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ケルセチンとビタミンC SARS-CoV-2関連疾患の予防と治療のための実験的な相乗療法（COVID-19）
Quercetin and Vitamin C: An Experimental, Synergistic Therapy for the Prevention and Treatment of SARS-CoV-2 Related Disease (COVID-19)
www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC7318306/
要旨
重症急性呼吸器症候群コロナウイルス2型（SARS-CoV-2）は、世界的な医療能力を逼迫させている緊急の世界的な脅威であり、5月27日現在、SARS-CoV-2（COVID-19）は世界で34万人以上の死者を出している。5月27日現在、SARS-CoV-2（COVID-19）によって引き起こされた疾患は、世界で34万人以上の死亡者を出しており、米国だけでも10万人が死亡している。COVID-19の予防・治療に適した薬理学的治療法の研究開発が急務となっている。
アスコルビン酸は、免疫系の正常な機能に必要な重要なビタミンである。アスコルビン酸はストレス応答に関与しており、重症患者に投与することで有望な結果が得られている。ケルセチンは有名なフラボノイドで、その抗ウイルス特性は多くの研究で調査されている。
ビタミンCとケルセチンの併用投与は、抗ウイルス作用と免疫調節作用が重複し、アスコルビン酸がケルセチンを再利用する能力があるため、相乗的な抗ウイルス作用を発揮し、その有効性を高めるという証拠がある。健全な生物学的根拠を有する安全で安価な介入は、世界的な健康パンデミックの現在の文脈において、実験的使用のために優先的に使用されるべきである。
本研究では、ビタミンCとケルセチンを高リスク集団の予防とCOVID-19患者の治療のために、レムデシビルや回復期血漿などの有望な薬理学的薬剤の補助として使用することについて、現在のエビデンスを提示する。
キーワード
SARS-Cov-2 SARS-Cov-2, COVID-19, ビタミンC, ケルセチン, フラボノイド, 抗ウイルス, コロナウイルス, 免疫栄養学
序論
ノーベル賞を受賞したセント・ギョルギがアスコルビン酸（ビタミンC）とフラボノイドのケルセチン（当時はビタミンPと表示されていた）の両方を発見したのは、セレンディピタス（あるいは努力の賜物かもしれない）です(1)。アスコルビン酸は、抗ウイルス特性が知られている必須ビタミン(2)であり、敗血症や重症患者のストレス反応時に有益な効果があるとして研究が進められている(3)。
ビタミンCは、リンパ球活性のサポート、インターフェロン-α産生の増加、サイトカインの調節、炎症の軽減、内皮機能障害の改善、ミトコンドリア機能の回復などにより、抗ウイルス作用を発揮する(4-6)。また、ビタミンCが直接ウイルス性である可能性も示唆されている(7)。これらの試験管内試験（in vitro）効果は、以前に議論したように(2)、アスコルビン酸の生理的超濃度と、ビタミンCと金属を含む培地との相互作用の両方を反映したものであり、どちらもプロオキシダントであり、活性酸素種を発生させる。
ケルセチン（3,3′,4′,5,7-ペンタヒドロキシフラボンとしても知られている）は、それがケルセチン配糖体（8）を形成するために残留糖と共役されているいくつかの野菜、葉、種子、および穀物に見られる、広く分布する植物フラボノイドである。ケルセチンの補給は、抗酸化作用(9)、抗炎症作用、抗ウイルス作用(10)、免疫保護作用(11)を促進する可能性があることが研究で示唆されている。ケルセチンは、ポリメラーゼ(12)、プロテアーゼ(13)、逆転写酵素(14)、DNAジラーゼの抑制、およびウイルスキャプシドタンパク質の結合(15、16)を阻害する有望な抗ウイルス効果のため、ウイルス感染の様々なタイプおよびモデルで研究されていた。
このレビューでは、ケルセチンの抗ウイルス特性の証拠を照合し、その生物学的作用と薬物動態プロファイルを記述し、ビタミンCの以前のレビューを拡張し、それらの相乗作用について議論し、SARS-CoV-2/COVID-19パンデミックの予防と治療のためのこの実験的な多剤併用アプローチを提案する。
ケルセチンの化学
植物では、ケルセチンはフェニルプロパノイド経路から産生され、最終的にはフェニルアラニンに由来する。それは、フェニルアラニンアンモニア分解物を介して、シンナメート-4-ヒドロキシラーゼおよび4-クマロイル-CoA-リガーゼに変換される。これは、7,2′-ジヒドロキシ-4′-メトキシイソフラバノール合成酵素によって1:3の比率でマロニル-CoAと結合され、テトラヒドロキシカルコンを形成する。これは順番にナリンゲニンに変換され、フラボノイド3′-ヒドロキシラーゼを介してエリオジエチオールに変換される。最後に、エリオジチオールは水酸化され、フラバノール合成酵素（17）を使用してケルセチン（図1）に変換される。
図1
ケルセチンの生物学
ケルセチンなどのフラボノイド化合物は、毛細血管壁抵抗に影響を与える生物学的活性のために最初に研究され(19)、血管緊張への影響のために研究され続けている(20)。栄養補助食品は様々であるが、多くの場合、ケルセチンの遊離形態であるケルセチンアグリコン（quercetin aglycone）がFDAの国内医薬品コード番号65448-3085、65448-3005に基づいて含まれている(21)。
一度消費されると、ケルセチンは主に大腸へと変化せずに通過する(22)。
ケルセチンはフリーラジカル捕捉剤として作用し、o-キノン/キノンメチドを介して2つの電子を供与する(23);試験管内試験（in vitro）および生体内試験（in vivo）(24, 25)の研究では、ケルセチンが強力な抗酸化剤であることが示唆されている。この抗酸化活性は、後述するように、ビタミンC(26)によっても増強される可能性がある。また、ケルセチンの抗炎症活性には長年の関心があり、「地中海式」食生活の心血管保護要素の重要なメディエーターであることが示唆されている(27)。
この生物学的根拠は、以下のような試験管内試験（in vitro）および生体内試験（in vivo）モデルで同定された多様な役割と並んで、ケルセチンのフリーラジカル消去能力に次ぐものである：血小板凝集の阻害（28）、脂質過酸化の阻害（29）、およびリポキシゲナーゼ（30）およびホスホリパーゼA2（31）などのプロ炎症性メディエーターに対するその阻害効果。この抗炎症作用は、主にアラキドン酸代謝および関連するロイコトリエン／プロスタグランジン経路に対するフラボノイド活性によって媒介される。
さらに、ケルセチン代謝物である3-メチル-ケルセチンは、単独または吸収促進剤HP-β-CDと一緒に投与された場合、試験管内試験（in vitro）および生体内試験（in vivo）の両方で、鼻上皮細胞の毛様体拍動頻度に刺激的な効果を示する(32)。ケルセチンはまた、ホスファチジルイノシトール（PI）-3-キナーゼや誘導性一酸化窒素合成酵素（NOS2）などのいくつかの脂質、タンパク質チロシン、セリン/スレオニンキナーゼ（33、34）の機能にも影響を与える（35、36）。
ウイルス感染症におけるビタミンCおよびケルセチンの有益な効果
ケルセチンの抗ウイルス特性を支持する文献は、試験管内試験（in vitro）および生体内試験（in vivo）実験の両方で非常に多く存在する。ケルセチンは、培養細胞内のいくつかの呼吸器ウイルスを阻害する(16, 37)。それは、ライノウイルス、エコーウイルス（7、11、12、および19型）、コックスサッキーウイルス（A21およびB1）、およびポリオウイルス（1型サビン）の多くの血清型によって誘発される細胞病原性効果を、0.03から0.5μg/mlの最小阻害濃度でHelaまたはWI-38細胞内で阻害する（38）。ケルセチンはまた、抗感染性および抗複製性を示すRNAおよびDNAウイルス[呼吸器同期型ウイルス（RSV）、ポリオ1型、パラインフルエンザ3型、および単純ヘルペスウイルス-1（HSV-1）]によるプラーク形成を有意に減少させる（39）。サイトメガロウイルス（CMV）を接種したHeLa細胞の複製を3.2±0.8μMの半阻害濃度（IC50）、選択性指数（SI）22で阻害する（40）。Vero細胞におけるデングウイルス2型（DENV-2）の複製は、35.7μg/mLのIC50でケルセチンによって阻害され、DENV-2 RNAの67%の減少を引き起こした。これは、ケルセチンがウイルスの侵入を阻止するか、ウイルスポリメラーゼなどのウイルス複製酵素を阻害する能力に起因する(41)。
生体内試験（in vivo）での研究では、メニン脳炎ウイルスを接種したマウスは、用量依存的にケルセチン（30または40 mg/Kg BID, po, 4日間）によって致死感染から保護されることが示されている（42）。これらの有益な効果は、化合物が<3日間、1日1回、または皮下注射を介して投与された場合には廃止される。これは、抗ウイルス効果が最小阻害濃度に依存しているか、または何らかの形での代謝薬物変換に依存している可能性があることを示唆しているかもしれない（42）。ケルセチン治療はまた、メンゴウイルスに感染した免疫不全マウスにおいて、臓器障害の重症度を軽減する有益な効果を示した(43)。ケルセチンを補給したアスリートは、ストレスによって誘発される上気道感染症への感受性から保護されている（44）が、これは免疫調節とは無関係であった（45, 46）。
ビタミンCは多様な免疫機能に関与する必須栄養素であり、ビタミンCの補給は様々なタイプのウイルス感染症において有益な効果を示している。アスコルビン酸のレベルの低下は、ウイルス感染症（47）、敗血症（48）、敗血症に関連したARDS（49）、およびその他の重篤な疾患（50）の患者で認められている。感染症の間、ビタミンCは好中球の殺傷に必要であり(51)、マクロファージ内に濃縮され(52)、T細胞の成熟に関与し(53)、使用済み好中球の貪食とアポトーシスを促進する(4)。したがって、ウイルス感染は、その重症度に応じて、代謝の増加と循環アスコルビン酸の減少と関連していることは驚くべきことではない。
ビタミンCは、致死感染の異なるマウスモデルにおいて生存率を改善した。ベネズエラ脳炎ウイルスに感染し、ビタミンC（50 mg/kg）で処理したマウスは、ウイルス力価、脂質過酸化生成物、およびNO含有量の減少に関連したコントロールの半分の死亡率を示した（54）。ビタミンCを合成できないマウス（L-Gulono-γ-lactone oxidase nulls）がインフルエンザに感染した;ビタミンCを補充していないマウスは、ウイルス力価に差がないにもかかわらず、より大きな肺病理学的スコアを示した（55）。H1N1ウイルス性肺炎を発症した拘束ストレスを受けたマウスでは、ビタミンCは用量依存的に死亡率を減少させ（0、125、250mg/kg/日で100% vs. 80% vs. 50%）、毛細血管-肺胞構造損傷を減少させた（56）。狂犬病+マウスの脳細胞を接種したマウスに100mg/kgのIMビタミンCを毎日投与したところ、死亡率は対照群のほぼ半分になった（57）。
ビタミンCに関する唯一のヒトでの研究は、重度のウイルス感染症を持つソビエト連邦の兵士を対象としたもので、ビタミンCの補給（300 mg/日）はインフルエンザ関連肺炎から保護され、入院期間の短縮と関連していることが示されている（58）。
帯状疱疹患者へのビタミンC投与（1日5g/週2回/日）は帯状疱疹後神経痛の発生率が低く（31.1%対57.1%）、試験終了時（16週目）の疼痛スコアは治療群で低かった（0.64+/-0.9対1.98+/-0.7）(59)。133人の患者にビタミンCを1g BIDで投与したところ、単純性角膜炎（HSK）の再発リスク（OR 0.25）が減少した（60）が、眼におけるアスコルビン酸の利用可能性が低下したことを示す先行研究（61）と一致した。注目すべきは、ウイルス関連の急性呼吸窮迫症候群（ARDS）の症例報告が増加しており、高用量のビタミンCの静脈内投与による治療が成功したことを示していることである（62、63）。
運動によって誘発されたインフルエンザH1N1に対する感受性のマウスモデルにおけるケルセチン（12.5mg/kg/週）とビタミンCおよびビタミンB3の併用投与は、ビタミンB3およびCのみを投与されたマウスと比較して、死亡までの期間を延長し（死亡までの期間中央値：プラセボ9.0±0.33 vs. ケルセチン16.5±1.2）、生存率を改善した（死亡率：プラセボ74% vs. ケルセチン52%）（64）。より古い小規模な臨床試験では、フラボノイドとアスコルビン酸の組み合わせ（1:1の比率）が呼吸器感染症に有益であることが確認された（200 mg TID）（65）。
ウイルスの侵入を抑制する
細胞侵入はウイルス感染中の重要なステップであり、抗ウイルス治療の潜在的なターゲットとして研究されていた(66-68)。MDCK 細胞を用いた H1N1 および H3N2 インフルエンザ感染の 試験管内試験（in vitro） モデルでは、ケルセチンは感染後 48 時間後に細胞毒性効果の低下を示した(69)。
この効果は、ケルセチンをウイルス侵入時（0～2時間）に投与した場合に観察され、ケルセチンの前処理で最大となり、ヘマグルチニンタンパク質（HA）と結合するケルセチンの能力に依存していた。具体的には、ケルセチンは、ウイルスの侵入時およびウイルスが媒介する溶血時の膜融合に関与する HA サブユニットと（用量依存的に）結合した（69）。
試験管内試験（in vitro）では、ケルセチンの前処理（10μM）は、複数のメカニズムを介して、ライノウイルス（RV）のウイルス性、侵入、およびBEAS-2B細胞への複製を阻害した：それは、初期のエンドソームマーカーであるEEA1局在を誤って指示するが、RVのエンドサイトーシスを阻害し、24時間後に続く3倍のウイルス負荷の減少とAKTのリン酸化を阻害し、負鎖RNAを低下させ、インターフェロン（IFN）とIL-8の発現を調節した（70）。
これらの結果は、quercetinの推定低い形質濃度（nM）（他の研究（71-73）と同様）で、quercetinは感染後1日目のRV-RNAを減少させ、KC、MIP-2、TNF-a、およびMCP-2を調節し、ウイルス誘発性気道過敏反応性を減少させ、IFN（IFN-αおよびIFN-λ2）を調節している間、生体内試験（in vivo）で確認された（70）。
DNAおよびRNAポリメラーゼへの干渉
ヘルペスウイルス（HSV-1,2）およびアデノウイルス（ADV-3,-8,-11）に対するケルセチンの 試験管内試験（in vitro） 抗ウイルス効果は、初期のウイルス複製を用量依存的に阻害することを示唆している（HSV-1 では 60 mg/L で 100%阻害）（16, 74）。ポリオを接種したヒト胚性腎細胞（HEK）では、3-メチル-ケルセチンはプラーク形成を阻害し、ケルセチン自体はビタミンCと一緒に投与するとこれらの効果を示した（77）。
実際、ビタミンC（D-アスコルビン酸またはL-アスコルビン酸のいずれかであるが、デヒドロアスコルビン酸ではない）は、ケルセチンの自然分解を防ぎ、その抗ウイルス効果を発揮するためには、アスコルビン酸との併用投与が必要であることを示唆している。3-メチル-ケルセチン（10 μM）の有益な効果は、化合物をヘラ細胞でポリオウイルス感染後 1-2 時間投与したときに主に発揮され、用量依存的な方法でウイルスタンパク質と RNA 合成を阻害した（78）。実際、3-メチル-クエルセチンは、マイナス鎖RNAから正極性RNAへの転写に必要な必須タンパク質と結合し、細胞質のウイルスRNA複製を阻害する分子として同定された(79)。
生体内試験（in vivo）での研究では、ケルセチン代謝物（4′,5-ジアセチル-3,Y,7-トリメチル-ケルセチン）を4日間BIDで経口投与することにより、コクサッキーウイルスによる致死感染からマウスを保護し、用量反応スケールで生存を促進した。10、20および40 mg/kgでそれぞれ30、40および50%の生存率増加が認められた(38)。これらの有益な効果は，ウイルス吸収後2時間以内に添加するとウイルス複製が完全に阻害され，試験管内試験（in vitro）で実証されたようにRNAポリメラーゼ複合体が遮断されることに関係していた（38）。
逆転写酵素の阻害
ケルセチンは、重要な酵素である逆転写酵素（RT）、インテグラーゼ（IN）、プロテアーゼ（PR）を阻害する能力があるため、HIVの抗ウイルス剤として試験管内試験（in vitro）で研究されてきた（80）。ケルセチンは HIV ウイルスの複製を有意に減少させ（81）、HIV に感染した末梢血単核球（PBMNc）に添加し、HIV に感染したコントロールと比較した場合、ケルセチンは TNF-α の阻害と IL-13 のアップレギュレーションとともに、p24、長末端リピート（LTR）遺伝子の発現、ウイルス感染性のレベルを減少させた（11）。
ケルセチンはまた、鳥類骨髄芽細胞症逆転写酵素（AMV-RT）、Rous-associated virus-2（RAV-2-RT）、および Maloney murine leukemia virus（MMLV-RT）を含む非 HIV RT 活性を 試験管内試験（in vitro） で阻害することも示されている。ケルセチンは用量依存的な阻害作用を示し、50μMでAMV-RTとRAV-2-RTの両方を23%阻害し、10μMでは哺乳類のMMLV-RTを60%近く阻害した（14）。HIV-RTは2μg/mlのケルセチンで部分的に阻害された（76）。ケルセチンのこれらの抗ウイルス効果は、これらの基を欠くバイカレイン、ケルセタゲチン、またはルテオリンでは阻害活性が低いことから、3、3′、4′、5、7の5つの水酸基が関係していると考えられている(75)。
興味深いことに、Harakehらは、試験管内試験（in vitro）でHIV感染Tリンパ球に対するアスコルビン酸（0〜150μg/ml）の用量依存的効果を研究し、99%以上の逆転写酵素およびほぼ90%以上のp24抗原抑制、およびウイルス感染性および細胞病理学的効果と相関するマーカーであるシンシア形成の93%の阻害を報告した（82）。
プロテアーゼの阻害
ケルセチンは、58.8 μMのIC50を有する強力なHIVプロテアーゼ阻害剤である（83）。C 型肝炎ウイルス（HCV）NS3 セリンプロテアーゼ触媒活性は、用量依存的にケルセチン処理によって直接阻害された（1.25 mg/ml で 95% NS3 阻害）;この研究では、ケルセチンはウイルス RNA 産生をブロックし、細胞生存率に影響を与えることなく、72 時間で 70%のウイルス複製を阻害した（13）。
ウイルスアセンブリの阻害
ケルセチン処理はHCV複製を阻害する(84)。この効果は、ヒートショックプロテインの発現（HSP）を調節する能力に起因し、したがって、ストレス遺伝子のストレス誘発転写に必要なヒートショック因子とエレメント（HSF-HSE）との間の重要な結合を阻害する（85、86）。
ケルセチンはHSP70およびHSP40を減少させ、それによって内部リボソームエントリーサイト（IRES）を介したHCVゲノム複製装置に必要な非構造タンパク質5A複合体（NS5A-HSP70およびNS5A-HSP40）の形成を阻害した。HCV 力価に変化がないにもかかわらず、感染性粒子の産生は減少し、興味深いことにHSPノックダウンよりもケルセチン処理の方が多く、用量依存的な関係を示した：0.5 μMのケルセチンで29%、5 μMで90%、50 μMでほぼ100%のウイルス産生を減少させた（84）。
免疫調節特性
ケルセチンは、培養血液末梢単核細胞に添加すると、Tヘルパー細胞を刺激して(Th-1)由来のインターフェロン-γ(IFN-γ)を産生し、Th2由来のIL-4をダウンレギュレートする(11)。ケルセチンを含む補助的なポリフェノールを用いたマウスの免疫栄養学的研究では、NK細胞の溶解活性、好中球の走化性、およびリンパ球の増殖が増強されたことが示された(87, 88)。
2-ホスホアスコルビン酸（ASC-2P）で前処理したヒト包皮線維芽細胞（HFF）と内皮細胞（EC）はCMV感染に抵抗した;これらの細胞は即時抗原と後期抗原の減少を示し、ウイルス収量はECで50～100倍、HFFで100～1,000倍抑制された（89）。この効果は持続的なASC2-Pの存在には依存しなかったが、ウイルス感染後にASC2-Pを添加した場合には廃止され、直接的な抗ウイルス効果ではなく免疫調節効果があることを示した。
ビタミンCが不足しているgulo (-/-)マウスを用いた動物モデルでは、H3N2インフルエンザのヘマグルチン化単位（HAU）20個に感染した場合、野生型およびビタミンCが十分なgulo (-/-)マウスよりも悪い転帰を示した（90）。Gulo (-/-) は、IL-1α、TNF-α、および IL-1B のレベルが高い一方で、IFN-α/βの減少を示した。Gulo (-/-)マウスにビタミンCを補給すると、これらのサイトカイン発現プロファイルは失われた。
急性エプスタインバー感染症（EBV）患者は、高用量のビタミンC（7.5～50g）を静脈内投与した場合、EBV-IgG（レベル）が低下し、一方、EBV VCA IgM抗体レベルは血漿中アスコルビン酸濃度の上昇と負の相関関係を示した（91）。HTLV-1関連脊髄症/tropical spastic paraparesis HAM/TSPの患者は、血清HTLV-1抗体価や脳脊髄液 HTLV-1抗体価に変化がなかったにもかかわらず、35～40mg/kgのビタミンCを3～5日間経口投与し、免疫調節効果があることを示した(92)。
これらの患者のうち、4人がビタミンCのオンオフ試験を受け、「神経症状との用量反応の正の関係 」を示した。様々な治療法を対象とした別のプロスペクティブ試験では、HAM/TSP患者の20%でビタミンCが運動障害等級を改善したことが示された(93)。
その後、高用量のアスコルビン酸は、HAM+患者およびTヘルパー細胞株から抽出された末梢血単核細胞（PBMCs）において、抗増殖効果（リンパ増殖の95%減少）および免疫調節効果（TNF-α、IFN-γ、IL-6、およびp19の減少を介して）を示すことが示された。
ビタミンCの投与は、インターフェロン産生の増強と関連しており、ワクチンの失敗の予防に使用することができるかどうかが研究された。狂犬病ワクチン接種は、3回の注射のそれぞれに対して2gの経口ビタミンCを補充すると、24時間後に血清IFN-αレベルが上昇し、「ビタミンCはインターフェロン産生の効果的な刺激因子である」ことを示している(94)。
ビタミンCを含むアドリビトゥム飼料を摂取したマウスでは、接種したウイルス力価に応じてインターフェロンの誘導が増加し（62～145%）、刺激を受けたマウス細胞株に添加したL-アスコルビン酸塩はインターフェロン合成を増加させた（96）。実際、ビタミンCの低レベルは、IFNの重要なシグナル伝達過程を代表するシグナル伝達物質および転写の活性化（STAT）のリン酸化が不十分であることと関連している（97）。具体的には、ビタミンC欠乏マウスのT細胞は、STAT3リン酸化の欠陥を示す(90)。
SARS-CoV-2に注目
ケルセチンは、コロナウイルス科のいくつかのメンバーに対する抗ウイルス効果の可能性について研究されており、Ling Yiらが述べているように、「ケルセチンは、SARSの臨床治療における潜在的な薬剤として大きな可能性を提供している」（98）。2003年に記載されたSARS-コロナウイルス(99)は、〜29,700ヌクレオチドの一本鎖RNAウイルスであり、リボソーム部位を使用して、ウイルスの複製を媒介する2つのレプリカーゼ糖タンパク質、PP1aおよびPP1bをコードする(99、100)。
これらの前駆体糖タンパク質が合成されると、3C様プロテアーゼ（3CLpro）は、その複製の解離において重要な役割を果たす（101）。ケルセチン-3β-ガラクトシドは、SARS-Cov 3CLプロテアーゼを結合し、42.79±4.95μM（102）のIC50でそのタンパク質分解活性を阻害する。3CLproに対するこの阻害作用は、分子モデリングおよびQ189A突然変異によって示されるように、ケルセチンの結合に責任がある3CLpro上の重要な部位としてGln189を認識するケルセチンの水酸基に依存している（102）。ケルセチンはまた、83.4 μM の半有効濃度（EC50）と低い細胞毒性（CC50 3.32 mM）で Vero E6 細胞への SARS-コロナウイルスの侵入をブロックすることができる化合物として同定された（98）。
2020年のCOVID-19パンデミックの原因ウイルスであるSARS-CoV-2は、Betacoronavirus属およびSarbecovirus亜属に属し、その受容体結合ドメインが類似していることから、SARS-CoVと同様に、アンジオテンシン変換酵素II受容体を介して侵入したII型肺炎球に感染すると推測されている(104)。SARS-CoV-2プロテアーゼ3CLは、以前にケルセチンおよびその誘導体の水酸基の結合部位として同定されたSARS-CoV 3CLproと同じGln189部位（105）を維持している（102）。
興味深いことに、ヒヨコ胚の繊毛気管器官細胞（CETO）に対するアスコルビン酸処理の試験管内試験（in vitro）研究では、コロナウイルス感染に対する抵抗性が促進されたが、オルトミクソウイルスまたはパラミクソウイルスに対する効果は示されなかった（106）。
ケルセチンとビタミンC投与の免疫調節効果に関する試験管内試験（in vitro）および生体内試験（in vivo）での抗ウイルス研究は幅広く、また深く行われているが、SARS-Cov-2ウイルスの侵入、RNAポリメラーゼ、およびその他の必要なウイルスのライフサイクル酵素に対するケルセチンの阻害活性を確認するためには、さらなる研究が絶対に必要である。
ケルセチンの薬物動態
経口投与されたケルセチン配糖体は、腸内でβ-グルコシダーゼによって水酸化される（107、108）。ケルセチン配糖体は腸内ナトリウム/グルコースコトランスポーター-1（109）を介して吸収されている間、アグリコーンケルセチンは受動的に腸管上皮バリアを透過する。経口ケルセチンのバイオアベイラビリティーは非常に可変的で、0～50%の値を達成している（110）。
ケルセチンは、腸球または肝細胞のいずれかで代謝され、グルクロン酸化、硫酸化、または/またはメチル化された化合物を形成することができる(111)。実際、ケルセチンの 5 つの水酸基のうち 4 つは UDP-グルクロン酸転移酵素によってグルクロン化され、その主要な代謝物であるケルセチン-3-グルクロニド、3′-メチルケルセチン-3-グルクロニド、およびケルセチン-3′-硫酸塩を形成することができる（112）。
経口長期投与されたケルセチンのラット組織分布（12週間）は肺で最も高い濃度を示し、一方で豚は肝臓と腎臓で最も高い濃度を示している（113）。対照的に、短期投与では顕著な分布を示さず、肺呼吸器ウイルス感染症予防におけるケルセチンの有益な効果は長期投与によって最大化される可能性があることを示唆している。
ケルセチン 500 mg を経口投与した場合、最大血漿中濃度 ~15 μg/L のアグリコン・ケルセチン（~50 nM、Tmax 3 h）と 450 μg/L のケルセチン非メチル化抱合体（Tmax 4 h）が検出された（114）。静脈内投与では、0.7～2.4時間の排泄半減期となり、定常状態での分布量は6.2～92.6L、総体内クリアランスは30時間となる(110)。
安全性プロファイルと最適投与量
1日1gまでのケルセチンを3ヶ月間経口補給しても、有意な副作用は認められていない（111）。無作為化プラセボ対照試験では、慢性前立腺炎患者30人にケルセチン（1g/日）を経口投与したところ、2つの軽度の副作用（頭痛と一時的な末梢性麻痺）のみが報告された（115）。がん患者を対象とした第I相臨床試験におけるケルセチンの静脈内投与では、10.5mg/Kg（70Kgの個人あたり756mg）を超える投与量で吐き気、嘔吐、発汗、潮紅、および呼吸困難が認められた（116）。51.3mg/Kg（一人当たり約3,591mg）までの高用量の静脈内投与のみが腎毒性と関連していた（111）。妊娠中および授乳中のケルセチンをベースとした経口サプリメントの安全性は確立されていない。
我々は以前にビタミンCの安全性プロファイルと投与戦略を説明したことがある(117)。上記で示されたデータによると、以下のような最適な投与方法を提案している（表1）。ケルセチンの長期投与（>1）の可能性を検討し、議論するためには、さらなる研究が必要である。
表1 ハイリスク集団の予防と軽度・重度症例の治療のためのマルチドラッグアプローチの提案
ケルセチン ビタミンC
- 予防 250～500 mg BID 500 mg BID
- 軽度の場合 250～500 mg BID 500 mg BID
- 重症例* 500mg BID 3gr q6 7日間
*ARDS様症状、人工呼吸・挿管が必要、ICUへの入院が必要。
抗ウイルス作用の相乗効果
ケルセチンは自然に酸化してO-セミキノンとO-キノン/キノンメチド（QQ）を形成し、これは有毒な化合物を形成するタンパク質チオールと結合することができる（118）。抗酸化作用とプロ酸化作用の両方のこのプロセスは、「ケルセチンパラドックス」（119）と呼ばれている。
しかし、QQは、NADHやアスコルビン酸のような電子供与体によってケルセチンにリサイクルされるか、またはグルタチオンと一緒に、6-グルタチオニル-ケルセチンまたは8-グルタチオニル-ケルセチン（GSQs）（107、120）のいずれかを形成することができる。
重要なことに、アスコルビン酸またはグルタチオンレベルが不足している場合、ケルセチンはQQに淘汰され、プロオキシダント効果を発揮する可能性がある。したがって、我々はビタミンC（121、122）との併用投与の重要性を強調している。
しかし、QQはビタミンCよりもグルタチオンに対して高い親和性を示しているにもかかわらず（121）、ケルセチンのメチル化代謝物は、チオールよりもアスコルビン酸に対してより高い選好性を示し、抗酸化作用を発揮する活性のサイクリングを示唆している（図2）（123）。
さらに、GSQ（124）とQQタンパク質チオールの両方が不安定で一過性のものであることが示されており、数日ではなく数分から数時間持続することから、提案されている試験管内試験（in vitro）毒性を過大評価していることが示唆されている（125）。
図2
その消去特性を発揮した後、ケルセチンは、その反応生成物であるo-semiquinoneとo-キノン/キノンメタイド（QQ）に酸化されている。これらの化合物は、アスコルビン酸やNADHのような抗酸化物質によってリサイクルされたり、グルタチオンによって削除することができる。アスコルビン酸やグルタチオンのレベルが低下すると、QQはタンパク質チオールと結合して一過性の毒性化合物を生成することができる。許可を得てChemDoodle Webで作成（18）。
静脈内投与（i.v. 3グラムq6）で達成されたアスコルビン酸の超生理学的濃度は、ケルセチンまたはグルタチオンの酸化のいずれかを防止し、フリーラジカル消去と電子供与が可能である。このシナリオでは、アスコルビン酸は抗酸化および免疫保護効果を発揮し、ケルセチンおよびその代謝物は同時に抗ウイルス反応を発揮し、ケルセチン酸化化合物が形成された場合、それらはアスコルビン酸によって部分的にリサイクルされ、グルタチオンによって輸送され、したがって、それらの可能性のある毒性を防止することができる。
考察
ケルセチンとビタミン C のマルチドラッグアプローチは、ウイルスの侵入、複製、酵素活性およびアセンブリを破壊し、同時に初期の IFNs 産生、インターロイキンの調節、T 細胞の成熟および貪食活性の促進を促進する免疫応答を強化する可能性がある。ケルセチンとアスコルビン酸の共同投与は、SARS-CoV-2 などのいくつかの呼吸器ウイルスの予防と治療のための実験的な戦略を表する。ウイルスの侵入の遮断は、重要な戦略を表し、ケルセチンは、試験管内試験（in vitro）でインフルエンザとSARS-CoV-2の両方のためのウイルス膜融合を阻害する（98）。
ケルセチンはまた、ウイルスポリメラーゼを標的とし、逆転写酵素の阻害を介して複製を混乱させる可能性がある。ケルセチンはさらに、SARS-COV-2（105）と同様にSARS-COV-2によって発現されるGLN189部位（102）に結合することでSARS 3CLプロテアーゼを阻害し、免疫増強作用および抗炎症作用に加えて、その実験的臨床使用の直接的なメカニズム論的根拠を提供する。
試験管内試験（in vitro）研究の限界にもかかわらず、ここでレビューした少数の生体内試験（in vivo）モデルでは、ケルセチンで治療した場合に致死的なウイルス感染からの生存率が増加したことが示されていることは注目に値する（42, 64）。いくつかの研究では、経口投与および代謝処理（メチル化、コンジュゲーションなど）が必要であることを示唆しており、可変Tmaxを表示するケルセチン誘導体は、協調的な抗ウイルス活性の責任者として同定されている（126-128）。
ビタミンCは免疫調節活性を発揮し、STAT3リン酸化（90）を介してインターフェロン産生を増強し、サイトカイン誘発性臓器障害（55）を制限し、致死感染における生存を促進し（54）、重要なことに、酸化したケルセチン（120）を再利用することができ、抗ウイルス効果を増強する。SARS-Cov-2ウイルスの感染は、無症状、軽度、重度の感染を引き起こすことが示されているIL-6レベルの上昇と「サイトカインストーム」(129)を伴う肺の強い炎症性および調節障害反応を開始する可能性がある。
このサイトカイン調節障害は、好中球の細胞外トラップ(130)およびT細胞活性の変化(131)と関連している可能性がある。COVID-19の現在の理解を特徴づけるこれらの免疫学的変化は、直接的な殺ウイルス活性ではなく、免疫調節を標的とした薬剤が、薬理学的介入のための刺激的な標的を提示する可能性を示唆している。このシナリオでは、ビタミンCとケルセチンの併用投与は、高リスク集団の予防と軽症および重症症例の治療の両方において、安全で効果的かつ安価な抗ウイルス剤および免疫調節剤のアプローチであると考えられる。
また、ビタミンCは一貫して優れた安全性プロファイルを示すことが示されており、治療上のリスクと利点を考慮して、この文脈の中で治療の可能性を検討する必要がある。ビタミンCは広く入手可能なサプリメントであり、すでに何百万人もの人々が利用しており、ケルセチンと合わせてその抗ウイルス作用に注目している。
特にビタミンCは大規模に使用されているため、これらの化合物の予防的介入としての有効性を確認するための安価な介入であると考えられる。市販のビタミン剤による感染症予防は、すでに多くの人が行っている行動である。高リスク群におけるビタミンCとケルセチンの予防投与の可能性についての研究が必要である。
これらの薬剤の優れた副作用プロファイルはまた、レムデシビル（132）や回復期血漿（133、134）など、COVID-19の治療に潜在的な利益を示した介入を補完する可能性を示唆しており、臨床試験での実験的使用を保証するものであると考えられる。
臨床試験での使用には潜在的な限界がある。両剤とも個人の食生活には程度の差はあるが、ビタミンCの摂取に関する世界的な推奨事項は世界各地で広範囲に異なっている(135)。そのため、地域社会の一般集団における予防的介入は、異なる食生活の中に存在する量によって混乱をきたすことになる。ビタミンCのような薬剤も、ここで強調した抗ウイルス特性とは別に、よく特徴づけられた有益な効果を持っている。
これらのエージェントとのサプリメントは、したがって、一般的な健康を促進し、間接的にウイルス感染症と戦うために個人の能力に影響を与える可能性がある。このことは、臨床研究においてビタミンCの直接的な抗ウイルス特性を特定する能力を低下させることになるが、一般的な健康を促進するという付随的な利益をもたらす可能性がある。
結論
さらに、重篤な副作用がなく、低コストであることから、呼吸器感染症の予防と早期治療、特にCOVID-19患者を含む呼吸器感染症の早期治療のために、これら2つの化合物を併用することを強く提案する。
SARS-CoV-2 3CLproの構造的安定性と実験的スクリーニングによる阻害剤としてのケルセチンの同定
pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/32745548/