Флавоноиды как перспективные противовирусные агенты против инфекции SARS-CoV-2: механистический обзор

Для получения дополнительной информации. контактtina.xiang@wecistanche.com

Абстрактный: Впервые выявленный коронавирус в 2019 г.(COVID-19) повлиял на всю деятельность человека с момента его открытия.Флавоноидыобычно встречающиеся в рационе человека, привлекли большое внимание из-за их замечательной биологической активности. В этой статье представлен всесторонний обзор преимуществ флавоноидов при заболевании COVID-19. Ранее сообщалось о воздействии флавоноидов на пять РНК-содержащих вирусов с аналогичными клиническими проявлениями и/или фармакологическими методами лечения, включая грипп, вирус иммунодефицита человека (ВИЧ), тяжелый острый респираторный синдром (ТОРС), ближневосточный респираторный синдром (БВРС) и лихорадку Эбола. считается. Флавоноиды действуют через прямоепротивовирусное средствосвойства, когда они ингибируют различные стадии инфекционного цикла вируса и косвенные эффекты, когда они модулируют ответ хозяина на вирусную инфекцию и последующие осложнения. Флавоноиды продемонстрировали противовирусную активность за счет ингибирования вирусной протеазы, РНК-полимеразы, мРНК, репликации вируса и инфекционности. Соединения также были эффективны для регуляции интерферонов, провоспалительных цитокинов и субклеточных воспалительных путей, таких как ядерный фактор-kB и N-концевые киназы Jun. Байкалин,кверцетин, и его производные, гесперидин и катехины являются наиболее изученными флавоноидами в этом отношении. В заключение, диетические флавоноиды являются многообещающими вариантами лечения инфекции COVID-19; однако рекомендуется провести будущие исследования для оценки противовирусных свойств этих соединений при этом заболевании.

Ключевые слова: воспаление; легкие; окислительное повреждение; противовирусное средство; полифенол

Нажмите здесь, чтобы узнать больше продуктов

1. Введение

К концу 2019 года из Китая поступили сообщения о необычной пневмонии, которая впоследствии была диагностирована как новый коронавирус (CoV), вызывающий тяжелый острый респираторный синдром (ТОРС), и получила название COVID-19[1,2]. Позже вирус (SARS-CoV-2) распространился на другие страны и был объявлен ВОЗ пандемией 11 марта 2020 г. [3].вируспередается в основном воздушно-капельным путем, а степень тяжести варьирует от легких до тяжелых летальных симптомов. Считается, что бессимптомные случаи в инкубационном периоде являются важным источником заражения [4]. В большинстве случаев для устранения легких симптомов требуется 1-2 недель, тогда как тяжелые случаи могут привести к смерти [5].

SARS-CoV-2 поражает дыхательную систему, вызывая лихорадку и сухой кашель [4]; однако вирус может вызывать органную недостаточность, в основном в сердце и почках, а также вызывать цитокиновые бури, которые еще больше увеличивают смертность. Вирусный жизненный цикл SARS-CoV-2 включает

прикрепление, проникновение, биосинтез, созревание и высвобождение. После прикрепления вирусная РНК проникает в ядро ​​клетки для репликации, и вирусная мРНК начинает генерировать вирусные структурные белки, включая белки шипа (S), мембраны (M), оболочки (E) и нуклеокапсида (N) [6]. Также было показано, что рецептор ангиотензинпревращающего фермента 2 (ACE2), который сильно экспрессируется в легких, действует как корецептор для SARS-CoV [7].

SARS, MERS и SARS-CoV-2 являются РНК-CoV. Геном SARS-CoV-2 на 88 процентов идентичен CoV, происходящему от тяжелых острых респираторных синдромов (SARS) летучих мышей, на 79 процентов аналогичен SARS-CoV и на 50 процентов аналогичен MERS-CoV [8,9]. Белки SARS-CoV-2 на 90 процентов -100 процентов гомологичны SARS-CoV; тем не менее, orf10 и orf8 различаются между SARS-CoV-2 и SARS-CoV. Orf8 является вспомогательным белком для CoV. Он образует шестицепочечный альфа-спиральный белок, который усиливает способность вируса к распространению. SARS-CoV-2 orfla/b, шип, оболочка, мембрана и нуклеопротеин также тесно связаны с таковыми у SARS-CoV [10]. .

Поскольку специфического противовирусного средства против SARS-CoV-2 не существует, для лечения COVID-19 рассматриваются доступные в настоящее время противовирусные препараты. Ремдесивир — это новый противовирусный препарат, специально представленный для лечения вируса Эбола в 2015 году. Он оказывает ингибирующее действие на вирусную РНК-полимеразу и недавно использовался в некоторых исследованиях для лечения COVID-19 [11]. Фавипиравир оказывает ингибирующее действие на грипп и вирус Эбола по одному и тому же механизму, а также оценивается при SARS-CoV-2 [12-14]. Лопинавир является ингибитором вирусной протеазы и был впервые разработан для лечения ВГВ. Исследования in vitro показали ингибирующее действие лопинавира на клетки, инфицированные CoV [15,16]; однако систематические обзоры не показали какого-либо положительного эффекта против SARS-CoV-2 [17].

Лекарственные растения с древних времен были надежным источником природных лекарств, в том числе противовирусных средств. Народная медицина и этнофармакологические исследования разных стран мира всегда открывали новые пути для открытия лекарств [18-22]. Осельтамивир, который является традиционным противовирусным средством, является производным шикимовой кислоты, вторичного метаболита звездчатого аниса (Illicium verum Hook.f.). В случае SARS-CoV-2 исследования in silico выявили возможные противовирусные свойства растительных ингредиентов [23-25]. Флавоноиды представляют собой большой класс фитохимических веществ, обычно встречающихся в некоторых продуктах питания и овощах в рационе человека, обладающих многочисленными ценными фармакологическими свойствами, включая противовирусные свойства. Показано, что эти соединения могут ингибировать вирусный патогенез, воздействуя на основные этапы жизненного цикла вируса [26]. Кверцетин, катехины, кемпферол и байкалеин являются примерами наиболее важных флавоноидов, обладающих противовирусными свойствами [18,27,28]. Это исследование направлено на обсуждение имеющихся доказательств противовирусного действия флавоноидов в качестве возможного средства для лечения SARS-CoV-2, учитывая ранее сообщавшееся воздействие этих соединений на пять РНК-вирусов с аналогичными клиническими проявлениями и/или фармакологическими методами лечения, включая грипп, вирус иммунодефицита человека (ВИЧ), тяжелый острый респираторный синдром (ТОРС), ближневосточный респираторный синдром (БВРС) и Эбола.

2. Результаты

Противовирусная активностьфлавоноидов можно разделить на прямые противовирусные эффекты, при которых флавоноиды непосредственно воздействуют на вирус, и косвенные эффекты, при которых флавоноиды улучшают механизмы защиты хозяина от вирусной инфекции. Здесь основные противовирусные механизмы флавоноидов обсуждаются со ссылкой на наиболее важные флавоноиды, демонстрирующие эти механизмы.

2.1.Прямой противовирусный механизм

2.1.1. Ингибирование вирусной протеазы

Вирусные протеазы используются для расщепления предшественников вирусных полипротеинов в определенных местах с высвобождением функциональных белков. Также было показано, что специфические вирусные протеазы расщепляют белки клетки-хозяина, включая факторы инициации трансляции (eF4 и elF3d) при ВИЧ, чтобы предотвратить трансляцию белка-хозяина [29,30]. Коронавирусы продуцируют три типа вирусных протеаз, включая 3-химотрипсин-подобный цистеин (3CLpro), папаиноподобную протеазу (PLpro) и основную протеазу (M pro)[31]. 3CLpro важен для жизни SARS-CoV. цикла, PLpro играет роль в репликации SARS-CoV-2, а Mopar отвечает за созревание функциональных белков в SARS-CoV-2 [32,33]. В результате эти молекулы являются подходящими мишенями для лекарств в противовирусных исследованиях и разработке лекарств [34].

Кемпферол, который является флавоноидом в большом количестве в некоторых пищевых продуктах, снижал CPE в клетках Vero E6, инфицированных клиническими изолятами SARS-CoV-2, примерно на 88 процентов ингибируя при концентрации 125 мкМ. Параллельное исследование in silico предполагает, что основным механизмом действия является ингибирование фермента SARS-CoV-2 3CLpro [35]. Добавление кемпферола к 3CLpro и PLpro SARS-CoV и MERS-CoV, экспрессируемых в E.coli, вызывало противовирусные эффекты за счет ингибирования этих ферментов [36]. Парк и его коллеги (2017) показали, что присутствие гидроксильной группы в кемпфероле вызывает более сильную противовирусную активность за счет ингибирования 3CLpro и PLpro [37]. Галлат эпигаллокатехина (EGCG) представляет собой флавоноид, содержащийся в чае (Camellia sinensis L.), обладающий противогрибковыми, антибактериальными и противовирусными свойствами [38,39]. Исследования показали, что EGCG ингибирует активность обратной транскриптазы (RT), активность протеазы, p24, проникновение вируса и продукцию вируса в клетках THP-1 и H9, инфицированных ВИЧ-1, а липосомная модификация EGCG усиливает его ингибирующее действие. последствия. Бесклеточные исследования также показали значительное снижение кинетики протеазы после лечения EGCG. Считается, что галлоильная группа в EGCG отвечает за его антибактериальную и противовирусную активность [40]. Изоликвиритигенин, халкон, может быть использован в качестве терапевтического средства при бактериальных и вирусных инфекциях [41]. Это соединение показало ингибирующее действие на SARS-CoV и MERS-CoV 3CLpro и PLpro, экспрессированные в E.coli. Наличие пренильной функциональной группы на резорциновом кольце позволяет формировать гидрофобные взаимодействия с протеазами [37]. Теафлавины — это полифенолы, содержащиеся в различных сортах чая [42]. Эксперименты с рекомбинантной протеазой SARS-CoV показали значительное снижение активности 3CLpro после обработки теафлавин-3,3'-дигаллатом со значением IC50 9,5 мкМ. Группа галлата, присоединенная к 3'-положению в некоторых теафлавинах, может быть необходима для взаимодействия с проактивным сайтом 3CL [43]. Пренилизофлавоноиды, извлеченные из Erythrina senegalensis DC. использовали для оценки антипротеазной активности в отношении рекомбинантной протеазы ВИЧ-1. Результаты показали, что соединения могут ингибировать рекомбинантную протеазу ВИЧ-1 in vitro при значениях от 0,5 до 30 мкМИК50. Гидрокси- и пренильные группы могут быть ответственны за ингибирование протеазы ВИЧ [44]. Кверцетин и кверцетин- -галактозид снижали активность PLpro, 3CLpro, деубиквитинирования и DelSGylation при SARS-CoV, MERS-CoV и ВИЧ-1. Положение гидроксильных групп может быть эффективным в антипротеазной активности. Кверцетин с пятью гидроксильными группами в положениях 3, 5, 7, 3' и 4' проявлял сильное ингибирующее действие на вирусные протеазы; в то время как наличие гликозильной группы в положениях 3,7А' снижало ингибирующий эффект [37,45].

2.1.2. Ингибирование вирусной РНК-полимеразы и вирусной мРНК

РНК-зависимая РНК-полимераза (RdRp) — важный фермент, катализирующий репликацию РНК из последовательности РНК [46]. Этот фермент кодируется у всех РНК-вирусов, а также у некоторых эукариот [47]. Вирусы являются облигатными внутриклеточными паразитами, т. е. они не могут независимо выживать вне клеток. Они должны использовать клеточное трансляционное оборудование для трансляции мРНК для производства белка, необходимого для репликации. Таким образом, любое вмешательство в трансляцию мРНК будет подавлять репликацию, распространение и эволюцию вируса [48].

Недавнее исследование Zandi et al. выявили противовирусный эффект байкалина и байкалеина in vitro против инфекции SARS-CoV-2 в клеточной линии Vero CCL-81 за счет ингибирования RdRp с более высокой эффективностью байкалеина. Дальнейшие исследования in silico показали, что эти два соединения обладают более высоким сродством к RdRp по сравнению с повторной доставкой: сайт присоединения байкалина и байкалеина также, по-видимому, отличается от сайта ремдесивира; таким образом, эти флавоноиды можно использовать в качестве адъювантной терапии наряду с ремдесивиром [49]. Эффекты кверцетин-7-O-глюкозида (Q7G) оценивали в исследовании in vitro на клетках MDCK, инфицированных вирусами гриппа А и В, по сравнению со стандартным противовирусным средством осельтамивиром. Осельтамивир использовался в качестве контролируемого препарата и проявлял умеренную противовирусную активность со значениями IC50 от 25,4 до 42,2 мкг/мл; в то время как Q7G ингибировал вирусы гриппа A и B со значениями IC50 от 3,10 мкг/мл до 8,19 мкг/мл. Осельтамивир также показал более слабую активность против гриппа В, чем против гриппа А; тогда как Q7G продемонстрировал сильную активность против всех вирусов гриппа. Кроме того, количественные анализы ПЦР показали более высокое снижение синтеза вирусной РНК после лечения Q7G по сравнению с осельтамивиром, что указывает на ингибирующее действие Q7G на вирусную РНК-полимеразу. Молекулярный докинг-анализ показал, что это взаимодействие связано с присоединением Q7G к субъединице PB2 вирусной РНК-полимеразы [50].

Ороксилин А(ОА) представляет собой флавоноид, обнаруженный в Oroxylum Indicum(L.)Kurz. Было показано, что ОА может ингибировать несколько штаммов гриппа А в клетках MDCK дозозависимым образом. Пероральное лечение мышей, инфицированных вирусом гриппа H1N1 с ОА, также снижало смертность, вызванную вирусом, потерю массы тела и повреждение легких, с выживаемостью 60,0 процентов при суточной дозе 100 мг/кг. Сообщалось, что противовирусные эффекты ОА обусловлены подавлением транскрипции мРНК матрицы H1N1 (M1) и синтеза белка (in et al. 2018). Белок M1 представляет собой белок внутри вирусной оболочки, который связывается с вирусной РНК и может опосредовать инкапсуляцию ядер нуклеопротеинов РНК в мембранную оболочку [51]. Хотя ОА может ингибировать синтез белка, он не может блокировать проникновение вируса в клетку-хозяина или проникновение нуклеопротеина (NP) в ядро ​​клетки-хозяина [52]. Байкалин и биоханин А могли ингибировать инфекцию гриппа H5N1 в клетках A549 со значениями IC50 18,79 и 8,92 мкМ соответственно. Этот эффект был опосредован подавлением экспорта ядерного вирусного рибонуклеопротеина (РНП) [53]. Другие исследования также показали, что байкалин может подавлять экспрессию белка M1 гриппа [54,55].

Cdc2--подобная киназа-1 (CLK1) хозяина играет ключевую роль в сплайсинге гена M2 вируса гриппа H1N1 и является важной мишенью для борьбы с гриппом. М2 представляет собой протонный канал в вирусной оболочке вируса гриппа А [56,57]. Было продемонстрировано, что галлокатехин-7-галлат, выделенный из Pithecellobium clypearia, является ингибитором cdc2-подобной киназы 1 хозяина (CLK1), мишенью для борьбы с гриппом из-за его роли в альтернативном сплайсинге мРНК вируса M2. Исследования действия галлокатехин-7-галлата в суточной дозе 30 мг/кг на мышах ICR, инфицированных вирусом H1N1, показали значительно более высокую выживаемость до 8 дней. Он также ингибировал вызванное вирусом острое повреждение легких и потерю веса. Кроме того, оценка клеток A549, инфицированных H1N1-, продемонстрировала значительное подавление мРНК вирусных NP и M2. Более того, фосфорилирование факторов сплайсинга SF2/ASF и SC35, ключевых факторов альтернативного сплайсинга гена вируса М2, было значительно снижено после обработки галлокатехин-7-галлатом [58]. Цирсимаритин (CST), флавоноид из Artemisia scoparia Waldst. и Kitam оценивали в отношении его противовирусного действия in vitro на клетки MDCK и THP-1, инфицированные тремя штаммами вируса гриппа, которые показали значения IC50 в диапазоне от 5,8 до 11,1 мкг/мл по сравнению с 3,4–8,9 мкг/мл для рибавирина. Данные показали, что CST может эффективно снижать экспрессию гриппа M2 и белка дозозависимым образом, так что эффективность CST при 20 мкг/мл была выше, чем 10 мкМ стандартного противовирусного рибавирина [59]. Лютеолин — еще один флавоноид с ингибирующим действием на экспрессию мРНК М2. В клетках MDCK, инфицированных различными штаммами гриппа, 15 мкМ лютеолина были более эффективны, чем 10 мкМ осельтамивира в клетках, инфицированных как H1N1, так и H2N3. Лютеолин также подавлял экспрессию белка оболочки I (COPI) вируса гриппа, опосредуя проникновение вируса и эндоцитарный путь в инфицированных клетках [60]. Сантин представляет собой флавоноид, извлеченный из Artemisia rupestris L., который, как также предполагалось, обладает противогриппозным действием за счет подавления экспрессии мРНК M2 дозозависимым образом [61].

Указано, что кверцетин может быть вероятным терапевтическим средством против гриппозной инфекции на ранних стадиях инфекции, поэтому его можно использовать для профилактики вируса гриппа. Исследования воздействия кверцетина на клетки MDCK и A549, инфицированные штаммами вируса гриппа А, показали, что он может дозозависимо ингибировать мРНК вирусных NP с максимальной активностью при концентрации 50 мкМ [62].

Исследования показали, что трицин (4'5,7-тригидрокси-3',5'-диметоксифлавон) проявляет противовирусную активность против штаммов гриппа А и В. Тесты ОТ-ПЦР показали, что трицин может подавлять синтез мРНК белка М в клетках MDCK, инфицированных вирусом гриппа; без существенного влияния на биосинтез нейраминидазы и гемагглютинина. 50-процентная эффективная концентрация трицина, которая могла ингибировать синтез вирусной мРНК, составляла 3,4-10 мкМ.

для штаммов вируса гриппа А и 4,9 мкМ для вируса гриппа В. У мышей, инфицированных вирусом гриппа, трицин в дозе 20 мкг/кг улучшал потерю массы тела и продолжительность жизни [63].

2.1.3. Вирусный вход, репликация и инфекционность

РНК-вирусы кодируют белки, использующие клеточный механизм хозяина для своего жизненного цикла. Понимание этих потребностей клетки-хозяина не только информирует нас о молекулярных путях, используемых вирусом, но также предоставляет дополнительные мишени для разработки лекарств [64].

В исследовании in vitro оценивалось влияние кверцетина и изорамнетина на проникновение SARS-CoV-2в клетки ACE2h. ACE2, экспрессируемый на клетках легких, является корецептором вирусного шиповидного белка и, таким образом, является основной мишенью противовирусных средств против SARS-CoV-2. Было замечено, что эти два флавоноида обладают высокой аффинностью связывания с ACE2 и впоследствии уменьшают проникновение вируса за счет ингибирования прикрепления спайкового белка к этому рецептору [65]. В другом исследовании оценивалось влияние байкалеина на инфекцию SARS-CoV-2 в клетках Vero E6 и трансгенных мышах hACE2. Наблюдалось значительное снижение репликации вируса in vitro и in vivo, а также потеря массы тела и повреждение легких у животных [66]. Дигидрокси-6'-метокси-3',5'-диметилхалкон и мирицетин-3'5'-диметиловый эфир 3-O- -D-галактопиранозид являются флавоноидами. происходит от Cleistocalyx operculate (Roxb.) Merry. и Л. М. Перри. Анализ снижения цитопатического эффекта (CPE) показал, что эти флавоноиды ингибируют вирусную репликацию вируса гриппа H1N1 в клетках MDCK. Исследования взаимосвязи структура-активность (SAR) показали, что группы OH при C-7 и C-4, двойная связь между C-2 и C-3 и особенно карбонильная группа в положении C-4 являются критическими функциональными группами, которые значительно улучшают противовирусные свойства флавоноидов [67]. 3-деоксисапанхалкон (3DSC), выделенный из Caesalpinia sappan L., может ингибировать репликацию вируса гриппа в высоких концентрациях через ингибирование экспрессии вирусных NP в клетках MDCK, инфицированных вирусом H1N1. В равной концентрации (30 мкМ) и рибавирин, и 3DSC показали значительное ингибирование экспрессии NP, хотя рибавирин оказывал более сильное действие [68]. Исследования показали, что биоханин А и байкалеин ингибируют активацию каспазы -3, фермента, участвующего в репликации вируса [53,69]. Эти соединения могут также ингибировать ядерный экспорт комплексов вирусных РНП, что имеет решающее значение для репликации вируса [53]. Биоханин А проявлял ингибирующий эффект против митоген-активируемого p38 и NF-kB, которые, как было показано, участвуют в репликации вируса. NF kB и p38 активируются из-за окислительного стресса и, как известно, влияют на репликацию и патологию вируса гриппа А [53,70]. Исследования клеточных культур клеток MDCK и клеток A549, инфицированных вирусом гриппа, показали, что байкалеин может ингибировать репликацию вируса в концентрациях 20-80 мкг/мл. Интересно, что байкалин показал аналогичную противовирусную активность рибавирину и осельтамивиру в концентрациях 40 мкг/мл и 60 мкг/мл соответственно. Байкалин также подавлял репликацию вируса в легких мышей in vivo [71]. Было показано, что CST подавляет белок NF-kB и фосфорилирование NF-kB в ядре [59]. Уже известно, что NF-KB играет важную роль ввоспаление, окислительный стресси подавление иммунитета хозяина [72]. Подавление NF-kB также ингибирует репликацию различных типов вирусов, включая вирус гриппа [73].

В клетках Vero E6, инфицированных SARS-CoV-2, нарингенин может ингибировать ЦПЭ в зависимости от времени и концентрации. Этот эффект был опосредован ингибированием эндолизосомальных двухпоровых каналов (TPC), путь, связанный с инфекционностью SARS-CoV-2, Эболы и MERS посредством облегчения проникновения вируса [74]. ЭГКГ продемонстрировал дозозависимый ингибирующий эффект (25,50 мкМ) на репликацию ВИЧ в Т-клетках; однако ингибирование репликации вируса не подвергалось прямому влиянию ингибирования RT. Фассина и др. проанализировали фермент p24, который участвует в упаковке вирусных частиц. Результаты показали снижение концентрации p24 и активности RT в ВИЧ-инфицированных Т-лимфобластах. На основании следующих результатов было отмечено, что ЭГКГ ингибирует репликацию вируса посредством подавления вирусной инфекции. До сих пор нет уверенности в точном воздействии EGCG на вирусную инфекцию [75]. Передача сигналов gp120 обычно связана с повышенной репликацией ВИЧ-1 в ранее инфицированных клетках[75]. Исследования показывают ингибирующее действие генистеина на gp120 и, следовательно, на репликацию вируса HV-1. Репликация вируса после введения не изменилась.

Введение генистеина в концентрации {{0}},5 мкг/мл, но в диапазоне 5-10 мкг/мл генистеин может подавлять репликацию вируса [76]. Гербацитрин представляет собой флавоноид, полученный из Drosera peltata Thunb. и ранее был известен как противовирусный агент. Показано, что гербацитрин ингибирует как ОТ, так и интегразу в ВИЧ-1 инфицированных культурах клеток МТ-4 и МТ-2, что приводит к блокаде репликации вируса на разных стадиях. В концентрации 21,5 мкг/М гербацитрин может подавлять активность R, тогда как он может ингибировать интегразу при более низкой концентрации, 2,15 мкМ [77]. Скутелларин, очищенный из Erigeron breviscapus, представляет собой флавоноид с активностью против ВИЧ-1. Этот флавоноид ингибировал активность ОТ ВИЧ-1 и слияние клеток как основных участников репликации вируса [Z8]. Гесперидин и линарин представляют собой флавоноиды с рутинозой в кольце А и заменой метокси (-ОСН3) в кольце В. Было показано, что изокверцетин ингибирует репликацию вирусов гриппа А и В в инфицированных клетках MDCK. Комбинация изокверцетина с амантадином также показала синергический эффект на репликацию вируса в клетках MDCK, инфицированных вирусом гриппа А, только в низких дозах (0,5 мкМ для изокверцетина и 1 мкМ для амантадина). Значения титра вируса после введения изокверцетина и амантадина составляли около 7,5; повышение концентрации изокверцетина и амантадина снижало синергетический эффект на титры вируса до значения 5 [79]. Q3R, полученный из Houttuynia cordata, оказывает противовирусное действие. Воздействие Q3R на клетки MDCK, инфицированные вирусом гриппа А, сравнивали с действием осельтамивира. Легочные поражения и отек ингибировались Q3R в большей степени, чем осельтамивир. Q3R также имел более высокую эффективность по сравнению с осельтамивиром. Ингибирующее действие Q3R на репликацию вируса гриппа было косвенным и через взаимодействие с вирусными частицами. Осельтамивир продемонстрировал умеренную противовирусную активность, около 58 процентов против вируса гриппа А, и слабую противовирусную активность менее 49 процентов при дозах менее 10 мкг/мл; в то время как Q3R показал 86 процентное ингибирование вируса при концентрации 100 мкг/мл и 66-процентное ингибирование при концентрации 10 мкг/мл [80]. Было показано, что кверцетин 3- -OD-глюкозид (Q3G) предотвращает репликацию вируса Эбола in vitro. Профилактическое введение Q3G за 30 минут до заражения показало значительную профилактику вируса Эбола. Q3G также может ингибировать проникновение вируса на ранних стадиях. Таким образом, O3G может быть эффективным флавоноидом для профилактики вируса Эбола [81].

2.2. Косвенные противовирусные эффекты

2.2.1. Влияние на интерфероны

Интерфероны (ИФН) представляют собой группу белков, вырабатываемых несколькими иммунными клетками в ответ на многие патогены, такие как вирусы, паразиты, бактерии и опухолевые клетки. Существует три основных класса IFN, включая тип I или кислотоустойчивые интерфероны (подтипы IFN-, IFN-, IFN-K, IFN-e, IFN-w и IFN-t), тип II (IFN-y), и IFN III типа, известные как IFN-λ 【82-84】. Они проявляют широкий спектр биологической активности, такой как активация врожденного иммунного ответа, увеличение экспрессии молекул главного комплекса гистосовместимости (MHC), подавление ангиогенеза. Их наиболее важная роль заключается в предотвращении вирусных инфекций [84,85].

На ранних стадиях вирусной инфекции интерфероны активируют врожденнуюиммунная система. Недавние исследования показали снижение индукции и передачи сигналов IFN I и I типа у пациентов с COVID-19 [86]. Эти типы IFN продемонстрировали противовирусные эффекты за счет уменьшения иммиграции нейтрофилов в очаг воспаления, увеличения презентации антигена, подавления провоспаления, опосредованного мононуклеарными макрофагами, и активации приобретенного иммунитета для прогрессирования антиген-специфических B- и T-клеточных ответов. 86-90]. Таким образом, использование интерферонов на ранней стадии заболевания может уменьшить симптомы COVID-19 за счет уменьшения репликации вируса. Исследователи также сообщили, что уровни IFN- могут повышаться у пациентов с COVID-19 с ОРДС. Быстрое повышение уровня IFN может вызвать попадание провоспалительных цитокинов в альвеолярную ткань и привести к воспалению и повреждению легких [90, 91]. Таким образом, представляется, что усиление или нарушение регуляции IFN и других провоспалительных цитокинов или и того, и другого может играть значительную роль в прогрессировании и патологических особенностях SARS-CoV-2.

Пусть ал. исследовать противогриппозные эффекты байкалина, гликозилоксифлавона, который представляет собой 7-O-глюкуронид байкалеина, в модели инфекции вируса гриппа А in vitro и in vivo. Фактор 6, ассоциированный с рецептором TNF (TRAF6), является эффективным медиатором сигнального пути продукции IFN. Сверхэкспрессия TRAF6 приводит к увеличению продукции IFN I типа [54]. МикроРНК (миРНК) представляют собой небольшие молекулы, которые посттранскрипционно контролируют регуляцию генов [92]. Было показано, что miR-146a играет регулирующую роль в воспалении [93]. miR-146a может усиливать репликацию H1N1 и H3N2 за счет подавления TRAF6. Байкалин (20 мкг/мл) указывал на значительное снижение экспрессии miR-146a, вирусных NP, уровней белка M1, вирусного титра, а также повышал выживаемость мышей [54]. В другом исследовании Наяк и его коллеги представили активность байкалина против вируса гриппа (H1N1-pdm09) посредством регуляции вирусного белка NS1, что приводит к усилению регуляторного фактора интерферона 3 (IRF-3}), IFN - , и ИФН- . Эта активация IFN снижала репликацию вируса, что могло снижать экспрессию вирусных транскриптов и провоспалительных цитокинов, включая IL -8 и TNF-x [55].

Дин и др. разработали исследование для изучения влияния гесперидина, флаванонового гликозида, на вызванное вирусом гриппа А (H1N1) повреждение легких у самцов крыс. Результаты показали, что гесперидин ослаблял повреждение легких за счет уменьшения продукции провоспалительных цитокинов, включая IFN-, TNF-x и IL -6, путем подавления сигнальных путей MAPK. Гесперидин также снижал IFN- в инфицированных H1N1 эндотелиальных клетках легких микрососудов [94]. В другом исследовании Kim et al. изокверцетин эффективно ослаблял повреждение легких, вызванное вирусом H1N1 у мышей, путем снижения IFN-, iNOS, RANTES, титров вируса, вирусного бронхита и бронхиолита [79].

Ороксилин А (ОА) из Oroxylum Indicum(L.)Kurz предотвращал повреждение легких, вызванное вирусом гриппа A H1NI у мышей, посредством повышающей регуляции IFN- и IFN-【52】. Вогонин, другой флавоноид, выделенный из Scutellaria baicalensis Georgi, проявлял значительную противогриппозную активность за счет регуляции путей AMPK. Вогонин также усиливал регуляцию IFN-, IFN-λ1 и нижележащих молекул IFN, включая ген устойчивости к миксовирусам A (MxA) и 2-5'-олигоаденилатсинтетазу (OAS), в клетках, инфицированных MDCK и A549 [95].

2.2.2. Влияние на провоспалительные цитокины (TNF, IL и MCP)

CoV содержат несколько открытых рамок считывания, которые кодируют несколько дополнительных белков. Было показано, что эти дополнительные белки модулируют воспалительные пути, такие как передача сигналов IFN и провоспалительные цитокины [96]. Выяснено, что прогноз COVID-19 может ухудшаться из-за секреции провоспалительных цитокинов, включая интерлейкины, IFNy и TNF- [97]. Blanco-Mello et al. указали, что неадекватная иммунная реакция может способствовать репликации вируса и осложнениям, связанным с тяжелыми типами COVID-19 [98]. Ruan et al. также показали, что повышение уровня воспалительных цитокинов, таких как IL -6, связано с ОРДС, дыхательной недостаточностью и неблагоприятными клиническими исходами [99]. Дыхательная недостаточность, вызванная повреждением легких, является результатом перепроизводства провоспалительных цитокинов после инфильтрации иммунных клеток в легкие [100]. Цитокиновый шторм — это системная воспалительная реакция, связанная с широким спектром факторов, таких как инфекции и определенные лекарства. Несколько исследований показали значительную связь между цитокиновым штормом, тяжелым воспалением и полиорганной недостаточностью у пациентов с COVID-19 [101-103]. Распознавание вируса SARS-CoV-2 системами врожденного и адаптивного иммунитета может привести к активации и выработке воспалительных цитокинов. Согласно недавним исследованиям, у пациентов с COVID-19 повышен уровень провоспалительных цитокинов в плазме. Эти воспалительные цитокины, такие как TNF-, IL6, IL-2, IL-1, IL7, IL-10 и IL-18, а также хемоаттрактантный белок моноцитов-1(MCP-1 ), играют ключевую роль в патологическом прогрессировании и тяжести COVID-19 за счет увеличения вирусной нагрузки, пневмонии, повреждения легких, неврологических расстройств и смертности [97,101].

Эти события могут привести к полиорганной недостаточности и повреждению легких как основному осложнению SARS-CoV-2; поэтому модулирование провоспалительных цитокинов можно считать разумной целью лечения COVID-19. Кроме того, во многих исследованиях было продемонстрировано значительное противовоспалительное действие флавоноидов; таким образом, они могут быть многообещающими соединениями в борьбе с осложнениями, связанными с воспалением при COVID-19 [97].

Ян и др. доказали защитный эффект 3-деоксисапанхалкона (30 мкМ) на воспаление и апоптоз, вызванные вирусом гриппа H1N1 in vitro, за счет снижения уровней IL-1 и IL-6 [68]. Байкалеин, флавон, и биоханин А, О-метилированный изофлавон, снижают экспрессию провоспалительных цитокинов в клетках A549 и первичных макрофагах, происходящих из моноцитов человека (MDM), инфицированных штаммами вируса гриппа H5N1, что может предотвратить активацию воспалительного пути и повреждение тканей. [53]. В клетках A549 и MDCK, инфицированных гриппом А, байкалин, гликозилированная форма байкалеина (байкалеин-7-глюкуронид), может повышать уровень IFN, что приводит к снижению продукции провоспалительных цитокинов. Таким образом, IL-8 и TNF- были значительно ниже в клетках, обработанных байкалином, по сравнению с необработанными контрольными клетками [55].

Исследование in vitro показало, что концентрации 2,5, 5 и 10 мкг/мл CST, диметоксифлавона, оказывают значительное влияние на ослабление пути передачи сигнала NF-kB в клетках THP-1, инфицированных гриппом A. (H1N1) вирус. После ингибирования NF-kB продукция провоспалительных цитокинов, включая I-1, IL-8, IL-10 и TNF-, а также связанный с воспалением белок ЦОГ{{ 15}}, подавлялись КСТ дозозависимым образом [59]. В исследовании противовирусных свойств гесперидина и линарина in vitro, проведенном Yonekawa et al., эти флавоноидные гликозиды ингибировали репликацию вируса R5-HIV-1-NL(AD8) в клетках CD4 плюс NKT, увеличивая продукцию противовоспалительных цитокинов, включая IL-2, IL-5 и IL-13. Было замечено, что стимулирующий эффект этих двух флавоноидов критически зависит от сахарного фрагмента, поскольку агликоны (гесперетин и акацетин) не проявляли такой активности. Кроме того, замена метокси(-ОСН3) в кольце В необходима для стимулирующей активности гесперидина и линарина на клетках CD4 и NKT. Они также могли индуцировать секрецию RANTES, MIP-1 и MIP-1 из V61 плюс экспрессирующие Т-клеточные рецепторы, которые впоследствии подавляли репликацию вируса в CD4 плюс NKT-клетках [104]. Канг и др. сообщили о противогриппозных эффектах очищенных флавоноидов из Pithecellobium clypearia Benth на модели заражения вирусом гриппа А in vitro. Эти очищенные флавоноиды подавляли выработку IL-6 и MCP-1 в инфицированных H1N1- клетках легких человека A549[105]. Мербод и др. исследовали противовоспалительное действие кверцетин-3-O- -L-рамнопиранозида (Q3R), гликозилированного флавона, на клетки MDCK, инфицированные вирусом гриппа H1N1. Q3R в концентрации 150 мкг/мл значительно снижал титр вируса и увеличивал продукцию IL-27, что могло дополнительно повышать секрецию IL-10 CD4 плюс Т-клетками и усиливать их противовирусную активность. С другой стороны, O3R подавлял продукцию TNF- как одного из важных медиаторов воспаления, вызывающего лихорадку и запускающего провоспалительный путь NF-kB, что еще больше ухудшало состояние пациентов [106]. Триметоксифлавон Сантин продемонстрировал противогриппозную активность в клетках THP-1 и MDCK в концентрации 60 мкМ. Вирус гриппа A(H3N2) индуцирует продукцию провоспалительных цитокинов в клетках THP-1, что приводит к воспалению и повреждению легких [61]. Противовоспалительные цитокины также могут изменяться во время инфекции вируса гриппа. IL-10 представляет собой противовоспалительный цитокин, который может индуцироваться вирусом гриппа. IL-10 ингибирует инвариантные естественные Т-киллеры путем подавления продукции IL-12 дендритными клетками, происходящими из легочных моноцитов[107]. Уровни IL-6, IL-8, IL-10, IL-1 и TNF- были значительно снижены в группе, получавшей сантин, за счет подавления МАРК и NF-. сигнальные пути kB [61].

В дополнение к вышеперечисленному, галлокатехин-7-галлат, генистеин и теафлавины являются другими флавоноидами с модулирующим действием на выработку провоспалительных цитокинов [58,76,108]; таким образом, эти молекулы, по-видимому, обладают желаемым противовоспалительным эффектом, помогающим контролировать воспаление, связанное с вирусной инфекцией.

2.2.3. Влияние на субклеточные воспалительные пути (NF-kB, PI3K/Akt и MAPK/JNK)

Когда вирус проникает в клетку-хозяина, клетка-хозяин распознает его репликацию с помощью рецепторов распознавания образов (PRR) [109]. Структура вирусной РНК участвует в олигомеризации PRR и активации нижестоящих факторов транскрипции, в частности факторов регуляции интерферона (IRF) и NF-kB. Активация NF-kB и IRF приводит к включению клеточной противовирусной защиты путем индукции интерферонов I и I типов и секреции хемокинов [110].

Chiou et al. исследовали действие 8-пренилкемпферола (8-PK) на клетки A549, инфицированные вирусом гриппа A (H1N1). Результаты показали, что вмешательство в путь PI3K-Akt является основным механизмом 8-ПК, приводящим к защитным эффектам против вируса гриппа А.8-ПК снижает транслокацию ядер NF-kB и IRF-3 за счет ослабления фосфорилирования Akt и активности PI3K. Наконец, со сниженной продукцией регулируемой активации нормальные Т-клетки экспрессируются и секретируются (RANTES) через H1N1-инфицированные клетки A549 [111]. Чжу и др. показали, что аутофагия, вызванная вирусом гриппа A (H3N2), в инфицированных клетках A549 и Ana-1 посредством подавления сигнального пути mTOR. Байкалин может усиливать фосфорилирование mTOR и устранять эффекты вируса H3N2 дозозависимым образом [112]. В другом исследовании было обнаружено, что байкалин проявляет активность против вируса гриппа (H1N1-pdm09) путем подавления пути PI3k/Akt, вызванного модулированием экспрессии вирусного белка NS1 55]. Кроме того, биоханин А, О-метилированный изофлавон, оказывает защитное действие на клетки, инфицированные вирусом гриппа А H5N1, посредством снижения фосфорилирования AKT, ERK1/2, JNK и p38. Он также может модулировать клеточные сигнальные пути, снижать уровни IL-6, IL-8, CXCL10(IP-10), TNF- и улучшать уровни IkB [53].

CST представляет ингибирующее действие на модель инфекции вируса гриппа А in vitro посредством ингибирования сигнального пути NF-kB/p65, что приводит к подавлению провоспалительных цитокинов. CST также снижал уровни фосфо-p38 MAPK и фосфо-JNK [59]. В другом исследовании, проведенном Ding et al., введение гесперидина в суточных дозах 200 и 500 мг/кг в течение пяти дней могло ингибировать воспаление легких при поражении легких, вызванном вирусом гриппа A (H1N1), у крыс. Этот эффект был опосредован ослаблением продукции провоспалительных цитокинов, включая IL-6 и TNF-. Гесперидин также снижал экспрессию IL-6 и TNF в эндотелиальных клетках микрососудов легких, инфицированных H1N1, посредством ингибирования сигнальных путей MAPK [94]. Кроме того, исследования показали, что сигнальный путь ERK является основным модулятором сигнального пути MAPK. Изорхам-нетин (50 мкМ), монометоксифлавон, снижал фосфорилирование ERK в клетках MDCK после инфицирования вирусом гриппа A(H1N1) [113]. Чжон и его коллеги исследовали цитотоксические эффекты пироксилина А и текторигенина в клетках CHME5 и первичных макрофагах человека, инфицированных ВИЧ-1-D3. Эти флавоноиды проявляют свое действие посредством снижения фосфорилирования PI3K, Akt, mTOR, PDK1, GSK-3 и Bad в клетках, обработанных липополисахаридом/циклогексимидом. Сантин подавлял репликацию вируса гриппа А в MDCK и THP-1 инфицированные клетки [114]. Сантин в концентрации 60 мкМ ослаблял фосфорилирование p38 MAPK, ERK, JNK/SAPK и NF-kB [61].