ПРОТИВОАЛЛЕРГИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ВОДОРАСТВОРИМОЙ ФОРМЫ ФУЛЛЕРЕНА C60

ПРОТИВОАЛЛЕРГИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ВОДОРАСТВОРИМОЙ ФОРМЫ ФУЛЛЕРЕНА C60

Шершакова Н.Н., Андреев С.М., Барабошкина Е.Н., Шабанова Д.Д., Макарова Э.А., Хаитов М.Р.

ФГБУ «ГНЦ Институт иммунологии» ФМБА России, 115478, Москва


Водорастворимая форма фуллерена C60 (ВРФ), получаемая путем исчерпывающего диализа водно-органического раствора, — перспективное средство для противоаллергической терапии. Противовоспалительные эффекты ВРФ оценивали на мышах BALBc с генерированной патологией атопического дерматита, индуцированной овальбумином. Значительное подавление IgE и цитокинов Th2-профиля и, наоборот, увеличение продукции цитокинов Th1- профиля наблюдали у мышей после эпидермальной аппликации ВРФ. Наблюдали также значительное увеличение уровней FOXP3+ регуляторных клеток и экспрессии мРНК филаггрина. Гистологическое исследование образцов кожи показало выраженное снижение эозинофильной и лейкоцитарной инфильтрации во взятых образцах. Используемый подход — хорошая альтернатива для лечения аллергических заболеваний.

Одна из движущих сил воспалительной реакции, в том числе и аллергии, — окислительный стресс, сопровождающийся генерацией активных форм кислорода, свободных радикалов и оксида азота. Фуллерен и его соединения как мощные антиоксиданты способны in vivo и in vitro эффективно инактивировать активные формы кислорода и свободные радикалы [1]. Это свойство делает фуллерен перспективным терапевтическим средством лечения аллергии и других воспалительных заболеваний, связанных с окислительным стрессом. Важными параметрами служат его низкая токсичность, мембранотропные свойства, возможность использовать разные пути его введения в организм. Поведение и свойства водных растворов фуллерена C60 (ВРФ), пригодные для биологических исследований, изучали довольно интенсивно; разработаны различные способы их получения. Однако, несмотря на это, практическое их применение в качестве фармакологических препаратов пока не описано. Многие известные методы получения ВРФ нетехнологичны, имеют проблемы с воспроизводимостью, включают применение токсичного толуола, характеризуются низкой степенью трансформации фуллерена из твердого состояния в раствор, что делает их крайне дорогими. Ранее мы описали принципиально новый метод получения ВРФ, основанный на переносе фуллерена из раствора N-метилпирролидона (МП) в водную фазу, используя принцип диализа через полупроницаемую мембрану [1]. Фуллерен в водной среде собирается в наноразмерные кластеры, непроходимые через поры мембраны в отличие от молекул МП. Противовоспалительная активность водного раствора C60 показана ранее в опытах на мышах [2].

Здесь мы кратко описываем результаты использования ВРФ для терапии экспериментального атопического дерматита, индуцированного у мышей с помощью аллергена овальбумина (ОА) при эпидермальной аппликации. В ходе исследования мы проанализировали изменения основных гуморальных и клеточных индикаторов, характерных для патогенеза атопического дерматита.

Показано, что уровень анти-ОА для IgE антител (важный показатель атопической экземы) в группе мышей, получавшей ВРФ, был заметно ниже относительно модельной (АДиндуцированной) группы. Для характеристики изменения иммунного ответа при введении ВРФ мы проанализировали важные в аллергии показатели цитокинового профиля: IL-4, IL-5, IL-12, IL-10, IL-13, IL-17, ИФН-γ, Foxp3. Показано, что уровень IL-4 в супернатантах ОА-стимулированных спленоцитов мышей, получавших фуллерен, был заметно ниже, чем у мышей в модельной группе. Похожую картину наблюдали при определении уровня IL-5 и IL-13 в той же группе. Эти данные свидетельствуют о том, что введение ВРФ снижает продукцию цитокинов Th2-профиля (IL-4, IL-5, IL-13). С другой стороны, IL-12 — представитель цитокинов Th1- профиля, и в этом случае ВРФ, наоборот, стимулировал его продукцию по сравнению с животными модельной группы. Кроме того, установлено, что при введении ВРФ также повышался уровень ИФН-γ.

Регуляторные Т-лимфоциты отвечают за дифференцировку Т-клеток, экспрессию цитокинов и других факторов, в том числе участвуют в экспрессии транскрипционного фактора Foxp3, задействованного в супрессии иммунного ответа. При этом также характерна повышенная продукция IL-10 как противовоспалительного цитокина (угнетается клеточный ответ и усиливается гуморальный ответ — стимуляция Т-хелперов 2-го типа). В данном случае мы показали, что при нанесении ВРФ степень продукции IL-10 не меняется относительно модельной группы животных. Однако у животных увеличивался уровень экспрессии Foxp3 по сравнению с модельной группой, что свидетельствует о повышении продукции регуляторных клеток; это может снижать уровень аллергического воспаления. Не исключено, что способность ВРФ влиять на экспрессию Foxp3 можно рассматривать как ключевой момент в понимании механизма его терапевтического действия.

В рамках этой работы мы также проанализировали продукцию IL-17, цитокина, который, как считают, ассоциирован с аллергическими реакциями, связанными с атопическим дерматитом. При обработке мышей ВРФ происходит заметное повышение концентрации IL-17. В литературе имеются противоречивые данные о роли IL-17 в патогенезе атопического дерматита, однако в большинстве работ наблюдают снижение уровня данного цитокина. Наши данные полностью согласуются именно с этим фактом, т. е. введение фуллерена приводило к повышению продукции IL-17.

Таким образом, по совокупности иммунологических параметров оценки можно сделать вывод о наличии у фуллерена C60 противоаллергической активности, поскольку он обеспечивает достоверное снижение уровня специфического IgE, Th2-цитокинов, а также повышение Th1-цитокинов [4]. Мы предполагаем, что эпидермальный слой кожи, содержащий клетки Лангерганса, лимфоциты, макрофаги, тучные и другие клетки, служит первичной мишенью воздействия ВРФ при эпидермальной аппликации, поскольку он не способен при накожной аппликации проникать в системный кровоток.


ЛИТЕРАТУРА

1. Пиотровский Л.Б., Киселев О.И. Фуллерены в биологии. Издательство «Росток»: СПб; 2006.

2. Babakhin A.A., Andrievsky G., DuBuske L.M. Inhibition of systemic and passive cutaneous anaphylaxis by water-soluble fullerene C60. J. Allerg. Clin. Immunol. 2009; 123(2): 118.

3. Андреев С.М., Пургина Д.Д., Башкатова Е.Н., Гаршев А.В., Маерле А.В., Хаитов М.Р. Эффективный способ получения водных нанодисперсий фуллерена C60. Российские нанотехнологии. 2014; 7-8: 11—7.

4. Shershakova N., Baraboshkina E., Andreev S., Purgina D., Struchkova I., Kamyshnikov O., et al. Anti-inflammatory effect of fullerene C60 in a mice model of atopic dermatitis. J. Nanobiotechnol. 2016; 14:8 DOI: 10.1186/s12951-016-0159-z.