Flavonoider som lovende antivirale midler mod SARS-CoV-2-infektion: en mekanistisk gennemgang

For mere info. kontakttina.xiang@wecistanche.com

Abstrakt: En nyligt diagnosticeret coronavirus i 2019(COVID-19) har påvirket alle menneskelige aktiviteter siden dens opdagelse.Flavonoideralmindeligt forekommende i den menneskelige kost har tiltrukket sig en masse opmærksomhed på grund af deres bemærkelsesværdige biologiske aktiviteter. Dette papir giver en omfattende gennemgang af fordelene ved flavonoider ved COVID-19-sygdom. Tidligere rapporterede virkninger af flavonoider på fem RNA-vira med lignende kliniske manifestationer og/eller farmakologiske behandlinger, herunder influenza, human immundefektvirus (HIV), alvorligt akut respiratorisk syndrom (SARS), Mellemøstens respiratoriske syndrom (MERS) og ebola, var taget i betragtning. Flavonoider virker direkteantiviralegenskaber, hvor de hæmmer forskellige stadier af virusinfektionscyklussen og indirekte virkninger, når de modulerer værtsreaktioner på viral infektion og efterfølgende komplikationer. Flavonoider har vist antiviral aktivitet via inhibering af viral protease, RNA-polymerase, mRNA, virusreplikation og infektivitet. Forbindelserne var også effektive til regulering af interferoner, pro-inflammatoriske cytokiner og subcellulære inflammatoriske veje, såsom nuklear faktor-kB og Jun N-terminale kinaser. Baicalin,quercetin, og dets derivater, hesperidin og catechiner er de mest undersøgte flavonoider i denne henseende. Afslutningsvis er flavonoider i kosten lovende behandlingsmuligheder mod COVID-19-infektion; Imidlertid anbefales fremtidige undersøgelser for at vurdere disse forbindelsers antivirale egenskaber på denne sygdom.

Nøgleord: betændelse;lunge; oxidativ skade; antiviral; polyphenol

Klik her for at lære flere produkter

1. Introduktion

Ved udgangen af ​​2019 blev der rapporteret usædvanlig lungebetændelse fra Kina, som yderligere blev diagnosticeret som en ny coronavirus (CoV), der forårsagede alvorligt akut respiratorisk syndrom (SARS) og blev kaldt COVID-19[1,2]. Senere spredte virussen (SARS-CoV-2) sig til andre lande og blev erklæret en pandemi af WHO den 11. marts 2020 [3]. Detvirusoverføres hovedsageligt af luftvejsdråber, og sværhedsgraden varierer fra milde til svære dødelige symptomer. De asymptomatiske tilfælde i inkubationsperioden menes at være en vigtig kilde til smitte [4]. I de fleste tilfælde tager milde symptomer 1-2 uger at forsvinde, mens alvorlige tilfælde kan føre til døden [5].

SARS-CoV-2 påvirker åndedrætssystemet og forårsager feber og tør hoste [4]; virussen kan dog forårsage organsvigt, hovedsageligt i hjertet og nyrerne, samt forårsage cytokinstorme, som øger dødeligheden yderligere. Den virale livscyklus for SARS-CoV-2 inkluderer

vedhæftning, penetration, biosyntese, modning og frigivelse. Efter vedhæftningen kommer viralt RNA ind i cellekernen til replikation, og viralt mRNA begynder at generere virale strukturelle proteiner, herunder spike (S), membran (M), kappe (E) og nucleocapsid (N) proteiner [6]. Det angiotensin-konverterende enzym 2(ACE2)-receptor, som er stærkt udtrykt i lungerne, har også vist sig at fungere som en co-receptor for SARS-CoV [7].

SARS, MERS og SARS-CoV-2 er alle RNA-CoV'er. SARS-CoV-2-genomet er 88 procent identisk med flagermus-afledte alvorlige akutte respiratoriske syndromer (SARS)-lignende CoV'er, 79 procent ligner SARS-CoV og 50 procent ligner MERS-CoV [8,9]. SARS-CoV-2-proteiner er 90 procent -100 procent homologe med SARS-CoV; dog er orf10 og orf8 forskellige mellem SARS-CoV-2 og SARS-CoV. Orf8 er et hjælpeprotein til CoV'er. Det danner et seksstrenget alfa-helixprotein, der øger virusets evne til at sprede sig. SARS-CoV-2 orfla/b, spike, kappe, membran og nukleoprotein er også tæt beslægtede med SARS-CoV [10] .

Da der ikke er noget specifikt antiviralt middel mod SARS-CoV-2, overvejes aktuelt tilgængelige antivirale lægemidler til behandling af COVID-19. Remdesivir er et nyt antiviralt lægemiddel, der specifikt blev introduceret til ebola-virussen i 2015. Det har en hæmmende effekt på viral RNA-polymerase og er for nylig blevet brugt i nogle forsøg til COVID-19-behandling [11]. Favipiravir har en hæmmende effekt på influenza og ebolavirus med samme mekanisme og vurderes også i SARS-CoV-2 [12-14]. Lopinavir er en viral proteasehæmmer og blev først udviklet til HV-behandling. In vitro undersøgelser viste en hæmmende effekt af lopinavir i CoV-inficerede celler [15,16]; systematiske anmeldelser viste dog ikke nogen gavnlig effekt mod SARS-CoV-2 [17].

Lægeplanter har været en pålidelig kilde til naturlige lægemidler, herunder antivirale midler, siden oldtiden. Traditionel medicin og etnofarmakologiske undersøgelser fra forskellige lande over hele verden har altid åbnet nye måder for opdagelse af lægemidler [18-22]. Oseltamivir, som er et konventionelt antiviralt middel, er et derivat af shikiminsyre, en sekundær metabolit af stjerneanis (Illicium verum Hook.f.). I tilfælde af SARS-CoV-2 har undersøgelser i silico afsløret de mulige antivirale egenskaber af urteingredienser [23-25]. Flavonoider er en stor klasse af fytokemikalier, der almindeligvis findes i flere fødevarer og grøntsager i den menneskelige kost med talrige værdifulde farmakologiske aktiviteter, herunder antivirale egenskaber. Det er påvist, at disse forbindelser kan hæmme viral patogenese ved at målrette essentielle stadier af den virale livscyklus [26]. Quercetin, catechiner, kaempferol og baicalein er eksempler på de vigtigste flavonoider, der udviser antivirale egenskaber [18,27,28]. Denne undersøgelse har til formål at diskutere de tilgængelige antivirale beviser for flavonoider som en mulig behandling mod SARS-CoV-2 i betragtning af de tidligere rapporterede virkninger af disse forbindelser på fem RNA-vira med lignende kliniske manifestationer og/eller farmakologiske behandlinger, herunder influenza, humant immundefektvirus (HIV), alvorligt akut respiratorisk syndrom (SARS), luftvejssyndrom i Mellemøsten (MERS) og ebola.

2. Resultater

Antiviral aktivitetaf flavonoider kan kategoriseres i direkte antivirale effekter, hvor virussen er direkte påvirket af flavonoidet og indirekte effekter, hvor flavonoidet forbedrer værtens forsvarsmekanismer mod virusinfektion. Her diskuteres de underliggende antivirale mekanismer af flavonoider med henvisning til de vigtigste flavonoider, der demonstrerer disse mekanismer.

2.1.Direkte antivirale mekanismer

2.1.1. Hæmning af viral protease

Virale proteaser bruges til at spalte de virale polyprotein-precursorer på visse steder for at frigive funktionelle proteiner. Specifikke virale proteaser har også vist sig at spalte værtscelleproteiner, herunder translationsinitieringsfaktorer (eF4 og elF3d) i HIV, for at forhindre værtsproteintranslation [29,30]. Coronaviruss genererer tre typer virale proteaser, herunder 3-chymotrypsin-lignende cystein(3CLpro), papain-lignende protease (PLpro) og hovedprotease (M pro)[31].3CLpro er vigtig for SARS-CoV-livet cyklus, spiller PLpro en rolle i SARS-CoV-2 replikation, og Mopar er ansvarlig for modningen af ​​funktionelle proteiner i SARS-CoV-2 [32,33]. Som et resultat er disse molekyler egnede lægemiddelmål i antiviral forskning og lægemiddelopdagelse [34].

Kaempferol, som er et rigeligt flavonoid i flere fødevarer, reducerede CPE i Vero E6-celler inficeret med kliniske isolater af SARS-CoV-2 med omkring 88 procent af hæmningen ved 125 μM koncentration. En koblet silico-undersøgelse tyder på, at hæmning af SARS-CoV-2 3CLpro-enzym er den vigtigste virkningsmekanisme [35]. Tilsætningen af ​​kaempferol til 3CLpro og PLpro af SARS-CoV og MERS-CoV-udtrykt i E.coli forårsagede antivirale virkninger via hæmning af disse enzymer [36]. Park og kolleger (2017) viste, at tilstedeværelsen af ​​hydroxylgruppen i kaempferol forårsager en mere potent antiviral aktivitet gennem hæmning af 3CLpro og PLpro [37]. Epigallocatechin gallat (EGCG) er et flavonoid, der findes i te (Camellia sinensis L.) med antifungale, antibakterielle og antivirale egenskaber [38.39]. Undersøgelser indikerede, at EGCG hæmmer revers transkriptase (RT) aktivitet, proteaseaktivitet, p24, viral indtræden og viral produktion i THP-1- og H9-celler inficeret med HIV-1, og liposommodifikation af EGCG forstærkede dets hæmning effekter. Cellefri undersøgelser viste også signifikant nedregulering i proteasekinetikken efter behandling med EGCG. Galloylgruppen i EGCG anses for at være ansvarlig for dens antibakterielle og antivirale aktiviteter [40]. Isoliquiritigenin, en chalcone, kan bruges som et terapeutisk middel ved bakterielle og virale infektioner [41]. Denne forbindelse har vist en hæmmende virkning på SARS-CoV og MERS-CoV 3CLpro og PLpro udtrykt i E.coli. Tilstedeværelsen af ​​en funktionel prenylgruppe på resorcinolringen tillader dannelsen af ​​hydrofobe interaktioner med proteaser [37]. Theaflaviner er polyfenoler, der findes i forskellige slags te [42]. Eksperimenter med SARS-CoV-rekombinant protease viste en signifikant reduktion i 3CLpro-aktivitet efter behandling med theaflavin-3,3'-digallat med en IC50-værdi på 9,5 uM. Gallatgruppen knyttet til 3'-positionen i nogle theaflaviner kan være essentiel for interaktion med det proaktive 3CL-sted [43]. Prenylisoflavonoider udvundet fra Erythrina senegalensis DC. blev brugt til at evaluere anti-proteaseaktivitet mod rekombinant HIV-1-protease. Resultaterne viste, at forbindelserne kunne hæmme HIV-1 rekombinant protease in vitro med 0,5 til 30 μMIC50 værdier. Hydroxy- og prenylgrupper kan være ansvarlige for inhiberingen af ​​HIV-protease [44]. Quercetin og quercetin- -galactosid nedregulerede PLpro-, 3CLpro-, deubiquitinerings- og DelSGyleringsaktivitet i SARS-CoV, MERS-CoV og HIV-1. Positionen af ​​hydroxylgrupper kan være effektiv i anti-proteaseaktivitet. Quercetin med fem hydroxylgrupper i 3,5,7,3'- og 4'-positionerne udviste en stærk inhiberende virkning på virale proteaser; mens tilstedeværelsen af ​​glycosylgruppe i position 3,7A'reducerede den inhiberende virkning [37,45].

2.1.2. Hæmning af viral RNA-polymerase og viral mRNA

RNA-afhængig RNA-polymerase (RdRp) er et vigtigt enzym, der katalyserer replikationen af ​​RNA fra en RNA-sekvens [46]. Dette enzym er kodet i alle RNA-vira, såvel som nogle eukaryoter [47]. Vira er obligatoriske intracellulære parasitter, dvs. de kan ikke uafhængigt overleve ud af celler. De skal bruge cellulært translationsudstyr til at oversætte mRNA'er til proteinproduktion, som er påkrævet for replikation. Enhver interferens med mRNA-translation ville således hæmme viral replikation, spredning og evolution [48].

En nylig undersøgelse af Zandi et al. afslørede den in vitro antivirale virkning af baicalin og baicalein mod SARS-CoV-2-infektion i Vero CCL-81-cellelinje gennem hæmning af RdRp, med en højere styrke af baicalein. Yderligere i silico-evalueringer viste, at disse to forbindelser har en højere affinitet til RdRp sammenlignet med genindgivelse: Vedhæftningsstedet for baicalin og baicalein synes også at være forskelligt fra remdesivirs; derfor kan disse flavonoider bruges som en adjuverende behandling sammen med remdesivir [49]. Virkningerne af quercetin-7-O-glucosid(Q7G) blev vurderet i et in vitro-studie på MDCK-celler inficeret med influenzavirus A og B sammenlignet med det standard antivirale middel oseltamivir. Oseltamivir blev brugt som et kontrolleret lægemiddel og viste moderat antiviral aktivitet med IC50-værdier på 25,4 til 42,2 ug/ml; mens Q7G hæmmede influenza A- og B-virus med IC50-værdier på 3,10 ug/mL til 8,19 ug/mL. Oseltamivir viste også en svagere aktivitet mod influenza B end influenza A; hvorimod Q7G udviste stærk aktivitet mod alle influenzavirus. Derudover rapporterede kvantitative PCR-assays et højere fald i viral RNA-syntese efter Q7G-behandling sammenlignet med oseltamivir, hvilket indikerer den hæmmende effekt af Q7G på viral RNA-polymerase. Molekylær docking-analyse viste, at denne interaktion skyldtes bindingen af ​​Q7G til PB2-underenheden af ​​viral RNA-polymerase [50].

Oroxylin A(OA) er et flavonoid, der findes i Oroxylum Indicum(L.)Kurz. Det er vist, at OA kan hæmme flere influenza A-stammer i MDCK-celler på en dosisafhængig måde. Oral behandling af mus inficeret med influenzavirus H1N1 med OA reducerede også virusinduceret død, kropsvægttab og lungeskade med en overlevelsesrate på 60,0 procent ved en daglig dosis på 100 mg/kg. Antivirale virkninger af OA blev rapporteret at skyldes nedregulering af H1N1 matrix1(M1)mRNA-transkription og proteinsyntese (i et al. 2018). M1-proteinet er et protein i den virale kappe, der binder til det virale RNA og kan mediere indkapslingen af ​​RNA-nukleoproteinkerner i membrankappen [51]. Selvom OA kunne hæmme proteinsyntese, kunne det ikke blokere viral adgang til værtscellen eller nukleoprotein(NP)-indgang til værtscellekernen [52]. Baicalin og biochanin A kunne hæmme influenza H5N1-infektion i A549-celler med IC50-værdierne på henholdsvis 18,79 og 8,92 μM. Denne effekt blev medieret ved at undertrykke eksport af nuklear viral ribonucleoprotein (RNP) [53]. Andre undersøgelser har også vist, at baicalin kan nedregulere influenza M1-proteinekspression [54,55].

Værts-cdc2-lignende kinase 1(CLK1) har en nøglerolle i splejsningen af ​​H1N1-influenzavirus-M2-genet og er et vigtigt anti-influenza-mål. M2 er en protonkanal i influenza A-virusets virale kappe [56,57]. Det blev påvist, at gallocatechin-7-gallat isoleret fra Pithecellobium clypearia er en hæmmer af værts-cdc2-lignende kinase 1 (CLK1), et anti-influenza-mål på grund af dets rolle i alternativ splejsning af viral M2-mRNA. Undersøgelser af virkningen af ​​gallocatechin-7-gallate ved den daglige dosis på 30 mg/kg på ICR-mus inficeret med H1N1-virus viste en signifikant højere overlevelse i op til 8 dage. Det hæmmede også virus-induceret akut lungeskade og vægttab. Derudover viste vurderinger af H1N1-inficerede A549-celler en signifikant nedregulering af virale NP- og M2-mRNA'er. Desuden var phosphoryleringen af ​​splejsningsfaktorerne SF2/ASF og SC35, nøglefaktorer for alternativ splejsning af virus M2-gen, signifikant reduceret efter behandling med gallocatechin-7-gallat [58]. Cirsimaritin (CST), et flavonoid fra Artemisia scoparia Waldst. og Kitam blev vurderet med hensyn til dets in vitro antivirale virkninger på MDCK- og THP-1-celler inficeret med tre influenzavirusstammer, som viste IC50-værdier i området fra 5,8 til 11,1 ug/mL sammenlignet med 3,4 til 8,9 ug/mL for ribavirin. Data viste, at CST effektivt kunne reducere influenza M2 og proteinekspression på en dosisafhængig måde, således at styrken af ​​CST ved 20 ug/mL var højere end 10 uM af standard antiviral ribavirin [59]. Luteolin er et andet flavonoid med en hæmmende effekt på M2mRNA-ekspression. I MDCK-celler inficeret med forskellige influenzastammer var 15 μM luteolin mere effektiv end 10 μM oseltamivir i både H1N1- og H2N3-inficerede celler. Luteolin nedregulerede også ekspression af influenzaviruskappeprotein I (COPI) og medierede virusindtrængning og endocytisk vej i inficerede celler [60]. Santin er et flavonoid ekstraheret fra Artemisia rupestris L., som også blev foreslået at have anti-influenza virus effekter gennem suppression af M2 mRNA ekspression på en dosisafhængig måde [61].

Det blev indikeret, at quercetin kunne være et sandsynligt terapeutisk middel mod influenzainfektion i de tidlige stadier af infektion, så det kan bruges til influenzavirusprofylakse. Undersøgelser af virkningerne af quercetin på MDCK- og A549-celler inficeret med influenzavirus A-stammer viste, at det kunne hæmme viralt NP-mRNA på en dosisafhængig måde med den højeste aktivitet ved 50 μM koncentration 【62】.

Forskning har vist, at tricin(4'5,7-trihydroxy-3',5'-dimethoxyflavon) udviser antivirale aktiviteter mod influenza A- og B-stammer. RT-PCR-tests indikerede, at tricin kunne undertrykke M-protein-mRNA-syntese i MDCK-celler inficeret med influenzavirus; uden signifikant effekt på neuraminidase og hæmagglutinin biosyntese. Den 50 procent effektive koncentration af tricin, som kunne hæmme viral mRNA-syntese, var 3.4-10 uM

for influenza A-virusstammer og 4,9 μM for influenza B-virus. Hos mus inficeret med influenzavirus forbedrede tricin med en dosis på 20 ug/kg kropsvægttab og overlevelsestid [63].

2.1.3. Viral indgang, replikation og smitteevne

RNA-vira koder for proteiner ved hjælp af værtens cellulære maskineri i deres livscyklus. At forstå disse værtscellebehov informerer os ikke kun om de molekylære veje, der bruges af virussen, men præsenterer også yderligere mål for lægemiddeludvikling [64].

En in vitro undersøgelse vurderede effekten af ​​quercetin og isorhamnetin på SARS-CoV-2indgang til ACE2h-celler. ACE2 udtrykt på lungeceller er en co-receptor af viralt spikeprotein og er derfor hovedmålet for antivirale midler mod SARS-CoV-2. Det blev observeret, at disse to flavonoider har en høj bindingsaffinitet til ACE2 og efterfølgende reducerer viral indtræden via hæmningen af ​​spike-proteinbinding til denne receptor [65]. En anden undersøgelse vurderede effekten af ​​baicalein på SARS-CoV-2-infektion i Vero E6-celler og hACE2-transgene mus. En signifikant reduktion blev observeret i in vitro og in vivo viral replikation, såvel som kropsvægttab og lungeskade hos dyr [66]. Dihydroxy-6'-methoxy-3',5'-dimethylchalcon og myricetin-3'5'-dimethylether 3-O- -D-galactopyranosid er flavonoider afledt af Cleistocalyx operculate(Roxb.) Merry. og LM Perry. Cytopatisk effekt (CPE) reduktionsassay viste, at disse flavonoider hæmmer viral replikation af influenzavirus H1N1 i MDCK-celler. Struktur-aktivitetsforhold (SAR) undersøgelser viste, at OH-grupper ved C-7 og C-4, en dobbeltbinding mellem C-2 og C-3, og især en carbonylgruppe i C-4-positionen, er kritiske funktionelle grupper, der signifikant forbedrer de antivirale egenskaber af flavonoider [67].3-deoxysappanchalcone (3DSC) isoleret fra Caesalpinia sappan L. kunne hæmme influenzavirusreplikation i høje koncentrationer via inhibering af viral NP-ekspression i MDCK-celler inficeret med H1N1-virus. Ved en ens koncentration (30 uM) viste både ribavirin og 3DSC signifikant hæmning af NP-ekspression, selvom ribavirin havde en stærkere effekt [68]. Undersøgelser har vist, at biochanin A og baicalein hæmmede caspase-3-aktivering, et enzym involveret i viral replikation [53,69]. Disse forbindelser kunne også hæmme den nukleare eksport af virale RNP-komplekser, hvilket er kritisk i viral replikation [53]. Biochanin A viste en hæmmende effekt mod mitogenaktiveret p38 og NF-kB, som viste sig at være involveret i viral replikation. NF kB og p38 aktiveres på grund af oxidativt stress og er kendt for at påvirke replikation og patologi af influenza A-virus [53,70]. Undersøgelser af cellekulturer af MDCK-celler og A549-celler inficeret med influenzavirus viste, at baicalein kunne inhibere viral replikation ved 20-80 ug/mL koncentrationer. Interessant nok viste baicalin lignende antiviral aktivitet som ribavirin og oseltamivir ved koncentrationer på henholdsvis 40 ug/ml og 60 ug/mL. Baicalin hæmmede også viral replikation i lungerne hos mus in vivo[71]. CST blev vist at nedregulere NF-kB-protein og NF-KB-phosphorylering i kernen [59]. Det er allerede kendt, at NF-KB har en vigtig rolle ibetændelse, oxidativt stressog værtsimmunitetsundertrykkelse [72]. Nedreguleringen af ​​NF-kB hæmmer også replikation i forskellige typer af vira, herunder influenzavirus [73].

I Vero E6-celler inficeret med SARS-CoV-2 kunne naringenin hæmme CPE på en tids- og koncentrationsafhængig måde. Denne effekt blev medieret gennem inhibering af endo-lysosomale to-pore kanaler (TPC'er), en vej involverer infektiviteten af ​​SARS-CoV -2, Ebola og MERS via facilitering af viral indtrængning [74]. EGCG har vist en dosisafhængig hæmmende effekt (25,50 μM) på HIV-replikation i T-celler; inhibering af viral replikation blev imidlertid ikke direkte påvirket af RT-hæmning. Fassina et al. analyserede p24-enzymet, som er involveret i pakning af virale partikler. Resultaterne viste en nedregulering af p24-koncentration og RT-aktivitet i HIV-inficerede T-lymfoblaster. Baseret på følgende resultater blev det bemærket, at EGCG hæmmede viral replikation gennem nedregulering af virusinfektion. Der er endnu ingen sikkerhed for den nøjagtige effekt af EGCGon-virusinfektion [75]. gp120-signalering er almindeligvis forbundet med øget HIV-1-replikation i tidligere inficerede celler[75]. Undersøgelser viser den hæmmende effekt af genistein på gp120 og efterfølgende HV-1 viral replikation. Der var ingen ændring i viral replikation efter administration

istrering af genistein med en koncentration på {{0}},5 ug/mL, men i et område på 5-10 ug/mL kunne genistein undertrykke viral replikation [76]. Herbacitrin er et flavonoid afledt af Drosera peltata Thunb. og var tidligere kendt som et antiviralt middel. Det blev vist, at herbacitrin hæmmer både RT og integrase i HIV-1-inficerede MT-4- og MT-2-cellekulturer, hvilket resulterer i viral replikationsblokade på forskellige stadier. Ved en koncentration på 21,5 ug/M kunne herbacitrin undertrykke R-aktivitet, mens det kunne hæmme integrase ved en lavere koncentration, 2,15 uM [77]. Scutellarin renset fra Erigeron breviscapus er et flavonoid med anti-HIV-1 aktivitet. Dette flavonoid hæmmede HIV-1 RT-aktivitet og cellefusion som hoveddeltagere i viral replikation [Z8]. Hesperidin og linarin er flavonoider med rutinose ved A-ringen og methoxy (-OCH3) substitution ved B-ringen. Isoquercetin har vist sig at hæmme influenza A- og B-virusreplikation i inficerede MDCK-celler. Kombinationen af ​​isoquercetin med amantadin viste også en synergistisk effekt på viral replikation i MDCK-celler inficeret med influenza A-virus kun i lave doser (0,5 uM for isoquercetin og 1 uM for amantadin). Virustiterværdier efter administration af isoquercetin og amantadin var ca. 7,5; stigende isoquercetin- og amantadinkoncentrationer sænkede den synergistiske effekt på virustitere til værdien af ​​5 [79]. Q3R afledt af Houttuynia cordata udøver anti-influenza-viruseffekter. Virkningerne af Q3R på MDCK-celler inficeret med influenzavirus A blev sammenlignet med oseltamivir. Lungelæsioner og ødem blev hæmmet af Q3R mere end oseltamivir. Q3R havde også en højere effekt sammenlignet med oseltamivir. Den hæmmende effekt af Q3R på influenzavirusreplikation var indirekte og gennem interaktion med virale partikler. Oseltamivir udviste moderat antiviral aktivitet, omkring 58 procent mod influenza A-virus, og svag antiviral aktivitet mindre end 49 procent med doser under 10 ug/ml; mens Q3R viste 86 procent viral hæmning ved 100 ug/mL og 66 procent hæmning i 10 ug/mL koncentrationer [80]. Quercetin 3- -OD-Glucoside(Q3G) blev vist at forhindre ebolavirusreplikation in vitro. Profylaktisk administration af Q3G 30 minutter før infektionen viste signifikant forebyggelse af ebola-virus. Q3G kunne også hæmme viral indtrængen på de tidlige stadier. Så O3G kunne være et effektivt flavonoid til ebola-virusprofylakse [81].

2.2.Indirekte antivirale virkninger

2.2.1. Virkning på interferoner

Interferoner (IFN'er) omfatter en gruppe af proteiner produceret af flere immunceller som reaktion på mange patogener som vira, parasitter, bakterier og tumorceller. Der er tre hovedklasser af IFN'er, herunder type I eller syrestabile interferoner (IFN-undertyper, IFN-, IFN-K, IFN-e, IFN-w og IFN-t), type II (IFN-y), og type III IFN'er, kendt som IFN-λ 【82-84】. De viser en bred vifte af biologiske aktiviteter som aktivering af det medfødte immunrespons, hvilket øger ekspressionen af ​​større histokompatibilitetskompleks(MHC)-molekyler, undertrykker angiogenese. Deres vigtigste rolle er at interferere med virusinfektioner [84,85].

I de tidlige faser af virusinfektion aktiverer IFN'er det medfødteimmunsystem. Nylige undersøgelser har rapporteret et fald i type I og type I IFN induktion og signalering hos COVID-19 patienter [86]. Disse typer af IFN har demonstreret antivirale virkninger ved at mindske neutrofilernes immigration til inflammationsstedet, øge antigenpræsentationen, undertrykke mononukleær makrofag-medieret pro-inflammation og aktivere den erhvervede immunitet for progression af antigenspecifikke B- og T-celleresponser [ 86-90]. Derfor kan brug af IFN'er i den tidlige fase af sygdommen reducere symptomer på COVID-19 ved at reducere viral replikation. Forskere rapporterede også, at IFN-niveauer kunne stige hos COVID-19 patienter med ARDS. Den hurtige stigning i IFN-niveauer kunne invitere pro-inflammatoriske cytokiner ind i det alveolære væv og resultere i lungebetændelse og lungeskade [90,91]. Derfor ser det ud til, at enten opregulering eller dysregulering af IFN'er og andre pro-inflammatoriske cytokiner eller begge kan spille en væsentlig rolle i progressionen og patologiske træk ved SARS-CoV-2.

Lad al. undersøge anti-influenza-virkningerne af baicalin, en glycosyloxyflavon, der er 7-O-glucuronid af baicalein, i in vitro- og in vivo-modellen for influenza A-virusinfektion. TNF-receptor-associeret faktor 6(TRAF6) er en effektiv mediator i IFN-produktionssignalvejen. Overekspression af TRAF6 fører til øget produktion af type I IFN [54]. MikroRNA'er (miRNA'er) er små molekyler, der kontrollerer genregulering post-transkriptionelt [92]. miR-146a har vist sig at have en regulerende rolle ved inflammation [93]. miR-146a kunne forbedre replikationen af ​​H1N1 og H3N2 gennem nedregulering af TRAF6. Baicalin (20 ug/mL) indikerede en signifikant reduktion i miR-146a-ekspressionen, viralt NP, Ml-proteinniveauer, viral titer og også øget overlevelsesrate for mus [54]. I en anden undersøgelse repræsenterede Nayak og kolleger anti-influenzavirus (H1N1-pdm09) aktivitet af baicalin gennem regulering af viralt protein NS1, hvilket resulterede i opregulering af interferon regulatorisk faktor 3 (IRF-3), IFN - og IFN-. Denne IFN-opregulering reducerede viral replikation, der kunne reducere virale transkripter og pro-inflammatoriske cytokinekspression, inklusive IL-8 og TNF-x [55].

Ding et al. designet en undersøgelse for at undersøge virkningerne af hesperidin, et flavanonglycosid, i influenza A-virus (H1N1)-induceret lungeskade hos hanrotter. Resultaterne viste, at hesperidin svækkede lungeskade via faldende pro-inflammatorisk cytokinproduktion, herunder IFN-, TNF-x og IL-6, ved at undertrykke MAPK-signalveje. Hesperidin reducerede også IFN- i de H1N1-inficerede pulmonale mikrovaskulære endotelceller [94]. I en anden undersøgelse af Kim et al. isoquercetin svækkede effektivt lungeskade induceret af H1N1-virus i mus ved at reducere IFN-, iNOS, RANTES, virustitere, viral bronkitis og bronchiolitis [79].

Oroxylin A (OA) fra Oroxylum Indicum(L.)Kurz forhindrede lungeskaden induceret af influenza A H1NI-virus hos mus via opregulering af IFN- og IFN- 【52】. Wogonin, et andet flavonoid isoleret fra Scutellaria baicalensis Georgi, udviste en signifikant anti-influenza aktivitet ved regulering af AMPKpathways. Wogonin øgede også reguleringen af ​​IFN-, IFN-λl og IFN nedstrøms molekyler, herunder myxovirusresistensgen A (MxA) og 2-5' oligoadenylatsyntetase (OAS), i MDCK- og A549-inficerede celler [95].

2.2.2. Effekt på pro-inflammatoriske cytokiner (TNF, IL og MCP)

CoV'er indeholder nogle åbne læserammer, som koder for nogle få tilbehørsproteiner. Disse hjælpeproteiner har vist sig at modulere inflammatoriske veje såsom IFN-signalering og pro-inflammatoriske cytokiner [96]. Det er blevet klarlagt, at prognosen for COVID-19 kan blive forværret af udskillelsen af ​​pro-inflammatoriske cytokiner, herunder interleukiner, IFNy og TNF- [97]. Blanco-Mello et al. indikerede, at uhensigtsmæssig immunrespons kan hjælpe virusreplikation og komplikationer på grund af alvorlige typer af COVID-19 [98]. Ruan et al. viste også, at en stigning i inflammatoriske cytokiner såsom IL-6 er forbundet med ARDS, respirationssvigt og uønskede kliniske resultater [99]. Respirationssvigt forårsaget af lungeskade er et resultat af overproduktionen af ​​pro-inflammatoriske cytokiner efter infiltration af immunceller i lungen [100]. Cytokinstorm er en systemisk inflammatorisk reaktion forbundet med en bred vifte af faktorer som infektioner og visse lægemidler. Adskillige undersøgelser viste en signifikant sammenhæng mellem cytokinstormen, alvorlig inflammation og multipel organsvigt hos COVID-19-patienter [101-103]. SARS-CoV-2-virusgenkendelse med medfødte og adaptive immunsystemer kan resultere i aktivering og produktion af inflammatoriske cytokiner. Ifølge nyere undersøgelser er plasmaniveauer af pro-inflammatoriske cytokiner forhøjet hos COVID-19-patienter. Disse inflammatoriske cytokiner som TNF-, IL6, IL 2, IL-1, IL7, IL 10 og IL-18 samt monocytkemoattraktant protein-1(MCP-1 ), spiller en central rolle i den patologiske progression og sværhedsgraden af ​​COVID-19 gennem en stigning i viral belastning, lungebetændelse, lungeskade, neurologiske lidelser og dødelighed [97.101].

Disse hændelser kan føre til multiorgansvigt og lungeskade som hovedkomplikationen af ​​SARS-CoV-2; derfor kan modulering af pro-inflammatoriske cytokiner betragtes som et rimeligt behandlingsmål ved COVID-19. Derudover er signifikante antiinflammatoriske virkninger af flavonoider blevet påvist i mange undersøgelser; derfor kan de være lovende forbindelser til at bekæmpe inflammationsrelaterede komplikationer af COVID-19 [97].

Yang et al. beviste den beskyttende effekt af 3-deoxysappanchalcone (30 μM) på in vitro influenza H1N1 virus-induceret inflammation og apoptose ved at sænke IL-1 og IL-6 niveauer [68]. Baicalein, en flavon, og biochanin A, en O-methyleret isoflavon, reducerede pro-inflammatorisk cytokinekspression i A549-celler og primære humane monocyt-afledte makrofager (MDM) inficeret med influenza H5N1-virusstammer, hvilket kunne forhindre aktivering af inflammatorisk vej og vævsskader [53]. I influenza A-inficerede A549- og MDCK-celler kan baicalin, den glykosylerede form af baicalein (baicalein-7-glucuronid), øge IFN-niveauerne, hvilket resulterer i en reduktion af pro-inflammatorisk cytokinproduktion. Således var IL-8 og TNF- signifikant lavere i baicalin-behandlede celler sammenlignet med de ubehandlede kontrolceller [55].

Et in vitro-studie har vist, at koncentrationer på 2,5, 5 og 10 ug/mL af CST, en dimethoxyflavon, har en signifikant effekt på svækkelsen af ​​NF-kB-signaltransduktionsvejen i THP-1-celler inficeret med influenza A (H1N1) virus. Efter NF-kB-hæmning, produktion af pro-inflammatoriske cytokiner inklusive I-1, IL-8, IL-10 og TNF- samt det inflammationsrelaterede protein COX{{ 15}}, blev undertrykt af CST på en dosisafhængig måde[59]. I en in vitro undersøgelse af Yonekawa et al. af hesperidins og linarins antivirale egenskaber hæmmede disse flavonoidglycosider R5-HIV-1-NL(AD8) viral replikation i CD4 plus NKT-celler ved at øge produktionen af antiinflammatoriske cytokiner, herunder IL-2, IL-5 og IL-13. Det blev observeret, at den stimulerende virkning af disse to flavonoider er kritisk afhængig af sukkerdelen, da aglyconerne (hesperetin og acacetin) ikke viste sådan aktivitet. Ydermere er methoxy(-OCH3)-substitution ved B-ringen essentiel for den stimulerende aktivitet af hesperidin og linarin på CD4 plus NKT-celler. De kunne også inducere RANTES-, MIP-1- og MIP-1-sekretion fra V61 plus udtrykkende T-cellereceptorer, som efterfølgende undertrykte viral replikation i CD4 plus NKT-celler[104]. Kang et al. rapporterede anti-influenza-effekter af oprensede flavonoider fra Pithecellobium clypearia Benth på in vitro-modellen af ​​influenza A-virusinfektion. Disse oprensede flavonoider undertrykte produktionen af ​​IL-6 og MCP-1 i H1N1-inficerede humane A549-lungeceller[105]. Mehrbod et al. undersøgte den antiinflammatoriske virkning af quercetin-3-O- -L-rhamnopyranoside(Q3R), en glykosyleret flavon, på MDCK-celler inficeret med influenza H1N1-virus. Q3R ved en koncentration på 150 ug/mL reducerede signifikant virustiter og øgede IL-27-produktion, hvilket yderligere kunne øge IL-10-sekretionen fra CD4 plus T-celler og forbedre deres antivirale aktivitet. På den anden side undertrykte O3R TNF-produktion som en af ​​de vigtige inflammatoriske mediatorer, der forårsagede feber og udløste NF-kB pro-inflammatorisk vej, hvilket yderligere forværrede patienternes tilstand [106]. Trimethoxyflavonen Santin har demonstreret anti-influenzaaktivitet i THP-1- og MDCK-celler i en koncentration på 60 μM. Influenza A (H3N2) virus inducerer pro-inflammatorisk cytokinproduktion i THP-1 celler, hvilket resulterer i lungebetændelse og skade [61]. Antiinflammatoriske cytokiner kan også blive ændret under influenzavirusinfektion. IL-10 er et antiinflammatorisk cytokin, der kan induceres af influenzavirus. IL-10 hæmmer invariante naturlige dræber-T-celler ved at nedregulere produktionen af ​​IL-12 af pulmonale monocyt-afledte dendritiske celler[107]. Niveauerne af IL-6, IL-8, IL-10, IL-1 og TNF- blev signifikant reduceret i den Santin-behandlede gruppe gennem nedregulering af MAPK'er og NF- kB signalveje [61].

Ud over ovenstående er gallocatechin-7-gallat, genistein og theaflaviner andre flavonoider med modulerende virkning på produktionen af ​​pro-inflammatoriske cytokiner [58,76,108]; disse molekyler synes således at have en ønskværdig anti-inflammatorisk virkning, som er nyttig til at kontrollere virusinfektionsrelateret inflammation.

2.2.3. Effekt på subcellulære inflammatoriske veje (NF-kB, PI3K/Akt og MAPK/JNK)

Når en virus kommer ind i en værtscelle, genkender værtscellen sin replikation via mønstergenkendelsesreceptorer (PRR'er)[109]. Virus RNA struktur er involveret i oligomerisering af PRR'er og aktivering af nedstrøms transkriptionsfaktorer, især interferon regulatoriske faktorer (IRF) og NF-kB. Aktivering af NF-kB og IRF'er fører til aktivering af cellulært antiviralt forsvar ved induktion af type I og I interferoner og kemokinsekretion [110].

Chiou et al. undersøgte virkningerne af8-prenylkaempferol(8-PK) i A549-celler inficeret med influenza A (H1N1)-virus. Resultaterne viste, at interferering med PI3K-Akt-vejen er hovedmekanismen for 8-PK, der fører til beskyttende virkninger mod influenza A-virus.8-PK reducerede NF-kB og IRF-3 nuklear translokation gennem dæmpning af Akt-phosphorylering og PI3K-aktivitet. Endelig, med reduceret produktion af reguleret aktivering, blev normale T-celler udtrykt og udskilt (RANTES) gennem H1N1-inficerede A549-celler [111]. Zhu et al. repræsenterede, at influenza A (H3N2) virus-induceret autofagi i de A549 og Ana-1 inficerede celler via undertrykkelse af mTOR-signalvejen. Baicalin kunne øge mTOR-phosphorylering og redde H3N2-viruseffekter på en dosisafhængig måde [112]. I en anden undersøgelse viste baicalin sig at udøve anti-influenzavirus(H1N1-pdm09) aktivitet ved nedregulering af PI3k/Akt-vejen forårsaget af modulering af viralt protein NS1-ekspression 55]. Desuden indikerede biochanin A, en O-methyleret isoflavon, beskyttende virkninger på H5N1-influenza A-virus-inficerede celler via faldende AKT-, ERK1/2-, JNK- og p38-phosphorylering. Det kunne også modulere cellulære signalveje, reducere IL-6, IL-8, CXCL10(IP-10), TNF- og forbedrede IkB-niveauer [53].

CST repræsenterede hæmmende virkninger på in vitro-modellen af ​​influenza A-virusinfektion gennem hæmning af NF-kB/p65-signalvejen, hvilket resulterede i nedregulering af pro-inflammatoriske cytokiner. CST reducerede også phospho-p38 MAPK og phospho-JNK niveauer [59]. I en anden undersøgelse af Ding et al. kunne administration af hesperidin i de daglige doser på 200 og 500 mg/kg i fem dage hæmme lungebetændelse i influenza A-virus (H1N1)-induceret lungeskade hos rotter. Denne effekt blev medieret via dæmpende pro-inflammatorisk cytokinproduktion, inklusive IL-6 og TNF-. Hesperidin reducerede også IL-6 og TNF-ekspression i H1N1-inficerede pulmonale mikrovaskulære endotelceller gennem inhibering af MAPK-signalveje [94]. Yderligere foreslog undersøgelser ERK-signalvejen som en hovedmodulator af MAPK-signalvejen. Isorham-netin (50 μM), en monomethoxyflavon, reducerede ERK-phosphorylering i MDCK-celler efter influenza A(H1N1) virusinfektion [113]. Jeong og kolleger undersøgte de cytotoksiske virkninger af pyroxylin A og tectorigenin i CHME5-cellerne og primære humane makrofager inficeret med HIV-1-D3. Disse flavonoider udøver deres virkninger ved at reducere phosphoryleringen af ​​PI3K, Akt, mTOR, PDK1, GSK-3 og Bad i de lipopolysaccharid/cycloheximid-behandlede celler. Santin undertrykte replikation af influenza A-virus i MDCK og THP-1 inficerede celler [114]. Ved en koncentration på 60 uM svækkede Santin phosphorylering af p38 MAPK, ERK, JNK/SAPK og NF-kB[61].