Grudzień 2019 roku to początki pandemii spowodowanej wirusem nazwanym przez WHO koronawirusem zespołu ostrej niewydolności oddechowej 2 (SARS-CoV-2). Wirus wywołuje chorobę COVID-19 i jest groźniejszy od koronawirusów SARS i MERS. Obecna pandemia jest najbardziej śmiercionośna po pandemii grypy w 1918 roku.

Negatywne czynniki ryzyka to: starszy wiek, płeć męska, palenie tytoniu. Klinicznymi czynnikami ryzyka są choroby współistniejące: otyłość, nadciśnienie, cukrzyca, choroby serca i układu krążenia, przewlekła choroba nerek, choroby układu oddechowego. Im większa liczba czynników ryzyka i związanych z nimi patologii, tym większe ryzyko złego rokowania.

SARS-CoV-2 może kolonizować i atakować: układ oddechowy (suchy kaszel, duszność, gorączka, ostre atypowe zapalenie płuc i zespół ostrej niewydolności oddechowej – uszkodzenie pęcherzyków płucnych), układ nerwowy (ból głowy, nudności, uczucie splątania, zaburzenia świadomości, choroby mózgowo-naczyniowe), receptory węchowe i smakowe (utrata węchu i smaku – szczególnie typowy objaw), układ pokarmowy (biegunka, nudności, wymioty, ból brzucha), układ moczowy (ostre uszkodzenie nerek jako wynik powikłań), serce i naczynia krwionośne (ostra niewydolność serca, zwiększona krzepliwość i przepuszczalność naczyń, zaburzenia mikrokrążenia); często pierwszym objawem jest zapalenie spojówek.

Indukowanie nadmiernej odpowiedzi zapalnej poprzez zwiększenie poziomów cytokin i chemokin, tzw. burza cytokin, może prowadzić do uszkodzenia ważnych narządów: serca, płuc i nerek. Wirus może powodować infekcję ogólnoustrojową (sepsa), a RNA wirusa dostać się do krwi (wiremia); infekcja może też być bezobjawowa.

Łagodne objawy mogą ustąpić samoistnie, bez specjalistycznego leczenia, lub prowadzić do zapalenia płuc (obustronne śródmiąższowe zapalenie płuc) i niewydolności oddechowej, wymagającej hospitalizacji pacjenta, u którego może wystąpić zespół ostrej niewydolności oddechowej (ang. acute respiratory distress syndrome – ARDS) z zespołem dysfunkcji wielonarządowej (ang. multiple organ dysfunction – MOD), co może prowadzić do zgonu.

Aktualnie brak leków do stosowania w COVID-19, a obecna terapia ma charakter wspomagający i łagodzący objawy, np. kaszel, zaburzenia układu pokarmowego, osłabienie, niepokój. Podaje się leki przeciwwirusowe, antybiotyki, heparynę, glikokortykosteroidy, osocze z przeciwciałami od ozdrowieńców, którzy chorowali na COVID-19, ale wstępne dane od ograniczonej liczby pacjentów nie są zbytnio zadowalające. W celu zapobiegania burzy cytokin i dalszemu pogorszeniu stanu zdrowia pacjenta z COVID-19, ważne jest hamowanie genów związanych ze stanem zapalnym, zmniejszenie czynników zapalnych oraz regulacja szlaków sygnałowych i równowagi cytokin. Profilaktyka to jedyny sposób na zmniejszenie transmisji i ograniczenie rozprzestrzeniania się wirusa (1).

Poszukiwanie skutecznych leków do potencjalnego zastosowania w COVID-19 może polegać na opracowaniu nowych substancji lub wykorzystaniu już istniejących leków przeznaczonych do leczenia innych chorób. Jedną z najpopularniejszych metod w dziedzinie komputerowego wspomagania projektowania leków (CADD) i identyfikacji potencjalnych kandydatów na leki jest dokowanie molekularne, pozwalające na szybkie analizowanie dużej liczby substancji, oszczędzając w ten sposób ogromną ilość czasu i kosztów. Tą metodą bada się interakcje zarówno leków syntetycznych, jak i związków naturalnych z SARS-CoV-2, wywołującym COVID-19. Leki roślinne mają tę przewagę, że wykazują wielokierunkową aktywność i są bezpieczne w stosowaniu. Wirusy mają zdolność do szybkiej adaptacji i mutacji, co zmusza do poszukiwań coraz to nowych strategii terapeutycznych.

Celem potencjalnych leków mogą być białka strukturalne wirusa (S: wypustki; E: otoczki; M: błony; N: nukleokapsydu) oraz białka niestrukturalne: polimeraza RNA zależna od RNA (RdRp), chymotrypsyno-podobna proteaza (3CLpro), papaino-podobna proteaza (PLpro), helikaza i inne. Przyłączaniu i wnikaniu wirusa do komórek gospodarza zapobiega hamowanie enzymu konwertującego angiotensynę II (ACE2), receptora dla SARS-CoV-2, do którego przyłącza się białko S kolca. Kompleksowe białko S-ACE2 jest następnie przetwarzane proteolitycznie przez transbłonową proteazę serynową typu 2 (TMPRSS2), co prowadzi do rozszczepienia, a tym samym do wniknięcia wirusa do komórek gospodarza. Hamowanie polimeraz i proteaz utrudnia replikację wirusa (2).

Po przeglądzie piśmiennictwa, autorzy cytowanej pracy wytypowali ok. 220 roślin z 83 rodzin botanicznych, działających przeciwwirusowo. Spośród nich 149 roślin z 71 rodzin badano na obecność głównych metabolitów wtórnych, potencjalnych związków o aktywności przeciw SARS-CoV-2 lub mogących służyć do dalszej optymalizacji struktury i opracowania leków i terapii do leczenia COVID-19 i w ewentualnych przyszłych pandemiach wywoływanych przez wirusy. Celem pracy było też zwrócenie uwagi na leki przeciwwirusowe pochodzenia roślinnego i zachęcenie naukowców do dalszych badań nad nimi.

Działanie przeciwwirusowe związków obecnych w wybranych roślinach następowało poprzez hamowanie różnych struktur białkowych (np. ACE2, MPro, RdRp, PLpro, białko S) wpływających na różne etapy cyklu życiowego SARS-CoV-2 (przyłączanie się wirusa, wnikanie do komórki, interakcje wirus-gospodarz, replikacja). Spośród związków naturalnych o działaniu przeciwwirusowym, najaktywniejszymi były m.in.: kurkumina, EGCG (galusan epigalokatechiny), chryzoeriol, kwercetyna, rutyna, luteolina, naryngenina, apigenina, hesperydyna, piperyna, berberyna, andrografolidy, sylibina, krocyna, hyperycyna, kwas ursolowy i oleanolowy, resweratrol, fitoestrogeny (genisteina, formononetyna), kwas chlorogenowy, kwas p-kumarowy, aldehyd cynamonowy, kwas betulinowy i szereg innych związków (3, 4).

Spośród związków roślinnych duży potencjał przeciwwirusowy mają polifenole, należące do różnych grup chemicznych: kwasy fenolowe, lignany, stilbeny, flawonoidy (flawonole, flawony, flawanony, izoflawony), antocyjany, wszystkie typy garbników i inne.

Roślinne związki polifenolowe mogą łagodzić zakażenie koronawirusem ze względu na ich wpływ zakłócający adhezję, wniknięcie do komórek gospodarza i replikację SARS-CoV-2.

Przeciwwirusowe efekty obejmują modulację białek otoczki wirusowej (glikoproteiny kolca-S) i receptorów komórek gospodarza (ACE2, funkcjonujący jako brama dla SARS-CoV-2) oraz proteaz hamujących replikację. Polifenole działają też przeciwutleniająco i przeciwzapalnie, przeciwdziałają zaburzeniom równowagi redoks i procesom zapalnym, zwiększającym podatność pacjentów na ciężkie uszkodzenia narządów związane z zakażeniem SARS-CoV-2, zwiększają odpowiedź antywirusową, zmniejszają infekcyjność wirusów. Korzystnie wpływają na regulację mikrobioty, poprawiają dysbiozę wywołaną przez inwazję SARS-CoV-2. Łagodzą też czynniki ryzyka związane z zespołem metabolicznym (np. dyslipidemia, insulinooporność, nadciśnienie tętnicze i otyłość), co może być najbardziej pomocne w przypadku istniejących wcześniej dolegliwości kardiometabolicznych, skutkujących gorszymi rokowaniami w przypadku zakażenia, a także działają przeciwzakrzepowo, neuro-, hepato- i nefroochronnie (4, 6, 7).

Spośród flawonoidów jako czynników przeciwwirusowych, zwraca uwagę kwercetyna (3,3',4',5,7-pen-tahydroksy?awon), działająca synergistycznie m.in. z witaminą C. Kwercetyna jest szeroko rozpowszechnionym roślinnym ?awonoidem, występuje najczęściej w formie glikozydów w owocach (cytrusy, jabłka, owoce jagodowe), zielonych warzywach liściastych, nasionach, orzechach, zielonej herbacie, ziołach, ciemnej czekoladzie, czerwonym winie. Działa przeciwutleniająco, przeciwzapalnie, przeciwwirusowo, immunoprotekcyjnie oraz przeciwzakrzepowo. W różnych typach i modelach infekcji wirusowych kwercetyna hamuje polimerazy, proteazy, odwrotną transkryptazę i gyrazę DNA, wiąże białka kapsydów wirusowych, a szeroki zakres właściwości przeciwwirusowych może wpływać na wiele etapów, jak wnikanie, synteza białek i replikacja wirusa. Korzystny jest też jej metabolit, 3-metylokwercetyna, która podawana samodzielnie lub ze wzmacniaczem wchłaniania (HP-β-CD), pobudzała in vitro i in vivo funkcję komórek nabłonka rzęskowego nosa. Przydatne mogą być też inne flawonoidy (herbacetyna, izobawachalkon) (8).

Efekty terapeutyczne kwercetyny można spotęgować przez jednoczesne podawanie witaminy C, która działa przeciwwirusowo bezpośrednio i pośrednio poprzez wpływ na odporność: wspomaga aktywność limfocytów, zwiększa produkcję interferonu-α, moduluje poziom cytokin; zmniejsza stan zapalny, poprawia funkcję śródbłonka, przywraca funkcję mitochondriów. Synergistyczne działanie witaminy C i kwercetyny zachodzi poprzez nakładające się właściwości przeciwwirusowe i immunomodulujące oraz zdolność witaminy C do recyklingu kwercetyny, co zwiększa jej skuteczność. Kwercetyna z kolei hamuje oksydazę askorbinową, co wydłuża działanie witaminy C w organizmie.

Witamina C i kwercetyna mogą być zalecane w populacjach wysokiego ryzyka, profilaktycznie i we wczesnym leczeniu infekcji dróg oddechowych, zwłaszcza u pacjentów z COVID-19 jako uzupełnienie stosowanych środków farmakologicznych, takich jak remdesiwir lub osocze rekonwalescentów, tym bardziej, że koszty takiej terapii są niskie. Związki te charakteryzuje bezpieczeństwo; doustna suplementacja kwercetyną do 1 g/dobę/3 miesiące nie powodowała znaczących skutków ubocznych. Autorzy sugerują następujące dawki doustne: 2 razy dziennie przez 7 dni: profilaktycznie i w łagodnych przypadkach 250-500 mg kwercetyny i 500 mg witaminy C, a w ostrych stanach 500 mg kwercetyny i 3 g witaminy C (9).

W oparciu o wyniki dokowania molekularnego, zaproponowano kwercetynę jako składnik mieszaniny z witaminą D i estradiolem o potencjalnym działaniu na cele białek wirusa SARS-CoV-2. Kwercetyna zmienia ekspresję 98 z 332 (30%) ludzkich genów kodujących białka docelowe SARS-CoV-2, a potencjalnie zakłóca funkcje 23 z 27 (85%) białek wirusa SARS-CoV-2 w ludzkich komórkach. Również strukturalnie podobne luteolina i eriodyktiol mogą stanowić substancje modelowe do syntezy związków hamujących SARS-CoV-2. Witamina D może zakłócać funkcje 19 z 27 (70%) białek SARS-CoV-2 poprzez zmianę ekspresji 84 z 332 (25%) ludzkich genów kodujących białka docelowe SARS-CoV-2. Biorąc pod uwagę potencjalny wpływ zarówno kwercetyny, jak i witaminy D, można wnioskować, że zmianie w ludzkich komórkach mogą ulec funkcje 25 z 27 (93%) białek SARS-CoV-2. Estradiol, przeciwnie do testosteronu (molekularne wyjaśnienie wyraźnie wyższej śmiertelności mężczyzn w czasie koronawirusowej pandemii), wpływa na ekspresję większości ludzkich genów (203 z 332; 61%) kodujących cele SARS-CoV-2, potencjalnie zakłócając funkcje 26 z 27 białek wirusa SARS-CoV-2 (10).

U mężczyzn występuje cięższy przebieg choroby związany z zakażeniem SARS-CoV-2 niż u kobiet. U ciężko chorych pacjentów z COVID-19 płci męskiej i żeńskiej w porównaniu ze zdrowymi osobami (grupa kontrolna) i pacjentami z chorobą wieńcową serca jako współistniejącą chorobą z COVID-19 analizowano 600 metabolitów: hormony płciowe, cytokiny i chemokiny.

W krytycznym stanie pacjentów z COVID-19 są rozregulowane hormony płciowe i parametry metaboliczne: mężczyźni wykazują podwyższone poziomy estradiolu i poważne niedobory testosteronu i triglicerydów w porównaniu z kobietami i osobami zdrowymi (grupa kontrolna).

U ciężko chorych kobiet na COVID-19 brak było statystycznie istotnych różnic w poziomie hormonów płciowych, jednak z tendencją do podwyższonego poziomu estradiolu (11).

Ponieważ biodostępność kwercetyny jest słaba, opracowano preparaty o lepszej wchłanialności poprzez jej enzymatyczne przekształcenie w postać rozpuszczalną (α-glikozyloizokwercytryna) – Biaoctive Quercetin EMIQ o korzystniejszych parametrach farmakokinetycznych. Inną formą (unikalna technologia zgłoszona do opatentowania) jest płynna matryca miceli z kwercetyną w postaci mikrokropelek o zwiększonej absorpcji (Quercetin LipoMicel Matrix). Ponadto są dostępne fosfolipidowe formy kwercetyny, co 20-krotnie zwiększa jej biodostępność (Quercetin Phytosome^®, Quercefit 60) (12-15).

Testowano (dokowanie molekularne) zdolność do hamowania głównej proteazy Mpro SARS-CoV-2 38 związków: flawonoidy i pochodne katechiny w formie aglikonów i glikozydów, m.in.: hyperozyd, naryngina, genisteina, daidzeina, epigalokatechina, galusan epigalokatechiny, galusan galokatechiny, cyjanidyna, rutozyd (największa energia dokowania: -9,7 kcal/mol) aglikony miały wysokie wyniki dokowania; najsilniej EGCG, porównywalnie z kontrolą pozytywną – inhibitor N3 (-7,5 kcal mol^-1); spośród glikozydów (cukry zwiększają biodostępność) najaktywniejsze są flawonole zawierające w C-3 ramnozę (3-ramnozyd kwercetyny) lub rutynozę (6-O-α-L-ramnozylo-β-D-glukoza), np. 3-rutynozyd mirycetyny i rutyna, wykazujące wyższe wartości niż inhibitor N3; słabiej działała datiscyna (w C-3 podstawiona glukozą) i flawonoidy podstawione w C-7. Flawonoidy podstawione ramnozą nieulegające żadnej lub niewielkiej modyfikacji w jelicie (brak ramnozydaz, rutynozydaz, neohesperydaz) mogą być dobrym kandydatem do leczenia infekcji koronawirusem SARS-CoV-2 (16).

Hesperydyna może zapobiegać infekcji dzięki blokowaniu wnikania koronawirusa do komórek gospodarza przez receptory ACE2, poprawia też odporność komórkową gospodarza na infekcje, hamuje produkcję prozapalnych cytokin i jest przeciwutleniaczem. Hesperydyna z diosminą i heparyną chroni przed żylną chorobą zakrzepowo-zatorową i zapobiega progresji choroby. Może być stosowana jako bezpieczny środek profilaktyczny przeciwko zakażeniu SARS-CoV-2 i uzupełniający leczenie COVID-19 (17).

Lianhuaqingwen (LH) w formie kapsułek jest przykładem preparatu zalecanego przez Chińską Narodową Komisję Zdrowia do leczenia COVID-19 (włączony do badania klinicznego fazy II w USA). Działa przeciwwirusowo i przeciwzapalnie, a wcześniejsze wskazania obejmowały zapalenie oskrzeli i płuc, gorączkę, kaszel, zmęczenie, grypę i wczesne stadium odry. Preparat zarejestrowano w Brazylii, Indonezji, Kanadzie, Mozambiku i Rumunii.

W preparacie zidentyfikowano 74 związki, spośród których kwercetyna i naryngenina zapobiegają wiązaniu ACE2 z białkiem S, a forsytozyd i rutyna hamują replikację wirusa przez interakcję z 3CLpro (tab. 1) (18, 19).