Czy erdosteina to nowa nadzieja w terapii infekcji oddechowych?
Badanie in vitro wykazało potencjalne działanie przeciwwirusowe erdosteiny przeciwko trzem głównym wirusom układu oddechowego: SARS-CoV-2, RSV i wirusowi grypy A (H1N1). Naukowcy zastosowali modele komórkowe płuc (A549-hACE2) dla SARS-CoV-2 i RSV oraz komórki Caco-2 dla wirusa grypy, aby ocenić skuteczność przeciwwirusową, mechanizmy działania oraz wpływ na odpowiedź immunologiczną i stres oksydacyjny.
Badanie przeprowadzono na liniach komórkowych w warunkach laboratoryjnych, stosując niskie (100 μg/ml) i wysokie (1000 μg/ml) stężenia erdosteiny lub jej aktywnego metabolitu MET-1 (N-tiodiglikolilo-homocysteina). Oceniano wpływ substancji na replikację wirusów oraz na ekspresję genów związanych z odpowiedzią immunologiczną i stresem oksydacyjnym za pomocą specjalistycznych technik PCR i analizy transkryptomu. Erdosteina jest lekiem mukolitycznym zawierającym grupę tiolową, który ulega szybkiej przemianie w pierwszym przejściu przez wątrobę do aktywnego metabolitu MET-1.
Przed właściwymi eksperymentami zbadano cytotoksyczność erdosteiny i MET-1 za pomocą testu MTT. Wykazano, że stężenia 100 i 1000 μg/ml nie miały istotnego wpływu na żywotność komórek, natomiast przy stężeniu 2000 μg/ml obserwowano około 35% spadek żywotności zarówno w komórkach A549-hACE2, jak i Caco-2.
- Skuteczne hamowanie replikacji wirusów przy stężeniu 1000 μg/ml:
– SARS-CoV-2 o 91%
– RSV o 94,5%
– H1N1 o 47,5% - Działanie występuje tylko po infekcji – lek hamuje wewnątrzkomórkową replikację wirusa
- Wykazano brak toksyczności przy stężeniach 100 i 1000 μg/ml
- Stężenie stosowane w badaniu jest zgodne z zalecaną dawką kliniczną (300 mg)
Jakie efekty i mechanizmy działania obserwujemy?
Wyniki pokazały, że erdosteina w stężeniu 1000 μg/ml, podawana po infekcji, znacząco hamowała replikację wszystkich trzech wirusów w porównaniu z kontrolą: SARS-CoV-2 o 91%, RSV o 94,5% i H1N1 o 47,5%. Co istotne, lek nie wykazywał działania ochronnego przed infekcją, co sugeruje, że jego mechanizm działania polega na hamowaniu wewnątrzkomórkowej replikacji wirusa, a nie zapobieganiu wniknięciu wirusa do komórek.
Analiza transkryptomu wykazała, że erdosteina wpływa na ekspresję genów związanych z wrodzoną odpowiedzią immunologiczną. W komórkach zakażonych SARS-CoV-2 erdosteina zwiększała ekspresję genów stymulowanych interferonem (ISG) i składników inflamasomu (CARD6, CASP1, CASP4, HLA-A, ISG20, TLR4), jednocześnie zmniejszając ekspresję genów kodujących cytokiny prozapalne (IL-6, IL-8). Podobne, choć nie identyczne wzorce ekspresji genów zaobserwowano w komórkach zakażonych RSV i H1N1.
Erdosteina wykazała również działanie antyoksydacyjne, zwiększając ekspresję genów kodujących enzymy antyoksydacyjne, takie jak peroksydaza glutationowa 2 (GPX2) we wszystkich trzech modelach infekcji wirusowej, oraz katalaza (CAT) w komórkach zakażonych SARS-CoV-2 i RSV. W komórkach zakażonych SARS-CoV-2 erdosteina zwiększała również ekspresję genu kodującego peroksyredoksynę 5 (PRDX5) i innych genów związanych z modulacją stresu oksydacyjnego (ARTN, GCLC, GUSB, SIRT2).
Badanie sugeruje, że erdosteina może chronić przed uszkodzeniami wywołanymi przez infekcje wirusowe dróg oddechowych poprzez hamowanie replikacji wirusa, modulację odpowiedzi immunologicznej i wzmacnianie obrony antyoksydacyjnej. Działanie to może być szczególnie korzystne dla pacjentów z przewlekłymi chorobami układu oddechowego, takimi jak POChP czy astma, gdzie infekcje wirusowe często prowadzą do zaostrzeń.
W badaniu oceniono również stężenie 17 cytokin i chemokin zapalnych i przeciwzapalnych w supernatantach komórkowych zakażonych SARS-CoV-2 po 72 godzinach od infekcji. Mimo że poziomy IL-8 i MCP-1 uległy zmianie, nie były one statystycznie istotne w porównaniu z poziomami w komórkach zakażonych samym SARS-CoV-2 (bez leku). Jednakże IL-5, IFN-γ i MIP-1β wykazały statystycznie istotne zmiany w odpowiedzi na leczenie, co wskazuje na immunomodulujące działanie erdosteiny.
- Immunomodulacja poprzez:
– Zwiększenie ekspresji genów stymulowanych interferonem
– Modulację aktywności inflamasomu
– Zmniejszenie ekspresji cytokin prozapalnych - Działanie antyoksydacyjne poprzez zwiększenie ekspresji enzymów:
– Peroksydazy glutationowej 2
– Katalazy
– Peroksyredoksyny 5 - Potencjalne zastosowanie kliniczne w terapii infekcji oddechowych i zaostrzeń POChP
Czy wyniki laboratoryjne przekładają się na zastosowania kliniczne?
Autorzy badania podkreślają, że inflamasomy, w szczególności NLRP3, odgrywają kluczową rolę w infekcjach wirusowych dróg oddechowych. Nadmierna aktywacja NLRP3 jest związana z ciężkością infekcji SARS-CoV-2 i może powodować “burzę cytokinową”. Glutation (GSH) został zidentyfikowany jako modulator aktywacji inflamasomu NLRP3 – egzogenny GSH i jego analogi zwiększają wewnątrzkomórkowy poziom GSH i silnie hamują tworzenie kompleksu inflamasomu NLRP3 oraz zmniejszają produkcję IL-1β. Poziomy GSH są obniżone u pacjentów z infekcją wirusową dróg oddechowych, w tym z infekcją SARS-CoV-2, i były związane z ciężkością choroby i śmiertelnością u pacjentów z COVID-19.
Ograniczeniem badania jest jego charakter in vitro – wyniki mogą się różnić od tych uzyskanych w żywym organizmie. Ponadto, wykorzystane linie komórkowe mogą reagować inaczej niż komórki i tkanki w organizmie człowieka. Konieczne są dalsze badania przedkliniczne i kliniczne, aby potwierdzić przeciwwirusowe działanie erdosteiny u pacjentów z infekcjami wirusowymi dróg oddechowych.
Odkrycia te są zgodne z wynikami badania RESTORE, które wykazało, że erdosteina jako terapia dodana do standardowego leczenia POChP (300 mg dwa razy dziennie przez 12 miesięcy) zmniejsza częstość i czas trwania zaostrzeń u pacjentów z umiarkowaną i ciężką postacią choroby oraz historią zaostrzeń. Sugeruje to, że przeciwwirusowe, przeciwzapalne i antyoksydacyjne właściwości erdosteiny mogą przyczyniać się do jej skuteczności klinicznej.
Według zwalidowanego modelu opracowanego przez Sainasa i wsp., stężenie erdosteiny zastosowane in vitro (1000 μg/ml) jest zgodne z zalecaną dawką kliniczną (300 mg), co dodatkowo potwierdza potencjalną użyteczność kliniczną wyników tego badania.
Podsumowanie
Badania in vitro wykazały, że erdosteina skutecznie hamuje replikację trzech głównych wirusów układu oddechowego: SARS-CoV-2 (o 91%), RSV (o 94,5%) i H1N1 (o 47,5%) przy stężeniu 1000 μg/ml. Substancja działa poprzez hamowanie wewnątrzkomórkowej replikacji wirusów, a nie przez zapobieganie ich wnikaniu do komórek. Erdosteina wykazuje działanie immunomodulujące poprzez zwiększanie ekspresji genów stymulowanych interferonem i składników inflamasomu, jednocześnie zmniejszając ekspresję genów kodujących cytokiny prozapalne. Dodatkowo, substancja wzmacnia mechanizmy obrony antyoksydacyjnej poprzez zwiększenie ekspresji genów kodujących enzymy antyoksydacyjne. Wyniki te są zbieżne z badaniem klinicznym RESTORE, które potwierdziło skuteczność erdosteiny w zmniejszaniu częstości i czasu trwania zaostrzeń POChP.
