Immunoregulatory effects of flavonoid-containing medicinal herbs in human peripheral blood mononuclear cells

Cover Page

Cite item

Full Text

Abstract

Plant-derived medicinal products provide a prominent advantage due to their low toxicity to humans and combined effects of biologically active substances, mainly presented by polysaccharides, flavonoids and terpenoids. One of the mechanisms undedrlying effects from medicinal plants on the immunoregulationrelated events is mediated via controlled production of certain cytokines. Here we examined immunoregulatory activity of water extracts derived from medicinal plant raw materials (LRS) containing polyphenolic compounds – flavonoids (rutin, quercetin, called P-vitamins). The aim of the study was to assess profile and level of cytokines secreted by human peripheral blood mononuclear cedlls exposured to flavonoid-containing LRS water extracts. LRS (1:10) water extracts of the following species were used: black currant leaves (Ribes nigrum L.), field horsetail grass (Equisetum arvense L.), common yarrow grass (Achillea millefolium L.), licorice roots (Glycyrrhiza uralensis Fisch.), sand immortelle flowers (Helichrysum arenarium (L.) Moench), wild strawberry leaves (Fragaria vesca L.), fruit common bird cherry (Padus avium Mill.), tansy flowers (Tanacetum vulgare L.) and oat grass (Avena sativa L.) (all purchased at the pharmacy). Production of pro – (TNFα, IL-8, IL-1β) and anti-inflammatory (IL-10) cytokines was measured by using ELISA kits (“Cytokine”, Russia) in mononuclear cell culture supernatant treated with / without LRS (experiment and control group, respectively). Amount of flavonoids contained in flowers and leaves was quantified aftedr complexation reaction with aluminum chloride on UV-3600 spectrophotometer (Shimadzu, Japan). It was found that LRS water extracts predominantly inhibited production both of pro- (TNFα, IL-8, IL-1β) and anti-inflammatory (IL-10) cytokines so that magnitude of such suppressive effect ranged from 51.5±3.4 to 99.5±4.1% compared to untreated control samples (p < 0.05). Total flavonoid level in the LRS samples diirectly correlated with intensity of related immunoregulatory activity on cytokine secretion particularly TNFα (r = 0.65), IL-8 (r = 0.4), IL-1β (r = 0.48) and IL-10 (r = 0.68). The data of our study allow to conclude that extracts from the examined medicinal plant raw materials can be considered as promising components while developing new drugs with exhibiting immunoregulatory and antiflogogenic effects.

About the authors

I. V. Mikhailova

Orenburg State Medical University

Author for correspondence.
Email: michaylova74@yandex.ru

Mikhailova Irina V. - PhD, MD (Biology), Associate Professor, Head, Department of Pharmaceutical Chemistry

460000, Orenburg, Park ave., 7

Phone: 7 (905) 886-44-48

Russian Federation

N. B. Perunova

Institute of Cellular and Intracellular Symbiosis, Ural Branch, Russian Academy of Sciences, Branch of Orenburg Federal Research Center, Ural Branch, Russian Academy of Sciences

Email: fake@neicon.ru

PhD, MD (Medicine), Professor, Russian Academy of Sciences, Head, Laboratory for Biomonitoring and Molecular Genetic Research

Orenburg

Russian Federation

E. V. Ivanova

Orenburg State Medical University; Institute of Cellular and Intracellular Symbiosis, Ural Branch, Russian Academy of Sciences, Branch of Orenburg Federal Research Center, Ural Branch, Russian Academy of Sciences

Email: fake@neicon.ru

PhD, MD (Medicine), Associate Professor, Department of Pharmaceutical Chemistry; Leading Research Associate, Laboratory of Biomonitoring and Molecular Genetic Research

Orenburg

Russian Federation

I. N. Chaynikova

Orenburg State Medical University; Institute of Cellular and Intracellular Symbiosis, Ural Branch, Russian Academy of Sciences, Branch of Orenburg Federal Research Center, Ural Branch, Russian Academy of Sciences

Email: fake@neicon.ru

PhD, MD (Medicine), Professor, Department of Normal Physiology; Leading Research Associate, Laboratory of Biomonitoring and Molecular Genetic Research  

Orenburg

Russian Federation

Yu. V. Filippova

Orenburg State Medical University

Email: fake@neicon.ru

PhD (Medicine), Assistant, Department of Pharmaceutical Chemistry

Orenburg

Russian Federation

N. A. Kuzmicheva

Orenburg State Medical University

Email: fake@neicon.ru

Assistant Professor, Department of Pharmaceutical Chemistry

Orenburg

Russian Federation

References

  1. Фролов Б.А., Чайникова И.Н., Филиппова Ю.В., Смолягин А.И., Панфилова Т.В., Железнова А.Д. Механизмы реализации защитного действия милиацина при экспериментальной сальмонеллезной инфекции: влияние на эндотоксинемию и продукцию цитокинов // Журнал микробиологии, эпидемиологии и иммунобиологии, 2014. № 5. С. 8-12. [Frolov B.A., Chaynikova I.N., Filippova Yu.V., Smolyagin A.I., Panfilova T.V., Zheleznova A.D. Mechanisms for the implementation of the protective effect of miliacin in experimental salmonella infection: effect on endotoxinemia and cytokine production. Zhurnal mikrobiologii, epidemiologii i immunobiologii = Journal of Microbiology, Epidemiology and Immunobiology, 2014, no. 5, pp. 8-12. (In Russ.)]
  2. Agati G., Azzarello E., Pollastri S., Tattini M. Flavonoids as antioxidants in plants: location and functional significance. Plant Sci., 2012, no. 196, рр. 67-76.
  3. Asadi-Samani M., Bagheri N., Rafieian-Kopaei M., Shirzad H. Inhibition of Th1 and Th17 cells by medicinal plants and their derivatives: A systematic review. Phytother. Res., 2017, Vol. 31, no. 8, рр. 1128-1139.
  4. Biswas T., Dwivedi U.N. Plant triterpenoid saponins: biosynthesis, in vitro production, and pharmacological relevance. Protoplasma, 2019, Vol. 256, no. 6, рр. 1463-1486.
  5. Farzaei M.H., Farzaei F., Abdollahi M., Abbasabadi Z., Abdolghaffari A.H., Mehraban B. A mechanistic review on medicinal plants used for rheumatoid arthritis in traditional Persian medicine. J. Pharm. Pharmacol., 2016, Vol. 68, no. 10, рр.1233-1248.
  6. Gandhi G.R., Neta M., Sathiyabama R.G., Quintans J., de Oliveira E, Silva A.M., Araújo A., Narain N., Júnior L., Gurgel R. Q. Flavonoids as Th1/Th2 cytokines immunomodulators: A systematic review of studies on animal models. Phytomedicine, 2018, Vol. 44, pp. 74-84.
  7. Hosseinzade A., Sadeghi O., Naghdipour Biregani A., Soukhtehzari S., Brandt G.S., Esmaillzadeh A. Immunomodulatory effects of flavonoids: possible induction of T CD4+ regulatory cells through suppression of mTOR pathway signaling activity. Front. Immunol., 2019, Vol. 10, рр. 41-51.
  8. Kumar S., Pandey A.K. Chemistry and biological activities of flavonoids: an overview. Sci. World J., 2013, Vol. 2013, 162750. doi: 10.1155/2013/162750.
  9. Leyva-López N., Gutierrez-Grijalva E.P., Ambriz-Perez D.L., Heredia J.B. Flavonoids as cytokine modulators: A possible therapy for inflammation-related diseases. Int. J. Mol. Sci, 2016, Vol. 17, no. 6, 921. doi: 10.3390/ijms17060921.
  10. Martínez G., Mijares M.R., de Sanctis J.B. Effects of flavonoids and its derivatives on immune cell responses. Recent Pat. Inflamm. Allergy Drug Discov., 2019, Vol. 13, no. 2, pp. 84-104.
  11. Moses T., Papadopoulou K.K., Osbourn A. Metabolic and functional diversity of saponins, biosynthetic intermediates and semi-synthetic derivatives. Crit. Rev. Biochem. Mol. Biol., 2014, Vol. 49, no. 6, pp. 439-462.
  12. Silva V., Dos Santos M.H., Viegas C. Biological and chemical aspects of natural biflavonoids from plants: A brief review. Mini-Rev. Med. Chem., 2017, Vol. 17, no. 10, рр. 834-862.
  13. Shirley B.W. Flavonoid biosynthesis: “new” functions for an “old” pathway. Trends Plant Sci., 1996, Vol. 1, no. 11, pp. 377-382.
  14. Yi Y.S. Regulatory roles of flavonoids on inflammasome activation during inflammatory responses. Mol. Nutr. Food Res., 2018, Vol. 62, no 13, e1800147. doi: 10.1002/mnfr.201800147.
  15. Zhang B., Wang B., Cao S., Wang Y., Wu D. Silybin attenuates LPS-induced lung injury in mice by inhibiting NF-kB signaling and NLRP3 activation. Int. J. Mol. Med., 2017, Vol. 39, no. 5, pp. 1111-1118.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML

Copyright (c) 2020 Mikhailova I.V., Perunova N.B., Ivanova E.V., Chaynikova I.N., Filippova Y.V., Kuzmicheva N.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».