È fortuito (o forse indicativo di duro lavoro) che il premio Nobel Szent-Gyorgyi abbia scoperto sia l’acido ascorbico (vitamina C) che la quercetina flavonoide (all’epoca denominata vitamina P) (1).
La vitamina C esercita le sue proprietà antivirali supportando l’attività dei linfociti, aumentando la produzione di interferone-α, modulando le citochine, riducendo l’infiammazione, migliorando la disfunzione endoteliale e ripristinando la funzione mitocondriale (4-6). Ci sono anche suggerimenti che la vitamina C possa essere direttamente viricida (7).
La quercetina (nota anche come 3,3′,4′5,7-pentaidrossiflavone) è un flavonoide vegetale ampiamente distribuito, che si trova in diversi ortaggi, foglie, semi e cereali, dove viene coniugato con zuccheri residui per formare glicosidi della quercetina (8 ). Gli studi suggeriscono che l’integrazione di quercetina può promuovere effetti antiossidanti (9), antinfiammatori, antivirali (10) e immunoprotettivi (11).
La quercetina è stata studiata in vari tipi e modelli di infezione virale grazie ai suoi promettenti effetti antivirali nell’inibire le polimerasi (12), le proteasi (13), la trascrittasi inversa (14), sopprimere la DNA girasi e legare le proteine del capside virale (15, 16) .
In questa recensione raccogliamo le prove delle proprietà antivirali della quercetina, descriviamo la sua azione biologica e il profilo farmacocinetico, espandiamo la nostra precedente recensione sulla vitamina C, discutiamo le loro azioni sinergiche e proponiamo questo approccio sperimentale multi-farmaco per la prevenzione e il trattamento di Pandemia SARS-CoV-2/COVID-19.
Chimica della quercetina
Nelle piante, la quercetina è prodotta dalla via del fenilpropanoide ed è infine derivata dalla fenilalanina. Viene convertito in 4-cumaroil-CoA, tramite fenilalanina ammoniaca-lisato, in cinnamato-4-idrossilasi e 4-cumaroil-CoA-ligasi. Questo viene combinato con malonil-CoA in un rapporto 1:3 dalla 7,2′-diidrossi-4′metossiisoflavanol sintasi per formare tetraidrossi calcone. Questo a sua volta viene convertito in naringenina e in eriodittiolo attraverso il flavonoide 3′-idrossilasi. Infine, l’eriodittiolo viene idrossilato e convertito in quercetina (Figura 1) utilizzando la flavanol sintasi (17).
Biologia della quercetina
I composti flavonoidi, come la quercetina, sono stati inizialmente studiati per la loro attività biologica nell’influenzare la resistenza della parete capillare (19) e continuano ad essere studiati per i loro effetti sulla tensione vascolare (20). Gli integratori alimentari differiscono, ma spesso contengono la forma libera di quercetina – quercetina aglicone – con i numeri di codice del farmaco nazionale FDA 65448-3085, 65448-3005 (21). Una volta consumata, la quercetina passa prevalentemente inalterata nell’intestino crasso (22).
La quercetina agisce come scavenger di radicali liberi, donando due elettroni tramite o-chinone/chinone metide (23); studi sia in vitro che in vivo (24, 25) implicano la quercetina come potente antiossidante. Questa attività antiossidante può anche essere potenziata dalla vitamina C (26), come verrà discusso di seguito. C’è anche un interesse di lunga data per l’attività antinfiammatoria della quercetina, in quanto è stato suggerito come un mediatore chiave nell’elemento protettivo cardiovascolare della dieta “mediterranea” (27).
Questa logica biologica è secondaria alla capacità di scavenging dei radicali liberi della quercetina, insieme a diversi ruoli identificati in modelli in vitro e in vivo tra cui: inibizione dell’aggregazione piastrinica (28), inibizione della perossidazione lipidica (29) e suoi effetti inibitori sui mediatori pro-infiammatori come la lipossigenasi (30) e la fosfolipasi A2 (31).
Questo effetto antinfiammatorio è mediato principalmente dall’attività dei flavonoidi sul metabolismo dell’acido arachidonico e dalle vie associate leucotriene/prostaglandine. Inoltre, la 3-metil-quercetina, un metabolita della quercetina, mostra effetti stimolatori sulla frequenza del battito ciliare delle cellule epiteliali nasali, sia in vitro che in vivo, quando somministrata da sola o con un potenziatore di assorbimento HP-β-CD (32). La quercetina influisce anche sulla funzione di diversi lipidi, tirosina proteica e serina/treonina chinasi (33, 34), come il fosfatidilinositolo (PI)-3-chinasi e l’ossido nitrico sintasi inducibile (NOS2) (35, 36).
Effetti benefici della vitamina C e della quercetina nelle infezioni virali
La quercetina riduce anche significativamente la formazione di placca da parte dei virus a RNA e DNA [virus respiratorio sinciziale (RSV), polio di tipo 1, parainfluenza di tipo 3 e Herpes Simplex Virus-1(HSV-1)] mostrando proprietà anti-infettive e anti-replicative (39 ). Inibisce la replicazione delle cellule HeLa inoculate di citomegalovirus (CMV) a una concentrazione inibitoria dimezzata (IC50) di 3,2 ± 0,8 μM e con un indice di selettività (SI) di 22 (40).
La replicazione del virus dengue di tipo 2 (DENV-2) nelle cellule Vero è inibita dalla quercetina a un IC50 di 35,7 μg/mL, causando una riduzione dell’RNA DENV-2 del 67%. Ciò è attribuito alla capacità della quercetina di bloccare l’ingresso del virus o di inibire gli enzimi di replicazione virale come le polimerasi virali (41).
Studi in vivo indicano che i topi inoculati con il virus della meningoencefalite sono protetti dall’infezione letale dalla quercetina (30 o 40 mg/Kg BID, PO, per 4 giorni) in modo dose-dipendente (42). Questi effetti benefici vengono aboliti se il composto viene somministrato per meno di 3 giorni, una volta al giorno o tramite iniezione sottocutanea. Ciò può suggerire che gli effetti antivirali possono dipendere da una concentrazione inibitoria minima o da qualche forma di conversione metabolica del farmaco (42).
Il trattamento con quercetina ha anche mostrato un effetto benefico nei topi immunocompetenti infettati dal virus Mengo, dove ha ridotto la gravità del danno d’organo (43). Gli atleti integrati con quercetina sono protetti dalla suscettibilità indotta dallo stress alle infezioni del tratto respiratorio superiore (44), che non era correlata all’immunomodulazione (45, 46).
La vitamina C è un nutriente essenziale coinvolto in una vasta gamma di funzioni immunitarie; la sua integrazione ha dimostrato effetti benefici in diversi tipi di infezioni virali. Livelli ridotti di ascorbato sono stati riscontrati in pazienti con infezioni virali (47), sepsi (48), ARDS correlata alla sepsi (49) e altre malattie critiche (50).
La vitamina C ha migliorato la sopravvivenza in diversi modelli murini di infezione letale. I topi infettati dal virus dell’encefalite venezuelana e trattati con vitamina C (50 mg/kg) mostrano la metà della mortalità dei controlli con riduzioni associate dei titoli virali, dei prodotti di perossidazione lipidica e del contenuto di NO (54). I topi incapaci di sintetizzare la vitamina C (L-Gulono-gamma-lattone ossidasi nulli) sono stati infettati dall’influenza; i topi che non ricevevano vitamina C supplementare mostravano punteggi di patologia polmonare maggiori nonostante nessuna differenza nei titoli virali (55).
Nei topi sottoposti a costrizione con polmonite indotta dal virus H1N1, la vitamina C ha ridotto la mortalità in modo dose-dipendente (100% contro 80% contro 50% a 0, 125 e 250 mg/kg/giorno) e ha ridotto il danno strutturale capillare-alveolare (56). I topi inoculati con cellule cerebrali di topo Rabies+ e trattati con 100 mg/kg di vitamina C IM al giorno hanno mostrato quasi la metà della mortalità dei controlli (57).
L’unico studio sull’uomo sulla vitamina C è stato condotto su soldati dell’URSS con una grave infezione virale che indicava un’integrazione di vitamina C (300 mg/die) protetta dalla polmonite associata all’influenza ed era associata a degenze ospedaliere più brevi (58).
La somministrazione di vitamina C (iv 5 g/die due volte/settimana) in pazienti con herpes zoster ha mostrato una minore incidenza di nevralgia posterpetica (31,1% vs. 57,1%) e alla fine dello studio (settimana 16) è stato riscontrato un punteggio del dolore più basso nel trattamento gruppo (0,64 +/- 0,9 contro 1,98 +/- 0,7) (59).
La vitamina C somministrata a 1 g BID a 133 pazienti, ha ridotto il rischio (OR 0,25) di recidiva di cheratite da herpes simplex (HSK) (60), in accordo con studi precedenti che indicavano una ridotta disponibilità di ascorbato nell’occhio (61). È interessante notare che un numero crescente di segnalazioni di casi di sindromi da distress respiratorio acuto (ARDS) correlate al virus indicano un trattamento efficace con alte dosi di vitamina C per via endovenosa (62, 63).
La co-somministrazione di quercetina (12,5 mg/kg/settimana) e vitamina C e B3 in un modello murino di suscettibilità all’influenza H1N1 indotta dall’esercizio ha prolungato il tempo di morte (tempo mediano di morte: placebo 9,0 ± 0,33 vs quercetina 16,5 ± 1,2) e una migliore sopravvivenza (mortalità: placebo 74% vs quercetina 52%) rispetto ai topi che ricevevano solo vitamine B3 e C (64). Un vecchio e piccolo studio clinico ha identificato la combinazione di flavonoidi e acido ascorbico (rapporto 1:1) come benefica per le infezioni respiratorie (200 mg tre volte al giorno) (65).
Inibizione dell’ingresso di virus
L’ingresso delle cellule è un passaggio cruciale durante l’infezione virale ed è stato studiato come potenziale bersaglio di trattamenti antivirali (66-68). In un modello in vitro di infezione influenzale H1N1 e H3N2 di cellule MDCK, la quercetina ha dimostrato un effetto citopatico ridotto 48 ore dopo l’infezione (69). Questo effetto è stato osservato quando la quercetina è stata somministrata durante l’ingresso del virus (0-2 ore), era massima con il pretrattamento con quercetina ed era dipendente dalla capacità della quercetina di legare le proteine dell’emoagglutinina (HA). In particolare, la quercetina ha legato (dose-dipendente) la subunità HA responsabile della fusione della membrana durante l’ingresso del virus e l’emolisi virus-mediata (69).
In vitro, il pretrattamento con quercetina (10 μM) ha inibito la virulenza, l’ingresso e la replicazione del Rhinovirus (RV) nelle cellule BEAS-2B attraverso meccanismi multipli: ha impedito l’endocitosi del ventricolo destro attraverso una cattiva direzione della localizzazione EEA1 -un marcatore endosomiale precoce – e inibendo la fosforilazione dell’AKT con successiva riduzione della carica virale di 3 volte a 24 h, abbassando l’RNA a filamento negativo e modulando l’espressione di interferone (IFN) e IL-8 (70).
Questi risultati sono stati confermati in vivo, con una concentrazione plasmatica inferiore stimata di quercetina (nM) (simile ad altri studi (71-73)) durante i quali la quercetina ha ridotto l’RV-RNA 1 giorno dopo l’infezione, modulato KC, MIP-2, TNF-a e MCP-2 hanno ridotto l’iperreattività delle vie aeree indotta dal virus e modulato gli IFN (IFN-α e IFN-λ2) (70).
Interferisce con DNA e RNA polimerasi
Gli effetti antivirali in vitro della quercetina sugli herpesvirus (HSV-1, 2) e sugli adenovirus (ADV-3, −8, −11) suggeriscono l’inibizione della replicazione virale allo stadio iniziale in modo dose-dipendente (per HSV-1 100% di inibizione a 60 mg/L) (16, 74), nonché l’inibizione del DNA virale e dell’RNA polimerasi (12, 75, 76). Nelle cellule renali embrionali umane (HEK), inoculate con la poliomielite, la 3-metil-quercetina ha interrotto la formazione della placca mentre la quercetina stessa ha dimostrato questi effetti quando somministrata insieme alla vitamina C (77).
Infatti, la vitamina C (D- o L-ascorbato ma non deidroascorbato), ha impedito la degradazione spontanea della quercetina suggerendo la necessaria co-somministrazione con l’ascorbato per esercitare il suo effetto antivirale. Gli effetti benefici della 3-metil-quercetina (10 μM) sono stati esercitati principalmente quando il composto è stato somministrato 1-2 ore dopo l’infezione da poliovirus nelle cellule Hela, inibendo le proteine virali e la sintesi dell’RNA in modo dose-dipendente (78). Infatti, la 3-metil-quercetina è stata identificata come una molecola in grado di legare le proteine essenziali richieste durante la trascrizione da RNA a filamento negativo in RNA di polarità positiva, interferendo così con la replicazione dell’RNA virale citoplasmatico (79).
In uno studio in vivo, un metabolita della quercetina (4′,5-diacetil-3,Y,7-trimetil-quercetina), somministrato per via orale BID per 4 giorni, ha protetto i topi dall’infezione letale da virus Coxsackie, promuovendo la sopravvivenza in una dose-risposta scala: 10, 20 e 40 mg/kg hanno aumentato la sopravvivenza rispettivamente del 30, 40 e 50% (38). Questi effetti benefici sono stati attribuiti a una completa inibizione della replicazione del virus quando il composto è stato aggiunto entro 2 ore dall’assorbimento del virus e sono stati correlati al blocco del complesso RNA polimerasi, come dimostrato in vitro (38).
Inibizione della trascrittasi inversa
La quercetina è stata studiata in vitro come agente antivirale per l’HIV grazie alla sua capacità di inibire enzimi cruciali: trascrittasi inversa (RT), integrasi (IN) e proteasi (PR) (80). La quercetina riduce significativamente la replicazione virale dell’HIV (81) e, quando aggiunta alle cellule mononucleate del sangue periferico (PBMNc) infette da HIV e rispetto ai controlli infetti da HIV, la quercetina ha ridotto i livelli di p24, l’espressione genica Long Terminal Repeat (LTR) e l’infettività virale insieme a un’inibizione del TNF-α e alla sovraregolazione di IL-13 (11).
È stato anche dimostrato che la quercetina inibisce l’attività RT non HIV in vitro, inclusa la trascrittasi inversa della mieloblastosi aviaria (AMV-RT), il virus associato a Rous-2 (RAV-2-RT) e il virus della leucemia murina di Maloney (MMLV-RT) . La quercetina ha mostrato un’azione inibitoria dose-dipendente: a 50 μM, è stata raggiunta un’inibizione del 23% sia di AMV-RT che di RAV-2-RT ea 10 μM di un’inibizione di MMLV-RT di mammiferi di quasi il 60% (14). HIV-RT è stato inibito completamente a 2 μg/ml di quercetina in modalità parzialmente competitiva (76). Si ritiene che questi effetti antivirali della quercetina siano correlati ai cinque gruppi idrossilici su 3, 3′, 4′, 5 e 7 poiché l’attività inibitoria è inferiore per baicaleina, quercetagetina o luteolina che mancano di questi gruppi (75).
È interessante notare che Harakeh et al. ha studiato l’effetto dose-dipendente dell’acido ascorbico (0-150 μg/ml) sui linfociti T infetti da HIV in vitro e ha riportato che >99% di trascrittasi inversa e quasi >90% di soppressione dell’antigene p24 e un’inibizione del 93% della formazione di sincizi , un marker correlato all’infettività virale e agli effetti citopatici (82).
Inibizione delle proteasi
La quercetina è un potente inibitore della proteasi dell’HIV in vitro, con un IC50 di 58,8 μM (83). L’attività catalitica della serina proteasi NS3 del virus dell’epatite C (HCV) è stata direttamente inibita dal trattamento con quercetina in modo dose-dipendente (inibizione del 95% di NS3 a 1,25 mg/ml); in questo studio la quercetina ha bloccato la produzione di RNA del virus e ha impedito la replicazione del virus del 70% a 72 ore senza influire sulla vitalità cellulare (13).
Blocco dell’assemblaggio del virus
Il trattamento con quercetina inibisce la replicazione dell’HCV (84). Questo effetto è attribuito alla sua capacità di modulare l’espressione di Heat Shock Protein (HSP), impedendo così il legame cruciale tra il fattore di shock termico e gli elementi (HSF-HSE) necessari per la trascrizione indotta dallo stress dei geni dello stress (85, 86). La quercetina ha ridotto HSP70 e HSP40, impedendo così la formazione di complessi della proteina 5A non strutturale (NS5A-HSP70 e NS5A-HSP40) necessari per l’apparato di replicazione del genoma dell’HCV attraverso il sito di ingresso del ribosoma interno (IRES). Nonostante il titolo HCV inalterato, la produzione di particelle infettive è stata ridotta, cosa interessante più dal trattamento con quercetina che dal knockdown HSP, mostrando una relazione dose-dipendente: a 0,5 μM la quercetina ha ridotto la produzione virale del 29%, a 5 μM del 90% e a 50 μM di quasi il 100% (84).
Proprietà immunomodulatorie
La quercetina stimola le cellule T-helper a produrre interferone-γ (IFN-γ) derivato da (Th-1) e downregola IL-4 derivato da Th2 quando aggiunto alle cellule mononucleate periferiche del sangue in coltura (11). Studi di immunonutrizione nei topi con polifenoli supplementari, inclusa la quercetina, hanno mostrato una maggiore attività litica delle cellule NK, chemiotassi dei neutrofili e proliferazione dei linfociti (87, 88).
Il fibroblasto del prepuzio umano (HFF) e le cellule endoteliali (EC) pretrattate con 2-fosfo-ascorbato (ASC-2P) hanno resistito all’infezione da CMV; hanno mostrato una riduzione degli antigeni immediati e tardivi e la resa virale è stata inibita di 50–100 volte nelle EC e di 100–1.000 volte in HFF (89). Questo effetto non dipendeva da una presenza prolungata di ASC-2P, ma veniva abolito se l’ASC2-P veniva aggiunto dopo l’infezione da virus, indicando un effetto immunomodulatore, piuttosto che direttamente antivirale.
Modelli animali con topi gulo (–/–) insufficienti in vitamina C, quando infettati con 20 unità di emoagglutinazione (HAU) di influenza H3N2 hanno mostrato esiti peggiori rispetto al tipo selvatico e Gulo (–/–) sufficiente in vitamina C (90). Gulo (–/–) ha mostrato una riduzione di IFN-α/β mentre mostrava livelli più elevati di IL-1α, TNF-α e IL-1B. Quando i topi Gulo (–/–) hanno ricevuto vitamina C supplementare, questi profili di espressione delle citochine sono andati persi.
I pazienti con infezione acuta di Epstein-Barr (EBV) trattati con alte dosi di vitamina C per via endovenosa (7,5-50 g) hanno mostrato livelli di EBV-IgG più bassi ( mentre i livelli di anticorpi IgM EBV VCA IgM erano correlati negativamente all’aumento della concentrazione plasmatica di ascorbato (91). I pazienti con mielopatia associata a HTLV-1/paraparesi spastica tropicale HAM/TSP sono stati tutti trattati con successo con 35-40 mg/kg di vitamina C orale per 3-5 giorni nonostante nessun cambiamento nel titolo anticorpale sierico di HTLV-1 o CSF HTLV-1, indicando un effetto immunomodulante (92).
Di questi pazienti, 4 sono stati sottoposti a uno studio on-off sulla vitamina C che ha dimostrato una “relazione dose-risposta positiva con sintomi neurologici”. Uno studio prospettico separato su un numero diverso di terapie ha indicato che la vitamina C ha migliorato i gradi di disabilità motoria in HAM/TSP nel 20% dei pazienti (93). È stato quindi dimostrato che l’acido ascorbico ad alte dosi mostra effetti antiproliferativi (riduzione del 95% della linfoproliferazione) e immunomodulatori (attraverso la riduzione di TNF-α, IFN-γ, IL-6 e p19) nelle cellule mononucleate del sangue periferico (PBMC) estratte da HAM+ pazienti e linee cellulari T helper.
La somministrazione di vitamina C è stata correlata a una maggiore produzione di interferone ed è stata studiata per il suo possibile utilizzo per la prevenzione del fallimento del vaccino. La vaccinazione antirabbica, quando integrata con 2 g di vitamina C orale per ciascuna delle 3 iniezioni ha provocato, a 24 ore, un aumento dei livelli sierici di IFN-α, indicando che “la vitamina C è un efficace stimolatore della produzione di interferone” (94).
I topi che seguono una dieta ad libitum contenente vitamina C aumentano l’induzione dell’interferone (62-145%) a seconda del titolo virale dell’inoculazione (95) e l’L-ascorbato aggiunto alle linee cellulari di topo stimolate aumenta la sintesi dell’interferone (96). Bassi livelli di vitamina C, infatti, sono stati correlati a un’insufficiente fosforilazione dei trasduttori di segnale e all’attivazione della trascrizione (STAT), che rappresentano un processo cruciale di segnalazione degli IFN (97). In particolare, le cellule T di topi carenti di vitamina C mostrano difetti nella fosforilazione di STAT3 (90).
Focus su SARS-CoV-2
La quercetina è stata studiata per il suo possibile effetto antivirale su diversi membri della famiglia Coronaviridae e, come menzionato da Ling Yi e colleghi, “la quercetina offre grandi promesse come potenziale farmaco nel trattamento clinico della SARS” (98). Il SARS-Coronavirus, descritto nel 2003 (99), è un virus a RNA a filamento singolo di circa 29.700 nucleotidi, che utilizza i siti dei ribosomi per codificare due glicoproteine replicasi, PP1a e PP1b, che mediano la replicazione virale (99, 100).
Una volta che queste glicoproteine precursori sono state sintetizzate, la proteasi 3C-like (3CLpro) gioca un ruolo critico nel rilascio litico dei suoi replicati (101). La quercetina-3β-galattoside si lega alla proteasi SARS-Cov 3CL e inibisce la sua attività proteolitica con un IC50 di 42,79 ± 4,95 μM (102).
Questa azione inibitoria su 3CLpro dipende dal gruppo ossidrile della quercetina che, come mostrato attraverso la modellazione molecolare e la mutazione Q189A, riconosce Gln189 come un sito cruciale su 3CLpro responsabile del legame della quercetina (102). La quercetina è stata anche identificata come un composto in grado di bloccare l’ingresso del SARS-Coronavirus nelle cellule Vero E6 con una concentrazione semiefficace (EC50) di 83,4 μM e con bassa citotossicità (CC50 3,32 mM) (98).
SARS-CoV-2, il virus responsabile della pandemia di COVID-19 del 2020 (103), appartiene al genere Betacoronavirus e al sottogenere Sarbecovirus e, a causa del suo dominio di legame recettoriale simile, si presume, analogamente al SARS-CoV, che infettare i pneumociti di tipo II che entrano attraverso il recettore dell’enzima di conversione dell’angiotensina II (104).
SARS-Cov-2 proteasi 3CL mantiene lo stesso sito Gln189 (105) di SARS-Cov 3CLpro, che in precedenza era stato identificato come sito di legame per i gruppi idrossilici della quercetina e dei suoi derivati (102).
È interessante notare che uno studio in vitro sul trattamento con acido ascorbico sulle cellule dell’organo tracheale ciliato con embrione di pollo (CETO) ha promosso la resistenza all’infezione da Coronavirus ma non ha mostrato alcun effetto sull’ortomixovirus o sul paramixovirus (106).
Nonostante l’ampiezza e la profondità degli studi antivirali in vitro e in vivo sugli effetti immunomodulatori della quercetina e della somministrazione di vitamina C, sono assolutamente necessari ulteriori studi per confermare le attività inibitorie della quercetina sull’ingresso del virus SARS-Cov-2, sull’RNA polimerasi e sulla altri necessari enzimi del ciclo di vita virale.
Farmacocinetica della quercetina
I glicosidi della quercetina somministrati per via orale sono idrossilati dalle β-glucosidasi nell’intestino (107, 108). L’aglicone quercetina permea passivamente la barriera epiteliale intestinale mentre i glicosidi della quercetina vengono assorbiti attraverso il cotrasportatore intestinale sodio/glucosio-1 (109). La biodisponibilità della quercetina orale è estremamente variabile, raggiungendo valori dallo 0 al 50% (110). La quercetina può essere metabolizzata sia negli enterociti che negli epatociti formando composti glucuronidati, solfati o/e metilati (111).
Infatti, quattro su cinque gruppi idrossilici della quercetina possono essere glucuronidati dall’UDP-glucuronosiltransferasi, formando i suoi principali metaboliti: quercetina-3-glucuronide, 3′-metilquercetina-3-glucuronide e quercetina-3′-solfato (112). La distribuzione nel tessuto di ratto della quercetina somministrata per via orale a lungo termine (12 settimane) mostra la concentrazione più alta nei polmoni mentre i maiali mostrano le concentrazioni più alte nel fegato e nei reni (113).
Al contrario, la somministrazione a breve termine non mostra una distribuzione marcata, il che implica che gli effetti benefici della quercetina nella prevenzione dell’infezione virale respiratoria polmonare potrebbero essere massimizzati dalla somministrazione a lungo termine. Dopo 500 mg di quercetina orale, è stata trovata una concentrazione plasmatica massima di ~15 μg/L di quercetina aglicone (~50 nM, Tmax di 3 h) e 450 μg/L di coniugati non metilati di quercetina (Tmax di 4 h) (114) . La somministrazione endovenosa determina un’emivita di eliminazione di 0,7–2,4 ore con un volume di distribuzione allo stato stazionario compreso tra 6,2 e 92,6 L e con una clearance corporea totale di 30 ore (110).
Profilo sicuro e dosaggio ottimale
La supplementazione orale con quercetina fino a 1 g/die per 3 mesi non ha prodotto effetti avversi significativi (111). In uno studio randomizzato controllato con placebo, 30 pazienti con prostatite cronica sono stati integrati con quercetina orale (1 g/die) e hanno riportato solo due lievi reazioni avverse (mal di testa e parestesia periferica temporanea) (115).
La somministrazione endovenosa di quercetina in uno studio clinico di fase I su pazienti oncologici ha provocato nausea, vomito, sudorazione, vampate di calore e dispnea a dosi >10,5 mg/Kg (756 mg per 70 kg di individuo) (116). Solo dosi più elevate somministrate per via endovenosa fino a 51,3 mg/Kg (circa 3.591 mg per individuo) sono state associate a tossicità renale (111). La sicurezza dell’integrazione orale a base di quercetina durante la gravidanza e l’allattamento non è stata stabilita.
Abbiamo precedentemente descritto il profilo di sicurezza e le strategie di dosaggio della vitamina C (117). Secondo i dati presentati sopra, proponiamo il seguente dosaggio ottimale (Tabella 1). Sono necessari ulteriori studi per esaminare e discutere la possibile somministrazione di quercetina per periodi di tempo prolungati (>1 anno).
Azione antivirale sinergica
La quercetina si ossida spontaneamente per formare O-semichinone e O-chinone/chinone metide (QQ), che possono legare i tioli proteici formando composti tossici (118). Questo processo di effetti sia anti-ossidanti che pro-ossidanti è stato chiamato il “paradosso della quercetina” (119). Tuttavia, QQ può essere riciclato in quercetina da donatori di elettroni come NADH o ascorbato, o formare insieme al glutatione 6-glutationil-quercetina o 8-glutationil-quercetina (GSQs) (107, 120).
È importante sottolineare che se i livelli di ascorbato o glutatione sono insufficienti, la quercetina può essere deviata a QQ ed esercitare effetti proossidanti.
Pertanto, sottolineiamo l’importanza della sua co-somministrazione con la vitamina C (121, 122). Tuttavia, anche se il QQ mostra un’affinità maggiore per il glutatione rispetto alla vitamina C (121), i metaboliti metilati della quercetina mostrano una preferenza maggiore per l’ascorbato rispetto ai tioli, suggerendo un ciclo di attività che eserciterà effetti antiossidanti (Figura 2) (123).
Inoltre, sia i GSQ (124) che i tioli della proteina QQ hanno dimostrato di essere instabili e transitori – della durata di minuti e ore anziché di giorni – suggerendo una sovrastima della tossicità in vitro proposta (125).
Le concentrazioni soprafisiologiche di ascorbato raggiunte con la somministrazione endovenosa (iv 3 gr q6) sono in grado di scavenging di radicali liberi e donazione di elettroni, prevenendo l’ossidazione della quercetina o del glutatione. In questo scenario, l’ascorbato può esercitare effetti antiossidanti e immunoprotettivi, la quercetina e i suoi metaboliti esercitano una risposta antivirale concomitante e, se si formano composti ossidati dalla quercetina, possono essere parzialmente riciclati dall’ascorbato e trasportati dal glutatione, prevenendone così la possibile tossicità.
link di riferimento: https://www.frontiersin.org/articles/10.3389/fimmu.2020.01451/full
La vitamina C o acido ascorbico (AA) è il principale antiossidante non enzimatico idrosolubile presente nel plasma(4). Le principali funzioni della vitamina C sono neutralizzare i radicali liberi, ridurre il ferro, rigenerare la vitamina E e agire come cofattore delle diossigenasi degli enzimi α-chetoglutarato. Questi enzimi partecipano alla sintesi dei neurotrasmettitori, alla regolazione dell’espressione genica e alla reticolazione delle fibre di collagene(5).
La vitamina C agisce nel corpo umano come scavenger di radicali liberi e, per questo motivo, previene il danno cellulare indotto dai radicali liberi(6), fornendo protezione contro vari disturbi come artrite, aterosclerosi, cancro, diabete e ischemia, tra l’altro, che coinvolge lo stress ossidativo(7,8).
Come è noto, questa vitamina deve essere incorporata nella dieta e in molti casi integrata per ottenere tutti i suoi effetti benefici per la salute(9).
L’assorbimento della vitamina C dalla dieta dipende da una molteplicità di fattori che dipendono dalla diffusione facilitata e da un meccanismo di trasporto del substrato che coinvolge gli specifici trasportatori degli ascorbati, la cui saturazione e bassa espressione controllano l’efficacia della vitamina C sierica concentrazione.
In questo contesto, è disponibile un gran numero di formulazioni contenenti acido ascorbico per via orale, ma quando sono necessarie dosi elevate, sono necessarie somministrazioni parenterali. È noto che le concentrazioni plasmatiche di vitamina C sono solitamente al di sotto del normale nei pazienti critici(10), inversamente correlate con l’insufficienza multiorgano(11) e direttamente con i tassi di sopravvivenza(12), il che evidenzia l’importanza di questa vitamina nel trattamento e nel progresso di questo tipo di pazienti(13).
Si stima che il 40% dei pazienti critici con shock settico abbia livelli sierici di vitamina C che suggeriscono lo scorbuto (<11,3 μmol/l). Poiché la vitamina C è un elemento essenziale nella generazione di vasopressori endogeni e anche un potenziale mediatore nel mantenimento della capacità di risposta dei vasopressori vascolari, una carenza acuta può contribuire a ipotensione, infiammazione esagerata, perdita capillare e compromissione del microcircolo(14).
La vitamina C può anche funzionare come un debole agente antistaminico per fornire sollievo da sintomi simil-influenzali come starnuti,
naso che cola o chiuso e seni gonfi. Tre studi controllati sull’uomo hanno riportato che c’era un’incidenza significativamente più bassa di polmonite nei gruppi supplementati di vitamina C, suggerendo che la vitamina C potrebbe ridurre la suscettibilità alle infezioni del tratto respiratorio inferiore in determinate condizioni. È stato segnalato che COVID-19 causa infezioni del tratto respiratorio inferiore, quindi la vitamina C potrebbe essere una delle scelte efficaci per il trattamento del COVID-19(15).
MATERIALE E METODI
Per comprendere in dettaglio questi presupposti, analizziamo le sperimentazioni cliniche e/o i documenti di ricerca disponibili in letteratura.
La strategia di ricerca si è basata sulla combinazione di termini Mesh (Medical Subject Headings) e parole chiave relative a ciascun termine, combinate dagli operatori booleani AND, OR e NOT.
Le parole chiave di interesse utilizzate per identificare i termini sono state “Malattie da Virus”; “insufficienza respiratoria”; “Viremia”; “Polmonite”; “coronavirus”; “COVID”; “Sepsi”; “Acido ascorbico” ; “Vitamine [Azione farmacologica]”. Inoltre, è stato preso in considerazione il requisito aggiuntivo che gli articoli corrispondano a studi clinici o revisioni degli stessi. Pertanto, sono stati introdotti termini e parole chiave ad essi correlati.
Le banche dati consultate per l’identificazione degli studi sono state: Pubmed ( www.ncbi.nlm.nih.gov ) e SCOPUS ( www.scopus.com ). Le strategie sono state integrate da ricerche nel registro degli studi clinici (clinicaltrials.gov).
RISULTATI E DISCUSSIONE
Per quanto riguarda gli effetti avversi che questa terapia può potenzialmente portare, ci sono antecedenti di diversi studi in cui pazienti con patologie respiratorie sono stati randomizzati a ricevere un’infusione endovenosa di vitamina C (50 mg/kg in destrosio al 5% in acqua, n=84/ giorno), non si sono verificati eventi avversi imprevisti correlati allo studio durante lo studio(16).
In uno studio di fase I sulla sicurezza dell’acido ascorbico per via endovenosa in pazienti con sepsi grave, nessun paziente trattato con basse o alte dosi di acido ascorbico ha subito eventi avversi identificabili(17). I protocolli di dosaggio per questo studio sono emersi dalla ricerca preclinica. I soggetti sono stati assegnati a uno qualsiasi dei tre gruppi di dosaggio (0 mg/kg/giorno, 50 mg/kg/giorno o 200 mg/kg/giorno) in un rapporto 1:1:1 utilizzando uno schema randomizzato generato utilizzando Research Randomizer ( 18).
Nathens et al. somministrato 1 grammo di acido ascorbico ogni 8 ore per 28 giorni a pazienti critici senza effetti avversi(19). Tanaka et al. somministrato 66 mg/kg/ora per 24 ore a pazienti con ustioni sul 50% della superficie senza eventi avversi(20). Hoffer et al. somministrato fino a 90 grammi di acido ascorbico per via endovenosa 3 volte a settimana a pazienti con neoplasia avanzata senza eventi avversi(21).
Tuttavia, in un altro studio in pazienti con patologie renali preesistenti(22) è stata segnalata insufficienza renale in seguito al trattamento con acido ascorbico. Uno studio clinico di fase I ha valutato la sicurezza della combinazione di ascorbato per via endovenosa ad alte dosi con gemcitabina in pazienti con carcinoma pancreatico in stadio IV. I pazienti hanno tollerato bene la terapia di associazione e non sono stati segnalati effetti avversi significativi(23).
In generale, dosi elevate di acido ascorbico per via endovenosa, anche associate a tumori maligni, sono state ben tollerate negli studi clinici(24,25).
In termini di efficacia, la vitamina C è stata studiata in una varietà di regimi di dosaggio (25-200 mg/kg/giorno IV) per diverse condizioni cliniche critiche tra cui sepsi, ustioni, traumi e sindrome da distress respiratorio acuto (ARDS)(26).
L’evidenza suggerisce che la somministrazione di vitamina C può ridurre la necessità di supporto vasopressorio(27), abbreviare la durata della ventilazione meccanica(28) e la durata della degenza in terapia intensiva(29).
Per quanto riguarda il trattamento della sepsi, fino al 2019 la qualità e la quantità delle prove non erano ancora sufficienti per trarre conclusioni definitive(30). Nell’ottobre dello scorso anno è stato pubblicato il più grande studio completato sulla vitamina C come trattamento per la sepsi(16). Lo studio CITRIS-ALI è stato uno studio multicentrico, controllato, in doppio cieco, che ha arruolato 167 pazienti con sepsi e ARDS che sono stati randomizzati a ricevere 50 mg/kg ogni 6 h di vitamina C per via endovenosa ad alte dosi (HDIVC) per 4 giorni ver – su placebo.
Sebbene fosse un risultato secondario, lo studio ha mostrato una differenza statisticamente significativa nella mortalità per tutte le cause a 28 giorni (29,8% nel gruppo HDIVC vs 46,3% nel gruppo placebo, valore p <0,05). Le curve di sopravvivenza di Kaplan-Meier per i 2 gruppi erano significativamente differenti usando il test di Wilcoxon (χ21 = 6,5; p = 0,01).
Inoltre, il gruppo trattato con vitamina C ha mostrato più giorni senza terapia intensiva al giorno 28 (10,7, HDIVC contro 7,7, placebo, p = 0,03), più giorni senza ricovero (22,6 HDIVC contro 15,5 placebo, p = 0,04) e più giorni senza ventilatore (13,1 HDIVC contro 10,6 placebo, p = 0,15). Alla luce di questi risultati e in ragione dell’emergenza da SARS-CoV-2, l’Ospedale Nazionale di Rilevanza Arnas Civico di Cristina-Benfratelli di Palermo, ha deciso di curare i pazienti con 10 grammi di vitamina C in 250 ml di soluzione fisiologica per infondere ad una velocità di 60 gocce/minuto(31). L’evoluzione clinica dei pazienti inclusi (che hanno firmato un consenso informato) sarà registrata nell’ambito di uno studio longitudinale.
Considerando che le alte dosi di vitamina C sono di costo trascurabile e che non hanno mostrato alcun effetto collaterale significativo, qualsiasi diminuzione dei giorni di degenza, terapia intensiva e mortalità, ne rende utile l’esplorazione.
In un contesto pandemico come quello attuale, è importante utilizzare le evidenze per ottenere terapie appropriate e utili. Recentemente, le informazioni sull’uso di diversi farmaci per il trattamento del COVID-19 sono aumentate rapidamente.
CONCLUSIONE
Sebbene siano necessarie ulteriori prove sulla sua efficacia, sembra che l’uso di alte dosi di vitamina C per via parenterale sia un’alternativa sicura, disponibile ed economica soprattutto per i pazienti critici.
link di riferimento: http://dx.doi.org/10.30827/ars.v61i2.15164
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