Articles / 13 listopada, 2021

Frontiers in Immunology

Wprowadzenie

Wobec braku pierwotnej prewencji poprzez immunizację i specyficznego leczenia COVID-19 mogą być jednak dostępne strategie leczenia racjonalnego. Poza terapiami mającymi na celu bezpośredni wpływ na replikację wirusa, zaproponowano immunoterapie mające na celu zmniejszenie skutków zapalenia wywołanego przez wirusa (2). Obejmują one leczenie kortykosteroidami, które nie są zalecane ze względu na ich działanie immunosupresyjne, co może prowadzić do gorszego wyniku w porównaniu z osobami nieleczonymi. Bardziej specyficzne podejścia są ukierunkowane na IL-6, TNFα, inhibitory kinazy Janusa (JAK1/JAK2) i inteferony typu 1. Wreszcie, system dopełniacza został uznany za cel (3-5). Parametry te mogą mieć znaczenie prognostyczne, ponieważ stosunek IL6/interferon IFɤ wydaje się przewidywać ciężkość choroby (6).

Co więcej, spostrzeżenie, że wirus wykorzystuje związany z błoną enzym konwertujący angiotensynę 2 (ACE2) jako punkt wejścia, otwiera potencjalne strategie modyfikacji aktywności tego systemu. Zaproponowano, że stosowanie blokerów receptora angiotensyny, które prowadzą do zwiększonej ekspresji ACE2, może być szkodliwe (7). Wyrażany jest również alternatywny pogląd o potencjalnie korzystnym działaniu tych związków (8), oparty na fizjologicznie przeciwzapalnym i ochronnym działaniu tego enzymu. Kontrowersje te zostały ostatnio wyraźnie zarysowane (9, 10). Wyzwaniem jest zmniejszenie ACE2 jako punktu wejścia bez pogarszania reakcji zapalnej, gdy infekcja już wystąpiła.

ACE2 Reduction to Reduce Covid-19 Entry?

Podążając za ustaleniami mechanistycznymi zmniejszenie ekspresji ACE2 zmniejszyłoby liczbę punktów dostępu wirusa do ciała podczas pierwotnej infekcji i potencjalnie rozprzestrzeniania się wewnątrz ciała. Oba powinny prowadzić do potencjalnie łagodniejszego przebiegu klinicznego. Komórki, które są podatne na zakażenie SARS to przede wszystkim pneumocyty typu II, enterocyty jelita krętego oraz komórki wydzielnicze ząbków nosowych (11). W związku z tym, być może warto zidentyfikować mechanizm obniżający ekspresję błonowego ACE2 w tych komórkach (pamiętając o potencjalnych negatywnych konsekwencjach). W celu zwiększenia wiarygodności takiego podejścia warto prześledzić doniesienia o skutecznym wykorzystaniu metod tradycyjnej medycyny chińskiej (TCM). Jeden z najczęściej stosowanych związków TCM zawiera wyciąg z glycyrrhiza glabra, tj. lukrecji (12) i oddziałuje na układ angiotensyna-aldosteron: Jednym z jego aktywnych składników jest glicyryzyna (GL), która jest metabolizowana w jelitach człowieka do aktywnego systemowo metabolitu – kwasu glicyryzynowego (GA). Podawanie GL i GA ma szereg istotnych efektów: GA hamuje przede wszystkim enzym zwany dehydrogenazą 11-beta-hydroksysteroidową (11bHSD), zarówno typu 1, jak i 2 (13). Istotne znaczenie ma tutaj typ 2 (11bHSD2). Jego inhibicja umożliwia kortyzolowi dostęp do receptorów mineralokortykoidowych (MR) w specyficznych dla aldosteronu tkankach obwodowych, w tym w nerkach, płucach, nosie i komórkach śródbłonka, w których w przeciwnym razie nie mógłby tego zrobić. Dzieje się tak dzięki jego aktywności polegającej na szybkiej degradacji kortyzolu wewnątrzkomórkowo w celu umożliwienia aldosteronowi dostępu do receptora. Innymi słowy, zahamowanie tego enzymu prowadzi do podobnej do aldosteronu aktywacji MR przez kortyzol i może przypominać efekty wysokich poziomów aldosteronu w tych narządach. Interesujące w tym kontekście jest to, że wysoki poziom aldosteronu prowadzi do downregulacji ACE2 w nerce (14), tkance, która wykazuje ekspresję 11bHSD2, podobnie jak płuca i komórki nabłonka nosa, tj. główne punkty wejścia dla COVID-19, podczas gdy antagonizm MR ma przeciwne efekty w kilku tkankach (15). Jest to zgodne z obserwacją, że w pewnych okolicznościach związki obniżające poziom aldosteronu, takie jak enalapril, mogą prowadzić do wzrostu ekspresji ACE2 (16, 17).

Bezpośrednie działanie przeciwwirusowe GA lub GL

Interesująco GL lub jego aktywny metabolit GA wyraża w hodowli komórkowej działanie przeciwwirusowe dla pokrewnego wirusa SARS-corona (18, 19): Komórki Verum zakażone próbkami osocza pacjentów wykazywały znacząco zmniejszoną absorpcję wirusa i szybkość replikacji, gdy GL był podawany jednocześnie (18); Podobny efekt został opisany przez Chen i wsp. w linii komórkowej Vero-E6, jednakże nie zaobserwowano żadnego efektu w linii komórkowej fRhK4 (19). Co ważne, nie badano GA, związku aktywnego ogólnoustrojowo po podaniu doustnym, co czyni te wyniki potencjalnie istotnymi w przypadku podawania miejscowego (wziewnego) lub dożylnego. W badaniu z komórkami ludzkich dróg oddechowych GA, ale nie GL, wykazał wpływ na szybkość infekcji ludzkim wirusem syncytialnym dróg oddechowych (20). Te bezpośrednie efekty przeciwwirusowe poza MR wskazują na dodatkowy, ale nieznany mechanizm. W tym kontekście może być ważne, aby zauważyć, że oprócz ACE2 proteaza serynowa TMPRSS2 jest wymagana do infekcji komórki (21). Zahamowanie tego enzymu przez inhibitor proteazy zostało zaproponowane przez autorów jako interwencja terapeutyczna. TMPRSS2 była zaangażowana zarówno w infekcje wirusem koronawirusem, jak i wirusem grypy (22). Co ciekawe, ekspresja tego enzymu jest regulowana przez GA (23), co może tłumaczyć szersze działanie przeciwwirusowe GL (24). Jest regulowana przez androgeny (23), co może częściowo wyjaśniać różnice między płciami w klinicznej ekspresji infekcji COVID-19.

ACE2 Antiinflammation and Glycyrrhizin’s Anti-Inflammatory Effects

Następcze konsekwencje zmniejszonej ekspresji ACE2 są, jak przedstawiono powyżej, nieco kontrowersyjne (25). Aktywność ACE2 jest ogólnie ochronna, w tym dla tkanki płucnej (26). Czyni to poprzez tłumienie skutków aktywacji receptora dla endotoksyny (LPS), tj. receptora toll-podobnego 4 (TLR4) i w konsekwencji związanego z tym zapalenia w płucach (burza endotoksynowa) (27): Nadekspresja ACE2 hamowała w tym badaniu zapalenie indukowane przez LPS. Dlatego zmniejszona ekspresja ACE2 może być uważana za niepokojącą. W tym kontekście istotna staje się druga właściwość glicyryzyny, tj. jej działanie immunomodulacyjne. Najbardziej znanym z nich jest jej antagonistyczny wpływ na mechanizmy zależne od TLR4. Antagonistyczny wobec TLR4 efekt GA zmniejsza stan zapalny w kilku tkankach, w tym w płucach (28). Ponadto, GL prowadzi do zmniejszenia ekspresji TLR4 w sercu i płucach w modelu zapalenia wywołanego przez LPS. Towarzyszyło temu znaczne zmniejszenie uwalniania cytokin, tj. uwalniania TNFα, IL6 i IL1ß (29). Zgodnie z tym GL wykazuje działanie ochronne w zespole ostrej niewydolności oddechowej indukowanym przez aktywator TLR4 – LPS u myszy (28). Potencjał przeciwzapalny w obrębie płuc został również wykazany w mysim modelu zakażenia Streptococcus aureus, gdzie dootrzewnowe podanie GL szeroko tłumiło markery zapalne (30). Wyniki te są zgodne z aktywnością GL lub GA w hamowaniu szlaków zapalnych, poprzez TLR4 (31-34). Mechanizm działania GL przeciwko zapaleniu płuc i serca może być częściowo pośredni poprzez zmianę stosunku komórek supresorowych pochodzenia mieloidalnego (MDSC) do komórek mieloidalnych CD11b+Gr1 (29). Ogólnie rzecz biorąc, działanie GL w celu zahamowania aktywności TLR4 może indukować aktywność przeciwzapalną w kierunku downstream mniej aktywnego ACE2 (35). Ponadto GA prowadzi do supresji klasycznego, ale nie alternatywnego szlaku dopełniacza (36). Wreszcie opisano wpływ na wydzielanie interferonu: ekstrakt z glicyryzy prowadzi do zwiększonego wydzielania interferonu 1ß w komórkach górnych i dolnych dróg oddechowych (20), podobnego do efektu GL i GA u myszy, jak określono w próbkach surowicy (37); ponadto GL zmniejsza śmierć u myszy zakażonych śmiertelną dawką wirusa grypy poprzez interferon ɤ i T zależny od komórek (38). Te mechanizmy przeciwzapalne mogą mieć również znaczenie w OUN (39, 40) i dlatego mogą chronić przed neurologicznymi i psychiatrycznymi konsekwencjami infekcji COVID-19.

Z bardziej praktycznej perspektywy może być również istotne, że koronawirus SARS Co-V, który ma podobieństwa do COVID-19, często prowadził do niedociśnienia tętniczego (25), co nie jest rzadkością w procesach zapalnych. Ten potencjalnie krytyczny objaw może być również pokonany za pomocą glicyryzyny, która prowadzi do wzrostu ciśnienia krwi (13). Schematyczny przegląd można znaleźć na rycinie 1.

RYSUNEK 1

Rysunek 1. Schematyczny model działania glicyryzyny: Dostęp COVID-19 do komórek jest pośredniczony przez ACE2 z TMPRSS2 jako kofaktorem. Ekspresja ACE2 jest regulowana przez receptory mineralokortykoidowe (MR): Aktywacja MR prowadzi do zmniejszenia ekspresji ACE2; GA hamuje 11βHSD2, co pozwala kortyzolowi na aktywację MR, po której następuje obniżenie ekspresji ACE2 (strzałka 1). TMPRSS2 uwrażliwia ACE2 na aktualizację wirusa do wnętrza komórki. GA prowadzi do obniżenia ekspresji TMPRSS2 i dlatego może stanowić dodatkowy mechanizm ograniczający dostęp wirusa do wnętrza komórki (strzałka 2). ACE2 posiada mechanizm przeciwzapalny poprzez generowanie angiotensyny 1-7 i angiotensyny 1-9. Poprzez aktywację receptorów MAS lub angiotensyny 2 dochodzi do zahamowania szlaków zapalnych. Obejmuje to również zmniejszoną ekspresję i/lub aktywację błonowego receptora TLR4 (po lewej), a więc zmniejszona ekspresja ACE2 mogłaby być uznana za problematyczną (35). Jednakże GA bezpośrednio hamuje TLR4 niezależnie od aktywacji ACE2 (Strzałka 3). (ϕ i linie przerywane symbolizują inhibicję; czerwone linie ciągłe symbolizują aktywację).

Dyskusja

Wiele pytań pozostaje otwartych. Jaka jest rola rozpuszczalnego vs. związanego z błoną ACE2? Czy może istnieć rola rozpuszczalnego ACE2, aby chronić zajęcie błony? Zostało to ostatnio zaproponowane na podstawie ustaleń w eksperymentach hodowli komórkowej (41). Może to jednak stać w pewnej sprzeczności z obserwacją, że osoby z niewydolnością serca, które powinny być uważane za grupę wysokiego ryzyka, wykazują wysoki poziom rozpuszczalnego ACE2 (42). Jaka jest różnica w różnych narządach z lub bez ekspresji 11bHSD2? Jaka jest rola równoczesnego, kontrregulacyjnego obniżenia stężenia aldosteronu w osoczu przy podawaniu inhibitora 11betaHSD2? Odpowiedzi na te pytania można uzyskać w odpowiednich badaniach klinicznych. Określenie końcowego produktu enzymu ACE2, tj. angiotensyny 1-7, jak również potencjalnych konsekwencji klinicznych na ciśnienie krwi może być pomocne w wyjaśnieniu niektórych z tych kwestii.

Ważne jest, że glicyryzyna jest ogólnie dobrze tolerowana. Ma oświadczenie FDA o GRAS (ogólnie uważane za bezpieczne) (13). W szczególności dawka do 100 mg/dzień stosowana przewlekle jest bezpieczna i nie prowadzi do zmian, które obserwowano przy przewlekłym stosowaniu większych dawek. Należy jednak monitorować spodziewane działania niepożądane dużych dawek, w tym nadciśnienie tętnicze i hipokaliemię. W kontekście SARS zalecano dawkę do 300 mg do podawania doustnego i około 240 mg do podawania dożylnego (19). Jednakże Chen i wsp. stwierdzają, że ta dawka dla podawania i.v. może być zbyt niska, biorąc pod uwagę EC50 wpływu na replikację wirusa. Należy zaznaczyć, że ten bezpośredni efekt jest tylko jednym z trzech istotnych mechanizmów celowania w proces chorobowy związany z COVID-19. Dwa badania kliniczne z otwartą etykietą są zarejestrowane na stronie WHO poświęconej rejestracji badań klinicznych, randomizowane badanie z otwartą etykietą (ChiCTR2000029768) i seria przypadków (ChiCTR2000030490). W badaniu zastosowano dawkę 300 mg glicyryzyny doustnie/dobę, dawka w pozostałych badaniach nie została podana. Przy wyborze drogi podania należy wziąć pod uwagę, że dla działania wywołanego przez GA kluczowe jest doustne podanie GL, ponieważ GL nie jest metabolizowany do GA ogólnoustrojowo. Jednakże dla zlokalizowanego działania GL może być wymagane dożylne lub wziewne podawanie, które powinno być połączone z podawaniem doustnym. Do zastosowania w potencjalnej prewencji pierwotnej do dalszych badań można rozważyć pragmatyczny dobór dawki 150 mg/dobę doustnie, ponieważ dawka ta wpływa na aktywność MR.

Wnioski

Glicyryzyna jest związkiem powszechnie dostępnym i ogólnie bezpiecznym. Może być zdolna do zmniejszania ekspresji ACE2 w płucach i pomimo tego zmniejszać stan zapalny płuc. Warto rozważyć badania nad tym związkiem jako rodzajem prewencji pierwotnej, która niekoniecznie obniża ryzyko zakażenia, ale potencjalnie ciężkość choroby i zmniejszenie już istniejącej symptomatologii. Mogłoby to pomóc w zmniejszeniu liczby krytycznie chorych pacjentów, którzy obecnie przytłaczają system opieki zdrowotnej.

Wkład Autora

HM przygotował manuskrypt i ostateczną wersję.

Konflikt interesów

HM posiada patent na stosowanie glicyryzyny w opornej na leczenie depresji.

Autor oświadcza, że badania zostały przeprowadzone przy braku jakichkolwiek komercyjnych lub finansowych relacji, które mogłyby być interpretowane jako potencjalny konflikt interesów.

Podziękowania

HM chciałby podziękować Laurze Zumpano za recenzję i pomocne komentarze do manuskryptu.

1. Sanders JM, Monogue ML, Jodlowski TZ, Cutrell JB. Farmakologiczne leczenie choroby koronawirusowej 2019 (COVID-19): przegląd. JAMA. (2020). doi: 10.1001/jama.2020.6019. .