Response of the hepatic and renal macrophage pool to novel spiro-linked heterocyclic compounds in rats

Cover Page

Cite item

Full Text

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

Abstract

Background: The development of modern cancer therapies and new chemotherapeutic agents is ongoing. Heterocyclic compounds attract particular interest as promising therapeutic agents in the field of antitumor drug synthesis. A method for synthesizing spiro-linked pharmacophore fragments has recently been developed, resulting in spiro-linked barbiturates and oxindoles, a fundamentally new class of spirocyclic cycloadducts with expected antitumor activity. To assess the potential side effects of these novel compounds, it is crucial to evaluate their impact at the tissue and cellular levels, particularly on the liver and kidneys, as well as on macrophages, a critical component of the hepatic and renal mononuclear phagocyte system. Hepato- and nephrotoxicity are well-known adverse effects of many cytotoxic agents.

Aim: The work aimed to assess the response of the hepatic and renal macrophage pool to novel spiro-linked heterocyclic compounds in rats.

Methods: Male Wistar rats were divided into three groups. Animals in the control group received a single intraperitoneal injection of 1 mL of 0.9% sodium chloride solution. The other two groups received a single intraperitoneal injection of 1 mL of either a spiro-linked barbiturate (Compound 1; EG I) or a spiro-linked oxindole (Compound 2; EG II) at a dose of 12 mg/kg body weight. Animals were euthanized 2, 4, and 8 weeks after dosing. Tissue sections (5 µm thick) were prepared using standard histological techniques and stained with hematoxylin and eosin. Macrophages were detected immunocytochemically using anti-CD68 antibodies.

Results: Morphological analysis of the liver revealed endotheliitis in both experimental groups. Morphometric evaluation of the Kupffer cell pool demonstrated a significant increase in their number in EG I and EG II at all time points. Morphological analysis of the kidneys showed increased glomerular cellularity in both experimental groups, along with mild diffuse focal lymphomonocytic infiltration of the interstitium, which was more pronounced in EG II. The number of macrophages significantly increased in both experimental groups at 2 and 4 weeks, returning to control levels in EG I by week 8. In EG II, it remained significantly elevated compared with both the control and EG I groups.

Conclusion: Morphological examination indicated that the liver was the most sensitive to a single dose of the tested compounds. Reactive changes in the hepatic macrophage pool were observed in both experimental groups at all time points. The kidneys also responded to both compounds, with more pronounced changes in macrophage numbers in EG II. The macrophage pool response to the administered compounds in the examined organs was identical, with the spiro-linked oxindole showing a slightly greater toxic effect.

About the authors

Galina Yu. Yukina

Academician I.P. Pavlov First St. Petersburg State Medical University

Author for correspondence.
Email: patlab1med@gmail.com
ORCID iD: 0000-0001-8888-4135
SPIN-code: 2533-2084

Cand. Sci. (Biology), Assistant Professor

Russian Federation, 6–8 L'va Tolstogo st, Saint Petersburg, 197022

Elena G. Sukhorukova

Academician I.P. Pavlov First St. Petersburg State Medical University

Email: patlab1med@gmail.com
ORCID iD: 0000-0001-5521-7248
SPIN-code: 2115-9041

MD, Cand. Sci. (Medicine)

Russian Federation, 6–8 L'va Tolstogo st, Saint Petersburg, 197022

Sergei G. Zhuravskii

Academician I.P. Pavlov First St. Petersburg State Medical University

Email: s.jour@mail.ru
ORCID iD: 0000-0002-5960-068X
SPIN-code: 5294-2096

MD, Dr. Sci. (Medicine)

Russian Federation, 6–8 L'va Tolstogo st, Saint Petersburg, 197022

Ilia V. Polovnikov

Academician I.P. Pavlov First St. Petersburg State Medical University

Email: patlab1med@gmail.com
ORCID iD: 0000-0002-8633-8496
SPIN-code: 1509-7727
Russian Federation, 6–8 L'va Tolstogo st, Saint Petersburg, 197022

Elena A. Kryzhanovskaia

Academician I.P. Pavlov First St. Petersburg State Medical University

Email: patlab1med@gmail.com
ORCID iD: 0000-0003-3791-8256
SPIN-code: 7261-0282
Russian Federation, 6–8 L'va Tolstogo st, Saint Petersburg, 197022

Vitali M. Boitsov

Petersburg National Research Academic University of the Russian Academy of Sciences

Email: bovitali@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0002-4857-2046
SPIN-code: 3925-9999

MD, Cand. Sci. (Chemistry), Assistant Professor

Russian Federation, Saint Petersburg

References

  1. Pronina YA, Viktorov NB, Selivanov SI, et al. Organocatalytic diastereoselective synthesis of spiro [3-azabicyclo [3.1.0]-hexanes] via 1,3-dipolar cycloaddition of azomethine ylides with cyclopropenes. Russ J Gen Chem. 2024;94(4):804–823. doi: 10.1134/S107036322404008X EDN: XEUTER
  2. Kornev AA, Shmakov SV, Gryschenko AM, et al. Study of cytotoxicity of 3-azabicyclo[3.1.0]hexanes and cyclopropa[a]pyrrolizidines spiro-fused to acenaphthylene-1(2H)-one and aceanthrylene-1(2H)-one fragments against tumor cell lines. Int J Mol Sci. 2025;26(8):3474. doi: 10.3390/ijms26083474
  3. Sukhorukova EG, Yukina GY, Polovnikov IV. Comparative pathomorphological analysis of the new spirofused heterocyclic compounds toxic effects on the rat hippocampus. Journal of Anatomy and Histopathology. 2025;14(1):74–82. doi: 10.18499/2225-7357-2025-14-1-74-82 EDN: KJHHMM
  4. Trukhan DI, Mazurov AL. Drug-induced liver disease: relevant issues of diagnosis and treatment. Medical Council. 2016;(5):70–73. (In Russ.) doi: 10.21518/2079-701X-2016-05-70-73 EDN: ZGSDLV
  5. Bell RMB, Conway BR. Macrophages in the kidney in health, injury and repair. Int Rev Cell Mol Biol. 2022;367:101–147. doi: 10.1016/bs.ircmb.2022.01.005 EDN: GOZOOB
  6. Kzhyshkovska JG, Stakheeva MN, Litvyakov NV, et al. Immune system and the efficacy of cancer treatment. Tomsk: Tomsk University Press; 2015. 164 p. (In Russ.) doi: 10.17223/978-5-7511-2391-8 EDN: VLHBBD
  7. Buscher K, Ehinger E, Gupta P, et al. Natural variation of macrophage activation as disease-relevant phenotype predictive of inflammation and cancer survival. Nat Commun. 2017;8:16041. doi: 10.1038/ncomms16041
  8. Amanzada A, Malik IA, Blaschke M, et al. Identification of CD68(+) neutrophil granulocytes in in vitro model of acute inflammation and inflammatory bowel disease. Int J Clin Exp Pathol. 2013;6(4):561–570.
  9. Zigmond E, Samia-Grinberg S, Pasmanik-Chor M, et al. Infiltrating monocyte-derived macrophages and resident kupffer cells display different ontogeny and functions in acute liver injury. J Immunol. 2014;193(1):344–353. doi: 10.4049/jimmunol.1400574
  10. Racanelli V. The liver as an immunological organ. Hepatology. 2006;43:S54–S62. doi: 10.1002/hep.21060
  11. Elbakidze GM. Mechanisms of protective influence of endotoxin-activated kupffer cells on hepatocytes. Annals of the Russian Academy of Medical Sciences. 2012;67(5):48–54. doi: 10.15690/vramn.v67i5.274 EDN: OYXWID
  12. Perepelyuk M. Hepatic stellate cells and portal fibroblasts are the major cellular sources of collagens and lysyl oxidases in normal liver and early after injury. Am J Physiol Gastrointest Liver Physiol. 2013;304(6):G605–G614. doi: 10.1152/ajpgi.00222.2012
  13. Tang PMK, Nikolic-Paterson DJ, Lan HY. Macrophages: versatile players in renal inflammation and fibrosis. Nat Rev Nephrol. 2019;15(3):144–158. doi: 10.1038/s41581-019-0110-2 EDN: AXXTRX
  14. Andrade-Oliveira V, Foresto-Neto O, Watanabe IKM, et al. Inflammation in renal diseases: new and old players. Front Pharmacol. 2019;10:1192. doi: 10.3389/fphar.2019.01192
  15. Meng XM, Nikolic-Paterson DJ, Lan HY. Inflammatory processes in renal fibrosis. Nat Rev Nephrol. 2014;10(9):493–503. doi: 10.1038/nrneph.2014.114
  16. Chen T, Cao Q, Wang Y, et al. M2 macrophages in kidney disease: biology, therapies, and perspectives. Kidney Int. 2019;95(4):760–773. doi: 10.1016/j.kint.2018.10.041 EDN: SORLOC
  17. Wen Y, Crowley SD. Renal effects of cytokines in hypertension. Adv Exp Med Biol. 2019;1165:443–454. doi: 10.1007/978-981-13-8871-2_21 EDN: SGRMNQ
  18. Bian Z, Gong Y, Huang T, et al. Deciphering human macrophage development at single-cell resolution. Nature. 2020;582(7813):571–576. doi: 10.1038/s41586-020-2316-7 EDN: YGPIBK
  19. Munro DAD, Hughes J. The origins and functions of tissue-resident macrophages in kidney development. Front Physiol. 2017;8:837. doi: 10.3389/fphys.2017.00837
  20. Italiani P, Boraschi D. From monocytes to M1/M2 macrophages: phenotypical vs. functional differentiation. Front Immunol. 2014;5:514. doi: 10.3389/fimmu.2014.00514

Copyright (c) 2025 Eco-Vector

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