Экстракт коры ивы подавляет активность коронавирусов и энтеровирусов

Вещества, обладающие вирулицидным действием, широко используются для стерилизации поверхностей и инактивации вирусов в пищевых продуктах, моющих средствах и косметике. Однако большинство вирулицидов — это химические дезинфицирующие средства, которые опасны для людей и для окружающей среды. Они могут вызывать побочные эффекты, например, раздражение кожи. Более того, безоболочечные вирусы, такие как энтеровирусы, в значительной степени устойчивы к химическим дезинфектантам. Существует острая необходимость в поиске других средств широкого действия, которые боролись бы с вирусами, дополняя вакцины и лекарственные средства. Натуральные продукты являются богатым источником таких биологически активных соединений.

В предыдущей работе ученые из Финляндии показали, что водные экстракты коры ивы (Salix spp.) высокоэффективны против безоболочечных энтеровирусов (вирус Коксаки А9) и в используемых концентрациях не являются цитотоксичными. В новом исследовании они протестировали экстракты на вирулицидную активность в отношении оболочечных коронавирусов HCoV-OC43 и SARS-CoV-2, а также изучили механизм их действия. Результаты работы они опубликовали в журнале Frontiers in Microbiology.

Материалом для исследования послужили 16 клонов ивы. Из них семь клонов относились к широко распространенным аборигенным финским видам: ива темнолистная (S. myrsinifolia) и ива чайнолистная (S. phylicifolia); пять клонов были их естественными или искусственными гибридами, а остальные четыре клона представляли собой коммерческие сорта ивы из шведской программы селекции. Ученые помещали измельченные образцы коры в экстракционный сосуд из нержавеющей стали, трижды экстрагировали по 15 мин горячей водой при температуре 90°С и замораживали до дальнейших анализов. Кроме того, они использовали в работе клетки аденокарциномы легкого человека (A549), линии Vero E6 и фибробластов легких человека (MRC-5), а также штаммы вирусов Коксаки B3 (CVB3, Nancy) и A9 (CVA9, Griggs), сезонного коронавируса человека HCoV-OC43 и штамм вируса SARS-CoV-2, выделенный от первого в Финляндии пациента, заболевшего COVID-19 (SARS-CoV-2/Finland/1/2020).

В начале работы исследователи оценили противовирусный потенциал экстрактов коры ивы в отношении коронавируса OC43 с помощью анализа ингибирования ЦПД (цитопатогенного действия) на клетках MRC-5. Экстракт коры почти всех клонов ивы, за исключением двух, в концентрации 1% по объему защитил клетки MRC-5 от инфекции вирусом. При этом ни один из экстрактов не был токсичным для клеток. Противовирусный эффект был также показан в отношении коронавируса SARS-CoV-2. В дополнение к ранее проведенным экспериментам с вирусом Коксаки A9, ученые проверили действие экстрактов некоторых клонов ивы на вирус Коксаки B3 и обнаружили, что все они способны ингибировать инфекцию, защищая клетки A549, и, следовательно, одинаково эффективны против разных серотипов энтеровируса.

Далее ученые протестировали некоторые вещества из экстрактов коры ивы (салицин, салициловая кислота, пицеин и триандрин), чтобы понять, участвуют ли они в противовирусной активности экстракта. Ни одно из таких веществ не смогло блокировать вирусную инфекцию, даже в концентрации, превышающей концентрацию экстракта более, чем в 10 раз. Методом масс-спектрометрии ученые охарактеризовали химический состав полученных экстрактов. Они обнаружили такие соединения, как гидроксикоричные кислоты, салицилаты, флавоноиды, флаван-3-олы и олигомерные проантоцианидины. Таким образом, противовирусная активность экстрактов коры, вероятно, обусловлена синергическим действием этих биологически активных веществ.

Когда экстракт добавляли к клеткам до или после заражения вирусом HCoV-OC43, он не проявлял противовирусную активность. Когда же клетки были одновременно инфицированы вирусом и обработаны экстрактом, то он эффективно защищал их от инфекции. То есть экстракты коры ивы не оказывают никакого воздействия на клетки-хозяева и не мешают стадиям репликации вируса в клетке. Вместо этого они напрямую влияют на поверхность вируса. Ученые проверили это с помощью негативного окрашивания тяжелыми металлами в комплексе с трансмиссионной электронной микроскопией. В присутствии экстрактов коры ивы оба вируса образовывали агрегаты, однако микрофотографии энтеровирусов свидетельствовали об их повышенной стабильности, а коронавирусов — об их структурном распаде. Для изучения эффекта экстрактов коры ивы на энтеровирусные частицы ученые использовали метод PaSTRy, в котором с помощью РНК-связывающего флуоресцентного красителя (SGII) и кПЦР определяют температуру плавления, при которой вирусный геном высвобождается из капсида. Экстракт коры ивы стабилизировал энтеровирусный капсид, не позволяя ему раскрыться даже при высоких температурах, и предотвращал доступ SGII к геному.

Таким образом, экстракты коры ивы содержат комплекс вирулицидных агентов, которые могут синергически действовать непосредственно на вирусы. Среди будущих направлений своей работы авторы статьи назвали выявление тех нескольких биологически активных соединений, которые обуславливают противовирусное действию коры ивы, определение их химической структуры и моделирование in silico сайтов связывания между ними и вирусами.

Пептоиды — миметики антимикробных пептидов — разрушают оболочку вирусов