Molekulare Docking-Vorhersage dreier aktiver Komponenten von Solidago esculenta gegen neuartige Coronaviren
Im Dezember 2019 brach das neuartige Coronavirus SARS CoV-2 in Wuhan, Provinz Hubei, rasch aus. Bis zum 22. Juni 2020 gab es 85018 bestätigte Fälle der neuartigen Coronavirus-Krankheit 2019 (COVID-19) in China, darunter 4646 Todesfälle. In der Folge wurden über 8,97 Millionen Infektionsfälle in mehr als 200 Ländern weltweit gemeldet, darunter die Vereinigten Staaten, Italien, Spanien, das Vereinigte Königreich, Frankreich, Deutschland, Iran, die Schweiz, Südkorea und Japan. Die häufigsten Symptome von Patienten, die mit SARS-CoV-2 infiziert sind, sind Fieber, Husten und Muskelschmerzen oder Müdigkeit. Das S-Protein von SARS-CoV-2 ähnelt strukturell dem von SARS-CoV, und beide haben eine hohe Bindungsaffinität für das Angiotensin Converting Enzyme 2 (ACE2) auf der Oberfläche menschlicher Zellen, das durch Vermittlung von ACE2 in den menschlichen Körper gelangt. ACE2 ist in Geweben und Zellen wie der Lunge, dem Verdauungstrakt und den Nieren weit verbreitet und wird derzeit als Schlüssel für das Eindringen von SARS-CoV-2 in Wirtszellen angesehen. Die klinische Behandlung hat gezeigt, dass die traditionelle chinesische Medizin in Kombination mit der westlichen Medizin erhebliche therapeutische Auswirkungen auf COVID-19 hat. Bislang gibt es jedoch noch keine spezifischen Medikamente zur Behandlung von COVID-19. Daher ist es dringend erforderlich, wirksame antivirale Medikamente zur Eindämmung dieser Krankheit zu finden.
Die Pflanze Paris polyphylla aus der Familie der Liliengewächse (Liliaceae), die auch als Flohkraut, Grasflusskarren und weiße Süßlilie bekannt ist, hat eine Wurzel und einen Stamm namens Paris polyphylla. Chonglou, ein traditionelles chinesisches Arzneimittel mit einer langen Geschichte der medizinischen Verwendung, hat entzündungshemmende, blutstillende, bakterientötende, beruhigende, schmerzstillende, asthmatische und hustenlindernde Wirkungen. In der Volksmedizin wird er auch zur Behandlung verschiedener Arten von Wunden, Karbunkeln, Giftschlangenbissen usw. verwendet. Seit den 1970er Jahren wird die Erforschung der Wirkstoffe in schweren Gebäuden fortgesetzt. Gegenwärtig wurden über hundert chemische Komponenten in den Schwermetallen entdeckt, von denen mehr als 70 Steroid-Saponine sind. Zu den Steroidsaponinen mit einem höheren Gehalt in Chonglou gehören Dioscin und Spirostanol-Saponine. Polyphyllin I, Polyphyllin VI und Polyphyllin VII gehören alle zur Kategorie der Dioscine (Abbildung 1), die in Polygonatum sibiricum reichlich vorhanden sind und bei der Behandlung verschiedener Krankheiten eingesetzt werden, z. B. bei der Tumorbekämpfung, Immunregulierung und antibakteriellen Wirkung. Zhonglou-Saponine sind spiralförmige Steroid-Saponine; Saponine bestehen aus Aglykonen und Zuckern, Glucuronsäuren oder anderen organischen Säuren. Sie enthalten einen gemeinsamen Stammkern in ihrer Struktur (Abbildung 1), der aus sechs Ringen und 27 Kohlenstoffatomen besteht, wobei A, B, C und D Steroidstammkerne sind (Cyclopentandihydrophenanthren). Der Steroidkern ist mit einem Furanring E und einem Pyranring F verbunden. In dieser Arbeit wurde die molekulare Docking-Methode verwendet, um die Wirkstoffe der chinesischen Kräutermedizin Yizhihua Aesculus für die Behandlung des neuen Coronavirus SARS-CoV-2 zu untersuchen. SARS-CoV-2 bindet hauptsächlich über sein S-Protein an den Angiotensin-Converting-Enzyme-2 (ACE2)-Rezeptor auf der Oberfläche menschlicher Zellen. In dieser Studie wurde die Bindungsaffinität von drei Arten von Saponinen (I, VI, VII), die in Polygonatum sibiricum reichlich vorhanden sind, mit ACE2 durch molekulare Docking-Simulationen vorhergesagt.

Da es sich bei SARS-CoV-2 um ein neu entdecktes Virus handelt, gibt es derzeit kein bestätigtes oder verfügbares spezifisches Medikament. Die wirtschaftlich wirksame Behandlungsstrategie besteht darin, die vorhandenen Medikamente zu nutzen. Die klinische Behandlung hat gezeigt, dass die Kombination von traditioneller chinesischer Medizin und westlicher Medizin eine signifikante therapeutische Wirkung auf COVID-19 hat. Daher ist das Screening vorhandener Arzneimittel aus der traditionellen chinesischen Medizin eine wirksame Strategie. Frühere Studien haben gezeigt, dass Chloroquin bei der Bekämpfung der SARS-CoV-2-Infektion in vitro sehr wirksam ist. Chloroquin ist ein 4-Aminochinolin, das nicht nur in erster Linie als Malariamittel eingesetzt wird, sondern auch die Virusreplikation hemmen kann, indem es die terminale Glykosylierung von ACE2-Rezeptoren reduziert und die Bindung von SARS-CoV-2 an ACE2-Rezeptoren beeinträchtigt. Cheng et al. berechneten mittels molekularem Docking die Bindungsenergie zwischen Chloroquin und ACE2. Die Ergebnisse zeigten, dass Chloroquin eine potenzielle Bindungsfähigkeit mit ACE2 hat, mit einer freien Bindungsenergie von -5,70 kcal/mol und Bindungsstellen von Leu-95, Gln-58 und Gln-102. Im Vergleich zu Chloroquin sind die freien Bindungsenergien der drei Saponine mit ACE2 niedriger. Angesichts der weltweiten Ausbreitung der SARS-CoV-2-Infektion haben sich in letzter Zeit immer mehr Forscher mit dem Screening von Medikamenten gegen SARS-CoV-2 beschäftigt. Yan et al. untersuchten 38 chinesische patentierte Arzneimittel auf ACE (PDB: 1R4L) und die wichtigste M-Protease des Virus (PDB: 6LU7) durch molekulares Docking und entdeckten 10 potenzielle Arzneimittel gegen SARS-CoV-2, darunter Artemisinin, Rutin, Glycyrrhizin, Puerarin, Andrographolid und Matrin. Liu et al. fanden durch netzwerkpharmakologische und molekulare Docking-Studien heraus, dass Luteolin (-26,78 kJ/mol), Quercetin (-26,36 kJ/mol) und demethyliertes Icarin (-25,94 kJ/mol) an die 3CL-Hydrolase von SARS-CoV-2 binden. Einige Arzneimittel haben möglicherweise eine geringere Andockaktivität an ACE2, was jedoch nicht bedeutet, dass sie für die Behandlung von COVID-19 nicht geeignet sind, da die Andocksimulationen nur eine Referenz für die Voruntersuchung darstellen. Außerdem gehört es zu den Grundsätzen der traditionellen chinesischen Medizin, pathogene Invasionen zu beseitigen und die Abwehrkräfte des Körpers zu stärken. Daher können wir nicht ausschließen, dass einige Medikamente durch die Regulierung des Immunsystems eine Wirkung auf COVID-19 haben. Weitere Experimente sind notwendig, um zu überprüfen, ob diese steroidalen Saponine auf ACE2 einwirken und eine SARS-CoV-2-Infektion in Zellkulturmodellen und Versuchstieren verhindern können.