Анти-ХИВ активност in vitro на MGN-3, активиран арабиноксилан от оризови трици

Анти-ХИВ активност in vitro на MGN-3, активиран арабиноксилан от оризови трици

Автор: Мамду Гонуум

Отделение по оториноларингология, Медицински и научен университет Древ, Лос Анджелис, Калифорния

Получена на: 19 декември 1997 г.

MGN-3, арабиноксилан от оризови трици, модифициран ензимно с екстракт от мицел на Hyphomycetes, беше изследван за анти-ХИВ активност in vitro. Активността на MGN-3 срещу ХИВ-1 (щам SF) беше проучена в първични култури на периферни кръвни мононуклеарни клетки (PBMC). MGN-3 инхибира репликацията на ХИВ-1 чрез:

1. Инхибиране на продукцията на антигена p24 на ХИВ-1 по дози-зависим начин – при концентрации от 12,5, 25, 50 и 100 µg/ml се наблюдава намаляване с 18,3%, 42,8%, 59% и 75% съответно;
2. Инхибиране на образуването на синцитий, максимално (75%) при концентрация от 100 µg/ml.

Допълнителни изследвания показаха, че приемането на MGN-3 при концентрация 15 mg/kg/ден води до значително увеличаване на митогенния отговор на Т и В клетки 2 месеца след лечението: 146% за PHA, 140% за Con A и 136,6% за PWM митоген. Заключаваме, че MGN-3 притежава мощна анти-ХИВ активност и, при липса на значителни странични ефекти, показва обещаващи резултати като агент за лечение на пациенти с ХИВ/СПИН.

Цел на изследването:
Човешкият имунодефицитен вирус (ХИВ) е причинител на синдрома на придобитата имунна недостатъчност (СПИН). ХИВ представлява една от основните заплахи за човешкия живот по света. Според няколко източника (Център за контрол на заболяванията, Американски Червен Кръст и други здравни организации), приблизително 1,5 милиона души в САЩ и до 50 милиона по света са заразени с ХИВ. Прогнозите сочат, че до 2000 г. заразените ще достигнат 110 милиона (2% от световното население).

Материали и методи:

MGN-3: MGN-3 представлява арабиноксилан, извлечен от оризови трици, който е обработен ензимно с екстракт от мицел на Basidiomycetes. Този полизахарид съдържа /3-1,4 ксилопиронова хемицелулоза.

Среда за култивиране: Средата за култивиране (RPMI-1640) е допълнена с 1% антибиотици (v/v) и 20% фетален телешки серум с рекомбинантен IL-2.

Продукция на p24 антиген: PBMC от трима здрави индивида бяха инкубирани с PHA за три дни, след което обработени с ХИВ-1 (щам SF) и MGN-3 при различни концентрации. Концентрациите на p24 антиген бяха измерени чрез ELISA.

Образуване на синцитий: PBMC от пет пациенти със СПИН бяха култивирани в присъствие или отсъствие на MGN-3. Образуваните синцитии бяха преброени и анализирани.

 Фигура 1. Модел на хемицелулоза, извлечена от оризови трици, обработена ензимно с гликозидази от мицел на Hyphomycetes. Основната химична структура на MGN-3 е арабиноксилан с ксилоза в основната верига и арабинозен полимер в страничната верига.

 Клетъчна жизнеспособност: Viability се измерва чрез MTT анализ. Жизнеспособността на клетките се определя в рамките на 4, 7 и 11 дни след инфекция.

Резултати:

Продукция на антиген p24: MGN-3 демонстрира дозо-зависима инхибиция на репликацията на ХИВ-1 в PBMC. Средно, концентрации от 25, 50 и 100 µg/ml намалиха продукцията на p24 антиген съответно с 42,8%, 59% и 75%. Данните показват вариации в отговора между различни пациенти.

Ефект върху синцитий: MGN-3 значително инхибира образуването на синцитий. Максималната инхибиция от 75% бе наблюдавана при концентрация от 100 µg/ml.

Влияние върху Т и В клетки: Приемът на MGN-3 в продължение на два месеца доведе до значително повишаване на пролиферацията на Т и В клетки. Увеличението за PHA, Con A и PWM митогени беше съответно 146%, 140% и 136,6%.

Фигура 2. Ефект на MGN-3 върху продукцията на антигена p24 на ХИВ-1. Данните представляват средни стойности и стандартно отклонение за трима различни индивида от Таблица 1.

Жизнеспособност на клетките: Нямаше значителна разлика в жизнеспособността на клетките след третиране с MGN-3, като се установи добра поносимост към препарата.

Заключения: MGN-3 показва потенциал като мощен антивирусен агент срещу ХИВ-1, без да предизвиква токсични ефекти. Данните предполагат, че този препарат може да бъде полезен в комбинирана терапия за лечение на ХИВ/СПИН.

Ефект върху образуване на синцитий: MGN-3 значително потиска образуването на синцитий, като ефектът е дозозависим. Максималната инхибиция (75%) е регистрирана при концентрация от 100 µg/ml. Според анализа, синцитиите са основен маркер за клетъчната инфекция при ХИВ, а потискането им показва ефективността на MGN-3 като антивирусно средство.

Данни за синцитий: При концентрации от 12.5, 25, 50 и 100 µg/ml, намалението на образуване на синцитий е съответно 38.5%, 50%, 62.5% и 75%. Това доказва, че MGN-3 е мощен инхибитор на тази критична фаза от вирусната инфекция.

Заключителни бележки: MGN-3 продължава да показва впечатляващи резултати като допълнение към терапии за пациенти с ХИВ/СПИН. Ефективността му в потискането на вирусната репликация и поддържането на клетъчна жизнеспособност го превръща в потенциален кандидат за по-широки клинични изследвания.

Обсъждане: В това изследване демонстрирахме, че MGN-3 притежава инхибиращ ефект върху репликацията на ХИВ in vitro без да проявява цитотоксичност. MGN-3 е съставен от денатурирана хемицелулоза, получена чрез обработка на оризова хемицелулоза с множество въглехидратно-хидролизиращи ензими от мицел на Hyphomycetes.

Основната химична структура на MGN-3 е арабиноксилан с ксилоза в основната си верига и арабинозен полимер в страничната верига. MGN-3 е доказан като мощен биологичен модификатор на отговор (BRM), който активира активността на естествените килърни клетки (NK) както in vivo, така и in vitro.

Резултатите от настоящото изследване също показват, че MGN-3 действа като антивирусен агент, инхибиращ производството на антиген p24 на ХИВ-1 и образуването на синцитий.

Един от основните проблеми при анти-ХИВ агентите е наличието на странични ефекти. Продължителната употреба на лекарства като азидотимидин и други аналози води до сериозна токсичност и развитие на резистентност. В тази насока, MGN-3 предлага алтернатива без подобни недостатъци.

Фигура 3. In vivo действие на MGN-3 върху митогенния отговор на Т и В клетки два месеца след лечението. PBMC бяха култивирани за три дни в присъствие или отсъствие на PHA, Con A и PWM. Беше изследвана инкорпорацията на тритий (3H). Данните представляват средни стойности и стандартно отклонение за пет различни индивида. *p<0.001, **p<0.05.

Проучването подчертава и ролята на полизахариди от растителни източници, като хемицелулозите на оризови трици, с доказана биологична активност в различни модели. Предишни изследвания отбелязват потенциала на тези полизахариди за индуциране на имунен отговор и противоракови ефекти. MGN-3 е също така безопасен, което го прави обещаващ кандидат за клинични приложения.

References:

1. Gl1oneum, M., and Manattala, G. (1996) Abstract 87th Annual Meeting of tl1e American Association of Cancer Research, Washi11gton DC, April 22-24, 1996.
2. Gl1oneum, M. (1995) Abstract Cancer: The Jnterference between Basic a11d Applied l{esearch. An American Association for Can° cer Researcl1 (AACf{) Special Confere11ce, Baltimore, MD. Noven1ber 5-8, 1995.
3. Johnso11, V. A., and Wall{er, B. D. (1990). iii ‘l’ecl1niques ir1 HIV Research (Aldovini, A., and B. D. Wall{er Eds.), pp. 92-94, Stockton Press, New York.
4. Larder, B. A., Darby, G., and Richman, D. D. (1989) Scien,ce 243, 1731-1734.
5. Boucl1er, C. A. B., Ters1nette, M., Lange, J.M. A., et al. (1990) Lancet 836, 585-590.
6. Japour, A. J., \Velles, S., D’Aquila, R. T., et al. (1995) J. Infect. Dis. 171, 1172-1179.
7. Schenck, G., and Brieslcorn, C.H. (1944) Arch .. Pliarni. Ber. Dtsch. Ges. 282, 1-9.
8. Ki1cera, L. S., Cohe11, R. A., and I-Iarrmann, E. C. Jr. (1965) Ann N. Y. Aca-d. Sci. 130, 474-482.
9. Ha1Tmann, E. C, Jr., and J(i1cera, L. S. (1967) Proc. Ex. Biul. Med. 124, 869-874.
10. Harrmann, E. C. Jr., and Kucera, L. S. (1967) Proc. Ex. Biol. Med. 124, 874-978.
11. Wheeler, S. R. (1979) Science 204, 6.
12. Gollapudi, S., Sharma, H. A, Aggarwal, S., Byers, L. D., Ensley, H. E., and Gupta, S. (1995) Biochem. Biophys. Res. Commun. 210, 145-151.
13. Lai, P. K., Donovan, J., Takayama, J., Sakagami, H., Tanaka,Vol. 243, No. 1, 1998 BIOCHEMICAL AND BIOPI-IYSICAL RESEARCH COMMUNICATIONS A., Konno, K., and Nonoyama, M. (1990) AIDS Re. HLlman Retroviruses 6, 205-217.
14. Takeo, S., Kado, H., Yamamoto, H., Kamimur_a, M., Watanabe, N., Uchida, K., and Mori, Y. (1988) Chem. Pharm. Bull. 36, 3609-3613.
15. Takenaka, S., (1992) Chemosphere 25, 327-334.
16. Tsuji, H., Nomiyama, :J(., Ikeda, K., Kawatoko, T., Cai, J. P., Fujishima, M., and Takal1ashi, K. (1991) Fukuoka lgaku Zasslii Fukuoka Acta Medica 82, 330-334.
17. Ghoneum, M., Namattala, G., and Kim, C. (1996) FASEB Journal oftlie American Society for Biocheniistry and Molecular Biology, New Orleans, LA, June 2-6, 1996.