Папая (Carica papaya) за повишаване на човешкия имунитет срещу вирусни инфекции

Активност срещу вируса на денга

Денгата, причинена от вируса на денга и предавана от комари Aedes aegypti , може да доведе до усложнения като хеморагична треска, болки в ставите и синдром на шок от денга, често характеризиран с тромбоцитопения. Вирусът предизвиква възпаление, влошаване на тъканните увреждания и симптоми. През последните 50 години случаите на денга са се увеличили 30 пъти, като годишно се съобщава за над 100 милиона инфекции в повече от 80 страни, главно в тропически и субтропически региони, което излага на риск близо 4 милиарда души [ 106 , 107 ]. Тъй като няма специфично антивирусно лечение, грижите се фокусират върху управлението на симптомите и предотвратяването на усложнения [ 108 , 109 ]. Вирусът на денга, член на семейство Flaviviridae, има много сложен жизнен цикъл и структура, които му позволяват да инфектира клетките на гостоприемника и да предизвика разнообразни клинични симптоми, вариращи от нискостепенна температура до тежки хеморагични проблеми. Четирите основни серотипа на вируса са DENV1, DENV2, DENV3 и DENV4. Въпреки това, хората са уязвими към повторна инфекция, тъй като имунитетът, придобит от инфекция с един серотип, не се прехвърля към други [ 110 , 111 ]. Идентифициран е пети серотип, DENV5, характеризиращ се със силватичен цикъл на предаване, различен от този на първичните серотипове [ 112 ]. Вирусът на денга има позитивно-сензитивен, едноверижен РНК геном (~11 kb) с единична отворена рамка за четене (ORF), която кодира полипротеин. Този полипротеин се преработва в три структурни протеина (C, prM и обвиващ протеин) и седем неструктурни (NS) протеина (NS1, NS2A, NS2B, NS3, NS4A, NS4B и NS5). Неструктурните протеини са от съществено значение за вирусната репликация, патогенност и цялостния жизнен цикъл на вируса [ 113 , 114 ]. Вирусът на денга инфектира клетките гостоприемници чрез рецепторно-медиирана ендоцитоза, като рецептори като DC-SIGN и TIM/TAM се свързват с обвивния протеин [ 115 ]. Вътре в ендозома, пониженията на pH предизвикват конформационни промени в обвивния протеин, което позволява сливане с мембраната и освобождаване на РНК в цитоплазмата. РНК се транслира в полипротеин, който се разцепва от протеази, докато NS протеините модифицират ER мембраните, за да образуват репликационни комплекси. Пакетираните геноми на денга узряват в апарата на Голджи и се освобождават чрез екзоцитоза [ 115 ].

Инфекцията с вируса на денга предизвиква имунен отговор, който може както да изчисти вируса, така и да влоши заболяването. Ключов фактор е антитяло-зависимото усилване, при което ненеутрализиращи антитела от предишна инфекция усилват усвояването на втори серотип, увеличавайки тежестта на заболяването. Това повишава риска от хеморагична треска на денга или шоков синдром на денга по време на вторични инфекции. Инфекцията с денга може също да причини цитокинова буря, водеща до прекомерни провъзпалителни цитокини (напр. TNF-α, IL-6, IFN-γ), които допринасят за съдово изтичане, загуба на плазма, кръвоизлив и шок. Сложният жизнен цикъл на вируса, стратегиите за избягване на имунната защита и антитяло-зависимото усилване го правят труден патоген, което подчертава необходимостта от ефективни ваксини, антивирусни лечения и терапевтични стратегии [ 110 , 116 , 117 , 118 ]. Екстрактът от C. papaya е привлякъл вниманието заради потенциала си за лечение на треска на денга чрез увеличаване на броя на тромбоцитите, намаляване на възпалението и облекчаване на симптоми като треска и болка, с обещаващи резултати при евентуално инхибиране на вирусната репликация [ 119 ].

Забележително е, че няколко in silico проучвания показват обещаващия потенциал на C. papaya , ценена както като храна, така и като квазилекарство, като екстрактите от листата ѝ традиционно се използват за лечение на денга. Кверцетин, флавоноид, открит в папаята, проявява значителна антивирусна активност срещу DENV2 чрез инхибиране на NS2B-NS3 протеазата, която е от решаващо значение за вирусната репликация. Той се свързва с протеазата чрез шест водородни връзки, а неговите ADME и токсични профили показват обещаващ потенциал като съединение против денга [ 57 ]. Друго in silico проучване изследва седем съединения от екстракт от листа на папая за техния потенциал да инхибират протеините NS3 и NS5 на вируса на денга. Молекулярният докинг, MD симулациите и ADME анализът потвърждават кемпферол, хлорогенова киселина и кверцетин като обещаващи кандидати, като кемпферолът и кверцетинът показват най-силен инхибиторен потенциал. Тези открития подчертават потенциала на тези съединения като инхибитори на DENV2 NS3 и NS5 протеините, проправяйки пътя за по-нататъшни антивирусни изследвания [ 119 ]. Докинг и MD симулации показаха, че 5,7-диметоксикумаринът и p -кумаровата киселина се свързват стабилно с DENV2 NS2B-NS3 протеазата, като p -кумаровата киселина показва по-висок афинитет на свързване [ 120 ]. Протеинът NS1 на денга индуцира тромбоцитопения чрез активиране на TLR4 и агрегация на тромбоцитите. In silico анализите показват, че рутин, мирицетин 3-рамнозид и кемпферол 3-(2″-рамнозилрутинозид) от екстракти от листа на папая се свързват с ключовия остатък на NS1 ASN130, потенциално нарушавайки взаимодействието NS1-TLR4 и облекчавайки тромбоцитопенията [ 121 ]. Докинг проучване на девет фито-съставки, включително карпаин, дехидрокарпаин I и II, карденолид, p-кумарова киселина, хлорогенова киселина, карикаксантин, виолаксантин и зеаксантин, показа техния потенциал да се свързват с DENV3 РНК-зависима РНК полимераза, което подкрепя ролята на папаята в управлението на денга и нейния антивирусен потенциал [ 69 ].

In vitro проучвания показват, че екстрактите от листа на папая могат да инхибират инфекциозността на вируса на денга в култивирани клетки [ 70 , 122 ]. Животински модели, третирани с екстракт от листа на папая, са имали по-ниско вирусно натоварване и по-високи нива на преживяемост след инфекция с денга [ 70 ]. Въпреки че директната антивирусна активност е трудна за потвърждаване в проучвания върху хора, пациентите, лекувани с екстракт от листа на папая по време на инфекции с денга, са показали по-бързо възстановяване и намалена тежест на симптомите, което предполага потенциални непряки антивирусни ефекти [ 123 , 124 , 125 ]. В екстракта от листа се откриват карпаин и фенолни киселини, които понижават вирусното натоварване чрез пряко или непряко въздействие върху вирусните частици или чувствителността на клетките гостоприемници [ 70 , 122 ]. Друго проучване демонстрира, че водните екстракти от C. papaya значително намаляват образуването на огнища на денга във Vero клетки, както е показано чрез анализ за намаляване на огнища, образуващи единици. MTT анализът потвърждава цитотоксичност срещу заразени с вируса клетки, с IC50 от 137,6 µg/mL и селективен индекс от 75,85 [ 126 ].

Антивирусна активност срещу Чикунгуня

Вирусът чикунгуня (CHIKV), пренасян от членестоноги вирус от рода Alphavirus от семейство Togaviridae, е причината за треската чикунгуня. Той се разпространява предимно сред хората чрез ухапване от заразени комари Aedes, по-специално Aedes aegypti и Aedes albopictus , които се заразяват с вируса, като се хранят със заразени гостоприемници. CHIKV е докладван в над 100 страни в Северна и Южна Америка, Африка, Азия, Европа, Индийския и Тихия океан. Данните за серопревалентността, наблюдаваните случаи и разпространението на комарите показват предаване на CHIKV в 104 страни, засягайки 2,8 милиарда души. Огнища се появяват на всеки 6,2 години, като всеки път заразяват 8,4% от уязвимото население [ 149 ]. С 33,7 милиона годишни инфекции, главно в Югоизточна Азия, Африка и Северна и Южна Америка, целенасочената ваксинация или лекарствата срещу CHIKV биха могли значително да намалят инфекциите, смъртните случаи и годините живот, коригирани с инвалидност [ 149 , 150 ].

CHIKV съдържа едноверижен положителен РНК геном с дължина приблизително 11,8 kb и е класифициран като единичен серотип, предлагащ доживотен имунитет при инфекция. CHIKV има икосаедричен капсид и геном с две ORF: четири 5′-крайни ORF, кодиращи неструктурни протеини (NSP1–NSP4), и пет 3′-крайни ORF, кодиращи структурни протеини (C-E3-E2-6K/TF-E1) [ 151 ]. Клинично, острата фаза на заболяването се характеризира с бързо повишаване на температурата, осакатяваща болка и подуване на ставите, макулопапулозен обрив по торса и крайниците и други симптоми като мускулен дискомфорт, главоболие, гадене и конюнктивит. В някои случаи се развива хронична фаза с персистиращ дискомфорт в ставите, който може да продължи месеци или години, което потенциално води до дългосрочно увреждане и изисква техники за лечение като физиотерапия и обезболяващи [ 152 ].

В in silico проучване са свързани четири фитохимикала от листа на папая – p-кумарова киселина, карикаксантин, виолаксантин и зеаксантин – срещу гликопротеина (E3-E2-E1) на вируса чикунгуня и протеазата на неструктурния протеин 2 (NSP2). Резултатите показват, че виолаксантинът има най-добър резултат за свързване срещу гликопротеина, докато зеаксантинът показва най-висока ефикасност срещу NSP2, което предполага потенциала на екстракта от листа на папая в борбата с CHIKV [ 69 ].

In vitro проучвания показват, че формулировката на прах от листа на C. papaya значително намалява CHIKV, както е потвърдено чрез анализ с фокусно-образуващи единици след инфекцията. Тази прахообразна формулировка проявява анти-чикунгуня активност, намалявайки вирусните титри при последващо и предварително третиране със 100 μg/mL, без ефект при едновременно третиране, докато нивата на вирусната РНК остават непроменени. Имунофлуоресцентен анализ, използващ зелена флуоресценция в инфектирани клетки, допълнително потвърждава дозозависимо намаление (12,5–100 μg/mL) в нивата на CHIKV антигена, като най-високото инхибиране се наблюдава при 100 μg/mL след третирането [ 70 ]. Интересно е, че метаноловият екстракт от C. papaya проявява значителна ларвицидна и пупицидна активност срещу вектора на чикунгуня, A. aegypti [ 71 ]. Поради своите имуномодулиращи, противовъзпалителни и тромбоцитно-стимулиращи свойства, екстрактът от листа на папая, конюгиран с наночастици, е изследван за CHIKV инфекции. Например, проучване показа, че сребърни наночастици, получени от листа от папая, инхибират CHIKV с 39% при 125 μg/mL и 52% при 62,5 μg/mL, с 14% клетъчна жизнеспособност в инфектираните Vero клетки. Тези резултати предполагат AgNPs като потенциални антивирусни средства срещу CHIKV [ 72 ].

Противогрипна вирусна активност

Грипът е сезонен и пандемичен вирус, който заразява до 1 милиард души годишно, предимно през зимата, като СЗО оценява 3 до 5 милиона тежки случая и 290 000 до 650 000 смъртни случая от респираторни заболявания всяка година [ 161 ]. Грипните вируси са силно заразни патогени, причиняващи грипа, респираторно заболяване при хората. Принадлежащи към семейство Orthomyxoviridae, те се класифицират в четири типа: A, B, C и D. Типове A и B са отговорни за сезонните епидемии, като тип A се разделя допълнително на подтипове въз основа на повърхностните протеини хемаглутинин (HA) и невраминидаза (NA). Грип A (напр. H1N1 и H3N2) причинява сезонен грип, докато грип B засяга само хора. Грип C причинява леко заболяване, а грип D заразява говеда, без да вреди на хората. Грипният вирус има едноверижен РНК геном и липидна обвивка с HA и NA протеини, необходими за навлизане и освобождаване [ 162 , 163 , 164 ].

Вторичните метаболити на папая показват обещаващи антивирусни, имуномодулиращи и противовъзпалителни свойства, необходими за борба с инфекциите с грипен вирус. In silico проучване предполага, че хлорогеновата киселина ефективно инхибира невраминидазата на вируса на грип A (H5N1) [ 95 ]. Друго in silico проучване свързва четири вторични метаболита на листата на папая – p-кумарова киселина, хлорогенова киселина, виолаксантин и зеаксантин – срещу невраминидазата (NA) на вируса на грип A (H1N9), което предполага потенциала на екстракта от листа на папая в борбата с грипния вирус [ 69 ]. P-кумаровата киселина, прекурсор в биосинтеза на флавоноиди, е показала антивирусни ефекти срещу грип в миши модел чрез увеличаване на процента на преживяемост и понижаване на вируса [ 93 ]. Вирусът на грип A подтип H7N9 проявява висока смъртност при хората, като мутациите на невраминидазата представляват значителни медицински предизвикателства. Молекулярният докинг идентифицира кверцетин, хлорогенова киселина, байкалеин и олеанолова киселина като обещаващи инхибитори със стабилно свързване както с див тип, така и с мутирала невраминидаза, предлагайки потенциални лечения за лекарствено-резистентни щамове H7N9 [ 94 ]. Въпреки че вторичните метаболити от различни растения са показали значителни ефекти върху грипната инфекция [ 92 ], потенциалът на екстракта от папая остава до голяма степен неизследван за противогрипно действие и изисква по-нататъшно проучване за ефективност.

Античовешка папиломавирусна активност

Човешките папиломавируси (HPV) са група от над 200 свързани вируса и са едни от най-разпространените полово предавани инфекции в световен мащаб. Докато повечето HPV инфекции не причиняват вреда, тези малки, необвити, двойноверижни ДНК вируси принадлежат към семейство Papillomaviridae. Някои видове обаче могат да доведат до генитални брадавици или да увеличат риска от рак. Глобалното разпространение на гениталната HPV инфекция е сходно при мъжете и жените (3,5–45% срещу 2–44%) и е по-високо в развиващите се страни (42,4%), отколкото в развитите страни (22,6%) [ 174 ]. Според Giuliano et al. (2003), седмичният хранителен прием на папая, богат източник на каротеноиди, е значително свързан с намален риск от развитие на хронична HPV инфекция. Защитният ефект на папаята се дължи на богатото ѝ съдържание на хранителни каротеноиди, особено β-каротин, които поддържат имунната функция чрез своите антиоксидантни свойства и спомагат за намаляване на вероятността от персистиращи инфекции [ 90 ].

Ограничения и предизвикателства

Въпреки обещаващия антивирусен потенциал на C. papaya , няколко предизвикателства ограничават широкото му използване и клинично приложение. Те включват научни и технически бариери, както и регулаторни и безопасни съображения. Концентрацията на вторични метаболити в екстрактите от папая варира в зависимост от фактори като условията на растеж на растението, етапа на зрялост и методите на екстракция, което усложнява стандартизацията за терапевтична употреба. Определянето на ефективна доза е трудно поради несъответствия в концентрациите на активните съставки. Въпреки че папаята проявява антивирусна активност, точните молекулярни механизми на много вторични метаболити остават неясни, което възпрепятства целенасоченото разработване на лекарства. Много вторични метаболити, като флавоноиди и фенолни съединения, имат ниска бионаличност поради лоша разтворимост или бърз метаболизъм, докато екстрактите от папая могат да се разградят с времето, губейки биоактивния си потенциал по време на съхранение или транспорт. Високите дози екстракти от папая, съдържащи папаин или карпаин, причиняват токсичност, стомашно-чревно дразнене или сърдечно-съдови ефекти. Освен това, латексът от папая може да предизвика алергични реакции, а неузрялата папая или нейният латекс предизвикват маточни контракции, което представлява риск за бременни жени.

Повечето проучвания се фокусират върху денга, с ограничено проучване на ефикасността му срещу други медицински важни вируси като HIV, SARS-CoV-2, Zika, чикунгуня или грип ( Таблица 1 ). Въпреки че изследванията показват, че екстрактът от папая има антивирусни свойства, повечето проучвания все още са в ранен етап и са необходими повече клинични изпитвания, за да се потвърди неговата ефективност. Антивирусните свойства на папаята може да са специфични за определени вирусни щамове, което ограничава употребата ѝ като широкоспектърно лечение.