Comparison of immunomodulatory effects induced by holothurian extract and macrophage polarization drivers using model of phagocytes of injured Eupentacta fraudatrix

Cover Page

Cite item

Full Text

Abstract

Holothurians (sea cucumbers) are known for their high regenerative ability. Extract from Far-Eastern holothurian tissues (EH) is able to accelerate wound healing. In vertebrates, two types of macrophages display different roles in regulation of healing at its different stages. In holothurians, two enriched fractions of phagocytes (P1 and P2) are also identified being the analogues to macrophages. The mechanisms of EH influence on separate types of phagocytes in the wound healing remains unexplored. It was of interest to study the effect of EH in model experiments, in comparison with substances known as inducers of macrophage polarization The aim of this work was to study the effect of EH on the number and phenotype of phagocytes P1 and P2 in the wounded holothurian Eupentacta fraudatrix in comparison with efficiency of granulocyte-macrophage colony-stimulating factor (GM-CSF) and tumor necrosis factor α (TNFα). The experimental animals (n = 4 to 6) received a superficial wound with a lancet. Some animals were additionally injected with GM-CSF, TNFα or EH. After 0 min and 1 day phagocytes P1 and P2 were isolated by centrifugation of coelomic fluid in a density gradient of Ficoll-Verographin. The concentration of coelomocytes and content of phagocytes P1 and P2 were determined by light microscopy. The binding of cells to FITC-labeled lectins from Dolichos biflorus (DBA), Canavalia ensiformis (conA) and Glycine max (SBA) was assessed using a fluorescence microscope. The wound length was measured at initial time point (0 min.) and 72 h. Surface damage of the holothurian body caused an increase in concentration of coelomocytes and contents of P1 phagocytes, but decreased the number of P2 phagocytes. Changed cell numbers in coelomic fluid of wounded animals and decrease in their differentiation, assessed by DBA lectin binding upon exposure to the test substances indicate that the cytokines apparently caused a shift in the ratio of tissue phagocytes in favor of P1 phagocytes, while EH promoted P2 phagocytic population. Evaluation of ConA cell binding revealed that cytokines suppressed the functional activity of P1 phagocytes upon wound injury. EH did not only suppress the functional activity of P1 phagocytes, but also stimulated the activity of P2 phagocytes, and promoted wound healing, as compared to cytokines. Acceleration of wound healing under the influence of EH is associated with preferential activation of P2 phagocytes and their recruitment into tissues. This finding suggests an important role of P2 phagocytes in tissue repair.

About the authors

L. S. Dolmatova

Ilyichev Pacific Oceanological Institute of the Far Eastern Branch of the Russian Academy of Sciences

Author for correspondence.
Email: dolmatova@poi.dvo.ru

PhD (Biology), Leading Researcher at the Laboratory of Biochemistry

Russian Federation, Vladivostok

References

  1. Dolmatova L.S., Ulanova O.A. The effects of holothurian extract on rate of healing the body cover wound and dynamics of coelomocyte concentration in model experiment. Zdorovye. Meditsinskaya ecologiya. Nauka = Health. Medical Ecology. Science, 2014, no. 1, pp. 23-25. (In Russ.)
  2. Dolmatova L.S., Ulanova O.A., Dolmatov I.Yu. Comparative study of the effect of dexamethasone and new holothurians’ extract on the level of the cytokine similar substances in certain immune cell types in the holothurian Eupentacta fraudatrix. Tikhookeanskiy meditsinskiy zhurnal = Pacific Medical Journal, 2014, no. 1, pp. 13-17. (In Russ.)
  3. Zurochka A.V., Zurochka V.A., Dobrynina M.A., Gritsenko V.A. Immunobiological properties of granulocyte macrophage colony-stimulating factor and synthetic peptides of his active center. Meditsinskaya immunologiya = Medical Immunology (Russia), 2021, Vol. 23, no. 5, pp. 1031-1054. (In Russ.) doi: 10.15789/1563-0625-IPO-2216.
  4. Yarilin D.A. Role of tumor necrosis factor in the regulation of the inflammatory response of monocytes and macrophages. Immunologia = Immunologia, 2014, no. 4, pp. 195-201. (In Russ.)
  5. Dolmatov I.Y. Variability of regeneration mechanisms in echinoderms. Rus. J. Mar. Biol., 2020, Vol. 46, no. 6, pp. 391-404.
  6. Dolmatova L.S., Dolmatov I.Y. Lead induces different responses of two subpopulations of phagocytes in the holothurian Eupentacta fraudatrix. J. Ocean Univ. China, 2018, Vol. 17, pp. 1391-1403.
  7. Dolmatova L.S., Karaulova, E.P. Studies of the role of phagocytes in superficial wound healing in the holothurian Eupentacta fraudatrix. Paleontol. J., 2024, Vol. 58, Suppl. 3, pp. S258-S270.
  8. Dolmatova L.S., Smolina T.P. Morphofunctional features of two types of phagocytes in the holothurian Еupentacta fraudatrix (Djakonov et Baranova, 1958). J. Evol. Biochem. Physiol., 2022, Vol. 58, no 4, pp. 955-970.
  9. Fraternale A., Brundu S., Magnani M. Polarization and repolarization of macrophages. J. Clin. Cell. Immunol., 2015, Vol. 6, no. 2, 319. doi: 10.4172/2155-9899.100031.
  10. Krugluger W., Gessl A., Boltz-Nitulescu G., Förster O. Lectin binding of rat bone marrow cells during colony-stimulating factor type 1-induced differentiation: soybean agglutinin as a marker of mature rat macrophages. J. Leukoc. Biol., 1990, Vol. 48, pp. 541-548.
  11. McKenzie A.N.J., Preston T.M. Functional studies on Calliphora vomitoria haemocyte subpopulations defined by lectin staining and density centrifugation. Dev. Comp. Immunol., 1992, Vol. 16, pp. 19-30.
  12. Nash R., Neves L., Faast R., Pierce M., Dalton S. The lectin Dolichos biflorus agglutinin recognizes glycan epitopes on the surface of murine embryonic stem cells: a new tool for characterizing pluripotent cells and early differentiation. Stem Cells, 2007, Vol. 25, no. 4, pp. 974-982.
  13. Ramírez-Gómez F., Aponte-Rivera F., Méndez-Castaner L., García-Arrarás J.E. Changes in holothurian coelomocyte populations following immune stimulation with different molecular patterns. Fish Shellfish Immunol, 2010, Vol. 29, pp. 175-185.
  14. Seco-Rovira V., Beltrán-Frutos E., Ferrer C., Sánchez-Huertas M.M., Madrid J.F., Saez F.J., Pastor L.M. Lectin histochemistry as a tool to identify apoptotic cells in the seminiferous epithelium of Syrian hamster (Mesocricetus auratus) subjected to short photoperiod. Reprod. Domest. Anim., 2013, Vol. 48, no. 6, pp. 974-983.
  15. Wu J., Zhang L., Shi J., He R., Yang W., Habtezion A., Niu N., Lu P., Xue J. Macrophage phenotypic switch orchestrates the inflammation and repair/regeneration following acute pancreatitis injury. EbioMedicine, 2020, Vol. 58, 102920. doi: 10.1016/j.ebiom.2020.102920.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
2. Figure 1. Concentration of coelomic fluid cells during injury and drug injection, M ± Σ

Download (139KB)

Copyright (c) 2025 Dolmatova L.S.

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».