scbmtБИОМЕДИЦИНАJournal Biomed2074-59822713-0428Scientific center of biomedical technologies of Federal Medical and Biological Agency10.33647/2074-5982-16-4-34-43scbmt-1216Research ArticleДОКЛИНИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ В БИОМЕДИЦИНЕNON-CLINICAL RESEARCH IN BIOMEDICINEЛейтрагин подавляет экспрессию цитокинов, включая интерлейкин-6, в модели «цитокинового шторма» у мышей линии C57BL/6Y с индуцированным острым респираторным дистресс-синдромомLeutragin Inhibits Expression of Cytokines, Including Interleukin-6, in a “Cytokine Storm” Model in C57BL/6Y Mice with Induced Acute Respiratory Distress SyndromeКаркищенкоВ. Н.KarkischenkoV. N.

Каркищенко Владислав Николаевич, д.м.н., проф.

143442, Московская обл., Красногорский р-н, п. Светлые горы, владение 1

Vladislav N. Karkischenko, Dr. Sci. (Med.), Prof.

143442, Moscow region, Krasnogorsk district, Svetlye gory village, building 1

scbmt@yandex.ruПомыткинИ. А.PomytkinI. A.

Помыткин Игорь Анатольевич, к.х.н.

143442, Московская обл., Красногорский р-н, п. Светлые горы, владение 1

Igor A. Pomytkin, Cand. Sci. (Chem.)

143442, Moscow region, Krasnogorsk district, Svetlye gory village, building 1

ipomytkin@mail.ruПетроваН. В.PetrovaN. V.

Петрова Наталья Владимировна

143442, Московская обл., Красногорский р-н, п. Светлые горы, владение 1

Nataliya V. Petrova

143442, Moscow region, Krasnogorsk district, Svetlye gory village, building 1

m-sklad@yandex.ruНестеровМ. С.NesterovM. S.

Нестеров Максим Сергеевич

143442, Московская обл., Красногорский р-н, п. Светлые горы, владение 1

Maxim S. Nesterov

143442, Moscow region, Krasnogorsk district, Svetlye gory village, building 1

mdulya@gmail.comАгельдиновР. А.AgeldinovR. A.

Агельдинов Руслан Андреевич

143442, Московская обл., Красногорский р-н, п. Светлые горы, владение 1

Ruslan A. Ageldinov

143442, Moscow region, Krasnogorsk district, Svetlye gory village, building 1

ageldinov@gmail.comЗотоваЛ. В.ZotovaL. V.

Зотова Людмила Вадимовна

143442, Московская обл., Красногорский р-н, п. Светлые горы, владение 1

Lyudmila V. Zotova

143442, Moscow region, Krasnogorsk district, Svetlye gory village, building 1

vcentre4udes@gmail.comКолосковаЕ. М.KoloskovaE. M.

Колоскова Елена Михайловна, к.б.н.

143442, Московская обл., Красногорский р-н, п. Светлые горы, владение 1

Elena M. Koloskova, Cand. Sci. (Biol.)

143442, Moscow region, Krasnogorsk district, Svetlye gory village, building 1

heleko3@yandex.ruСлободенюкВ. В.SlobodenyukV. V.

Слободенюк Владимир Владимирович, к.б.н.

143442, Московская обл., Красногорский р-н, п. Светлые горы, владение 1

Vladimir V. Slobodenyuk, Cand. Sci. (Biol.)

143442, Moscow region, Krasnogorsk district, Svetlye gory village, building 1

prof-v-iprim@mail.ruСкворцоваВ. И.SkvortsovaV. I.

Скворцова Вероника Игоревна, д.м.н., проф., чл.-корр. РАН

123182, Москва, Волоколамское шоссе, д. 30

Veronika I. Skvortsova, Dr. Sci. (Med.), Prof., Corresponding Member of the Russian Academy of Sciences

123182, Moscow, Volokolamskoye highway, 30

priemnaya@fmba.gov.ruФГБУН «Научный центр биомедицинских технологий Федерального медико-биологического агентства России»РоссияScientific Center of Biomedical Technologies of the Federal Medical and Biological Agency of RussiaRussian FederationФедеральное медико-биологическое агентство РоссииРоссияFederal Medical and Biological Agency of RussiaRussian Federation2020161020201643443Copyright © Каркищенко В.Н., Помыткин И.А., Петрова Н.В., Нестеров М.С., Агельдинов Р.А., Зотова Л.В., Колоскова Е.М., Слободенюк В.В., Скворцова В.И., 20202020Каркищенко В.Н., Помыткин И.А., Петрова Н.В., Нестеров М.С., Агельдинов Р.А., Зотова Л.В., Колоскова Е.М., Слободенюк В.В., Скворцова В.И.Karkischenko V.N., Pomytkin I.A., Petrova N.V., Nesterov M.S., Ageldinov R.A., Zotova L.V., Koloskova E.M., Slobodenyuk V.V., Skvortsova V.I.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://journal.scbmt.ru/jour/article/view/1216

Настоящая работа посвящена изучению эффектов лейтрагина, аналога эндогенного гексапептида динорфина 1-6, на экспрессию провоспалительных цитокинов и интерферонов I типа в экспериментальной фатальной модели острого респираторного дистресс-синдрома (ОРДС) у мышей C57BL/6Y. Экспрессию интерлейкина-1β (IL-1β), интерлейкина-6 (IL-6), фактора некроза опухоли (TNF-α), интерферонов α (IFN-α) и β (IFN-β) в легких оценивали методом ПЦР в реальном времени. Индукция ОРДС α-галактозилцерамидом и липополисахаридом E. coli приводила к многократному повышению экспрессии цитокинов в легких. Введение лейтрагина в сочетанном режиме, внутримышечная инъекция плюс ингаляция, приводило к статистически значимому снижению уровней мРНК цитокинов в легких уже через 3 ч после начала введения. При этом средний уровень мРНК IL-6, ключевого цитокина в развитии тяжелого ОРДС, снижался в 4,7 раза (p<0,01) до значений, близких к наблюдаемым у интактных животных. С учетом особой роли повышенных концентраций IL-6 в развитии тяжелых форм COVID-19 использование лейтрагина для подавления «цитокинового шторма» может быть эффективным подходом к лечению коронавирусной инфекции.

This study aims to investigate effects of leutragin, an analogue of endogenous hexapeptide dynorphin 1-6, on the expression of pro-inflammatory cytokines and type I interferons in an experimental model of fatal acute respiratory distress syndrome (ARDS) in C57BL/6Y mice. The expression of interleukin-1β (IL-1β), interleukin-6 (IL-6), tumour necrosis factor (TNF-α), interferons α (IFN-α) and β (IFN-β) in the lungs was assessed by real-time PCR. The induction of ARDS using α-galactosylceramide and E. coli lipopolysaccharide led to a multifold increase in the expression of the cytokines in the lungs. The administration of leutragin in a combined mode — intramuscular injection plus inhalation — led to a statistically significant decrease in the mRNA levels of cytokines within three hours after the start of administration. The average mRNA levels of IL-6, a key cytokine in the development of severe acute respiratory syndrome, decreased by 4.7 times (p<0.01) to reach values close to those observed in intact animals. Given the crucial role of elevated IL-6 concentrations in the development of severe forms of COVID-19, the use of leutragine for suppressing “cytokine storm” syndromes may be an effective approach to the treatment of this coronavirus infection.

лейтрагинострый респираторный дистресс-синдром«цитокиновый шторм»мыши C57BL/6Yцитокиныинтерлейкин-6COVID-19leutraginacute respiratory distress syndrome“cytokine storm”C57BL/6Y micecytokinesinterleukin-6COVID-19ReferencesКаркищенко Н.Н., Каркищенко В.Н., Фокин Ю.В., Харитонов С.Ю. Нейровизуализация эффектов психоактивных средств посредством нормализации электрограмм головного мозга. Биомедицина. 2019;15(1):12–34. DOI: 10.33647/20745982-15-1-12-34.Karkischenko N.N., Karkischenko V.N., Fokin Yu.V., Kharitonov S.Yu. Nejrovizualizaciya effektov psihoaktivnyh sredstv posredstvom normalizacii elektrogramm golovnogo mozga [Neuroimaging of the Effects of Psychoactive Substances by Means of Normalization of Brain Electrograms]. Biomedicina [Journal Biomed]. 2019;15(1):12–34. (In Russian). DOI: 10.33647/20745982-15-1-12-34.Помыткин И.А., Каркищенко В.Н., Фокин Ю.В., Нестеров М.С., Петрова Н.В. Модель фатального острого поражения легких и острого респираторного дистресс-синдрома. Биомедицина. 2020;16(4):24–33. DOI: 10.33647/2074-5982-16-4-24-33.Pomytkin I.A., Karkischenko V.N., Fokin Yu.V., Nesterov M.S., Petrova N.V. Model’ fatal’nogo ostrogo porazheniya legkih i ostrogo respiratornogo distress-sindroma [A fatal model of acute lung injury and acute respiratory distress syndrome]. Biomedicina [Journal Biomed]. 2020;16(4):24–33. (In Russian). DOI: 10.33647/2074-5982-16-4-24-33.Руководство по лабораторным животным и альтернативным моделям в биомедицинских исследованиях / Под ред. Н.Н. Каркищенко и др. М.: Профиль-2С, 2010. 358 p.Rukovodstvo po laboratornym zhivotnym i al’ternativnym modelyam v biomedicinskih issledovaniyah [Manual on laboratory animals and alternative models in biomedical research]. Ed. by N.N. Karkischenko, et al. Moscow: Profil’-2S Publ., 2010. 358 p. (In Russian).Chen Y., Feng Z., Diao B., Wang R., Wang G., Wang C., et al. The Novel Severe Acute Respiratory Syndrome Coronavirus 2 (SARS-CoV-2) Directly Decimates Human Spleens and Lymph Nodes. MedRxiv. 2020. DOI: 10.1101/2020.03.27.20045427.Chen Y., Feng Z., Diao B., Wang R., Wang G., Wang C., et al. The Novel Severe Acute Respiratory Syndrome Coronavirus 2 (SARS-CoV-2) Directly Decimates Human Spleens and Lymph Nodes. MedRxiv. 2020. DOI: 10.1101/2020.03.27.20045427.Diao B., Wang C., Tan Y., Chen X., Liu Y., Ning L., et al. Reduction and Functional Exhaustion of T Cells in Patients With Coronavirus Disease 2019 (COVID-19). Front. Immunol. 2020;1(11):827. DOI: 10.3389/fimmu.2020.00827.Diao B., Wang C., Tan Y., Chen X., Liu Y., Ning L., et al. Reduction and Functional Exhaustion of T Cells in Patients With Coronavirus Disease 2019 (COVID-19). Front. Immunol. 2020;1(11):827. DOI: 10.3389/fimmu.2020.00827.Fazalul Rahiman S.S., Morgan M., Gray P., Shaw P.N., Cabot P.J. Dynorphin 1-17 and Its N-Terminal Biotransformation Fragments Modulate Lipopolysaccharide-Stimulated Nuclear Factor-kappa B Nuclear Translocation, Interleukin-1beta and Tumor Necrosis Factor-alpha in Differentiated THP-1 Cells. PLoS One. 2016;11(4):e0153005. DOI: 10.1371/journal.pone.0153005.Fazalul Rahiman S.S., Morgan M., Gray P., Shaw P.N., Cabot P.J. Dynorphin 1-17 and Its N-Terminal Biotransformation Fragments Modulate Lipopolysaccharide-Stimulated Nuclear Factor-kappa B Nuclear Translocation, Interleukin-1beta and Tumor Necrosis Factor-alpha in Differentiated THP-1 Cells. PLoS One. 2016;11(4):e0153005. DOI: 10.1371/journal.pone.0153005.Gao Y.M., Xu G., Wang B., Liu B.C. Cytokine storm syndrome in coronavirus disease 2019: A narrative review. J. Intern. Med. 2020. DOI: 10.1111/joim.13144.Gao Y.M., Xu G., Wang B., Liu B.C. Cytokine storm syndrome in coronavirus disease 2019: A narrative review. J. Intern. Med. 2020. DOI: 10.1111/joim.13144.Giamarellos-Bourboulis E.J., Netea M.G., Rovina N., Akinosoglou K., Antoniadou A., Antonakos N., et al. Complex Immune Dysregulation in COVID-19 Patients with Severe Respiratory Failure. Cell Host Microbe. 2020;27(6):992–1000.e3. DOI: 10.1016/j.chom.2020.04.009.Giamarellos-Bourboulis E.J., Netea M.G., Rovina N., Akinosoglou K., Antoniadou A., Antonakos N., et al. Complex Immune Dysregulation in COVID-19 Patients with Severe Respiratory Failure. Cell Host Microbe. 2020;27(6):992–1000.e3. DOI: 10.1016/j.chom.2020.04.009.Gubernatorova E.O., Gorshkova E.A., Polinova A.I., Drutskaya M.S. IL-6: Relevance for immunopathology of SARS-CoV-2. Cytokine Growth Factor Rev. 2020;53:13–24. DOI: 10.1016/j.cytogfr.2020.05.009.Gubernatorova E.O., Gorshkova E.A., Polinova A.I., Drutskaya M.S. IL-6: Relevance for immunopathology of SARS-CoV-2. Cytokine Growth Factor Rev. 2020;53:13–24. DOI: 10.1016/j.cytogfr.2020.05.009.Henry B.M., de Oliveira M.H.S., Benoit S., Plebani M., Lippi G. Hematologic, biochemical and immune biomarker abnormalities associated with severe illness and mortality in coronavirus disease 2019 (COVID-19): a meta-analysis. Clin. Chem. Lab. Med. 2020;58(7):1021–1028. DOI: 10.1515/cclm-20200369.Henry B.M., de Oliveira M.H.S., Benoit S., Plebani M., Lippi G. Hematologic, biochemical and immune biomarker abnormalities associated with severe illness and mortality in coronavirus disease 2019 (COVID-19): a meta-analysis. Clin. Chem. Lab. Med. 2020;58(7):1021–1028. DOI: 10.1515/cclm-20200369.Liu T., Zhang L., Joo D., Sun S.C. NF-κB signaling in inflammation. Signal Transduct. Target. Ther. 2017;2:17023. DOI: 10.1038/sigtrans.2017.23.Liu T., Zhang L., Joo D., Sun S.C. NF-κB signaling in inflammation. Signal Transduct. Target. Ther. 2017;2:17023. DOI: 10.1038/sigtrans.2017.23.Luo M., Liu J., Jiang W., Yue S., Liu H., Wei S. IL-6 and CD8 + T cell counts combined are an early predictor of in-hospital mortality of patients with COVID-19. JCI Insight. 2020;5(13):139024. DOI: 10.1172/jci.insight.139024.Luo M., Liu J., Jiang W., Yue S., Liu H., Wei S. IL-6 and CD8 + T cell counts combined are an early predictor of in-hospital mortality of patients with COVID-19. JCI Insight. 2020;5(13):139024. DOI: 10.1172/jci.insight.139024.McGonagle D., Sharif K., O’Regan A., Bridgewood C. The Role of Cytokines including Interleukin-6 in COVID-19 induced Pneumonia and Macrophage Activation Syndrome-Like Disease. Autoimmun. Rev. 2020;19(6):102537. DOI: 10.1016/j.autrev.2020.102537.McGonagle D., Sharif K., O’Regan A., Bridgewood C. The Role of Cytokines including Interleukin-6 in COVID-19 induced Pneumonia and Macrophage Activation Syndrome-Like Disease. Autoimmun. Rev. 2020;19(6):102537. DOI: 10.1016/j.autrev.2020.102537.Perricone C., Triggianese P., Bartoloni E., Cafaro G., Bonifacio A.F., Bursi R., et al. The anti-viral facet of anti-rheumatic drugs: Lessons from COVID-19. J. Autoimmun. 2020;111:102468. DOI: 10.1016/j.jaut.2020.102468.Perricone C., Triggianese P., Bartoloni E., Cafaro G., Bonifacio A.F., Bursi R., et al. The anti-viral facet of anti-rheumatic drugs: Lessons from COVID-19. J. Autoimmun. 2020;111:102468. DOI: 10.1016/j.jaut.2020.102468.Sin W.X., Yeong J.P., Lim T.J.F., Su I.H., Connolly J.E., Chin K.C. IRF-7 Mediates Type I IFN Responses in Endotoxin-Challenged Mice. Front. Immunol. 2020;11:640. DOI: 10.3389/fimmu.2020.00640.Sin W.X., Yeong J.P., Lim T.J.F., Su I.H., Connolly J.E., Chin K.C. IRF-7 Mediates Type I IFN Responses in Endotoxin-Challenged Mice. Front. Immunol. 2020;11:640. DOI: 10.3389/fimmu.2020.00640.Vabret N., Britton G.J., Gruber C., Hegde S., Kim J., Kuksin M., et al. Sinai Immunology Review Project. Immunology of COVID-19: Current State of the Science. Immunity. 2020;52(6):910–941. DOI: 10.1016/j.immuni.2020.05.002.Vabret N., Britton G.J., Gruber C., Hegde S., Kim J., Kuksin M., et al. Sinai Immunology Review Project. Immunology of COVID-19: Current State of the Science. Immunity. 2020;52(6):910–941. DOI: 10.1016/j.immuni.2020.05.002.Wang F., Nie J., Wang H., Zhao Q., Xiong Y., Deng L., et al. Characteristics of Peripheral Lymphocyte Subset Alteration in COVID-19 Pneumonia. J. Infect. Dis. 2020;221(11):1762–1769. DOI: 10.1093/infdis/jiaa150.Wang F., Nie J., Wang H., Zhao Q., Xiong Y., Deng L., et al. Characteristics of Peripheral Lymphocyte Subset Alteration in COVID-19 Pneumonia. J. Infect. Dis. 2020;221(11):1762–1769. DOI: 10.1093/infdis/jiaa150.Xu B., Fan C.Y., Wang A.L., Zou Y.L., Yu Y.H., He C., et al. Suppressed T cell-mediated immunity in patients with COVID-19: A clinical retrospective study in Wuhan, China. J. Infect. 2020;81(1):e51–e60. DOI: 10.1016/j.jinf.2020.04.012.Xu B., Fan C.Y., Wang A.L., Zou Y.L., Yu Y.H., He C., et al. Suppressed T cell-mediated immunity in patients with COVID-19: A clinical retrospective study in Wuhan, China. J. Infect. 2020;81(1):e51–e60. DOI: 10.1016/j.jinf.2020.04.012.

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