Мукоактивные препараты блокируют инфекцию SARS-CoV-2

В недавнем исследовании, опубликованном на биоRxiv* сервер препринтов, исследователи оценивают влияние мукоцилиарных активных молекул на инфекцию коронавируса тяжелого острого респираторного синдрома 2 (SARS-CoV-2) в пробирке.

Изучать: Препараты, увеличивающие мукоцилиарный клиренс, блокируют репликацию SARS-Cov-2 в эпителиальных клетках дыхательных путей человека. Изображение предоставлено: Чанчай Хохарн / Shutterstock.com

Фон

Постоянное появление вариантов SARS-CoV-2 поставило под угрозу эффективность существующих вакцин против коронавирусной болезни 2019 (COVID-19) и терапевтических средств, таких как противовирусные препараты и моноклональные антитела, что требует других вариантов лечения.

Инфекция SARS-CoV-2 разрушает реснитчатые респираторные клетки и нарушает функции мукоцилиарного транспорта (MCT). Измененный MCT может пролонгировать COVID-19 и увеличить риск вторичных долгосрочных осложнений из-за нарушения регуляции иммунного ответа и повреждения легких. Таким образом, препараты, усиливающие МСТ, могут улучшить функции эпителиального барьера дыхательных путей, снизить репликацию SARS-CoV-2 и, в конечном итоге, улучшить исходы COVID-19.

Об исследовании

В настоящем исследовании исследователи изучают, может ли усиление или восстановление функций MCT улучшить результаты COVID-19.

Анти-SARS-CoV-2 активность препаратов, улучшающих МСТ, включая АРИНА-1, ивакафтор, камостата мезилат, поли-N (ацетил, аргинил) глюкозамин (ПААГ), аллопуринол, аскорбиновую кислоту, восстановленный глутатион, бикарбонат натрия, N – были протестированы ацетилцистеин, высокомолекулярная гиалуроновая кислота (ГК), BAPTA/AM и сульфорафан. в пробирке.

Чтобы изучить механистические и функциональные аспекты этих агентов, клетки бронхиального эпителия человека (HBEC) выращивали и дифференцировали в воздушно-жидкостной среде (ALI). Среди испытанных препаратов наиболее эффективный ARINA-1 был дополнительно исследован с использованием донорских клеточных линий, обозначенных как WT-128, WT-148, WT-152, WT-158 и WT-210.

Эпителиальные клетки носа получали от здоровых и больных первичной цилиарной дискинезией. Кроме того, были проанализированы гетерозиготные патогенные генотипы обоих пациентов с ПЦД.

Вирусную нагрузку определяли с помощью анализа количественной полимеразной цепной реакции с обратной транскрипцией (RT-qPCR). Были измерены инфекционные вирусы и 50% инфекционных доз культур тканей (TCID₅₀) были рассчитаны.

Цитотоксичность всех мукоцилиарных активных молекул, кроме ARINA-1, измеряли с использованием нерадиоактивных анализов цитотоксичности, основанных на высвобождении лактатдегидрогеназы (ЛДГ). Цитотоксичность ARINA-1 оценивали с помощью анализов жизнеспособности клеток, измеряющих внутриклеточные уровни аденозинтрифосфата (АТФ).

Выполняли иммуногистохимический анализ и измеряли длину ресничек.

Результаты исследования

В некоторой степени все мукоцилиарные активные соединения ингибировали пролиферацию SARS-CoV-2 в HBEC, среди которых наибольшую степень защиты обеспечивали мезилат камостата, ARINA-1 и HA. ARINA-1, который включает аскорбат, глутатион и бикарбонат, был наиболее эффективным соединением, о чем свидетельствует ингибирование повреждения клеток, улучшение клеточных ответов MCT и неповрежденное движение ресничек, экспрессия и конечная дифференцировка.

Ивакафтор умеренно влиял на репликацию SARS-CoV-2 с максимальной эффективностью при 30 мкМ, что вряд ли имеет значение жить. PAAG также продемонстрировал умеренную активность в отношении SARS-CoV-2; однако и ПААГ, и ивакафтор оказались цитотоксичными при тестировании в концентрациях, необходимых для действия против SARS-CoV-2.

HA показал более чем 90,0% ингибирование SARS-CoV-2 при концентрации 0,70%. Ни ARINA-1, ни HA не вызывали цитотоксичности при самых высоких испытанных концентрациях.

Активность мукоактивных агентов против SARS-CoV-2 тестировали на хорошо дифференцированных первичных клетках HBE. A) Влияние на число копий вируса, измеренное с помощью RT-qPCR, вызванное ивакафтором в концентрациях, показанных на графике. B) Данные графика в A) были преобразованы в процент ингибирования вируса. CD), EF) и GH) То же, что и в (AB), но с использованием соединений PAAG, HA и АРИНА-1 соответственно. ДМСО был носителем, используемым для ивакафтора (гидрофобное соединение), и физиологический раствор для ПААГ, НА и АРИНА-1 (гидрофильные соединения). Все эксперименты были выполнены, по крайней мере, в двойных независимых анализах, в каждом из которых было по крайней мере три повторения фильтра Transwell для каждого условия. Лечение сравнивали с использованием обычного однофакторного статистического анализа ANOVA. Гидрофобные соединения (добавленные базолатерально) и гидрофильные (добавленные апикально) показаны зеленым и красным цветом соответственно. Для каждого соединения каждый независимый эксперимент проводили с первичным HBEC от другого донора.

Гистопатологические исследования показали, что ARINA-1 ингибирует выделение SARS-CoV-2 первичными HBEC и защищает клетки от цитопатогенных эффектов, опосредованных SARS-CoV-2. ARINA-1 индуцировала гипернормальные MCT в хорошо дифференцированных первичных HBEC и предотвращала укорочение ресничек.

ARINA-1 не обеспечивал защиты, когда биение ресничек предотвращалось с помощью BAPTA/AM или когда реснички были неактивны или отсутствовали в клетках. Уровни рибонуклеиновой кислоты (РНК) SARS-CoV-2, определенные с помощью RT-qPCR, соответствовали уровням инфекционного SARS-CoV-2 в анализах на основе HBEC/воздух-жидкость.

Гистопатологические исследования показали, что ARINA-1 защищает первичные клетки HBE от цитопатологии, опосредованной SARS-CoV-2. AL) Репрезентативные микрофотографии поперечных срезов HBEC с иммуногистохимией и лечением. Каждая строка соответствует иммуногистохимии с использованием антител против клеточного маркера, показанного слева, а каждый столбец соответствует лечению, показанному над верхними рисунками. SARS-CoV-2 вызывал укорочение и потерю ресничек в обработанных физиологическим раствором клетках (панель B). Однако ARINA-1 защищала реснички от повреждений (панель D). Точно так же вирус индуцировал значительный апоптоз в ложнообработанных клетках HBE (панель F, апоптотические клетки обозначены стрелками), чего не наблюдалось в клетках, обработанных ARINA-1 (панель H). Кроме того, ложнообработанные клетки показали значительное иммунное окрашивание с использованием антител против вирусного гликопротеина S (панель J), чего опять же не наблюдалось в клетках, обработанных ARINA-1 (панель L). Масштабные полосы представляют 100 мкм. Для гистопатологического исследования использовали полностью дифференцированный первичный HBEC от двух доноров. Было сделано и проанализировано N β 10 снимков каждого донора и состояния.

Авторы выдвинули гипотезу, что инфекция SARS-CoV-2 увеличивает количество активных форм кислорода (АФК) до уровней, которые вредны для движения ресничек, тем самым предотвращая клиренс SARS-CoV-2 и способствуя прикреплению SARS-CoV-2 к хозяину. Таким образом, антиоксидантные свойства ARINA-1, вероятно, снижали уровни АФК, необходимые для нейтрализации влияния SARS-CoV-2 на движения ресничек, что впоследствии улучшало MCT.

Выводы

В целом, результаты исследования показали, что усиление или восстановление MCT может предотвратить заражение SARS-CoV-2 и улучшить исходы COVID-19, что поддерживает дальнейшее изучение препаратов, усиливающих MCT.

*Важное замечание

биоRxiv публикует предварительные научные отчеты, которые не рецензируются экспертами и, следовательно, не должны рассматриваться как окончательные, направляющие клиническую практику/поведение, связанное со здоровьем, или рассматриваться как установленная информация.

Цитаты

Пожалуйста, используйте один из следующих форматов, чтобы цитировать эту статью в своем эссе, статье или отчете:

• ЧТО

  Тошнивал Пахария, Пуджа Тошнивал Пахария. (2023, 07 февраля). Мукоактивные препараты блокируют инфекцию SARS-CoV-2. Новости-Мед. Получено 7 февраля 2023 г. с https://www.news-medical.net/news/20230207/Mucoactive-drugs-block-SARS-CoV-2-infection.aspx.

• МДА

  Тошнивал Пахария, Пуджа Тошнивал Пахария. «Мукоактивные препараты блокируют инфекцию SARS-CoV-2». Новости-Медицина. 07 февраля 2023 г. .

• Чикаго

  Тошнивал Пахария, Пуджа Тошнивал Пахария. «Мукоактивные препараты блокируют инфекцию SARS-CoV-2». Новости-Мед. https://www.news-medical.net/news/20230207/Mucoactive-drugs-block-SARS-CoV-2-infection.aspx. (по состоянию на 7 февраля 2023 г.).

• Гарвард

  Тошнивал Пахария, Пуджа Тошнивал Пахария. 2023. Мукоактивные препараты блокируют инфекцию SARS-CoV-2. News-Medical, просмотрено 7 февраля 2023 г., https://www.news-medical.net/news/20230207/Mucoactive-drugs-block-SARS-CoV-2-infection.aspx.