早期のCOVID-19感染に対するアジュバントケルセチン補給の治療効果の可能性。前向きな無作為化対照試験と非盲検試験

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ハーブ・漢方(免疫)
Possible Therapeutic Effects of Adjuvant Quercetin Supplementation Against Early-Stage COVID-19 Infection: A Prospective, Randomized, Controlled, and Open-Label Study

https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC8197660/

オンラインで2021年6月8日公開

概要

背景

天然のポリフェノールとして知られているケルセチンは,近年,分子ドッキング,試験管内試験および生体内試験により,抗COVID-19の候補物質であることが示されている。ケルセチンは、強い抗酸化作用、抗炎症作用、免疫調整作用、抗ウイルス作用を有し、動物およびヒトにおいて非常に高い安全性を示すことが特徴である。他の多くのポリフェノールと同様に、ケルセチンの経口吸収率は非常に低く、その臨床使用の有用性はほとんどないと考えられている。今回、ケルセチンをヒマワリ由来のリン脂質を用いた食品グレードのデリバリーシステム(Quercetin Phytosome®, QP)にすることで、経口吸収率を最大20倍に高めることに成功した。

方法

本研究では、COVID-19の外来患者152名を対象に、QP 1日1000 mgを30日間投与し、初期症状の治療と重篤な転帰の予防に対する補助効果を検討した。

結果

その結果、入院回数、入院期間、非侵襲的酸素療法の必要性、集中治療室への移行、死亡者数が減少した。また、ケルセチンの安全性が非常に高いことが確認され、抗疲労作用や食欲増進作用の可能性も示唆された。

結論

QPは安全性の高い薬剤であり、ウイルス感染の初期段階で標準治療と併用することにより、初期症状の改善やCOVID-19感染症の重症化防止に役立つ可能性がある。本研究の結果を確認するために、早急に二重盲検プラセボ対照試験を実施することが望まれる。

キーワード SARS-CoV-2,感染症、コロナウイルス、肺炎、植物、Phytosome®(フィトソーム

はじめに

重症急性呼吸器症候群コロナウイルス-2(SARS-CoV-2)に端を発したコロナウイルス感染症2019(COVID-19)と呼ばれる現在のパンデミックは、世界各地で健康面、心理面、経済面で壊滅的な影響を及ぼしている1-3。さらに、SARS-CoV-2は常に変異を繰り返しているため、ワクチン接種の速度に関わらず、その効果は深刻なものとなっている4。ヒドロキシクロロキン、イベルメクチン、ロピナビル/リトナビルなど、現在使用されている抗ウイルス剤は、決定的な効果を示していない5。SARS-CoV-2のプロテアーゼである3-チモトリプシン様プロテアーゼ(3CLpro)パパイン様プロテアーゼ(PLpro)RNA依存性RNAポリメラーゼ、スパイク(S)タンパク質、ヒトアンジオテンシン変換酵素2(hACE2)などは、有効な抗COVID-19薬を開発するための標的として考えられている7。近年、分子ドッキング研究により、ケルセチンと3CLpro、PLproおよびS-hACE2複合体との結合相互作用の可能性が示唆されている8-12。13

ケルセチンは、人体には存在しないフラボノールの一種で、果物や野菜に最も多く含まれるポリフェノールであり、免疫力を高め、健康的なライフスタイルを促進する栄養補助食品として広く利用されている。ケルセチンは、抗酸化作用、抗炎症作用、免疫調節作用という3つの重要な特性を持っている。これらの作用を組み合わせることで、ケルセチンは、酸化ストレス、炎症、免疫が関与するすべての不健康な状態をサポートする可能性がある。これらの症状には、心血管の健康、健康老化、骨と関節の健康、スポーツと身体活動、腸と呼吸器の健康に関連するいくつかの疾患が含まれる14。残念ながら、多くのポリフェノールと同様に、ケルセチンは溶解度が低く、吸収率が低いため、臨床での使用は限られてた15,16。この製剤化により、ケルセチンは従来の純粋なケルセチンに比べて最大20倍の吸収率を示したが、目立った副作用は見られなかった17。18,19 パキスタンのジャムショロにあるLiaquat University of Medical and Health Sciences(LUMHS)では、SARS-CoV-2に感染した外来患者152人を対象に、前向き無作為化対照非盲検試験を実施した。その結果、生物学的に利用可能なケルセチンをコロナウイルス感染初期に投与することで、COVID-19患者を保護できる可能性が示された。

対象者と方法

参加者一覧

2020年9月から 2021年3月にかけて、SARS-CoV-2の感染が確認されているが、重度のCOVID-19症状を呈していない外来患者152名を、ジャムショロ(パキスタン)のLiaquat University of Medical and Health Sciences(LUMHS)に登録した。対象者は、18歳以上の男女で、ポリメラーゼ連鎖反応(PCR)でCOVID-19が陽性であり、書面によるインフォームド・コンセントを得て、酸素飽和度が93%以上で、COVID-19に伴う典型的な症状(発熱、呼吸困難、乾いた咳、喉の痛み、風邪、鼻汁、結膜炎など)が自宅での薬物療法で対処可能な軽度・中等度のものであることとした。除外基準は、過去3カ月間に抗レトロウイルス療法または免疫系強化剤を投与されていること、ケルセチンまたはその配合賦形剤に対して過敏症またはアレルギー反応を示すこと、グルコース-6-リン酸デヒドロゲナーゼ(G6PD)欠損症を示すこと、腎疾患の末期、および/または末期がんであること、または試験への参加を拒否することであった。

試験群、被験物質、治療計画

無作為化(1:1)の後、152名の被験者を76名ずつの2つのグループに分けた。1つ目のグループは、病院のガイドラインに沿って、鎮痛剤/解熱剤、経口ステロイド、抗生物質からなる、自宅で行う標準的なケアが処方された。このグループをSC(Standard of Care)とした。2番目のグループには、1番目のグループと同じ標準治療に加えて、ケルセチンとヒマワリのレシチンを1:1の重量比で配合した錠剤を1日2錠(12時間ごとに1錠)30日間、毎日補助的に投与した。各錠剤(Quevir®:イタリアのPharmextracta S.p.A.が2020年8月3日にイタリア保健当局に届け出た文書番号I.5.i.h.2/2020/103,806の栄養補助食品)には、イタリアのミラノにあるIndena S.p.A.が開発したケルセチン・フィトソーム®(QP)が500mg含まれてた。QPはケルセチン200mgに相当するため、1日1回の投与で400mgのケルセチンを摂取することになる。このグループをQPとした。診察を受け、診断を受け、正確な治療法、標準治療、標準治療にQPを加えたものを処方された後、各患者は帰宅した。登録されたすべての患者には、研究に携わる医師と毎日直接連絡を取り、自分の病状を伝えるための電話番号が与えられた。また、最小限の悪化や副作用が発生した場合には、緊急に医療機関を受診するよう患者に助言した。また、両群ともに、普段の食生活を変えず、可能であれば、研究期間中、ラクトフェリン、亜鉛、ビタミンC、ビタミンDを含む栄養補助食品の摂取を控えるよう求められた。

倫理的配慮

ヘルシンキ宣言に従い、本研究に参加したすべての被験者から書面によるインフォームド・コンセントを得た。患者は、本研究への参加を辞退したり、途中で離脱したりしても、治療の質に影響を与えることはなく、その後も最善の治療を受けることができると保証された。本試験のプロトコルは、Liaquat University of Health Sciencesの倫理審査委員会により、文書番号LUMHS/REC/894で承認された。この試験はclinicaltrials.govに登録されており、識別番号はNCT04578158である。

統計解析

臨床結果の差を評価するために、カイ二乗検定(尤度比、ピアソン)を用いた。入院日数と治療内容の比較には、Box Plotを用いた。入院期間の比較には、Student’s t-testおよびノンパラメトリックWilcoxon/Kruskal-Wallis Test (Rank Sums)を用いた。入院回数および非侵襲的酸素吸入の必要性については、両群間のオッズ比を算出した。すべての連続変数について、平均値、分散指数、95%CIを算出した。解析には,SAS institute(Marlow, Buckinghamshire, UK)のJMP14 Proを使用した。

結果

今回の前向き無作為化比較非盲検試験の目的に基づき,主要評価項目は以下の通りであった。1)入院の必要性,2)入院期間,3)非侵襲的酸素療法の必要性,4)集中治療室への移行,5)死亡。副次的評価項目は以下の通り。1)アドヒアランス、2)忍容性、3)ケルセチン補給の直接的な結果としての副作用。本試験では、外来患者76名を対象に、標準治療群(SC)と、標準治療に加えて、生物学的に利用可能なケルセチン500mgを有効成分とする錠剤を1日2錠、30日間投与する第2群(QP)の2つの治療群を比較した。表2によると、入院を必要とした外来患者は、SC群では22名(28.9%)平均日数6.77±3.08日、QP群では7名(9.2%)平均日数1.57±0.53日であった。いずれのデータも非常に有意な結果となった。侵襲的酸素療法を必要としない患者は、SC群で15名(19.7%)QP群で1名(1.3%)であり、両群間に高い有意差が認められた。集中治療室(ICU)に入るほどの重症患者は、SC群で8名(10.5%)であった。そのうち3名が死亡した。QP群ではICUに移行した患者はなく、死亡した患者もいなかった。ICUと死亡の結果はいずれも、尤度比で計算すると両群間に有意な差があり、Pearsonで計算すると有意に近い値となった(表2)。

表1 外来患者の性別と年齢による分類
グループSC グループQP p
N 76 76
性別:男性/女性 46/30 42/34 ns
年齢(年) 71〜80 2 1 ns
61〜70 6 7 ns
51〜60 18 17 ns
41〜50 17 18 ns
31〜40 14 13 ns
21〜30 14 16 ns
18〜20 5 4 ns

略語の説明 SC、標準治療、QP、配合されたケルセチン(+標準治療)n.s.、有意でない。

表2 試験対象となった2つのグループの臨床転帰
グループSC グループQP a b c
入院患者 22(28.9%) 7(9.2%) 0.0016 0.0020
入院日数* 6.77±3.08 1.57±0.53 0.0001
入院頻度 0.0001 0.0037
  • 1日

0 3
  • 2日

1 4
  • 3日

2 0
  • 4日

3 0
  • 5日間

1 0
  • 6日間

3 0
  • 7日

4 0
  • 8日

3 0
  • 9日

2 0
  • 10日間

2 0
  • 16日

1 0
患者は酸素を必要としていました 15(19.7%) 1(1.3%) 0.0100 0.0125
ICUの患者 8(10.5%) 0 0.0211 0.0608
死亡者(数 3(3.9%) 0 0.04 0.0802

備考 *平均±標準偏差、pa:尤度比、pb:Pearson、pc:t検定、Wilcoxon/Kruskal-Wallis検定

略語は SCは標準治療、QPは配合されたケルセチン(+標準治療)ICUは集中治療室


追加療法(QP群)によって得られた保護効果の可能性を示す肯定的な結果を深く検討し、併存疾患と入院の相関の可能性を排除するために、両群の併存疾患(登録時に申告したもの)の可能な差を分析した。表3に示すように、両群間には有意差があった。併存疾患のある患者は、SC群では76人中45人、QP群では76人中29人であった。しかし、表4に示すように、併存疾患と入院との間に相関関係があるかどうかを評価するために行った統計解析では、この2つのパラメータは独立変数と考えられることがわかった。その結果、SC群の患者が入院する可能性は、QP群の患者の4倍となった(オッズ比:4.015873,下限95%:1.597101,上限95%:10.09782)。また、健常者に対するQPの影響を評価するため、併存疾患のない患者のみを考慮して2つのグループを分析した。表5に示すように、QP群では、入院期間と酸素療法の必要性において、SC群の患者がQP群の患者の13倍になる可能性があるという有意な差があり、臨床転帰が改善された(オッズ比:12.847,下限95%:7.84,上限95%:21.11)。入院患者数、集中治療が必要な患者数、死亡者数については、統計的には有意ではなかったが、QPに正の傾向があることがわかった。これは、対象とした患者数が少なかったことと、両群で合併症のない患者数が異なっていたことによるものと考えられる。副次評価項目については、追加療法のアドヒアランスは95%以上で、ケルセチンの忍容性は全般的に良好で、明らかな毒性は認められなかった。特異な副作用の報告はなく、胃痛や胃液の逆流、便秘、下痢、月経過多、鼓腸、睡眠障害などの少数の症例は数日で自然治癒し、SC群でも同様に発生したことから、ケルセチンの使用に起因するものではないと考えられた(データは示されていない)。注目すべきは、QP群のほとんどの患者が、疲労感や倦怠感の軽減、食欲増進などの明らかな有益な効果を研究者に報告したことである(データは示されていない)。本試験では、登録からケルセチン投与終了までの30日間に、設定された主要および副次的アウトカムを評価することを目的とした。その日までに、SC群の3名の死亡した被験者を除いて、ICUに移された患者を含むすべての入院患者が生きて退院した。

表3 登録時に併存疾患があった患者となかった患者の数
グループSC グループQP a b
併存症を伴う 45(59.2%) 29(38.2%) 0.0092 0.0094
併存疾患の頻度*
0 31(40.8%) 47(62.8%)
1 23(30.3%) 16(22.2%)
> 1 22(28.9%) 13(15.0%)

注:pa:尤度比、pb:ピアソン、*結核、喘息、アレルギー、2型糖尿病、1型糖尿病、妊娠糖尿病、高血圧、高コレステロール血症、心臓病、慢性肺疾患、サラセミア、多嚢胞性卵巣症候群。

略語の説明 SCは標準治療、QPは配合されたケルセチン(+標準治療)。

表4 併存疾患と入院との統計的関係
入院 入院していない a b
併存症を伴う 18(62.1%) 56(45.5%) 0.1078 0.1089
併存疾患なし 11(37.9%) 67(54.5%)

略語は SCは標準治療、QPは配合されたケルセチン(+標準治療)。

表5 登録時に併存疾患がなかった患者を考慮した2群の臨床転帰
グループSC グループQP a b c
患者 31 47
入院患者 7(22.6%) 4(8.5%) 0.0840 0.0806
入院日数* 5.14±2.79 1.25±0.50 0.0097
入院頻度 0.0410 0.1147
 1日 0 3
 2日 1 4
 3日 2 0
 4日 3 0
 7日 4 0
 8日 3 0
 9日 2 0
患者は酸素を必要としていました 4(12.9%) 0 0.0055 0.0115
ICUの患者 2(6.5%) 0 0.0521 0.0777
死亡者(数 2(6.5%) 0 0.0521 0.0777

備考 *平均±標準偏差、pa:尤度比、pb:Pearson、pc:t検定、Wilcoxon/Kruskal-Wallis検定。

略語は SCは標準治療、QPは配合されたケルセチン(+標準治療)ICUは集中治療室。

考察

最近では、いくつかのパンデミックが発生している。グローバル化の中で、これらのパンデミックの中には、人類にとっての世界的なリスクを真に高めたものもある。COVID-19パンデミックはその中でも最も新しいものである。SARS-CoV-2に有効ないくつかのワクチンを開発するという目標は、常にウイルスが変異するというリスクや、これらのワクチンを製造して世界中に配布することの難しさによって打ち消されてしまう。そのため、世界中の研究者たちは、このパンデミックから解放されるためのワクチンを待つ間、安全で、安価で、世界中で入手可能な他の治療法の研究に全力を注いでいる。

このようなシナリオでは、免疫調節作用、抗ウイルス作用、抗炎症作用、抗酸化作用を示し、安全性にも優れた植物化学物質は、体の免疫システムを高め、過剰な炎症を抑え、ウイルスの複製を抑制し、COVID-19の病気の発症と進行を防ぐのに役立つと考えられる。ケルセチンは、これらの特性を広く示す植物化学物質であり、栄養補助食品である。特に、抗酸化作用や抗炎症作用は、ウイルス感染症、呼吸器系疾患、アレルギー、喘息、花粉症、関節炎、動脈硬化、高コレステロール血症、心臓病、循環器系疾患、インスリン分泌促進など、炎症に関連する様々な症状に対して有効な役割を果たすことと密接に関係しているようである。心臓病・循環器系疾患、インスリン抵抗性・糖尿病、白内障を含む眼疾患、胃潰瘍、認知機能障害、痛風、癌、慢性疲労症候群、前立腺・膀胱・卵巣の炎症、前立腺の慢性感染症、皮膚炎・じんましんなどの皮膚疾患など。 14

このような「歴史的な」薬理学的知見に加えて、ここ15カ月の間に、ケルセチンについて、このポリフェノールがCOVID-19の潜在的な候補であることを示唆する大量のデータが得られたことから、我々は、この疾患におけるケルセチンの役割の可能性を明らかにすることを目的とした臨床試験を実施することになった。ケルセチンは親油性の化合物であるため、単純な拡散によって腸管膜を通過できると考えられており、理論的には、分解されずに腸に到達する配糖体よりも吸収率が高いとされている。しかし、ヒトのデータによると、ケルセチンの経口吸収率は非常に低い。

ケルセチンの薬物動態が悪いことから、レシチンデリバリーシステムを用いたケルセチン(QP)を使用することが決定されている。ヒトで得られた動態パラメータによると、フィトソーム型のケルセチンを経口使用した場合のバイオアベイラビリティー率は、癌患者に静脈注射した場合に得られる毒性のあるものとは非常にかけ離れていると考えられる20。

この臨床研究の結果によると、QPの追加療法により、入院の必要性(68.2%減)と期間(76.8%減)非侵襲的酸素療法の必要性(93.3%減)集中治療室への移行(8人に対して1人)死亡者数(3人に対して1人)が有意に減少した。世界的に見て、QPの効果は、ICUへの入室率や死亡率の差だけでなく、特に入院日数の差を考慮すると、強い影響を与えていると思われる。病状が進行して入院が必要になった被験者の入院日数は、SC群が131日、QP群が11日であった。この差は、QPを標準治療に追加して使用することで、入院日数を91.6%減少させたことを意味する。これらの結果に加えて、QPは忍容性が高く特異な副作用がないことが示されただけでなく、被験者からは慢性的な疲労感や倦怠感、食欲不振にも効果があると報告された。したがって、その重要性にもかかわらず、定量化することができなかった。

我々の研究では、ケルセチンの考えられる作用機序を理解しようとはしていない。この点については、今後の研究で調査すべきであると考えられる。計算機を用いた分子ドッキング研究により、ケルセチンは3CLpro、PLpro、およびSタンパク質と相互作用することでSARS-CoV-2に影響を与えることが明らかになっている11-13。これらの標的に加えて、ケルセチンが一般的な抗ウイルス作用を持つ可能性があることを考慮する必要がある。さらに、SARS-CoV-2感染時に引き起こされる強い炎症カスケードと血液凝固現象に基づいて、ケルセチンが抗炎症作用とトロンビン阻害作用の両方を発揮するという多面的な側面を考慮する必要がある22,23。膜輸送体であるP-glycoprotein(P-gp)が様々な薬物の吸収を修飾することはよく知られている。24P-gp修飾剤であるケルセチンは、P-gpの発現を阻害することで、COVID-19患者のサイトカインストームのような結果を抑制することができる。ケルセチンはまた、よく知られた亜鉛イオノフォアであり、ビタミンCと協力して抗炎症作用をもたらすことも報告されている26。いずれにしても、食品に自然に含まれるこれらの物質が果たす役割を否定することはできないとしても、登録した被験者には、これらの物質を含むサプリメントの使用を避けるようお願いした。

最後に、何百もの試験管内試験および生体内試験で証明されているケルセチン27の強力な抗酸化作用が、本研究で得られた良好な結果を後押ししたと考えることもできる。残念ながら、いくつかの経験的および/または症例対照的な臨床評価は、ケルセチンにとって心強いと思われるが、比較できる質の高い臨床データが存在しないため、このポリフェノールが果たす可能性のある臨床的役割についての理解が制限されている。

10年前に行われた無作為化研究では、上気道のウイルス感染症に罹患した1002人の成人被験者を対象に、ケルセチンを非常に高用量(1,000 mg/dose)で12週間投与したところ、中高年の被験者の罹患日数が減少したことが明らかになった28。さらに最近では、武漢の病院で行われた実証試験で、従来の治療法に加えて、ケルセチンを多く含むハーブを含む中国伝統医学の治療法を用いたアプローチが、医学的に安全で、従来のアプローチだけによるものよりも副作用がなく、COVID-19患者の症状を改善できることが示された29。

本研究の無作為化手順にかかわらず、登録時に両群は併存疾患の点で有意な差を示した。我々の統計分析では、併存疾患と入院は、互いに直接影響しない独立変数と考えられる。しかし、この点が我々の調査結果に与える重要性を考慮して、我々は併存疾患のある患者を考慮せずにデータを再解析した。この方法で得られた結果は、QP群においてケルセチンが保護的な役割を果たしていることを改めて示している。また、併存疾患のない被験者を除いた2つのグループを分析しても、同様の結果が得られた(データは示されていない)。

制限事項

我々は、本研究の実用的な性質と、二重盲検およびプラセボ対照条件で得られたものではないという結果の限界の可能性を完全に認識している。これらの理由から、これらの結果は、よりコントロールされた条件で、より多くの患者コホートで早急に検証されるべきであることが示唆される。このほか,本研究では,C反応性タンパク質,Dダイマーなど,ウイルス感染に関連する重要な炎症マーカーのモニタリングや,被験者がSARS-CoV-2を陰性化した時期を正確に知るためのRT-PCR検査の繰り返しを行っていない。その理由は、当初の意図では、ケルセチンがCOVID-19患者に実際にメリットを与えることができるかどうかを確認したかったからである。実際、本研究のプロトコルを作成した時点では、安全性と有効性が実証されたワクチンはまだなく、世界中でのワクチン接種は幻のように思われた。これらの考察と限界を踏まえて、我々は今回の結果を、抗パンデミックの観点からケルセチンの臨床効果の可能性を初めて実際に示したものであると同時に、さらに、合理的な疑いを超えて我々の結果を検証するために実施しなければならない新たな道への必要な出発点であると考えている。

結論

COVID-19の症状を持つ外来患者152名を対象とした30日間の前向き無作為化対照非盲検試験で得られた結果によると、補助療法として1000mg/日のケルセチン製剤(500mgずつ1日2回投与)を使用した場合、ケルセチン400mgに相当する。これは、ケルセチン400mgをヒマワリレシチン(よく知られているケルセチンの経口バイオアベイラビリティーの低さを改善するために使用される食品グレードのデリバリーシステム)で供給することに相当し、統計的に考慮したすべての臨床転帰(入院の必要性と期間、非侵襲的酸素療法の必要性、集中治療室への進行、死亡)を改善し、同時にすべての被験者の忍容性も良好であった。本研究で得られた臨床結果は、ごく最近発表された前臨床研究のメタアナリシスと一致しており、著者らは、ウイルス性呼吸器感染症の動物モデルにおいて、ケルセチンまたはケルセチン型ポリフェノールを前臨床で使用することにより、死亡率、ウイルス量、炎症性サイトカインの放出、活性酸素種の存在、粘液の産生、ひいては気道の抵抗を有意に減少させることができると結論づけている。したがって、ケルセチンのような分子を補給することは、ウイルス性呼吸器感染症の治療において有望な戦略と考えられる30。

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