Природни продукти с потенциал срещу съдовите усложнения при инфекция със SARS-CoV2 (Ковид-19)

Ендотелът (endothelium) е специален тънък слой от епителни клетки, покриващ вътрешната повърхност на всички малки и големи кръвоносни съдове – артерии, вени и капиляри, а също и на лимфните съдове. Той е мястото на контакт между всички кръвни клетки и вещества, циркулиращи в кръвта и лимфата, и тъканите.

При здравия организъм, съдовият ендотел поддържа хомеостазата чрез регулация на имунната компетентност, равновесието между провъзпалителни и противовъзпалителни медиатори и сигнали, поддържане на бариера от тесни връзки между клетките, хемодинамичната стабилност и оптималния баланс между тромботичните и фибринолитичните метаболитни пътища (1).

Тежкият остър респираторен синдром, причиняван от коронавируса SARS-CoV2, причинява мултиорганна дисфункция и увреждането на ендотела е важен ефектор на вируса. Прилагането на терапии срещу ендотелната дисфункция и последиците от нея има важно значение в лечението на инфекцията и дългосрочните последици от нея.

Коронавирусът нарушава главно три основни типа баланс в организма – имунният, коагулационният и регулацията на ренин-ангиотензин-алдостероновата система (RAAS), имаща отношение към поддържането на кръвното налягане, електролитния баланс и системното съдово съпротивление.

Вирусът използва ангиотензин-конвертиращия ензим-2 (ACE-2) за осъществяване на проникването си в прицелните клетки и за реализация на инфекцията. Това проникване се опосредства чрез ензимите трансмембранна серин протеаза 2 (TMPRSS2) и катепсин L, които разцепват вирусния S протеин и дават възможност той да взаимодейства с ACE2. Ендотелните клетки и перицитите на сърцето експресират ACE2 в значителна степен, поради което Ковид-19 се асоциира със значителна сърдечно-съдова патология.

Проучванията на екипа на Ackermann (2) върху състоянието на белодробните съдове при болни с Ковид-19, с грипна инфекция и при здрави контроли, показва тежки увреждания на бронхиалните съдове с масирана тромбоза и микроангиопатия, ендотелна активация и засилена ангиогенеза – образуване на нови кръвоносни съдове, в хода на инфекцията с Ковид-19.

Активацията на макрофагите, цитокинната буря и последващото изтощение на имунната система, създаващо условия за бактериална суперинфекция, са най-силни при най-тежко боледуващите пациенти. Хиперинфламаторният синдром на бурно възпаление наподобява на шоковия синдром на Кавадзаки при децата и се проявява с повишение на маркерите за увреждане на миокарда, развитие на аритмия и прогресия към коронарна аневризма у някои пациенти, което може да се класифицира като макроваскуларно-фокусирано имунно разстройство (1).

По време на стреса под действието на вируса, ендотелните клетки засилват експресията си на инхибитор-1 на плазминогенния активатор (PAI-1, ключов инхибитор на ендогенната фибринолиза) и на тъканния фактор (мощен прокоагулант) и също така засилват отделянето на фактора на Вилебранд – протеин, който полимеризира и образува мултимери – структури, около които се заформят и нарастват микротромбите.

Активираните ендотелни клетки понижават активността на тромбомодулина и тъканния плазминогенен активатор, с което благоприятстват акумулирането на тромби. Имунокомпетентните клетки усилват тромботичния процес, активират каскадата на коагулацията и потискат тромболизата, което нарушава сериозно хемодинамиката и влошава допълнително състоянието на болните (1). При хоспитализираните пациенти с ковид-19 е установена 25% честота на венозен тромбоемболизъм и 20% - на пулмонарен емболизъм; честотата на мозъчните инсулти също е увеличена.

Предложени са различни фармакологични агенти за преодоляване на съдовите усложнения и имунната дисрегулация при болните с Ковид-19, които накратко можем да представим така:

1. Имуномодулаторна терапия с инхибитори на NRLP3-инфламазомите – MCC950 (още няма международно непатентно наименование - INN) и дапансутрил. Те потискат отделянето на интерлевкин 1-бета и на IL-18, намаляват степента на развитие на „цитокинната буря“ и потискат програмирана клетъчна смърт на имунните клетки в условията на възпаление, наречена пироптоза (3). Ефективността и безопасността им са в процес на изясняване и са още далеч от регистрация като лекарства.
2. Антитромботична и антикоагулантна терапия. Провежда се с ацетилсалицилова киселина (аспирин), дипиридамол (антистенокардин), хепарин и фрагментираните му производни (фраксипарин, клексан), P2Y12 инхибитори (празугрел, клопидогрел, кангрелор, тикагрелор), директни тромбинови инхибитори (хирудин, апиксабан, аргатробан, дабигатран, ривароксабан – ксарелто, прадакса и т.н.) и антагонисти на витамин К (синтром, варфарин). Има данни, че тази терапия може да намали усложненията и да понижи смъртността при ковид-19, но трудно се индивидуализира в интензивното отделение и с нея се увеличава рискът от кървене, понеже терапевтичните дози са по-високи от профилактичните. Витамин К-антагонистите даже могат да влошат хода на заболяването, понеже ниският статус на витамин К е установен като рисков фактор за тежко протичане на инфекцията.
3. Инхибитори на RAAS – АКЕ инхибитори и блокери на ангиотензиновите рецептори – ARBs (съответно „прилати“ и „сартани“). Първоначално се е смятало, че техният прием е увеличавал чувствителността на ACE2 рецепторите към вируса и поради това са опасни при ковид. Сега се знае, че приемът на ARB като валсартан или ирбесартан може да намали съдовата дисфункция, като понижи ангиотензин-1-индуцираното възпаление в ендотела. Понеже засега няма сигурни данни за ползите им при ковид, се приема само, че пациентите с вече назначена такава терапия при хипертония не е нужно да я спират.      
4. Холестеролопонижаващи агенти от групата на статините – китайски проучвания посочват, че понижават общата смъртност при болните с коронавирус, но други екипи посочват, че това се дължи на общите им ефекти, а не на действие специфично срещу вируса (1).

Тук няма да разглеждаме лекарствата, прилагани с частичен успех срещу самия вирус – хидроксихлорохин, ремдесивир, ивермектин и др., чиито ефекти не засягат съдовите усложнения от вируса. Посочените четири групи терапевтични агенти, както става ясно, нямат гарантиран ефект или пък имат проблематичен профил на безопасност, поради което погледите на изследователите се фокусират върху други вещества и екстракти от природен произход, които могат да се прилагат профилактично или терапевтично при тези състояния.

Серациопептидаза (Серапептаза)

Още през 2003 година е изяснено, че този цинк-съдържащ протеолитичен ензим, изолиран от непатогенната чревна бактерия Serratia marcescens в червата на копринената буба Bombyx mori, има положително въздействие върху респираторните инфекции, понеже ускорява  разчистването на гъстата слуз в дробовете и понижава концентрацията на неутрофилите (6).

Серапептазата притежава аналгетично, фибринолитично, противооточно и противовъзпалително действие, високо ценени в денталната медицина, хирургията и дерматологията, а при бактериалните инфекции, 80% от които протичат с образуването на биофилм от бактериите, ензимът разрушава структурата му и намалява вирулентността. Поради тези свойства на серапептазата, тя е предложена от някои експерти за помощно средство към антибиотичната терапия на бактериалните суперинфекции на фона и на коронавирусната инфекция. Индикациите за това се подсилват и от факта, че серапептазата като протеолитичен ензим има свойството селективно да разгражда протеинови остатъци от разрушени клетки и тъкани, без да атакува живи структури, а също така и да разкъсва структурата на фибрина – главен структурен елемент на тромбите (съсиреците). Това й свойство е особено често изтъквано в контекста на това, че терапията на съдовите усложнения при ковид с високи дози антикоагуланти води до чести и трудно контролируеми хеморагии в стомаха, червата и мозъчните обвивки, поради което опасността при нея е особено висока.

Известно е, че под действието на коронавируса се образуват микротромби в сърцето и фините съдове на белия дроб, които предполагат към съдови инциденти и висока смъртност у рисковите пациенти с исхемична болест на сърцето, артериална хипертония, захарен диабет, коагулопатии и при всички случаи на тежка дехидратация. Профилактиката с протеолитични и фибринолитични ензими като серапептазата може да увеличи вероятността от благоприятен изход при тежко протичащите ковид инфекции и в момента е обект на интензивно проучване. Миокардитът поради микротромбози се среща у 33.3% от пациентите с активна или неутрализирана ковид-19 инфекция и често усложнява възстановяването (8).

Серапептазата потиска възпалението както чрез понижение на неутрофилната инфилтрация, така и чрез директна инхибиция на циклооксигеназите COX1 и COX2 – ефект, аналогичен на този при аспирина и диклофенака , но изискващ по-високи дози (7).

Добавянето на серапептаза към антибиотици като азитромицин, ципрофлоксацин, левофлоксацин и ванкомицин, понижава значително минималната инхибираща концентрация (MIC) на антибиотиците и увеличава активността им (7).

Наттокиназа

През май 2020 г., два месеца след началото на глобалното разпространение на Covid-19, тромбофилията при инфекцията с него вече е описана. Изяснено е и че тя се влошава допълнително от хипофибринолиза – намалената способност за разграждане на съсиреците, и е предложено да се опита да ѝ се противодейства чрез директни фибринолитици, каквато е наттокиназата (НК)(4).

Нат(т)окиназата е протеолитичен ензим от фамилията на серин протеазите, изолиран от традиционната японска храна натто, приготвяна от варени соеви зърна, ферментирали с бактерията Bacillus subtillis var. natto. При контакт с човешка кръв или кръвни съсиреци, тя проявява силна фибринолитична активност чрез инактивиране на инхибитора-1 на плазминогенния активатор (PAI-1). Въпреки че наттокиназата е ензим с протеинова структура и изглежда логично да се разгражда от храносмилателните сокове, редица проучвания показват, че тя има известна перорална абсорбция и системно действие.

Към момента още няма провеждани проучвания върху ефекта на наттокиназата при съдовите усложнения на ковид-19 и данните са косвени, но на много места по света ензимът се прилага като диетична добавка срещу тях. Една от надеждните обосновки за това се дължи на публикация от 2020 година (5), която изтъква ролята на наттокиназата срещу тромбозите, предизвикани от липополизахаридите (LPS) – ендотоксините, експресирани по външната мембрана на грам-негативните бактерии, причинители на респираторни инфекции (включително на фона на коронавирусна или грипна инфекция). Установено е, че наттокиназата:

• Прекъсва порочния кръг между възпалението, оксидативния стрес и коагулацията;
• Потиска LPS-индуцираната активация на трансмембранния протеин TRL4, отговорен за задействането на вродения имунен отговор и мощната възпалителна реакция (цитокинна буря), и на супероксид-генериращия ензим NOX2, покачващ нивата на реактивните кислородни видове, увреждащи съдовете и паренхима на белия дроб и бъбреците (острото бъбречно увреждане е често неглижирано усложнение на ковид-19!);
• Потиска възпалението и оксидативния стрес ин витро и ин виво;
• Намалява оксидативния стрес и предотвратява тромбозите чрез инхибиция на LPS-индуцираната активация на PAI-1 (инхибитор 1 на плазминогенния активатор, повишените нива на който са рискови за тромбоза и атеросклероза).

Пикногенол

Pycnogenol® е патентован екстракт от кората на френския морски бор (Pinus pinaster), растящ в националния парк Landes de Gascogne в региона Гаскония на Югозападна Франция. Пикногенолът представлява фин червено-кафеникав прах с добра разтворимост във вода. Той е богат на процианидини (кондензирани танини с мономери катехин и епикатехин), флавоноиди и органични киселини и проявява антиоксидантно, противовъзпалително, съдоразширяващо, антитромботично и холестеролопонижаващо действие, потвърдено в над 90 клинични проучвания (9). Наред с тези си ефекти, пикногенолът има протективен ефект по отношение на ендотела и регулаторна активност спрямо активността на тромбоцитите. Токсичността му е много ниска и поради това е получил статут GRAS (безопасен за обща употреба) от FDA на САЩ и от EFSA в Европейския съюз. Протективните му ефекти срещу съдовите усложнения на ковид-19 могат да се представят накратко по следния начин (9):

Един от механизмите, по които пикногенолът подобрява ендотелната функция, е активацията на ендотелната азотен оксид синтаза (eNOS), с което се усилва генерирането на азотен оксид NO от аминокиселината L-аргинин, което позволява увеличаване лумена на съдовете и постигането на адекватна тъканна перфузия. В различни клинични проучвания, повечето от които плацебо-контролирани, е установено за пикногенола, че 1) увеличава поточно-медиираната дилатация (FMD) на брахиалната артерия у пациенти с коронарна болест на сърцето при 200 мг дневно, докато при плацебо е установено леко понижение на FMD;  2) нивата на съдосвиващия ендотелин-1 са редуцирани с 20%, докато тези на активния простациклинов метаболит – 6-кетопростагландин-F1a, който е вазодилататор, са увеличени (при доза на пикногенола от 100 мг дневно) в сравнение с плацебо при хипертонични пациенти; 3) при диабетични пациенти с хипертония на терапия с АКЕинхибитори тримесечният прием на 125 мг пикногенол дневно е понижил нивата на ендотелин-1 със 17.8% спрямо почти 0% с плацебо; 4) притокът на кръв към предмишницата се увеличава с близо 41% у здрави доброволци, приемали по 200 мг пикногенол дневно за 14 дни чрез ацетилхолин-медиирана вазодилатация с участието на NO. Тези резултати показват категорично, че пикногенолът има протективен ефект върху ендотела и хемодинамиката.

По отношение на микроциркулацията, реактивността на тромбоцитите, противовъзпалителните и антиоксидантните механизми на пикногенола, които имат отношение към облекчаване усложненията при ковид-19, в референция (9) е поместено подробно описание на резултатите от клинични проучвания. Тук ще отбележим важната особеност на вируса да предизвиква силно понижение в броя на Т-лимфоцитите, пряко свързано с тежестта на протичане на заболяването и с преживяемостта на пациентите. Пикногенолът притежава имуномодулиращо действие и подобрява функциите на Т-лимфоцитите, като засилва жизнеността им и оптимизира комуникацията между тях.

Биофлавоноиди (Рутин, кверцетин)

Вече твърдо е установено потискащото действие на биофлавоноидите рутин и кверцетин (вероятно такъв ефект имат и техните аналози никотифлорин и кемпферол) спрямо главната протеаза на коронавируса – ензимът, правещ възможно проникването на вируса в клетките. Наред с това, добре известните им свойства да укрепват съдовите стени и да понижават възпалението в тях, изкарва на дневен ред необходимостта да се експлоатира и протективното им действие върху ендотела в хода на инфекцията. Рутинът (кверцетин-3-О-рутинозид) има отдавна доказано антикоагулантно, противовъзпалително и предпазно действие срещу острото увреждане на белия дроб от инфекциозни и неинфекциозни фактори (10).

Изследователите предлагат употребата на рутин като алтернатива на нискомолекулните хепарини (има много по-малко странични ефекти) при лечението на съдовите усложнения на ковид-19 и в периода на възстановяването от тях. Кверцетинът проявява противовъзпалително, антиоксидантно и антикоагулантно действие, които са аналогични на тези на рутина – факт, който произлиза пряко от химичната му структура – кверцетин се образува в организма при хидролизата на рутина. Докато рутинът има по-добра перорална абсорбция, кверцетинът не се нуждае от метаболизиране в организма, поради което ефективността на двата флавоноида, приети като диетична добавка, по всяка вероятност е еквивалентна.

Кверцетинът е известен като инхибитор на NLRP3 инфламазомата, образуваща се при инфекцията с ковид-19 и провокираща пресилен имунен и възпалителен отговор. Той също така понижава образуването на реактивни кислородни видове и на провъзпалителните интерлевкини IL-1β и IL-18. Освен това, кверцетинът има балансиращо (имуномодулаторно )действие между деструктивните ефекти на Th-17 лимфоцитите и неутрофилите от една страна и на Treg лимфоцитите от друга. Кверцетинът е препоръчван както за профилактика, така и като помощна терапия на агресивно протичащата ковид-инфекция поради протективните му ефекти върху мозъка и кръвоносните съдове на сърцето и белите дробове (11).

Куркумин

Високо ценена в Аюрведа и в традиционната китайска медицина, куркумата (Curcuma longa) и активния ѝ фитокомплекс – куркуминоидите с главен представител куркуминът (диферулоилметан), проявява мощно антивирусно, обезболяващо, противовъзпалително, антимикробно, имуномодулиращо, и – при осигурена по-висока перорална абсорбция (както е при Theracurmin) – и антикоагулантно действие. Основните ефекти на куркумина срещу коронавируса, които са вече доказани, са потискането на активността на SARS-CoV 3CL протеазата, необходима за репликацията на вируса, взаимодействието с S протеина на вируса и възпрепятстването на проникването на вируса в белия дроб чрез блокиране на ACE2 протеина на прицелните клетки в ендотела (12).

Куркуминът също така има облекчаващо действие по отношение на синдрома на цитокиновото отделяне (Cytokine release syndrome, CRS), станал популярен под името „цитокинна буря“. Установено е, че неговото потискащо действие по отношение на отделянето на провъзпалителните медиатори IL-1β, TNFα, IL-6 и кератиноцитния хемокин (12) намалява значително проявите на ендотелно увреждане, породено от цитокинната буря и оксидативния стрес, който тя поражда. С тези ефекти се понижава развитието на клиничната картина на пневмония или остър респираторен дистрес синдром (ARDS), които често съпътстват тежките случаи на COVID-19.

Разгръщането на CRS медиира увреждане на ендотелната функция с коагулопатия, които допълнително влошават прогнозата. При хоспитализираните пациенти често се наблюдават повишени нива на PAI-1 (инхибитор-1 на плазминогенния активатор), който е директен активатор на тромбозата. При проучвания върху механизма на действие на имуносупресора тоцилизумаб върху отделянето на възпалителния медиатор IL-6 е установено, че този интерлевкин предизвиква увеличаване нивата на циркулиращия PAI-1. Проучванията върху куркумина показват, че той също е блокер на транссигнализацията, медиирана чрез IL-6, и че може да понижава PAI-1 нивата, съответно риска от коагулопатия при COVID-19 (12).

Други два антикоагулантни механизма на куркумина, които са известни отдавна, са понижаването на TNF-алфа-индуцирания ендотелен тъканен фактор и директна инхибиция на тромбиновата активност. Куркуминът понижава плазмения фибриноген и отлагането на фибрин в бъбреците на плъхове, подложени на LPS-индуцирана ендотоксемия (12) – механизъм, който предполага, че този мощен природен агент може да понижи както увреждането на ендотела от коронавируса, така и на бъбреците от евентуалната бактериална суперинфекция към него.

Разбира се, куркуминът е предимно профилактичен агент и не може да се прилага парентерално в условията на интензивно лечение на ковид-19, но може да се приема профилактично или в хода на възстановяването от инфекцията. При по-леките форми на протичане на инфекцията, куркуминът може да се приема и по време на боледуването, стига пациентът да няма затруднения с преглъщането на перорални форми.  

N-Ацетил-L-цистеин

N-Ацетил-L-цистеинът (NAC) е добре известен муколитик и антиоксидант с широкоспектърно действие срещу кашлица от различен произход. Регенериращото му действие спрямо ендогенния антиоксидант глутатион е в основата на употребата му при всякакви състояния, предизвикани или влошени от засиления оксидативен стрес и в тома отношение NAC се доближава до витамин С.

NAC се използва срещу бронхити, синуити, трахеобронхити, пневмонии, отравяния с парацетамол и в спортната медицина за повишаване на издръжливостта и кислородната консумация. Бидейки тиолово съединение (съдържащо -SH група в молекулата си), NAC се свързва с ACE2 протеина и забавя проникването на коронавируса в прицелните клетки, потиска рецептора за епидермалния растежен фактор (EGFR) и намалява степента на инактивация на алфа-1-антитрипсина (13). Дефицитът на алфа-1-антитрипсин е важен рисков фактор както за белодробни заболявания като хроничната обструктивна белодробна болест, така и за тежкото протичане на усложненията при ковид-инфекцията.

NAC потиска активността на IL-8 и нормализира С-реактивния протеин, с което понижава риска от бронхоспазъм и задух – ефекти, които биха помогнали да се избегне механичната вентилация на пациентите и да отпадне нуждата от продължително лечение в интензивното отделение. Изследваните дози, при които NAC действа срещу усложненията при ковид-19 са между 600 и 1200 мг дневно.

Ацетилцистеинът, подобно на кверцетина, потиска активността на NLRP3 инфламазомата (14), намалява плазмените нива на TNF-α и намалява увреждането на епителя, съответно риска от микротромбози в съърцето и белите дробове. Подобряването на редокс статуса в клетките и ускоряването на глутатионовия синтез намалява значително тъканното увреждане в хода на инфекцията, поради което все по-често NAC се препоръчва като анти-ковид агент, намаляващ едновременно репликацията на вируса и развитието на съдови усложнения от инфекцията с него.

ЛИТЕРАТУРА

1. Hassan K. Siddiqi, Peter Libby, Paul M. Ridker. COVID-19 – A vascular disease. Trends Cardiovasc Med. 2021 Jan; 31(1):1
2. Ackermann M., Verleden S.E., Kuehnel M., Haverich A., Welte T., Laenger F. Pulmonary vascular endothelialitis, thrombosis, and angiogenesis in Covid-19. N Engl J Med. 2020 Jul 9;383(2):120–128.
3. https://www.nodthera.com/why-nrlp3/ - схематично представяне на образуването на NRLP3-инфламазомите
4. Gregory D. Sloop. Rapid response: Elevated blood viscosity is the primary cause of thrombotic complications of COVID-19. BMJ 2020; 369:m2058.
5. Hao Wu et al. Breaking the vicious loop between inflammation, oxidative stress and coagulation, a novel anti-thrombus insight of nattokinase by inhibiting LPS-induced inflammation and oxidative stress. Redox Biology, vol. 32, May 2020, 101500.
6. Seiichi Nakamura et al. Effects of the proteolytic enzyme serrapeptase in patiRespirology 2003 Sep; 8(3):316-320.
7. Swati B. Jadhav et al. Serratiopeptidase: Insight into the therapeutic applications. Biotechnol. Rep. (Amst). 2020 Dec; 28: e00544.
8. Melanie C. Bois et al. COVID-19-Associated nonocclusive fibrin microthrombi in the heart. Circulation Vol. 143, Issue 3, Jan 19, 2021.
9. Franziska Weichmann, Peter Rohdewald. Projected supportive effects of Pycnogenol® in patients suffering from multi-dimensional health impairments after a SARS-CoV2 infection. Int J Antimicr Agents, Vol. 56, Issue 6, December 2020.
10. Felipe Moura A da Silva. Flavonoid glycosides and their putative human metabolites as potential inhibitors of the SARS-CoV-2 main protease (Mpro) and RNA-dependent RNA polymerase (RdRp). Inst. Oswaldo Cruz[online]. 2020, vol.115
11. Ali Saeedi-Boroujeni, Mohammad-Reza Mahmoudian-Sani. Anti-inflammatory potential of quercetin in COVID-19 treatment. Journal of Inflammation 18:3, 28 January 2021.
12. Rajesh K. Thimmulappa et al. Antiviral and immunomodulatory activity of curcumin: A case for prophylactic therapy for COVID-19. Heliyon Vol. 7, Issue 2, February 2021.
13. Silvio de Flora et al. Rationale for the use of N-acetylcysteine in both prevention and adjuvant therapy of COVID-19. The FASEB Journal, Vol. 34, Issue 10, October 2020, pp. 13185-13193.
14. Francis L. Poe, Joshua Corn. N-Acetylcysteine: A potential therapeutic agent for SARS-CoV2. Medical Hypotheses Vol. 143, October 2020, 109862.