043056.Yang H., Xu S., Tang L., Gong J., Fang H., Wei J., Su D. Targeting of nonapoptotic cancer cell death mechanisms by quercetin: Implications in cancer therapy. Front. Pharmacol., 2022, Vol. 13, 1043056. doi: 10.3389/ fphar.2022.1043056.Yu C.S., Lai K.C., Yang J.S., Chiang J.H., Lu C.C., Wu C.-L., Lin J.P., Liao C.L., Tang N.Y., Wood W.G., Chung J.G. Quercetin inhibited murine leukemia WEHI-3 cells in vivo and promoted immune response. Phytother. Res., 2010, Vol. 24, рр. 163-168.Yu C.S., Lai K.C., Yang J.S., Chiang J.H., Lu C.C., Wu C.-L., Lin J.P., Liao C.L., Tang N.Y., Wood W.G., Chung J.G. Quercetin inhibited murine leukemia WEHI-3 cells in vivo and promoted immune response. Phytother. Res., 2010, Vol. 24, рр. 163-168.Verhoeven D. Immunometabolism and innate immunity in the context of immunological maturation and respiratory pathogens in young children. J. Leukoc. Biol., 2019, Vol. 106, рр. 301-308.Verhoeven D. Immunometabolism and innate immunity in the context of immunological maturation and respiratory pathogens in young children. J. Leukoc. Biol., 2019, Vol. 106, рр. 301-308.Wang X., Fu Y., Botchway B.O.A., Zhang Y., Zhang Y., Jin T., Liu X. Quercetin can improve spinal cord injury by regulating the mTOR signaling pathway. Front. Neurol., 2022, Vol. 13, 905640. doi: 10.3389/fneur.2022.905640.Wang X., Fu Y., Botchway B.O.A., Zhang Y., Zhang Y., Jin T., Liu X. Quercetin can improve spinal cord injury by regulating the mTOR signaling pathway. Front. Neurol., 2022, Vol. 13, 905640. doi: 10.3389/fneur.2022.905640.Zalpoor H., Nabi-Afjadi M., Forghaniesfidvajani R., Tavakol C. Farahighasreaboonasr F., Pakizeh F., Dana V.G., Seif F. Quercetin as a JAK–STAT inhibitor: a potential role in solid tumors and neurodegenerative diseases. Cell. Mol. Biol. Lett., 2022, Vol. 27, no. 1, 60. doi: 10.1186/s11658-022-00355-3.Zalpoor H., Nabi-Afjadi M., Forghaniesfidvajani R., Tavakol C. Farahighasreaboonasr F., Pakizeh F., Dana V.G., Seif F. Quercetin as a JAK–STAT inhibitor: a potential role in solid tumors and neurodegenerative diseases. Cell. Mol. Biol. Lett., 2022, Vol. 27, no. 1, 60. doi: 10.1186/s11658-022-00355-3.

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