biopreparatБИОпрепараты. Профилактика, диагностика, лечениеBiological Products. Prevention, Diagnosis, Treatment2221-996X2619-1156Scientific Centre for Expert Evaluation of Medicinal Products10.30895/2221-996X-2021-21-2-116-121biopreparat-341Research ArticleОРИГИНАЛЬНЫЕ СТАТЬИORIGINAL ARTICLESДействие препарата Кагоцел® на экспрессию генов Toll-подобных рецепторов системы врожденного иммунитета в ТНР-1 моноцитах человека с разным уровнем дифференцировкиThe effect of Kagocel® on gene expression of Toll-like receptors of innate immunity in THP-1 human monocytes with different levels of differentiationhttps://orcid.org/0000-0003-0957-4513СоколоваТ. М.SokolovaT. M.

Соколова Татьяна Михайловна, доктор биологических наук

ул. Гамалеи, д. 18, Москва, 123098

Tatyana M. Sokolova, Dr. Sci. (Biol.)

18 Gamaleya St., Moscow 123098

tmsokolovavir@mail.ruhttps://orcid.org/0000-0003-0001-2493ПолосковВ. В.PoloskovV. V.

Полосков Владислав Васильевич, кандидат медицинских наук

ул. Гамалеи, д. 18, Москва, 123098

Vladislav V. Poloskov, Cand. Sci. (Med.)

18 Gamaleya St., Moscow 123098

tmsokolovavir@mail.ruФедеральное государственное бюджетное учреждение «Национальный исследовательский центр эпидемиологии и микробиологии имени почетного академика Н. Ф. Гамалеи» Министерства здравоохранения Российской ФедерацииРоссияNational Research Center for Epidemiology and Microbiology named after Honorary Academician N. F. GamaleyaRussian Federation202131052021212116121Copyright © Соколова Т.М., Полосков В.В., 20212021Соколова Т.М., Полосков В.В.Sokolova T.M., Poloskov V.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.biopreparations.ru/jour/article/view/341

Препарат Кагоцел® применяется в России для лечения вирусных инфекций. По химической структуре субстанция препарата Кагоцел® представляет собой сополимер полифенола госсипола с карбоксиметилцеллюлозой. Кагоцел® был исследован на наличие противовирусной и цитокининдуцирующей активности, а также изучено его токсическое действие. Цель работы: изучение действия субстанции Кагоцел на индукцию экспрессии генов Toll-подобных рецепторов (TLR) системы врожденного иммунитета в культуре клеток острого моноцитарного лейкоза человека линии THP-1 с разным уровнем дифференцировки. Материалы и методы: действие субстанции Кагоцел исследовали в концентрациях 0,2 и 2 мг/мл в отношении клеток линии THP-1 с разным уровнем дифференцировки — недифференцированных моноцитах и дифференцированных в макрофагоподобные клетки. Сравнительный анализ активности генов TLR 2, 3, 4, 7, 8, 9 проводили количественным методом ОТ-ПЦР. Определены стандартные отклонения уровней экспрессии генов в опытных образцах клеток (2deltaCq ± SD) относительно экспрессии в контроле. Результаты: субстанция Кагоцел в концентрации 0,2 мг/мл индуцировала в ТНР-1 моноцитах активацию экспрессии TLR2 в 3,5 раза, TLR3 в 2 раза, TLR4 в 1,6 раза, а в концентрации 2 мг/мл — дополнительно генов TLR7 и TLR8 в 1,4 раза, TLR9 в 2 раза. В ТНР-1 моноцитах, частично дифференцированных в макрофагоподобные клетки, уровни индукции TLR2, TLR3, TLR9 были достоверно выше, и наибольший уровень стимуляции наблюдался для TLR2 (в 8 раз). Выводы: полученные результаты характеризуют Кагоцел® как стимулятор генов TLR в линии клеток THP-1. Показано расширение спектра индуцированных генов TLR в ТНР-1 моноцитах при повышении концентрации препарата. Дифференцировка ТНР-1 моноцитов в макрофагоподобные клетки дополнительно усиливает восприимчивость к Кагоцелу®. Позитивная регуляция активности генов TLR может объяснять проявляемые препаратом Кагоцел® антивирусные и интерферон-индуцирующие свойства и также указывает на дополнительные возможности широкого применения при иммунопатологиях различного происхождения.

Kagocel® is used in Russia for the treatment of viral infections. In terms of its chemical structure, Kagocel® active ingredient is a copolymer of gossypol polyphenol and carboxymethylcellulose. The study investigated antiviral and cytokine-inducing activity of Kagocel®, as well as its toxic effects. The aim of the study was to investigate the effect of Kagocel® active ingredient on the induction of expression of the innate immune system receptor genes (Toll-like receptors, TLR) in the THP-1 human acute monocytic leukemia cell line with different levels of differentiation. Materials and methods: the effect of Kagocel active ingredient was investigated at the concentrations of 0.2 and 2 mg/mL in the THP-1 human acute monocytic leukemia cell line with different levels of differentiation: non-differentiated monocytes, and monocytes differentiated into macrophage-like cells. Comparative analysis of the activity of TLR 2, 3, 4, 7, 8, 9 genes was carried out by quantitative RT-PCR. The study determined standard deviations of the levels of gene expression in the experimental cells (2deltaCq ± SD) relative to the expression in the control cells. Results: Kagocel active ingredient at the concentration of 0.2 mg/mL induced activation of TLR2 expression in THP-1 monocytes by 3.5 times, TLR3 by 2 times, TLR4 by 1.6 times, and at the concentration of 2 mg/mL also induced activation of TLR7 and TLR8 by 1.4 times, and TLR9 by 2 times. The levels of TLR2, TLR3, TLR9 induction were significantly higher in THP-1 monocytes partially differentiated into macrophage-like cells, and the highest stimulation level was observed for TLR2 (8 times). Conclusions: the results obtained characterise Kagocel® as a stimulator of TLR genes in the THP-1 cell line. The number of TLR genes induced in THP-1 monocytes was shown to increase with the increase in the product concentration. THP-1 monocyte differentiation into macrophage-like cells enhances susceptibility to Kagocel®. The positive regulation of TLR genes activity may account for antiviral and interferon-inducing properties of Kagocel®, and also suggests the possibility of expanding the use of the product for various immune-associated diseases.

препарат Кагоцел®врожденный иммунитетTLRэкспрессия геновдифференцировка ТНР-1 моноцитовKagocel® preparationinnate immunityTLRgene expressiondifferentiation of THP-1 monocytesАвторы выражают благодарность академику РАН, профессору Ф. И. Ершову за предоставление субстанции Кагоцел и канд. мед. наук А. Н. Шувалову за участие в обсуждении результатов.The authors are grateful to academician, member of the Russian Academy of Sciences, professor F. I. Ershov for provision of Kagocel active ingredient, and to A. N. Shuvalov, Cand. Sci. (Med.), for participation in the discussion of the study results.ReferencesНестеренко ВГ, Суслов АП, Дятлов ВА, Круппа ИС. Полимерные производные госсипола, способ их получения и фармацевтическая композиция на их основе. Патент Российской Федерации № 2577539; 2016.Nesterenko VG, Suslov AP, Djatlov VA, Kruppa IS. Gossypol polymer derivatives, methods for production thereof and pharmaceutical composition based thereon. Patent of the Russian Federation No. 2577539; 2016 (In Russ.)Keshmiri-Neghab H, Goliaei B. Therapeutic potential of gossypol: an overview. Pharm Biol. 2014;52(1):124–8. https://doi.org/10.3109/13880209.2013.832776Keshmiri-Neghab H, Goliaei B. Therapeutic potential of gossypol: an overview. Pharm Biol. 2014;52(1):124–8. https://doi.org/10.3109/13880209.2013.832776Киселева ИВ, Рудой БА, Пирогов АВ, Толмачева НГ. Валидация ВЭЖХ-методики определения госсипола в субстанции «Кагоцел». Фармация. 2016;65(8):18–24.Kiseleva IV, Rudoy BA, Pirogov AV, Tolmacheva NG. Validation of HPLC procedure for detection of gossypol in the substance Kagocel. Farmatsiya = Pharmacy. 2016;65(8):18–24 (In Russ.)Боровская ТГ. Безопасность отечественного противовирусного препарата Кагоцел. Терапевтический архив. 2017;89(11):93–9. http://doi.org/10.17116/terarkh2017891193-99Borovskaya TG. Safety of the Russian antiviral drug Kagocel. Terapevticheskiy arkhiv = Therapeutic Archive. 2017;89(11):93–9 (In Russ.) http://doi.org/10.17116/terarkh2017891193-99Сологуб ТВ, Цветков ВВ. Кагоцел в терапии гриппа и острых респираторных вирусных инфекций: анализ и систематизация данных по результатам доклинических и клинических исследований. Терапевтический архив. 2017;89(8):113–9. http://doi.org/10.17116/terarkh2017898113-119Sologub TV, Tsvetkov VV. Kagocel in the therapy of influenza and acute respiratory viral infections: Data analysis and systematization from the results of preclinical and clinical trials. Terapevticheskiy arkhiv = Therapeutic Archive. 2017;89(8):113–9 (In Russ.) http://doi.org/10.17116/terarkh2017898113-119Нестеренко ВГ. Принцип неопределенности в биологии и медицине. Фармация. 2020;69(6):5–7. https://doi.org/10.29296/25419218-2020-06-01Nesterenko VG. The uncertainty principle in biology and medicine. Farmatsiya = Pharmacy. 2020;69(6):5–7 (In Russ.) https://doi.org/10.29296/25419218-2020-06-01Zeng Y, Ma J, Xu L, Wu D. Natural product gossypol and its derivatives in precision cancer medicine. Curr Med Chem. 2019;26(10):1849–73. https://doi.org/10.2174/0929867324666170523123655Zeng Y, Ma J, Xu L, Wu D. Natural product gossypol and its derivatives in precision cancer medicine. Curr Med Chem. 2019;26(10):1849–73. https://doi.org/10.2174/0929867324666170523123655Barba-Barajas M, Hernández-Flores G, Lerma-Díaz JM, Ortiz-Lazareno PC, Domínguez-Rodríguez JR, Barba-Barajas L, et al. Gossypol induced apoptosis of polymorphonuclear leukocytes and monocytes: involvement of mitochondrial pathway and reactive oxygen species. Immunopharmacol Immunotoxicol. 2009;31(2):320–30. https://doi.org/10.1080/08923970902718049Barba-Barajas M, Hernández-Flores G, Lerma-Díaz JM, Ortiz-Lazareno PC, Domínguez-Rodríguez JR, Barba-Barajas L, et al. Gossypol induced apoptosis of polymorphonuclear leukocytes and monocytes: involvement of mitochondrial pathway and reactive oxygen species. Immunopharmacol Immunotoxicol. 2009;31(2):320–30. https://doi.org/10.1080/08923970902718049Yang J, Chen G, Li LL, Pan W, Zhang F, Yang J, et al. Synthesis and anti-H5N1 activity of chiral gossypol derivatives and its analogs implicated by a viral entry blocking mechanism. Bioorg Med Chem Lett. 2013;23(9):2619–23. http://doi.org/10.1016/j.bmcl.2013.02.101Yang J, Chen G, Li LL, Pan W, Zhang F, Yang J, et al. Synthesis and anti-H5N1 activity of chiral gossypol derivatives and its analogs implicated by a viral entry blocking mechanism. Bioorg Med Chem Lett. 2013;23(9):2619–23. http://doi.org/10.1016/j.bmcl.2013.02.101Федякина ИТ, Коноплева МВ, Прошина ЕС, Линник ЕВ, Никитина НИ. Противовирусное действие субстанции «Кагоцел» in vitro в отношении вирусов гриппа H1N1, H1N1pdm09 и H3N2. Вопросы вирусологии. 2019;64(3):125–31. https://doi.org/10.18821/0507-4088-2019-64-3-125-131Fediakina IT, Konopleva MV, Proshina ES, Linnik EV, Nikitina NI. Antiviral effect of “Kagocel” substance in vitro on influenza viruses H1N1, H1N1pdm09 and H3N2. Voprosy virusologii = Problems of Virology. 2019;64(3):125–31 (In Russ.) https://doi.org/10.18821/0507-4088-2019-64-3-125-131Соколова ТМ, Шувалов АН, Колодяжная ЛВ, Оспельникова ТП, Ершов ФИ. Механизмы действия препарата «Кагоцел» в клетках человека. Сообщение 1. Регуляция транскрипции генов системы интерферона и апоптоза. В кн.: Ершов ФИ, Наровлянский АН, ред. Сборник научных статей. Интерферон — 2011. М.; 2012. С. 389–401.Sokolova TM, Shuvalov AN, Kolodyazhnaya LV, Ospelnikova TP, Ershov FI. The mechanisms of action of the drug “Kagocel” in human cells. Communication 1. Regulation of transcription of genes of the interferon system and apoptosis. In: Ershov FI, Narovlyanskiy AN, eds. Collection of Proceedings. Interferon — 2011. Moscow; 2012. P. 389–401 (In Russ.)Оспельникова ТП, Соколова ТМ, Колодяжная ЛВ, Миронова ТВ, Чкадуа ГЗ, Ершов ФИ. Механизмы действия препарата «Кагоцел» в клетках человека. Сообщение 2. Синтез иммуномодулирующих цитокинов. В кн.: Ершов ФИ, Наровлянский АН, ред. Сборник научных статей. Интерферон — 2011. М.; 2012. С. 401–7.Ospelnikova TP, Sokolova TM, Kolodyazhnaya LV, Mironova TV, Chkadua GZ, Ershov FI. Mechanisms of action of the preparation “Kagocel” in human cells. Communication 2. Synthesis of immunomodulatoty cytokines. In: Ershov FI, Narovlyanskiy AN, eds. Collection of scientific articles. Interferon — 2011. Moscow; 2012. P. 401–7 (In Russ.)Горская ЮФ, Грабко ВИ, Коноплёва МВ, Суслов АП, Нестеренко ВГ. Влияние Кагоцела® на численность мультипотентных стромальных клеток, экспрессию генов цитокинов в первичных культурах стромальных клеток костного мозга, а также на концентрацию цитокинов в сыворотке крови мышей линии СВА. Бюллетень экспериментальной биологии и медицины. 2015;159(2):200–4. https://doi.org/10.1007/s10517-015-2932-7Gorskaya YF, Grabko VI, Konopleva MV, Suslov AP, Nesterenko VG. Effects of Kagocel ® on the counts of multipotent stromal cells, expression of cytokine genes in primary cultures of bone marrow stromal cells, and serum cytokine concentrations in CBA mice. Byulleten’ eksperimental’noi biologii i meditsiny = Bulletin of Experimental Biology and Medicine. 2015;159(2):240–4 (In Russ.) https://doi.org/10.1007/s10517-015-2932-7Горская ЮФ, Семенова ЕН, Грабко ВИ, Суслов АП, Нестеренко ВГ. Противовирусный препарат «Кагоцел®» оказывает модулирующее действие на цитокиновый профиль сыворотки крови мышей линии СВА, формирующийся под действием комплекса антигенов S. typhimurium in vivo. Иммунология. 2014;35(5):272–5.Gorskaya UF, Semyonova EN, Grabco VI, Suslov AP, Neste renko VG. Antivirus preparation Kagocel ® exerts modulation multidirection influence on blood serum cytokines profile forming by S. typhimurium antigen complex injection in CBA mice. Immunologiya = Immunology. 2014;35(5):272–5 (In Russ.)Brubaker SW, Bonham KS, Zanoni I, Kagan JC. Innate immune pattern recognition: a cell biological perspective. Annu Rev Immunol. 2015;33:257–90. https://doi.org/10.1146/annurev-immunol-032414-112240Brubaker SW, Bonham KS, Zanoni I, Kagan JC. Innate immune pattern recognition: a cell biological perspective. Annu Rev Immunol. 2015;33:257–90. https://doi.org/10.1146/annurev-immunol-032414-112240Khoo JJ, Forster S, Mansell A. Toll-like receptors as interferon-regulated genes and their role in disease. J Interferon Cytokine Res. 2011;31(1):13–25. https://doi.org/10.1089/jir.2010.0095Khoo JJ, Forster S, Mansell A. Toll-like receptors as interferon-regulated genes and their role in disease. J Interferon Cytokine Res. 2011;31(1):13–25. https://doi.org/10.1089/jir.2010.0095Hussein WM, Liu T-Yu, Skwarczynski M, Toth I. Toll-like receptor agonists: a patent review (2011–2013). Expert Opin Ther Pat. 2014;24(4):453–70. https://doi.org/10.1517/13543776.2014.880691Hussein WM, Liu T-Yu, Skwarczynski M, Toth I. Toll-like receptor agonists: a patent review (2011–2013). Expert Opin Ther Pat. 2014;24(4):453–70. https://doi.org/10.1517/13543776.2014.880691Соколова ТМ, Полосков ВВ, Бурова ОС, Шувалов АН, Соколова ЗА, Иншаков АН и др. Действие интерферонов и индукторов интерферонов на экспрессию генов рецепторов TLR/RLR и дифференцировку опухолевых линий клеток ТНР-1 и НСТ-116. Российский биотерапевтический журнал. 2016;15(3):28–33. https://doi.org/10.17650/1726-9784-2016-15-3-28-33Sokolova TM, Poloskov VV, Burova OS, Shuvalov AN, Sokolova ZA, Inshakov AN, et al. Action interferons and IFN-inductors on TLR/ RLRs genes expression and differentiation of tumor cell lines THP-1 and HCT-116. Rossiiskii bioterapevticheskii zhurnal = Russian Journal of Biotherapy. 2016;15(3):28–33 (In Russ.) https://doi.org/10.17650/1726-9784-2016-15-3-28-33Соколова ТМ, Полосков ВВ, Шувалов АН, Бурова ОС, Соколова ЗА. Сигнальные TLR/RLR-механизмы иммуномодулирующего действия препаратов ингавирин и тимоген. Российский биотерапевтический журнал. 2019;18(1):60–6. https://doi.org/10.17650/1726-9784-2019-18-1-60-66Sokolova TM, Poloskov VV, Shuvalov AN, Burova OS, Sokolova ZA. Signalling TLR/RLR-mechanisms of immunomodulationg action of ingavirin and thymogen preparations. Rossiysky bioterapevtichesky zhurnal = Russian Journal of Biotherapy. 2019;18(1):60–6 (In Russ.) https://doi.org/10.17650/1726-9784-2019-18-1-60-66Соколова ТМ, Шувалов АН, Полосков ВВ, Ершов ФИ. Стимуляция генов сигнальной трансдукции препаратами Ридостин, Циклоферон и Ингавирин. Цитокины и воспаление. 2015;14(2):26–34.Sokolova TM, Shuvalov AN, Poloskov VV, Ershov FI. Stimulation of signaling transduction gene expression with drugs Ridostin, Cycloferon and Ingavirin. Tsitokiny i vospalenie = Cytokines and Inflammation. 2015;14(2):26–34 (In Russ.)Chanput W, Mes JJ, Wichers HJ. THP-1 cell line: an in vitro cell model for immune modulation approach. Int Immunopharmacol. 2014;23(1):37–45. https://doi.org/10.1016/j.intimp.2014.08.002Chanput W, Mes JJ, Wichers HJ. THP-1 cell line: an in vitro cell model for immune modulation approach. Int Immunopharmacol. 2014;23(1):37–45. https://doi.org/10.1016/j.intimp.2014.08.002Полосков ВВ, Соколова ЗА, Бурова ОС, Шувалов АН, Соколова ТМ. Действие митогенов на дифференцировку клеток ТНР-1 и экспрессию TLR/RLR-генов. Цитокины и воспаление. 2016;15(2):161–5.Poloskov VV, Sokolova ZA, Burova OS, Shuvalov AN, Sokolova TM. The effect of mitogens on the differentiation of THP-1 cells and the expression of TLR/RLR genes. Tsitokiny i vospalenie = Cytokines and Inflammation. 2016;15(2):161–5 (In Russ.)Ginhoux F, Jung S. Monocytes and macrophages: developmental pathways and tissue homeostasis. Nat Rev Immunol. 2014;14(6):392-404. https://doi.org/10.1038/nri3671Ginhoux F, Jung S. Monocytes and macrophages: developmental pathways and tissue homeostasis. Nat Rev Immunol. 2014;14(6):392-404. https://doi.org/10.1038/nri3671Наровлянский АН, Полосков ВВ, Иванова АМ, Мезенцева МВ, Суетина ИА, Руссу ЛИ и др. Интерферон-регулирующая активность препарата ЦелАгрип и его влияние на образование активных форм кислорода и экспрессию генов врожденного иммунитета в перевиваемых культурах клеток лимфомы Бёркитта. Вопросы вирусологии. 2020;65(2):87–94. https://doi.org/10.36233/0507-4088-2020-65-2-87-94Narovlyansky AN, Poloskov VV, Ivanova AM, Mezentseva MV, Suetina IA, Russu LI, et al. 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. Voprosy virusologii = Problems of Virology. 2020;65(2):87–94 (In Russ.) https://doi.org/10.36233/0507-4088-2020-65-2-87-94Наровлянский АН, Мезенцева МВ, Суетина ИА, Руссу ЛИ, Иванова АМ, Полосков ВВ и др. Цитокин-регулирующая активность противовирусного препарата ЦелАгрип в перевиваемых В-клеточных линиях лимфомы Беркитта. Вопросы вирусологии. 2019;64(4):165–72. https://doi.org/10.36233/0507-4088-2019-64-4-165-172Narovlyanskiy AN, Mezentseva MV, Suetina IA, Russu LI, Ivanova AM, Poloskov VV, et al. Cytokine-regulating activity of anti-virus preparation CelAgripus in Burkitt’s lymphoma stable B-cell lines. Voprosy virusologii = Problems of Virology 2019;64(4):165–72 (In Russ.) https://doi.org/10.36233/0507-4088-2019-64-4-165-172Su L, Wang Y, Wang J, Mifune Y, Morin MD, Jones BT, et al. Structural basis of TLR2/TLR1 activation by the synthetic agonist Diprovocim. J Med Chem. 2019;62(6):2938–49. https://doi.org/10.1021/acs.jmedchem.8b01583Su L, Wang Y, Wang J, Mifune Y, Morin MD, Jones BT, et al. Structural basis of TLR2/TLR1 activation by the synthetic agonist Diprovocim. J Med Chem. 2019;62(6):2938–49. https://doi.org/10.1021/acs.jmedchem.8b01583

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