Anti-cytokine effects of chalcon analogues in experimental "cytokine storm" in rats

Cover Page

Cite item

Full Text

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

Abstract

The aim of the study was to evaluate the anti-cytokine effects of chalcon analogues in an experimental “cytokine storm”.

Materials and methods. The “cytokine storm” was modeled in rats by intraperitoneal injection of lipopolysaccharide at a dose of 10 mg / kg. The test compounds and the reference drug dexamethasone were administered intraperitoneal 60 minutes after lipopolysaccharide injection at doses of 20 mg / kg and 3 mg / kg, respectively. After 24 hours, changes of the cytokines concentration in blood serum (IL-1â, IL-6, IL-10, and TNF-á), body temperature, and the severity of pulmonary edema were evaluated.

Results. In the study, it was found that the administration of all the test-compounds reduced symptoms of hypercytokinemia, reflected in the decrease in the concentration of proinflammatory cytokines IL-1â, IL-6, and TNF-á with high content of IL-10 in serum. At the same time, the body temperature and pulmonary edema in rats against the background of the injection of the test chalcon analogues relative to animals that did not receive pharmacological support also decreased. Against the background of the administration of dexamethasone to animals, the concentration of IL-6, IL-1â and TNF-á decreased by 25.0% (p < 0.05); 44.1% (p < 0.05) and 33.3% (p < 0.05), as well as an increase in the content of IL-10 by 60.0% (p < 0.05), with a decrease in pulmonary edema and body temperature. It should be noted that there were no statistically significant differences between the groups of animals that were received the studied chalcon analogues and the reference drug.

Conclusion. The study showed the relevance of further study of representatives of a number of chalcon derivatives as non-hormonal means of correcting the “cytokine storm” with a high therapeutic potential.

About the authors

Maksim V. Chernikov

Pyatigorsk Medical-Pharmaceutical Institute — branch of Volgograd State Medical University

Email: pharmax@list.ru

MD, PhD, DSc (Medicine), Associate Professor, Chair of the Department of Pharmacology with a Course of Clinical Pharmacology

Russian Federation, Pyatigorsk

Dmitriy I. Pozdnyakov

Pyatigorsk Medical-Pharmaceutical Institute — branch of Volgograd State Medical University

Author for correspondence.
Email: pozdniackow.dmitry@yandex.ru

MD, PhD (Pharmacology), Associate Professor of the Department of Pharmacology with a Course of Clinical Pharmacology

Russian Federation, Pyatigorsk

Victoria M. Rukovitsina

Pyatigorsk Medical-Pharmaceutical Institute — branch of Volgograd State Medical University

Email: v.m.rucovitcina@mail.ru

Post-Graduate student of the Department of Organic Chemistry

Russian Federation, Pyatigorsk

Eduard T. Oganesyan

Pyatigorsk Medical-Pharmaceutical Institute — branch of Volgograd State Medical University

Email: edwardow@mail.ru

MD, PhD, DSc (Pharmaco­logy), Professor, Head of the Department of Organic Chemistry

Russian Federation, Pyatigorsk

References

  1. Soy M, Keser G, Atagündüz P, et al. Cytokine storm in COVID-19: pathogenesis and overview of anti-inflammatory agents used in treatment. Clin Rheumatol. 2020;39(7):2085–2094. doi: 10.1007/s10067-020-05190-5
  2. Lee DW, Santomasso BD, Locke FL, et al. ASTCT consensus grading for cytokine release syndrome and neurologic toxicity associated with immune effector cells. Biol Blood Marrow Transplant. 2019;25:625–638. doi: 10.1016/j.bbmt.2018.12.758
  3. Sinha P, Matthay MA, Calfee CS. Is a “cytokine storm” relevant to COVID-19? JAMA Intern Med. 2020;180(9):1152–1154. doi: 10.1001/jamainternmed.2020.3313
  4. Kang S, Tanaka T, Narazaki M, Kishimoto T. Targeting interleukin-6 signaling in clinic. Immunity. 2019;50(4):1007–1023. doi: 10.1016/j.immuni.2019.03.026
  5. Henderson LA, Canna SW, Schulert GS, et al. On the alert for cytokine storm: immunopathology in COVID-19. Arthritis Rheumatol. 2020;72(7):1059–1063. doi: 10.1002/art.41285
  6. Daikonya A, Katsuki S, Kitanaka S. Antiallergic agents from natural sources 9. Inhibition of nitric oxide production by novel chalcone derivatives from Mallotus philippinensis (Euphorbiaceae). Chem Pharm Bull (Tokyo). 2004;52(11):1326–1329. doi: 10.1248/cpb.52.1326
  7. Zhang H, Sha J, Feng X, et al. Dexmedetomidine ameliorates LPS induced acute lung injury via GSK-3β/STAT3-NF-κB signaling pathway in rats. Int Immunopharmacol. 2019;74:105717. doi: 10.1016/j.intimp.2019.105717
  8. Xiao J, Lin F, Pan L, et al. Dexamethasone on alleviating lung ischemia/reperfusion injury in rats by regulating PI3K/AKT pathway. Zhonghua Wei Zhong Bing Ji Jiu Yi Xue. 2020;32(2):188–193. (In Chinese). doi: 10.3760/cma.j.cn121430-20190723-00035
  9. Pozdnyakov DI, Voronkov AV, Rukovitsyna VM. Chromon-3-aldehyde derivatives restore mitochondrial function in rat cerebral ischemia. Iran J Basic Med Sci. 2020;23(9):1172–1183. doi: 10.22038/ijbms.2020.46369.10710
  10. Niu F, Xu X, Zhang R, et al. Ursodeoxycholic acid stimulates alveolar fluid clearance in LPS-induced pulmonary edema via ALX/cAMP/PI3K pathway. J Cell Physiol. 2019;234(11):20057–20065. doi: 10.1002/jcp.28602
  11. Kim JS, Lee JY, Yang JW, et al. Immunopathogenesis and treatment of cytokine storm in COVID-19. Theranostics. 2021;11(1):316–329. doi: 10.7150/thno.49713
  12. Lansbury LE, Rodrigo C, Leonardi-Bee J, et al. Corticosteroids as adjunctive therapy in the treatment of influenza: an updated Cochrane systematic review and meta-analysis. Crit Care Med. 2020;48(2):e98–e106. doi: 10.1097/CCM.0000000000004093
  13. Wu H, Wang Y, Zhang Y, et al. Breaking the vicious loop between inflammation, oxidative stress and coagulation, a novel anti-thrombus insight of nattokinase by inhibiting LPS-induced inflammation and oxidative stress. Redox Biol. 2020;32:101500. doi: 10.1016/j.redox.2020.101500
  14. Baldwin AS. Regulation of cell death and autophagy by IKK and NF-kappaB: critical mechanisms in immune function and cancer. Immunol Rev. 2012;246:327–345. doi: 10.1111/j.1600-065X.2012.01095.x
  15. Zhuang C, Zhang W, Sheng C, et al. Chalcone: a privileged structure in medicinal chemistry. Chem Rev. 2017;117(12):7762–7810. doi: 10.1021/acs.chemrev.7b00020
  16. Zhang Y, Xu T, Wu B, et al. Targeting myeloid differentiation protein 2 by the new chalcone L2H21 protects LPS-induced acute lung injury. J Cell Mol Med. 2017;21(4):746–757. doi: 10.1111/jcmm.13017

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
2. Fig.1

Download (20KB)
3. Fig.2

Download (20KB)
4. Fig.3

Download (18KB)
5. Fig.4

Download (19KB)
6. Fig.5

Download (20KB)
7. Fig. 1. Effect of the test-compounds and dexamethasone on changes in rat’s body temperature under experimental “cytokine storm” conditions. IN — intact animals; NC — Negative control group; # statistically significant relative to intact animals (Newman-Keuls test, p < 0.05); * statistically significant relative to the negative control group (Newman – Keuls test, p < 0.05)

Download (133KB)
8. Fig. 2. The effect of the test-compounds and dexamethasone on the change in the severity of pulmonary edema in rats under the conditions of an experimental “сytokine storm”. IN — intact animals; NC — Negative control group; # statistically significant relative to intact animals (Newman – Keuls test, p < 0.05); * statistically significant relative to the negative control group (Newman – Keuls test, p < 0.05)

Download (123KB)

Copyright (c) 2021 Chernikov M.V., Pozdnyakov D.I., Rukovitsina V.M., Oganesyan E.T.

Creative Commons License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 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».