Острая респираторная вирусная инфекция, или попросту насморк, сильно портит нам настроение и самочувствие. Более половины случаев ОРВИ вызваны риновирусами. Эти вирусы широко распространены и неплохо изучены, тем не менее лекарства от них нет. Медики и пациенты борются не с возбудителем инфекции, а с ее симптомами, следовательно, насморк — неизлечимая болезнь. Хорошо хоть, что сама проходит. Однако у нас появилась надежда, что и на риновирусы найдется управа. Специалисты Венского медицинского университета под руководством доцента Иоганнеса Штёкля (Johannes Stöckl) и доктора Гвидо Гвальдони (Guido Gualdoni) нашли способ помешать развитию вируса, изменив метаболизм зараженных клеток. Пока новый метод опробован на мышах [1].
Риновирусы размножаются в клетках эпителия верхних дыхательных путей. Сами они не в состоянии синтезировать необходимые белки и нуклеиновые кислоты и вынуждают клетки хозяина делать всё за них. При этом клеточный метаболизм изменяется: активизируется синтез жиров, белков и нуклеотидтрифосфатов, необходимых для создания новых копий вируса, а синтез собственных белков инфицированной клетки ослабевает.
Австрийские ученые начали с того что уточнили подробности метаболических изменений при риновирусной инфекции. Они работали с первичной культурой фибробластов человека и клетками HeLa, которые заражали риновирусом RV-B14. Клетки растили в среде с глюкозой несущей флуоресцентную метку В инфицированных клетках действительно активируется синтез углеводов жирных кислот и нуклеотидов при этом клетки усиленно поглощают глюкозу. В этом процессе участвует фермент фосфоинозитид-3-киназа (PI3K) и зависимый от его активности белок GLUT1 — глюкозный транспортер который облегчает перенос глюкозы через клеточную мембрану внутрь клетки. Второй источник глюкозы — гликогенолиз. Клетка тратит запасы гликогена отщепляя от него молекулы глюкозо-1-фосфата. Клеточный метаболизм и потребление глюкозы активизируются спустя полтора часа после заражения а через семь с половиной часов возвращаются к исходному уровню В этот промежуток времени клетка работает на риновирус В клетках которым недостает глюкозы вирус размножается очень плохо.
Если риновирус так остро нуждается в глюкозе, можно попробовать использовать ее как мишень для антивирусной терапии. Гвидо Гвальдони и его коллеги обработали культуры инфицированных клеток 2-дезоксиглюкозой (2-ДГ). Это аналог глюкозы, который не участвует в метаболизме и блокирует гликолиз — расщепление глюкозы на две молекулы пировиноградной кислоты. Нерасщепленная глюкоза не может участвовать в метаболических процессах, и клетка чувствует себя так, будто глюкозы вовсе нет.
В обеих клеточных линиях 2-ДГ угнетала синтез вирусной РНК, вирусного белка VP1-3 и, как следствие, размножение риновируса. Подавляя гликолиз, 2-ДГ мешает клеточному дыханию и образованию АТФ, а также биосинтезу. Кроме того, в присутствии 2-ДГ многие белковые молекулы не могут правильно сложиться и нормально функционировать. Иными словами, 2-ДГ — сильный яд, способный уничтожить не только вирусы, но и клетки. Однако исследователи смогли подобрать концентрацию, которая, подавляя размножение риновирусов, клеткам не вредит.
Приспособить 2-ДГ для борьбы с вирусами и даже раковыми клетками пытаются с середины прошлого века. В клеточных культурах соединение подавляет репликацию нескольких вирусов, в том числе гриппа, простого герпеса и кори, и избавляет пациентов от генитального герпеса [2]. При этом 2-ДГ в основном мешает правильному складыванию белков. Однако в случае риновируса механизм оказался иным: ученые доказали, что риновирус не размножается, потому что лишен продуктов расщепления глюкозы — источника необходимых для биосинтеза углеводов.
Кроме того, 2-ДГ нейтрализует метаболические изменения, вызванные размножением вируса; синтез белков, нуклеотидтрифосфатов и жирных кислот возвращается к доинфекционному уровню.
Окрыленные этими результатами, австрийские исследователи опробовали действие 2-ДГ на зараженных мышах. Одновременно с суспензией вируса животным в нос закапывали раствор 2-ДГ (5 миллимоль) или растворитель в качестве плацебо. Через сутки из клеток легких выделили нуклеиновые кислоты, исследовали смывы с внутренних поверхностей легких и бронхов и рассмотрели ткани под микроскопом. Оказалось, что 2-ДГ снизила количество вирусов в клетках и уменьшила вызванное инфекцией воспаление. Нежелательных побочных эффектов исследователи не обнаружили. Хотя 2-ДГ облегчила течение мышиного насморка, животным, к сожалению, не позволили доболеть до конца и умертвили через 24 часа. Смогли бы эти мышки совершенно выздороветь или нет — неизвестно. Что касается людей, то никто из них не принимает лекарство одновременно с попаданием вируса в организм: лечиться начинают лишь при первых, а иногда и не первых симптомах заболевания. Интересно, как подействует препарат в этом случае. Будем надеяться, что австрийские ученые ответят на эти вопросы. Пока они радуются, что нашли многообещающую мишень для антивирусной терапии, и планируют исследовать влияние 2-ДГ на риновирус в клетках эпителия носоглотки, где ему и положено развиваться а также испытать вещество на других штаммах вируса в том числе выделенных в клинике.
Наталья Резник
1. Gualdoni G. A. et al. Rhinovirus induces an anabolic reprogramming in host cell metabolism essential for viral replication // PNAS. 2018. 115 (30). E 7158-E 7165. doi: 10.1073/pnas.1800525115
2. Kang H. T., Hwang E. S. 2-deoxyglucose: An anticancer and antiviral therapeutic, but not any more a low glucose mimetic // Life Sci. 2006. 78. P. 1392–1399. doi: 10.1016/j.lfs.2005.07.001