Kefir chroni przed wirusem Cov19

1 . Wstęp

Infekcje wirusowe mogą zagrażać życiu człowieka [ 1 ]. Ostra infekcja dróg oddechowych jest związana z wirusami, grzybami i bakteriami oraz powoduje zachorowalność i śmiertelność u dorosłych, dzieci i osób z obniżoną odpornością [ 2 ].

Wirusy z rodzin Paramyxoviridae , Orthomyxoviridae , Adenoviridae , Picornaviridae i Coronaviridae mogą powodować infekcje dróg oddechowych. Wirusy z rodziny Coronaviridae mają otoczkę i jednoniciowe RNA. Koronawirusy (CoV) mają największy genom RNA (30 kB) i zakażają ludzi i zwierzęta [ 3 , 4 ]. CoV mogą infekować dolne drogi oddechowe u osób starszych, przewlekle chorych, a także u dzieci [ 5 ]. Zakażenie CoV może również prowadzić do zaburzeń żołądkowo-jelitowych, oddechowych, wątrobowych i ośrodkowego układu nerwowego [ 6 , 7 ].

CoV były główną przyczyną wybuchu bliskowschodniego zespołu oddechowego (MERS) w Arabii Saudyjskiej w 2012 r. oraz ciężkiego ostrego zespołu oddechowego (SARS) w Chinach w latach 2002–2004 [ [8] , [9] , [10 ] . Różne CoV związane z SARS badano u nietoperzy jako żywicieli rezerwuarowych [ 7 , 11 , 12 ].

W dniu 12 grudnia 2019 r. w Wuhan (prowincja Hubei, Chiny) rozpoznano zakażenie nowym CoV, które spowodowało zapalenie płuc . Stwierdzono, że ten nowy CoV ma 96 % podobieństwa do CoV nietoperzy, gdy zsekwencjonowano cały genom [ 14 ]. Światowa Organizacja Zdrowia (WHO) 11 lutego 2020 r. nazwała ten nowy koronawirus zespołu ostrej niewydolności oddechowej CoV 2′ (SARS-CoV-2). SARS-CoV-2 początkowo przetoczył się przez Chiny i rozprzestrzenił się na cały świat. WHO nazwała chorobę wywołaną zakażeniem SARS-CoV-2 „choroba koronawirusa 2019” (COVID-19). Na dzień 25 października 2020 r. COVID-19 doprowadził do 42 624 910 potwierdzonych przypadków i 1 149 928 zgonów na świecie [ 15 ].

Strategie stosowane do zwalczania infekcji wirusowych obejmują opracowanie odpowiedniej szczepionki lub skutecznego leku przeciwwirusowego do leczenia zakażonych pacjentów [ 16 ]. Mechanizm działania większości szczepionek polega na promowaniu komórek T-pomocniczych typu 1 (Th1 lub klaster różnicowania (CD) ⁴⁺ ) do wytwarzania różnych cytokin, takich jak interferon (IFN)-γ, interleukina (IL)-2, i IL-12. Ta ostatnia stymuluje dojrzewanie limfocytów T zabójców i wzmacnia cytotoksyczność komórek NK (natural killer) w celu identyfikacji i niszczenia komórek zakażonych wirusem [ 17 ]. Buisman i in. [ 18] poinformował, że szczepionki indukują produkcję immunoglobuliny (Ig)A w celu ochrony organizmu. Mechanizm działania leków przeciwwirusowych opiera się głównie na wzmacnianiu układu odpornościowego, tłumieniu przyczepiania się wirusa do komórek docelowych lub zatrzymywaniu etapów replikacji [ 16 ].

Nie jest dostępny skuteczny lek lub szczepionka przeciwko COVID-19. Jednak drobiazgowa higiena i wspomaganie układu odpornościowego to możliwe strategie profilaktyczne. Dlatego pilnie potrzebne są badania mające na celu odkrycie odpowiednich związków wzmacniających układ odpornościowy i hamujących aktywność SARS-CoV-2, ponieważ obecnie dostępne leki przeciwwirusowe (np. wirusy grypy) nie są skuteczne przeciwko SARS-CoV-2 [ 19 , 20 ].

Produkty naturalne mogą wzmacniać układ odpornościowy i tłumić infekcje wirusowe. „Kefir” to sfermentowany napój mleczny podobny do rzadkiego jogurtu, który jest wytwarzany z ziaren kefiru. Kefir zyskał globalną akceptację jako zdrowy probiotyk (tj. żywy mikroorganizm, który może zapewnić korzyści zdrowotne, gdy jest spożywany poprzez poprawę/przywrócenie flory jelitowej) i został wyprodukowany na skalę komercyjną [ 21 ]. W odniesieniu do zdrowia ludzkiego kefir ma działanie przeciwwirusowe, przeciwbakteryjne i przeciwzapalne. Wykazano, że kefir hamuje poziomy enzymu konwertującego angiotensynę (ACE), metabolizm cholesterolu, przyspiesza gojenie się ran, hamuje wzrost guza i powoduje zmiany w układzie odpornościowym w celu złagodzenia objawów astmy i alergii [ [22] , [23] , [24 ] ,[25] ]. Kefir i pochodne kefiru (np. polisacharydy, białka, peptydy) mogą hamować aktywność wirusa poprzez modulowanie odpowiedzi układu odpornościowego i/lub zakłócanie adhezji wirusa [ 26 , 27 ]. Działają również jako środki przeciwzapalne, hamując aktywność prozapalnych cytokin, takich jak IL-1β, czynnik martwicy nowotworu (TNF)-α i IL-6 [ 27 ]. Dlatego kefir i jego produkty uboczne mogą być stosowane jako środki ochronne przed infekcjami wirusowymi.

Ten przegląd skupia się na mechanizmie przeciwwirusowym kefiru i jego produktów ubocznych. Sformułowano pewne sugestie dotyczące potencjału kefiru przeciwko wirusom, takim jak SARS-CoV-2, aby pomóc naukowcom w badaniu aktywności przeciwwirusowej opartej na tym naturalnym produkcie.

2 . Patogeneza COVID-19

Patogeneza COVID-19 jest nie do końca poznana. Jednak porównanie ze sposobem działania infekcji SARS-CoV i MERS-CoV może dać wgląd w zrozumienie infekcji spowodowanej przez SARS-CoV-2.

Do tworzenia i infekcji CoV wykorzystuje się cztery białka strukturalne. Białko odpowiedzialne za przyłączanie się wirusa do gospodarza jest glikoproteiną „kolec” (S) [ 28 ]. Białko błonowe (M) odpowiada za kształt, zakrzywioną błonę i wiązanie nukleokapsydu wirusa [ 29 ]. Uwalnianie wirusa i patogeneza są rolami białka otoczki (E) [ 30 , 31 ]. Za wiązanie genomu RNA wirusa odpowiada białko nukleokapsydu (N), ale jest ono również ważne dla replikacji wirusa ( ryc. 1 ) [ 32 ].

1. Pobierz : Pobierz obraz w wysokiej rozdzielczości (183 KB)
2. Pobierz : Pobierz obraz w pełnym rozmiarze

Rys. 1 . Struktura SARS-CoV-2.

CoV muszą dotrzeć do cytoplazmy, aby się replikować, [ 33 ], więc muszą wchodzić w interakcje z receptorami komórkowymi [ 34 , 35 ]. Glikoproteiny S z SARS-CoV-2 oddziałują z receptorami ACE2 na błonach komórek płuc (podobnie jak w przypadku SARS-CoV) [ 14 ]. Po związaniu receptor–wirus, wirus i błona komórkowa łączą się po rozbiciu glikoprotein S przez enzymy proteolityczne, co prowadzi do wniknięcia genomu wirusa do cytoplazmy [ 36 ]. Transbłonowe proteazy serynowe typu II są białkami związanymi z ACE2 i mogą wzmacniać fuzję wirusa [ 37 , 38]. Następnie zachodzi replikacja genomowego RNA i transkrypcja mRNA wirusa, która obejmuje syntezę genomowego RNA z RNA o ujemnej polarności ( ryc. 2 ) [ 39 ].

1. Pobierz : Pobierz obraz w wysokiej rozdzielczości (471 KB)
2. Pobierz : Pobierz obraz w pełnym rozmiarze

Rys. 2 . Cykl życia koronawirusów.

W konsekwencji białka S, E i M powstają na nowo i są włączane do retikulum endoplazmatycznego lub ciała Golgiego. Białko nukleokapsydu i genomowy RNA łączą się w celu utworzenia nukleokapsydu. Następnie cząsteczki wirusa rozwijają się w pośredni przedział retikulum endoplazmatycznego aparatu aparatu Golgiego [ 19 ]. Następnie białka N dokonują kapsydu genomu wirusowego w celu tworzenia dojrzałych wirusów [ 40 ]. Następnie cząsteczki wirusa łączą się z błoną plazmatyczną w celu uwolnienia wirusa [ 41 ].

Objawy u osób zakażonych SARS-CoV-2 to suchy kaszel, gorączka, duszność, ból głowy i zapalenie płuc prowadzące do niewydolności oddechowej, a nawet zgonu [ 14 ]. Uważa się jednak, że takie objawy są łagodnymi reakcjami w stosunku do objawów wywoływanych przez SARS i MERS [ 4 ]. Okres inkubacji wynoszący 2–10 dni dla SARS-CoV-2 zapewnia szybką epidemię poprzez przenoszenie się z osoby na osobę przez skażone ręce i kropelki rozprzestrzeniające się poprzez kaszel i kichanie [ 42 ]. Leki przeciwwirusowe nie są wystarczające ze względu na zdolność wirusa do zmiany jego struktury genetycznej [ 43 ].

3 . Charakterystyka i potencjalne zastosowanie kefiru

Kefir został opatentowany najpierw w Europie Wschodniej, na Bałkanach i na Kaukazie. Jest to mleko fermentowane kwasowo-alkoholowe o kremowej konsystencji [ 44 , 45 ]. Zakres średnic ziaren kefiru wynosi 0,3–3,5 cm [ 46 , 47 ]. Ziarna kefiru zawierają mikroorganizmy probiotyczne, które występują w złożonej matrycy białek i polisacharydów [ 48 , 49 ]. Kefir powstaje przez zmieszanie ziaren kefiru zawierających różne populacje bakterii kwasu mlekowego (LAB) i drożdży ze świeżym mlekiem w temperaturze pokojowej. Okres inkubacji daje ogromną szansę na rozwój i rozprzestrzenianie się mikrobiologicznej społeczności ziaren kefiru, co prowadzi do dodania lub utraty bakterii, drożdży i ich genów [ 22 ]., 24 , 25 ]. Kefir można łatwo formować różnymi sposobami, w tym metodami tradycyjnymi i komercyjnymi [ 50 ]. Kefir posiada szereg korzyści zdrowotnych [ [51] , [52] , [53] ] związanych z jego społecznością drobnoustrojów i wydajnością metaboliczną, takich jak kwasy organiczne [ 54 , 55 ]. Ponadto zainteresowaniem komercyjnym jest zwiększenie wykorzystania kefiru jako pożywki do promowania wzrostu bakterii prozdrowotnych [ [56] , [57] , [58]]. Głównym polisacharydem w ziarnach kefiru jest kefiran heteropolisacharydowy, który składa się z równoważnych ilości galaktozy i glukozy, które w większości są wytwarzane przez Lactobacillus kefiranofaciens [ 59 ]. Kefiran zwiększa lepkość kwaśnego mleka [ 60 ]. Kefiran może wytwarzać materiały żelowe o dobrej lepkości w niskich temperaturach i może być stosowany do ulepszania produktów fermentowanych [ 61 ]. Ponadto kefiran ma ważne właściwości przeciwnowotworowe, przeciwgrzybicze, przeciwbakteryjne [ 62 , 63 ], a także immunomodulujące lub chroniące nabłonek [ 45 ], przeciwzapalne [ 64 ], gojące [ 53 ] i przeciwutleniające [47 ].

Najczęstszymi rodzajami bakterii w ziarnach kefiru i mleku są Lactococcus , Streptococcus , Lactococcus lactis podgatunek lactis, Lactobacillus delbrueckii podgatunek bulgaricus, L. helveticus , L. casei podgatunek pseudoplantarum , L. skefiri, L. brekevis i Streptococcus , L. które stanowią około 37–90% populacji drobnoustrojów ( tabela 1 ) [ [22] , [23] , [24] , [25] ). Od wieków wiadomo, że bakterie te przynoszą ważne korzyści zdrowotne [ 65]. Również inne gatunki bakterii, takie jak Leuconostoc mesenteroides lub gatunki drożdży, mogą dominować w niektórych ziarnach kefiru [ 25 ]. Cechą odróżniającą kefir od innych fermentowanych produktów mlecznych jest to, że w ziarnach kefiru występuje wiele populacji drożdży [ 66 , 67 ].

Skład kefiru zależy od rodzaju mleka (podłoża wzrostowego) użytego do fermentacji. Odżywcze znaczenie kefiru polega na jego wzbogaceniu w różne biocząsteczki (np. minerały, cukry, węglowodany, białka, peptydy, witaminy, tłuszcze) oraz w metabolity wtórne (np. katechina, wanilina, kwas ferulowy, kwas salicylowy) [ 68 ]. Witaminy B1, B2, B5 i C, pierwiastki w wysokich stężeniach (np. wapń, magnez, potas, sód) i niskich stężeniach (np. cynk, miedź, żelazo) oraz niezbędne aminokwasy (np. seryna, treonina, alanina ,lizyna, walina, izoleucyna, metionina, fenyloalanina, tryptofan) są obecne w kefirze [ [69] , [70] , [71]]. Składniki te odgrywają ważną rolę w poprawie immunomodulacji, trawienia, metabolizmu, bilansu energetycznego, gojenia, ośrodkowego układu nerwowego i homeostazy [70 , 71 , 72 ]. Nisoli i in. donoszą, że aminokwasy zawierające kefiran wydłużają zdrowe życie osób starszych i poprawiają stan psychiczny pacjentów z ciężkim urazowym uszkodzeniem mózgu [ 73 ].

3.1 . Odpowiedź układu odpornościowego na suplementację kefirem

Mikrobiom jelitowy (GM) to całość mikroorganizmów, bakterii, wirusów, pierwotniaków i grzybów oraz ich zbiorowy materiał genetyczny, obecnych w przewodzie pokarmowym (GIT). GM może być stosowany do leczenia/zapobiegania chorobom, ponieważ może regulować odpowiedź immunologiczną, jeśli zostanie zastosowany w odpowiednich ilościach [ 65 , 74 ]. GM wykazał skuteczność przeciwko wirusom grypy i Streptococcus pneumoniae w modelach zwierzęcych [ 75 ].

Różne probiotyki wykazują różne zdolności we wspieraniu i regulowaniu wrodzonego i adaptacyjnego układu odpornościowego [ 76 ]. Zawierają ugrupowania immunostymulujące, w tym kwas lipotejchojowy, peptydoglikany i kwasy nukleinowe [ 77 ]. Probiotyki mogą również zmniejszać nasilenie różnych typów infekcji przewodu pokarmowego [ 76 ] i górnych dróg oddechowych [ 78 , 79 ]. Mikroorganizmy probiotyczne mogą tłumić aktywność wirusa i wnikanie wirusa do komórek gospodarza poprzez wiązanie się z wirusem [ 80 ].

Potencjalnym mechanizmem działania przeciwwirusowego niektórych probiotyków może być bezpośrednie wychwytywanie, wzmacnianie związków odpornościowych, a także rozwój bakteriocyn, kwasu mlekowego i nadtlenku wodoru jako środków przeciwwirusowych [ 81 ]. Korzystne działanie mikroorganizmów probiotycznych może działać poprzez bezpośredni wpływ na żywe komórki drobnoustrojów lub pośrednio poprzez wydzielanie metabolitów (biomolekuł) przez drobnoustroje [ 82 ]. Möller i in. wykazali, że biocząsteczki obecne w sfermentowanym mleku mlecznym mogą zwiększać produkcję limfocytów i cząsteczek Ig [ 83 ].

Kilku naukowców omawiało wpływ kefiru na układ odpornościowy. W modelu mysim Yasui i in. badali aktywność przeciwwirusową Bifidobacterium breve po podaniu doustnym przeciwko wirusom grypy [ 84 ]. Wykazali, że B. breve chroni dolne drogi oddechowe przed infekcją wirusową. Inne badania wykazały zmniejszenie populacji patogenów nosa po spożyciu fermentowanego mleka [ 85 , 86 ].

Vinderola i in. wykazali skuteczność kefiru (i innych probiotyków) jako środka wzmacniającego układ odpornościowy. Wykazali, że kefir może regulować odpowiedź immunologiczną poprzez zwiększenie liczby komórek jelitowych i oskrzelowych IgA ⁺ , ale także jego potencjału fagocytarnego dla makrofagów otrzewnowych i płucnych, jeśli jest stosowany u myszy [ 87 ]. Donieśli również, że ekspresja cytokin IL-4, IL-6 i IL-10 wzrosła w blaszce właściwej jelita cienkiego myszy, którym podawano kefir. Perdigon i in. poinformował, że myszy karmione sfermentowanym mlekiem wykazywały odpowiedzi immunologiczne, takie jak wzrost liczby komórek IgA ⁺ , aktywność makrofagów i swoiste odpowiedzi przeciwciał [ [88] , [89] , [90]]. Can i in. wykazali, że poziom IgM wzrósł po podaniu kefiru pstrągowi z Çoruh ( Salmo coruhensis ) [ 91 ]. Thoreux i Schmucker badali immunomodulujące działanie kefiru u młodych szczurów immunizowanych w obrębie dwunastnicy toksyną cholery (CT) [ 92]. Odkryli, że poziom anty-CT IgA był podwyższony w surowicy, kępkach Peyera, węzłach chłonnych krezkowych, śledzionie i blaszce właściwej jelit szczurów karmionych kefirem w porównaniu ze szczurami w grupie CT. Zasugerowali, że kefir indukuje odpowiedź immunologiczną błony śluzowej jelit przeciwko CT u młodych dorosłych szczurów, ale nie u szczurów starzejących się. Dalsze badania wykazały nasilenie ekspresji cytokin IL-1α, IFN-γ, TNF-α, IL-6 i IL-10 po podaniu kefiranu (wytwarzanego przez mikroflorę kefiru L. kefiranofaciens ) różnym grupom myszy [ 26 ]. Podobnie wzrost stężenia IFN-γ w surowicy zaobserwowano w odpowiedzi na szczepienie przeciwko ospie, co sugeruje podobny sposób działania kefiru do wspomnianego powyżej [ 93 ].]. Wskazuje na podobieństwo mechanizmu kefiru i zdolności szczepionki do leczenia infekcji wirusowej, ponieważ leczenie oparte na IFN wykazało zdolność do leczenia pacjenta zakażonego wirusem zapalenia wątroby typu C [ 94 , 95 ].

Immunomodulacyjne działanie kefiru rozciąga się również na jego pochodne. Kilka badań wykazało siłę probiotycznych populacji kefiru (np. LAB) w modulowaniu swoistych i nieswoistych odpowiedzi immunologicznych [ 96 ]. Nowy probiotyczny szczep L. kefiranofaciens M1 obecny w ziarnach kefiru wykazał działanie immunoregulacyjne, przeciwalergiczne, przeciwastmatyczne i przeciw zapaleniu jelita grubego in vitro i in vivo u myszy wolnych od zarazków [ 97 ]. L. reuteri i L. plantarum wykazały pozytywne działanie przeciwko myszom zakażonym wirusem zapalenia płuc [ 98]. Okres 2–12 tygodni spożywania L. plantarum HEAL 9 i L. paracasei 8700 wykazał zmniejszenie ryzyka zakażenia przeziębieniami wywołanymi przez ludzkie rinowirusy poprzez indukcję komórek CD4 ⁺ i CD8 ⁺ [ 99 ]. Cavicchioli i in. wykazali, że oczyszczone bakteriocyny z podgatunku L. lactis lactis wykazywały zauważalną aktywność hamującą przeciwko wirusowi opryszczki polio-1 [ 100 ]. Ponadto Nanis i in. wykazali, że podawanie probiotyków, takich jak Lactobacillus acidophilus i BifidobacteriaGatunki wzmocniły odpowiedź leczniczą na leczenie zakażenia wirusem zapalenia wątroby typu C (HCV) poprzez regulację IFN-α i rybawiryny [ 95 ]. Weiss i in. donieśli, że podanie L. acidophilus NCFM spowodowało regulację w górę genów powiązanych z komórkami dendrytycznymi pochodzącymi ze szpiku kostnego myszy poprzez aktywację ekspresji wirusowych genów obronnych w sposób zależny od receptora toll-podobnego 2–IFN-β [ 101 ].

Adiloğlu i in. badali wpływ doustnego podawania kefiru na ludzki wrodzony układ odpornościowy [ 102 ]. Zaopatrywali 18 zdrowych uczestników w kefir przez 6 tygodni i mierzyli w surowicy poziomy TNF-α, IL-1, IL-5, IL-8, transformującego czynnika wzrostu-β, hemoglobiny, kreatyniny i aminotransferazy alaninowej. Wyniki wykazały wzrost polaryzacji reakcji immunologicznej dla typu Th1, zmniejszenie odpowiedzi typu Th2, aw konsekwencji odpowiedź alergiczną. Również zmniejszenie ekspresji IL-8 po suplementacji kefirem może kontrolować odpowiedź zapalną poprzez hamowanie chemotaksji neutrofili. W przeciwieństwie do tego, wzrost ekspresji IL-5 może nasilać wydzielanie IgA w błonie śluzowej przewodu pokarmowego, powodując bardziej wydajną odpowiedź immunologiczną w świetle jelita ( Fig. 3 ).

1. Pobierz : Pobierz obraz w wysokiej rozdzielczości (552 KB)
2. Pobierz : Pobierz obraz w pełnym rozmiarze

Rys. 3 . Potencjalny mechanizm działania kefiru na infekcję wirusową. ( A ) Kefir wzmacnia odpowiedź immunologiczną poprzez stymulację produkcji cytokin, w tym interferonu gamma (IFN-γ), interleukiny (IL)-2 i IL-12. ( B ) Kefir hamuje odpowiedź zapalną poprzez hamowanie wytwarzania cytokin, takich jak IL-6, IL-1 i czynnik martwicy nowotworu (TNF)-α.

3.3 . Aktywność przeciwwirusowa kefiru

Znaczny wzrost liczby chorób wirusowych, zwłaszcza wywołanych nowo pojawiającymi się wirusami (Chikungunya, Dengue, Ebola, Zika, SARS-CoV-2) spowodował spustoszenie w zdrowiu publicznym na całym świecie [ 106 , 110 ]. Ponadto nie opracowuje się wystarczającej liczby leków, aby powstrzymać rozwój oporności na leki przeciwwirusowe.

Silny związek między żywieniem człowieka, układem odpornościowym i ich rolą w występowaniu, rozwoju i tłumieniu chorób zakaźnych może być korzystną koncepcją w poszukiwaniu produktów wzmacniających układ odpornościowy [ 111 ]. Jedna z metaanaliz sugeruje, że probiotyki i prebiotyki mogą wzmacniać immunogenność szczepionek przeciw grypie u dorosłych [ 112 ].

W odniesieniu do leków przeciwwirusowych z niewielkimi skutkami ubocznymi, kilku naukowców badało, czy produkty probiotyczne mogą być stosowane jako środki zaradcze wraz ze środkami przeciwwirusowymi [113] , [114] , [115 ]. de Andrade i in. wykazali, że zdolność kefiru (37,5 μg/ml) przeciwko wirusowi Zika zachodzi poprzez tłumienie wpływu na komórki nabłonka lub antagonizm wpływu wirusa na proliferację limfocytów T [ 106 ]. Wykazano, że zastosowanie L. kefiri ( 100 μg/ml) wzmaga rozwój cytokin przeciwwirusowych i komórek dendrytycznych pochodzących z ludzkich monocytów, dzięki czemu można je stosować jako środki przeciwwirusowe i przeciwnowotworowe [ 116 ].]. Wykazano, że drożdże, jako jeden ze składników kefiru, są miejscem replikacji wirusów RNA, takich jak HCV i SARS; ta cecha może pomóc w zrozumieniu mechanizmu redukcji replikacji wirusa. Około 100 nieistotnych genów drożdży wpływa na replikację wirusów RNA niektórych roślin (np. wirusa krzaczastego karłowatości pomidora, wirusa mozaiki bromu), więc drożdże mogą również wpływać na inne ludzkie wirusy RNA [ 117 , 118 ]. Parsons i współpracownicy wyizolowali chlorowodorek amantadyny z drożdży i wykazali, że ma on właściwości przeciwwirusowe ( ryc. 4 ) [ 119 ].

1. Pobierz : Pobierz obraz w wysokiej rozdzielczości (633 KB)
2. Pobierz : Pobierz obraz w pełnym rozmiarze

Rys. 4 . Działanie przeciwwirusowe kefiru.

3.3.1 . Wirusowe zapalenie płuc

Wirusy grypy regularnie wywołują sezonowe epidemie u ludzi, którym można przeciwdziałać za pomocą terapii przeciwwirusowej i szczepionek. Niemniej jednak te działania terapeutyczne często wykazują ograniczoną skuteczność u osób z obniżoną odpornością lub osób starszych. Ponadto wysoka elastyczność genetyczna wirusów utrudnia skuteczność aktywnych szczepionek i środków przeciwwirusowych [ 120 ]. W takich sytuacjach dobowe podawanie drobnoustrojów probiotycznych może być pomocne przeciwko wirusom grypy [ 121 ].

Bakteryjny szczep kwasu mlekowego Enterococcus faecium NCIMB 10415 może osłabiać działanie wirusów grypy poprzez bezpośredni kontakt i interakcje [ 20 ]. Choi i in. badali działanie przeciwwirusowe supernatantów bezkomórkowych (CFS) pięciu jogurtów fermentowanych poniżej inkubacji beztlenowej z L. acidophilus , L. rhamnosus , L. plantarum , Streptococcus thermophilus i Bifidobacterium bifidumw porównaniu z siedmioma wirusami RNA (w tym wirusami grypy) (122). Wykazali, że metabolity jogurtu fermentowane za pomocą bakterii probiotycznych można wykorzystać do ulepszania leków i sfermentowanej żywności na bazie mleka. Maruo i in. badali przeciwwirusowy potencjał mleka sfermentowanego przez Lactococcus lactis podgatunek cremoris wytwarzający egzopolisacharydy u myszy [ 123 ]. Wykazali, że płuca myszy z grupy leczonej mlekiem fermentowanym Cremoris podgatunku L. lactis miały znaczny spadek miana wirusa w porównaniu z grupą kontrolną. Goto i in. zbadali działanie przeciwwirusowe nieżywych i żywych L. acidophilusu myszy zakażonych wirusem grypy (H1N1). Zasugerowali, że poprawa aktywności komórek NK w płucach wywołana przez kilka przeciwwirusowych cytokin i chemokin po doustnym podaniu L. acidophilus może chronić przed zakażeniem wirusem grypy [ 124 ]. Badanie porównawcze między dostępnym w handlu lekiem przeciwko wirusowi grypy (H1N1) i izolatom L. plantarum wykazało, że ten ostatni miał wyższą skuteczność [ 125 ]. Doustne przyjmowanie L. rhamnosus poprawiło przeżywalność myszy poprzez motywowanie humoralnej i komórkowej odpowiedzi immunologicznej oraz wykazywało zwiększoną odporność gospodarza na zakażenie wirusem grypy [ 120 ]]. Co więcej, Bae i współpracownicy przeprowadzili badania przesiewowe właściwości przeciwwirusowych probiotyków L. plantarum i Leuconostoc mesenteroides na ludzkie wirusy grypy sezonowej i ptasiej grypy [ 121 ]. Poinformowali , że te probiotyki w znacznym stopniu kontrolowały replikację wirusa w płucach myszy . Lactobacillus gasseri wywiera kilka ważnych efektów [ 121 ] i wykazuje znaczną aktywność przeciwko wirusowi syncytialnemu dróg oddechowych (RSV), który jest głównym patogenem wywołującym zapalenie płuc i zapalenie oskrzelików u dzieci [ 126 ]. Miano RSV w płucach myszy jest znacznie zmniejszone po L. gasserileczenia i podobny wzór obserwuje się dla ekspresji cytokin prozapalnych wynikających z zakażenia RSV.

Badanie proteomii komórkowej wykazało, że białko aktywujące CBP związane z SNF2 jest cząsteczką bioaktywną w aktywności L. gasseri w porównaniu z RSV [ 126 ]. Ponadto, b-glukany z Saccharomyces cerevisiae wykazały działanie przeciwko wirusowi świńskiej grypy poprzez zwiększenie produkcji IFN-g i tlenku azotu [ 127 ]. Friemana i in. zaprojektowali specyficzny test do wykrywania małych cząsteczek odpowiedzialnych za blokowanie replikacji SARS-CoV na podstawie supresji niestrukturalnego białka 3 (nsp3) lub proteazy podobnej do papainy (PLP). Uzasadnieniem tego badania przesiewowego było to, że zwiększona ekspresja nsp3 w S. cerevisiae spowodowała niezwykle powolny wzrost fenotypu [ 128 ].]. PLP ma kluczowe znaczenie dla replikacji wirusa. Aby odkryć, które cząsteczki są odpowiedzialne za tłumienie replikacji SARS-CoV, zaprojektowano test oparty na drożdżach pod kątem aktywności PLP. Przeprowadzono badania przesiewowe zestawu cząsteczek, aby przetestować ich działanie hamujące PLP i utrzymać wzrost. NSC158362 blokowało wyłącznie replikację SARS-CoV, ale nie wykryto żadnego wpływu na aktywność proteazy, deubikwitynazy lub anty-IFN nsp3, co sugerowało mechanizm hamujący replikację SARS-CoV, w którym aktywność PLP nie była wyraźnie widoczna. Zamiast tego można oczekiwać bezpośredniego hamowania poprzez modyfikację funkcji PLP. Ponadto, aktywność proteaz PLP była hamowana w teście opartym na komórkach, gdy traktowano supresorem NSC158011 ( tabela 1 ).

Tabela 1 . Mikroorganizmy probiotyczne w kefirze i ich działanie przeciwwirusowe.

Gatunki drobnoustrojów	Aktywność przeciwwirusowa	Bibliografia
Lactobacillus casei	Rotawirus	[ 24 , 142 , 143 , 144 ]
Lactobacillus delbrueckii	Wirus opryszczki pospolitej typu 2 (HSV-2)	[ 24 , 25 , 142 , 143 , 145 ]
Lactobacillus delbrueckii	Echowirus E7 i E19, wirus grypy H1N1, wirus Coxsackie, wirus grypy, wirusy grypy sezonowej i ptasiej	[ 23 , 54 , 142 , 145 ]
Lactobacillus acidophilus	Wirusowe zapalenie wątroby typu C, wirus grypy, rotawirus, Coxsackie	[ 142 , 143 , 145 , 146 ]
Lactobacillus gasseri	Wirus grypy typu A, syncytialny wirus oddechowy (RSV)	[ 142 , 143 ]
Lactobacillus crispatus	HSV-2	[ 142 , 147 ]
Lactobacillus amylovorus	Echowirus E7 i E19	[ 142 ]
L. rhamnosus	Wirus grypy, wirus opryszczki pospolitej typu 1, Coxsackie	[ 142 ]
L. sakei	Wirusy łososiowate	[ 142 ]
L. reuteri	Wirus Coxsackie A i Enterowirus 71	[ 142 ]
Lactococcus lactis subsp. lactis	Kaliciwirus kotów, norowirus (NV), wirus Herpes simplex 1 (HSV-1) i wirus polio (PV-1)	[ 22 , 24 , 25 , 54 , 143 , 144 , 147 , 148 , 149 , 150 ]
Lactococcus lactis subsp. cremoris	Wirus grypy	[ 149 , 150 , 151 ]
Streptococcus thermophilus	Coxsackie, wirus grypy	[ 122 ]
Leuconostoc spp.	Ludzki adenowirus typu 5	[[ 143 ]]
Leuconostoc mesenteroides	Wirusy łososiowate, wirusy grypy sezonowej i ptasiej	[ 22 , 24 , 142 , 144 , 151 ]
Bifidobacterium spp.	Rotawirus	[ 151 ]
B. długość geograficzna	Rotawirus	[[ 146 ]]
Saccharomyces cerevisiae	Wirus świńskiej grypy, koronawirusy	[ 24 , 25 , 128 , 143 , 147 , 152 , 153 , 154 , 155 , 156 ]
Ganoderma lucidum	Enterowirus 71	[ 152 ]
Penicillium sp. Vega 347	Wirusy dengi	[ 152 ]

3.3.2 . Rotawirusy

Rotawirusy są źródłem choroby biegunkowej u niemowląt i małych dzieci. Kilka badań wykazało, że gatunki Lactobacillus (np. L. casei i L. acidophilus ) oraz gatunki Bifidobacterium (np. B. longum ) wykazują aktywność przeciwko rotawirusom [ 114 , 129 , 130 ]. Aktywność gatunków L. casei i Bifidobacterium przeciwko infekcji rotawirusem zaobserwowano poprzez budowę białka NSP4 i uwalnianie Ca2 ⁺ . Badanie wykazało zmniejszenie wpływu zakażenia rotawirusem poprzez zmniejszenie niszczenia komórek (Tabela 1 ) [ 114 ].

3.3.3 . Wirus opryszczki pospolitej (HSV)

HSV jest główną przyczyną infekcji opryszczki, która może rozwijać się w wielu częściach ciała, ale najczęściej na narządach płciowych (HSV-2) lub ustach (HSV-1) [ 100 , [131] , [132] , [ 133] ]. L. lactis podgatunki lactis, L. rhamnosus i L. brevis oraz L. crispatus wykazują aktywność odpowiednio przeciwko HSV-1 i HSV-2 [ 100 ]. Ostatnie badania wykazały, że oczyszczone bakteriocyny z podgatunku L. lactis lactis wykazywały zauważalną aktywność hamującą przeciwko HSV-1 i można je było stosować jako nowe środki przeciwwirusowe [ 100 ]. Ponadto Khani i in. stwierdził, żeL. rhamnosus poprawił żywotność makrofagów w usuwaniu HSV-1 [ 131 ]. L. brevis ma hamujący wpływ na reprodukcję HSV-2, związany z kompozytami o masie cząsteczkowej >10 kDa, co jest możliwe dzięki odpornemu na ciepło, niebiałkowemu składnikowi bakteryjnemu znajdującemu się na powierzchni komórki [ 132 ]. Mousavi i in. zbadali aktywność hamującą L. crispatus przeciwko HSV-2 w liniach komórkowych ssaków Vero i HeLa: [ 133 ] L. crispatus wydaje się „łapać” cząstki HSV-2. Co więcej, pojawienie się mikrokolonii L. crispatus na powierzchni komórki może blokować receptory HSV-2 i zapobiegać wnikaniu wirusa do komórek we wczesnej infekcji ( Tabela 1) .

3.3.4 . Enterowirusy

Enterowirusy są źródłem wielu infekcji, które są na ogół łagodne. Niemniej jednak infekcja enterowirusowa ośrodkowego układu nerwowego może powodować poważne zaburzenia zdrowotne [ 134 ]. Większość enterowirusów rozmnaża się w przewodzie pokarmowym, więc LAB może się przed nimi bronić w przewodzie pokarmowym [ 134 ]. Liczne badania wykazały aktywność dostępnych na rynku probiotyków jako środków przeciwwirusowych przeciwko wybranym enterowirusom [ 134 , 135 ]. W 2016 roku zbadano działanie przeciwwirusowe dwóch dostępnych na rynku probiotyków. Lactobacillus reuteri Protectis i Lactobacillus casei Shirotazostały przebadane przeciwko enterowirusowi 71 (EV71), wirusowi Coxsackie typu A (CA), szczepowi 6 (CA6) i CA16 (głównemu patogenowi odpowiedzialnemu za choroby rąk, pryszczycy i jamy ustnej) w ludzkich liniach komórkowych okrężnicy i mięśni szkieletowych. L. reuteri Protectis wykazał znaczną aktywność przeciwko EV71 [ 135 ]. Autorzy utrzymywali, że efekt przeciwwirusowy osiągnięto poprzez fizyczną interakcję między cząstkami wirusa a bakteriami, która zatrzymała przenikanie wirusa do komórki gospodarza ssaka. Nie udokumentowano wyników leczenia przeciwwirusowego L. casei Shirota . Sunmola i in. zbadali aktywność przeciwwirusową LAB L. plantarum i L. amylovorus na enterowirusy [ 134 ]]. Wykazali aktywność przeciwwirusową L. plantarum i L. amylovorus w osadach komórek bakteryjnych, CFS i hodowli bulionowej przeciwko echowirusowi 7 (E7) i E19 przed i po leczeniu. Ponadto aktywność hamującą wobec wirusów Coxsackie wykazały szczepy L. plantarum , L. acidophilus i L. rhamnosus oraz ich pochodne ( tabela 1 ) [ 122 , 136 ].

3.3.5 . Inne wirusy

Wirusy przenoszone przez żywność, takie jak norowirusy (NV) i wirus zapalenia wątroby typu A, stanowią poważne zagrożenie dla zdrowia publicznego, które wymaga opracowania nowych i skutecznych metod powstrzymywania infekcji wirusowych przenoszonych przez żywność [ 137 ]. Aboubakr i in. określili przeciwwirusową aktywność probiotycznego LAB przeciwko kaliciwirusowi kotów (alternatywa dla ludzkich NVs) [ 137 ]. Wykazali, że stosowanie podgatunku L. lactis lactis skutkowało zmniejszeniem miana wirusa. L. reuteri wykazuje znaczącą aktywność przeciwko CA poprzez bezpośrednią interakcję bakteria-wirus, która zaburza wnikanie CA do komórek gospodarza [ 135 ]. Ponadto badanie podawania probiotyków, takich jak L. acidophilus iGatunki Bifidobacteria wykazały zwiększoną odpowiedź gojenia na leczenie anty-HCV poprzez regulację IFN-α i rybawiryny ( Tabela 1 ) [ 95 ].

4 . Wnioski i przyszłe aspekty

Pandemia COVID-19 sieje spustoszenie na całym świecie i jest poważnym problemem dla wszystkich środowisk naukowych. Swoista szczepionka przeciwko SARS-CoV-2 nie jest dostępna, ale leki przeciwwirusowe (rybawiryna, acyklowir, gancyklowir, inhibitory neuraminidazy) są w trakcie badań [ 19 ]. Jednak każda próba znalezienia odpowiedniego leczenia w walce z COVID-19 musi dotyczyć układu odpornościowego.

Kefir i jego składniki odgrywają kluczową rolę regulacyjną w odpowiedzi immunologicznej. Pod tym względem opisano aktywność przeciwko wirusowi Zika, HCV, wirusowi zapalenia wątroby typu B, wirusowi grypy (H1N1), HSV, rinowirusom i retrowirusom.

Postulowano, że niektórzy pacjenci z COVID-19 umierają po masywnej odpowiedzi zapalnej wynikającej z burzy cytokinowej obejmującej 1 L-6, IL-1, TNF-α i IFN-γ. Proponowanym początkowym rozwiązaniem chroniącym pacjentów przed burzą cytokinową jest blokada funkcji IL-6 lub podanie związku w celu stłumienia zapalenia. Kefir może hamować aktywność cytokin prozapalnych. Stosowanie kefiru (i jego produktów ubocznych) jako inhibitora ekspresji cytokin prozapalnych u pacjentów z COVID-19 może być realną polityką.

Replikacja SARS CoV-2 jest zależna od pH, dlatego warto byłoby wyjaśnić związek między spożyciem kefiru a jego zdolnością do zmiany pH [ 44 , 45 ]. Badania wykazały, że pH kefiru jest kwaśne (pH 4,6) [ 21 , 138 ]. Ta kwasowość jest związana z różnymi populacjami bakterii kwasowych [ 139 , 140 ]. Rea i in. donoszą, że kwaśne pH ziaren kefiru może zakłócać działania patogenne [ 139 ]. Ze względu na jego zdolność do wytwarzania kwaśnych metabolitów wtórnych i nie uleganie rozkładowi, kefir może zmieniać pH w określonym obszarze, gdy jest spożywany. Fuzja CoV zachodzi w lekko zasadowym pH [ 141], więc ustalenie związku między spożyciem kefiru a zmianami pH w określonym miejscu ciała i infekcją wirusową byłoby warte zachodu.

W oparciu o wszystkie badania przeprowadzone na kefirze i jego drobnoustrojach probiotycznych, kefir może działać jako środek ochronny przed infekcjami wirusowymi.

Wkład autorów

Wszyscy autorzy wnieśli wkład w analizę danych, redagowanie lub poprawianie artykułu. Wszyscy autorzy wyrazili ostateczną akceptację opublikowanego artykułu i ponoszą odpowiedzialność za wszystkie aspekty pracy.

Zgoda na publikację

Nie dotyczy.

Dostępność danych

Dane wspierające ten artykuł są dostępne na rys. 1 , rys. 2 , rys. 3 , rys. 4 i tabeli 1 . Zestawy danych analizowane w niniejszym badaniu są dostępne u odpowiedniego autora na uzasadnione żądanie.