Effect of the KK1 peptide on immunological parameters in passively smoking pregnant rats and their offspring

Natalia A. Kuzmicheva; Кузьмичева Наталия Александровна; Irina V. Mikhailova; Михайлова Ирина Валерьевна; Lyudmila A. Pushkareva; Пушкарева Людмила Анатольевна; Yulia V. Filippova; Филиппова Юлия Владимировна; Anatolij I. Bondarenko; Бондаренко Анатолий Игоревич; Angelina A. Sinegovets; Синеговец Ангелина Анатольевна; Aleksandr I. Smolyagin; Смолягин Александр Иванович

doi:10.46235/1028-7221-1122-EOT

Effect of the KK1 peptide on immunological parameters in passively smoking pregnant rats and their offspring

Authors: Kuzmicheva N.A.¹, Mikhailova I.V.¹, Pushkareva L.A.¹, Filippova Y.V.¹, Bondarenko A.I.¹, Sinegovets A.A.¹, Smolyagin A.I.¹
Affiliations:
1. Orenburg State Medical University
Issue: Vol 25, No 2 (2022)
Pages: 227-234
Section: SHORT COMMUNICATIONS
Submitted: 14.05.2022
Accepted: 29.05.2022
Published: 01.09.2022
URL: https://rusimmun.ru/jour/article/view/1122
DOI: https://doi.org/10.46235/1028-7221-1122-EOT
ID: 1122

Cite item

Full Text

Abstract
Full Text
About the authors
References
Supplementary files
Statistics

Abstract

Currently, experimental studies are actively conducted to assess the effects of low-molecular-weight polypeptide mediators on the immune system, in order to design new immunomodulatory drugs. However, the specific effects of individual peptides on the immune system of experimental animals and their offspring remains insufficiently studied, thus requiring relevant research in this aspect. Our study evaluated the effect of the peptide homologue of the of adrenocorticotropic hormone fragment (15-18) (laboratory code, KК1) on immunological parameters of pregnant rats and their offspring using experimental models of passive maternal smoking exposure.

The immunological parameters were studied in 96 pregnant Wistar rats weighing 200-300 g, exposed to passive tobacco smoking and receiving a synthetic peptide KK1, which is a structural analogue of the ACTH_15-18 sequence fragment (Acetyl-(D-Lys)-Lys-Arg-Arg-amide), as well as probable effect on their offspring tested on the 14^th day after birth (76 rats). Experimental rats were fumigated with tobacco smoke for 8 hours daily from the 1^st to the 20^th day of pregnancy. Synthetic peptide KK1 was administered to pregnant rats in the form of an aqueous solution at a dose of 40 mcg / kg / day five times a day for 10 days. Weights of whole body, thymus and spleen were determined in all animals, the number of leukocytes, thymocytes, splenocytes, myelocaryocytes, circulating immune complexes were assessed in accordance with common protocols for experimental laboratory animals. The data were analyzed by Mann–Whitney U test. The significance level was set at p < 0.05.

Administration of the KK1 peptide to both control and experimental pregnant rats was accompanied by multidirectional changes in the number of cells in lymphoid organs. The positive trend of shifts in immunological parameters when exposed to the peptide KK1 seems to be based on the possible reduction of the consequences of the toxic effect of tobacco smoke due to the anti-inflammatory effect of this drug, as well as its ability to limit the development of free radical reactions. It is shown that the studied peptide contributes to the positive dynamics of multiple immunological parameters in experimental animals subjected to passive smoking. Further studies are required to assess the mechanisms of immunotropic action of the ACTH_15-18 peptide homologue.

Keywords

rats, pregnancy, second-hand smoke, immunological parameters, synthetic peptide KK1

Full Text

Введение

Среди биорегуляторов иммунной системы представляют интерес низкомолекулярные медиаторы полипептидной природы – пептидные гомологи первичной аминокислотной последовательности АКТГ_15-18, которые используются для модуляции активности иммунной системы с целью лечения целого ряда патологических состояний и заболеваний. Продемонстрированные в ряде работ их антигипоксические, антиишемические [10, 11], церебропротекторные, нейропротекторные свойства [2, 3] и антиоксидантный эффект [5, 6] характеризуют данные пептидные соединения, как перспективные стресспротекторные средства. Вместе с тем исследования практически не коснулись оценки иммунотропных свойств данных пептидов на моделях воздействия ксенобиотиков. Одним из широко распространенных воздействий ксенобиотиков на организм является пассивное табакокурение [4, 9, 13, 14]. В связи с этим особый интерес может представлять не только воздействие пептида, являющегося структурным аналогом последовательности фрагмента АКТГ_15-18 на животных, но и модель, на которой можно изучить влияние данного пептида на иммунологические показатели беременных крыс, подвергнутых пассивному табакокурению и их потомства, что и составило цель данной работы.

Материалы и методы

Экспериментальные исследования были выполнены на 96 половозрелых крысах Вистар массой 200-300 г и на 76 крысятах в возрасте 14 дней от рождения. Животных содержали на стандартном пищевом рационе без ограничения доступа к воде. Пептидный гомолог фрагмента АКТГ_15-18 (лабораторный шифр КК1) синтезирован в ФГУП «Гос.НИИ ОЧБ» ФМБА России и любезно предоставлен членом-корреспондентом РАН, профессором А.С. Симбирцевым. Все животные были разделены на 12 групп. 1-я группа – 24 контрольных самки, 2-я – 13 куривших крыс, 3-я – 10 крыс, получавших пептид КК1, 4-я – 8 куривших крыс, получавших пептид КК1. 5-8-ю группы составили самки на 20-й день беременности: 5-я – 14 беременных самок, 6-я – 7 беременных самок, 7-я – 13 беременных куривших самок, 8-я – 7 беременных куривших крыс, получавших пептид КК1. В 9-ю, 11-ю группы вошли крысята от некуривших самок, в 10-ю, 12-ю группы – крысята от самок, подвергавшихся пассивному табакокурению. 11-ю, 12-ю группы составили крысята от самок, получавших пептид КК1 во время беременности. Крысят выводили из эксперимента на 14-й день от рождения. Животным контрольных (1-я, 2-я, 5-я, 7-я) групп вводили интраназально физиологический раствор в равных объемах с остальными группами. Животным 3-й, 4-й, 6-й, 8-й групп вводили тетрапептид КК1 интраназально в виде водного раствора в дозе 40 мкг/кг, через день, 1 раз в сутки на протяжении 10 дней. Беременным самкам физиологический раствор или пептиды КК1 вводили 5 раз начиная со второй недели беременности. Отсчет сроков беременности самок 5-8-й групп вели с момента обнаружения сперматозоидов в вагинальных мазках. Опытные крысы 5-й, 6-й, 7-й, 8-й группы подвергались фумигации табачным дымом по 8 часов с 1-го по 20-й день беременности. Контрольные крысы в аналогичный период помещались в камеру, вентилируемую атмосферным воздухом без табачного дыма. Животные содержались в стандартных условиях, при двенадцатичасовом световом режиме и свободном доступе к воде и корму. Эвтаназию осуществляли дислокацией шейных позвонков под эфирным наркозом. Массу крыс, тимуса и селезенки, количество лейкоцитов, тимоцитов, спленоцитов, миелокариоцитов, циркулирующих иммунных комплексов (ЦИК) определяли в соответствии с лабораторными методами исследования экспериментальных животных [1]. Эксперименты были проведены с учетом этических норм и рекомендаций по гуманизации работы с лабораторными животными, отраженными в «Европейской конвенции по защите позвоночных животных, используемых для экспериментальных и других целей» (Страсбург, 1998); приказом МЗ РФ N267 от 19.06.2003 «Об утверждении правил лабораторной практики».

Статистическая обработка проводилась с помощью непараметрических методов. Результаты представлены в виде медианы и интерквартильного размаха – Mе (Q_0,25-Q_0,75). Группы сравнивали с помощью U-критерия Манна–Уитни с использованием пакета прикладных программ Statistica for Windows v. 9.0, StatSoft Inc. (США). Различия считали достоверными при р ≤ 0,05.

Результаты и обсуждение

Сравнение иммунологических показателей проводилось по отношению к параметрам контрольных животных (1-я группа).

Как видно из данных таблицы 1, пассивное курение крыс (2-я гр.) приводило к негативному эффекту, выражающемуся в снижении массы животных, тимуса и селезенки, а также количества тимоцитов, спленоцитов и миелокариоцитов. Введение пептида КК1 некурившим крысам (3-я гр.) по сравнению с контрольными самками (1-я гр.) способствовало увеличению массы тимуса и селезенки. Аналогичное введение КК1 курившим крысам (4-я гр.) снижало отрицательный эффект пассивного курения, выражающийся в увеличении массы животных, тимуса и количества спленоцитов по отношению к параметрам курящих крыс (3-я гр.).

Таблица 1. Сравнительная характеристика иммунологических параметров у обследованных крыс Вистар, Mе (Q_0.25-Q_0.75) / Table 1. Comparative characteristics of immunological parameters in the examined Wistar rats, Mе (Q_0.25-Q_0.75)

Показатели

Indicators

1-я группа

Group 1

n = 24

2-я группа

Group 2

n = 13

3-я группа

Group 3

n = 10

4-я группа

Group 4

n = 8

5-я группа

Group 5

n = 14

6-я группа

Group 6

n = 7

7-я группа

Group 7

n = 13

8-я группа

Group 8

n = 7

Масса крыс, г

Rat weight, g

200

(191-205)

160*

(157-165)

197

(190,5-203,7)

177*

(173-185)

340*

(295-350)

300*

(295-320)

300*

(300-309)

305*

(305-318)

Лейкоциты, × 10⁹

White blood cells, × 10⁹

5,0

(4,0-8,0)

5,8

(5,0-6,3)

6,5

(6,0-7,2)

4,5

(4,0-6,0)

7,5

(6,3-11,2)

10,8*

(7,40-11,69)

6,9

(5,7-7,3)

9,3*

(9,3-10,3)

Масса тимуса, мг

Thymus weight, mg

231

(212-305)

123*

(120-147)

352*

(343-364)

180*

(156-191)

235

(198-293)

248

(225-368)

236

(216-250)

255

(217-296)

Число тимоцитов, × 10⁶/орган

Number of thymocyte, × 10⁶/organ

448

(385-540)

208*

(161-218)

508

(365-677)

225*

(178-318)

300*

(240-465)

403

(392-424)

236*

(214-244)

321*

(306-338)

Масса селезенки, мг

Spleen weight, mg

497

(364-539)

317*

(305-328)

560*

(531-718)

346*

(321-377)

515*

(477-720)

590*

(582-634)

561*

(543-572)

617*

(617-629)

Число кариоцитов, × 10⁶/орган

Number of karyocytes, × 10⁶/organ

546

(401-636)

251*

(209-284)

428

(363-530)

389

(321-487)

580

(483-708)

695*

(684-747)

540

(435-583)

595

(533-681)

Число миелокариоцитов, × 10⁶/орган

Number of myelocaryocytes, × 10⁶/organ

(61-105)

58*

(39-70)

(52-90)

57*

(53-65)

60*

(44-72)

(52-74)

(62-725)

48*

(41-50)

Циркулирующие иммунные комплексы, у. е.

Circulating immune complex, c. u.

(53-69)

(66-99)

(74-97)

(70-96)

114*

(106-123)

101*

(91-109)

120*

(77-128)

117*

(108-125)

Примечание. * – статистически значимые различия (p < 0,05) с показателями 1-й контрольной группы; n – число животных в группе.

Note. *, significant differences (p < 0.05) with the control group 1; n, population number.

У беременных крыс 5-й, 6-й, 7-й, 8-й групп на 20-й день беременности увеличена масса животных и селезенки, а также уровень ЦИК по сравнению с данными показателями у контрольных крыс (1-я гр.). Напротив, количество тимоцитов у беременных крыс всех групп, по сравнению с величиной данного показателя у животных 1-й контрольной группы, было снижено, с наименьшим содержанием данных клеток в тимусе пассивно куривших крыс 7-й группы. Введение некурившим (6-я гр.) беременным крысам пептида КК1 приводило к увеличению числа лейкоцитов, спленоцитов и ЦИК, а также массы селезенки по сравнению с показателями 1-й группы. По сравнению с крысами 1-й группы введение пептида КК1 курившим беременным крысам (8-я гр.) также обладало иммуномодулирующим эффектом, который выражался в увеличении числа лейкоцитов и ЦИК, массы крысы и селезенки, и, напротив, снижало число тимоцитов, миелокариоцитов. У беременных куривших крыс (8-я гр.) при введении пептида КК1 отмечается значимое снижение выраженности миграции тимоцитов из тимуса при увеличении массы селезенки по сравнению с аналогичными показателями у беременных куривших крыс (7-я гр.), не получавших пептид КК1, что говорит об ослаблении негативного изменения данного параметра. Вместе с тем важно отметить, что все изучаемые показатели куривших и некурившим беременных крыс, получавших пептид КК1, значимо не отличались от соответствующих показателей некуривших беременных крыс (5-я гр.).

В таблице 2 представлены иммунологические показатели родившихся крысят от куривших и некуривших самок, получавших пептид КК1. Как видно из данных таблицы, у крысят, родившихся от куривших крыс (10-я гр.), наблюдается тенденция к снижению массы тимуса и числа спленоцитов на 13% по сравнению с контрольными животными 9-й группы. Введение пептида КК1 контрольным крысам увеличивало массу крысят, тимуса, селезенки и, напротив, снижало количество спленоцитов у крысят 11-й группы. Важно отметить положительный эффект от введения КК1 беременным курившим крысам, который выражался в увеличении массы крысенка, тимуса, селезенки, а также числа миелокариоцитов у крысят 12-й группы.

Таблица 2. Иммунологические параметры крысят, родившихся от контрольных и пассивно куривших крыс Вистар, получавших пептид КК1, Mе (Q_0.25-Q_0.75) / Table 2. Immunological parameters of baby rats born from control and passively smoking Wistar rats treated with peptide KK1, Mе (Q_0.25-Q_0.75)

Показатели

Indicators

9-я группа

Group 9

n = 20

10-я группа

Group 11

n = 25

11-я группа

Group 11

n = 18

12-я группа

Group 12

n = 13

Масса крыс, г

Rat weight, g

(19-21)

(20-21)

25*

(23-27)

29*

(25-35)

Лейкоциты, × 10⁹

White blood cells, × 10⁹

5,4

(4,5-6,4)

5,2

(4,6-6,2)

3,8

(3,6-5,1)

5,9

(4,7-7,3)

Масса тимуса, мг

Thymus weight, mg

(67-91)

(59-71)

103*

(101-120)

109*

(107-125)

Число тимоцитов, × 10⁶/орган

Number of thymocyte, × 10⁶/organ

116

(96-148)

115

(107-127)

170

(149-219)

140

(112-150)

Масса селезенки, мг

Spleen weight, mg

(68-82)

(68-75)

89*

(69-84)

98*

(87-116)

Число кариоцитов, × 10⁶/орган

Number of karyocytes, × 10⁶/organ

128

(91-153)

111

(100-128)

92*

(76-102)

(75-120)

Число миелокариоцитов, × 10⁶/орган

Number of myelocaryocytes, × 10⁶/organ

(12-18)

(15-18)

(11-20)

26*

(17-33)

Примечание. * – статистически значимые различия (p < 0,05) с показателями 9-й контрольной группы; n – число животных в группе.

Note. *, significant differences (p < 0.05) with the control group 9; n – population number.

Обсуждая полученные результаты, важно отметить, что эндогенная интоксикация самок крыс, вызываемая пассивным курением, обладает отрицательным воздействием на показатели иммунной системы и способствовала развитию индуцированного варианта вторичного иммунодефицитного состояния. Менее выраженный защитный эффект КК1 у беременных крыс связан, вероятнее всего, со сложной перестройкой иммунной системы при беременности [12].

У крысят, родившихся от куривших самок, также отмечается тенденция к снижению массы тимуса и количества спленоцитов. Известно, что при действии токсикантов табачного дыма в наибольшей степени страдает лимфоидная линия клеток, так как их полигидроокисленные метаболиты аккумулируются в костном мозге и лимфоидных органах, вызывая гипоплазию центральных и периферических органов иммунитета [7, 8]. Видимый признак такого явления – это уменьшение клеточности в органах кроветворения и лимфоидных органах (селезенка, тимус), что установлено в настоящей работе. Введение пептида КК1 как контрольным, так и опытным беременным крысам сопровождалось разнонаправленными изменениями количества клеток в лимфоидных органах. В основе положительной тенденции сдвигов иммунологических параметров при воздействии пептида КК1 лежит возможное снижение последствий токсического действия табачного дыма за счет противовоспалительного эффекта [10, 11] данного препарата, а также его способностью к ограничению развития свободно-радикальных реакций.

Заключение

Таким образом, полученные результаты свидетельствуют о наличии положительной тенденции сдвигов иммунологических параметров при воздействии пептида КК1 на беременных крыс и их потомство. Целесообразным является дальнейшее изучение механизмов иммунотропного действия пептидов-гомологов фрагмента АКТГ_15-18.