Анти-SARS-CoV-2 и иммуномодулирующая активность полисахаридов морских бактерий

Введение. В настоящее время проводятся интенсивные исследования по поиску новых препаратов для лечения COVID-19, включая изыскание альтернативных противовирусных методов лечения. Полисахариды морских бактерий (ПС) представляют собой безопасные, биоразлагаемые и биосовместимые полимеры с широким спектром биологической активности, в числе которой способность оказывать противовирусные и иммуномодулирующие эффекты. В связи с этим ПС привлекают пристальное внимание учёных как перспективный источник противовирусных лекарственных субстанций.

Цель — оценка влияния ПС из 3 разных видов морских бактерий на экспрессию поверхностных маркеров активации клеток врождённого иммунитета и изучение противовирусной активности этих ПС в отношении вируса SARS-CoV-2.

Материал и методы. Влияние ПС на экспрессию поверхностных маркеров активации клеток врождённого иммунитета исследовали методом проточной цитофлуориметрии. Изучение анти-SARS-CoV-2 активности ПС в отношении ранней стадии жизненного цикла вируса изучали методом ингибирования цитопатогенного действия вируса (в МТТ-тесте) и методом полимеразной цепной реакции в режиме реального времени с обратной транскрипцией (ОТ-ПЦР-РВ).

Результаты. Установлено, что исследуемые ПС из морских бактерий, различающиеся по химической структуре, в условиях in vitro активируют клетки врождённого иммунитета (моноциты, нейтрофилы, NK-клетки). Результаты, полученные как в тесте ингибирования цитопатогенного действия вируса, так и по снижению уровня РНК вируса SARS-CoV-2 продемонстрировали анти-SARS-CoV-2 активность исследуемых ПС. Наибольшую активность проявил ПС1, эффективно ингибируя ранние стадии взаимодействия SARS-CoV-2 с клеткой.

Заключение. Исследуемые ПС можно считать перспективным источником противовирусных лекарственных субстанций.

1. Щелканов М. Ю., Колобухина Л. В., Бургасова О. А., Кружкова И. С., Малеев В. В. COVID-19: этиология, клиника, лечение. Инфекция и иммунитет 2020; 10 (3): 421–445. doi: https://doi.org/10.15789/22207619-CEC-1473.

2. Щелканов М. Ю. Этиология COVID-19. В кн.: COVID-19: от этиологии до вакцинопрофилактики. Руководство для врачей. М.: ГЭОТАРМедиа, 2023; 11–53. doi: https://doi.org/10.33029/9704-7967-4-COV2023-1-288.

3. Щелканов М. Ю., Попова А. Ю., Дедков В. Г., Акимкин В. Г., Малеев В. В. История изучения и современная классификация коронавирусов (Nidovirales: Coronaviridae). Инфекция и иммунитет, 2020; 10 (2): 221–246. doi: https://doi.org/10.15789/2220-7619-H0I-1412.

4. Пульмонология. Национальное руководство. Краткое издание. Ред.: А. Г. Чучалин. М.: ГЭОТАР-Медиа, 2013; 800.

5. Щелканов М. Ю., Ананьев В. Ю., Кузнецов В. В., Шуматов В. Б. Ближневосточный респираторный синдром: когда вспыхнет тлеющий очаг? Тихоокеанский медицинский журнал. 2015; 2: 94–98.

6. Щелканов М. Ю., Ананьев В. Ю., Кузнецов В. В., Шуматов В. Б. Эпидемическая вспышка Ближневосточного респираторного синдрома в Республике Корея (май–июль 2015 г.): причины, динамика, выводы. Тихоокеанский медицинский журнал. 2015; 3: 89–93.

7. Никифоров В. В., Колобухина Л. В., Сметанина С. В., Мазанкова Л. Н., Плавунов Н. Ф., Щелканов М. Ю. и соавт. Новая коронавирусная инфекция (COVID-19): этиология, эпидемиология, клиника, диагностика, лечение и профилактика. М.: Департамент здравоохранения города Москвы, 2020; 71. URL: https://elibrary.ru/hgqiyk

8. Акимкин В. Г., Попова А. Ю., Плоскирева А. А., Углева С. В., Семененко Т. А., Пшеничная Н. Ю. и соавт. COVID-19: Эволюция пандемии в России. Сообщение I: проявления эпидемического процесса COVID-19. Журнал микробиологии, эпидемиологии и иммунобиологии. 2022; 99 (3): 269–286. doi: https://doi.org/10.36233/0372-9311-276.

9. Попова А. Ю., Щелканов М. Ю., Крылова Н. В., Белик А. А., Семейкина Л. М., Запорожец Т. С. и соавт. Генотипический портрет SARS-CoV-2 на территории Приморского края в период пандемии COVID-19. Журнал микробиологии, эпидемиологии и иммунобиологии. 2024; 101 (1): 19–35. doi: https://doi.org/10.36233/03729311-497.

10. Щелканов М. Ю., Колобухина Л. В., Львов Д. К. Коронавирусы человека (Nidovirales, Coronaviridae): возросший уровень эпидемической опасности. Лечащий врач. 2013, 10: 49–54.

11. Грибова В. В., Окунь Д. Б., Шалфеева Е. А., Щеглов Б. О., Щелканов М. Ю. Облачный сервис для дифференциальной клинической диагностики острых респираторных вирусных заболеваний (в том числе — связанных с особо опасными коронавирусами) методами искусственного интеллекта. Якутский медицинский журнал. 2020; 2: 44–47.

12. Крылова Н. В., Федореев С. А., Иунихина О. В., Мищенко Н. П., Потт А. Б., Персиянова Е. В. и соавт. Средство, обладающее противовирусным действием в отношении коронавируса SARS-CoV-2. Патент Российской Федерации на изобретение RU 2788762 C1 по заявке 2022127457 с приоритетом от 24.10.2022; дата государственной регистрации: 24.01.2023; 12.

13. Крылова Н. В., Иунихина О. В., Федореев С. А., Потт А. Б., Персиянова Е. В., Мищенко Н. П., и др. Анти-SARS-CoV-2 активность полифенольного комплекса из Maackia amurensis. Бюллетень экспериментальной биологии и медицины. 2023; 176 (8): 216–219. doi: https://doi.org/10.47056/0365-9615-2023-176-8-216-219.

14. Сомова Л. М., Коцюрбий Е. А., Дробот Е. И., Крылова Н. В., Ляпун И. Н., Щелканов М. Ю. Патоморфология лимфатических узлов в случаях тяжёлой инфекции, вызванной SARS-CoV-2, наблюдавшихся в Приморском крае. Клиническая и экспериментальная морфология. 2022; 11 (4): 16–24. doi: https://doi.org/10.31088/CEM2022.11.4.16-24.

15. Kuznetsova T. A., Besednova N. N., Zaporozhets T. S., Kokoulin M. S., Khotimchenko Yu.S., Shchelkanov M. Yu. Antiviral Potential of Marine Bacteria Polysaccharides. Russian Journal of Marine Biology, 2024; 50 (3): 107–115. doi: https://doi.org/10.1134/S1063074024700056.

16. Bello-Morales R., Andreu S., Ruiz-Carpio V., Ripa I., López-Guerrero J. A. Extracellular polymeric substances: still promising antivirals. Viruses. 2022; 14 (6): 1337. doi: 10.3390/v14061337.

17. Krylova N. V., Silchenko A. S., Pott A. B., Ermakova S. P., Iunikhina O. V., Rasin A. B. et al. In vitro anti-orthohantavirus activity of the high-and low-molecular-weight fractions of fucoidan from the brown alga Fucus evanescens. Mar Drugs. 2021; 19 (10): 577. doi: 10.3390/md19100577.

18. Krylova N. V., Kravchenko A. O., Iunikhina O. V., Pott A. B., Likhatskaya G. N., Volod’ko A. V. et al. Influence of the structural features of carrageenans from red algae of the far eastern seas on their antiviral properties. Mar Drugs. 2022; 20 (1): 60. doi: 10.3390/md20010060.

19. O'Keefe, B. R., Giomarelli, B., Barnard, D. L., Shenoy, S. R., Chan, P. K., McMahon, J. B. et al. Broad spectrum in vitro activity and in vivo efficacy of the antiviral protein griffithsin against emerging viruses of the family Coronaviridae. J Virol. 2010; 84 (5): 2511–2521. doi: 10.1128/jvi.02322-09.

20. Mishra N., Gupta E., Walag AMP., Kharwar RN., Singh P., Mishra P. A review of marine natural product resources with potential bioactivity against SARS-COV-2. Trop J Nat Prod Res. 2023; 7 (1): 2093–2103. doi: https://doi.org/10.26538/tjnpr/v7i1.2.

21. Khotimchenko Yu. S., Shchelkanov M. Yu. Viruses of the Ocean: on the shores of the aqua incognita. Horizons of taxonomic diversity. Russian Journal of Marine Biology. 2024; 50 (1): 1–24. doi: https://doi.org/10.31857/S0134347524010018.

22. Bello-Morales R., Andreu S., Ruiz-Carpio V., Ripa I., López-Guerrero J. A. Extracellular polymeric substances: still promising antivirals. Viruses. 2022; 14 (6): 1337. doi: 10.3390/v14061337.

23. Bianculli R. H., Mase J. D., Schulz M. D. Antiviral polymers: past approaches and future possibilities. Macromolecules. 2020; 53(21): 9158–9186. doi: https://doi.org/10.1021/acs.macromol.0c01273.

24. Besednova N. N., Andryukov B. G., Kuznetsova T. A., Zaporozhets T. S. Antiviral effects and mechanisms of action of water extracts and polysaccharides of microalgae and cyanobacteria. J Pharm Nutr Sci. 2022; 12: 54–73. doi: https://doi.org/10.29169/1927-5951.2022.12.

25. Salimi F., Farrokh P. Recent advances in the biological activities of microbial exopolysaccharides. World J Microbiol Biotechnol. 2023; 39: 213. doi: https://doi.org/10.1007/s11274-023-03660.

26. Горшкова Р. П., Назаренко Е. Л., Зубков А. А., Иванова Е. П., Оводов Ю. С., Шашков А. С., Книррель Ю. А. Структура повторяющегося звена кислого полисахарида Alteromonas haloplanktis KMM156. Биоорган химия. 1993; 19 (3): 327–336.

27. Kokoulin M. S., Kuzmich A. S., Kalinovsky A. I., Tomshich S. V., Romanenko L. A., Mikhailov V. V., Komandrova N. A. Structure and anticancer activity of sulfated O-polysaccharide from marine bacterium Cobetia litoralis KMM 3880T. Carbohydr Polym. 2016; 154: 55–61. doi: 10.1016/j.carbpol.2016.08.036.

28. Kokoulin M. S., Komandrova N. A., Kalinovsky A. I., Tomshich S. V., Romanenko L. A., Vaskovsky A. B. Structure of the O-specific polysaccharide from the deep-sea marine bacterium Idiomarina abyssalis КММ 227T containing a 2-O-sulfate-3-N-(4-hydroxybutanoyl)-3,6-dideoxy-d-glucose. Carbohydr. Res. 2015; 41: 100–106. doi: 10.1016/j.carres.2015.05.012.

29. Щелканов М. Ю., Сахурия И. Б., Полякова Е. Б., Бурунова В. В., Пашкова Т. А., Корнилаева Г. В., Карамов Э. В. Повышение качества МТТ-метода с помощью микродозаторных наконечников специальной конструкции. Иммунология. 1998; 19, 4: 57–59.

30. Щелканов М. Ю., Сахурия И. Б., Бурунова В. В., Пашкова Т. А., Абэлян А. В., Павлова Т. В. и др. Дегидрогеназная активность ВИЧинфицированных клеток при анализе результатов МТТ-теста. Иммунология.1999; 20: 1: 37–41.

31. Щелканов М. Ю., Ерёмин В. Ф., Сахурия И. Б., Бурунова В. В., Павлова Т. В., Корнилаева Г. В., Карамов Э. В. Дегидрогеназная активность инфицированных клеток и биологические свойства различных вариантов ВИЧ-1. Биохимия.1999; 64 (4): 513–519.

32. Lu Y. C., Yeh W. C., Ohashi P. S. LPS/TLR4 signal transduction pathway. Cytokine. 2008; 42 (2): 145–151. doi: 10.1016/j.cyto.2008.01.006.

33. Ahrens P., Kattner E., Köhler B., Härtel C., Seidenberg J., Segerer H., Möller J., Göpel W., Genetic Factors in Neonatology Study Group. Mutations of genes involved in the innate immune system as predictors of sepsis in very low birth weight infants. Pediatr Res. 2004; 55 (4): 652–656. doi: 10.1203/01.PDR.0000112100.61253.85.

34. Hansson G. K., Edfeldt K. Toll to be paid at the gateway to the vessel wall. Arterioscler Thromb Vasc Biol. 2005; 25(6): 1085–1087. doi: 10.1161/01.ATV.0000168894.43759.47.

35. Zhang Y., Boesen C. C., Radaev S., Brooks A. G., Fridman W. H., SautesFridman C. et al. Crystal structure of the extracellular domain of a human FcγRIII. Immunity. 2000; 13 (3): 387–395. doi: 10.1016/s10747613(00)00038-8.

36. Landmann R., Knopf H. P., Link S., Sansano S., Schumann R., Zimmerli W. Human monocyte CD14 is upregulated by lipopolysaccharide. Infect Immun. 1996; 64 (5): 1762–1769. doi: 10.1128/iai.64.5.1762-1769.1996.

37. Grage-Griebenow E., Flad H. D., Ernst M., Bzowska M., Skrzeczyñska J., Pryjma J. Human MO subsets as defined by expression of CD64 and CD16 differ in phagocytic activity and generation of oxygen intermediates. Immunobiology. 2000; 202 (1): 42–50. doi: 10.1016/S0171-2985(00)80051-0.

38. Fauriat C., Long E. O., Ljunggren H-G., Bryceson Y. T. Regulation of human NK-cell cytokine and chemokine production by target cell recognition. Blood. 2010; 115(11): 2167–2176. doi: 10.1182/blood-2009-08238469.

39. Takashi S., Okubo J., Horie S. J. Contribution of CD54 to human eosinophil and neutrophil superoxide production. J Appl Physiol. 2001; 91 (2): 613–622. doi: 10.1152/jappl.2001.91.2.613.

40. Evans J. H., Horowitz A., Mehrabi M., Wise E. L., Pease J. E., Riley E. M. et al. A distinct subset of human NK cells expressing HLA-DR expand in response to IL-2 and can aid immune responses to BCG. Eur J Immunol. 2011; 41 (7): 1924–1933. doi: 10.1002/eji.201041180.

41. Mandelboim O., Malik P., Davis D. M., Jo C. H., Boyson J. E., Strominger J. L. Human CD16 as a lysis receptor mediating direct natural killer cell cytotoxicity. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United.

42. Гажа А. К., Кузнецова Т. А., Смолина Т. П., Кокоулин М. С. Биологическая активность полисахаридов из морских бактерий. Здоровье. Медицинская экология. Наука. 2019; 3 (79): 23–26. doi: https://doi.org/ 10.5281/zenodo.3559614.

43. Крылова Н. В., Смолина Т. П., Берлизова М. В., Леонова Г. Н. Иммунокорригирующая и противовирусная активность полисахарида из морских бактерий в отношении вируса клещевого энцефалита. Антибиотики и химиотер. 2019; 64 (11–2): 16–24. doi: https://doi.org/10.37489/0235-2990-2019-64-11-12-16-24.

44. Saadat Y. R., Khosroushahi A. Y., Gargari B. P. A comprehensive review of anticancer, immunomodulatory and health beneficial effects of the lactic acid bacteria exopolysaccharides. Carbohydr Polym. 2019; 217: 79–89. doi: 10.1016/j.carbpol.2019.04.025.

45. van Erp E. A., van Kampen M. R., van Kasteren P. B., de Wit J. Viral infection of human natural killer cells. Viruses. 2019; 11 (3): 243. doi: 10.3390/v11030243.

46. Smyth M. J., Cretney E., Kelly J. M., Westwood J. A., Street S. E., Yagita H. et al. Activation of NK cell cytotoxicity. Mol Immunol. 2005; 42: 501–510. doi: 10.1016/j.molimm.2004.07.034.