Флавоноїди як багатообіцяючі противірусні агенти проти інфекції SARS-CoV-2: Механічний огляд

Для отримання додаткової інформації. контактtina.xiang@wecistanche.com

Анотація: Вперше виявлений коронавірус у 2019 році(COVID-19) вплинула на всю діяльність людини з моменту свого відкриття.флавоноїдиякі зазвичай зустрічаються в раціоні людини, привернули багато уваги завдяки своїй чудовій біологічній активності. Ця стаття містить вичерпний огляд переваг флавоноїдів при захворюванні COVID-19. Раніше повідомлялося про вплив флавоноїдів на п’ять РНК-вірусів із схожими клінічними проявами та/або фармакологічним лікуванням, включаючи грип, вірус імунодефіциту людини (ВІЛ), важкий гострий респіраторний синдром (SARS), респіраторний синдром Близького Сходу (MERS) і лихоманку Ебола. розглядається. Флавоноїди діють прямим шляхомпротивірусні лікивластивостями, коли вони пригнічують різні стадії вірусного інфекційного циклу та непрямі ефекти, коли вони модулюють відповіді господаря на вірусну інфекцію та наступні ускладнення. Флавоноїди показали противірусну активність шляхом інгібування вірусної протеази, РНК-полімерази, мРНК, реплікації вірусу та інфекційності. Сполуки також були ефективними для регуляції інтерферонів, прозапальних цитокінів і субклітинних шляхів запалення, таких як ядерний фактор-kB і Jun N-кінцеві кінази. байкалін,кверцетин, і його похідні, гесперидин і катехіни є найбільш вивченими флавоноїдами в цьому відношенні. Підсумовуючи, харчові флавоноїди є перспективними варіантами лікування COVID-19 інфекції; однак рекомендовано провести майбутні дослідження для оцінки противірусних властивостей цих сполук при цьому захворюванні.

Ключові слова: запалення; легені; окисне пошкодження; противірусні ліки; поліфенол

Натисніть тут, щоб дізнатися більше про продукти

1. Введення

Наприкінці 2019 року з Китаю повідомлялося про незвичайну пневмонію, яка була пізніше діагностована як новий коронавірус (CoV), що викликає важкий гострий респіраторний синдром (SARS), і отримала назву COVID-19[1,2]. Пізніше вірус (SARS-CoV-2) поширився в інших країнах і ВООЗ оголосила пандемію 11 березня 2020 року [3]. Theвіруспередається здебільшого повітряно-крапельним шляхом, і тяжкість коливається від легких до тяжких летальних симптомів. Безсимптомні випадки в інкубаційному періоді вважаються важливим джерелом зараження [4]. У більшості випадків помірні симптоми зникають протягом 1-2 тижнів, тоді як важкі випадки можуть призвести до смерті [5].

SARS-CoV-2 вражає дихальну систему, викликаючи лихоманку та сухий кашель [4]; однак вірус може викликати органну недостатність, головним чином у серці та нирках, а також викликати цитокінові шторми, що ще більше підвищує смертність. Вірусний життєвий цикл SARS-CoV-2 включає

приєднання, проникнення, біосинтез, дозрівання та звільнення. Після приєднання вірусна РНК потрапляє в ядро ​​клітини для реплікації, і вірусна мРНК починає генерувати вірусні структурні білки, включаючи спайкові (S), мембранні (M), оболонкові (E) і нуклеокапсидні (N) білки [6]. Було також показано, що рецептор ангіотензинперетворюючого ферменту 2(ACE2), який сильно експресується в легенях, діє як корецептор для SARS-CoV [7].

SARS, MERS і SARS-CoV-2 – усі РНК CoV. Геном SARS-CoV-2 на 88 відсотків ідентичний CoV, подібним до важких гострих респіраторних синдромів (SARS), викликаних кажанами, на 79 відсотків подібний до SARS-CoV і на 50 відсотків — до MERS-CoV [8,9]. Білки SARS-CoV-2 на 90 відсотків -100 відсотків гомологічні SARS-CoV; однак orf10 і orf8 відрізняються між SARS-CoV-2 і SARS-CoV. Orf8 є допоміжним білком для CoV. Він утворює шестинитковий білок альфа-спіралі, який посилює здатність вірусу поширюватися. SARS-CoV-2 orfla/b, спайк, оболонка, мембрана та нуклеопротеїн також тісно пов’язані з SARS-CoV [10] .

Оскільки не існує специфічного противірусного засобу проти SARS-CoV-2, для лікування COVID-19 розглядаються доступні наразі противірусні препарати. Ремдесивір ​​— це новий противірусний препарат, спеціально представлений для лікування вірусу Ебола в 2015 році. Він має інгібуючу дію на РНК-полімеразу вірусу і нещодавно використовувався в деяких дослідженнях для лікування COVID-19 [11]. Фавіпіравір має гальмівну дію на віруси грипу та Ебола за таким самим механізмом, а також оцінюється при SARS-CoV-2 [12-14]. Лопінавір є інгібітором вірусної протеази і вперше був розроблений для лікування HV. Дослідження in vitro показали інгібуючу дію лопінавіру на CoV-інфіковані клітини [15,16]; однак систематичні огляди не показали жодного позитивного ефекту проти SARS-CoV-2 [17].

Лікарські рослини з давніх-давен були надійним джерелом природних ліків, у тому числі противірусних. Традиційна медицина та етнофармакологічні дослідження різних країн у всьому світі завжди відкривали нові шляхи для відкриття ліків [18-22]. Озельтамівір, який є звичайним противірусним засобом, є похідним шикімової кислоти, вторинного метаболіту зірчастого анісу (Illicium verum Hook.f.). У випадку SARS-CoV-2 дослідження in silico виявили можливі противірусні властивості рослинних інгредієнтів [23-25]. Флавоноїди - це великий клас фітохімічних речовин, які зазвичай містяться в деяких харчових продуктах і овочах у раціоні людини, які мають численні цінні фармакологічні властивості, включаючи противірусні властивості. Було продемонстровано, що ці сполуки можуть інгібувати вірусний патогенез, впливаючи на основні етапи життєвого циклу вірусу [26]. Кверцетин, катехіни, кемпферол і байкалеїн є прикладами найважливіших флавоноїдів, що виявляють противірусні властивості [18,27,28]. Це дослідження має на меті обговорити наявні противірусні докази флавоноїдів як можливого лікування проти SARS-CoV-2, враховуючи раніше зареєстровані ефекти цих сполук на п’ять РНК-вірусів із подібними клінічними проявами та/або фармакологічними методами лікування, включаючи грип, вірус імунодефіциту людини (ВІЛ), важкий гострий респіраторний синдром (SARS), близькосхідний респіраторний синдром (MERS) і Ебола.

2. Результати

Противірусна активністьФлавоноїди можна розділити на прямі противірусні ефекти, коли флавоноїди безпосередньо впливають на вірус, і непрямі ефекти, коли флавоноїди покращують механізми захисту організму від вірусної інфекції. Тут обговорюються основні противірусні механізми флавоноїдів з посиланням на найважливіші флавоноїди, що демонструють ці механізми.

2.1.Прямий противірусний механізмS

2.1.1. Інгібування вірусної протеази

Вірусні протеази використовуються для розщеплення попередників вірусних поліпротеїнів у певних місцях для вивільнення функціональних білків. Також було показано, що специфічні вірусні протеази розщеплюють білки клітини-хазяїна, включаючи фактори ініціації трансляції (eF4 та elF3d) у ВІЛ, щоб запобігти трансляції білка-хазяїна [29,30]. Коронавіруси генерують три типи вірусних протеаз, включаючи 3-хімотрипсиноподібний цистеїн (3CLpro), папаїноподібну протеазу (PLpro) і основну протеазу (M pro)[31]. 3CLpro важливий для життя SARS-CoV циклу, PLpro відіграє роль у реплікації SARS-CoV-2, а Mopar відповідає за дозрівання функціональних білків у SARS-CoV-2 [32,33]. Як наслідок, ці молекули є придатними мішенями ліків у антивірусних дослідженнях і відкритті ліків [34].

Кемпферол, який є великою кількістю флавоноїдів у кількох харчових продуктах, знижував CPE у клітинах Vero E6, інфікованих клінічними ізолятами SARS-CoV-2, із приблизно 88-відсотковим інгібуванням при концентрації 125 мкМ. Поєднане дослідження in silico показує, що основним механізмом дії є інгібування ферменту SARS-CoV-2 3CLpro [35]. Додавання кемпферолу до 3CLpro і PLpro SARS-CoV і MERS-CoV, що експресуються в E.coli, викликало противірусні ефекти через інгібування цих ферментів [36]. Park і співавтори (2017) показали, що наявність гідроксильної групи в кемпферолі спричиняє більш потужну противірусну активність через інгібування 3CLpro та PLpro [37]. Епігалокатехінгалат (EGCG) — це флавоноїд, який міститься в чаї (Camellia sinensis L.) і має протигрибкові, антибактеріальні та противірусні властивості [38.39]. Дослідження показали, що EGCG пригнічує активність зворотної транскриптази (RT), активність протеази, p24, проникнення вірусу та продукцію вірусу в клітинах THP-1 і H9, інфікованих ВІЛ-1, а ліпосомна модифікація EGCG посилила його інгібування ефекти. Безклітинні дослідження також показали значне зниження регуляції кінетики протеази після лікування EGCG. Вважається, що галоїльна група в EGCG відповідає за його антибактеріальну та противірусну дію [40]. Ізолівіритигенін, халкон, можна використовувати як терапевтичний засіб при бактеріальних і вірусних інфекціях [41]. Ця сполука продемонструвала інгібуючу дію на SARS-CoV і MERS-CoV 3CLpro і PLpro, експресовані в E.coli. Наявність пренільної функціональної групи на резорциновому кільці дозволяє утворювати гідрофобні взаємодії з протеазами [37]. Теафлавіни — це поліфеноли, які містяться в різних видах чаю [42]. Експерименти з рекомбінантною протеазою SARS-CoV показали значне зниження активності 3CLpro після лікування теафлавін-3,3'-дигалатом зі значенням IC50 9,5 мкМ. Галатна група, приєднана до 3'-положення в деяких теафлавінах, може бути необхідною для взаємодії з проактивним сайтом 3CL [43]. Пренілізофлавоноїди, витягнуті з Erythrina senegalensis DC. використовувалися для оцінки антипротеазної активності проти рекомбінантної протеази ВІЛ-1. Результати показали, що сполуки можуть інгібувати рекомбінантну протеазу ВІЛ-1 in vitro зі значеннями від 0,5 до 30 мкМІК50. Гідрокси та пренільні групи можуть відповідати за інгібування протеази ВІЛ [44]. Кверцетин і кверцетин- -галактозид знижують активність PLpro, 3CLpro, деубіквітування та DelSGylation у SARS-CoV, MERS-CoV та ВІЛ-1. Положення гідроксильних груп може бути ефективним у антипротеазній активності. Кверцетин з п'ятьма гідроксильними групами в положеннях 3,5,7,3' і 4' виявляв сильний інгібуючий ефект на вірусні протеази; тоді як присутність глікозильної групи в положеннях 3,7A' зменшувала інгібуючий ефект [37,45].

2.1.2. Інгібування вірусної РНК-полімерази та вірусної мРНК

РНК-залежна РНК-полімераза (RdRp) є важливим ферментом, що каталізує реплікацію РНК із послідовності РНК [46]. Цей фермент закодований у всіх РНК-вірусах, а також у деяких еукаріотах [47]. Віруси є облігатними внутрішньоклітинними паразитами, тобто вони не можуть самостійно виживати поза клітинами. Вони повинні використовувати обладнання клітинної трансляції для трансляції мРНК для виробництва білка, необхідного для реплікації. Таким чином, будь-яке втручання в трансляцію мРНК пригнічує реплікацію, поширення та еволюцію вірусу [48].

Нещодавнє дослідження Zandi et al. виявили in vitro противірусну дію байкаліну та байкалейну проти інфекції SARS-CoV-2 у клітинній лінії Vero CCL-81 через інгібування RdRp, з більшою дією байкалеїну. Подальші оцінки in silico показали, що ці дві сполуки мають вищу спорідненість до RdRp порівняно з повторною доставкою: місце приєднання байкаліну та байкалейну також, здається, відрізняється від місця приєднання ремдесивіру; таким чином, ці флавоноїди можна використовувати як ад’ювантну терапію разом з ремдесивіром [49]. Вплив кверцетин-7-O-глюкозиду (Q7G) оцінювали в дослідженні in vitro на клітинах MDCK, інфікованих вірусами грипу A і B, у порівнянні зі стандартним противірусним засобом озельтамівіром. Озельтамівір використовувався як контрольований препарат і продемонстрував помірну противірусну активність зі значеннями IC50 від 25,4 до 42,2 мкг/мл; тоді як Q7G інгібував віруси грипу А і В зі значеннями IC50 від 3,10 мкг/мл до 8,19 мкг/мл. Озельтамівір також продемонстрував меншу активність проти грипу В, ніж проти грипу А; тоді як Q7G продемонстрував сильну активність проти всіх вірусів грипу. Крім того, кількісні аналізи ПЛР показали більш високе зниження синтезу вірусної РНК після лікування Q7G порівняно з озельтамівіром, що вказує на інгібуючу дію Q7G на вірусну РНК-полімеразу. Молекулярний докінг-аналіз показав, що ця взаємодія пов’язана з приєднанням Q7G до субодиниці PB2 вірусної РНК-полімерази [50].

Ороксилін A(OA) — це флавоноїд, що міститься в Oroxylum Indicum(L.)Kurz. Було показано, що ОА може інгібувати кілька штамів грипу А в клітинах MDCK залежно від дози. Пероральне лікування мишей, інфікованих вірусом грипу H1N1 з ОА, також зменшувало спричинену вірусом смерть, втрату маси тіла та пошкодження легенів із рівнем виживання 60.0 відсотків при добовій дозі 100 мг/кг. Повідомлялося, що противірусні ефекти ОА зумовлені пригніченням транскрипції та синтезу білка H1N1 matrix1(M1)mRNA (in et al. 2018). Білок M1 — це білок у вірусній оболонці, який зв’язується з вірусною РНК і може опосередковувати інкапсуляцію ядер нуклеопротеїнів РНК у мембранну оболонку [51]. Хоча ОА міг інгібувати синтез білка, він не міг блокувати проникнення вірусу в клітину-хазяїна або вхід нуклеопротеїну (NP) в ядро ​​клітини-господаря [52]. Байкалін і біоханін А можуть пригнічувати інфекцію грипу H5N1 у клітинах A549 зі значеннями IC50 18,79 і 8,92 мкМ відповідно. Цей ефект був опосередкований пригніченням експорту ядерного вірусного рибонуклеопротеїну (RNP) [53]. Інші дослідження також показали, що байкалін може знижувати експресію білка M1 грипу [54,55].

Cdc2-хазяїна, як і кіназа 1 (CLK1), відіграє ключову роль у сплайсингу гена M2 вірусу грипу H1N1 і є важливою мішенню проти грипу. М2 є протонним каналом у вірусній оболонці вірусу грипу А [56,57]. Було продемонстровано, що галлокатехін-7-галат, виділений із Pithecellobium clypearia, є інгібітором cdc2-кінази 1 господаря (CLK1), мішені проти грипу через його роль у альтернативному сплайсингу мРНК вірусу M2. Дослідження впливу галокатехін-7-галлату в добовій дозі 30 мг/кг на мишах ICR, інфікованих вірусом H1N1, показали значно вищу виживаність до 8 днів. Він також пригнічував спричинене вірусом гостре ураження легень і втрату ваги. Крім того, оцінки H1N1-інфікованих клітин A549 продемонстрували значне зниження регуляції вірусних NP і мРНК M2. Крім того, фосфорилювання факторів сплайсингу SF2/ASF і SC35, ключових факторів для альтернативного сплайсингу гена M2 вірусу, було значно знижено після обробки галокатехін-7-галатом [58]. Цирсимаритин (CST), флавоноїд з Artemisia scoparia Waldst. і Kitam було оцінено щодо його противірусної дії in vitro на клітини MDCK і THP-1, інфіковані трьома штамами вірусу грипу, які показали значення IC50 в діапазоні від 5,8 до 11,1 мкг/мл порівняно з 3,4-8,9 мкг/мл для рибавірину. Дані показали, що CST може ефективно знижувати експресію грипу M2 і білка залежно від дози, так що ефективність CST при 20 мкг/мл була вищою, ніж 10 мкМ стандартного противірусного рибавірину [59]. Лютеолін є ще одним флавоноїдом, який інгібує експресію M2mRNA. У клітинах MDCK, інфікованих різними штамами грипу, 15 мкМ лютеоліну було ефективніше, ніж 10 мкМ озельтамівіру як в інфікованих H1N1, так і H2N3 клітинах. Лютеолін також знижував експресію білка оболонки вірусу грипу I (COPI), опосередковуючи проникнення вірусу та ендоцитний шлях в інфікованих клітинах [60]. Сантин — це флавоноїд, витягнутий з Artemisia rupestris L., який також, як припускають, має противірусну дію через пригнічення експресії мРНК M2 залежно від дози [61].

Було зазначено, що кверцетин може бути ймовірним терапевтичним засобом проти грипозної інфекції на ранніх стадіях інфекції, тому його можна використовувати для профілактики вірусу грипу. Дослідження впливу кверцетину на клітини MDCK і A549, інфіковані штамами вірусу грипу А, показали, що він може інгібувати мРНК вірусних NP залежно від дози, з найвищою активністю при концентрації 50 мкМ 【62】.

Дослідження показали, що трицин(4'5,7-тригідрокси-3',5'-диметоксифлавон) виявляє противірусну дію проти штамів грипу А і В. Тести RT-PCR показали, що трицин може пригнічувати синтез мРНК білка М у клітинах MDCK, інфікованих вірусом грипу; без значного впливу на нейрамінідазу та біосинтез гемаглютиніну. 50-відсоткова ефективна концентрація трицину, яка могла пригнічувати синтез мРНК вірусу, становила 3.4-10 мкМ

для штамів вірусу грипу А та 4,9 мкМ для вірусу грипу В. У мишей, інфікованих вірусом грипу, трицин у дозі 20 мкг/кг покращував втрату маси тіла та час виживання [63].

2.1.3. Вірусне проникнення, реплікація та інфекційність

РНК-віруси кодують білки, використовуючи клітинний механізм хазяїна для свого життєвого циклу. Розуміння цих потреб клітини-хазяїна не тільки інформує нас про молекулярні шляхи, якими користується вірус, але й представляє додаткові мішені для розробки ліків [64].

Дослідження in vitro оцінювало вплив кверцетину та ізорамнетину на проникнення SARS-CoV-2до клітин ACE2h. ACE2, що експресується на клітинах легенів, є корецептором білка вірусного спайку і, таким чином, є основною мішенню противірусних засобів проти SARS-CoV-2. Було помічено, що ці два флавоноїди мають високу спорідненість зв’язування з ACE2 і згодом зменшують проникнення вірусу через інгібування приєднання спайкового білка до цього рецептора [65]. Інше дослідження оцінювало вплив байкалейну на інфекцію SARS-CoV-2 у клітинах Vero E6 і трансгенних мишах hACE2. Спостерігалося значне зниження реплікації вірусу in vitro та in vivo, а також втрати маси тіла та пошкодження легенів у тварин [66]. Дигідрокси-6'-метокси-3',5'-диметилхалкон і мірицетин-3'5'-диметиловий ефір 3-O- -D-галактопіранозид є флавоноїдами походить від Cleistocalyx operculate(Roxb.) Merry. та Л. М. Перрі. Аналіз зниження цитопатичної дії (CPE) показав, що ці флавоноїди пригнічують реплікацію вірусу грипу H1N1 у клітинах MDCK. Дослідження зв’язку структура-активність (SAR) показали, що групи OH у C-7 і C-4, подвійний зв’язок між C-2 і C-3, і особливо карбонільна група у положенні C-4 є критичними функціональними групами, які значно покращують противірусні властивості флавоноїдів [67].3-дезоксисаппанхалкон (3DSC), виділений із Caesalpinia sappan L., може пригнічувати реплікацію вірусу грипу у високих концентраціях через пригнічення експресії вірусних НЧ у клітинах MDCK, інфікованих вірусом H1N1. При рівній концентрації (30 мкМ) і рибавірин, і 3DSC показали значне пригнічення експресії NP, хоча рибавірин мав сильніший ефект [68]. Дослідження показали, що біоханін А та байкалейн пригнічують активацію каспази-3, ферменту, який бере участь у реплікації вірусу [53,69]. Ці сполуки можуть також інгібувати ядерний експорт вірусних комплексів RNP, що є критичним у реплікації вірусу [53]. Біоханін А продемонстрував інгібуючий ефект проти мітоген-активованих p38 і NF-kB, які, як було показано, беруть участь у реплікації вірусу. NF kB і p38 активуються через окислювальний стрес і, як відомо, впливають на реплікацію та патологію вірусу грипу А [53,70]. Дослідження клітинних культур клітин MDCK і клітин A549, інфікованих вірусом грипу, показали, що байкалеїн може пригнічувати реплікацію вірусу в концентраціях 20-80 мкг/мл. Цікаво, що байкалін продемонстрував подібну противірусну активність до рибавірину та озельтамівіру в концентраціях 40 мкг/мл і 60 мкг/мл відповідно. Байкалін також інгібував реплікацію вірусу в легенях мишей in vivo [71]. Показано, що CST знижує регуляцію білка NF-kB і фосфорилювання NF-kB в ядрі [59]. Вже відомо, що NF-KB відіграє важливу роль узапалення, окислювальний стреста пригнічення імунітету господаря [72]. Зниження регуляції NF-kB також пригнічує реплікацію в різних типах вірусів, включаючи вірус грипу [73].

У клітинах Vero E6, інфікованих SARS-CoV-2, нарингенін може пригнічувати CPE залежно від часу та концентрації. Цей ефект був опосередкований через інгібування ендо-лізосомальних двопорових каналів (TPC), шляху, пов’язаного з інфекційністю SARS-CoV-2, Ебола та MERS через сприяння проникненню вірусу [74]. EGCG продемонстрував дозозалежний інгібуючий ефект (25,50 мкМ) на реплікацію ВІЛ у Т-клітинах; однак інгібування реплікації вірусу не зазнавало безпосереднього впливу інгібування RT. Fassina та ін. проаналізували фермент p24, який бере участь у упаковці вірусних частинок. Результати показали зниження регуляції концентрації р24 і активності RT у ВІЛ-інфікованих Т-лімфобластах. Грунтуючись на наступних результатах, було зазначено, що EGCG пригнічує реплікацію вірусу через зниження регуляції вірусної інфекції. Досі немає впевненості щодо точного впливу EGCG на вірусну інфекцію [75]. Передача сигналів gp120 зазвичай пов’язана зі збільшенням реплікації ВІЛ-1 у раніше інфікованих клітинах[75]. Дослідження показують інгібуючу дію геністеїну на gp120 і, згодом, на реплікацію вірусу HV-1. Не було змін у реплікації вірусу після введення

геністеїну з концентрацією {{0}}.5 мкг/мл, але в діапазоні 5-10 мкг/мл геністеїн може пригнічувати реплікацію вірусу [76]. Гербацитрин - це флавоноїд, отриманий з Drosera peltata Thunb. і раніше був відомий як противірусний засіб. Було показано, що гербацитрин пригнічує як ЗТ, так і інтегразу в ВІЛ-1 інфікованих культурах клітин МТ-4 і МТ-2, що призводить до блокування реплікації вірусу на різних стадіях. У концентрації 21,5 мкг/моль гербацитрин може пригнічувати активність R, тоді як він може інгібувати інтегразу в нижчій концентрації, 2,15 мкм [77]. Скутелларин, очищений з Erigeron breviscapus, є флавоноїдом з активністю проти ВІЛ-1. Цей флавоноїд пригнічував активність RT ВІЛ-1 і злиття клітин як основних учасників реплікації вірусу [Z8]. Гесперидин і лінарин є флавоноїдами з рутинозою в кільці A і метокси (-OCH3) заміщенням у кільці B. Було показано, що ізокверцетин пригнічує реплікацію вірусів грипу А і В в інфікованих клітинах MDCK. Комбінація ізокверцетину з амантадином також показала синергічний ефект на реплікацію вірусу в клітинах MDCK, інфікованих вірусом грипу А, лише в низьких дозах (0,5 мкМ для ізокверцетину та 1 мкМ для амантадину). Значення титру вірусу після введення ізокверцетину та амантадину становили близько 7,5; підвищення концентрації ізокверцетину та амантадину знизило синергічний ефект на титри вірусу до значення 5 [79]. Q3R, отриманий з Houttuynia cordata, має противірусну дію. Вплив Q3R на клітини MDCK, інфіковані вірусом грипу А, порівнювали з озельтамівіром. Легеневі ураження та набряк пригнічувалися Q3R більше, ніж озельтамівір. Q3R також мав вищу ефективність порівняно з озельтамівіром. Інгібуюча дія Q3R на реплікацію вірусу грипу була непрямою та через взаємодію з вірусними частинками. Озельтамівір продемонстрував помірну противірусну активність, близько 58 відсотків проти вірусу грипу А, і слабку противірусну активність менше 49 відсотків при дозах нижче 10 мкг/мл; тоді як Q3R продемонстрував 86 відсоткове інгібування вірусу при 100 мкг/мл і 66-відсоткове інгібування при концентраціях 10 мкг/мл [80]. Показано, що кверцетин 3- -OD-глюкозид (Q3G) запобігає розмноженню вірусу Ебола in vitro. Профілактичне введення Q3G за 30 хвилин до зараження показало значну профілактику вірусу Ебола. Q3G також може пригнічувати проникнення вірусу на ранніх стадіях. Таким чином, O3G може бути ефективним флавоноїдом для профілактики вірусу Ебола [81].

2.2. Непрямі противірусні ефекти

2.2.1. Вплив на інтерферони

Інтерферони (IFN) містять групу білків, що виробляються декількома імунними клітинами у відповідь на багато патогенів, таких як віруси, паразити, бактерії та пухлинні клітини. Існує три основних класи IFN, включаючи інтерферони типу I або кислотостійкі (підтипи IFN-, IFN-, IFN-K, IFN-e, IFN-w та IFN-t), тип ІІ (IFN-y), і IFN типу III, відомі як IFN-λ 【82-84】. Вони виявляють широкий спектр біологічної активності, як-от активація вродженої імунної відповіді, збільшення експресії молекул головного комплексу гістосумісності (MHC), пригнічення ангіогенезу. Їх найважливіша роль полягає в перешкоджанні вірусним інфекціям [84,85].

На ранніх стадіях вірусної інфекції ІФН активують вродженуімунна система. Нещодавні дослідження показали зниження індукції та сигналізації ІФН типів I та I у пацієнтів із COVID-19 [86]. Ці типи IFN продемонстрували противірусну дію шляхом зменшення імміграції нейтрофілів до вогнища запалення, збільшення презентації антигену, пригнічення опосередкованого мононуклеарними макрофагами прозапалення та активації набутого імунітету для прогресування антиген-специфічних В- і Т-клітинних відповідей [ 86-90]. Таким чином, використання IFN на ранній стадії захворювання може зменшити симптоми COVID-19 шляхом зменшення реплікації вірусу. Дослідники також повідомили, що рівень IFN- може підвищуватися у пацієнтів із COVID-19 із ГРДС. Швидке підвищення рівня IFN може залучити прозапальні цитокіни в альвеолярну тканину та призвести до легеневого запалення та пошкодження легенів [90,91]. Таким чином, здається, що активація чи дисрегуляція IFN та інших прозапальних цитокінів або обидва можуть відігравати значну роль у прогресуванні та патологічних ознаках SARS-CoV-2.

Нехай ін. дослідити протигрипозні ефекти байкаліну, глікозилоксифлавону, який є 7-O-глюкуронідом байкалеїну, на моделі інфекції вірусу грипу А in vitro та in vivo. Фактор 6, асоційований з рецептором TNF (TRAF6), є ефективним посередником у сигнальному шляху виробництва IFN. Надмірна експресія TRAF6 призводить до збільшення продукції ІФН типу I [54]. МікроРНК (міРНК) — це малі молекули, які контролюють посттранскрипційну регуляцію генів [92]. Було показано, що miR-146a відіграє регуляторну роль у запаленні [93]. miR-146a може посилити реплікацію H1N1 і H3N2 через зниження регуляції TRAF6. Байкалін (20 мкг/мл) показав значне зниження експресії miR-146a, вірусного NP, рівня білка Ml, титру вірусу, а також збільшив рівень виживання мишей [54]. В іншому дослідженні Наяк та його колеги представили активність байкаліну проти вірусу грипу (H1N1-pdm09) через регуляцію вірусного білка NS1, що призводить до посилення регуляторного фактора інтерферону 3（IRF-3）, IFN - , і IFN- . Ця посилена регуляція IFN зменшила реплікацію вірусу, що могло зменшити вірусні транскрипти та експресію прозапальних цитокінів, включаючи IL-8 і TNF-x [55].

Ding та ін. розробив дослідження, щоб дослідити вплив гесперидину, глікозиду флаванону, на ураження легенів самців щурів, спричинене вірусом грипу А (H1N1). Результати показали, що гесперидин пом’якшував пошкодження легенів через зниження вироблення прозапальних цитокінів, включаючи IFN-, TNF-x та IL-6, шляхом пригнічення сигнальних шляхів MAPK. Гесперидин також знижував IFN- в ендотеліальних клітинах мікросудин легенів, інфікованих H1N1 [94]. В іншому дослідженні Kim et al. ізокверцетин ефективно зменшував ураження легенів, спричинене вірусом H1N1 у мишей, шляхом зниження IFN-, iNOS, RANTES, титрів вірусу, вірусного бронхіту та бронхіоліту [79].

Ороксилін А (ОА) від Oroxylum Indicum(L.)Kurz запобігав ураженню легенів, спричиненому вірусом грипу A H1NI у мишей, шляхом посилення IFN- та IFN-【52】. Вогонін, інший флавоноїд, виділений із Scutellaria baicalensis Georgi, продемонстрував значну протигрипозну активність шляхом регуляції AMPK-шляхів. Вогонін також посилив регуляцію IFN-, IFN-λ1 та IFN, розташованих нижче за течією молекул, включаючи ген резистентності до міксовірусу A (MxA) і 2-5' олігоаденілатсинтетазу (OAS), в клітинах, інфікованих MDCK і A549 [95].

2.2.2. Вплив на прозапальні цитокіни (TNF, IL та MCP)

CoV містять кілька відкритих рамок зчитування, які кодують кілька додаткових білків. Було показано, що ці додаткові білки модулюють запальні шляхи, такі як передача сигналів IFN і прозапальні цитокіни [96]. Було з’ясовано, що прогноз COVID-19 може погіршуватися секрецією прозапальних цитокінів, включаючи інтерлейкіни, IFNy та TNF- [97]. Бланко-Мелло та ін. вказали, що невідповідна імунна відповідь може сприяти розмноженню вірусу та ускладненням через важкі типи COVID-19 [98]. Ruan та ін. також показали, що підвищення запальних цитокінів, таких як IL-6, пов’язане з ГРВІ, дихальною недостатністю та несприятливими клінічними результатами [99]. Дихальна недостатність, спричинена пошкодженням легенів, є результатом надмірного виробництва прозапальних цитокінів після інфільтрації імунних клітин у легені [100]. Цитокіновий шторм — це системна запальна реакція, пов’язана з широким спектром факторів, таких як інфекції та певні ліки. Кілька досліджень показали значний зв’язок між цитокіновим штормом, важким запаленням і поліорганною недостатністю у пацієнтів із COVID-19 [101-103]. Розпізнавання вірусу SARS-CoV-2 вродженою та адаптованою імунною системами може призвести до активації та виробництва запальних цитокінів. Згідно з останніми дослідженнями, у пацієнтів з COVID-19 підвищується рівень прозапальних цитокінів у плазмі крові. Ці запальні цитокіни, такі як TNF-, IL6, IL 2, IL-1, IL7, IL10 та IL-18, а також білок хемоаттрактанта моноцитів-1(MCP-1 ), відіграють ключову роль у патологічному прогресуванні та тяжкості COVID-19 через збільшення вірусного навантаження, пневмонію, пошкодження легень, неврологічні розлади та смертність [97,101].

Ці події можуть призвести до поліорганної недостатності та ураження легень як основного ускладнення SARS-CoV-2; отже, модуляцію прозапальних цитокінів можна вважати розумною метою лікування COVID-19. Крім того, у багатьох дослідженнях було продемонстровано значні протизапальні ефекти флавоноїдів; таким чином, вони можуть бути багатообіцяючими сполуками для боротьби з пов’язаними із запаленням ускладненнями COVID-19 [97].

Ян та ін. довели захисну дію 3-дезоксисаппанхалкону （30 мкМ） на in vitro індуковане вірусом грипу H1N1 запалення та апоптоз шляхом зниження рівнів IL-1 та IL-6 [68]. Байкалейн, флавон, і біоханін А, О-метильований ізофлавон, знижують експресію прозапальних цитокінів у клітинах A549 і первинних моноцитарних макрофагах людини (MDM), інфікованих штамами вірусу грипу H5N1, що може запобігати активації запального шляху та пошкодженню тканин [53]. У клітинах A549 та MDCK, інфікованих вірусом грипу А, байкалін, глікозильована форма байкалеїну (байкалеїн-7-глюкуронід), може підвищувати рівень IFN, що призводить до зниження вироблення прозапальних цитокінів. Таким чином, IL-8 і TNF- були значно нижчими в клітинах, оброблених байкаліном, порівняно з необробленими контрольними клітинами [55].

Дослідження in vitro показало, що концентрації 2,5, 5 і 10 мкг/мл CST, диметоксифлавону, мають значний вплив на ослаблення шляху передачі сигналу NF-kB у клітинах THP-1, інфікованих вірусом грипу А. (H1N1) вірус. Після інгібування NF-kB вироблення прозапальних цитокінів, включаючи I-1, IL-8, IL-10 і TNF-, а також пов’язаного із запаленням білка ЦОГ{{ 15}}, були пригнічені CST залежно від дози[59]. У дослідженні in vitro Yonekawa та ін. противірусних властивостей гесперидину та лінарину ці флавоноїдні глікозиди інгібували реплікацію вірусу R5-HIV-1-NL(AD8) у клітинах CD4 плюс NKT шляхом збільшення виробництва протизапальних цитокінів, включаючи IL-2, IL-5 та IL-13. Було помічено, що стимулююча дія цих двох флавоноїдів критично залежить від цукрової частини, оскільки аглікони (гесперетин і акацетин) не виявляють такої активності. Крім того, метокси(-OCH3)-заміщення в кільці B є важливим для стимулюючої активності гесперидину та лінарину на клітинах CD4 плюс NKT. Вони також можуть індукувати секрецію RANTES, MIP-1 і MIP-1 з рецепторів Т-клітин, які експресують V61, що згодом пригнічує реплікацію вірусу в клітинах CD4 і NKT[104]. Кан та ін. повідомили про протигрипозні ефекти очищених флавоноїдів з Pithecellobium clypearia Benth на моделі in vitro інфекції вірусу грипу А. Ці очищені флавоноїди пригнічували вироблення IL-6 і MCP-1 в H1N1-інфікованих людських легеневих клітинах A549[105]. Мехрбод та ін. досліджували протизапальну дію кверцетин-3-O- -L-рамнопіранозиду (Q3R), глікозильованого флавону, на клітини MDCK, інфіковані вірусом грипу H1N1. Q3R у концентрації 150 мкг/мл значно знизив титр вірусу та збільшив виробництво IL-27, що могло ще більше підвищити секрецію IL-10 CD4 плюс Т-клітинами та посилити їх противірусну активність. З іншого боку, O3R пригнічував вироблення TNF- як одного з важливих медіаторів запалення, що викликало лихоманку та запускало прозапальний шлях NF-kB, що ще більше погіршувало стан пацієнтів [106]. Триметоксифлавон Сантін продемонстрував протигрипозну активність у клітинах THP-1 і MDCK у концентрації 60 мкМ. Вірус грипу A（H3N2） індукує вироблення прозапальних цитокінів у клітинах THP-1, що призводить до запалення та пошкодження легень [61]. Протизапальні цитокіни також можуть бути змінені під час інфікування вірусом грипу. ІЛ-10 є протизапальним цитокіном, який може бути індукований вірусом грипу. IL-10 інгібує інваріантні природні Т-клітини-кілери, знижуючи вироблення IL-12 дендритними клітинами легеневого моноциту [107]. Рівні IL-6, IL-8, IL-10, IL-1 і TNF- були значно знижені в групі лікування Сантіном через зниження регуляції MAPK і NF- kB сигнальні шляхи [61].

На додаток до вищезазначеного, галокатехін-7-галат, геністеїн і теафлавіни є іншими флавоноїдами, які модулюють вплив на виробництво прозапальних цитокінів [58,76,108]; таким чином, ці молекули, здається, мають бажаний протизапальний ефект, допомагаючи контролювати запалення, пов’язане з вірусною інфекцією.

2.2.3. Вплив на субклітинні шляхи запалення (NF-kB, PI3K/Akt і MAPK/JNK)

Коли вірус потрапляє в клітину-хазяїна, клітина-господар розпізнає його реплікацію за допомогою рецепторів розпізнавання образів (PRR)[109]. Структура вірусної РНК бере участь в олігомеризації PRR та активації нижніх транскрипційних факторів, зокрема регуляторних факторів інтерферону (IRF) і NF-kB. Активація NF-kB та IRFs призводить до залучення клітинного противірусного захисту шляхом індукції інтерферонів I та I типу та секреції хемокінів [110].

Chiou та ін. досліджували вплив8-пренілкемпферолу (8-PK) на клітини A549, інфіковані вірусом грипу A (H1N1). Результати показали, що втручання в шлях PI3K-Akt є основним механізмом 8-PK, що призводить до захисних ефектів проти вірусу грипу A.8-PK зменшує ядерну транслокацію NF-kB та IRF-3 через ослаблення фосфорилювання Akt і активності PI3K. Нарешті, зі зниженою продукцією регульованої активації нормальні Т-клітини експресуються та секретуються (RANTES) через H1N1-інфіковані клітини A549 [111]. Чжу та ін. показали, що вірус грипу A (H3N2) викликає аутофагію в інфікованих клітинах A549 і Ana-1 через пригнічення сигнального шляху mTOR. Байкалін міг збільшити фосфорилювання mTOR і врятувати вплив вірусу H3N2 залежно від дози [112]. В іншому дослідженні було виявлено, що байкалін виявляє активність проти вірусу грипу (H1N1-pdm09) шляхом зниження регуляції шляху PI3k/Akt, спричиненого модуляцією експресії вірусного білка NS1 55]. Крім того, біоханін А, О-метильований ізофлавон, вказав на захисну дію на клітини, інфіковані вірусом грипу А H5N1, через зниження фосфорилювання AKT, ERK1/2, JNK і p38. Він також може модулювати клітинні сигнальні шляхи, знижувати IL-6, IL-8, CXCL10(IP-10), TNF- та покращувати рівні IkB [53].

CST представляє інгібіторний вплив на in vitro модель інфекції вірусу грипу А через інгібування сигнального шляху NF-kB/p65, що призводить до зниження регуляції прозапальних цитокінів. CST також знизив рівні фосфо-p38 MAPK і фосфо-JNK [59]. В іншому дослідженні, проведеному Дінгом та ін., введення гесперидину в добових дозах 200 і 500 мг/кг протягом п’яти днів могло пригнічувати легеневе запалення при пошкодженні легень у щурів, спричиненому вірусом грипу А (H1N1). Цей ефект був опосередкований через послаблення продукції прозапальних цитокінів, включаючи IL-6 і TNF-. Гесперидин також знижував експресію IL-6 і TNF- в ендотеліальних клітинах мікросудин легенів, інфікованих H1N1, через інгібування сигнальних шляхів MAPK [94]. Крім того, дослідження показали, що сигнальний шлях ERK є основним модулятором сигнального шляху MAPK. Ізорам-нетин (50 мкМ), монометоксифлавон, знижував фосфорилювання ERK у клітинах MDCK після інфікування вірусом грипу A(H1N1) [113]. Чон і його колеги досліджували цитотоксичні ефекти піроксиліну А та текторигеніну в клітинах CHME5 і первинних макрофагах людини, інфікованих ВІЛ-1-D3. Ці флавоноїди проявляють свою дію через зниження фосфорилювання PI3K, Akt, mTOR, PDK1, GSK-3 і Bad у клітинах, оброблених ліпополісахаридом/циклогексимідом. Сантін пригнічує реплікацію вірусу грипу А в MDCK і THP-1 інфіковані клітини [114]. У концентрації 60 мкМ Сантін послабив фосфорилювання p38 MAPK, ERK, JNK/SAPK і NF-kB [61].