Глава 8 ФЛАВОНОИДЫ КАК ВСПОМОГАТЕЛЬНЫЕ СРЕДСТВА В ТЕРАПИИ
И ПРОФИЛАКТИКЕ COVID-19. ЧАСТЬ I.
Инфекция, инициированная вирусом SARS-CoV-2 и потрясшая на протяжении последних лет весь мир, вызывает огромный научный интерес не только среди вирусологов и клиницистов, но и у фармакологов, сфокусировавших свои усилия на поиске лекарственных средств, способных облегчить течение этого тяжелого заболевания и по возможности обеспечить его профилактику [1].
В этой связи вполне закономерным выглядит большой интерес, проявившийся в последнее время к флавоноидам. Изначально предполагалось, что флавоноиды могут весьма благоприятно повлиять на течение COVID-19. Ожидаемо соединения, обладающие выраженной противовоспалительной, антиоксидантной, иммуномодулирующей, антитромбогенной и антикоагулянтной активностью, способны облегчить заболевание, в том числе развитие так называемого цитокинового шторма и тяжелого острого респираторного дистресс-синдрома [2- 10]. Особенно интригующим выглядят сведения относительно противовирусного действия флавоноидов, выявленного ранее при различных вирусных заболеваниях [11-15]. И хотя противовирусным эффектам большинства флавоноидов при COVID-19 в силу ряда обстоятельств не достает пока исчерпывающих клинических доказательств, а предсказанная эффективность базируется в основном на результатах молекулярного докинга и моделирования, а также экспериментов in vitro, применение флавоноидов в комплексном лечении COVID-19 выглядит весьма перспективным и многообещающим.
Мишени вируса SARS-CoV-2
SARS-CoV-2 – вирус с одноцепочечной РНК-позитивной полярностью [(+) РНК] проникает внутрь клеток-хозяина с помощью поверхностного структурного спайкового белка S, связываясь с молекулой рецептора ангиотензинпревращающего фермента 2 (АПФ 2), локализованной на поверхности клетки человека, включая альвеолярный эпителий II типа, эндотелиальные, почечные, кардиальные, кишечные клетки и нейроны головного мозга. Начальный этап инфекционного цикла коронавируса, который может служить мишенью для лекарственных средств, состоит из следующих моментов: 1. Распознавание специфического клеточного рецептора и связывание с ним; 2. Конформация S-белка вируса в результате протеолиза; 3. Слияние мембраны вируса с мембраной клетки-хозяина; 4. Проникновение вируса в клетку-хозяина в виде эндосомы путем эндоцитоза, чему способствует более низкий уровень pH эндосомального микроокружения.
124
Рекомендовано к покупке и изучению сайтом МедУнивер - https://meduniver.com/
В со став спайкового гликопротеина S входит два функциональных домена: субъединица S1, содержащая у своего N-конца рецептор-связывающий домен (RBD). С помощью этогоменадо белок вступает в первичный контакт с наружным карбоксипептидазным доменом рецептора АПФ 2, который распознается RBD посредством своих аминокислотных полярных остатков. Субъединица S2 обеспечивает процесс слияния мембран клетки-хозяина и вируса, обеспечивая эндоцитоз последнего. В этом процессе принимают активное участие сериновые протеазы
клетки-хозяина TMPRSS2 и фурин, осуществляющие праймирование |
S-белка, |
что ведет к |
раскрытию связывающего домена, расщеплению белка в сайтах S1/S2 и S2 |
и позволяет |
|
слиться вирусной и клеточной мембранам [16,17]. |
|
|
Как следует из рисунка 7 , попав в цитозоль, две трети геномной РНК (gRNA) на рибосомах клетки-хозяина транслируются в два полипротеина pp1a и pp1ab . Эти полипротеины подвергаются аутопротеолитическому расщеплению с помощью двух цистеиновых протеаз
вируса: 3-химотрипсиноподобной протеазы (3 CLpro), |
называемой также основной протеазой |
(Mpro), которая расщепляет полипротеиновую |
|
Рисунок 7. Цикл репликации SARS-CoV-2 по М.В.Супотницкому, 2020 [18]. Описание в тексте.
последовательность после глутаминового остатка, и папаиноподобнойротеазып |
( |
PLpro). В |
125
результате этого протеолиза образуется 16 неструктурных белков (NSPs), которые затем объединяются в репликазно-транскриптазный комплекс (РТС). Важнейшую роль в функционировании этого комплекса играет РНК-зависимая РНК-полимераза (РНК-репликаза, RdRp). Этот фермент обеспечивает многоэтапную репликацию полноразмерной комплементарной цепи РНК. Оставшаяся треть геномной РНК через транскрипцию коротких субгеномных РНК обусловливает транскрипцию четырех структурных белков: S (белок оболочки), E (спайковый белок), M (мембранный белок) и N (нуклеокапсидный белок). Затем в промежуточном отделе эндоплазматического ретикулума Гольджи происходит сборка новых вирусных частиц, после чего зрелые вирионы покидают клетку в гладкостенных везикулах с помощью экзоцитоза [1,13,18-21].
Исходя из описанного, можно выделить ряд возможных мишеней для воздействия на SARS- CoV-2. К ним относятся спайковый белок S с субъединицами S1 и S2, а также цистеиновые протеазы 3CLpro, PLpro и RdRp, которые могут иметь важное значение, учитывая полезные свойства флавоноидов, которые будут рассмотрены ниже.
Звенья патогенеза COVID-19 как возможные мишени для терапевтического воздействия
Тот факт, что АПФ 2 является основным объектом взаимодействия с SARS-CoV-2 заставил обратить пристальное внимание на роль ренин-ангиотензиновой системы (РАС) в патогенезе COVID-19. Установлено, что нормальное функционирование РАС зависит от сбалансированности уровней АПФ и АПФ 2 во многих органах и клетках, включая легкие, эндотелий сосудов, сердце, кишечник, почки, головной мозг и другие [22-25]. АПФ, как известно, катализирует превращение ангиотензина I (Ang I) в ангиотензин II (Ang II), который, является основным эффекторным гормоном РАС и, связываясь с рецепторами 1 типа Ang II (AT1R), активирует сигнальный каскад Ang II-AT1R. В экспериментах in vitro показано, что кроме хорошо известного вазоконстрикторного эффекта, Ang II обладает выраженным провоспалительным действием, активируя циклооксигеназу второго типа (ЦОГ-2), что, в свою очередь, обусловливает увеличение индукции вазоактивных простагландинов и активных форм кислорода (АФК). Повышенная продукция АФК приводит к чрезмерной активации оси Ang II/ATR1/NADPH с последующим повреждением митохондрий и стимуляцией апоптоза. Этому же способствует увеличение высвобождения цитохрома С, активация каспазы 3 и каскада p38 MAPK/JNK. Что касается роли АПФ2, этот фермент, расщепляя Ang II, катализирует образование ангиотензина 1-7 (Ang 1-7), проявляющего антагонистические Ang II свойства. Ang 1-7, взаимодействуя с рецепторами Mas, оказывает выраженный вазодилатирующий, противовоспалительный и антиоксидантный эффекты [26-28]. После взаимодействия SARS-
126
Рекомендовано к покупке и изучению сайтом МедУнивер - https://meduniver.com/
CoV-2 с АПФ2 происходит деградация рецептора и сдвиг вышеотмеченного баланса в сторону Ang II. Показано, что уровень Ang II положительно коррелирует с вирусной нагрузкой и повреждением легких [28]. Таким образом, одним из факторов, способствующих инициированию воспалительной реакции при ковиде, по-видимому, является сдвиг баланса в пределах РАС в сторону роли Ang II. По крайней мере, у мышей с инактивированными рецепторами АПФ 2 инфекция, индуцированная SARS-CoV-2, протекала более тяжело [29].
Возникающая в результате проникновения вируса деструкция пневмоцитов обусловливает активацию локального иммунного ответа, рекрутируя макрофаги и моноциты, с последующим высвобождением провоспалительных цитокинов, таких как ИЛ-6, ИЛ-1β и TNFα. Это вносит вклад в развитие синдрома, называемого цитокиновым штормом [25,28,30,31]. Не исключено, что именно описываемый процесс является решающим в патогенезе острого легочного повреждения при COVID-19 [8,30,32,33]
Итак, в результате попадания вируса в организм возникает мощная воспалительная реакция, приводящая к развитию цитокинового шторма с возможным неблагоприятным исходом, особенно у пожилых людей и у лиц с рядом сопутствующих заболеваний. После распознавания вирусных антигенов иммунной системой активируется врожденный и адаптивный иммунитет с рекрутированием к месту вирусной инвазии значительного количества иммунокомпетентных клеток. Этому способствует индуцированный SARS-CoV-2 пироптоз в первую очередь в эпителиальных клетках дыхательных путей с сосудистым просачиванием провоспалительных цитокинов за пределы гибнущих клеток. Пироптоз обусловливает высвобождение из поврежденных клеток-хозяина молекулярных паттернов, ассоциированных с попавшими в клетку вирусами. Молекулярные паттерны распознаются толл-подобными рецепторами (TLR) на мембранах макрофагов и эпителиальных клеток, что индуцирует продукцию провоспалительных цитокинов и хемокинов, таких как ИЛ-6, ИЛ-1β, TNFα, ИЛ-2, IL-7, G-CSF, IP-10, MCP-1, MIP-1A [7,34]. Эти цитокины обеспечивают рекрутирование иммунных клеток, в первую очередь моноцитов и Т-лимфоцитов из крови к очагу вирусной инфекции. В этом контексте важное значение имеют вышеупомянутые TLR-рецепторы, относящиеся к подсемейству рецепторов паттерна распознавания PRR. Рецепторы PRR способны распознавать вирусы, в том числе SARS-CoV-2 во внеклеточной среде или эндосомах, и посредством этого воздействовать на сигнальный каскад, обеспечивающий продукцию и активацию провоспалительных цитокинов [35]. Другим важным воспалительным медиатором, активируемым SARS-CoV-2 и запускающим цитокиновый шторм, является инфламмасома NLRP3, которая также принадлежит к семейству PRR и экспрессируется в клетках врожденного иммунитета, а также в различных органах [36]. В результате всего вышеперечисленного развивается мощная воспалительная реакция, именуемая цитокиновым штормом, что чревато
127
возникновением острого респираторного дистресс-синдрома (ОРДС), тромбоза, сепсиса, полиорганной недостаточности и смерти больного [7,8,37-39].
Следует подчеркнуть, что в ответ на вирусную инфекцию в организме мобилизуется целый ряд механизмов, направленных на борьбу с воспалением, регуляцией иммунной защиты, окислительно-восстановительного гомеостаза. Не останавливаясь на рассмотрении всех механизмах, отметим существенную роль, которую играет транскрипционный фактор Nrf2. Этот фактор привлек особое внимание в условиях пандемии COVID-19, когда выяснилось, что тяжесть вирусной инфекции прямо коррелирует с возрастом и интенсивностью воспалительной реакции, а обратно – с экспрессией Nrf2 [40]. Фактор транскрипции Nrf2 регулирует экспрессию около 250 генов, вовлеченных в клеточный гомеостаз, обеспечивая, наряду с другими факторами, реактивность антиоксидантных и детоксицирующих ферментов и многочисленных цитопротективных белков, позволяющих поддерживать редокс-баланс клетки и удалять белки, поврежденные в условиях клеточного стресса [41]. Известно, что в физиологических условиях функция Ntf2 ограничена регуляторным адаптерным белком Keap 1, связь с которым обеспечивает низкий уровень активности этого фактора транскрипции. Вирусная инфекция индуцирует окислительный стресс (ОС). В этих условиях Nrf2 высвобождается из связи с Keap 1, транслоцируется к ядру и, связываясь с промотерным регионом ARE, стимулирует транскрипцию генов, кодирующих синтез белков, обладающих противовоспалительным, антиоксидантным действием и повышающих активность иммунной системы по удалению многих бактериальных и вирусных патогенов [42-45]. По предположению S.N.Zucker и соавт. [46] в условиях невысокого уровня ОС происходит образование активных форм кислорода (АФК), достаточное для активации Nrf2, что обеспечивает стимуляцию антиоксидантных ферментов с возвращением к безопасному содержанию АФК и выживанию клетки. Однако при избыточном уровне АФК чрезмерная активация Nrf2 приводит к его накоплению в ядре с последующим связыванием с промотером, не так давно идентифицированного Klf9, регулятора внутриклеточного содержания АФК. Повышение транскрипции Klf9 обеспечивает еще больший уровень АФК с последующей гибелью клетки [46,47]. Заметим, кстати, что такая избыточная активация Nrf 2 маловероятна при вирусной инфекции, поскольку вирусу необходимо поддерживать ОС на оптимальном уровне для сохранения своего метаболизма и не допускать гибели клеток-хозяина [48].
Возвращаясь к инфекции, вызываемой SARS-CoV-2, отметим предположение J.M. McCordи соавт. [49], согласно которому у лиц молодого возраста ОС, возникающий в результате проникновения вируса, вызывает активацию Nrf2, достаточную для борьбы с инфекцией и защиты клетки от саморазрушения. У пожилых же людей и лиц с сопутствующими хроническими заболеваниями уровня активации Nrf2, по-видимому,
128
Рекомендовано к покупке и изучению сайтом МедУнивер - https://meduniver.com/