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Prospective options of algae-derived nutraceuticals as supplements to combat COVID-19 and human coronavirus diseases
2020年11月21日
pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/33412367/
ハイライト
- スピルリナ由来の生理活性化合物は、抗酸化作用、抗炎症作用、免疫賦活作用、免疫調節作用を有している。
- 天然の抗酸化物質、抗ウイルス化合物、およびアンジオテンシン変換酵素阻害剤 スピルリナから免疫増強剤と治療薬としての潜在的な役割を示した
- このレビューでは、コロナウイルス疾患との闘いにおけるスピルリナベースの栄養補助食品の潜在的な役割を投稿する
要旨
世界中に巨大な恐怖を生み出した重症急性呼吸器症候群コロナウイルス2による2019年のコロナウイルス病(COVID-19)のアウトブレイクは、死亡率0.5%〜1%であり、絶え間なく拡大している。現在のところ、このウイルス性疾患を食い止める治療法やワクチンはないが、マスクの使用や社会的な距離を置くことで、感染の拡大を抑えることができる。
免疫力を高めることは、ウイルス感染に抵抗し、致死率を制限するための簡単な方法である。この文脈では、栄養補助食品の使用は、潜在的な万能薬であるように見える。スピルリナを中心とした藻類ベースの栄養補助食品の能力は、ウイルス性疾患に対する免疫力を高めるために、すでに臨床的に報告されている。
スピルリナベースの栄養補助食品は、適応性と自然免疫を向上させ、そのようなアンジオテンシン変換酵素(ACE)阻害ペプチド、フィコビリプロテイン、硫酸化多糖類、カルシウム-スピルランなどの生理活性化合物は、抗ウイルス剤として機能することができる。これらの分子の存在は、感染およびCOVID-19疾患の進行に抵抗するための潜在的な役割を示している。
このレビューは、ヒトコロナウイルスおよび他のウイルス性疾患と戦うための免疫ブースターとしての藻類栄養補助食品の潜在的な役割に焦点を当てている。また、COVID-19と闘うためのスピルリナベースの栄養補助食品の潜在的な使用、そのメカニズム、および今後の方向性についても議論されている。
キーワード
藻類ニュートラシューティカルズImmune-boosterAntiviralCoronavirusCOVID-19
序論
21世紀に入ってから、人類は重症急性呼吸器症候群(SARS)コロナウイルス(CoV)中東呼吸器症候群、SARS-CoV2などのβ-コロナウイルス疾患に悩まされてきた[1]。SARS-CoV2に起因する2019年のコロナウイルス疾患(COVID-19)の最近の大発生は、標準的な治療法および/またはワクチンが利用できないことと相まって、感染率および併存症がより高いことから、世界中でパニックを引き起こしている[2]。CoVは、糖タンパク質のスパイクで膜が補強された一本鎖のポジティブセンスカプセル化RNAウイルスである。これらのウイルスは宿主の下気道系を攻撃し、肺に影響を与え、急性呼吸窮迫を引き起こして肺炎を引き起こし、その後、心臓、腎臓、肝臓、中枢神経系などの複数の臓器の障害を引き起こす [2], [3], [4]。
SARS-CoV2は、ACE2細胞受容体を用いてスパイク(S)タンパク質を結合させて宿主細胞に侵入し、その後、セリン膜貫通型プロテアーゼ2を用いてSタンパク質をプライミングする[5]。SARS-CoV 2は、抗原として作用する4つの構造タンパク質(スパイク[S]、ヌクレオカプシド[N]、膜[M]、およびエンベロープ[E])を含む。これらの抗原は、ヒトの体内で中和抗体を誘導し、クラスター分化(CD)4+/8+ T細胞応答を増加させる。これらの作用機序は、この疾患に使用される治療レジメンの基礎となる。現在のところ、臨床的に証明された特異的な治療法やワクチンは存在しない。世界保健機関(WHO)によると、COVID-19のワクチンの開発には、その有効性と安全性を確保するために必要な複数のステップがあるため、1年半以上かかる可能性があるとされている。Gordonらによる研究[6]では、69の既存の米国食品医薬品局承認薬が標的とする67の薬剤可能な宿主タンパク質が同定された[6]。しかし、現時点では、いくつかの潜在的な治療薬(ファビピラビル、レムデシビル、ロピナビル、およびヒドロキシクロロキンまたはクロロキン)のみが、ヒト試験の最終段階にあると報告されている[7]。
高齢者や慢性肺疾患、糖尿病、腎臓・肝臓疾患、肥満、免疫不全者(がん、免疫不全)喫煙者などの基礎疾患を持つ人はリスクが高いとされている[8]。免疫を高める栄養補助食品の使用は、免疫応答の活性化と酸化ストレスの緩和[9]、[10]、[11]、[12]を介してコロナウイルス感染症の戦闘と制御に役立つ可能性を秘めている。現在までに、動物、植物、海洋生物、微生物などの天然資源に由来する多くの種類の栄養補助食品が報告され、使用されている。原核生物のシアノバクテリアをはじめとする真核生物を含む藻類は、栄養補助食品や治療上重要な生理活性化合物の豊富なバイオリソースである[13], [14], [15], [16], [17]。シアノバクテリウムの使用 スピルリナベースの栄養補助食品は、よく試験管内試験および臨床研究で探求されており、市販されている。スピルリナベースの栄養補助食品は、自然免疫と適応免疫を高めることが報告されている[18]、[19]、[20]、およびそのようなヒト免疫不全ウイルス(HIV)や単純ヘルペスウイルス(HSV)[21]、[22]、[23]、[24]などの異なるエンベロープウイルス感染症に対する抗ウイルス特性を持っている。このレビューでは、SARS-CoVおよび関連するウイルス感染症に対処するための藻類ベースのスピルリナ栄養補助食品の潜在的な治療的役割について議論する。
藻類の栄養補助食品。コロナウイルスや他のウイルス性疾患における潜在的な治療的役割
自然免疫応答および適応免疫応答を誘導する化合物は、一般的に様々な病原性感染症の予防および戦いのために使用されている。藻類由来の生理活性化合物は、ヒトにおける病原体の攻撃および疾患予防を制御するための免疫ブースターおよび/または治療剤として潜在的に使用することができる抗菌性、抗炎症性、免疫賦活性、および免疫調節性の特性についてよく報告されている[15,19,25]。シアノバクテリウムスピルリナは、ヒトの消費のために商業的に生産され、その高タンパク質含有量、脂質、ビタミン、必須アミノ酸、ミネラル、光合成色素、および生物学的に活性な物質(フィコシアニン、クロロフィル、およびβ-カロチン)のために、一般的に健康食品のサプリメントとして使用されている。
免疫ブースターと免疫系増強剤としてのスピルリナ
スピルリナ種の使用は、動物やヒトにおける免疫機能や疾患抵抗性を改善することが判明している[20,26]。Selmiらによるヒトを対象とした研究[26]は、スピルリナサプリメントの使用は、貧血と診断された高齢者の貧血と免疫老化を改善したことを実証した(ヘモグロビンの男性と女性でそれぞれ、前の12月のために、13グラムdL-1と12グラムdL-1を˂った)[26]。男性と女性の両方(約40%〜60%)は、6〜12週間の期間のためのスピルリナサプリメントの消費に冠状血色素ヘモグロビン、完全細胞数、およびインドールアミン2,3-ジオキシゲナーゼ酵素活性の増加を明らかにした。しかし、無作為化臨床試験は、この健康補助食品の妥当性を確保するために有用であろう。Raoらは、健康な動物モデルでの血漿、肝臓、および目の組織における生理活性化合物(β-カロチン、アスタキサンチン、およびルテイン)の源として藻類バイオマス(Spirulina platensis、Haematococcus pluvialis、およびBotryococcus braunii)の異なるタイプの使用、バイオアベイラビリティ、および抗酸化活性を実証した[27]。試験した藻類 Spirulina platensis と Botryococcus braunii はインドから分離されたものであり、微小藻類 Haematococcus pluvialis はドイツから分離されたものであった。標準的な生育培地で管理された条件で増殖させた藻類バイオマスをオリーブオイルに15日間懸濁し、カロテノイド濃度を等しくしてラットに投与した[27]。微小藻類バイオマスの投与は、ラットモデルの生細胞の遊離ラジカルとヒドロキシラジカルを消去することで、酵素活性を回復させ、脂質過酸化を防止するのに役立った。ラットにおける藻類バイオマスの反復投与後、血漿中および肝臓中の抗酸化酵素(カタラーゼ、スーパーオキシドジスムターゼ、およびペルオキシダーゼ)の活性の有意な(P ≤ .05)増加が報告され、食品、医薬品、および栄養補助食品のアプリケーションでのそれらの潜在的な役割を示している[27]。
スピルリナのサプリメントおよび/または抽出物は、異なるウイルス感染症との戦いと抑制に役立つかもしれない免疫系を強化すると考えられている[20]。スピルリナの可溶性抽出物は、異なる動物やヒトでの試験管内試験の研究や試験でナチュラルキラー(NK)細胞機能、マクロファージ貪食活性、赤血球抗体応答を高めることが判明している[20]。インターフェロンγ(IFN-γ)サイトカインは、ヒトの自然免疫および適応免疫において重要な役割を果たしており、マクロファージの主要な活性化因子だけでなく、NK細胞と好中球の刺激因子である[28]。スピルリナの投与は、さらにウイルス感染症の予防のために、ヒトにおけるIFN-γの産生を高めるCD4 +細胞の活性化などの非特異的な予防措置を強化することができる[29]。
Hirahashiら[20]は、アルカリ性条件下の屋外開放タンクで栽培したS. platensisの凝縮可溶性抽出物のヒトにおける免疫増強剤としての可能性を評価した。S. platensis の熱水抽出物は、バイオマスをオートクレーブ滅菌(1 時間、120℃)して調製し、クエン酸を用いて pH を 4.0 に調整した。遠心分離により水溶性画分を分離し、濃縮した水溶性抽出物を40~65歳の健康な男性ボランティアに経口投与した[20]。本研究では、選択されたヒトを対象とした熱水抽出物の経口摂取前後の血球分析により、S. platensisの免疫増強能力とそのメカニズムを実証した[20]。S. platensisの抽出物の投与は、インターロイキン(IL)12と18-依存的な方法でテストされた個人の50%以上でIFN -γ(NK機能の代表)の生産を増加させた。ヒトにおけるスピルリナの経口投与は、トール様受容体(TLR)とNK媒介IFN-γの産生を介してシグナル伝達応答を助けることができる。バシルカルメット-グリン細胞壁骨格は、様々な免疫療法のための強力な免疫アジュバントであり、単球/マクロファージの成熟段階を上げるためにTLR 2と4のリガンドとして作用する[30]。また、新鮮なヒト、末梢血、単核細胞または単球(TLR2/4 を発現している)にバシルカルメット・グエリン細胞壁骨格を添加した試験では、S. platensis 抽出物を投与した後に摂取した免疫競合細胞では、投与前と比較して IL-12 p40 の強力な産生が増強された[20]。したがって、S. platensis の経口摂取は、ヒトの血液細胞における TLR を介したシグナル伝達応答に関与し、免疫力を向上させる可能性がある[20]。
炎症は自然免疫において必須の役割を果たしており、引き起こされる炎症の量によっては、様々な慢性疾患を引き起こす可能性がある。ベータコロナウイルス属感染により、単球、マクロファージ、樹状細胞が活性化され、その後IL-6などの炎症性サイトカインが分泌される[1]。コロナウイルス感染の重症例における急性呼吸窮迫症候群は、一般的にサイトカイン放出症候群(CRS)および二次性血球貪食性リンパ組織球症の結果である[1,31]。CRSおよびサイトカインIL-6駆動による血清C反応性蛋白の上昇は、COVID-19に感染した患者では一般的であり、CRSを抑制するための治療法の使用に関する緊急の臨床研究につながっている[1,32]。
宿主免疫系は、パターン認識受容体を介して病原体関連分子パターンを認識する。宿主免疫系によるコロナウイルス関連分子パターンの認識は、主にTLRやNOD様受容体(NLR)などの様々なパターン認識因子の使用によって媒介される[33]。NLRP3 inflammasome活性化は、COVID-19を含むマクロファージにおける病原性感染に対する自然免疫応答において重要な役割を果たしている[34,35]。スピルリナ抽出物は、細胞外シグナル調節キナーゼ(ERK)シグナル伝達の阻害を通じて、NLRP3インフラマソームの活性化を防ぐことがわかっている[18]。Cheiらは最近、マウスRAW264.7マクロファージとヒトTHP-1細胞に対するSpirulina maxima抽出物の抗炎症効果について報告した[18]。韓国済州島の火山海水中で生育した S. maxima バイオマスをエタノール中で超音波抽出し、スピルリナ抽出物を調製した。得られた粗抽出物をジメチルスルホキシドに溶解し、細胞培養試験に用いた。
その結果、スピルリナ抽出物は、リポ多糖に誘導されたERKのリン酸化を阻害することにより、リポ多糖誘発NLRP3炎症性アブラナソームの活性化と前炎症性サイトカインである腫瘍壊死因子-α、IL-12,IL-1β、およびIL-18のアップレギュレーションを抑制できることが明らかになった[18]。ERKのリン酸化は活性酸素の生成につながるが、スピルリナ抽出物によるリン酸化の阻害は活性酸素の有害な影響を減衰させた。スピルリナ抽出物の処理時にRAW264.7細胞内のスーパーオキシドジスムターゼとグルタチオンペルオキシダーゼ(毒性のある過酸化水素を除去する)の発現に有意な減少があった。これは、マクロファージ、ヒトマクロファージ、骨髄由来マクロファージにおけるスピルリナ抽出物の抗炎症性を実証した。そのようなスピルリナ由来の抽出物は、炎症性疾患の治療のためにさらに探索される可能性がある[18]。
COVID-19に感染した患者の治療後のケアも、薬剤毒性に関連する副作用のために非常に重要である。スピルリナおよびその抽出物は、免疫ブースター、抗炎症剤、抗酸化剤、抗アポトーシス剤、および免疫刺激剤として複数の役割を果たすことが証明されている。このシナリオでは、スピルリナバイオマスおよび/またはその活性成分の応用は、薬物誘発性肝毒性および免疫抑制に対する有望な保護を提供する可能性がある。KhafagaとSayedは、細胞障害性薬物、メトトレキサート[36]の効果に対する成虫オスWistarアルビノラットの500 mgのkg – 1 bwtでSpirulina platensis粉末(DXN社、ケダ、マレーシア)の経口給餌の効果を研究した。メトトレキサートは、白血球数、肝性抗酸化酵素、還元グルタチオン、グルタチオンペルオキシダーゼ、カタラーゼ、スーパーオキサイドジスムターゼの減少を引き起こす;血清免疫グロブリンだけでなく、免疫グロブリン(Ig)A、IgM、およびIgMレベル。スピルリナ摂取量は、肝臓酵素の復元と炎症性サイトカインと脂質過酸化産物の有意な減少を介してメトトレキサートの毒性を緩和するのに役立つ。要約すると、スピルリナは、免疫成分を強化し、生理生化学的ストレスを軽減する可能性があり、したがって、治療と一緒にサプリメントとして使用したり、COVID-19感染症および関連症状を予防することができる。
スピルリナと作用機序からの潜在的な治療化合物
免疫増強剤に加えて、藻類は抗炎症性および抗ウイルス性を有する生物学的に活性な化合物の潜在的な資源であり、免疫系を強化し、コロナウイルスや他のウイルス感染症に関連する免疫障害を治療すると言われている[15,16,19]。藻類抽出物の抗ウイルス特性については、試験管内試験で多くの研究が行われてきたが、実用的な意味合いについての研究はまだ進行中であり、実証規模での検討が必要である。
アンジオテンシン変換酵素阻害ペプチド
SARS-CoV2による感染のメカニズムには、ウイルスのグリコシル化Sタンパク質が宿主ヒト細胞のACE2タンパク質に付着し、その後、Sタンパク質のプライミングのためにセリン膜貫通プロテアーゼ2を使用することが含まれている[2]。重度のコロナウイルス(すなわち、SARS-CoV)感染は、一般的にACE2のダウンレギュレーションとより重度の肺損傷をもたらす [37,38]。ACEはAngIからのアンジオテンシン(Ang)IIの生成を促進し、AngII 1型受容体を刺激することで急性肺損傷を誘発するが、ACE2およびAngII 2型受容体はこの経路をネガティブに制御して保護する[37,39]。SARS-CoV2に感染すると、防御免疫系が障害されると、ウイルスの伝播はACE2受容体を持つ臓器の組織損傷を引き起こし、炎症性マクロファージおよび顆粒球が媒介する自然炎症を誘発する。この段階では、炎症を抑制し、生命を脅かす症状を管理するために、より大きな努力が必要となる。
一般に、レニン-アンジオテンシン-アルドステロン系を阻害するACE阻害薬は、重度のコロナウイルス感染症の治療のための防具として使用される[38,40,41]。ACE阻害薬は、ACE2活性を増強することにより、肺/器官障害の治療に役立つ。しかしながら、COVID-19の治療のためのACE阻害剤の使用は、特に高血圧、心臓病、糖尿病などの病状を有する場合には、依然として批判的な議論がなされている[42]。一般に、これらの疾患の治療のための投薬はACE2の発現を増加させ、ACE2受容体の発現の増加は、ウイルスが宿主への侵入にACE2受容体を利用することから、SARS-CoV2感染のリスクの増加につながると考えられている。しかし、この概念はまだ臨床的に証明されていない。
さらに、ACE阻害剤の使用は、重度のSARS-CoV感染症の治療のために臨床的に証明されている。Kusterら[38]によると、ACE2活性とSARS-CoV2に関連した死亡率との関係を示す現在のデータはない。コロナウイルス感染症およびCOVID-19における最も一般的な致死率は、ACE2のダウンレギュレーションによる基礎的な肺損傷と関連している[38,43]。したがって、ACE阻害剤の使用は、コロナウイルス感染症の重症例における多臓器損傷の治療のために継続されている[38,[44], [45], [46]。
スピルリナは、COVID-19を含むβ-コロナウイルス感染症に関連する重度の症状(肺損傷)と炎症の治療におけるその可能性を探ることができる治療価値のあるACE阻害ペプチドの天然バイオリソースである。スピルリナ抽出物には抗炎症作用があることが報告されており、ヒトでの利用が期待されており、抗炎症剤としてのメカニズムがうまく実証されている[18]。さらに、スピルリナ栄養補助食品および由来のACE阻害ペプチドは、免疫応答を高めることがよく実証されている、サイトカイン関連の炎症を減少させ、様々な疾患のモデル動物とヒトの試験管内試験、生体内試験、およびin silico研究でACE2活性を高めるために[18,[47]、[48]、[49]、[50]]。] Heoら[49]は、ヒト内皮細胞におけるACE活性阻害における加水分解スピルリナsp.タンパク質由来のACE阻害ペプチドの可能性を調査した。彼らの研究では、Spirulina sp.のバイオマスを消化管酵素を用いて加水分解して加水分解物を得た。この加水分解物を分子量分画することにより、異なるサイズのペプチドが得られた。ACE阻害ペプチドは、イオン交換クロマトグラフィーを用いて精製し、逆相高速液体クロマトグラフィーを用いて精製した[49]。分子動力学シミュレーションの結果、精製したペプチドとACEおよびAngIIとの間にはそれぞれ5.76±1.50および2.58±0.83対のH結合が形成されており、酵素阻害剤と酵素基質阻害剤の複合体を形成し、ACEの触媒活性を阻害することでデッドエンド複合体を形成する可能性があることがわかった[49]。また、シミュレーションにより、ACE阻害ペプチド(250μM濃度)の適用は、AngII誘導性一酸化窒素および活性酸素種の産生を減少させ、誘導性一酸化窒素合成酵素およびエンドセリン-1の発現をダウンレギュレートし、EA.hy926内皮細胞におけるマイトジェン活性化プロテインキナーゼ(p38)の活性化をブロックすることが明らかになった。McCartyおよびDiNicolantonio [9]は、NADPH酸化酵素2の産生を阻害し、過酸化水素のクリアランスを促進し、またはTLR7のCys98のネイティブ構造の復元を助けることができる栄養補助食品の使用の可能性が、TLR7媒介の1型IFN(自然免疫応答)および抗ウイルス抗体の誘導を高めるのに役立つかもしれないと投稿した。したがって、このような観点から、藻類由来のACE阻害ペプチドの使用は、ACE阻害剤、免疫ブースター、およびCOVID-19を含むヒトウイルス性疾患における血管機能障害の治療として複数の役割を果たす可能性のある選択肢であるように思われる。
彼らは、スピルリナ・プラテンシス(SP Biomart Ltd.によって合成された)由来のACE阻害ペプチド(Ile-Gln-Pro [IQP]およびVal-Glu-Pro [VEP])が、Caco-2細胞単分子膜を介して無傷で吸収され、高いバイオアベイラビリティーを有すると期待されることを発見した[51]。両ペプチドの輸送はエネルギーに依存しており、VEP の輸送には P-糖タンパク質を媒介とした先端から基底側へのフラックスが関与していた。Zhengら[50]はまた、スピルリナプラテンシス由来の生理活性ペプチドIQP、VEP、同様にバイオマス加水分解物の経口投与(6 wkの10 mg-1kg-1d-1)は、ACE阻害活性を示し、高血圧ラットの血圧を改善することができることを報告した[50]。研究者らは、IQP、VEP、バイオマス加水分解物を添加した群では、対照群と比較して、それぞれ76.8%、68.6%、87.7%のACE mRNAレベルの有意な減少(P ˂ .05)があったことを発見した。これは、ACE、AngII、およびAng type 1受容体をダウンレギュレートする一方で、ACE2,Ang(1-7)、Mas、およびAng type 2をアップレギュレートすることにより、局所腎臓レニンアンジオテンシン系成分の発現を調節することにより達成された。
さらに、スピルリナ・プラテンシスのペプチックタンパク加水分解物は、ペプチジルペプチダーゼIV(半最大阻害濃度[IC50-]3.4および0.1 mg mL-1)およびACE(IC50-3.0および0.28 mg mL-1)の活性を阻害することも報告されている[47]。Aiello らは、S. platensis のペプチンおよびトリプチンの加水分解物が、用量依存的に試験管内試験で ACE 活性を低下させた(AngI の模倣基質であるヒプリル-ヒスチジル-ロイシン[HHL]からのヒプル酸[HA]の生成を測定)。同様に、両加水分解物は Caco-2 細胞の細胞アッセイにおいて、ACE 活性を阻害し、IC50 値はそれぞれ 2.7±0.3 mg mL-1 および 2.8±0.9 mg mL-1 であった。Anekthanakulら[48]は、スピルリナ由来の生理活性化合物のシリコベースの生理活性ペプチドの発見を支援するためにSpirPepプラットフォームを開発し、スピルリナ由来のペプチドが主にACE阻害活性に関与していることを示した。研究者らは、SpirPep1が間接的にACEに結合した天然のACE阻害ペプチド(AngIIおよびブラジキニン増強ペプチド)からの結合部位残基(D121,E123,S516,S517)とともに、新たに2つのACE基質結合部位(R124およびS219)を報告した。スピルリナ由来の天然ACE阻害ペプチドは、ACE阻害およびACE2活性の増強において大きな可能性を有している[48]。
ACE阻害剤は、一般に、コロナウイルス感染の重篤な症例における様々な臓器の組織損傷の治療のためにACE2活性を増強するために使用されている。さまざまな研究では、ACE2活性を高め、サイトカイン関連の炎症を減少させることを介して抗炎症および抗酸化剤としてスピルリナ由来のACE阻害ペプチドの潜在的なアプリケーションが示されている[18,[47]、[48]、[49]、[50]]]。したがって、これらの研究に基づいて、スピルリナ由来のACE阻害ペプチドの補充は、ACE2活性の調節を通じて、酸化ストレス、サイトカイン放出症候群、およびSARS-CoV2および他のコロナウイルス感染症の組織傷害の軽減と治療に潜在的な治療または補助的な役割を果たす可能性がある(図1)。しかし、これらのスピルリナ由来化合物のSARS-CoV2感染症における有用性を評価するには時期尚早であり、基礎研究や臨床研究の再検討が必要である。
図1 重症急性呼吸器症候群コロナウイルス(SARS-CoV)2の発症機序と酸化ストレスや組織損傷を緩和する上でスピルリナ栄養補助食品の提案された可能性の推定されたメカニズム。
SARS-CoVと同様に、SARS-CoV2は、宿主細胞のアンジオテンシン変換酵素(ACE)2受容体とウイルススパイクタンパク質の結合を介して宿主細胞に感染し、ACE2のダウンレギュレーションにつながると考えられている。ACE2はレニン-アンジオテンシン系の抑制因子であり、ACEはアンジオテンシン(Ang)IからAng IIへの変換を触媒し、これがさらにアンジオテンシンII型1受容体に結合して急性組織傷害を誘導する。一方、ACE2は、MASの受容体に作用し、組織の損傷から保護する7ペプチドにアンゴン1にアンゴンIIを加水分解する。SARS-CoV2感染におけるスピルリナ栄養補助食品のサプリメントは、ACE2活性をアップレギュレートし、ACE活性をダウンレギュレートすることで、サイトカイン放出症候群を克服し、組織の保護および修復をさらに助けることができるかもしれない。
抗ウイルス化合物
異なる藻類資源から得られた新規な硫酸化多糖類は、抗ウイルス特性を示し、異なるウイルス感染症に対する治療的利用が可能であることが報告されている[23]。カルシウム-スピルランとして知られるスピルリナ由来の新規硫酸化多糖類は、異なるヒト細胞株において、単純ヘルペスウイルス1型、ヒトサイトメガロウイルス、麻疹ウイルス、おたふくかぜウイルス、インフルエンザAウイルス、HIV-1などの異なるエンベロープウイルスに対して明確な抗ウイルス活性を有することが明らかになった[21,22,52]。Hayashiら[21]は、Spirulina platensis由来のカルシウム-スピルランの抗ウイルス活性の主なメカニズムが、ウイルスの宿主細胞への侵入を選択的に阻害することを介して、ウイルスの複製を阻害することに関与していることを明らかにした。カルシウム-スピルランの主な成分は、カルシウム、硫酸塩、グルクロン酸、ガラクツロン酸、グルコース、キシロース、ガラクトース、フルクトース、マンノース、リボース、ラムノースであった。研究者らは、カルシウム-スピルランの主な抗ウイルス活性は、カルシウムイオンと硫酸基のキレート化による分子構造に起因する可能性が示唆された。
別の研究では、HIV-1およびHSV-1に対するスピルリナ由来のカルシウム-スピルランの抗ウイルス性を、標準的なデキストラン硫酸塩と比較して評価している。S. platensis から単離されたカルシウム-スピルランを静脈内投与したマウスは、投与 30 分後に 1000μg mL-1 の血清濃度の上昇を示したが、徐々に減少した。カルシウムスピルランを投与したマウスの血清中には,HIV-1およびHSV-1に対する抗ウイルス活性が24時間後も持続していた。これは代表的な硫酸化多糖類であるデキストラン硫酸塩と比較して有意に高かった[52]。
フィコビリタンパクは、抗酸化作用、抗炎症作用、抗菌作用を有する水溶性タンパク質の一群である[53]。スピルリナの水溶性抽出物は、一般的にも抗ウイルス特性を示すフィコビリタンパクが豊富に含まれている。陳らによる研究[29]は、スピルリナ(Arthrospira platensis、遠東バイオテック株式会社、台北、台湾)の冷水抽出物がインフルエンザA/WSN/33(H1N1)ウイルス感染マウスで抗ウイルス効果を示したことを示した。BALB/c雌マウスにスピルリナ抽出物を5,12.5,25 mg kg-1の濃度でマウスにH1N1ウイルスを経鼻接種する4時間前に経口投与した(マウス1匹あたり2.0×104 PFU)。感染初期において、スピルリナ抽出物は細胞内のウイルス収量を減少させ、感染したマウスでは、スピルリナ抽出物5,12.5,25mg kg-1でそれぞれ経口投与で0%、20%、40%、60%の生存率の改善が見られた。血糊化は、ウイルス複製の阻害に関与するメカニズムの一つとして同定された。試験したスピルリナ抽出物は、タンパク質39.33%、多糖類11.79%、核酸19.29%、水5%、灰分1.2%、および未知成分約23.39%で構成されていた。C-フィコシアニンとアロフィコシアニンは、それぞれタンパク質画分の50%と10%を構成し、これは、スピルリナ抽出物の抗ウイルス特性は、主にフィコビリプロテインが貢献していることを示した。スピルリナ由来のフィコビリタンパクの抗炎症、抗酸化、免疫調節活性も広く報告されている[25,53,54]が、これらの生理活性化合物の複数の役割についての将来の臨床研究はまだ保証されている。
結論
SARS-CoV2によるCOVID-19の最近のパンデミックは、感染を予防し、病気を治療するための新しい研究の多面的なきっかけとなった。栄養補助食品および類似化合物の役割は、このパンデミックに対処するためのいくつかの答えを持っているかもしれない。スピルリナベースの栄養補助食品や生理活性化合物は、その抗酸化、抗ウイルス、抗炎症、免疫賦活、免疫調節特性のために知られており、したがって、免疫増強や治療薬として機能する可能性がある。天然ACE阻害剤(ACE阻害ペプチド)抗酸化剤、抗ウイルス性化合物(カルシウムスピルラン、フィコシアノビリン)の存在は、スピルリナベースの栄養補助食品は、そのようなACE2支配臓器の組織修復や抗炎症治療など、重度のコロナウイルス感染症に関連する疾患の免疫刺激、疾患予防や治療のための現在の研究や臨床試験に統合することができることを疑いの余地なく示している。所望の特性にもかかわらず、COVID-19(SARS-CoV2感染症)におけるそれらの役割は依然として限定的であり、この分野での緊急の開発が必要である。SARS-CoV2に対するスピルリナの有効性を評価するための研究を設計するには早すぎるが、栄養補助食品の可能性は、基礎および臨床研究を保証する。細胞株、動物モデルシステム、およびヒトにおける臨床研究は、COVID-19および関連症状の治療のための栄養補助食品としての藻類の生理活性化合物の使用に関するこれらの推測を理解し、検証するために必要とされている。