Monocyte culture as a model for in vitro testing of pharmaceutical compositions

Cover Page

Cite item

Full Text

Abstract

This study aimed to investigate the immunotropic effects of a pharmaceutical composition based on a probiotic strain metabolites, and plant components of various origin using an in vitro model of human monocyte culture. The authors propose a mixture of exometabolites from Saccharomyces boulardii (S. boulardii) as the basis of all suggested formulations aimed at regeneration of human epithelial cells. The compositions included St. John’s wort extract and coriander oil. The effectiveness of these pharmaceutical compositions was evaluated using monocytes isolated from adult donors. Mononuclear cells (MNCs) were isolated by gradient centrifugation. The monocytes were seeded into 24-well plates, co-cultured with the studied compositions (experimental samples) and without compositions (controls). Monoclonal antibodies were used to identify cell markers of monocyte/macrophage lineage. Phenotypic analysis of monocytes was performed using a CytoFLEX flow cytometer. The M2 phenotype was characterized using CD204, CD163, and CD206 antibodies, whereas the M1 phenotype was assessed using CD80 and CD86 antibodies. It was proven that co-cultivation with St. John’s wort extract induced cultured monocytes to acquire the M1 phenotype, while a significantly increased expression of all surface markers for TLR4, CD80, and CD86 was observed. In contrast, the coriander extract (mixture #1) significantly inhibited the expression of M2 phenotype markers compared with unstimulated cells. The percentage of M2 monocytes (CD204+, CD206+, and CD163+ phenotypes) was increased after co-cultivation with both oil and after co-cultivation with S. boulardii metabolites for all the studied markers. Exposure to coriander oil and mixture No. 1 significantly reduced the gene expression of all M1 markers, i.e. TLR4, CD80, CD86. The reducing effect of M1 marker expression persisted after addition of S. boulardii metabolites only for TLR4 and CD86 compared with the control. A subpopulation of monocytes with TLR4+, CD204+, CD206+, CD163+ phenotype, coexpressing the M1 and M2 polarization markers was detected during co-cultivation with both mixtures #2 and #3. The percentage of hybrid TLR4 +M2 monocytes was significantly higher in mixture 2 compared with mixture 3 (p < 0.001 and p < 0.05, respectively). Hence, the mixtures under study cause M1/M2 monocyte polarization depending on the composition, thus recommending its potential usage in cosmetology and medical practice, depending on etiology of the disease.

About the authors

Marina V. Nikolenko

Tyumen State Medical University

Author for correspondence.
Email: nikolenko-marina@mail.ru
ORCID iD: 0000-0002-1099-0656

PhD, MD (Biology), Professor of the Department of Microbiology, Head of the Laboratory of Microbiome, Regenerative Medicine and Cellular Technologies

Russian Federation, Tyumen

Elena G. Kostolomova

Tyumen State Medical University

Email: lenakost@mail.ru
ORCID iD: 0000-0002-0237-5522

PhD (Biology), Associate Professor, Department of Microbiology

Russian Federation, Tyumen

Darya S. Sivkova

Tyumen State Medical University

Email: dasivkova@yandex.ru
ORCID iD: 0009-0006-5672-4608

Assistant Professor of the Department of Microbiology, Junior Researcher of the Laboratory of Microbiome, Regenerative Medicine and Cellular Technologies

Russian Federation, Tyumen

Anastasiya I. Borisenok

Tyumen State Medical University

Email: Borisenok_A@mail.ru
ORCID iD: 0000-0002-7388-9141

PhD (Pharmacy), Associate Professor, Department of Microbiology

Russian Federation, Tyumen

Natalia V. Baryshnikova

Tyumen State Medical University

Email: barnv7600@mail.ru
ORCID iD: 0000-0001-6458-4920

Senior Lecturer, Department of Microbiology

Russian Federation, Tyumen

Olga I. Malishevskaya

Tyumen State Medical University

Email: olgaivan1988@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0001-8709-5281

PhD (Pharmacy), Associate Professor, Department of Pharmaceutical Disciplines

Russian Federation, Tyumen

Ekaterina M. Vaseva

Tyumen State Medical University

Email: yuga-21@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0002-5556-3180

PhD (Pharmacy), Associate Professor, Department of Pharmaceutical Disciplines

Russian Federation, Tyumen

Yulia S. Prikhodko

Tyumen State Medical University

Email: 2690-1998@mail.ru
ORCID iD: 0000-0002-5553-4814

Assistant Professor, Department of Pharmaceutical Disciplines

Russian Federation, Tyumen

References

  1. Барышникова Н.В., Васева Е.М., Сивкова Д.С., Борисенок А.И., Малишевская О.И., Приходько Ю.С., Николенко М.В. Влияние композиционного состава на основе экзометаболитов Saccharomyces boulardii в отношении патогенных и персистентных свойств грибов рода Сandida // Российский иммунологический журнал, 2024. Т. 27, № 3. С. 493-498. [Baryshnikova N.V., Vaseva E.M., Sivkova D.S., Borisenok A.I., Malishevskaya O.I., Prikhodko Yu.S., Nikolenko M.V. The influence of a composition based on exometabolites of Saccharomyces boulardii in relation to the pathogenic and persistent properties of fungi of the genus Candida. Rossiyskiy immunologicheskiy zhurnal = Russian Journal of Immunology, 2024, Vol. 27, no. 3, pp. 493-498. (In Russ.)] doi: 10.46235/1028-7221-16693-TIO.
  2. Костоломова Е.Г., Тимохина Т.Х., Перунова Н.Б., Полянских Е.Д., Сахаров Р.А., Комарова А.В. Оценка иммуномодулирующей активности Bifidobacterium bifidum 791 на модели клеток врожденного и адаптивного иммунитета в эксперименте in vitro // Российский иммунологический журнал, 2022. Т. 25, № 2. С. 213-218. Kostolomova E.G., Timokhina T.Kh., Perunova N.B., Polyanskikh E.D., Sakharov R.A., Komarova A.V. In vitro evaluation of immunomodulatory activity of Bifidobacterium bifidum 791 in the cell model of innate and adaptive immunity. Rossiyskiy immunologicheskiy zhurnal = Russian Journal of Immunology, 2022, Vol. 25, no. 2, pp. 213-218. (In Russ.)] doi: 10.46235/1028-7221-1133-IVE.
  3. Rath M., Müller I., Kropf P., Closs E.I., Munder M. Metabolism via arginase or nitric oxide synthase: two competing arginine pathways in macrophages. Front. Immunol., 2014. Vol. 5, 532. doi: 10.3389/fimmu.2014.00532.
  4. Tuzlak S., Dejean A.S., Iannacone M., Quintana F.J., Waisman A., Ginhoux F., Korn T., Becher B. Repositioning TH cell polarization from single cytokines to complex help. Nat. Immunol., 2021, Vol. 22, no. 10, pp. 1210-1217.
  5. Fernando M.R., Reyes J.L., Iannuzzi J., Leung G., McKay D.M. The Pro-Inflammatory Cytokine, Interleukin-6, Enhances the Polarization of Alternatively Activated Macrophages. PloS One, 2014, Vol. 9, no. 4, e94188. doi: 10.1371/journal.pone.0094188.
  6. Yang J., Zhang L., Yu C., Yang X.F., Wang H. Monocyte and macrophage differentiation: circulation inflammatory monocyte as biomarker for inflammatory diseases. Biomarker Res., 2014, Vol. 2, no. 1, 1. doi: 10.1186/2050-7771-2-1.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML

Copyright (c) 2025 Nikolenko M.V., Kostolomova E.G., Sivkova D.S., Borisenok A.I., Baryshnikova N.V., Malishevskaya O.I., Vaseva E.M., Prikhodko Y.S.

Creative Commons License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».