Effect of cucurbiturils on cytokine production by peripheral blood mononuclear cells of healthy donors

Cover Page

Cite item

Full Text

Abstract

Many drug delivery systems are currently under study, e.g., nanosized cavitands cucurbiturils, which, due to the presence of a cavity, can incorporate drug molecules. Since the immune system is quite sensitive to influence of nanomaterials and other cell-damaging factors, it is necessary to study immunosafety of the new delivery systems, i.e., immunotoxicity and immunomodulatory properties. The aim of this study was to investigate the effect of nanosized cucurbituril cavitands on the cytokine-producing ability of peripheral blood mononuclear cells in apparently healthy donors.

Blood mononuclear cells (106/mL) were cultured in the presence of cucurbiturils at the following concentrations: 0.3 mM cucurbit[6]uril, 0.3 mM cucurbit[7]uril, and 0.01 mM cucurbit[8]uril for 72 h, under additional stimulation with aCD3 antibodies (1 µg/mL), or without it. The level of cytokines in the supernatants was determined using enzyme immunoassay.

It was shown that cucurbit[6]uril increased the level of spontaneous IL-4 production by 1.5 times (p < 0.01) compared with the control. In the case of stimulated cytokine production, we found that cucurbit[6]uril reduced the level of IL-6, and also shows a tendency (p = 0.09) towards an increase in the IL-4 level. When cells were cultured with cucurbit[7]uril, we gave revealed a trend for increased production of pro-inflammatory TNF. It was also found that cucurbit[7]uril is able to suppress the production of IL-10 in aCD3-stimulated cell culture by 1.5 times. Cucurbit[8]uril was shown to inhibit production of cytokines in non-stimulated cell cultures. A significant decrease in the level of IFNγ and IL-10 was revealed as compared with the production of these cytokines in control cultures. When assessing the effect of cucurbit[8]uril on the IFNγ production upon stimulation with aCD3 antibodies, no significant differences were found, but there is also a trend for a decreased concentration of this cytokine agains control levels.

Cucurbiturils can influence both spontaneous and stimulated production of cytokines by the blood mononuclear cells. The effect on cytokine-producing ability of the cells depends on the tested homologue compound.

About the authors

A. A. Aktanova

Research Institute of Fundamental and Clinical Immunology

Author for correspondence.
Email: aktanova_al@mail.ru

Postgraduate Student, Laboratory of Clinical Immunopathology

Russian Federation, Novosibirsk

E. A. Kovalenko

Research Institute of Fundamental and Clinical Immunology; A. Nikolaev Institute of Inorganic Chemistry, Siberian Branch, Russian Academy of Sciences

Email: aktanova_al@mail.ru

PhD (Сhemistry), Research Associate

Russian Federation, Novosibirsk; Novosibirsk

E. A. Pashkina

Research Institute of Fundamental and Clinical Immunology

Email: aktanova_al@mail.ru

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

Russian Federation, Novosibirsk

References

  1. Aktanova A., Abramova T., Pashkina E., Boeva O., Grishina L., Kovalenko E., Kozlov V. Assessment of the biocompatibility of cucurbiturils in blood cells. J. Nanomaterials, 2021, Vol. 11, no. 6, 1356. doi: 10.3390/nano11061356.
  2. 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. J. RSC Adv., 2015, Vol. 5, pp. 30067-30074.
  3. Czarnomysy R., Bielawska A., Bielawski K. Effect of 2nd and 3rd generation PAMAM dendrimers on proliferation, differentiation, and pro-inflammatory cytokines in human keratinocytes and fibroblasts. Int. J. Nanomedicine, 2019, Vol. 14, pp. 7123-7139.
  4. Das D., Assaf K.I., Nau W.M. Applications of cucurbiturils in medicinal chemistry and chemical biology. J. Front. Chem, 2019, Vol. 7, pp. 619-631.
  5. 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.
  6. 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. J. Org. Biomol. Chem, 2005, Vol. 3, pp. 2122-2125.
  7. Mazdaei M., Asare-Addo K. A mini-review of nanocarriers in drug delivery systems. Br. J. Pharm., 2022, Vol. 7, iss. 1. doi: 10.5920/bjpharm.780.
  8. 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. J. Toxicol. Res., 2014, Vol. 3, pp. 447-455.
  9. 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.
  10. 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. J. Org. Biomol. Chem., 2010, Vol. 8, pp. 2037-2042.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML

Copyright (c) 2022 Aktanova A.A., Kovalenko E.A., Pashkina E.A.

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