Ortak bir antioksidan enzim, COVID-19’u tedavi etmeye yardımcı olabilir mi?
Yeni araştırmalar, insanlarda, bitkilerde ve hayvanlarda doğal olarak oluşan bir enzim olan katalaz’ın, yeni koronavirüsün al yanaklı maymunlarda kopyalanmasını baskılayabileceğini öne sürüyor. Sonuçlar ayrıca, bu düşük maliyetli enzimin şiddetli COVID-19’da ortaya çıkan iltihaplanma tepkisini azaltabileceğini göstermektedir.
COVID-19 salgını Amerika Birleşik Devletleri’nde ve dünya çapında yıkıcı bir etki yarattı.
5 Ekim 2020 itibariyle, Johns Hopkins Coronavirus Kaynak Merkezi Dashboard , sırasıyla ABD’de ve küresel olarak 209.734 ve 1.037.604 COVID-19’a atfedilen ölümleri bildirdi. Şu anda, COVID-19’u tedavi etmek için spesifik antiviral ajan eksikliği vardır ve koruyucu aşı yoktur.
Bazı kanıtlar, şiddetli COVID-19 vakalarının sitokin fırtınası olarak bilinen anormal aşırı aktif bağışıklık tepkisinin sonucu olabileceğini düşündürmektedir . Tedavi edilmezse, bir sitokin fırtınası önemli morbidite ve mortaliteye neden olabilir.
Sitokin fırtınaları sorunu
COVID-19’a neden olan SARS-CoV-2 virüsü ile enfeksiyon, yerel bir bağışıklık tepkisini tetikler. Beyaz kan hücreleri dokuya sızarak aşırı reaktif oksijen türlerinin (ROS) üretimine neden olur .
Artan ROS seviyeleri, hidrojen peroksitin dokularda birikmesine neden olarak doku hasarına, hiperinflamasyona ve artan viral replikasyona yol açar. ROS ayrıca sitokin salınımını destekler.
İnflamatuar sitokinlerin aşırı üretimi, şiddetli COVID-19 vakalarında ortaya çıkabilir. Bu nedenle, sitokin üretimini ve inflamatuar yanıtı azaltmaya yönelik tedavi, bu hastalığın tedavisine yardımcı olabilir.
Doktorların sitokin fırtınasını tedavi etmek için halihazırda kullandıkları immünsüpresif ilaçlar arasında steroidler, intravenöz immün globulin, Janus kinaz inhibitörleri ve anakinra veya tocilizumab gibi sitokin blokerleri bulunur. Bununla birlikte, bu ilaçların bazıları pahalıdır ve yan etkiler tedaviyi zorlaştırabilir.
Katalaz’ın devreye girdiği yer burasıdır . Katalaz, karaciğerde, kırmızı kan hücrelerinde ve alveolar epitel hücrelerinde bulunan doğal olarak oluşan bir antioksidan enzimdir – akciğerlerdeki alveollerin iç kısımlarını kaplayan hücreler.
Vücuttaki hidrojen peroksiti etkili bir şekilde oksijene ve suya ayırır. Katalaz şu anda bir besin takviyesi ve gıda katkı maddesi olarak da mevcuttur.
Kaliforniya Üniversitesi, Los Angeles (UCLA), Çin’deki Pekin Kimya Teknolojisi Üniversitesi ve diğer Çin kurumlarından araştırmacılar, son zamanlarda katalaz’ın vücuttaki hidrojen peroksit seviyelerini azaltabileceğini tahmin ettiler.
Bunun, aşağı akış ROS seviyelerini ve sitokin salınımını en aza indirerek sonuçta şiddetli COVID-19’da meydana gelen aşırı inflamasyonu, oksidatif hücre hasarını ve viral replikasyonu baskılayabileceğini söylediler.
Bilim adamları, hipotezlerini doğrulamak için, ince bir polimer kabuğu ile kaplanmış katalaz moleküllerinden oluşan n (CAT), katalaz nanokapsülleri kullanarak hücre kültürlerinde ve al yanaklı makak maymunlarında çeşitli deneyler yapmaya başladılar. Bu kaplama, stabiliteyi artırır ve katalaz’ın kanda kaldığı süreyi uzatır.
Araştırmacılar bulgularını Advanced Materials dergisinde bildiriyorlar .
Hücre kültürlerinde anti-enflamatuar etki
İlk olarak, araştırmacılar n (CAT) ‘nin insan hücre kültürlerindeki etkilerini değerlendirdiler. İnsan pulmoner alveolar epitel hücrelerinde oksidatif hasarı önlemede n (CAT) etkinliğini test ettiler.
Sonuçlar, n (CAT) ‘nin hidrojen peroksite maruz kalmanın bir sonucu olarak sürekli hasara sahip olan alveolar hücreleri koruyabildiğini ve aynı zamanda yeniden canlandırabildiğini gösterdi.
Araştırmacı, hidrojen peroksit tarafından yaralanan n (CAT) ve insan alveolar hücreleri ile beyaz kan hücrelerini kültürlemeye devam etti. Bu bağlamda n (CAT) eklenmesi hasarlı alveolar hücrelerin korunması ve resüsitasyonuyla sonuçlandı.
Başka bir deney, n (CAT) ‘nin beyaz kan hücrelerinde sitokin üretimini kontrol etme yeteneğini inceledi.
Araştırmacılar, beyaz kan hücrelerine n (CAT) eklemenin, bu hücre kültürlerinde eklenmemiş olanlara göre önemli ölçüde daha düşük sitokin konsantrasyonlarına (tümör nekroz faktörü alfa (TNF-alfa) ve interlökin-10 (IL-10)) neden olduğunu buldu n (CAT).
Ekibin aktive edilmiş beyaz kan hücreleri ile kültürlediği insan alveolar hücrelerine n (CAT) eklenmesi de n (CAT) ‘nin hücre sağlığını önemli ölçüde artırdığını gösterdi.
Bu sonuçlar, n (CAT) ‘nin akciğer hücrelerini belirli hasar türlerinden koruyabildiğini ve anti-enflamatuar bir etki gösterdiğini göstermektedir.
‘Geniş kapsamlı çıkarımlar’
Son olarak, araştırmacılar, rhesus maymunlarında SARS-CoV-2 virüsünün replikasyonunu bastırmada n (CAT) etkinliğini test ettiler.
Araştırmacılar, virüsü burundan vererek ilk olarak tüm al yanaklı makaklara yeni koronavirüs bulaştırdı.
Daha sonra iki maymuna yine burun yoluyla bir salin solüsyonu, fosfat tamponlu salin (PBS) verdiler. Bu hayvanlar kontrol grubu olarak hareket etti.
Üç maymun inhalasyon yoluyla n (CAT) aldı ve iki maymun daha inhalasyon yoluyla ve n (CAT) enjeksiyon yoluyla PBS aldı. N (CAT) tedavisi alan hayvanlar bunu deneyin 2, 4 ve 6. günlerinde yaptı.
İkinci gün, inhalasyon yoluyla n (CAT) alan üç makaktan ikisi, kontrol grubundaki maymunlara göre önemli ölçüde daha düşük SARS-CoV-2 viral yüklerine sahipti.
Damardan n (CAT) alan iki makak, deneyin 2. gününden sonra kontrol grubuna göre önemli ölçüde daha düşük viral yükler gösterdi.
N (CAT) uygulaması – ister intravenöz ister inhalasyon yoluyla olsun – herhangi bir saptanabilir doku hasarına neden olmadı.
Bu nedenle çalışma, katalaz’ın herhangi bir istenmeyen etkiye neden olmadan al yanaklı makaklarda SARS-CoV-2 replikasyonunu baskılayabileceğini öne sürüyor. Ek olarak, hücre kültürlerinde yapılan deneylere göre, katalaz alveolar epitel hücrelerini korudu ve beyaz kan hücrelerinde sitokin üretimini düzenledi.
UCLA’dan kıdemli yazar Prof. Yunfeng Lu, “Aşılar ve antiviral ilaçlara çok fazla odaklanılıyor ve haklı olarak öyle,” diyor.
“Bu arada,” diye devam ediyor Prof. Lu, “araştırmamız bu enzimin SARS-CoV-2 virüsü nedeniyle oluşan hiperinflamasyonun ve genel olarak hiperinflamasyonun tedavisi için çok etkili bir terapötik çözüm sunabileceğini öne sürüyor.”
Prof. Lu’nun aynı kurumdaki meslektaşı olan ortak yazar Dr. Gregory Fishbein de şunları ekliyor:
“Bu çalışmanın COVID-19 tedavisinin ötesinde geniş kapsamlı sonuçları var. Sitokin fırtınası, grip gibi diğer enfeksiyonların yanı sıra otoimmün hastalık gibi bulaşıcı olmayan durumları da karmaşıklaştırabilen ölümcül bir durumdur. “
Yine de, çalışma sonuçlarının SARS-CoV-2 virüsüne yakalanmış insanlarda katalaz’ın güvenliğini ve etkinliğini değerlendiren gelecekteki randomize kontrollü çalışmalardan onaylanması gerekiyor. Araştırmacılar ancak o zaman bu enzimin COVID-19 tedavisinde gerçekten etkili olup olmadığını belirleyebilecekler.