Влияние ферментативно деполимеризованного фукоидана на эффекторные функции клеток врожденного и адаптивного иммунитета

Использование сульфатированных полисахаридов (фукоиданов) в качестве фармацевтических субстанций или адъювантов связано с решением задачи по получению структурно охарактеризованных и однородных образцов или их олигомерных фракций, сохраняющих высокую биологическую активность. Нами получен высокоочищенный продукт ферментативного гидролиза фукоидана из бурой водоросли Fucus evanescens и дана оценка биологической активности полученного продукта в сравнении с нативным фукоиданом. Цель работы: изучение влияния ферментативно деполимеризованного образца фукоидана из бурой водоросли F. evanescens на эффекторные функции клеток врожденного и адаптивного иммунитета in vitro и in vivo в условиях антигенной нагрузки овальбумином (ОВА) в сравнении с нативным фукоиданом. Материалы и методы: для оценки влияния образцов фукоиданов (ферментативно деполимеризованного и нативного) in vitro на уровень экспрессии основных иммунофенотипических маркеров клеток врожденного и адаптивного иммунитета (нейтрофилов, натуральных киллеров, моноцитов, лимфоцитов) применяли методы проточной цитометрии. В экспериментах in vivo в сыворотке крови мышей линии BALB/c, иммунизированных ОВА, исследовали уровень специфических антител IgG, IgG1, IgG2а и цитокинов (IFN-γ, IL-2, IL-10, IL-12). Статистическую обработку полученных данных проводили с помощью пакета программы Statistica 10. Результаты: под влиянием обоих образцов фукоиданов in vitro выявлены изменения уровня экспрессии основных иммунофенотипических маркеров клеток врожденного и адаптивного иммунитета, свидетельствующие об их активации. В условиях in vivo под действием образцов фукоиданов наблюдалось увеличение уровня ОВА-специфических антител (IgG, IgG1, IgG2a) и продукции цитокинов (IFN-γ, IL-2, IL-10). Выводы: показана активация образцом ферментативно деполимеризованного фукоидана врожденного и адаптивного иммунитета, которая не уступает действию нативного образца фукоидана, что определяет возможность его применения в качестве адъюванта для широкого спектра профилактических и терапевтических вакцин.

1. Menshova RV, Shevchenko NM, Imbs TI, Zvyagintseva TN, Malyarenko OS, Zaporoshets TS, et al. Fucoidans from Brown Alga Fucus evanescens: structure and biological activity. Front Marine Sci. 2016;3:1–9. https://doi.org/10.3389/fmars.2016.00129

2. Silchenko AS, Rasin AB, Kusaykin MI, Malyarenko OS, Shevchenko NM, Zueva AO, et al. Modification of native fucoidan from Fucus evanescens by recombinant fucoidanase from marine bacteria Formosa algae. Carbohydr Polym. 2018;193:189–95. https://doi.org/10.1016/j.carbpol.2018.03.094

3. Anastyuk SD, Shevchenko NM, Dmitrenok PS, Zvyagintseva TN. Structural similarities of fucoidans from brown algae Silvetia babingtonii and Fucus evanescens, determined by tandem MALDI-TOF mass spectrometry. Carbohydr Res. 2012;358:78–81. https://doi.org/10.1016/j.carres.2012.06.015

4. Dubois M, Gilles K, Hamilton JK, Rebers PA, Smith F. A colorimetric method for the determination of sugars. Nature. 1951;168(4265):167. https://doi.org/10.1038/168167a0

5. Dodgson KS, Price RG. A note on the determination of the ester sulphate content of sulphated polysaccharides. Biochem J. 1962;84(1):106–10. https://doi.org/10.1042/bj0840106

6. Waffenschmidt S, Jaenicke L. Assay of reducing sugars in nanomole range with 2,2-bicinchoninate. Anal Biochem. 1987;165(2):337–40. https://doi.org/10.1016/0003-2697(87)90278-8

7. Romee R, Foley B, Lenvik T, Wang Y, Zhang B, Ankarlo D, et al. NK cell CD16 surface expression and function is regulated by a disintegrin and metalloprotease-17 (ADAM17). Blood. 2013;121(18):3599–608. https://doi.org/10.1182/blood-2012-04-425397

8. Ahmad F, Tufa DM, Mishra N, Jacobs R, Schmidt RE. Terminal differentiation of CD56(dim)CD16(+) natural killer cells is associated with increase in natural killer cell frequencies after antiretroviral treatment in HIV-1 infection. AIDS Res Hum Retroviruses. 2015;31(12):1206–12. https://doi.org/10.1089/aid.2015.0115

9. Kuznetsova TA, Persiyanova EV, Ermakova SP, Khotimchenko MYu, Besednova NN. The sulfated polysaccharides of Brown Algae and products of their enzymatic transformation as potential vaccine adjuvants. Nat Prod Com. 2018;13(8);1083–95. https://doi.org/10.1177/1934578X1801300837

10. Zhang W, Oda T, Yu Q, Jin JO. Fucoidan from Macrocystis pyrifera has powerful immune-modulatory effects compared to three other fucoidans. Mar Drugs. 2015;13(3):1084–104. https://doi.org/10.3390/md13031084

11. Kim SY, Joo HG. Evaluation of adjuvant effects of fucoidan for improving vaccine efficacy. J Vet Sci. 2015;16(2):145–50. https://doi.org/10.4142/jvs.2015.16.2.145

12. Ikewaki N, Dedeepiya VD, Raghavan K, Rao KS, Vaddi S, Osawa H, et al. β-glucan vaccine adjuvant approach for cancer treatment through immune enhancement (B–VACCIEN) in specific immunocompromised populations (Review). Oncol Rep. 2022;47(1):14. https://doi.org/10.3892/or.2021.8225

13. Pifferi C, Fuentes R, Fernández-Tejada A. Natural and synthetic carbohydrate-based vaccine adjuvants and their mechanisms of action. Nat Rev Chem. 2021;5(3):197–216. https://doi.org/10.1038/s41570020-00244-3

14. Seder RA, Hill AV. Vaccines against intracellular infections requiring cellular immunity. Nature. 2000;406(6797):793–8. https://doi.org/10.1038/35021239

15. McKee AS, Munks MW, Marrack P. How do adjuvants work? Important considerations for new generation adjuvants. Immunity. 2007;27(5):687–90. https://doi.org/10.1016/j.immuni.2007.11.003

16. Coffman RL, Sher A, Seder RA. Vaccine adjuvants: putting innate immunity to work. Immunity. 2010;33(4):492–503. https://doi.org/10.1016/j.immuni.2010.10.002

17. Mathers AR, Cuff CF. Role of interleukin-4 (IL-4) and IL-10 in serum immunoglobulin G antibody responses following mucosal or systemic reovirus infection. J Virol. 2004;78(7):3352–60. https://doi.org/10.1128/jvi.78.7.3352-3360.2004

18. Gherardi RK, Eidi H, Crépeaux G, Authier FJ, Cadusseau J. Biopersistence and brain translocation of aluminum adjuvants of vaccines. Front Neurol. 2015;6:4. https://doi.org/10.3389/fneur.2015.00004