Важлива роль полісахаридів традиційної китайської медицини - відвар для очищення та детоксикації легенів проти пандемії COVID-19

Пен Цао

кафедра фармації лікарні Юніон, медичний коледж Тунцзи, Університет науки і техніки Хуачжун, Ухань 430022, Китай

b Центр клінічних досліджень прецизійної медицини від критичних захворювань провінції Хубей, м. Ухань, 430022 Китай

Санлан Ву

Tingting Wu

Яхуй Ден

b Клінічний науково-дослідний центр провінції Хубей з точної медицини від критичних захворювань, Ухань, 430022 Китай

Цілін Чжан

Кайпінг Ван

c Фармацевтична школа, Медичний коледж Тунцзи, Університет науки і техніки Хуачжун, Ухань 430030, Китай

Ю Чжан

Анотація

Нова коронавірусна пневмонія, яку Всесвітня організація охорони здоров’я назвала COVID-19, стала пандемією. Він високопатогенний і швидко розмножується. В даний час не існує конкретних препаратів для запобігання розмноженню та розповсюдженню COVID-19. Деякі традиційні китайські ліки, особливо очищувальний та дезінтоксикаційний відвар легенів (Qing Fei Pai Du Tang), показали терапевтичний ефект на легких та звичайних пацієнтів із COVID-19. Полісахариди є важливими інгредієнтами цього відвару. Цей огляд узагальнює потенційну фармакологічну активність полісахаридів, виділених екстракцією гарячою водою з очищувального та дезінтоксикаційного відвару легенів, що узгоджується із способом його виробництва, щоб забезпечити теоретичну основу для постійних досліджень щодо його застосування.

1. Вступ

З моменту спалаху великої кількості нової коронавірусної інфекції в Ухані, Китай, у грудні 2019 року, ВООЗ оголосила цю нову епідемію коронавірусної пневмонії надзвичайною ситуацією в галузі охорони здоров'я (PHEIC) та назвала цю інфекційну хворобу як "COVID" -19 ”(Ву, Чжао та ін., 2020). До середини березня 2020 року в Китаї було діагностовано більше 80 000 пацієнтів із 3000 смертельними випадками. Китайський уряд ініціював спільну ініціативу з профілактики та контролю, щоб запобігти поширенню цієї епідемії COVID-19. Цей коронавірус поширився в 44 країнах на всіх континентах, крім Антарктиди, а передача COVID-19 в Італії, Ірані та Республіці Корея призвела до загальної кількості заражених у цих трьох країнах майже до 35 000 станом на 14 березня 2020 року, менше ніж за два відсотки, що становить лише три тижні тому Ситуація щодня погіршується, хоча в середині березня 2020 року кількість нових випадків у Китаї помітно впала.

Як результат, остання версія «Діагностики та лікування нової коронавірусної пневмонії» (新型冠状病毒肺炎诊疗方案), опублікована Національною комісією охорони здоров’я Китайської Народної Республіки (http://www.nhc.gov.cn, шосте та сьоме видання, доступні відповідно до 2020-02-19 та 2020-03-04), Очисний та дезінтоксикаційний відвар легенів рекомендований для всіх пацієнтів з COVID-19, особливо у поєднанні із західним медичним лікуванням. Навіть незважаючи на те, що цей TCM використовується клінічно протягом тривалого часу для поліпшення симптомів лихоманки, кашлю та втоми, а також стану легенів, і нещодавно виявив певний терапевтичний ефект на пацієнтів з COVID-19 (Ren et al., 2020; K. Zhang, 2020), його діючі речовини залишаються невідомими. Можливо, це пов’язано з тим, що цей відвар ТКМ містить 21 рослинний компонент, який отримано з кількох класичних рецептів у традиційній китайській медицині. Складні складові відвару для очищення та детоксикації легенів роблять важкою роботу глибоко вивчити його діючу речовину за короткий час.

Загальновизнано, що полісахариди є основними діючими речовинами відвару ТКМ (Cao et al., 2018; Yu, Shen, Song, & Xie, 2018). Полісахариди, як правило, мають досить низьку токсичність і містять сотні або навіть тисячі одиниць моносахаридів (Delattre, Fenoradosoa, & Michaud, 2011). Ці полярні високомолекулярні сполуки зазвичай добре розчиняються у воді. Застосовуючи принцип "подібної змішуваності", полярні високомолекулярні полісахариди екстрагують у кип'яченій воді. У цьому огляді підсумовуються полісахариди, виділені екстракцією гарячою водою, що узгоджується із способом приготування відвару для очищення та детоксикації легенів. Отже, ми вважаємо, що полісахариди є важливими активуючими інгредієнтами в Очисному та дезінтоксикаційному відварі легенів, і полісахариди можуть зіграти життєво важливу роль у лікуванні пацієнтів з COVID-19.

2. Біоактивні полісахариди в очищувальному та дезінтоксикаційному відварі легенів

Серед сировини для очищення та дезінтоксикаційного відвару легенів з’ясовано більшість їх полісахаридних компонентів. Структури наступних полісахаридів були добре встановлені (рис. 1): полісахарид буплеруму (Zhao, Li, Yue, Zhang, & Dou, 2012), полісахарид Glycyrrhiza glabra (Mutaillifu et al., 2020), полісахарид Scutellaria baicalensis (Cui al., 2019a), полісахарид Poria cocos (Lu, Cheng, Lin, & Chang, 2010), полісахарид мигдалю (Bouaziz, Koubaa, Ellouz Ghorbel, & Ellouz Chaabouni, 2017), полісахарид Pinelliae Rhizoma (Hu et al., 2019), Китайський ямс полісахарид (Zhao, Kan, Li, & Chen, 2005), імбирний полісахарид (Chen, Chen, Wang, & Kan, 2020), полісахарид Rhizoma alismatis (Zhao, Zhang, Li, Dong, & Liu, 2015), Полісахарид Polyporus umbellatus (He, Zhang, Zhang, Linhardt, & Sun, 2016), полісахарид Aster tataricus (Zhang et al., 2012), полісахарид ефедри (Kuang, Xia, Liang et al., 2011), Rhizoma Atractylodis Lisaang, Zhu, & Bai, 2011), полісахарид Fructus aurantii (Shu et al., 2020), полісахар із мандаринової кірки арид (Chen et al., 2016). Однак немає звітів, що стосуються ідентифікації полісахаридів, вилучених з Asarum, Cassia Twig, Flos Farfarae, Belamcanda chinensis або Agastache rugosa (Таблиця 1).

Оброблена сировина “Очищення легенів та дезінтоксикація” при лікуванні COVID-19. (Зображення зібрані з Інтернету, без конфлікту інтересів).

Таблиця 1

Біоактивні полісахариди у “Очисному та дезінтоксикаційному відварі легенів”.

Спираючись на вихідні матеріали ТКМ та клінічні дані про очищення та дезінтоксикацію відвару легенів, ми даємо огляд його потенційних біоактивних полісахаридів при лікуванні COVID-19, біологічні переваги яких включають імуномодулюючу активність, протизапальну активність, антиокислювальну дію діяльність та регулювання балансу мікробіоти кишечника.

2.1. Імуномодулююча активність

2.2. Протизапальна активність

Згідно з недавньою роботою в Lancet, рівні запальних факторів у плазмі критичних пацієнтів, такі як IL-2, IL-7, IL-10, GCSF, IP10, MCP1, MIP1A та TNF-α, є вищими, ніж ті, хто не має інтенсивної терапії, припускаючи, що поява цієї "цитокінової бурі" тісно пов'язана з важкістю захворювань на COVID-19 (Huang et al., 2020). Цитокіновий шторм, термін, спочатку запропонований у 1993 р. (Ferrara, 1993), вважається важливим сигналом для переходу від звичайних пацієнтів до переходу у важких та важкохворих, а також є основною причиною гострого респіраторного дистрес-синдрому ( ARDS) та сепсис, які є основними причинами смерті від COVID-19 (W. Zhang, 2020). Пряме пригнічення запальної реакції легенів представляється виправданим, оскільки буря цитокінів може полегшити після запальної терапії. Попередні дослідження продемонстрували переваги протизапальних засобів при захворюваннях легенів. Доведено, що ліки, спрямовані на запалення, уповільнюють зниження функції легенів та покращують виживання (Konstan et al., 2011; VanDevanter et al., 2012). Ібупрофен, загальновживаний протизапальний препарат, рекомендується для тривалого лікування запалення дихальних шляхів при муковісцидозі захворювання легенів (Flume et al., 2007).

2.3. Антиоксидантна активність

Антиоксидантна активність є важливою фармакологічною дією в полісахаридах (Li et al., 2018; Mzoughi et al., 2018; Raguraman et al., 2019). Окислювальний стрес та запалення можуть діяти разом, утворюючи цикл позитивного зворотного зв’язку (Mittal, Siddiqui, Tran, Reddy, & Malik, 2014). За звичайних обставин вироблення та елімінація активних форм кисню (АФК) в організмі підтримує окисно-антиоксидаційний баланс, який відіграє важливу роль у регулюванні трансдукції сигнального шляху та проліферації клітин (Cao et al., 2019; Forrester, Kikuchi, Hernandes, Xu, & Griendling, 2018). Коли баланс порушується запальними факторами, організм виробляє реакцію на окислювальний стрес, що призводить до окислювального ураження клітин і розвитку мультисистемних захворювань (Kruk, Aboul-Enein, Kladna, & Bowser, 2019; Sies, 2015). Оксидативний стрес, у свою чергу, активує безліч сигнальних шляхів для індукування запалення, таких як активація NF-κB та NOD-подібного рецепторного білка 3 (NLRP3), сприяючи подальшому дозріванню прозапальних факторів (Ahmad & Ahsan, 2020). Продемонстровано, що вітамін С, потужний антиоксидант, відіграє важливу роль у зниженні рівня захворюваності на пневмонію в кількох контрольованих дослідженнях на людях (Hemila, 2017).

2.4. Регулювання балансу популяції мікробіоти кишечника

Регулювання мікробіоти кишечника є основним напрямком сучасних досліджень полісахаридів. У дослідженні впливу полісахариду Bupleurum на діабетичну нефропатію у мишей, співвідношення phyla Firmicutes/Bacteriodetes, яке широко розглядається як маркер гомеостазу мікробіоти кишечника, було підвищене у діабетичних мишей, але його можна було зменшити за допомогою добавки Bupleurum полісахарид (Feng et al., 2019). Крім того, кількість рикенеллових, румінококів та осцилспір також збільшилася після обробки полісахаридами, серед яких румінокок є пробіотиком, який переважно міститься в здоровій кишці (Ma et al., 2018), а Осцилспіра може зняти запалення, використовуючи глікани-господарі як субстрати росту (Konikoff & Gophna, 2016). Бутират є важливим джерелом енергії, яке може впливати на мікробне середовище та захищати господаря від патогенних бактерій (Cani, 2018). Примітно, що Розурія, бактерія, що продукує бутират (Delzenne, Cani, Everard, Neyrinck та Bindels, 2015), також була підвищена після втручання полісахаридів. Ці результати свідчать про те, що полісахарид Bupleurum може полегшити дисбіоз мікробіоти кишечника, збільшуючи відносну кількість корисних бактерій, в тому числі проліферуючих бутират-продукуючих.

Було встановлено, що полісахариди китайського ямсу збагачують корисні кишкові бактерії та пригнічують ріст бактеріальних збудників у сліпій кишці щурів SD (Kong et al., 2009). Вплив полісахаридів китайського ямсу на мікробіоти кишечника також оцінювали на моделі діареї, асоційованої з антибіотиками (Zhang, Liang et al., 2019). У цьому експерименті вплив полісахаридів ямсу на мікробіоти калових мас оцінювали методом підрахунку колоній, і результати припускали, що ці полісахариди підвищують багатство та різноманітність бактеріальних спільнот. Крім того, введення полісахаридів ямса збільшувало пробіотичні біфідобактерії та лактобактерії на 47% та 21%, а також зменшувало збудники Enterococcus та Clostridium perfringens на 8% та 27% відповідно, порівняно з модельною групою (Turroni et al., 2014; Wagley et al. ., 2019).

Полісахарид Poria cocos також є пребіотиком у мишей ob/ob, значно зменшуючи порушення метаболізму глюкози та ліпідів та зменшуючи запалення за допомогою модуляції мікробіоти кишечника (Sun, Wang, Ma, Bao, & Liu, 2019). Він змінив вміст бактерій 20 родів, шість підвищених бактерій, що продукують SCFA (Lachnospiracea, Alloprevotella, Parabacteroides, Clostridum IV, Ruminococcus та Bacteroides), досягли значних статистичних відмінностей. Крім того, полісахарид Poria cocos суттєво зменшив кількість прозапальних бактерій Megamonas та Proteus у 120 та 101 раз відповідно (Byndloss et al., 2017). Ці результати демонструють, що сприятливий ефект полісахариду Poria cocos залежить від модулюючого складу мікробіоти кишечника, який, як виявляється, викликає тест на трансплантацію калу (Sun et al., 2019).

В іншому дослідженні нормальним мишам C57BL/6 внутрішньошлунково вводили полісахарид Poria cocos протягом 15 днів поспіль з подальшим секвенуванням гена 16S рРНК їх калу (Khan et al., 2018). Полісахарид Poria cocos суттєво сприяв зростанню Akkermansia muciniphila, корисної бактерії, що підвищує імунітет хазяїна (de Vos, 2017), тоді як кількість полізапальних бактерій, включаючи Alistipes massiliensis, Robinsoniella peoriensis та Helicobacter hepaticus, зменшилася після полісахариду gavagege Халфварсон та ін., 2017). Крім того, полісахариди Poria cocos, збагачені родами молочної кислоти, що продукують (LAP), а саме Lactococcus та Lactobacillus, які, як було показано, мають протизапальні та імунозмінні властивості (Castillo, de Moreno de LeBlanc, Galdeano, & Perdigon, 2013; Luerce et al., 2014). Більше того, Faecalibacterium spp. та Bacteroides spp., бактерії, що продукують SCFA, особливо пропагувались при лікуванні полісахаридами (Chang et al., 2015; Rios-Covian et al., 2016).

2.5. Інші ефекти

Антивірусна та антибактеріальна активність також є важливими властивостями полісахаридів. Враховуючи, що немає жодних доказів, що свідчать про противірусну активність цих полісахаридів, що сприяє елімінації коронавірусу, і до цього часу не було продемонстровано жодного антивірусного препарату для лікування COVID-19. Таким чином, розумно припустити, що противірусна активність полісахаридів у очищувальному та дезінтоксикаційному відварі легенів не відіграє значної ролі в його терапевтичній дії.

Вторинна бактеріальна коінфекція є поширеною у пацієнтів, інфікованих COVID-19, що може призвести до серйозних наслідків (MacIntyre et al., 2018). Тому лікування частиною пацієнтів, заражених бактеріями, необхідне для лікування антибіотиками. Окрім переважних біоактивностей, згаданих вище, деякі полісахариди також виявляють антибактеріальну активність (He, Yang, Yang, & Yu, 2010), що може бути певною мірою корисним для лікування пандемії COVID-19. Полісахарид Glycyrrhiza виявляв антимікробну активність, пригнічуючи ріст B. cereus, S. aureus, E. Aerogens та E. coli (Harish & Jyoti, 2019). Очищений полісахарид китайського ямсу демонстрував інгібуючу активність щодо кишкової палички з мінімальною інгібуючою концентрацією (MIC) 2,5 мг/мл (Yang, Wang, Li, & Yu, 2015). Недавнє дослідження показало, що полісахарид Poria cocos може пригнічувати ріст золотистого стафілокока та кишкової палички (Wang, Zhang et al., 2018).

Не вистачає досліджень щодо структури та активності полісахариду Асаруму, але у двох патентах (US20160339054A1 та US20180271896A1) повідомляється, що загальний екстракт полісахаридів із Асаруму мав чудову протикашльову активність. Це говорить про те, що полісахариди Asarum можуть зменшити чутливість до кашлю та придушити запалення дихальних шляхів. Розумно припустити, що полісахариди Asarum у очищувальному та дезінтоксикаційному відварі легенів відіграють важливу роль у полегшенні симптомів кашлю, які поширені у пацієнтів з COVID-19.

3. Короткий зміст та перспективи майбутнього

Немає сумнівів, що біоактивні полісахариди ТКМ займуть важливе місце у боротьбі з COVID-19 у всьому світі. Однак кожен рецепт ТКМ є складною системою і має безліч цілей та зв'язків у лікуванні хвороб, але це також ускладнює чітке і повне ілюстрування механізму його функціонування за короткий час. Потрібно провести більше досліджень полісахаридів ТКМ для уточнення механізмів регулювання, оцінки можливих побічних ефектів та проведення стандартних клінічних випробувань. Дані цього огляду можуть допомогти пом’якшити пандемію COVID-19.

Заява про авторство CRediT

Пен Цао: Написання - оригінальний проект, Концептуалізація. Санлан Ву: Написання - огляд та редагування. Tingting Wu: Візуалізація, розслідування. Яхуй Ден: Розслідування. Цілін Чжан: Розслідування. Кайпінг Ван: Перевірка. Ю Чжан: Нагляд.

Заява про конкуруючі інтереси

Автори не заявляють конфлікту інтересів.