Quercetina contro il coronavirus

 

 

LUDOVICA R. POGGI

 

 

NOTE E NOTIZIE - Anno XVII – 03 ottobre 2020.

Testi pubblicati sul sito www.brainmindlife.org della Società Nazionale di Neuroscienze “Brain, Mind & Life - Italia” (BM&L-Italia). Oltre a notizie o commenti relativi a fatti ed eventi rilevanti per la Società, la sezione “note e notizie” presenta settimanalmente lavori neuroscientifici selezionati fra quelli pubblicati o in corso di pubblicazione sulle maggiori riviste e il cui argomento è oggetto di studio dei soci componenti lo staff dei recensori della Commissione Scientifica della Società.

 

 

[Tipologia del testo: RECENSIONE]

 

La quercetina, un flavonoide contenuto in olive, capperi, cipolle rosse, broccoli, radicchio, sedano, levistico, propoli, tè verde e in frutta come agrumi, mele, uva, mirtillo e altri frutti di bosco, è divenuta in tutto il mondo oggetto di interesse pubblico dopo uno studio che ne ha dimostrato l’azione contro una proteina di SARS-CoV-2 indispensabile per la sua replicazione. In questo articolo, oltre a recensire il lavoro condotto da Olga Abian e colleghi – fra cui Bruno Rizzuti del CNR-NANOTEC di Cosenza – coordinati da Adrian Velazquez-Campoy, cerchiamo di definire il valore che questa dimostrazione può realmente avere per la ricerca di farmaci efficaci contro il coronavirus pandemico, sulla base delle nostre conoscenze e con l’aiuto delle evidenze emerse da studi recenti, come quello di Maria Russo, Gian Luigi Russo e colleghi del CNR di Avellino.

La quercetina è un flavonoide che appartiene al gruppo dei flavonoli, chimicamente essendo un tetra-ossi-flavonolo con formula C15H10O7, e costituisce la componente agliconica di vari glicosidi, come la quercitrina e la rutina. In condizioni fisiologiche, nel nostro organismo e negli animali disintossica la cellula dal superossido, riduce la produzione di NO durante l’infiammazione e ripristina i tocoferoli (vitamina E) dopo la loro trasformazione in radicali liberi. Agisce come un inibitore naturale di vari enzimi intracellulari e per tali meccanismi molecolari è studiato in oncologia sperimentale quale potenziale farmaco inibitore di processi di cancerogenesi.

Lo studio della quercetina come candidato farmaco anti-coronavirus emerge come parte di un’intensa attività di ricerca condotta in questi mesi a seguito dell’osservazione, compiuta in vari laboratori, che piccole molecole appartenenti alla famiglia dei polifenoli possono interferire a diversi livelli con l’entrata del coronavirus nelle cellule dell’ospite e con il suo ciclo di replicazione.

(Abian O. et al., Structural stability of SARS-CoV-2 3CLpro and identification of quercetin as an inhibitor by experimental screening. International Journal of Biological Macromolecules 164, 1693-1703, 1 December 2020 - Epub ahead of print doi: 10.1016/j.ijbiomac.2020.07.235, 2020).

 La provenienza degli autori è la seguente: Istituto Aragonese di Scienza della Salute (IACS), Saragozza (Spagna); Istituto di Investigazione Sanitaria di Aragona (IIS), Saragozza (Spagna); Centro di Investigazione Biomedica CIBERehd, Madrid (Spagna); Istituto di Biocomputazione e Fisica dei Sistemi Complessi (BIFI), Università di Saragozza (Spagna); Dipartimento di Biochimica e Biologia Molecolare e Cellulare, Università di Saragozza (Spagna); CNR-NANOTEC, Lycyl-UOS Cosenza e CEMIF.Cal, Dipartimento di Fisica, Università della Calabria, Rende (Italia).

Non è azzardato dire che il ventunesimo secolo in termini di salute pubblica è stato caratterizzato dalle infezioni da coronavirus che hanno avuto inizio nel 2002 con l’epidemia di SARS-CoV (o SARS-CoV-1), circoscritta ai focolai iniziali ma che portò a morte il presidente italiano di Medici senza Frontiere Carlo Urbani, sono proseguite nel 2012 con la diffusione di MERS-CoV limitata a territori mediorientali e, infine, hanno interessato tutto il mondo con la pandemia in atto causata dal β-coronavirus SARS-CoV-2 emerso nel 2019. Se è vero che negli USA la sperimentazione per il primo vaccino sembra volgere al termine, è molto probabile che, prima di poter disporre di vaccini in grado di conferire una copertura efficace contro tutti i ceppi di SARS-CoV-2 attualmente in circolazione e prima che si ottenga una produzione farmaceutica adeguata, si dovrà attendere molti mesi e, pertanto, si comprende come la ricerca di altre possibili soluzioni terapeutiche sia di grande attualità.

Lo studio dell’evoluzione genetica e della biochimica del ciclo vitale del nuovo coronavirus ha evidenziato la possibilità di interferire con elementi molecolari di importanza cruciale per il microrganismo, a scopo preventivo o terapeutico. Accanto ai numerosi protocolli sperimentali attualmente in uso, che adottano antinfiammatori classici, molecole già impiegate in altre indicazioni (come il tocilizumab) e antivirali di efficacia minima contro SARS-CoV-2, si possono adoperare molecole naturali appartenenti alla famiglia dei polifenoli, che si sono rivelati in grado di interferire con l’infezione e con vari stadi dei processi legati al ciclo vitale del virus.

Un problema non trascurabile per i flavonoidi è costituito dalla loro farmacocinetica e, in particolare, dalla loro biodisponibilità per somministrazione orale. Lo studio di questo comportamento nell’organismo umano è tutt’altro che facile, ma importante ai fini di un’efficacia che richiede concentrazioni adeguate nelle sedi dell’azione farmacodinamica. Durante un nostro studio per “Cibo e Cervello” trovammo pochissimi lavori sperimentali sulla farmacocinetica dei flavonoidi, e il principale di questi dimostrava che le reali concentrazioni raggiunte nell’organismo dalle dosi somministrate ordinariamente negli esperimenti erano troppo basse per espletare gli effetti cerebrali loro attribuiti.

Russo e colleghi hanno fatto il punto delle conoscenze sul potenziale ruolo dei flavonoidi contro l’infezione da SARS-CoV-2[1]. Sono esaminate le capacità di polifenoli flavonoidi conosciuti come la quercetina – oggetto dello studio qui recensito – la baicalina, la luteolina, l’esperetina, la gallocatechina gallate e l’epigallocatechina gallate, e di molecole della stessa famiglia ma meno note e studiate, come la scutellareina, l’amentoflavone, papiriflavonolo A, tutti metaboliti secondari presenti nei tessuti vegetali con proprietà antinfiammatorie e antimicrobiche. È stata analizzata, in particolare, la capacità di tali molecole di inibire le proteine chiave nel ciclo infettivo del coronavirus, come PLpro, 3CLpro, NTPasi/elicasi. Russo e colleghi concludono che, a motivo delle loro attività pleiotropiche e della mancanza di tossicità sistemica, i flavonoidi e i loro derivati sono candidati ottimali all’impiego contro SARS-CoV-2.

La quercetina è tra i flavonoidi più comuni e diffusi e, se la concentrazione rispetto al peso è massima nel cappero, quantità significative si rilevano nel Gingko biloba, nella camomilla, nel biancospino, nell’ippocastano, nell’iperico, nella calendula, nel vino rosso e nell’uva da cui origina, oltre che nei vegetali che ho elencato all’inizio. La quercetina, che si presenta macroscopicamente come una sostanza solida di colore giallo, è quasi insolubile in acqua ed è molto resistente alla temperatura, decomponendosi solo a 305° C.

La quercetina è studiata da molto tempo, in rapporto ai processi di proliferazione cellulare tumorali, ma anche per l’interferenza nei processi infiammatori e degenerativi.

Ricordiamo gli enzimi cellulari inibiti dalla quercetina maggiormente studiati: 1) ODC, l’ornitina decarbossilasi importante per la genesi delle poliammine implicate nella proliferazione cellulare; 2) le chinasi dei fosfoinositidi PI3K e PI4P-5K attive nelle risposte proliferative innescate dalle vie mitogeniche della traduzione del segnale; 3) la fosfolipasi A2 che degrada i lipidi di membrana generando acido arachidonico, composto chiave nella biosintesi delle prostaglandine; 4) la 5-lipossigenasi che genera i leurotrieni, mediatori infiammatori dell’asma; 5) alcune PKC (chinasi calcio/fosfolipide-dipendenti); 6) alcune TK (tirosin-chinasi) incluso il fattore di crescita epidermico EGFR; 7) la 5a-reduttasi tipo I che converte il testosterone in DHT; 8) l’aromatasi che catalizza la conversione degli androgeni in estrogeni.

Il genoma di SARS-CoV-2 è identico per l’82% a quello del virus SARS-CoV (o SARS-CoV-1) che fu isolato nel 2002; la differenza genomica è riflessa nel tasso più elevato di infettività e mortalità del nuovo coronavirus. Fra tutte le proteine da studiare come bersaglio di una potenziale azione terapeutica, la proteasi principale Mpro (main protease) o 3CLpro (3C-like protease) è quella che presenta le migliori caratteristiche per questo scopo: con un gene altamente conservato, che infatti presenta un’identità di sequenza del 96% tra SARS-CoV-2 e SARS-CoV, 3CLpro sembra essere il miglior target per lo sviluppo di agenti efficaci contro SARS-CoV-2 e altre future varianti patogene di coronavirus. Insieme con PLpro, 3CLpro è responsabile dell’elaborazione delle poli-proteine virali sintetizzate da RNA virale dopo l’infezione, e rende le singole proteine virali attive e funzionali.

3CLpro riveste un ruolo di assoluta importanza nel ciclo di replicazione virale, trasformando le grandi poli-proteine virali e conferendo loro efficacia funzionale. Abian e colleghi riportano una caratterizzazione biofisica della stabilità strutturale e dell’attività catalitica di 3CLpro proveniente da SARS-CoV-2, in base alle quali hanno definito un protocollo sperimentale per una procedura di screening molecolare in vitro.

Sottoponendo a vaglio con tale procedura un piccolo repertorio chimico costituito da 150 composti, il flavonoide quercetina è stato identificato come un inibitore ragionevolmente potente di SARS-CoV-2 3CLpro (Ki ˜ 7 μM). I ricercatori hanno rilevato e dimostrato, usando tecniche biofisiche, che la quercetina interagisce con 3CLpro e si lega al sito attivo nelle simulazioni molecolari. La quercetina, con la sua ben nota farmacocinetica e le proprietà ADMET può essere considerata come un buon candidato per ulteriori ottimizzazioni e sviluppi al fine di ottenere una strategia terapeutica per la COVID-19.

 

L’autrice della nota ringrazia la dottoressa Isabella Floriani per la correzione della bozza e invita alla lettura delle recensioni di studi di argomento connesso che appaiono nella sezione “NOTE E NOTIZIE” del sito (utilizzare il motore interno nella pagina “CERCA”).

 

Ludovica R. Poggi

BM&L-03 ottobre 2020

www.brainmindlife.org

 

 

 

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[1] Russo M., et al., Roles of flavonoids against coronavirus infection. Chemico-Biological Interaction 328, 109211, Sept. 2020.