https://doi.org/10.3389/fimmu.2020.01451
2020. augusztus 17.,
Súlyos, akut légzőszervi szindróma A koronavírus-2 (SARS-CoV-2) olyan globális fenyegetést jelent, amely az egész világon korlátozza az egészségügyi kapacitásokat. Május 27-től a SARS-CoV-2 (COVID-19) által okozott betegség világszerte több mint 340 000, egyedül az Egyesült Államokban 100 000 halálesetet eredményezett. A COVID-19 megelőzésére és kezelésére alkalmas farmakológiai kezelések tanulmányozása és fejlesztése elengedhetetlen. Az aszkorbinsav kulcsfontosságú vitamin, amely szükséges az immunrendszer megfelelő működéséhez. Szerepet játszik a stresszválaszban, és ígéretes eredményeket mutatott, amikor kritikus betegeknél alkalmazzák. A kvercetin egy jól ismert flavonoid, amelynek vírusellenes tulajdonságait számos tanulmány megvizsgálta. Bizonyíték van arra, hogy a C-vitamin és a kvercetin együttes alkalmazása szinergikus vírusellenes hatást fejt ki az átfedő antivirális és immunmoduláló tulajdonságok, valamint az aszkorbát azon képessége miatt, hogy újrafeldolgozza a kvercetint, növelve annak hatékonyságát. A biztonságos, olcsó, megalapozott biológiai alapú beavatkozásokat a kísérleti felhasználás szempontjából prioritásként kell kezelni a globális egészségügyi járvány jelenlegi helyzetében. Bemutatjuk a C-vitamin és a kvercetin mind a magas kockázatú populációkban történő profilaxis, mind a COVID-19 betegek kezelésére vonatkozó ígéretes farmakológiai szerek, például a Remdesivir vagy a lábadozó plazma kiegészítéseként történő alkalmazásának jelenlegi bizonyítékát.
Bevezetés
Szerencsés (vagy talán a kemény munkára utal), hogy a Nobel-díjas Szent-Gyorgyi mind az aszkorbinsavat (C-vitamint), mind a flavonoid kvercetint (abban az időben P-vitaminnal jelölt) fedezte fel (1). Az aszkorbinsav esszenciális vitamin, ismert vírusellenes tulajdonságokkal (2), amelyet a szepszis és a súlyos betegek stresszreakciója során kifejtett jótékony hatása miatt vizsgálnak (3).
A C-vitamin vírusellenes tulajdonságait fejti ki a limfocita aktivitás támogatásával, az interferon-α termelés növelésével, a citokinek modulálásával, a gyulladás csökkentésével, az endothel diszfunkciójának javításával és a mitokondriális funkció helyreállításával (4–6). Vannak olyan javaslatok is, amelyek szerint a C-vitamin közvetlenül viricid lehet (7). Ezek az in vitro hatások, amint azt korábban tárgyaltuk (2), tükrözik mind az aszkorbát fiziológián felüli koncentrációit, mind pedig a C-vitamin és a fémet tartalmazó táptalaj közötti kölcsönhatást - mindkettő prooxidáns és reaktív oxigénfajokat generál .
A kvercetin (más néven 3,3 ′, 4′5,7-pentahidroxi-flavon) egy széles körben elterjedt növényi flavonoid, amely több zöldségben, levélben, magban és gabonában megtalálható, ahol maradék cukrokkal konjugálva kvercetin-glikozidokat képeznek (8). ). Tanulmányok szerint a kvercetin-kiegészítés elősegítheti az antioxidáns (9), gyulladáscsökkentő, vírusellenes (10) és immunvédő hatásokat (11). A kvercetint a vírusfertőzés különféle típusaiban és modelljeiben tanulmányozták, mivel ígéretes antivirális hatása van a polimerázok (12), a proteázok (13), a reverz transzkriptáz (14) gátlásában, a DNS-giráz elnyomásában és a víruskapszid fehérjék megkötésében (15, 16). .
Ebben az áttekintésben összegyűjtjük a kvercetin vírusellenes tulajdonságainak bizonyítékait, leírjuk annak biológiai hatását és farmakokinetikai profilját, kibővítjük a C-vitamin korábbi áttekintését, megbeszéljük szinergikus hatásukat, és javaslatot teszünk erre a kísérleti több gyógyszeres megközelítésre a kvercetin megelőzésére és kezelésére. SARS-CoV-2 / COVID-19 járvány.
A kvercetin kémia
A növényekben a kvercetin a fenilpropanoid útvonalból termelődik, és végül fenilalaninból származik. A fenilalanin-ammónia-lizátumon keresztül 4-kumaroil-CoA-vá alakul, cinnamát-4-hidroxilázzá és 4-kumaroil-CoA-ligázzá. Ezt a malonil-CoA-val 7: 2'-dihidroxi-4'-metoxi-izoflavanol-szintázzal 1: 3 arányban kombinálva tetrahidroxi-kalkon képződik. Ez viszont a flavonoid 3′-hidroxiláz révén naringeninné és eriodyctiollá alakul. Végül a eriodyctiolt hidroxilezzük és kvercetinné alakítjuk (1. ábra) flavanol-szintáz (17) alkalmazásával.
1.ÁBRA
www.frontiersin.org
1. ábra: A kvercetin kémiai szerkezete. A ChemDoodle Web használatával készült engedély (18).
A kvercetin biológiája
A flavonoid vegyületek, mint például a kvercetin, kezdetben tanulmányozták biológiai aktivitásukat a kapilláris fal rezisztenciájának befolyásolásában (19), és továbbra is vizsgálják az érfeszültségre gyakorolt hatásukat (20). Az étrend-kiegészítők különböznek, de gyakran tartalmazzák a kvercetin szabad formáját - a kvercetin-aglikont - az FDA 65448-3085, 65448-3005 (21) nemzeti gyógyszerszám alatt. Elfogyasztása után a kvercetin túlnyomórészt változatlanul jut a vastagbélbe (22). A kvercetin szabad gyökfogóként működik, két elektront adományoz o-kinon / kinon-metid révén (23); mind az in vitro, mind az in vivo vizsgálatok (24, 25) a kvercetint erős antioxidánsként vonják maguk után. Ezt az antioxidáns aktivitást a C-vitamin is erősítheti (26), amint azt az alábbiakban tárgyaljuk. A kvercetin gyulladáscsökkentő aktivitása iránt is jelentős az érdeklődés, mivel azt javasolták, hogy a kártya legfontosabb közvetítője legyen
A vírus bejutásának gátlása
A sejtbe jutás a vírusfertőzés során kulcsfontosságú lépés, és az antivirális kezelések lehetséges célpontjaként vizsgálták (66–68). Az MDCK sejtek H1N1 és H3N2 influenza fertőzésének in vitro modelljében a kvercetin 48 órával a fertőzés után csökkent citopátiás hatást mutatott (69). Ezt a hatást akkor figyelték meg, amikor a kvercetint a vírus belépése során (0–2 óra) adták be, a kvercetin előkezeléssel maximális volt, és a kvercetin hemagglutinin fehérjék (HA) megkötő képességétől függ. Pontosabban, a quercetinhez kötött (dózisfüggő) HA alegység felelős a membránfúzióért a vírus belépése és a vírus által közvetített hemolízis során (69). In vitro a quercetin előkezelés (10 μM) több mechanizmuson keresztül gátolta a rhinovírus (RV) virulenciáját, belépését és replikációját a BEAS-2B sejtekbe: gátolta az RV endocitózist, bár téves módon irányította az EEA1 lokalizációt - egy korai endoszomális markert - és gátolta az AKT foszforilációját ezt követő vírusterhelés háromszoros csökkentése 24 órán belül, csökkentve a negatív szálú RNS-t és modulálva az interferon (IFN) és az IL-8 expresszióját (70). Ezeket az eredményeket in vivo igazolták, a kvercetin (nM) becsült alacsonyabb plazmakoncentrációjával (hasonlóan más vizsgálatokhoz (71–73)), amelynek során a kvercetin csökkentette az RV-RNS-t a fertőzés után 1 nappal, modulált KC, MIP-2, A TNF-a és az MCP-2 csökkentette a vírusok által kiváltott légúti hiperreaktivitást és modulált IFN-eket (IFN-α és IFN-λ2) (70).
Zavaró DNS és RNS polimerázok
A kvercetin herpeszvírusokra (HSV-1, 2) és az adenovírusokra (ADV-3, −8, −11) gyakorolt in vitro vírusellenes hatása a korai stádiumú vírusreplikáció dózisfüggő gátlására utal (HSV-1 esetén 100% -os gátlás a 60 mg / l) (16, 74), valamint a vírus DNS és RNS polimeráz gátlása (12, 75, 76). A gyermekbénulással beoltott emberi embrionális vesesejtekben (HEK) a 3-metil-kvercetin megzavarta a lepedékképződést, míg a kvercetin C-vitaminnal együtt adva mutatta ezeket a hatásokat (77). Valójában a C-vitamin (vagy D-, vagy L-aszkorbát, de nem dehidroaszkorbát) megakadályozta a kvercetin spontán lebomlását, ami arra utal, hogy az aszkorbáttal együtt kell adni az antivirális hatást. A 3-metil-kvercetin (10 μM) jótékony hatása elsősorban akkor jelentkezett, amikor a vegyületet 1-2 órával a poliovírus utáni fertőzés után alkalmazták Hela sejtekben, dózisfüggő módon gátolva a vírusfehérjéket és az RNS szintézist (78). Valójában a 3-metil-kvercetint olyan molekulaként azonosították, amely képes megkötni a mínuszszálú RNS-ből pozitív polaritású RNS-be történő transzkripció során szükséges esszenciális fehérjéket, és ezáltal megzavarja a citoplazmatikus vírus RNS-replikációját (79).
In vivo vizsgálatban egy quercetin metabolit (4 ′, 5-diacetil-3, Y, 7-trimetil-kvercetin), amelyet naponta kétszer adtak be orálisan, 4 napig védte az egereket a Coxsackie vírus által okozott halálos fertőzéstől, elősegítve a túlélést dózis-válaszban skála: 10, 20 és 40 mg / kg növelte a túlélést 30, 40, illetve 50% -kal (38). Ezeket a jótékony hatásokat a vírusreplikáció teljes gátlásának tulajdonították, amikor a vegyületet 2 órán belül hozzáadták a vírus abszorpcióját követően, és összefüggésben voltak az RNS-polimeráz komplex blokkolásával, amint azt in vitro bizonyították (38).
A reverz transzkriptáz gátlása
A kvercetint in vitro vírusellenes szerként vizsgálták a HIV szempontjából, mivel képes gátolni a kritikus enzimeket: reverz transzkriptáz (RT), integráz (IN) és proteáz (PR) (80). A kvercetin szignifikánsan csökkenti a HIV vírusreplikációt (81), és ha HIV-vel fertőzött perifériás vér mononukleáris sejtekhez (PBMNc) adják, és összehasonlítva a HIV fertőzött kontrollokkal, a kvercetin csökkentette a p24, a Long Terminal Repeat (LTR) génexpresszió és a vírus fertőzőképességét a TNF-α gátlásával és az IL-13 uregulációjával együtt (11).
Kimutatták, hogy a kvercetin in vitro gátolja a nem HIV RT aktivitást, beleértve a madár myeloblastosis reverz transzkriptázt (AMV-RT), a Rous-asszociált vírust-2 (RAV-2-RT) és a Maloney egér leukémia vírust (MMLV-RT). . A kvercetin dózistól függő gátló hatást mutatott: 50 μM-nál mind az AMV-RT, mind a RAV-2-RT 23% -os gátlása és az emlős MMLV-RT 10 μM-os közel 60% -os gátlása elérte (14). A HIV-RT-t teljesen gátolták 2 μg / ml kvercetinnel, részben kompetitív módban (76). A kvercetinnek ezek a vírusellenes hatásai vélhetően összefüggenek a 3, 3 ′, 4 ′, 5 és 7 5 hidroxilcsoportjával, mivel a gátló aktivitás alacsonyabb a baicalein, a kvercetagetin vagy a luteolin esetében, amelyekből ezek a csoportok hiányoznak (75).
Érdekes módon Harakeh et al. in vitro tanulmányozta az aszkorbinsav (0–150 μg / ml) dózisfüggő hatását a HIV-fertőzött T-limfocitákra, és beszámolt arról, hogy> 99% reverz transzkriptáz és közel> 90% p24 antigén szuppresszió és 93% gátolja a syncytia képződést , egy marker, amely korrelál a vírus fertőzőképességével és a citopátiás hatásokkal (82).
A proteázok gátlása
A kvercetin egy erős HIV-proteáz inhibitor in vitro, IC50-értéke 58,8 μM (83). A hepatitis C vírus (HCV) NS3 szerin proteáz katalitikus aktivitását közvetlenül gátolta
A kvercetin farmakokinetikája
Az orálisan beadott kvercetin-glikozidokat a bélben lévő β-glükozidázok hidroxilezik (107, 108). Az aglikon-kvercetin passzívan átjárja a bél hámgátját, míg a kvercetin-glikozidok a bél nátrium / glükóz kotransporter-1-en keresztül felszívódnak (109). Az orális kvercetin biohasznosulása rendkívül változó, 0 és 50% közötti értékeket ér el (110). A kvercetin metabolizálódhat akár az enterocitákban, akár a hepatocitákban glükuronidált, szulfatált és / vagy metilezett vegyületeket képezve (111). Valójában a kvercetin öt hidroxilcsoportjából négyet glükuronizálhat az UDP-glükuronozil-transzferáz, és ezáltal a fő metabolitjai képződnek: kvercetin-3-glükuronid, 3'-metilkveretin-3-glükuronid és kvercetin-3'-szulfát (112). A szájon át adott, hosszú ideig alkalmazott kvercetin (12 hét) patkányszöveti eloszlása mutatja a legnagyobb koncentrációt a tüdőben, míg a sertések a legnagyobb koncentrációt a májban és a vesében mutatják (113). Ezzel szemben a rövid távú beadás nem mutat markáns eloszlást, ami azt jelenti, hogy a kvercetin jótékony hatása a tüdő légúti vírusfertőzésének megelőzésében hosszú távú beadással maximalizálható. 500 mg orális kvercetin után maximális plazmakoncentrációt ~ 15 μg / l aglikon-kvercetin (~ 50 nM, Tmax 3 óra) és 450 μg / l nem-metilezett kvercetin konjugátumot (Tmax 4 óra) találtak (114) . Az intravénás beadás 0,7–2,4 órás eliminációs felezési időt eredményez, eloszlási térfogata egyensúlyi állapotban 6,2–92,6 l, a teljes test clearance pedig 30 óra (110).
Biztonságos profil és optimális adagolás
Az orális kiegészítés legfeljebb 1 g / nap kvercetinnel 3 hónapon keresztül nem eredményezett jelentős káros hatásokat (111). Egy randomizált, placebo-kontrollos vizsgálatban 30 krónikus prosztatagyulladásban szenvedő beteget orális kvercetinnel (1 g / nap) egészítettek ki, és csak két enyhe mellékhatásról számoltak be (fejfájás és átmeneti perifériás paresztézia) (115). A quercetin intravénás beadása rákos betegek I. fázisú klinikai vizsgálatában hányingert, hányást, izzadást, kipirulást és nehézlégzést eredményezett> 10,5 mg / kg (756 mg / 70 kg-os egyed) dózisban (116). Csak nagyobb, intravénásan beadott, legfeljebb 51,3 mg / kg (kb. 3591 mg / egyed) dózisok társultak vesetoxicitással (111). A kvercetin alapú orális kiegészítés biztonságosságát terhesség és szoptatás alatt nem igazolták.
Korábban leírtuk a C-vitamin biztonsági profilját és adagolási stratégiáit (117). A fent bemutatott adatok szerint a következő optimális adagolást javasoljuk (1. táblázat). További vizsgálatokra van szükség a quercetin lehetséges alkalmazásának megvizsgálására és megvitatására hosszabb ideig (> 1 év).
ASZTAL 1
www.frontiersin.org
1. táblázat: Javasolt multi-drug megközelítés a magas kockázatú populáció megelőzésére, valamint az enyhe és súlyos esetek kezelésére.
Szinergikus vírusellenes akció
A kvercetin spontán oxidálódva O-szemkinont és O-kinon / kinon-metidet (QQ) képez, amelyek megköthetik a fehérje-tiolokat, és toxikus vegyületeket képeznek (118). Ezt az anti- és prooxidáns hatású folyamatot „quercetin paradoxonnak” nevezték el (119). Azonban a QQ-t elektron donorok, például a NADH vagy az aszkorbát, quercetinbe visszavezethetik, vagy együtt képezhetik a glutationt akár 6-glutationil-kvercetinnel, akár 8-glutationil-kvercetinnel (GSQs) (107, 120). Fontos, hogy ha az aszkorbát vagy a glutation szintje nem elegendő, akkor a kvercetin a QQ-ra tolódhat, és prooxidáns hatást fejthet ki. Ezért hangsúlyozzuk a C-vitaminnal való együttadás fontosságát (121, 122). Annak ellenére, hogy a QQ nagyobb affinitást mutat a glutationhoz, mint a C-vitaminhoz (121), a kvercetin metilezett metabolitjai nagyobb arányban preferálják az aszkorbátot, mint a tiolok, ami aktivitásciklusra utal, amely antioxidáns hatást fejt ki (2. ábra). (123). Továbbá mind a GSQ-k (124), mind a QQ-protein-tiolok instabillá és átmenetileg percekig és órákig tartanak napok helyett - ami a javasolt in vitro toxicitás túlbecsülésére utal (125).
2. ÁBRA
www.frontiersin.org
2. ábra: A kvarcetint megtisztító tulajdonságainak kifejtése után reakcióképes termékeivé oxidálják o-félkinon és o-kinon / kinon-metid (QQ). Ezeket a vegyületeket újrafeldolgozhatjuk antioxidánsokkal, például aszkorbáttal vagy NADH-val, vagy eltávolíthatjuk glutationnal. Ha az aszkorbát- vagy glutationszint csökken, a QQ megkötheti a fehérje-tiolokat, és átmeneti toxikus vegyületeket hozhat létre. A ChemDoodle Web használatával készült engedély (18).
Az aszkorbát intravénás alkalmazásával elért szuprafiziológiai koncentrációi (i.v. 3 gr q6) képesek szabad gyökök eltávolítására és elektronadományozásra, megakadályozva a kvercetin vagy a glutation oxidációját. Ebben a forgatókönyvben az aszkorbát antioxidáns és immunvédő hatást fejthet ki, a kvercetin és metabolitjai egyidejűleg antivirális reakciót fejtenek ki, és ha kvercetin-oxidált vegyületek keletkeznek, az aszkorbát részlegesen újrafeldolgozhatja.
