Russian Journal of ImmunologyRussian Journal of ImmunologyRussian Journal of Immunology1028-72212782-7291Russian Society of Immunology997010.46235/1028-7221-9970-EOCSHORT COMMUNICATIONSКРАТКИЕ СООБЩЕНИЯShort CommunicationEffect of cucurbiturils on the numbers and differential counts of peripheral blood leukocytes in laboratory animals after in vivo parenteral administrationВлияние кукурбитурилов на количество и клеточный состав лейкоцитов периферической крови лабораторных животных при парентеральном введении in vivohttps://orcid.org/0000-0002-4912-5512PashkinaEkaterina A.ПашкинаЕкатерина Александровна
Russian Federation

PhD (Biology), Senior Research Associate, Laboratory of Clinical Immunopathology

кандидат биологических наук, старший научный сотрудник лаборатории клинической иммунопатологии

pashkina.e.a@yandex.ruAktanovaAlina A.АктановаАлина Александровна
Russian Federation

Junior Research Associate, Laboratory of Clinical Immunopathology

младший научный сотрудник, лаборатории клинической иммунопатологии

aktanova_al@mail.ruKovalenkoEkaterina A.КоваленкоЕкатерина Александровна
Russian Federation

PhD (Chemistry), Research Associate, Laboratory of Chemistry of Cluster and Supramolecular Compounds

кандидат химических наук, научный сотрудник

e.a.kovalenko@niic.nsc.ruKozlovVladimir A.КозловВладимир Александрович
Russian Federation

PhD, MD (Medicine), Professor, Full Member, Russian Academy of Sciences, Scientific Supervisor

доктор медицинских наук, профессор, академик РАН, научный руководитель

vakoz40@yandex.ruResearch Institute of Fundamental and Clinical ImmunologyФГБНУ «Научно-исследовательский институт фундаментальной и клинической иммунологии»A. Nikolaev Institute of Inorganic Chemistry, Siberian Branch, Russian Academy of SciencesФГБУН «Институт неорганической химии имени А.В. Николаева» Сибирского отделения РАН110820232633773801505202329062023Copyright ©; 2023, Pashkina E.A., Aktanova A.A., Kovalenko E.A., Kozlov V.A.Copyright ©; 2023, Пашкина Е.А., Актанова А.А., Коваленко Е.А., Козлов В.А.2023Pashkina E.A., Aktanova A.A., Kovalenko E.A., Kozlov V.A.Пашкина Е.А., Актанова А.А., Коваленко Е.А., Козлов В.А.https://creativecommons.org/licenses/by/4.0https://rusimmun.ru/jour/article/view/9970

Immunological safety of nanoparticles is an urgent problem for development of drug delivery systems used as the basis for creating these systems. Cucurbit[n]urils (CB[n]) are molecular nanocontainers that can encapsulate various drugs and serve as the basis for delivery systems. Cucurbiturils are low-toxic compounds: under in vitro conditions, they exhibit weak immunomodulatory properties, without sufficient immunotoxicity. The aim of the present study was to evaluate the in vivo effects of cucurbiturils on the number and differential leukocyte counts in peripheral blood.

BALB/c mice aged 2-4 months were used in the work. For this study, cucurbiturils were diluted in phosphate-buffered saline and administered to laboratory animals intraperitoneally (three times a week).

When evaluating the effect of cucurbit[7]uril on blood parameters of the animals after three intraperitoneal injections weekly, no statistically significant changes were registered. However, at first administration, the animals showed a slight increase in relative number of lymphocytes after the first injection of CB[6], and an increased proportion of neutrophils after the first administration of CB[8]. Meanwhile, the proportions of lymphocytes and neutrophils were within normal ranges after the 2nd and 3rd injections of cucurbiturils, and did not show any significant differences against the controls. Moreover, the impact upon the subpopulation composition of peripheral blood lymphocytes in laboratory animals was assessed. After injection of CB[6], there was a decrease in T lymphocytes in the peripheral blood, along with increased proportion of CD19+B lymphocytes compared with the controls. CB[7] and CB[8] injections did not affect the subpopulation profile of peripheral blood lymphocytes.

We have found that intraperitoneal administration of CB[n] did not affect the blood parameters of laboratory animals, thus, probably suggesting the in vivo safety of these compounds. At the same time, CB[6] is able to exert a stimulating effect on humoral immunity by increasing relative contents of B lymphocytes.

Одной из актуальных проблем при разработке систем лекарственной доставки является иммунологическая безопасность наночастиц, применяемых в качестве основы для создания данных систем. Кукурбит[n]урилы (CB[n]) – молекулярные наноконтейнеры, способные инкапсулировать различные лекарственные препараты и служить основой для систем доставки. Кукурбитурилы являются малотоксичными соединениями, в условиях in vitro проявляют слабые иммуномодулирующие свойства, не обладая при этом иммунотоксичностью.

Целью данного исследования была оценка действия кукурбитурилов в условиях in vivo на количество и субпопуляционный состав лейкоцитов периферической крови.

В работе были использованы мыши линии BALB/c в возрасте 2-4 мес. Для проведения данного исследования кукурбитурилы разводились в фосфатно-солевом буфере и вводились лабораторным животным внутрибрюшинно (трехкратно в течение недели).

При оценке влияния кукурбит[7]урила на показатели крови после трехкратного введения в течение недели внутрибрюшинно лабораторным животным статистически значимых изменений обнаружено не было. Однако при первом введении у лабораторных животных отмечалось небольшое увеличение относительного количества лимфоцитов после первого введения CB[6] и увеличение доли нейтрофилов после первого введения CB[8]. В то же время после второго и третьего введения кукурбитурилов доли лимфоцитов и нейтрофилов находились в пределах нормы и не имели статистически значимых различий по сравнению с контролем. Далее проводилась оценка влияния на субпопуляционный состав лимфоцитов периферической крови лабораторных животных. Было обнаружено, что после введения CB[6] в периферической крови наблюдалось снижение Т-лимфоцитов, и одновременно увеличение доли CD19+В-лимфоцитов по сравнению с контролем. CВ[7] и CB[8] не влияли на субпопуляционный состав лимфоцитов периферической крови.

Было обнаружено, что введение CB[n] не влияло на показатели крови лабораторных животных, что может свидетельствовать о безопасности данных соединений в условиях in vivo. При этом CB[6] способен оказывать стимулирующее воздействие на гуморальный иммунитет, повышая относительное количество B-лимфоцитов.

cucurbiturilsdrug deliveryimmunosafetyblood cellsblood testкукурбитурилылекарственная доставкаиммунобезопасностьклетки кровиобщий анализ кровиГрант РНФ№ 19-15-00192Aktanova A., Abramova T., Pashkina E., Boeva O., Grishina L., Kovalenko E., Kozlov V. Assessment of the biocompatibility of cucurbiturils in blood cells. Nanomaterials (Basel), 2021, Vol. 11, no. 6, 1356. doi: 10.3390/nano11061356.Aktanova A.A., Boeva O.S., Barkovskaya M.S., Kovalenko E.A., Pashkina E.A. Influence of cucurbiturils on the production of reactive oxygen species by T and B lymphocytes, platelets and red blood cells. Int. J. Mol. Sci., 2023, Vol. 24, no. 2, 1441. doi: 10.3390/ijms24021441.Barooah N., Mohanty J., Bhasikuttan A.C. Cucurbituril-based supramolecular assemblies: prospective on drug delivery, sensing, separation, and catalytic applications. Langmuir, 2022, Vol. 38, no. 20, pp. 6249-6264.Chen H., Chan J.Y.W., Yang X., Wyman I.W., Macartney D.H., Bardelang D., Lee S.M.Y., Wang R. Developmental and organspecific toxicity of cucurbit[7]uril: In vivo study on zebrafish models. RSC Adv., 2015, Vol. 5, pp. 30067-30074.Das D., Assaf K.I., Nau W.M. Applications of cucurbiturils in medicinal chemistry and chemical biology. Front. Chem., 2019, Vol. 7, 619. doi: 10.3389/fchem.2019.00619.Hettiarachchi G., Nguyen D., Wu J., Lucas D., Ma D., Isaacs L., Briken V. Toxicology and drug delivery by cucurbit[n]uril type molecular containers. PLoS One, 2010, Vol. 5, no. 5, e10514. doi: 10.1371/journal.pone.0010514.Jeon Y.J., Kim S.Y., Ko Y.H., Sakamoto S., Yamaguchi K., Kim K. Novel molecular drug carrier: Encapsulation of oxaliplatin in cucurbit[7]uril and its effects on stability and reactivity of the drug. Org. Biomol. Chem., 2005, Vol. 3, pp. 2122-2125.Oun R., Floriano R.S., Isaacs L., Rowana E.G., Wheate N.J. The ex vivo neurotoxic, myotoxic and cardiotoxic activity of cucurbiturilbased macrocyclic drug delivery vehicles. Toxicol. Res., 2014, Vol. 3, pp. 447-455.Pashkina E., Aktanova A., Blinova E., Mirzaeva I., Kovalenko E., Knauer N., Ermakov A., Kozlov V. Evaluation of the immunosafety of cucurbit[n]uril on peripheral blood mononuclear cells In Vitro. Molecules, 2020, Vol. 25, no. 15, 3388. doi: 10.3390/molecules25153388.Pejchal J., Jošt P., Múčková L., Andrýs R., Lísa M., Zdarova Karasova J. A systematic evaluation of the cucurbit[7]uril pharmacokinetics and toxicity after a single dose and short-term repeated administration in mice. Arch. Toxicol., 2022, Vol. 96, no. 5, pp. 1411-1421.Pinchuk L.M., Filipov N.M. Differential effects of age on circulating and splenic leukocyte populations in C57BL/6 and BALB/c male mice. Immun. Ageing, 2008, Vol. 5, 1. doi: 10.1186/1742-4933-5-1.Uzunova V.D., Cullinane C., Brix K., Nau W.M., Day A.I. Toxicity of cucurbit[7]uril and cucurbit[8]uril: An exploratory in vitro and in vivo study. Org. Biomol. Chem., 2010, Vol. 8, pp. 2037-2042.