БИОХИМИЯ, 2019, том 84, вып. 1, с. 100–108
УДК 616.157-078
Новый сорбент на основе ковалентно иммобилизованного лизоцима для удаления бактериального липополисахарида (эндотоксина) из биологических жидкостей*
1 Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова, химический факультет, 119234 Москва, Россия; электронная почта: levashov@yahoo.com
2 Московский государственный технический университет им. Н.Э. Баумана, Межотраслевой инжиниринговый центр композиционных материалов, 105005 Москва, Россия
3 Национальный медицинский исследовательский центр кардиологии Минздрава России, Институт экспериментальной кардиологии, 121359 Москва, Россия
4 Научно-производственная фирма ПОКАРД, 121359 Москва, Россия
5 Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова, факультет фундаментальной медицины, 119991 Москва, Россия
Поступила в редакцию 23.07.2018
После доработки 09.09.2018
Принята к публикации 09.09.2018
DOI: 10.1134/S0320972519010081
КЛЮЧЕВЫЕ СЛОВА: сорбция эндотоксина, сепсис, иммобилизованный лизоцим.
Аннотация
В работе впервые продемонстрировано, что иммобилизованный лизоцим способен эффективно удалять из раствора липополисахариды (эндотоксины) бактерий Escherichia coli и Pseudomonas aeruginosa. Экспериментально подтвержденная сорбционная емкость составила не менее 400 нг эндотоксина на 1 мл сорбента. Была показана совместимость с цельной кровью человека для нового сорбента. Таким образом, новый сорбент потенциально может применяться в процедурах экстракорпоральной терапии при лечении сепсиса.
Текст статьи
Сноски
* Первоначально английский вариант рукописи опубликован на сайте «Biochemistry» (Moscow) http://protein.bio.msu.ru/biokhimiya, в рубрике «Papers in Press», BM18-208, 22.10.2018.
** Адресат для корреспонденции.
Финансирование
Работа выполнена при финансовой поддержке ФЦП «Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития научно-технологического комплекса России на 2014–2020 годы» по теме: «Создание новых медицинских сорбционных материалов для экстракорпоральных методов лечения сепсиса, сочетающих противомикробное действие и способность к сорбции бактериальных токсинов» (шифр заявки 2017-14-576-0053-142, уникальный идентификатор проекта RFMEFI57417X0181, соглашение № 14.574.21.0181).
Конфликт интересов
Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.
Соблюдение этических норм
Настоящая статья не содержит описания каких-либо исследований с использованием людей и животных в качестве объектов.
Список литературы
1. Cohen, J. (2002) The immunopathogenesis of sepsis, Nature, 420, 885–891.
2. Fleischmann, C., Scherag, A., Adhikari, N.K., Hartog, C.S., Tsaganos, T., Schlattmann, P., Angus, D.C., and Reinhart, K. (2016) Assessment of global incidence and mortality of hospital-treated sepsis. Current estimates and limitations, Am. J. Respir. Crit. Care Med., 193, 259–272.
3. Danner, R.L., Natanson, C., Elin, R.J., Hosseini, J.M., Banks, S., MacVittie, T.J., and Parrillo, J.E. (1990) Pseudomonas aeruginosa compared with Escherichia coli produces less endotoxemia but more cardiovascular dysfunction and mortality in a canine model of septic shock, Chest, 98, 1480–1487.
4. Opal, S.M. (2010) Endotoxins and other sepsis triggers, Contrib. Nephrol., 167, 14–24.
5. Ongkudon, C.M., Chew, J.H., Liu, B., and Danquah, M.K. (2012) Chromatographic removal of endotoxins: a bioprocess engineer’s perspective, ISRN Chromatography, 649746, 1–9.
6. Esteban, E., Ferrer, R., Alsina, L., and Artigas, A. (2013) Immunomodulation in sepsis: the role of endotoxin removal by polymyxin B-immobilized cartridge, Mediators Inflamm., 507539, 1–12.
7. Anspach, F.B., and Hilbeck, O. (1995) Removal of endotoxins by affinity sorbents, J. Chromatogr. A, 711, 81–92.
8. Yaroustovsky, M., Abramyan, M., Komardina, E., Nazarova, H., Popov, D., Plyushch, M., Soldatkina, A., and Rogalskaya, E. (2018) Selective LPS adsorption using polymyxin B-immobilized fiber cartridges in sepsis patients following cardiac surgery, Shock, 49, 658–666.
9. Orwa, J.A., Govaerts, C., Busson, R., Roets, E., van Schepdael, A., and Hoogmartens, J. (2001) Isolation and structural characterization of polymyxin B components, J. Chromatogr. A, 912, 369–373.
10. Sedov, S.A., Belogurova, N.G., Shipovskov, S., Levashov, A.V., and Levashov, P.A. (2011) Lysis of Escherichia coli cells by lysozyme: discrimination between adsorption and enzyme action, Colloids Surf. B Biointerfaces, 88, 131–133.
11. Матолыгина Д.А., Осипова Е.Э., Смирнов С.А., Белогурова Н.Г., Еремеев Н.Л., Тишков В.И., Левашов А.В., Левашов П.А. (2015) Определение активности и измерение сорбции бактериолитического фермента в системе живых клеток Lactobacillus plantarum, Вестник Московского университета. Серия 2: Химия, 56, 365–371.
12. Porath, J., and Axe, R. (1976) Immobilization of enzymes to agar, agarose, and Sephadex supports, Methods Enzymol., 44, 19–45.
13. Schaumberger, S., Ladinig, A., Reisinger, N., Ritzmann, M., and Schatzmayr, G. (2014) Evaluation of the endotoxin binding efficiency of clay minerals using the Limulus Amebocyte lysate test: an in vitro study, AMB Express, 4, 1–9.
14. Schmaldienst, S., Goldammer, A., Spitzauer, S., Derfler, K., Horl, W.H., and Knobl, P. (2000) Local anticoagulation of the extracorporeal circuit with heparin and subsequent neutralization with protamine during immunoadsorption, Am. J. Kidney Dis., 36, 490-497.
15. Levashov, P.A., Sedov, S.A., Belogurova, N.G., Levashov, A.V., and Shipovskov, S. (2010) Quantitative turbidimetric assay of enzymatic gram-negative bacteria lysis, Anal. Chem., 82, 2161–2163.
16. Матолыгина Д.А., Душутина Н.С., Овчинникова Е.Д., Еремеев Н.Л., Белогурова Н.Г., Атрошенко Д.Л., Смирнов С.А., Савин С.С., Тишков В.И., Левашов А.В., Левашов П.А. (2018) Единый подход для расчета скорости ферментативного лизиса живых бактериальных клеточных субстратов турбидиметрическим методом, Вестник Московского университета. Серия 2: Химия, 59, 125–131.
17. Jager, F.C. (1968) Determination of vitamin E requirement in rats by means of spontaneous haemolysis in vitro, Nutr. Dieta Eur. Rev. Nutr. Diet., 10, 215–223.
18. Levashov, P.A., Sutherland, D.S., Besenbacher, F., and Shipovskov, S. (2009) A robust method of determination of high concentrations of peptides and proteins, Anal. Biochem., 395, 111–112.
19. Левашов П.А., Овчинникова Е.Д., Афанасьева М.И., Фрид Д.А., Азьмуко А.А., Беспалова Ж.Д., Адамова И.Ю., Афанасьева О.И., Покровский, С.Н. (2012) Аффинный сорбент на основе триптофилтреонилтирозина для связывания иммуноглобулинов класса G: сорбционные характеристики и аспекты практического применения, Биоорг. химия, 38, 58–63.
20. Laemmli, U.K. (1970) Cleavage of structural proteins during the assembly of the head of bacteriophage T4, Nature, 227, 680–685.
21. Hurley, J.C., Nowak, P., Ohrmalm, L., Gogos, Ch., Armaganidis, A., and Giamarellos-Bourboulis, E.J. (2015) Endotoxemia as a diagnostic tool for patients with suspected bacteremia caused by gram-negative organisms: a meta-analysis of 4 decades of studies, J. Clin. Microbiol., 53, 1183–1191.
22. Marshall, J.C., Walker, P.M., Foster, D.M., Harris, D., Ribeiro M., Paice, J., Romaschin, A.D., and Derzko, A.N. (2002) Measurement of endotoxin activity in critically ill patients using whole blood neutrophil dependent chemiluminescence, Crit. Care, 6, 342–348.
23. Schwarz, H., Gornicec, J., Neuper, Th., Parigiani, M.A., Wallner, M., Duschl, A., and Horejs-Hoec, J. (2017) Biological activity of masked endotoxin, Sci. Rep., 7, 1–11.
24. Behre, G., Schedel, I., Nentwig, B., Wormann, B., Essink, M., and Hiddemann, W. (1992) Endotoxin concentration in neutropenic patients with suspected gram-negative sepsis: correlation with clinical outcome and determination of anti-endotoxin core antibodies during therapy with polyclonal immunoglobulin M-enriched immunoglobulins, Antimicrob. Agents Chemother., 36, 2139–2146.
25. Zaninetti, C., Biino, G., Noris, P., Melazzini, F., Civaschi, E., and Balduini, C.L. (2015) Personalized reference intervals for platelet count reduce the number of subjects with unexplained thrombocytopenia, Haematologica, 100, 338–340.
26. Kiseleva, E.A., Afanasieva, O.I., Kosheleva, N.A., and Pokrovsky, S.N. (1996) Immunosorbent for IgG apheresis:an in vitro study, Transfus. Sci., 17, 519–525.
27. Wetter, L.R., and Deutsch, H.F. (1951) Immunological studies on egg white proteins. IV. Immunochemical and physical studies of lysozyme, J. Biol. Chem., 192, 237–242.
28. Blaha, M., Pit’ha, J., Blaha, V., Lanska, M., Maly, J., Filip, S., and Langrova, H. (2010) Extracorporeal immunoglobulin elimination for the treatment of severe myasthenia gravis, J. Biomed. Biotechnol., 1–6.
29. Daniel, M.P. Gaikwad, V., Verghese, M., Abraham, R., and Kapoor, R. (2015) Serum lysozyme (Muramidase) Levels in intra-abdominal abscesses: An experimental study, Indian J. Surg., 77, 117–119.
30. Falagas, M.E., and Kasiakou, S.K. (2006) Toxicity of polymyxins: a systematic review of the evidence from old and recent studies, Crit. Care, 10, 1–13.