Effect of Phlojodicarpus sibiricus on the subpopulation profile of blood cells and thymus of mice with a simulated tumor

Cover Page


Cite item

Full Text

Abstract

The present study concerned the effect of Phlojodicarpus sibiricus extract on immune response in melanoma model induced by the B16 cells in C57Black/6 mice. The aim of our work was to evaluate the immunomodulatory properties of this plant extract in the context of oncogenesis. To achieve this goal, an experiment was conducted with three groups of mice: a control group of healthy animals, a group with induced melanoma receiving the extract, and a non-treated melanoma group. Melanoma malignancy was modeled by injecting a suspension of B16 cells, and the extract of Phlojodicarpus sibiricus was administered orally after the first signs of developing melanoma. Changes in lymphocyte subpopulation profile of blood and thymus were assessed using flow cytometry with specific monoclonal antibody markers for T lymphocytes, T helper cells, T killer cells, B lymphocytes, NK cells, and T regulatory cells. The results obtained did not reach statistical significance (p < 0.05). However, certain trends were observed in the thymus, where a decreased content of T regulatory cells and NK cells was noted in the group receiving the extract compared to the melanoma group. This reduction may indicate a potential influence of the extract on the antitumor immune response, whereas changes in the ratio of T helper/T killer cells suggest possible regulation of cellular immunity. The reduction in B lymphocyte levels may reflect a shift in immune response from humoral to cell-mediated pattern, which could be beneficial in the context of tumor pathology. The extract of Phlojodicarpus sibiricus appears to modulate melanoma development, suggesting a potential for further research in immunomodulation and anti-tumor therapy. The study has revealed a reduced level of T regulatory cells and NK cells in the extract group, thus suggesting a diminished antitumor immune response. Moreover, a decline in B lymphocytes suggests a shift from humoral to cell-mediated immunity. These findings highlight the potential activity of extract as an immunomodulating agent. However, further research is necessary to confirm these effects. Mechanistic analysis of the extract action would be crucial, particularly, the ways of lymphocyte activation and apoptosis regulation.

Full Text

Введение

В народной медицине известно много целебных растений для лечения и профилактики различных заболеваний в том числе для поддержания иммунитета. В последние годы изучается множество фитопрепаратов, которые способны скорректировать активность иммунной системы за счет влияния на такие ключевые эффекты, как пролиферация, дифференцировка и цитокиновый ответ [4, 9].

Особый интерес представляют растения, произрастающие в резко континентальном климате. К таким регионам относится Якутия [4]. У народа Саха в народной медицине в качестве лечения нервных болезней, патологий сердца, рака пищевода и желудка использовали корни и корневища вздутоплодника сибирского (лат. Phlojodicarpus sibiricus) [1]. Данный вид растения занесена в красную книгу Якутии [3]. Phlojodicarpus sibiricus является источником фенольных соединений, в том числе кумаринов, бензофуранов, умбеллиферона и других веществ [5, 6, 11].

В своих исследованиях Шурыгин А.Я. и соавт. [7] указывают, что экстракт Ph. sibiricus увеличивает нейроростовые показатели по сравнению с контролем. Также ранее было исследовано его антипролиферативное действие на клеточных линиях MCF-7 [2]. Однако его влияние на иммунную систему не исследовалось.

Т-клетки играют ключевую роль в клеточно-опосредованном противоопухолевом иммунитете [8, 10], поскольку они обладают разнообразным репертуаром TCR, специфически распознающим огромное количество опухолевых неоантигенов, называемых TSA [15], возникающих в результате геномных мутаций или вирусной инфекции.

Регуляторные Т-клетки являются супрессорами и играют существенную роль во многих иммунологических процессах, в том числе снижают противоопухолевый иммунитет и иммунитет к инфекциям [12]. В свою очередь, Treg модулируют агрессивность клеточной иммунной реакции и отношения между CD3+T-клетками и, таким образом, они ответственны за развитие иммунной реакции и иммунологической толерантности. Высокая инфильтрация Treg, по-видимому, способствует развитию рака из-за критической роли иммунной толерантности в процессе развития рака. Кроме того, повышенные уровни Treg определяют более высокую агрессивность опухоли при различных видах рака [13].

Целью настоящего исследования является оценка иммунологической эффективности растительного экстракта Phlojodicarpus sibiricus при моделированной опухоли меланомы у мышей линии C57Black/6.

Материалы и методы

В эксперименте были использованы линейные лабораторные мыши C57Bl/6 (самцы) в возрасте 3-4 недель. Грызунов разделили на три группы по 5 мышей в каждой: 1-я группа – здоровые мыши; 2-я группа – мыши, привитые клеточной линией В16 и с пероральным введением экстракта; 3-я группа – мыши, привитые клеточной линией В16, но не получавшие экстракт. Для моделирования опухоли меланомы, мышам 2-й и 3-й группы вводили под холку суспензию клеток В16 в количестве 100 тыс. клеток на 0,1 мл физиологического раствора. После первого появления признаков роста опухоли (8-9-й день), мышам 2-й группы ежедневно перорально вводили 20 мкл экстракта Phlojodicarpus sibiricus, предварительно разведенной физиологическим раствором в концентрации 100 мг/мл.

Исследование относительного содержания субпопуляций лимфоцитов проводили в крови и в суспензии тимуса, полученной общепринятой методикой. Мышей из эксперимента выводили путем декапитации, при достижении опухоли меланомы больше 1 см в диаметре. Для определения иммунных клеток использовали проточный цитофлуориметр LongCyte (Challenbio, Китай). Анализ субпопуляций лимфоцитов выполняли с помощью моноклональных антител (Elabscience, Китай): CD45, CD4, CD3, CD16/32, CD19 – для определения Т-лимфоцитов, Т-хелперов, Т-киллеров, NK-клеток и В-лимфоцитов; CD25, CD8a, CD3, FoxP3 – для идентификации Т-регуляторных клеток.

Статистическая обработка полученных данных проводилась с использованием непараметрического критерия Манна–Уитни. Результаты представлены в виде медианы интерквартильного размаха. Результаты считались статистически значимыми при величинах достигнутого уровня значимости p < 0,05.

Результаты и обсуждение

Анализ данных содержания субпопуляций лимфоцитов в тимусе и крови мышей не выявил статистически значимых различий между группами, связанных с малым размером выборки в сравниваемых группах. Тем не менее нами получены несколько характерных тенденций, которые были связаны c относительным содержанием Т-регуляторных лимфоцитов (CD3+CD25+FoxP3+) (табл. 1).

 

Таблица 1. Относительное содержание клеток иммунной системы в тимусе и крови, Me (Q0,25-Q0,75)

Table 1. The relative content of immune system cells in the thymus and blood, Me (Q0.25-Q0.75)

Наименование показателя

(Т – тимус, К – кровь)

Name of the indicator

(T, thymus; B, blood)

Название группы

Group name

p

Контроль

1-я группа

Control

1st group (n = 5)

Опухоль + экстракт

2-я группа

Cancer + exctract

2nd group

(n = 5)

Опухоль

3-я группа

Cancer

3rd group

(n = 5)

CD45+CD3+

(Т-лимфоциты)

(T lymphocytes)

Т (T)

24,24

(18,56-39,61)

36,94

(32,22-40,68)

41,49

(35,14-52,19)

 

К (B)

78,01

(65,59-78,17)

56,29

(49,83-72,72)

76,63

(75,09-79,64)

 

CD45+CD3+CD4+

(Т-хелперы)

(T helpers)

Т (T)

18,80

(14,04-29,56)

27,55

(24,65-32,51)

30,87

(27,09-37,92)

 

К (B)

39,68

(33,98-46,58)

31,53

(30,62-36,11)

35,87

(30,91-38,92)

 

CD45+CD3+CD4-

(Т-киллеры)

(T killers)

Т (T)

5,44

(4,52-10,04)

7,63

(6,18-10,44)

10,62

(8,05-14,27)

 

К (B)

29,35

(24,79-42,89)

25,69

(17,83-37,52)

39,00

(37,77-48,01)

 

CD3+CD25+FoxP3+CD8a-

(Т-регулят.)

(T regulation)

Т (T)

9,46

(4,33-13,65)

6,48

(5,87-12,12)

15,68

(11,33-21,13)

0,0562-3

К (B)

1,52

(1,06-5,34)

6,25

(5,61-16,05)

4,33

(3,87-12,25)

0,0561-2

0,0561-3

CD45+CD19+CD3-

(В-лимфоциты)

(B lymphocytes)

Т (T)

2,45

(1,29-3,20)

1,07

(0,87-3,81)

2,69

(1,49-3,62)

 

К (B)

9,13

(8,27-14,75)

32,82

(18,19-40,08)

13,59

(10,20-18,63)

0,0441-2

0,0762-3

CD45+CD16/32+CD3-

(NK-клетки)

(NK cells)

Т (T)

1,35

(0,84-2,54)

1,31

(0,84-2,27)

1,87

(1,69-3,82)

0,0562-3

К (B)

18,86

(15,48-24,94)

37,27

(21,36-40,29)

20,65

(17,30-24,22)

 

Примечание. Статистическая обработка полученных данных проводилась с использованием непараметрического критерия Манна–Уитни. Результаты представлены в виде медианы интерквартильного размаха. Результаты считались статистически значимыми при величинах достигнутого уровня значимости p < 0,05.

Note. Statistical processing of the obtained data was carried out using the nonparametric Mann–Whitney criterion. The results are presented as the median of the interquartile range. The results were considered statistically significant when the achieved significance level was p < 0.05.

 

Относительное содержание Т-регуляторных клеток (р = 0,056) в тимусе мышей 2-й группы, оказалась ниже в 2,41 раза, чем в 3-й группе мышей с опухолью. Причина такого снижения в тимусе этих клеток, возможно, связана с тем, что их содержание в крови, наоборот, имеет тенденцию к повышению (р = 0,056) по сравнению с мышами контрольной группы и 3-й группы с опухолью, т. е. у мышей 2-й группы экстракт Phlojodicarpus sibiricus приводит к ускоренной миграции Т-регуляторных клеток на периферию.

Содержание NK-клеток в тимусе мышей 2-й группы имеет тенденцию к снижению (р = 0,056) по сравнению с 3-й группой в 1,42 раза. Известно, что NK-клетки не проходят дифференцировку в тимусе, они мигрируют из костного мозга в кровь и затем мигрируют в ткани, где осуществляют врожденную иммунную защиту, называемую естественной цитотоксичностью, которая важна для защиты организма от опухолей. По содержанию NK-клеток, у 2-й группы мышей она оказалась максимальной по сравнению с двумя группами, что указывает на некоторую степень активации цитотоксичность лимфоидных клеток врожденного иммунитета фоне введения экстракта.

Если рассматривать сдвиги по медиане распределения содержания лимфоцитов в крови, можно отметить, что у мышей 2-й группы характерны минимальные значения Т-лимфоцитов, Т-хелперов и Т-киллеров по сравнению с мышами 3-й группы и контролем, хотя различия не значимы или отсутствуют тенденции.

Следует отметить, что добавление экстракта мышам 2-й группы приводит к существенному повышению В-лимфоцитов (p = 0,044) в крови по сравнению с контрольной группой в 3,59 раза и по сравнению с 3-й группой мышей с опухолью не имеет статистической значимости, но имеется тенденция (p = 0,076) к повышению. Существует множество противоречивых функций В-клеток в противоопухолевом иммунитете, роль В-клеток в разных типах опухолей различна.

По полученным нами данным можно предположить, что введение экстракта мышам 2-й группы с моделированной опухолью приводит к снижению Т-лимфоцитов, Т-хелперов и Т-киллеров и к одновременному повышению относительного содержания Т-регуляторных, В-лимфоцитов и NK-клеток. Повышение последних трех субпопуляций лимфоцитов может свидетельствовать о некотором иммуномодулирующем действии экстракта.

По отношению к В-лимфоцитам снижение можно объяснить смещением иммунного ответа от гуморального к клеточно-опосредованному, которое может положительно повлиять в контексте опухолевой защиты организма.

Таким образом, можно предположить, что экстракт Phlojodicarpus sibiricus оказывает модульное влияние на тимус у мышей при моделировании опухоли меланомы клеточной линией В16. Хотя полученные результаты неоднозначны, можно предположить, что тенденция к снижению Т-регуляторных клеток может указывать на потенциал иммуномодулирующего агента, способного снижать уровень Т-регуляторных клеток в условиях моделированной опухоли. Увеличение Т-лимфоцитов, Т-хелперов, Т-киллеров относительно 1-й группы подчеркивает потенциал комбинированного действия для стимуляции адаптивного иммунитета, а снижение относительно 3-й группы может указывать на компенсаторные механизмы, активируемые экстрактом. Снижение NK-клеток и В-лимфоцитов требует дополнительных исследований.

Выводы

Все вышесказанное дает нам сделать следующие выводы:

  1. Анализ статистических данных не выявил значимых различий в субпопуляциях лимфоцитов, но наблюдались тенденции к изменениям, особенно по отношению к Т-регуляторным клеткам.
  2. Относительное содержание Т-регуляторных клеток в тимусе мышей, получивших экстракт, было в 2,41 раза ниже по сравнению с мышами с опухолью, что может свидетельствовать о возможных изменениях в миграции этих клеток. В то же время наблюдалось увеличение их числа в крови, что указывает на более быструю миграцию Т-регуляторных клеток в периферические ткани.
  3. Относительное содержание NK-клеток в тимусе мышей, получавших экстракт, демонстрировало тенденцию к снижению. Эти результаты свидетельствуют о значительной активации данных клеток, что имеет важное значение для естественной цитотоксической активности против опухолевых образований.
  4. Медиана содержания Т-лимфоцитов, Т-хелперов и Т-киллеров: у мышей 2-й группы отмечены минимальные показатели по сравнению с контрольной и 3-й группами. Это указывает на изменения в клеточном составе, хотя различия не достигли статистической значимости.
  5. Введение экстракта у мышей 2-й группы вызвало заметное увеличение количества В-лимфоцитов в крови. Данная реакция является противоречивой, так как функция В-клеток в контексте противоопухолевого иммунитета может изменяться в зависимости от особенностей конкретной опухоли.
  6. Полученные результаты свидетельствуют о том, что экстракт Phlojodicarpus sibiricus способен снижать уровень Т-лимфоцитов, при этом увеличивая количество Т-регуляторных клеток, В-лимфоцитов и NK-клеток, что указывает на потенциальное иммуномодулирующее действие. Данный сдвиг может свидетельствовать о переходе иммунного ответа от гуморального к клеточно-опосредованному, что, в свою очередь, может благоприятно сказаться на защите организма от опухолевых процессов.
×

About the authors

A. N. Egorov

Ammosov North-Eastern Federal University

Email: 291219942014@mail.ru

Postgraduate Student at the Institute of Natural Sciences

Russian Federation, Yakutsk

E. A. Pashkina

Research Institute of Fundamental and Clinical Immunology

Email: 291219942014@mail.ru

PhD (Biology), Head of the Laboratory of Immune Response Regulation, Associate Professor at the Department of Clinical Immunology

Russian Federation, Novosibirsk

A. S. Golderova

Ammosov North-Eastern Federal University

Author for correspondence.
Email: 291219942014@mail.ru

PhD, MD (Medicine), Professor at the Department of Health Organization and Preventive Medicine of the Medical Institute

Russian Federation, Yakutsk

References

  1. Georgievsky V.P. Biologically Active Substances of Medicinal Plants. Novosibirsk: Nauka. Sibirskoye otdeleniye, 1990. 336 p.
  2. Egorov A.N., Tikhonov D.G., Golderova A.S. Antiproliferative Effect of wild berries and Phlojodicarpus sibiricus on MCF-7 breast cancer cells from Northeast Siberia. Uspekhi molekulyarnoy onkologii = Advances in Molecular Oncology, 2024, Vol. 11, no. 3, pp. 126-132. (In Russ.)
  3. Red Data Book of the Republic of Sakha (Yakutia). Vol. 1. Rare and Endangered Species of Plants and Fungi. Moscow: Reart, 2017. 420 p.
  4. Samoilova G.S., Goryachko M.D., Diakonov V.M., Goryachko M.D., Prokinova A.N., Pavlinov P.S. Sakha (Yakutia). In: Great Russian Encyclopedia [Electronic resource]. Updating: GRE editors, 2020. Available at: https://web.archive.org/web/20221206175520/https://bigenc.ru/geography/text/5753444.
  5. Khandy M.T., Kochkin D.V., Tomilova S.V., Galishev B.A., Klyushin A.G., Nosov A.M. Obtainment and Phytochemical Screening of Callus and Suspension Cell Cultures of Phlojodicarpus sibiricus (Steph. ex Spreng.) К.-Pol. Biotekhnologiya = Biotekhnologiya, 2020, Vol. 36, no. 5, pp. 54-61. (In Russ.)
  6. Shurigin A.Ya., Aseeva T.A., Skorokhod N.S., Abramova N.O., Gerasimenko Yu.G. Influence on Neurite Growth of Spinal Ganglia of Chicken Embryos by Ethanol Extract of Phlojodicarpus sibiricus. Uspekhi sovremennogo yestestvoznaniya = Achievements in Modern Natural Science, 2005, no. 10, pp. 90-91. (In Russ.)
  7. Durgeau A., Virk Y., Corgnac S., Mami-Chouaib F. Recent advances in targeting CD8 T-cell immunity for more effective cancer immunotherapy. Front. Immunol., 2018, Vol. 9, 14. doi: 10.3389/fimmu.2018.00014.
  8. Mahmoudi Z., Soleimani M., Saidi A., Khamisipour G., Azizsoltani A. Effects of Foeniculum vulgare ethanol extract on osteogenesis in human mesenchymal stem cells. Avicenna J. Phytomed., 2013, Vol. 3, pp. 135-142.
  9. Minetto P., Guolo F., Pesce S., Greppi M., Obino V., Ferretti E., Sivori S., Genova C., Lemoli R.M., Marcenaro E. Harnessing NK cells for cancer treatment. Front. Immunol., 2019, Vol. 10, 2836. doi: 10.3389/fimmu.2019.02836.
  10. Olennikov D.N., Fedorov I.A., Kashchenko N.I., Chirikova N.K., Vennos C. Khellactone derivatives and other phenolics of Phlojodicarpus sibiricus (Apiaceae): HPLC-DAD-ESI-QQQ-MS/MS and HPLC-UV profile, and antiobesity potential of dihydrosamidin. Molecules, 2019, 24,Vol. 12, 2286. doi: 10.3390/molecules24122286.
  11. Shevach E.M. CD4+CD25+ Suppressor T cells: more questions than answers. Nat. Rev. Immunol., 2002, Vol. 2, no. 6, pp. 389-400.
  12. Valdman A., Jaraj S.J., Comperat E., Charlotte F., Roupret M., Pisa P., Egevad L. Distribution of Foxp3-, CD4-, and CD8-positive lymphocytic cells in benign and malignant prostate tissue. APMIS, 2010, Vol. 118, pp. 360-365.
  13. Zha X., Xu Z., Liu Y., Xu L., Huang H., Zhang J., Cui L., Zhou C., Xu D. Amentoflavone enhances osteogenesis of human mesenchymal stem cells through JNK and p38 MAPK pathways. J. Nat. Med., 2016, Vol. 70, pp. 634-644.
  14. Zhang H., Liu L., Zhang J., Chen J., Ye J., Shukla S., Qiao J., Zhan X., Chen H., Wu C.J., Fu Y.-X., Li B. Investigation of antigen-specific T-cell receptor clusters in human cancers. Clin. Cancer Res., 2019, Vol. 26, 3249. doi: 10.1158/1078-0432.CCR-19-3249.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download

Copyright (c) 2025 Egorov A.N., Pashkina E.A., Golderova A.S.

Creative Commons License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.
СМИ зарегистрировано Федеральной службой по надзору в сфере связи, информационных технологий и массовых коммуникаций (Роскомнадзор).
Регистрационный номер и дата принятия решения о регистрации СМИ: серия ПИ № 77 - 11525 от 04.01.2002.


This website uses cookies

You consent to our cookies if you continue to use our website.

About Cookies