COVID-19: окислительный стресс и актуальность антиоксидантной терапии

Полный текст

Введение

COVID-19 — тяжелый острый респираторный синдром, вызываемый коронавирусом SARS-CoV-2 (ТОРС-2, Severe acute respiratory syndrome coronavirus-2, старое название — 2019-nCoV), впервые был заявлен в г. Ухань на территории Китая в конце 2019 г. и вызвал глобальный отклик в системе здравоохранения всех без исключения стран мира [1]. На середину мая 2020 г. SARS-CoV-2 затронул более 4,5 млн человек по всему миру и привел к более чем 300 тыс. смертельных случаев. Новая инфекция характеризуется высокой конгтагиозностью, летальностью, вовлеченностью в патогенез практически всех органов и тканей [2].

Активные формы кислорода (АФК), продуцируемые в ходе клеточного метаболизма, играют важную роль в качестве сигнальных мессенджеров. Известно о том, что АФК способны стимулировать воспалительные сигнальные пути через протеинкиназы, транскрипционные факторы и увеличение геномной экспрессии провоспалительных факторов [3]. От АФК во многом зависят активация клеток, обеспечивающих антимикробный иммунитет, нейтрофилов и макрофагов, продукция провоспалительных цитокинов [4]. Оптимальный уровень АФК в организме контролируется системой антиоксидантной защиты (АОЗ) клеток, включающей ферментативные и неферментативные звенья. При недостаточной активности антиоксидантной защиты имеет место явление, которое характеризуется как окислительный стресс.

Многочисленные данные литературы свидетельствуют о том, что значительное увеличение производства АФК сопровождает все респираторные вирусные инфекции [5], а также ВИЧ и гепатиты. С генерацией АФК, вызванной респираторными вирусами, связан целый каскад патологических процессов, имеющих крайне негативные последствия для организма [6].

Структура коронавирусов

Коронавирусы (от лат. Coronaviridae) представляют собой семейство из около 40 несегментированных зоонозных РНК-содержащих вирусов, широко распространенных в человеческой популяции и среди животных [7]. Имеется пять основных родов, два из которых — альфа- и бета-вирусы — являются поражающими для человека. Впервые коронавирус человека (HCoV-B814) был изолирован в 1965 г. от больного острой респираторной вирусной инфекцией (ОРВИ) [8]. К началу XXI в. сложилось мнение о коронавирусах как об актуальных ветеринарных патогенах, не представляющих особой опасности для человека [7, 8]. Было выяснено, что большинство коронавирусных инфекций являются умеренными, вызывают легкую симптоматику верхних дыхательных путей, обусловливая при этом до трети всех сезонных вспышек ОРВИ. Однако две бета-коронавирусные эпидемии последних десятилетий заставили пересмотреть существовавшие на тот момент взгляды. Китайский тяжелый острый респираторный синдром коронавируса (ТОРС, Severe acute respiratory syndrome coronavirus, SARS-CoV, атипичная пневмония) в 2002–2003 гг. и Ближневосточный респираторный синдром коронавируса (БВРС, Middle East respiratory syndrome coronavirus, MERS-CoV) в 2012 г. послужили причиной более чем 10 тыс. летальных случаев в совокупности с уровнем смертности в 10% для SARS-CoV и в 37% для MERS-CoV [8, 9].

В конце 2019 г. был выделен новый тип коронавирусной инфекции, обозначенный ВОЗ как вирус SARS-CoV-2, вызывающий болезнь COVID-19 — тяжелый острый респираторный синдром (ТОРС-2) [10]. Последние генетические исследования доказали, что вирус возник у летучих мышей, однако существование промежуточного животного — хозяина SARS-CoV-2 между вероятным резервуаром летучей мыши и людьми все еще находится в стадии расследования [11]. SARS-CoV-2 тесно связан с двумя коронавирусами летучей мыши — bat-SL-CoVZC45 и bat-SL-CoVZXC21, в частности, последовательности BetaCoV/bat/Yunnan/RaTG13/2013 аналогичны человеческому SARS-CoV-2 [11, 12]. Геном SARS-CoV-2 гомологичен MERS-CoV на 50%, SARS-CoV — на 79%, BtRsCoV — на 88% [8]. На основе генетического анализа 86 полных или почти полных геномов SARS-CoV-2 было выявлено множество мутаций и делеций в кодирующих и некодирующих областях, что свидетельствует о широком генетическом разнообразии и быстрой эволюции нового коронавируса [12].

Сам вирус представляет собой округлую плейоморфную вирусную частицу диаметром 80–229 нм с липидной оболочкой, в которую встроены три структурных белка, имеющих важное патогенетическое значение [13]. С внешней стороны расположены гликопротеиновые шипы (S-белок), напоминающие форму короны, которые предназначены для связывания с поверхностными структурами клетки-мишени [7]. Считается, что S-белок может подвергаться конформационным изменениям, которые позволяют избегать распознавания механизмами врожденного иммунитета [13].

Патогенез коронавирусной инфекции

Вирусный S-белок позволяет SARS-CoV-2 получить доступ к клеткам-мишеням через рецептор ангиотензинпревращающего фермента 2 (angiotensin converting enzyme 2, АСЕ2), который экспрессируется в основном в клетках легких, почек, сердца, сосудов и желудочно-кишечного тракта [14]. Имеются также данные о том, что вирусы SARS могут использовать дополнительный клеточный рецептор — CD147, известный как BASIGIN [15]. При присоединении S-белок протеолитически расщепляется клеточной трансмембранной сериновой протеазой 2-го типа (transmembrane protease serine 2, TMPRSS2) на субъединицы S1 и S2 с присоединением S1 к ACE2, диссоциацией комплекса S1-RBD×PD-ACE2, высвобождением из S2 гидрофобного пептида слияния (S2-FP — fusion peptide), что позволяет вирусу сливаться с мембраной клетки-мишени и инициировать эндоцитоз [16]. Используя органеллы клетки-мишени, новая вирусная РНК транслируется с необходимыми структурными белками, что в конечном итоге способствует синтезу новых вирионов SARS-CoV-2 и поражению новых клеток [14].

Рецепторы для SARS-CoV-2 (ACE2 и CD147), а также TMPRSS2 находятся на поверхности эпителиоцитов респираторного и пищеварительного трактов, верхние отделы которых являются входными воротами инфекции [17]. Продукты взаимодействия вирусов с клеткой-мишенью распознаются также особыми Nod-рецепторами, участвующими в создании полипротеинового комплекса — инфламмасомы, в частности, РНК-вирусы индуцируют сборку и активацию на ранней стадии заболевания NLRP3-инфламмасомы, имеющей решающее значение в противовирусном иммунитете [18]. Накопление промежуточных продуктов вирусного метаболизма сопровождается генерацией АФК, повреждением митохондрий с высвобождением из них ДНК [19].

SARS-CoV-2, в отличие от низковирулентных штаммов CoV, способен спускаться в нижние отделы респираторного тракта, поражая альвеоциты I, II типов и эндотелиоциты, где происходит экспрессия и последующая секреция провоспалительных цитокинов [20]. Одновременно с секрецией цитокинов эпителий альвеоцитов подвергается действию пироптоза, продукты секреции которого поглощают гранулоциты и тканевые макрофаги [13, 14].

В данном случае нейтрофилы и цитотоксические Т-клетки совместно с секретированными цито- и хемокинами способствуют повреждению легочной ткани, развитию местного отека, острого респираторного ди-стресс-синдрома, тяжелой пневмонии с исходом в фиброз легких [21]. Вероятность подобного исхода увеличивается с возрастом [22]. Инфицируя клетки альвеолярно-капиллярной мембраны, SARS-CoV-2 попадает в кровоток и может поражать другие органы и клетки, содержащие необходимые рецепторы: пищевод, кишечник, почки, мочевой пузырь, тестикулы, сердце, сосуды, мозг [17]. Недавно высказано предположение о том, что заболевание является генерализованным вирусным васкулитом, а возникающее при этом поражение легочной ткани — вариантом ангиогенного отека [23].

Отличительная особенность SARS-CoV-2 — высокая вовлеченность в патогенез системы иммунитета, с одной стороны, на ранних этапах осуществляющей контроль и элиминацию CoV, а с другой — на поздних стадиях способствующей развитию тяжелого воспалительного заболевания с обширными, зачастую фатальными нарушениями многочисленных систем и органов, в первую очередь дыхательной системы [10, 24]. Установлено, что тяжелые формы COVID-19 связаны с выраженной полиорганной недостаточностью в результате развития цитокинового «шторма» (cytokine storm syndrome, CSS), системной воспалительной реакции вследствие неконтролируемой продукции эндогенных иммуномодуляторов [25, 26]. На ранней стадии заболевания происходит ингибирование продукции интерферона (ИФН) вирусными белками nsp1 и rp6 [24]. Макрофаги, поступающие в зону воспаления, продолжают продуцировать хемоаттрактанты для мононуклеаров, концентрация которых быстро увеличивается. В результате первичная воспалительная реакция переходит в новую фазу — цитокинового «шторма», когда катастрофически увеличивается уровень провоспалительных цитокинов и хемоаттрактантов: фактора некроза опухолей-α (tumor necrosis factor, TNF-α), интерлейкинов (IL1-β, IL-6, IL-8, IL-12), белка 1 хемоаттрактанта моноцитов (MCP-1), воспалительного белка макрофагов 1-α (MIP-1α), TGFв, CCL2, CXCL10, CXCL9 [14, 20, 21, 24, 26]. При тяжелом течении SARS-CoV-2 имеют место значительные сдвиги острофазных показателей (С-реактивного белка, ферритина, церулоплазмина и др.), а также коагулопатических параметров, сывороточных ферментов и других маркеров, свидетельствующих о развитии синдрома полиорганной недостаточности [24, 25]. Картина периферической крови характеризуется лейкопенией, которая в большинстве случаев (82%) сопровождается лимфопенией, исчезновением эозинофилов и тромбоцитопенией (36%) [24]. Таким образом, SARS с полным основанием относят к числу инфекций с выраженным иммунопатологическим компонентом.

Окислительный стресс в генезе коронавирусных инфекций

К наиболее распространенным респираторным вирусам относят вирус гриппа (IV), респираторно-синцитиальный вирус человека (HRSV), риновирус человека (HRV), метапневмовирус человека (HMPV), парагрипп и аденовирусы, коронавирусы (HCoV-229E, HCoV-OC43, HCoV-NL63 и HCoV-HKU1, SARS-CoV-1, MERS-Cov, SARS-CoV-2) [5, 6]. Данные виды могут инфицировать верхние и/или нижние дыхательные пути у человека. Большинство клинических признаков и симптомов являются общими и характеризуются легким течением либо тяжелыми проявлениями, включая бронхолит, пневмонию и тяжелый острый респираторный синдром [5].

Установлено, что вирусные респираторные инфекции связаны с воспалительным процессом, повышенной выработкой цитокинов и другими патофизиологическими явлениями, обусловленными по большей мере избыточной генерацией АФК и/или реактивных форм азота [19]. Поскольку основным генератором АФК являются митохондрии, многие исследования направлены на установление связующих механизмов между данными структурами и вирусным воздействием [27].

Первые результаты в этом направлении относительно вируса SARS-CoV появились после вспышки указанной инфекции в Китае в 2002 г. При этом значительный стимул изучению связи SARS-CoV и митохондриальной дисфункции придали уже установленные механизмы воздействия на дыхательную цепь митохондрий таких вирусных инфекций, как ВИЧ и гепатит [28]. Было выяснено, что два белка SARS-CoV — 3b и неструктурный белок 10 (nsp10) — показали тесную связь непосредственно с митохондриями [29]. Появились сообщения о митохондриальном местоположении SARS-CoV 3b, а также способности SARS-CoV nsp10 специфически взаимодействовать с субъединицей NADH 4L и цитохромоксидазой II [30]. Позже стало известно об активации генов, кодируемых митохондриальной ДНК, а также генов, чувствительных к окислительному стрессу (peroxiredoxin 1 (PRDX1) и ferritin heavy polypeptide 1 (FTH1)), в мононуклеарных клетках периферической крови пациентов с SARS-CoV [29].

Есть предположения, что избыточный синтез АФК, индуцированный АСЕ-2, играет определенную роль в ответе клетки-мишени на инфекцию SARS-CoV [31]. Экспериментальные исследования показали, что окислительный стресс вызывает экспрессию противовоспалительной фосфолипазы А2 группы 2D (PLA2G2D), более высокая экспрессия которой снижает противовирусный иммунитет, способствуя увеличению летальности у животных, инфицированных SARS-CoV [32]. Примечательно, что фракция PLA2G2D естественно увеличивается с возрастом.

Митоген-активируемая протеинкиназа (MAPK) — это семейство серинов/треонинов, которые активируются в ответ на воздействия окружающей среды, включая окислительный стресс, повреждение ДНК, канцерогенные стимулы и вирусные инфекции. Активированные (фосфорилированные) формы всех членов MAPK были обнаружены в клетках, инфицированных SARS-CoV [33]. Ряд исследований, проведенных непосредственно на летучих мышах, фиксирует тесную связь окислительного стресса и нарушений врожденного иммунитета в качестве ключевых путей повреждения легочной ткани [30]. Так, летучие мыши, лишенные Toll-подобного рецептора 4 (TLR4, активирует врожденный иммунитет), с делецией гена ncf1 (контролирует продукцию АФК) проявляют естественную устойчивость к респираторным вирусам, в том числе SARS [34]. Вследствие этого отсутствует увеличение окисленных фосфолипидов, таких как OxPAPC (oxidized 1-palmitoyl-2-arachidonoyl-phosphatidylcholine), обеспечивающих запуск продукции цитокинов макрофагами, происходит модуляция повреждающих эффектов.

Инициирование тяжелого повреждения легких также может быть связано с реакциями окислительного стресса, активацией транскрипционного фактора NF- B, усилением провоспалительных процессов [27]. Было продемонстрировано, что SARS-CoV индуцирует апоптотические процессы в промоноцитах человека посредством продукции АФК, в чем решающую роль играет вирусная протеаза (3CL^pro) [35]. Анализ сигнального пути in vivo показал, что 3CL^pro усиливает активацию NF- B-фактора, продуцирующегося в ответ на окислительный стресс, но ингибирует белок-1-зависимую транскрипцию. Таким образом, авторы утверждают, что АФК-активированный путь передачи сигнала NF- B, индуцированный 3CL^pro, может быть ключевым игроком в патофизиологии SARS-CoV. Считается, что активация различными вирусами сигнального пути фосфатидилинозитол-3-киназа/протеинкиназа позволяет инфицированным вирусом клеткам избегать апоптоза при латентных и хронических инфекциях [36]. А это, в свою очередь, способствует распространению вируса в организме.

Экспериментальное моделирование SARS-CoV (вируса 2002 г.) на различных видах животных (макаки Cynomolgus, мыши, хорьки, кошки, свиньи, куры, хомяки, крысы) демонстрировало более интенсивное поражение легочной ткани при вирусной инфекции с увеличением возраста животного [37]. Весьма вероятным объяснением данного факта являются возрастные изменения реакций иммунной защиты, связанные с накоплением окислительных повреждений, ослаблением системы АОЗ, что способствует нарушению окислительно-восстановительного баланса клетки и значительному росту АФК [38]. Впоследствии происходит активация редокс-чувствительного фактора транскрипции (NF- B), что сопровождается индукцией провоспалительных цитокинов (IL-1b, IL-6, TNF-a), а также молекул адгезии [39].

Окислительный стресс и Toll-рецепторная передача сигналов через NF- B, запускаемая вирусными патогенами, такими как SARS-CoV, могут дополнительно усиливать реактивность клеток-мишеней, что в конечном итоге приводит к тяжелому поражению легких [34].

Экспериментальные данные нашли свое подтверждение и в клинике. Так, было установлено, что возрастные изменения восприимчивости к респираторным вирусам особенно заметны у пациентов с инфекциями, вызываемыми коронавирусами (SARS-CoV или MERS-CoV) [22]. Это характерно и для данных по протекающей пандемии, поскольку средний показатель смертности от SARS-CoV-2 среди взрослых в возрасте до 60 лет оценивается как менее 0,2% по сравнению с 9,3% в возрасте старше 80 лет [22, 24]. Кроме того, сопутствующие заболевания, такие как диабет, ожирение и гипертония, увеличивают риск смертности в 5 раз [40]. Данные заболевания сейчас однозначно относят к свободнорадикальным патологиям, в генезе которых развитие окислительного стресса является определяющим фактором, что также может усугублять течение вирусной инфекции [41, 42].

Одним из последствий внедрения SARS-CoV является инфильтрация в ткани легких моноцитов, нейтрофилов и лимфоцитов [26]. В условиях наличия вируса активированные фагоциты, например нейтрофилы, моноциты и макрофаги, могут активно генерировать свободные радикалы, обеспечивая посредством NADPH-оксидазы так называемый респираторный взрыв, поражающий как инфицированные, так и нормальные клетки в местах заражения [27].

Повышенные концентрации провоспалительных цитокинов в крови, а также гипоксия способствуют адгезии циркулирующих нейтрофилов к эндотелию легочной ткани. Нейтрофил признается конечной эффекторной клеткой, осуществляющей продукцию токсичных кислородных радикалов и секрецию протеаз, что является важнейшим компонентом агрессии против легочной ткани [43]. Это приводит к одному из тяжелых последствий действия SARS-CoV-2 — острому респираторному ди-стресс-синдрому, стимулированному по большому счету реакциями окислительного стресса [20]. Это доказывает увеличение в крови и моче пациентов с респираторными инфекциями продуктов деградации ДНК (8-гидроксидезоксигуанозин), липидов (малоновый диальдегид, F2-изопростан, 7-кетохолестерин и 7-гидроксихолестерин), белков (карбонильные группы), которые коррелировали с тяжестью инфекции [5].

Следует отметить, что наряду с высокими уровнями АФК имеют место увеличение производства оксида азота и накопление нитрогуанозина.

Изменения в системе антиоксидантной защиты — важный фактор, усиливающий реакции окислительного стресса при SARS-CoV. Так, зарегистрированное увеличение экспрессии FTH1 при SARS-CoV косвенно указывало на потребность в увеличении уровня ферритина — важного антиоксиданта, подавляющего накопление АФК через секвестрацию железа [29]. Другой железо-связывающий белок — лактоферрин — также был высокоактивирован у пациентов с SARS [13]. Отмечено, что в прогрессирующей стадии SARS-CoV-2 происходит падение концентрации таких антиоксидантных ферментов, как ферритин, трансферрин, церулоплазмин, гаптоглобин, обеспечивающих обмен железа в организме, тогда как при выздоровлении их уровни возвращались к норме [24]. Изменение данных показателей свидетельствует о том, что факторы системы антиоксидантной защиты принимают активное участие в механизмах врожденного иммунитета, а их недостаточность может повлечь крайне негативные последствия при инфицировании.

Возможности антиоксидантной терапии

В связи с имеющимися данными об участии окислительного стресса в механизмах инициирования и поддержания нарушений гомеостаза при SARS-CoV-2 весьма эффективными могут быть подходы, сочетающие в себе снижение синтеза АФК, ингибирование репликации вируса, противовоспалительное действие, снижение уровня гипоксии, а также понижение токсичного действия лекарственной терапии. Это может быть достигнуто либо путем введения антиоксидантных соединений, обладающих противоокислительной и противовирусной активностью, либо путем комбинирования противовирусных препаратов с соединениями, способными усиливать антиоксидантную защиту организма. Так как эффективность антиоксидантной терапии в отношении активности SARS-CoV-2 появляется лишь частично, в настоящий момент стоит полагаться в том числе на исследования, датируемые прошлой инфекцией, — SARS-CoV-1 или других респираторных инфекций.

Так, предлагается концепция использования двух взаимодополняющих стратегий, которые могут повлиять на исход вирусной инфекции нижних дыхательных путей. К ним относят миметики супероксидисмутазы и индукцию антиоксидантной защиты путем модулирования экспрессии/активности генов антиоксидантных ферментов, связанных со снижением вирус-индуцированных факторов транскрипции NF В и IRF-3, снижением секреции цитокинов и хемокинов [28].

Существенной представляется гипотеза о целесооб-разности купирования системного воспаления, направленного на деактивацию цитокинового «шторма» [25]. Несмотря на антивирусную роль цитокинов, их избыточная продукция во время данного прогрессирующего процесса становится даже более смертельной для тканей легких, чем сами вирусы. В качестве подобного рода средств при лечении респираторных заболеваний предлагают использовать препараты иммуномодулирующей терапии, в частности интерфероны, которые, однако, сами являясь сигнальными белками (цитокинами), способствуют еще большей активации иммунных клеток, что в условиях SARS-CoV-2 является спорным моментом [13, 24]. В связи с этим активно ведется поиск альтернативных средств, к которым можно отнести систему АОЗ, состоящую из неферментативного и ферментативного звеньев [4].

Среди неферментативных факторов особое место занимает аскорбиновая кислота, или витамин С. Данный компонент является основным антиоксидантом, способным эффективно подавлять АФК, тем самым способствуя развитию противовоспалительного эффекта [44]. Витамин С инициирует более сильный ответ иммунной системы, уменьшая «шторм» цитокинов или усиливая противовирусную активность [45]. Примечательно, что витамин С можно использовать отдельно или в сочетании с другими доступными лекарственными средствами для оказания положительного синергетического эффекта. Витамин С в сочетании с сульфорафаном из семейства крестоцветных был полезен для лечения острого воспалительного повреждения легких, требующего искусственной вентиляции [44]. В настоящее время витамин С активно используется для лечения SARS-CoV-2 в Китае, протоколы с данным антиоксидантом упоминаются в ClinicalTrials.gov. Тиоловые антиоксиданты, которые также относятся к неферментативным факторам, в частности глутатион, активно участвуют в инактивировании пероксидных радикалов, ингибировании вирусной репликации, апоптоза при вирусных респираторных заболеваниях [28]. Анализ противовирусного действия пяти антиоксидантных компонентов (токоферол, тиамин, пантотеновая кислота, пиридоксин, биотин и глутатион) in vitro показал наибольшую эффективность глутатиона и пиридоксина, при этом тиамин, биотин и токоферол также имели высокую ингибирующую способность [46]. Доказано выраженное антиоксидантное и противовоспалительное действие омега-3 и омега-6 полиненасыщенных жирных кислот, иммуномодулирующее действие витаминов Е, А, D, металлов переменной валентности, что может быть использовано в лечении пациентов с SARS-CoV [47]. Последние исследования показали тесную связь между дефицитом витамина D, особенно среди населения старшего возраста в Испании, Италии и Швейцарии, и уровнем заболеваемости COVID-19 [48]. N-ацетилцистеин (N-Acetyl-L-cysteine, NAC), производное аминокислоты цистеина, наряду с муколитическим действием эффективно ингибирует индукцию апоптоза и провоспалительных цитокинов (IL-6, IL-8), обладает выраженной противовирусной активностью [49]. В настоящее время N-ацетилцистеин и витамин С являются наиболее распространенными антиоксидантами, которые используются при лечении повреждений легких [6]. Предполагается, что противовирусная активность некоторых флавоноидов в отношении CoV напрямую связана с ингибированием 3C-подобной протеазы (3CLpro) [50]. Так, препарат кверцетина (природное вещество из группы флавоноидов) оказывал подавляющее действие на синтез вирусной РНК и уровень провоспалительных цитокинов в крови [28]. Выраженной противовирусной активностью обладали препараты ресвератрола и катехина, естественных полифенолов, эффективных в отношении экспрессии поздних вирусных белков и вирусной репликации. Проведенное компьютерное моделирование существующих на текущий момент природных соединений с высокой антикоронавирусной активностью показало перспективы использования малых полярных молекул, содержащих конъюгированную кольцевую структуру, причем большинство из них классифицировалось как полифенолы [51]. Данные соединения демонстрируют большой потенциал для дальнейшей разработки лекарственных соединений против SARS-CoV-2. Сообщается о выраженном противовоспалительном и противоокислительном действии таурина, карнозина и 4-гидроксипролина, присутствующих в продуктах животного происхождения, в том числе в отношении коронавирусов [52].

Наряду с информацией о высокой активности неферментативного звена системы антиоксидантной защиты в отношении дизрегуляционных расстройств дыхательной системы, имеются также данные о значительном снижении вирусных титров под действием ферментов-антиоксидантов. Подобными свойствами обладают супер-оксидисмутаза — основной антиоксидантный фермент, обеспечивающий инактивацию супероксидного радикала, а также каталаза, инактивирующая гидроперекиси водорода [28].

Эффективным препаратом с выраженными антиоксидантными свойствами и высокой биодоступностью является мелатонин [53]. Имеются данные об ингибирующем действии мелатонина на процесс программируемой некротической гибели клеток — пироптоз, имеющий место при SARS-CoV через ингибирование NLRP3-воспаления [54]. В исследованиях на животных показано, что мелатонин и α-липоевая кислота могут значительно снижать повреждающий эффект противовирусных препаратов [55]. Косвенно антиоксидантные свойства мелатонина связаны с активностью основных антиоксидантных ферментов, в связи с чем использование данного препарата способствует системному росту АОЗ организма [53]. Известно о закономерном снижении уровня мелатонина с возрастом, что особенно актуально для больных с SARS-CoV старшего возраста [56]. Установлено антистрессовое действие мелатонина, что также имеет значение в условиях распространяющейся пандемии [53]. Другой антиоксидант — астаксантин — показал высокий противовоспалительный эффект, который заключался в подавлении различных воспалительных медиаторов, таких как С-реактивный белок, интерлейкин 1-β и др., в том числе и в отношении органов дыхания [57].

Недавно появились данные об использовании для лечения пациентов с SARS-CoV-2 восстановленной формы метиленового синего (лейкометилена), известного антисептика, одобренного ВОЗ в качестве эффективного средства при широком круге заболеваний, в том числе метгемоглобинемии, болезни Альцгеймера, малярии и др. [58]. Данный препарат в сочетании с витамином С, N-ацетилцистеином, α-липоевой кислотой может проявлять выраженный антиоксидантный эффект, а также способствовать уменьшению воспаления, распространению вирусной РНК, снижению гипоксии. Отдельного внимания заслуживает также вопрос использования антиоксидантных препаратов в качестве средств, снижающих токсичные проявления антивирусной терапии в условиях SARS-CoV-2, что также является актуальным.

Известно, что защита биологических структур от АФК обеспечивается антиоксидантными механизмами, которые функционируют на разных уровнях регуляции, вследствие чего патогенетически обоснованно назначение антиоксидантных препаратов не изолированно, а в комплексе, когда обеспечены синергизм и кумулятивность их воздействия на неферментативное и ферментативное звенья. Данный факт уже находит свое применение при лечении пациентов с SARS-CoV-2 [59]. Так, выпущен протокол профилактики и лечения инфекции с помощью «витаминного коктейля», имеющего в своем составе витамин С, метионин, цинк, кверцетин, витамин D [60]. Указанное сочетание компонентов системы АОЗ эффективно как в профилактических, так и в лечебных целях совместно с используемыми противовирусными препаратами.

Обсуждение

Человеческая история была свидетелем различных пандемий, зачастую они имели катастрофические последствия для здоровья человека и экономики стран. Последние вспышки коронавирусных инфекций регистрировались в 2002 и 2012 гг. и характеризовались меньшей контагиозностью и распространенностью. Нынешняя пандемия SARS-CoV-2 является одним из самых разрушительных событий в новейшей истории. Относительно высокая летальность, а также серьезные экономические и социальные последствия делают первостепенным изучение механизмов заболевания и новых терапевтических целей воздействия на него. В настоящее время геном нового коронавируса секвенирован, клинические и эпидемиологические данные постоянно обновляются и анализируются. Однако до сих пор нет четкой картины патогенеза заболевания, но накопленные данные дают основание полагать, что вирус является агентом, поражающим не только легкие, но и сосудистую стенку, систему гемостаза, а вследствие этого вызывает полиорганную патологию.

Вирус также служит мощным активатором коморбидной патологии, в основе которой лежат в том числе нарушения продукции АФК и защиты от них. Вирус-индуцированное производство АФК и редокс-дисбаланс являются доказанными причинами гипервоспалительной реакции при SARS-CoV, а основные генераторы АФК — митохондрии служат предметом пристальных исследований. Однако данные относительной новой инфекции SARS-CoV-2 только появляются, их крайне недостаточно. Не освещены механизмы взаимосвязи вирусной активности с реакциями окислительного стресса, последствия этой связи для клеток и тканей, роль недостаточности антиоксидантной защиты в генезе инфекции.

Несмотря на почти 20-летнюю историю изучения патогенности коронавирусов, эффективные методы профилактических и лечебных мероприятий до сих пор не разработаны. Причины такого положения множественны и могут заключаться в интенсивных процессах мутации вируса, высокой вирулентности штаммов, особенностях патогенетического течения, скорости распространения инфекции. Конечно, большая надежда возлагается на создание эффективной противовирусной вакцины, однако это достаточно длительный процесс, требующий значительных экономических ресурсов.

Неукоснительный рост показателей заболеваемости и смертности от SARS-CoV-2 диктует необходимость поиска дополнительных стратегий предотвращения неконтролируемого возрастания секреции провоспалительных цитокинов (цитокиновый «шторм»). Последствия гипервоспалительной реакции признаются более отягощающими, чем сам вирус, и характеризуются обширными, зачастую фатальными нарушениями многочисленных систем и органов, в первую очередь дыхательной системы.

Поэтому среди важнейших вопросов на текущий момент является нивелирование цитокинового «шторма», обусловленного главным образом развитием реакций окислительного стресса. Используемые в настоящее время препараты антицитокиновой терапии могут проявлять повышенную гепатотоксичность. В качестве альтернативных средств могут быть использованы препараты с антиоксидантными свойствами, обладающие доказанной биодоступностью и эффективностью. На примере других респираторных вирусных инфекций доказано высокое противовоспалительное действие витамина С, N-ацетилцистеина, глицина, мелатонина, кверцетина, астаксантина, глутатиона, жирорастворимых витаминов, полифенолов, полиненасыщенных жирных кислот и др. Отмечается более выраженное комбинированное действие указанных препаратов, данный факт находит свое применение в протоколах лечения пациентов с SARS-CoV-2. Отдельного внимания заслуживает также вопрос использования антиоксидантных препаратов в качестве средств, снижающих токсичные проявления антивирусной терапии. Отмечено, что введение антиокислительных агентов наряду с проверенными традиционными поддерживающими терапиями играет важную роль в контроле сложных медицинских ситуаций.

Безусловно, необходимы комплексные клинические исследования в данном направлении, что позволит повысить эффективность борьбы с пандемией новой коронавирусной инфекции.

Заключение

Таким образом, анализ литературных источников показывает важную роль окислительного стресса и недостаточности антиоксидантной защиты в патогенезе коронавирусных инфекций, вследствие чего представляется обоснованным применение средств антиоксидантной терапии для профилактики и лечения SARS-CoV-2. Проведение полномасштабных клинико-экспериментальных исследований в этом направлении жизненно необходимо и позволит повысить эффективность борьбы с пандемией новой коронавирусной инфекции.

Дополнительная информация

Источник финансирования. Поисково-аналитическая работа проведена за счет собственных средств авторов.

Конфликт интересов. Авторы данной статьи подтвердили отсутствие конфликта интересов, о котором необходимо сообщить.

Участие авторов. М.А. Даренская — поисково-аналитическая работа, написание обзорной статьи; Л.И. Колесникова — обсуждение, прочтение, одобрение статьи; С.И. Колесников — идея, обсуждение, прочтение, одобрение статьи. Все авторы внесли значимый вклад в проведение исследования и подготовку рукописи, прочли и одобрили финальную версию текста перед публикацией. Все авторы внесли существенный вклад в проведение исследования и подготовку статьи, прочли и одобрили финальную версию до публикации.

Об авторах

Марина Александровна Даренская

Научный центр проблем здоровья семьи и репродукции человека

Автор, ответственный за переписку.
Email: marina_darenskaya@inbox.ru
ORCID iD: 0000-0003-3255-2013
SPIN-код: 3327-4213

д.б.н.

Россия, 664003, Иркутск, ул. Тимирязева, д. 16

Любовь Ильинична Колесникова

Научный центр проблем здоровья семьи и репродукции человека

Email: kolesnikova20121@mail.ru
ORCID iD: 0000-0003-3354-2992
SPIN-код: 1584-0281

д.м.н., профессор, академик РАН

Россия, 664003, Иркутск, ул. Тимирязева, д. 16

Сергей Иванович Колесников

Научный центр проблем здоровья семьи и репродукции человека

Email: sikolesnikov2012@gmail.com
ORCID iD: 0000-0003-2124-6328
SPIN-код: 1752-6695

д.м.н., профессор, академик РАН

Россия, 664003, Иркутск, ул. Тимирязева, д. 16

Список литературы

Дополнительные файлы