The effects of liposomes containing astaxanthin ethers on cytokine secretion by human peripheral blood mononuclear cells


Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

Relevance. According to the literature, astaxanthin (AST) esters have a pronounced neuroprotective and anti-inflammatory effect in experimental animals with neurodegeneration. Due to the low water solubility, the use of AST esters in the form of phospholipid nanoemulsions is promising. The principal mechanisms of the neuroprotective effect of AST esters include anti-inflammatory action, so it is relevant to study the anti-inflammatory and immunomodulatory effect of nanoemulsions containing AST esters. The aim of this work was to study the effect of phospholipid-based nanoemulsions of AST esters on the secretion of major cytokines and inflammatory mediators (GM-CSF (granulocyte-macrophage colony-stimulating factor), IL-ip, IL-6, IFNy) by human peripheral blood mononuclear cells (PBMC). Material and Methods. Lipid nanoemulsions were prepared from Lipoid S75 by hot emulsification method. AST esters from Haematococcus pluvalis were used for incorporation into nanoemulsions. PBMCs from 6 healthy volunteers (men, age 21-31 years) were isolated from blood in a one-step ficoll urographin density gradient. Cultivation was performed under the following conditions: 1) without addition of nanoemulsions and phytohemagglutinin A (PGA); 2) with PGA, without nanoemulsions; 3) with PGA and nanoemulsions of AST esters; 4) with PGA and nanoemulsions containing no AST esters; 5) with nanoemulsions of AST esters; 6) with nanoemulsions containing no AST esters. Multiplex analysis was used to determine cytokines in the cell supernatants. Results. Nanoemulsions with AST esters suppressed the FGA-stimulated secretion of innate and adaptive immunity cytokines (GM-CSF, IL-1P, IL-6, IFNy) by PBMCs. Addition of nanoemulsions without AST to the PBMCs partially suppressed cell activation by inhibiting the secretion of adaptive immunity cytokine IFNy, but did not affect the levels of proinflammatory cytokines. Conclusion. The results indicate an anti-inflammatory and immunomodulatory effect of AST esters in the form of nanoemulsions, which shows the prospects for further studies of their effects mediating neuroprotection in models of neurodegenerative diseases.

About the authors

I. K Malashenkova

Kurchatov Institute; Federal State Budget Institution of Science State Research Center of The Russian Federation Institute of Medical and Biological Problems Russian Academy of Sciences

Email: malashenkova.irina@bk.ru
Ph.D. (Med.)

S. A Krynskiy

Kurchatov Institute

Email: malashenkova.irina@bk.ru

Ph.D. (Med.)

D. P Ogurtsov

Kurchatov Institute

Email: malashenkova.irina@bk.ru

Ph.D. (Med.)

A. Yu Ratushnyy

Federal State Budget Institution of Science State Research Center of the Russian Federation Institute of Medical and Biological Problems Russian Academy of Sciences

Email: malashenkova.irina@bk.ru

Ph.D. (Biol.)

N. Yu Lotosh

Kurchatov Institute

Email: malashenkova.irina@bk.ru

Ph.D. (Chem.)

E. A Kulikov

Kurchatov Institute

Email: malashenkova.irina@bk.ru

Junior Research Scientist

A. R Akulova

Kurchatov Institute

Email: malashenkova.irina@bk.ru

Research Technician

S. N Moskvina

Kurchatov Institute

Email: malashenkova.irina@bk.ru

Ph.D. (Biol.)

A. A Selishcheva

Kurchatov Institute; Lomonosov Moscow State University

Email: malashenkova.irina@bk.ru

Dr.Sc. (Chem.)

N. A Didkovsky

Federal State Budget Institution of Science State Research Center of The Russian Federation Institute of Medical and Biological Problems Russian Academy of Sciences

Author for correspondence.
Email: malashenkova.irina@bk.ru

Dr.Sc. (Med.)

References

  1. Kishimoto Y., Yoshida H., Kondo K. Potential Anti-Atherosclerotic Properties of Astaxanthin. Mar Drugs. 2016; 14(2): 35.
  2. Малашенкова И.К., Селищева А.А., Куликов Е.А. и др. Эффекты природного органического пигмента астаксантина и перспективы его применения при болезни Альцгеймера. Экспериментальная и клиническая фармакология. 2021; 84(1): 14-24.
  3. Rahman S.O., Panda B.P., Parvez S., et al. Neuroprotective role of astaxanthin in hippocampal insulin resistance induced by Ap peptides in animal model of Alzheimer's disease. Biomed Pharmacother. 2019; 110: 47-58.
  4. Che H., Li Q., Zhang T., et al. Effects of Astaxanthin and Docosahexaenoic-Acid-Acylated Astaxanthin on Alzheimer's Disease in APP/PS1 Double-Transgenic Mice. J. Agric. Food Chem. 2018; 66(19): 4948-4957.
  5. Paouri E., Georgopoulos S. Systemic and CNS Inflammation Crosstalk: Implications for Alzheimer's Disease. Curr. Alzheimer. Res. 2019; 16(6): 559-574.
  6. Zhou P., Li M., Shen B., et al. Directed Coevolution of β-Carotene Ketolase and Hydroxylase and Its Application in Temperature-Regulated Biosynthesis of Astaxanthin. J. Agric. Food Chem. 2019; 67: 1072-1080
  7. Wang C.C., Shi H.H., Xu J., et al. Docosahexaenoic acid-acylated astaxanthin ester exhibits superior performance over non-esterified astaxanthin in preventing behavioral deficits coupled with apoptosis in MPTP-induced mice with Parkinson’s disease. Food Funct. 2020; 11: 8038-8050.
  8. Kulikova I.S., Lotosh N.Yu., Turanova V.A., et al. Stabilized nanoemulsions of astaxanthin esters of known fatty-acid composition. Pharmaceutical Chemistry Journal. 2020; 54(8): 811-815.
  9. Lotosh N.Yu., Kryuchkova A. V., Kulikov E.A., et al. Effect of Nanoemulsions Containing Astaxanthin or Its Esters on the Spatial Behavior of 5XFAD Mice. Nanobiotechnology Reports. 2022; 17: 227-234.
  10. Chen S.S., Keenan R.M. Effect of phosphatidylcholine liposomes on the mitogen-stimulated lymphocyte activation. Biochem. Biophys. Res. Commun. 1977; 79(3): 852-858.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
2. Secretion of cytokines GM-CSF (a), IL-1β (b), IL-6 (c), IFNγ (d) MNCs under incubation conditions after 24 h. From left to right: spontaneous secretion, secretion upon addition of PHA, secretion upon addition of PHA and S75 nanoemulsions with AST esters, secretion with the addition of PHA and S75 nanoemulsions; * - significant (p < 0.05) differences with the base level of secretion

Download (80KB)

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».