Correction of neuro-immune disorders in a model of post-viral chronic fatigue syndrome with an IL-1 receptor antagonist

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

BACKGROUND: Chronic fatigue after a viral infection is common, and physical weakness is accompanied by cognitive impairment, leading to a decrease in the individual’s quality of life, loss of working capacity and, as a result, depression. Effective treatment methods have not yet been developed.

AIM: Therefore, the aim of this study was to identify the possibility of fatigue correction with a recombinant cytokine IL-1 receptor antagonist in an experimental model of post-viral chronic fatigue syndrome in rats.

MATERIALS AND METHODS: The work was performed on male Wistar rats; experimental chronic fatigue syndrome was induced by a single injection of polyinosinic:polycytidylic acid. We analyzed changes in behavioral reactions, the level of physical activity (degree of fatigue), changes in lactate concentration in blood and the expression of IL-1β, IL-10, INFα, 5-HTT, TLR3 genes in hypothalamus, and also assessed the splenocytes cytotoxic and proliferative activity.

RESULTS: Medication of IL-1 receptor antagonist leads to improved physical activity, a decrease in the concentration of lactat in the blood serum and a decrease in anxiety compared to untreated animals, which may indicate a milder course of chronic fatigue syndrome during the period of its maximum manifestations. Inhibition of peripheral cells of the immune system after administration of polyinosinic:polycytidylic acid and correction of this parameter with IL-1 receptor antagonist were shown. On the 10th day of the experiment, all parameters in the group of treated rats normalized and only TLR3 expression still remained elevated at the level of untreated rats which is regarded as activation of reparation processes.

CONCLUSIONS: The obtained data indicate that the use of the recombinant IL-1 receptor antagonist alleviates the manifestations of post-viral chronic fatigue syndrome in rats and completes the pathological process at an earlier date. With a recombinant IL-1 receptor antagonist is included in the treatment regimen for chronic fatigue syndrome in humans, positive results can also be expected.

About the authors

Tatiana A. Filatenkova

Institute of Experimental Medicine

Author for correspondence.
Email: lero269@gmail.com
ORCID iD: 0000-0002-6911-7456
SPIN-code: 4198-3636

Research Associate

Russian Federation, 12 Academician Pavlov St., Saint Petersburg, 197022

Sergey N. Shanin

Institute of Experimental Medicine

Email: shanins@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0001-8829-6552
SPIN-code: 6915-9098

MD, Cand. Sci. (Medicine)

Russian Federation, 12 Academician Pavlov St., Saint Petersburg, 197022

Elena E. Fomicheva

Institute of Experimental Medicine

Email: eefomicheva@rambler.ru
ORCID iD: 0000-0001-9271-9757
SPIN-code: 2655-3338

Cand. Sci. (Biology)

Russian Federation, 12 Academician Pavlov St., Saint Petersburg, 197022

Aleksander M. Ishchenko

Saint Petersburg Pasteur Institute

Email: amischenko1946@mail.ru
ORCID iD: 0000-0002-6661-6145
SPIN-code: 5860-4216

Cand. Sci. (Biology)

Russian Federation, Saint Petersburg

Natalia B. Serebryanaya

Institute of Experimental Medicine

Email: nbvma@mail.ru
ORCID iD: 0000-0002-2418-9368

MD, Dr. Sci. (Medicine)

Russian Federation, 12 Academician Pavlov St., Saint Petersburg, 197022

References

  1. Fukuda K, Straus SE, Hickie I, et al. The chronic fatigue syndrome: a comprehensive approach to its definition and study. International Chronic Fatigue Syndrome Study Group. Ann Intern Med . 1994;121(12):953–959. doi: 10.7326/0003-4819-121-12-199412150-00009
  2. Committee on the Diagnostic Criteria for Myalgic Encephalomyelitis/Chronic Fatigue Syndrome, Board on the Health of Select Populations, Institute of Medicine. Beyond Myalgic Encephalomyelitis/Chronic Fatigue Syndrome: Redefining an Illness . Washington (DC) : National Academies Press (US), 2015. 304 p. doi: 10.17226/19012
  3. Johnson NP, Mueller J. Updating the accounts: global mortality of the 1918-1920 “Spanish” influenza pandemic. Bull Hist Med . 2002;76(1):105–115. doi: 10.1353/bhm.2002.0022
  4. Magnus P, Gunnes N, Tveito K, et al. Chronic fatigue syndrome/myalgic encephalomyelitis (CFS/ME) is associated with pandemic influenza infection, but not with an adjuvanted pandemic influenza vaccine. Vaccine . 2015;33(46):6173–6177. doi: 10.1016/j.vaccine.2015.10.018
  5. Wilson HW, Amo-Addae M, Kenu E, et al. Post-Ebola syndrome among Ebola virus disease survivors in Montserrado county, Liberia 2016. Biomed Res Int . 2018;2018:1909410. doi: 10.1155/2018/1909410
  6. White PD, Thomas JM, Amess J, et al. Incidence, risk and prognosis of acute and chronic fatigue syndromes and psychiatric disorders after glandular fever. Br J Psychiatry . 1998;173:475–481 . doi: 10.1192/bjp.173.6.475
  7. Katz BZ, Shiraishi Y, Mears CJ, et al. Chronic fatigue syndrome after infectious mononucleosis in adolescents. Pediatrics . 2009;124(1):189–193. doi: 10.1542/peds.2008-1879
  8. Campos MC, Nery T, Starke AC, et al. Post-viral fatigue in COVID -19: A review of symptom assessment methods, mental, cognitive, and physical impairment. Neurosci Biobehav Rev . 2022;142:104902. doi: 10.1016/j.neubiorev.2022.104902
  9. Nakatomi Y, Mizuno K, Ishii A, et al. Neuroinflammation in patients with chronic fatigue syndrome/myalgic encephalomyelitis: An ¹¹C-(R)-PK11195 PET Study. J Nucl Med . 2014;55(6):945–950. doi: 10.2967/jnumed.113.131045
  10. Rhoades R, Solomon S, Johnson C, Teng S. Impact of SARS-CoV-2 on host factors involved in mental disorders. Front Microbiol . 2022;13:845559. doi: 10.3389/fmicb.2022.845559
  11. Mondelli V, Pariante CM. What can neuroimmunology teach us about the symptoms of long-COVID? Oxf Open Immunol . 2021;2(1):iqab004. doi: 10.1093/oxfimm/iqab004
  12. Katafuchi T, Kondo T, Yasaka T, et al. Prolonged effects of polyriboinosinic: polyribocytidylic acid on spontaneous running wheel activity and brain interferon-alpha mRNA in rats: a model for immunologically induced fatigue. Neuroscience . 2003;120(3):837–845 . doi: 10.1016/s0306-4522(03)00365-8
  13. Roerink ME, van der Schaaf ME, Dinarello CA, et al. Interleukin-1 as a mediator of fatigue in disease: a narrative review. J Neuroinflammation . 2017;14(1):16. doi: 10.1186/s12974-017-0796-7
  14. Yamato M, Tamura Y, Eguchi A, et al. Brain interleukin-1β and the intrinsic receptor antagonist control peripheral Toll-like receptor 3-mediated suppression of spontaneous activity in rats. PLoS One . 2014;9(3):e90950. doi: 10.1371/journal.pone.0090950
  15. Woodlock TJ, Sahasrabudhe DM, Marquis DM, et al. Active specific immunotherapy for metastatic colorectal carcinoma: phase I study of an allogeneic cell vaccine plus low-dose interleukin-1 alpha. J Immunother . 1999;22(3):251–259. doi: 10.1097/00002371-199905000-00008
  16. Rinehart J, Hersh E, Issell B, et al. Phase 1 trial of recombinant human interleukin-1 beta (rhIL-1 beta), carboplatin, and etoposide in patients with solid cancers: Southwest Oncology, Group Study 8940. Cancer Invest . 1997;15(5):403–410. doi: 10.3109/07357909709047578
  17. Weisdorf D, Katsanis E, Verfaillie C, et al. Interleukin-1 alpha administered after autologous transplantation: a phase I/II clinical trial. Blood . 1994;84(6):2044–2049.
  18. Noda M, Ifuku M, Hossain MS, Katafuchi T. Glial activation and expression of the serotonin transporter in chronic fatigue syndrome. Front Psychiatry . 2018;9:589. doi: 10.3389/fpsyt.2018.00589
  19. Newell EA, Todd BP, Mahoney J, et al. Combined blockade of interleukin-1α and -1β signaling protects mice from cognitive dysfunction after traumatic brain injury. eNeuro . 2018;5(2):ENEURO.0385–17.2018. doi: 10.1523/ENEURO.0385-17.2018
  20. Liu X, Yamashita T, Chen Q, et al. Interleukin 1 type 1 receptor restore: a genetic mouse model for studying interleukin 1 receptor-mediated effects in specific cell types. J Neurosci . 2015;35(7):2860–2870. doi: 10.1523/JNEUROSCI.3199-14.2015
  21. Thome JG, Reeder EL, Collins SM, et al. Contributions of interleukin-1 receptor signaling in traumatic brain injury. Front Behav Neurosci . 2020;13:287. doi: 10.3389/fnbeh.2019.00287
  22. Furst DE. Anakinra: review of recombinant human interleukin-I receptor antagonist in the treatment of rheumatoid arthritis. Clin Ther. 2004;26(12):1960–1975. doi: 10.1016/j.clinthera.2004.12.019
  23. Fomicheva EE, Shanin SN, Filatenkova TA, et al. Correction of behavioral disorders and state of microglia with a recombinant IL-1 receptor antagonist in experimental traumatic brain injury. Russian Journal of Phisiology. 2022;108(10):1264–1278 . EDN: DVCGKV doi: 10.31857/s0869813922100077
  24. Rybakina EG, Shanin SN, Fomicheva EE, et al. Violations of interaction between immune and neuroendocrine systems in stress, chronic fatigue syndrome and ways of their correction. Medical Academic Journal. 2010;10(4):161–174. EDN: TJECUP
  25. Fomicheva EE, Shanin SN, Filatenkova TA, et al. Serotoninergic system in development of neuroimmune interaction impairments under experimental modeling of chronic fatigue. Vestnik of Saint Petersburg University. Medicine. 2015;(3):5–14. EDN: UXNQKR
  26. Rybakina EG, Shanin SN, Fomicheva EE, Korneva EA. Cellular and molecular mechanisms of interaction between the immune and neuroendocrine systems in chronic fatigue syndrome in an experiment. Russian Journal of Phisiology. 2009;95(12):1324–1335. EDN: OJCFYZ
  27. Fomicheva EE, Filatenkova TA, Rybakina EG. Activity of the hypothalamic-pituitary-adrenocortical system during the induction of chronic fatigue syndrome in an experiment. Russian Journal of Phisiology. 2009;95(1):11–18. EDN: OJBRHL
  28. Ifuku M, Hossain SM, Noda M, Katafuchi T. Induction of interleukin-1β by activated microglia is a prerequisite for immunologically induced fatigue. Eur J Neurosci . 2014;40(8):3253–3263 . doi: 10.1111/ejn.12668
  29. Katafuchi T, Kondo T, Take S, Yoshimura M. Brain cytokines and the 5-HT system during poly I:C-induced fatigue. Ann N Y Acad Sci. 2006;1088:230–237. doi: 10.1196/annals.1366.020
  30. Sjöström EO, Culot M, Leickt L, et al. Transport study of interleukin-1 inhibitors using a human in vitro model of the blood-brain barrier. Brain Behav Immun Health. 2021;16:100307. doi: 10.1016/j.bbih.2021.100307
  31. Chmielewski G, Majewski MS, Kuna J, et al. Fatigue in inflammatory joint diseases. Int J Mol Sci. 2023;24(15):12040. doi: 10.3390/ijms241512040
  32. Field R, Campion S, Warren C, et al. Systemic challenge with the TLR3 agonist poly I:C induces amplified IFNalpha/beta and IL-1beta responses in the diseased brain and exacerbates chronic neurodegeneration. Brain Behav Immun. 2010;24(6):996–1007. doi: 10.1016/j.bbi.2010.04.004
  33. Vandestadt C, Vanwalleghem GC, Khabooshan MA, et al. RNA-induced inflammation and migration of precursor neurons initiates neuronal circuit regeneration in zebrafish. Dev Cell . 2021;56(16):2364–2380.e8. doi: 10.1016/j.devcel.2021.07.021

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download

Copyright (c) 2024 Eco-Vector



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».