Na Li,
Линфэн Чжао,
Сяньцюань Чжань,
Впервые опубликовано: 22 сентября 2020 года
https://doi.org/10.1002/jcp.30055Количество цитат:
10 Вирусы, такие как цитомегаловирус человека (HCMV), вирус папилломы человека (ВПЧ), вирус Эпштейна-Барра (ВЭБ), вирус иммунодефицита человека (ВИЧ) и коронавирус (коронавирус 2 тяжелого острого респираторного синдрома [SARS-CoV-2]), представляют собой большое бремя для здоровья людей во всем мире.
Одобренный FDA антипаразитарный препарат ивермектин также является антибактериальным, противовирусным и противоопухолевым агентом, который обладает большим потенциалом для улучшения глобального общественного здравоохранения и может эффективно подавлять репликацию SARS-CoV-2 in vitro.
Это исследование было направлено на выявление изменений пути вирусной инфекции, связанных с ивермектином, в клетках рака яичников человека. Мечение стабильных изотопов аминокислотами в культуре клеток (SILAC) количественная протеомика использовалась для анализа клеток рака яичников человека TOV-21G, обработанных ивермектином и без него (20 мкмоль/л) в течение 24 ч, которые идентифицировали 4447 белков, связанных с ивермектином, в клетках рака яичников. Анализ сети путей выявил четыре статистически значимых противовирусных пути, включая пути инфекции HCMV, ВПЧ, ВЭБ и HIV1. Интересно, что по сравнению с сообщенными 284 генами, связанными с SARS-CoV-2/COVID-19, из GencLip3, мы выявили 52 изменения белка, связанного с SARS-CoV-2/COVID-19, при лечении ивермектином и без него. Сеть белок-белок (PPI) была построена на основе взаимодействий между 284 генами, связанными с SARS-CoV-2/COVID-19,и между 52 белками, связанными с SARS-CoV-2/COVID-19, регулируемыми ивермектином. Анализ молекулярного комплексного обнаружения сети PPI выявил три основных модуля, включая семейство цитокинов и факторов роста, семейство киназ MAP и G-белков, а также белки класса HLA. Анализ онтологии генов выявил 10 статистически значимых клеточных компонентов, 13 молекулярных функций и 11 биологических процессов. Эти результаты демонстрируют противовирусные свойства ивермектина широкого спектра действия, полезные для лечения COVID-19 в контексте прогностической, профилактической и персонализированной медицины при вирусных заболеваниях.
Ивермектин, как противопаразитарный препарат в течение длительного времени, оказался очень безопасным у высокоразвитых животных, поскольку основным механизмом было нацеливание на хлоридзависимые каналы как глутамата, так и γ-аминомасляной кислоты, которая прерывает нейротрансмиссию у беспозвоночных (животных с более низким уровнем развития). У человека существует гематоэнцефалический барьер, который может хорошо защитить центральную нервную систему (Develoux,
2004). Ивермектин редко вызывал лекарственную устойчивость, и большинство побочных эффектов были связаны с высвобождением антигена, а не самого ивермектина (Буссинеск,
2005). Хорошая переносимость ивермектина была показана даже у детей или младенцев. В общей сложности 170 младенцев и детей (вес < 15 кг) получали пероральный ивермектин, и только у семи пациентов сообщалось о легких побочных явлениях, но не очень серьезных (Levy et al.,
2020). При оценке имеющихся доказательств, для серьезных мероприятий (мертворождений, спонтанных абортов, неонатальной смертности и врожденных аномалий) после экспозиции ивермектина у беременных женщин, 893 женщин в период беременности не указывают на низкий вес при рождении, младенческой смертности, преждевременных родов, материнской смертности, что указывает на высокую безопасность ивермектин, но это было все еще недостаточно доказательств, чтобы сделать вывод, определенных безопасность ивермектин во время беременности (Николя соавт.,
2020). Изучение фармакокинетики противопаразитарного препарата ивермектина дало некоторые справочные значения, которые были бы полезны для ивермектина, используемого при других заболеваниях. Предметы (n = 68) лечились более высокими или более частыми дозами, чем в настоящее время, одобренными для использования человеком (самая высокая доза ивермектина, одобренная FDA, составляет 200 мкг/кг). Результаты показали, что ивермектин, как правило, хорошо переносится даже в 10 раз большей дозе, одобренной FDA (2000 мкг/кг), и редко ассоциируется с токсичностью для ЦНС. Кроме того, средняя площадь под коэффициентами кривой составляла 1,24 и 1,40 для доз 30 и 60 мг соответственно, что указывало на минимальное накопление ивермектина (Guzzo et al.,
2002). Большое число пациентов, получавших ивермектин, показало, что это безопасный и хорошо переносимый препарат. Это повысило вероятность того, что ивермектин приобретет большую ценность в клиническом применении.
Ивермектин оказался основой для будущей разработки противовирусных средств, и во многих исследованиях сообщалось о широкой противовирусной активности ивермектина. Например, ивермектин вызывал снижение синтеза РНК вируса чикунгуньи, а также подавление экспрессии вирусного белка, что влияло на вирусный инфекционный цикл (Varghese et al.,
2016). Ивермектин обладает ингибирующими ядерный транспорт свойствами и, как было доказано, является ингибитором ядерного импорта α/β импортина широкого спектра действия с помощью экрана высокой пропускной способности. Кроме того, ивермектин был способен подавлять репликацию ВИЧ-1 и вируса денге (Wagstaff и др.,
2012). Одно исследование также продемонстрировало, что лечение ивермектином ингибирует инфицирование вирусом псевдорабии, нарушая синтез вирусной ДНК и производство вируса потомства дозозависимым образом. В этом процессе ивермектин также влиял на ядерную локализацию UL42, воздействуя на сигнальные пути ядерной локализации (Lv et al.,
2018). В настоящем исследовании анализ путей КЕГГА показал четыре пути, связанных с вирусом, включая пути инфекции HCMV, ВПЧ, ВЭБ и HIV1. Эти четыре вирусных пути, регулируемых ивермектином, в общей сложности содержали 362 белка. Многие из этих белков были тесно связаны с исходами вирусной инфекции. NFKB является регулятором транскрипции, который активируется различными внутри - и внеклеточными стимулами, такими как ультрафиолетовое облучение, свободные от окислителей радикалы, цитокины и бактериальные или вирусные продукты. Вирус простого герпеса ICP0 белка, вирусная Е3 убиквитин лигазы, существенно подавляет фактор некроза опухоли-α (ФНО-α) при посредничестве ядерного фактора-кв (NF-кВ) активация путем связывания с Р65 и Р50 субъединицы NF-кВ, который может способствовать патогенеза и иммунного уклонения вируса простого герпеса (Ж. Чжан, Ван, Ван, & Чжэн,
2013). DDX58 кодировал белок, содержащий мотивы белка МЕРТВОГО ящика РНК-геликазы и домен рекрутирования каспазы. Он участвует в вирусной регуляции иммунного ответа и распознавании двухцепочечной РНК. Кроме того, DDX58 опосредовал индукцию транскрипции других генов-хозяев и интерферонов I типа, которые приводят к изменению иммунопатологии (Rehwinkel & Gack,
2020). EIF2AK2 кодирует серин/треониновую протеинкиназу, которая активируется путем аутофосфорилирования после связывания с дцРНК. Активированная форма кодируемого белка может фосфорилировать фактор инициации трансляции EIF2S1, который, в свою очередь, ингибирует синтез белка. EIF2AK2, как один из генов, стимулируемых интерфероном I типа, продемонстрировал важные биологические и иммунологические функции. При вирусных инфекциях EIF2AK2 ингибировал или стимулировал репликацию вируса (Wei et al.,
2020). Что касается пути инфицирования HCMV, то в общей сложности было идентифицировано 85 белков, связанных с ивермектином. В предыдущих исследованиях сообщалось о некоторых из них, опосредованных ивермектином. Например, ивермектин индуцировал апоптоз эпителиальных клеток за счет потери митохондриальной перегрузки ионами кальция, мембранного потенциала митохондрий и образования активных форм кислорода. В качестве механистического подхода ивермектин регулировал клеточные сигнальные пути, включая пути AKT, PI3K и MAPK (Lee et al.,
2019). Ивермектин также регулировал остановку клеточного цикла в фазе G1 посредством подавления CCND1 и CDK4 для ингибирования роста клеток (Diao et al.,
2019). Что касается пути инфицирования ВПЧ, то в общей сложности было идентифицировано 107 белков, связанных с ивермектином. В предыдущих исследованиях сообщалось, что некоторые из идентифицированных и родственных белков опосредуются ивермектином. Например, ивермектин индуцировал апоптоз путем снижения экспрессии BCL-2 и повышения экспрессии BAX, расщепленной поли [АДФ-рибозы] полимеразы и активности КАСП3 (Дэн, Сюй, Лонг и Се,
2018). Ивермектин снижал транскрипцию P-гликопротеина путем связывания с внеклеточным доменом EGFR для ингибирования активации EGFR и его последующей передачи сигналов, а не путем прямого ингибирования активности P-гликопротеина (Цзян, Ван, Солнце и Ву,
2019). Что касается пути инфицирования ВЭБ, то в общей сложности было идентифицировано 79 белков, связанных с ивермектином. В предыдущих исследованиях сообщалось о некоторых из них, опосредованных ивермектином. Например, было доказано, что ивермектин ингибирует синтазу оксида азота и ферменты циклооксигеназы-2 путем ингибирования фосфорилирования активируемых митогеном протеинкиназ (MAPK8) после стимуляции клеток LPS (X. Чжан и др.,
2009). Ивермектин может быть от противопаразитарного агента до репозиционного антибактериального, противовирусного и противоопухолевого препарата, поскольку ивермектин взаимодействует с многоцелевыми, в том числе с определенным эпигенетическим дерегулятором SIN3A (Хуарес, Школьник-Кабрера и Дуэнас-Гонсалес,
2018). Что касается пути инфекции HIV1, было идентифицировано в общей сложности 91 белок, связанный с ивермектином. Некоторые из них, как сообщалось, были опосредованы ивермектином в предыдущих исследованиях. Например, индуцированная ивермектином аутофагия была связана со снижением экспрессии P21-активированной киназы 1 (PAK1) посредством пути деградации, опосредованного убиквитинированием (Dou et al.,
2016).
В связи со вспышкой и пандемией ОРВИ-КОВ-2 весь мир обеспокоен этой чрезвычайной ситуацией в области общественного здравоохранения. Эпидемиологические исследования показали, что ОРВИ-КОВ-2 быстро передается, и, по оценкам, каждая инфекция может привести к 1,4-3,9 новым инфекциям, если не будут приняты профилактические меры (Benvenuto et al.,
2020). Вирус в основном распространяется при тесном контакте или дыхательными каплями. Многие исследователи доказали, что SARS-CoV-2 может связываться с рецептором ангиотензинпревращающего фермента 2 (ACE2) для проникновения в клетки человека (Летко, Марци и Мюнстер,
2020). Ивермектин, одобренный FDA противопаразитарный препарат, неоднократно сообщалось в недавних исследованиях в качестве ингибитора SARS-CoV-2 (Caly et al.,
2020). Ивермектин опосредовал импорт вируса путем ингибирования импортина (IMPa/β1) и создания кислой среды (Caly et al.,
2020). Кали и др. сообщается о 5000-кратном снижении уровня РНК SARS-CoV-2 между группой лечения ивермектином (5 мкм ивермектина) и контрольной группой. IC50 количество ивермектина для SARS-CoV-2 было рассчитано приблизительно на 2,5 мкм. Согласно предыдущим фармакокинетическим исследованиям на здоровых добровольцах, было высказано предположение, что разовые дозы ивермектина до 120 мг оказались безопасными и хорошо переносимыми (Чаккур, Хамманн, Рамон-Гарсия и Рабинович,
2020). В недавнем исследовании количественная транслятомика и протеомика на основе SILAC определили профиль сигнального пути клеточных реакций на инфекцию SARS-CoV-2 в клеточной линии эпителиальной карциномы толстой кишки человека, включая гликолиз, трансляцию, сплайсинг, протеостаз и синтез нуклеотидов (Бойкова и др.,
2020). В этом исследовании SILAC использовался для анализа линии клеток рака яичников человека TOV-21G. После 10 пассажей клетки TOV-21G обрабатывали ивермектином 20 мкмоль/л в течение 24 ч. Интересно, что по сравнению с сообщенными генами, связанными с SARS-CoV-2/COVID-19, из GencLip3 (n = 284), мы выявили 52 изменения белка, связанных с SARS-CoV-2/COVID-19, при лечении ивермектином и без него. Например, белок, кодируемый CD147 (BSG), также был членом суперсемейства иммуноглобулинов, и сообщалось о возможной прямой вирусной инвазии клеток-предшественников/стволовых клеток через CD147 (BSG; Ульрих и Пиллат,
2020). RB1 был отрицательным регулятором клеточного цикла и был первым обнаруженным геном-супрессором опухоли. Структурная гомология с SARS-CoV-1 указывала на то, что SARS-CoV-2 может непосредственно ухудшать pRb. Учитывая преобладающую воспалительную реакцию и сильный окислительный стресс, вызванный SARS-CoV-2, следует в течение длительного времени следить за тем, будет ли SARS-CoV-2 связан с высоким канцерогенным риском (Альпальян, Феррейра и Филипе,
2020). Экспрессия повышенных уровней провоспалительных цитокинов была тесно связана с острым повреждением легких и патогенезом у пациентов, инфицированных SARS-CoV, включая IL-1β, MCP-1, IL-6, TNF-α и TGF-β1 (Он и др.,
2006). Наши данные также выявили, что ивермектин регулирует ключевые интерлейкины в SARS-CoV-2-индуцированном цитокиновом шторме, таком как TNFB1, IL18 и IL1F10. Ивермектин, по-видимому, потенциально действует против новой коронавирусной инфекции. Мы представили механизмы действия ивермектина, используемого при лечении инфекции SARS-CoV-2.
5 ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Это исследование, насколько нам известно, было первым, в котором были представлены пути передачи вируса, регулируемые ивермектином, с помощью количественного протеомного анализа SILAC, который выявил противовирусные свойства ивермектина широкого спектра действия. Более интересным было то, что идентифицированные белки, регулируемые ивермектином, включали некоторые белки, связанные с SARS-CoV-2, о которых сообщалось, и это могло помочь в использовании потенциальных биомаркеров, связанных с ивермектином, и новых механизмов в лечении инфекции SARS-CoV-2. Комбинация ивермектина с другими лекарственными средствами может привести к более благоприятным прогнозам для пациентов с COVID-19. Например, в одном исследовании была выдвинута гипотеза о том, что комбинация гидроксихлорохина и ивермектина может показать последовательное и синергическое действие для лечения COVID-19 (Patri & Fabbrocini,
2020). Мы ожидаем, что наши результаты будут направлять усилия по пониманию молекулярных механизмов, лежащих в основе ивермектина, используемого для лечения инфекции SARS-CoV-2. Кроме того, наши результаты дают представление о разработке ивермектина в качестве варианта лечения COVID-19 в контексте исследований и практики PPPM.
ПОДТВЕРЖДЕНИЯ
Это исследование было поддержано Фондами по внедрению талантов Первого медицинского университета Шаньдуна (для X. Z.) и планом "Сотня талантов провинции Хунань" (для X. Z.).
Источник полностью Журнал клеточной физиологии Том 236, Выпуск 4, стр. 2959-2975