Интерферон-регулирующая активность препарата ЦелАгрип и его влияние на образование активных форм кислорода и экспрессию генов врождённого иммунитета в перевиваемых культурах клеток лимфомы Бёркитта

Статья в Elpub

Вопросы вирусологии. 2020; 65: 87-94

Интерферон-регулирующая активность препарата ЦелАгрип и его влияние на образование активных форм кислорода и экспрессию генов врождённого иммунитета в перевиваемых культурах клеток лимфомы Бёркитта

Наровлянский Александр Наумович, Полосков В. В., Иванова А. М., Мезенцева М. В., Суетина И. А., Руссу Л. И., Челарская Е. С., Изместьева А. В., Оспельникова Т. П., Зубашев И. К., Сарымсаков А. А., Ершов Ф. И.

https://doi.org/10.36233/0507-4088-2020-65-2-87-94

Аннотация

Введение. Интерфероны (IFN) и их индукторы эффективны в подавлении вирусной репродукции и коррекции механизмов врождённого иммунитета.

Цель исследования - проверить гипотезу возможного участия индуктора IFN ЦелАгрип (ЦА) в качестве активатора или супрессора противовирусного ответа в культурах клеток лимфомы Бёркитта (ЛБ), различающихся по способности продуцировать антигены вируса Эпштейна-Барр (ВЭБ).

Материал и методы. Использовали линии человеческих клеток ЛБ Р3НR-1 и Namalva, спонтанно продуцирующие и не продуцирующие антигены ВЭБ. Выполнен кинетический анализ динамики продукции активных форм кислорода (АФК) и определена экспрессия группы генов методом ПЦР в реальном времени в ответ на обработку ЦА.

Результаты и обсуждение. При обработке ЦА в клетках Namalva обнаружено снижение индекса активации АФК, в клетках Р3НR-1 наблюдали его повышение. В клетках Namalva после обработки ЦА отсутствовала достоверная активация генов IFN-α, -β и -λ, но возрастала кратность экспрессии гена ISG15 более чем в 1200 раз и гена P53 (TP53) - в 4,5 раза. При обработке ЦА клеток Р3НR-1 экспрессия генов IFN-α возрастала более чем в 200 раз, IFN-λ - в 100 раз и гена ISG15 - в 2,2 раза. Предполагается взаимосвязь IFN-индуцирующего действия ЦА с активностью ISG15 и АФК в перевиваемых культурах клеток ЛБ, продуцирующих и не продуцирующих антигены ВЭБ.

Заключение. В клетках Namalva, не продуцирующих антигены ВЭБ, при обработке ЦА подавляется генерация АФК и активизируется экспрессия генов ISG15 и P53 (TP53); в клетках P3HR-1, продуцирующих антигены ВЭБ, наблюдается обратная картина: активизируются образование АФК и экспрессия генов IFN-α и -λ и супрессируется активность генов ISG15 и P53 (TP53).

Список литературы

1. Ершов Ф.И., Киселев О.И. Интерфероны и их индукторы (от молекул до лекарств). М.: ГЭОТАР-Медиа; 2005.

2. Ершов Ф.И., Наровлянский А.Н. Интерфероны и индукторы интерферонов. В кн.: Хаитов Р.М., Атауллаханов Р.И., Шульженко А.Е., ред. Иммунотерапия: руководство для врачей. М.: ГЭОТАР-Медиа; 2018: 123-47.

3. Segal A.W. How neutrophils kill microbes. Annu. Rev. Immunol. 2005; 23: 197-223. DOI: http://doi.org/10.1146/annurev.immunol.23.021704.115653

4. Зайцев В.Г., Закревский В.И. Методологические аспекты исследований свободно-радикального окисления и антиоксидантной системы организма. Вестник Волгоградской медицинской академии: Сборник научных трудов. 1998; 54(4): 49-53.

5. Cross A.R., Jones O.T.G. Enzymic mechanism of superoxide production. Biochem. Biophys. Acta. 1991; 1057(3): 281-98. DOI: http://doi.org/10.1016/S0005-2728(05)80140-9

6. Sandhu S.K., Kaur G. Mitochondrial electron transport chain complexes in aging rat brain and lymphocytes. Biogerontol. 2003; 4(1): 19-29. DOI: http://doi.org/10.1023/a:1022473219044

7. Донцов В.И., Крутько В.Н., Мрикаев Б.М., Уханов С.В. Активные формы кислорода как система: значение в физиологии, патологии и естественном старении. Труды Института системного анализа Российской академии наук. 2006; 19: 50-69.

8. Новиков В.Е., Левченкова О.С., Пожилова Е.В. Роль активных форм кислорода в физиологии и патологии клетки и их фармакологическая регуляция. Обзоры по клинической фармакологии и лекарственной терапии. 2014; 12(4): 13-21.

9. Jha H.C., Pei Y., Robertson E.S. Epstein-Barr virus: Diseases linked to infection and transformation. Front. Microbiol. 2016; 7: 1602. DOI: http://doi.org/10.3389/fmicb.2016.01602

10. Ascherio A., Munger K.L. EBV and autoimmunity. Curr. Top. Microbiol. Immunol. 2015; 390(Pt. 1): 365-85. DOI: http://doi.org/10.1007/978-3-319-22822-8_15

11. Jangra S., Yuen K.S., Botelgo M.G., Jin D.Y. Epstein-Barr virus and innate immunity: Friends or foes? Microorganisms. 2019; 7(6): pii E183. DOI: http://doi.org/10.3390/microorganisms7060183

12. Hussain T., Mulherkar R. Lymphoblastoid cell lines: a continuous in vitro source of cells to study carcinogen sensitivity and DNA repair. Int. J. Mol. Cell Med. 2012; 1(2): 75-87.

13. Атаханов А.А., Сарымсаков А.А., Рашидова С.Ш. Наносистемы целлюлозы и серебра: синтез, структура и свойства. Ташкент; 2016.

14. Наровлянский А.Н., Мезенцева М.В., Суетина И.А., Руссу Л.И., Иванова А.М., Полосков В.В. и др. Цитокин-регулирующая активность противовирусного препарата Целагрип в перевиваемых В-клеточных линиях лимфомы Беркитта. Вопросы вирусологии. 2019; 64(4): 165-72. DOI: http://doi.org/10.36233/0507-4088-2019-64-4-165-172

15. Hinuma Y., Konn M., Yamaguchi J., Grace J.T. Replication of herpes-type virus in a Burkitt lymphoma cell line. J. Virol. 1967; 1(6): 1045-51.

16. Klein E., Klein G., Nadkarni J.S., Nadkarni J.J., Wigzell H., Clifford P. Surface IgM kappa specificity on a Burkitt lymphoma cell in vivo and in derived cultured lines. Cancer Res. 1968; 28(7): 1300-10.

17. Шувалов А.Н., Соколова Т.М., Шаповал И.М., Ершов Ф.И. Модуляция транскрипции клеточных генов препаратом иммуномакс: активация генов интерферонов и интерлейкинов. Иммунология. 2014; 35(1): 16-20.

18. Соколова Т.М., Шувалов А.Н., Полосков В.В., Ершов Ф.И. Стимуляция генов сигнальной трансдукции препаратами «Ридостин», «Циклоферон» и «Ингавирин». Цитокины и воспаление. 2015; 14(2): 26-34.

19. Соколова Т.М., Шувалов А.Н., Колодяжная Л.В., Оспельникова Т.П., Ершов Ф.И. Механизмы действия препарата «Кагоцел» в клетках человека. Сообщение 1. Регуляция транскрипции генов системы интерферона и апоптоза. В кн.: Ершов Ф.И., Наровлянский А.Н., ред. Интерферон – 2011. М.; 2012: 389-401.

20. Соколова Т.М., Кособокова Е.Н., Шувалов А.Н., Шаповал И.М., Косоруков В.С., Ершов Ф.И. Активность генов системы интерферона в клетках аденокарциномы толстого кишечника htc116: регуляция рекомбинантными интерферонами альфа2 из бактериальных и растительных продуцентов. Российский биотерапевтический журнал. 2013; 12(3): 39-44.

21. Li L.D., Sun H.F., Liu X.X., Gao S.P., Jiang H.L., Hu X., et al. Down-regulation of NDUFB9 promotes breast cancer cell proliferation, metastasis by mediating mitochondrial metabolism. PLoS One. 2015; 10(12): e0144441. DOI: http://doi.org/10.1371/journal.pone.0144441

22. Измайлов Д.Ю., Владимиров Г.К. Хемилюминесценция как метод изучения свободных радикалов, глава 8. В кн.: Владимиров Ю.А., ред. Источники и мишени свободных радикалов в крови человека. М.: МАКС Пресс; 2017: 273-97.

23. Toufektchan E., Toledo F. The Guardian of the genome revisited: P53 downregulates genes required for telomere maintenance, DNA repair, and centromere structure. Cancers (Basel). 2018; 10(5): pii E135. DOI: http://doi.org/10.3390/cancers10050135

24. Чумаков П.М. Белок р53 и его универсальные функции в многоклеточном организме. Успехи биологической химии. 2007; 47(1): 3-52.

25. Davis R.E., Brown K.D., Siebenlist U., Staudt L.M. Constitutive nuclear factor kappaB activity is required for survival of activated B cell-like diffuse large B cell lymphoma cells. J. Exp. Med. 2001; 194(12): 1861-74. DOI: http://doi.org/10.1084/jem.194.12.1861

26. Stephenson H.N., Herzig A., Zychlinsky A. Beyond the grave: When is cell death critical for immunity to infection? Curr. Opin. Immunol. 2016; 38: 59-66. DOI: http://doi.org/10.1016/j.coi.2015.11.004

27. Jorgensen I., Rayamajhi M., Miao E.A. Programmed cell death as a defence against infection. Nat. Rev. Immunol. 2017; 17(3): 151-64. DOI: http://doi.org/10.1038/nri.2016.147

28. Der S.D., Zhou A., Williams B.R., Silverman R.H. Identification of genes differentially regulated by interferon α, β, or γ using oligonucleotide arrays. Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 1998; 95(26): 15623-8. DOI: http://doi.org/10.1073/pnas.95.26.15623

29. Chang J., Renne R., Dittmer D., Ganem D. Inflammatory cytokines and the reactivation of Kaposi’s sarcoma-associated herpesvirus lytic replication. Virology. 2000; 266(1): 17-25. DOI: http://doi.org/10.1006/viro.1999.0077

30. Zhang D., Zhang D.E. Interferon-stimulated gene 15 and the protein ISGylation system. J. Interferon Cytokine Res. 2011; 31(1): 119-30. DOI: http://doi.org/10.1089/jir.2010.0110

31. Dos Santos P.F., Mansur D.S. Beyond ISGlylation: Functions of free intracellular and extracellular ISG15. J. Interferon Cytokine Res. 2017; 37(6): 246-53. DOI: http://doi.org/10.1089/jir.2016.0103

32. Albert M., Bécares M., Falqui M., Fernández-Lozano C., Guerra S. ISG15, a small molecule with huge implications: regulation of mitochondrial homeostasis. Viruses. 2018; 10(11): pii E629. DOI: http://doi.org/10.3390/v10110629

33. Wang J., Nagy N., Masucci M.G. The Epstein-Barr virus nuclear antigen-1 upregulates the cellular antioxidant defense to enable B-cell growth transformation and immortalization. Oncogene. 2020; 39(3): 603-6. DOI: http://doi.org/10.1038/s41388-019-1003-3

34. Villarroya-Beltri С., Guerra S., Sánchez-Madri F. ISGylation – a key to lock the cell gates for preventing the spread of threats. J. Cell Sci. 2017; 130(18): 2961-9. DOI: http://doi.org/10.1242/jcs.205468

35. Sen G.C., Sarkar S.N. The interferon-stimulated genes: targets of direct signaling by interferons, double-stranded RNA, and viruses. Curr. Top. Microbiol. Immunol. 2007; 316: 233-50. DOI: http://doi.org/10.1007/978-3-540-71329-6_12

36. Park J.H., Yang S.W., Park J.M., Ka S.H., Kim J.H., Kong Y.Y., et al. Positive feedback regulation of p53 transactivity by DNA damageinduced ISG15 modification. Nat. Commun. 2016; 7: 12513. DOI: http://doi.org/10.1038/ncomms12513

37. Hummer B.T., Li X.L., Hassel B.A. Role for p53 in gene induction by double-stranded RNA. J. Virol. 2001; 75(16): 7774-7. DOI: http://doi.org/10.1128/JVI.75.16.7774-7777.2001

38. Liu C., Chang R., Yao X., Qiao W.T., Geng Y.Q. ISG15 expression in response to double-stranded RNA or LPS in cultured fetal bovine lung (FBL) cells. Vet. Res. Commun. 2009; 33(7): 723-33. DOI: http://doi.org/10.1007/s11259-009-9221-8

39. Chairatvit K., Wongnoppavich A., Choonate S. Up-regulation of interferon-stimulated gene15 and its conjugates by tumor necrosis factor-alpha via type I interferon-dependent and -independent pathways. Mol. Cell. Biochem. 2012; 368(1-2): 195-201. DOI: http://doi.org/10.1007/s11010-012-1360-5

40. Liu F., Gao X., Wang J., Gao C., Li X., Li X., et al. Transcriptome sequencing to identify transcription factor regulatory network and alternative splicing in endothelial cells under VEGF stimulation. J. Mol. Neurosci. 2016; 58(2): 170-7. DOI: http://doi.org/10.1007/s12031-015-0653-z

41. Doyle S.E., Vaidya S.A., O’Connell R., Dadgostar H., Dempsey P.W., Wu T.T., et al. IRF3 mediates a TLR3/TLR4-specific antiviral gene program. Immunity. 2002; 17(3): 251-63. DOI: http://doi.org/10.1016/S1074-7613(02)00390-4

42. Taylor J.L., D’Cunha J., Tom P., O’Brien W.J., Borden E.C. Production of ISG-15, an interferon-inducible protein, in human corneal cells. J. Interferon Cytokine Res. 1996; 16(11): 937-40. DOI: http://doi.org/10.1089/jir.1996.16.937

43. Park J.H., Yang S.W., Park J.M., Ka S.H., Kim J.H., Kong Y.Y., et al. Positive feedback regulation of p53 transactivity by DNA damageinduced ISG15 modification. Nat. Commun. 2016; 7: 12513. DOI: http://doi.org/10.1038/ncomms12513

44. Nakka V.P., Lang B.T., Lenschow D.J., Zhang D.E., Dempsey R.J., Vemuganti R. Increased cerebral protein ISGylation after focal ischemia is neuroprotective. J. Cereb. Blood Flow Metab. 2011; 31(12): 2375-84. DOI: http://doi.org/10.1038/jcbfm.2011.103

45. Lou Z., Wei J., Riethman H., Baur J.A., Voglauer R., Shay J.W., et al. Telomere length regulates ISG15 expression in human cells. Aging (Albany NY). 2009; 1(7): 608-21. DOI: http://doi.org/10.18632/aging.100066

46. Kiessling A., Hogrefe C., Erb S., Bobach C., Fuessel S., Wessjohann L., et al. Expression, regulation and function of the ISGylation system in prostate cancer. Oncogene. 2009; 28(28): 2606-20. DOI: http://doi.org/10.1038/onc.2009.115

47. Li C., Wang J., Zhang H., Zhu M., Chen F., Hu Y., et al. Interferon-stimulated gene 15 (ISG15) is a trigger for tumorigenesis and metastasis of hepatocellular carcinoma. Oncotarget. 2014; 5(18): 8429-41. DOI: http://doi.org/10.18632/oncotarget.2316

48. Wood L.M., Pan Z.K., Seavey M.M., Muthukumaran G., Paterson Y. The ubiquitin-like protein, ISG15, is a novel tumor-associated antigen for cancer immunotherapy. Cancer Immunol. Immunother. 2012; 61(5): 689-700. DOI: http://doi.org/10.1007/s00262-011-1129-9

Problems of Virology. 2020; 65: 87-94

Interferon-regulating activity of the CelAgrip drug and its influence on the formation of reactive oxygen species and expression of innate immunity genes in Burkitt’s lymphome cell cultures

Narovlyansky Alexander N., Poloskov Vladislav V., Ivanova Alla M., Mezentseva Marina V., Suetina Irina A., Russu Leonid I., Chelarskaya Ekaterina S., Izmest’Eva Anna V., Ospelnikova Tatiyana P., Zubashev Igor K., Sarymsakov Abdushukur A., Ershov Feliks I.

https://doi.org/10.36233/0507-4088-2020-65-2-87-94

Abstract

Introduction. Interferons (IFN) and IFN inducers are effective in suppressing viral reproduction and correcting of the innate immunity mechanisms.

The aim of the study was to test the hypothesis of the possible involvement of the IFN inducer CelAgrip (CA) as an activator or suppressor of antiviral effects in Burkitt’s lymphoma (LB) cell cultures with different ability to produce Epstein-Barr virus antigens (EBV).

Material and methods. The kinetic analysis of the dynamics of reactive oxygen species (ROS) production and determination of gene group expression by real-time PCR in response to CA treatment were done in human cell lines LB P3HR-1 and Namalva, spontaneously producing and not producing EBV antigens.

Results and discussion. When treating CA in Namalva cells, a decrease in the ROS activation index was found; in P3HR-1 cells, an increase was observed. After treatment with CA, there was no reliable activation of the IFN-α, IFN-β and IFN-λ genes in Namalva cells, but the expression of the ISG15 and P53(TP53) genes was increased more than 1200 times and 4.5 times, respectively. When processing the CA of P3HR-1 cells, the expression of IFN-α genes increased by more than 200 times, IFN-λ - 100 times, and the ISG15 gene - 2.2 times. The relationship between IFN-inducing action of CA and the activity of ISG15 and ROS in LB cell cultures producing and not producing EBV antigens is supposed.

Conclusion. In Namalva cells that do not produce EBV antigens the treatment of CA results in suppression of ROS generation and activation of the expression of genes ISG15 and P53 (TP53); in P3HR-1 cells producing EBV antigens, the opposite picture is observed - the formation of ROS and the expression of the IFN-α and IFN-λ genes are activated and the activity of the ISG15 and P53 (TP53) genes is suppressed.

References

1. Ershov F.I., Kiselev O.I. Interferony i ikh induktory (ot molekul do lekarstv). M.: GEOTAR-Media; 2005.

2. Ershov F.I., Narovlyanskii A.N. Interferony i induktory interferonov. V kn.: Khaitov R.M., Ataullakhanov R.I., Shul'zhenko A.E., red. Immunoterapiya: rukovodstvo dlya vrachei. M.: GEOTAR-Media; 2018: 123-47.

3. Segal A.W. How neutrophils kill microbes. Annu. Rev. Immunol. 2005; 23: 197-223. DOI: http://doi.org/10.1146/annurev.immunol.23.021704.115653

4. Zaitsev V.G., Zakrevskii V.I. Metodologicheskie aspekty issledovanii svobodno-radikal'nogo okisleniya i antioksidantnoi sistemy organizma. Vestnik Volgogradskoi meditsinskoi akademii: Sbornik nauchnykh trudov. 1998; 54(4): 49-53.

5. Cross A.R., Jones O.T.G. Enzymic mechanism of superoxide production. Biochem. Biophys. Acta. 1991; 1057(3): 281-98. DOI: http://doi.org/10.1016/S0005-2728(05)80140-9

6. Sandhu S.K., Kaur G. Mitochondrial electron transport chain complexes in aging rat brain and lymphocytes. Biogerontol. 2003; 4(1): 19-29. DOI: http://doi.org/10.1023/a:1022473219044

7. Dontsov V.I., Krut'ko V.N., Mrikaev B.M., Ukhanov S.V. Aktivnye formy kisloroda kak sistema: znachenie v fiziologii, patologii i estestvennom starenii. Trudy Instituta sistemnogo analiza Rossiiskoi akademii nauk. 2006; 19: 50-69.

8. Novikov V.E., Levchenkova O.S., Pozhilova E.V. Rol' aktivnykh form kisloroda v fiziologii i patologii kletki i ikh farmakologicheskaya regulyatsiya. Obzory po klinicheskoi farmakologii i lekarstvennoi terapii. 2014; 12(4): 13-21.

9. Jha H.C., Pei Y., Robertson E.S. Epstein-Barr virus: Diseases linked to infection and transformation. Front. Microbiol. 2016; 7: 1602. DOI: http://doi.org/10.3389/fmicb.2016.01602

10. Ascherio A., Munger K.L. EBV and autoimmunity. Curr. Top. Microbiol. Immunol. 2015; 390(Pt. 1): 365-85. DOI: http://doi.org/10.1007/978-3-319-22822-8_15

11. Jangra S., Yuen K.S., Botelgo M.G., Jin D.Y. Epstein-Barr virus and innate immunity: Friends or foes? Microorganisms. 2019; 7(6): pii E183. DOI: http://doi.org/10.3390/microorganisms7060183

12. Hussain T., Mulherkar R. Lymphoblastoid cell lines: a continuous in vitro source of cells to study carcinogen sensitivity and DNA repair. Int. J. Mol. Cell Med. 2012; 1(2): 75-87.

13. Atakhanov A.A., Sarymsakov A.A., Rashidova S.Sh. Nanosistemy tsellyulozy i serebra: sintez, struktura i svoistva. Tashkent; 2016.

14. Narovlyanskii A.N., Mezentseva M.V., Suetina I.A., Russu L.I., Ivanova A.M., Poloskov V.V. i dr. Tsitokin-reguliruyushchaya aktivnost' protivovirusnogo preparata Tselagrip v perevivaemykh V-kletochnykh liniyakh limfomy Berkitta. Voprosy virusologii. 2019; 64(4): 165-72. DOI: http://doi.org/10.36233/0507-4088-2019-64-4-165-172

15. Hinuma Y., Konn M., Yamaguchi J., Grace J.T. Replication of herpes-type virus in a Burkitt lymphoma cell line. J. Virol. 1967; 1(6): 1045-51.

17. Shuvalov A.N., Sokolova T.M., Shapoval I.M., Ershov F.I. Modulyatsiya transkriptsii kletochnykh genov preparatom immunomaks: aktivatsiya genov interferonov i interleikinov. Immunologiya. 2014; 35(1): 16-20.

18. Sokolova T.M., Shuvalov A.N., Poloskov V.V., Ershov F.I. Stimulyatsiya genov signal'noi transduktsii preparatami «Ridostin», «Tsikloferon» i «Ingavirin». Tsitokiny i vospalenie. 2015; 14(2): 26-34.

19. Sokolova T.M., Shuvalov A.N., Kolodyazhnaya L.V., Ospel'nikova T.P., Ershov F.I. Mekhanizmy deistviya preparata «Kagotsel» v kletkakh cheloveka. Soobshchenie 1. Regulyatsiya transkriptsii genov sistemy interferona i apoptoza. V kn.: Ershov F.I., Narovlyanskii A.N., red. Interferon – 2011. M.; 2012: 389-401.

20. Sokolova T.M., Kosobokova E.N., Shuvalov A.N., Shapoval I.M., Kosorukov V.S., Ershov F.I. Aktivnost' genov sistemy interferona v kletkakh adenokartsinomy tolstogo kishechnika htc116: regulyatsiya rekombinantnymi interferonami al'fa2 iz bakterial'nykh i rastitel'nykh produtsentov. Rossiiskii bioterapevticheskii zhurnal. 2013; 12(3): 39-44.

22. Izmailov D.Yu., Vladimirov G.K. Khemilyuminestsentsiya kak metod izucheniya svobodnykh radikalov, glava 8. V kn.: Vladimirov Yu.A., red. Istochniki i misheni svobodnykh radikalov v krovi cheloveka. M.: MAKS Press; 2017: 273-97.

24. Chumakov P.M. Belok r53 i ego universal'nye funktsii v mnogokletochnom organizme. Uspekhi biologicheskoi khimii. 2007; 47(1): 3-52.