Biossido di cloro in COVID-19: ipotesi sul possibile meccanismo di azione molecolare in SARS-CoV-2

 

Eduardo Insignares-Carrione *, Blanca Bolano Gómeze Andreas Ludwig KalckerLVWWG Global Research Director, Liechtensteiner Verein für Wissenschaft und Gesundheit, Liechtenstein, Svizzera 2Direttore del dipartimento di ricerca, Genesis Foundation, Colombia

Ricercatore svizzero di biofisica SVNB, amministratore delegato, Liechtensteiner Verein für die Wissenschaft und Gesundheit, Svizzera

 

Documento originale: 

 

Astratto

 

Introduzione: Lo scopo di questa revisione è ipotizzare il meccanismo d'azione del biossido di cloro nel COVID-19 studiando il suo meccanismo d'azione nella struttura del SARS-CoV-2.

Metodi: Sono state condotte revisioni della ricerca sul meccanismo d'azione del biossido di cloro nei virus, in particolare SARS-CoV-2 e virus influenzali a livello di amminoacidi nel picco virale e questi dati sono stati trasferiti agli stessi amminoacidi strutturali di SARS-CoV-2. Abbiamo utilizzato ricostruzioni computerizzate 3D, dati attraverso studi crioelettronici e lavori precedenti basati sul software di realtà aumentata ChimeraX (UCSF). 

risultati: La proiezione e simulazione dell'ossidazione del biossido di cloro negli amminoacidi strutturali del SARS-CoV-2 permette di dedurre i siti in cui il biossido di cloro esercita un'azione denaturalizzante sulla struttura virale e sull'ACE2 umano nonché è possibile comprendere l'estrema velocità con cui agisce, il che potrebbe spiegare i primi risultati di studi clinici osservazionali sull'uso di biossido di cloro in COVID-19 condotti dagli autori in Bolivia sotto la stretta osservanza del comitato etico. 

Conclusione: L'ossidazione da parte del biossido di cloro di amminoacidi critici nello spike del coronavirus SARS-CoV-2 e nella struttura di ACE2 ci permette di comprendere le azioni potenzialmente terapeutiche del biossido di cloro disciolto in acqua per via orale nel COVID-19. Ci auguriamo di poter pubblicare presto gli studi sull'applicazione clinica di questo promettente virucida sistemico. 

parole chiave: SARS-CoV-2 • COVID-19 • Aminoacidi • Biossido di cloro 

 

Introduzione 

COVID-19 è una malattia infettiva causata dal virus SARS-CoV-2. È stato rilevato per la prima volta nella città cinese di Wuhan (provincia di Hubei) nel dicembre 2019. In tre mesi si è diffuso praticamente in tutti i paesi del mondo, motivo per cui l'Organizzazione mondiale della sanità l'ha dichiarata pandemia. (WHO, 11 marzo 2020). 

Non esiste un trattamento specifico; le principali misure terapeutiche sono per alleviare i sintomi e mantenere le funzioni vitali. La ricerca per trovare un trattamento efficace è iniziata da quando è stata verificata l'entità della pandemia della malattia. Il problema centrale è che, undici mesi dopo la sua insorgenza ufficiale, non è ancora noto un trattamento efficace per la malattia. In assenza di un trattamento efficace, abbiamo studiato nuove possibilità terapeutiche con l'intento di trovare un trattamento efficace e sicuro per COVID-19. 

In accordo con quanto sopra, questa ricerca affronta i risultati attuali e le ricerche precedenti aggiungendo la possibile azione terapeutica come virucida del biossido di cloro in soluzione acquosa e senza la presenza di clorito di sodio utilizzando i concetti di medicina traslazionale basata sulla conoscenza della struttura del virus e il meccanismo d'azione del biossido di cloro nei virus, per proporre un possibile trattamento di scelta per COVID-19 [1,2]. 

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Copyright: © 2020 Insignares-Carrione E, et al. Questo è un articolo ad accesso aperto distribuito secondo i termini della licenza di attribuzione Creative Commons, che consente l'uso, la distribuzione e la riproduzione senza restrizioni con qualsiasi mezzo, a condizione che l'autore e la fonte originali siano accreditati.

 

ricevuto 10 November 2020; Accettato 22 November 2020; Pubblicato il 30

novembre 2020

Biossido di cloro 

L'azione del biossido di cloro è data dalla sua selettività per il pH e dall'area o dimensione in cui genera la sua azione. Significa che questa molecola si dissocia e rilascia ossigeno quando entra in contatto con un altro acido [3]. Dopo aver reagito, il suo atomo di cloro si lega al sodio nel mezzo e si trasforma in cloruro di sodio (sale comune) rilasciando ossigeno, che ossida i patogeni a pH acido presenti, convertendoli in ossidi alcalini. Pertanto, quando il biossido di cloro si dissocia, rilascia ossigeno nel sangue, come fanno gli eritrociti (globuli rossi) con lo stesso principio (noto come effetto Bohr), che deve essere selettivo per l'acidità.

 

Come normalmente accade nel sangue, il biossido di cloro rilascia ossigeno quando incontra un terreno acido, sia esso l'acido lattico o l'acidità dell'agente patogeno. Il suo possibile effetto terapeutico è postulato dovuto, tra gli altri effetti, al fatto che crea un ambiente alcalino, eliminando al contempo piccoli patogeni acidi, per ossidazione, con un sovraccarico elettromagnetico impossibile da dissipare da organismi unicellulari. Il tempo di morte in un virus deve essere analogo al tempo di latenza causato dalla reazione chimica, dovuto ai tempi necessari per coprire l'intero volume. Possiamo aspettarci che in un virus con un diametro di 120 nanometri, il tempo di distruzione sarà molto più breve a causa del suo fattore geometrico.

 

Secondo gli studi di Zoltán Noszticzius, il biossido di cloro è un agente antimicrobico selettivo per dimensione che può uccidere rapidamente organismi di dimensioni micrometriche, ma non può causare danni reali a organismi molto più grandi come animali o umani, poiché non può penetrare in profondità nei loro tessuti.

 

È noto che il tessuto multicellulare ha la più alta capacità di dissipare le cariche elettriche e quindi non è influenzato allo stesso modo dalle tensioni del processo di ossidoriduzione (ORP) come nel caso degli organismi unicellulari e quindi c'è biochimicamente parlando, un maggiore protezione delle cellule a causa delle dimensioni.

 

Il biossido di cloro, che è il disinfettante non citotossico più efficace noto dopo l'ozono, e utilizzato come soluzione acquosa ha immense possibilità

di essere utilizzato terapeuticamente poiché è anche in grado di penetrare ed eliminare il biofilm, cosa che l'ozono non fa [3]. Il grande vantaggio del possibile uso terapeutico del biossido di cloro nelle infezioni è l'impossibilità di una resistenza batterica o virale al ClO2poiché ha un meccanismo di ossidazione diverso dal cloro (Cl2) che agisce per clorazione [3].

 

Sebbene l'ozono sia più forte in termini antisettici, il suo alto potenziale ossidativo di 2.07 e la sua breve emivita di soli 15 minuti a 25 ° C con un valore di pH di 7.0 lo rendono meno efficace del ClO2per applicazioni terapeutiche in vivo. Il biossido di cloro è un pH (-) e un ossidante selettivo per dimensione e, a differenza di altre sostanze, non reagisce con la maggior parte dei componenti dei tessuti viventi (3). Il biossido di cloro reagisce rapidamente con fenoli e tioli essenziali per la vita batterica.

 

Nei fenoli, il meccanismo consiste nell'attacco dell'anello benzenico, eliminando odore, sapore e altri composti intermedi [4]. Il biossido di cloro uccide i virus in modo efficace ed è fino a 10 volte più efficace dell'ipoclorito di sodio (candeggina o candeggina). Si è inoltre dimostrato molto efficace contro i piccoli parassiti, i protozoi [5]. Un argomento che è stato rivisto molto ultimamente è la reattività del biossido di cloro con gli amminoacidi. Nei test per la reattività del biossido di cloro con 21 amminoacidi, solo la cisteina [4], il triptofano [5], la tirosina [6], la prolina e l'idrossiprolina hanno reagito a un pH di circa 6.

 

La cisteina e la metionina (4) sono due amminoacidi aromatici che contengono zolfo, triptofano e tirosina e i due ioni inorganici Fe2+e Mn2+[3]. La cisteina, perché appartiene al gruppo dei tioli, è un amminoacido fino a 50 volte più reattivo con tutti i sistemi microbici rispetto agli altri quattro amminoacidi e, quindi, è impossibile che crei resistenza al biossido di cloro.

 

L'ipotesi che qui proponiamo è che la causa dell'effetto antivirale del biossido di cloro possa essere spiegata dalle sue azioni su almeno cinque amminoacidi sopra elencati o sui residui peptidici.

 

Biossido di cloro (ClO2) è stato utilizzato dal 1944 nel trattamento dell'acqua potabile per il suo potere biocida, nonché nella maggior parte delle acque in bottiglia adatte al consumo umano per la sua assenza quasi nulla di tossicità in una soluzione acquosa utilizzata sistematicamente nella disinfezione e conservazione di sacche per trasfusioni di sangue [3,4]. Essendo un ossidante selettivo, il suo meccanismo d'azione è molto simile a quello della fagocitosi, dove viene utilizzato un lieve processo di ossidazione per eliminare tutti i tipi di patogeni [3,4].

 

Biossido di cloro (ClO2) è un gas giallastro che ad oggi non fa parte della farmacopea convenzionale come medicinale nonostante la sua comprovata capacità di denaturare i virus, con molteplici brevetti per l'utilizzo in efficacia di diversi trattamenti come la disinfezione o la sterilizzazione dei componenti del sangue (globuli, proteine ​​del sangue, ecc. .) 4, il trattamento parenterale (via endovenosa) delle infezioni da HIV, o per il trattamento di malattie neurodegenerative come la sclerosi laterale amiotrofica (SLA), l'Alzheimer e altri brevetti per usi quali brevetti per: trattamento del cancro di induzione dell'apoptosi (CN 103720709 A ) trattamento del tumore (US 10, 105, 389 B1) Trattamento antivirale sinusite (US 2o16 / 0074432 A1), stimolazione immunologica del sistema (US 5,830,511), inizio e differenziazione delle cellule staminali (WO2014082514A1), metodo di trattamento vaginale (US 6280716B1), trattamento della pelle contro virus e batteri (US 4,737,307), Metodo di trattamento dell'amebiasi umana (US 4,296,102), Trattamento contro le infezioni da candidosi (US 2015/0320794 A1), Trattamento delle ferite t (US 87.3106), Trattamento della cavità orale (US 100015251), (US4689215), Contro le infiammazioni (US53841134), Trattamenti contro i funghi delle unghie (US 20100159031) e Contro le infiammazioni (US53841134), Trattamenti contro i funghi delle unghie (US 20100159031) e Contro le infiammazioni ( US53841134), Trattamenti contro i funghi delle unghie (US 20100159031) e in attesa di brevetto svizzero / 11136-CH. (Kalcker, A.) [4].

 

Sulla base di quanto sopra, si possono stabilire tre premesse:

 

1. Il biossido di cloro può combattere i virus attraverso il processo di ossidazione selettiva denaturando le proteine ​​del capside e la successiva ossidazione del materiale genetico del virus, rendendolo disabilitato. Non essendoci un possibile adattamento al processo di ossidazione, impedisce lo sviluppo di resistenza da parte del virus, rendendo il biossido di cloro (ClO2) un trattamento promettente per qualsiasi sottospecie virale.

    

2. Esistono prove scientifiche contro l'efficacia del biossido di cloro

   il coronavirus SARS-CoV-2 [4] e SARS-CoV-2, come il lavoro svolto presso l'Università di Queretaro in Messico e pubblicato nel novembre 2020 COVID-19, denominato "in vivo valutazione dell'effetto antivirale del ClO2(biossido di cloro) in embrioni di pollo inoculati con coronavirus aviario

    

   (IBV), in cui ClO2il trattamento ha avuto un notevole impatto sull'infezione da IBV. Vale a dire, i titoli virali erano 2.4 volte inferiori e la mortalità è stata dimezzata negli embrioni infetti che sono stati trattati con ClO2. L'infezione ha causato anomalie dello sviluppo indipendentemente dal trattamento. Lesioni tipiche delle infezioni da IBV sono state osservate in tutti gli embrioni inoculati, ma la gravità tendeva ad essere significativamente inferiore in ClO2-embrioni trattati. Nessuna evidenza macro o microscopica di tossicità causata da ClO2è stato riscontrato alle dosi utilizzate.

    

3. Tossicità: i maggiori problemi che sorgono con farmaci o sostanze che possono essere considerati tali in generale sono dovuti alla loro tossicità e agli effetti collaterali. C'è tossicità con il biossido di cloro in caso di inalazione respiratoria, ma non ci sono segnalazioni di tossicità alla dose raccomandata di 30 mg o 30 ppm in soluzione acquosa se assunta per via orale e nessuna morte clinicamente dimostrata anche a dosi elevate per ingestione orale. La dose letale (LD50, rapporto di tossicità acuta) è stimata in 292 mg per chilo per 14 giorni, dove il suo equivalente in un adulto di 50 kg sarebbe di 15,000 mg somministrati in due settimane. Le dosi orali sub-tossiche utilizzabili sono di circa 50 ppm sciolte in 100 ml di acqua 10 volte al giorno, che equivalgono a 500 mg. Inoltre il biossido di cloro, per dissociazione, si decompone in uno ione cloro che si associa immediatamente allo ione sodio, formando sale comune NaCl e ossigeno O2 all'interno del corpo umano. In sintesi, il biossido di cloro alle dosi raccomandate in COVID-19 di 30 mg o 30 ppm al giorno non è tossico [5-8].

 

Effetti virucidi del biossido di cloro

 

Il biossido di cloro è un efficace agente antimicrobico che uccide batteri, virus e alcuni parassiti [9]. Il suo profilo germicida ad ampio spettro è derivato dall'azione di questo composto come ossidante non citotossico.

 

I virus generalmente sono costituiti da uno strato esterno o da un rivestimento proteico che incapsula un acido nucleico, che può essere DNA o RNA. Quando il biossido di cloro entra in contatto con un virus, un singolo atomo di ossigeno nascente altamente reattivo viene rilasciato sul virus bersaglio. Questo ossigeno si lega a specifici amminoacidi nel rivestimento proteico del virus, denaturando le proteine ​​e rendendo inattivo il virus. Inoltre, gli atomi di ossigeno nascenti si legano alla guanina, una delle quattro basi di acidi nucleici presenti nell'RNA e nel DNA, formando 8-ossoguanina. Questa ossidazione dei residui di guanina impedisce la replicazione degli acidi nucleici virali [10].

 

Nella letteratura scientifica pubblicata ci sono rapporti che il biossido di cloro inattiva un'ampia varietà di virus, tra cui influenza A, adenovirus umano, rotavirus umano, echovirus, batteriofago f2 e poliovirus [11-16].

 

I virus dell'influenza A sono virus a RNA sferici, a senso negativo, a filamento singolo che possiedono una membrana lipidica che contiene picchi composti da glicoproteine ​​note come HA (emoagglutinina) e NA (neuraminidasi). All'interno del virus ci sono otto singoli filamenti di RNA [17]. Uno studio preclinico ha rilevato che il biossido di cloro gassoso è efficace nel prevenire l'infezione da virus dell'influenza A indotta da aerosol. Questo studio ha utilizzato basse concentrazioni di biossido di cloro gassoso (es

0.03 ppm) in una gabbia per topi. Questo livello è inferiore al livello di esposizione a lungo termine OSHA (8 ore) per il biossido di cloro gassoso nell'aria ambiente in un luogo di lavoro umano, che è 0.1 ppm [18]. Il biossido di cloro gassoso ha ridotto efficacemente il numero di virus infettivi nei polmoni dei topi e ha ridotto notevolmente la mortalità. La mortalità era del 70% (7/10) il giorno 16 nel gruppo non trattato con biossido di cloro e dello 0% (0/10) nel gruppo trattato con biossido di cloro. Gli autori hanno confermato questi risultati ripetendo il loro esperimento. I risultati dello studio ripetuto sono stati il ​​50% (5/10) di mortalità nel gruppo non trattato e lo 0% (0/10) nel gruppo trattato.

 

Gli autori hanno concluso che bassi livelli di biossido di cloro gassoso (cioè 0.03 ppm), che sono al di sotto del livello di esposizione consentito nei luoghi di lavoro umani, "potrebbero essere utilizzati in presenza di esseri umani per prevenire la loro infezione da virus dell'influenza A e possibilmente altri virus associati con infezioni del tratto respiratorio (p. 65). Hanno suggerito che "il gas di biossido di cloro potrebbe essere usato in luoghi

come uffici, teatri, hotel, scuole ed edifici aeroportuali senza evacuare le persone, senza interrompere le loro normali attività ". Gli autori hanno suggerito che il loro metodo" apre una nuova strada per la prevenzione dell'influenza pandemica "(p.

65) dopo aver condotto uno studio in una scuola con risultati favorevoli al riguardo.

 

L'infettività del virus è risultata ridotta in vitro mediante l'applicazione di biossido di cloro e concentrazioni più elevate producono riduzioni ancora maggiori. Questa inibizione dell'infettività era correlata alle alterazioni delle proteine ​​virali. Queste alterazioni derivano dall'incorporazione di atomi di ossigeno nel triptofano e residui di tirosina situati nelle proteine ​​HA e NA [11]. Queste proteine ​​sono denaturate dall'aggiunta di atomi di ossigeno, che elimina la capacità del virus di infettare altre cellule [19]. Uno studio successivo ha scoperto che l'inattivazione del virus dell'influenza A è causata dal trasferimento di 2 atomi di ossigeno dal cloro al biossido a un residuo specifico di triptofano (W153) nella proteina di punta dell'emoagglutinina (HA) [20].

 

Gli adenovirus sono virus senza involucro con un capside icosaedrico contenente un genoma di DNA a doppio filamento. Sono stati classificati sette gruppi di adenovirus umani [21]. Un recente studio ha scoperto che il biossido di cloro può aiutare a ridurre i livelli di adenovirus nell'acqua potabile [12]. Questo studio ha esaminato gli effetti del biossido di cloro e della luce ultravioletta sui livelli di adenovirus nell'acqua potabile nei Paesi Bassi. Gli autori hanno scoperto che l'applicazione di biossido di cloro a basse concentrazioni (0.05 - 0.1 ppm) riduceva gli adenovirus nell'acqua potabile, mentre la disinfezione UV era insufficiente senza la disinfezione con biossido di cloro.

 

I rotavirus sono virus a RNA a doppio filamento costituiti da 11 molecole uniche di RNA a doppio filamento circondate da un capside proteico icosaedrico a tre strati [22]. Questi virus, che sono la principale causa di gravi malattie diarroiche nei neonati e nei bambini piccoli in tutto il mondo, sono inattivati ​​dal biossido di cloro. Infatti, a concentrazioni di biossido di cloruro comprese tra 0.05 e 0.2 ppm, vengono inattivate entro 20 secondi in vitro [23,24].

 

Il batteriofago f2 è un virus a RNA a filamento singolo di senso positivo che infetta Escherichia coli batterio. Un in vitro studio ha rilevato che 0.6 mg / litro di biossido di cloro rapidamente (cioè, entro 30 secondi) ha inattivato il batteriofago f2 e ha interferito con la sua capacità di legarsi al suo ospite, E. coli [quindici]. Sia l'inattivazione del virus che l'inibizione della sua capacità di legarsi al suo ospite aumentavano con un pH più alto e con l'aumento delle concentrazioni di biossido di cloro. Inoltre, gli autori hanno scoperto che il biossido di cloro denatura le proteine ​​del capside del virus reagendo con i residui di tirosina, triptofano e cisteina. Questi amminoacidi sono stati quasi completamente degradati entro 15 minuti dall'esposizione al biossido di cloro.

 

Il poliovirus è un virus a RNA a filamento positivo con senso positivo [25]. Ridenour e Ingerson hanno scoperto che il biossido di cloro può inattivare il virus della polio in vitro.

Successivamente, Álvarez e O'Brien hanno ampliato questo lavoro dimostrando che il trattamento con 1 ppm di biossido di cloro in vitro provoca la separazione dell'RNA dal capside e produce anche alterazioni nell'RNA [16,26].

 

Oltre agli studi sopra menzionati, la US Environmental Protection Agency (EPA), che il 10 aprile 2020 ha elencato il biossido di cloro come disinfettante registrato dall'EPA per uccidere il virus SARS-CoV-2, fornisce ulteriore supporto per gli effetti virucidi di cloro [27]. Il sito web dell'EPA indica che questo prodotto è per uso superficiale e non per uso umano.

 

Non sono stati ancora condotti studi sull'uomo sugli effetti del biossido di cloro sul virus SARS-CoV-2. Attualmente, due degli autori (Insignares e Bolano) stanno conducendo il primo studio clinico multicentrico al mondo sull'efficacia del biossido di cloro orale nell'uomo in COVID-19 (ClinicalTrials. Gov identifier: NCT04343742). Un in vitro uno studio ha scoperto che il biossido di cloro inattiva il virus SARS-CoV-2 geneticamente correlato [28]. Una concentrazione di

È stato riscontrato che 2.19 mg / litro di biossido di cloro causano la completa inattivazione di SARS-Co-V nelle acque reflue. Un ramo del nostro gruppo sta conducendo un in vitro indagine sull'azione del biossido di cloro su SARS-CoV-2 in India e siamo in procinto di pubblicare un rapporto sulla simulazione del meccanismo d'azione del biossido di cloro in SARS-Co-V-2 utilizzando il metodo in silico, effettuato in Giappone.

 

In Ecuador (Aememi) per il biossido di cloro, una terapia efficace per il trattamento del COVID-19; 51) È stato effettuato uno studio preliminare con somministrazione di biossido di cloro orale su 104 pazienti COVID-19 che presentavano profili variabili in termini di età, sesso e gravità della malattia, la minoranza diagnosticata mediante test e la maggioranza mediante screening secondo i tipici sintomi della malattia. Pertanto, i dati sono stati gestiti utilizzando una scala di punteggio sintomatica, dove 10 è la percezione massima e 0 è il minimo del sintomo: febbre, brividi, dolori muscolari, tosse secca, mal di testa, mal di schiena, difficoltà respiratorie, vomito, diarrea, dolore gola, perdita dell'olfatto, perdita del gusto, scarso appetito.

 

Il biossido di cloro alla concentrazione di 3000 ppm è stato consigliato alla dose di dieci cc diluiti in un litro d'acqua, assunti nell'arco della giornata, suddivisi in 10 dosi giornaliere, assunte ogni ora e mezza per 20 giorni. I risultati sono stati distribuiti in base ai sintomi dopo il primo, secondo, terzo e quarto giorno di trattamento. Sono stati segmentati tra uomini e donne e sono stati presentati anche risultati comuni. Le tabelle seguenti mostrano i sintomi, e nel primo e nell'ultimo grafico il comportamento in relazione alla scala sintomatologica tra il primo e il quarto giorno di assunzione di biossido di cloro orale (Figure 3 e 4).

 

 

 

Immagine 1. Le differenze strutturali tra gli RBM di SARS-CoV-2 e SARS-CoV.

 

 

Immagine 2. Struttura tridimensionale di SARS-CoV-2 Mpro in due diverse viste.

 

 

Immagine 3. Risultati del biossido di cloro il giorno 1 della sua somministrazione.

 

Da questo studio preliminare si possono trarre le seguenti conclusioni: Il biossido di cloro è decisamente innocuo - per niente tossico - nelle dosi consigliate e ingerite e tutti i sintomi iniziali hanno cominciato a diminuire dal primo giorno di trattamento, la diminuzione è totalmente evidente il quarto giorno. In particolare, i sintomi più indicativi di un'infezione in corso, come febbre, brividi, mal di testa, mal di gola, perdita di appetito e perdita dei sensi del gusto e dell'olfatto, sono stati drasticamente ridotti. Altri sintomi, come dolore muscolare e tosse, sono rimasti piuttosto comuni, poiché tendono a rimanere residui più a lungo dopo la fine della malattia.

Aprile 2020, trovando i seguenti risultati: 1. PubMed (Medline): 4 riferimenti, 2.

LILACS: 18 riferimenti, 3. Cochrane Library: 56 riferimenti, 4. Science: 1,168

referenze, 5. Scielo: 61 referenze, 6. MedScape: 19 referenze per un totale di 1,326 pubblicazioni scientifiche i cui contenuti riguardavano l'uso del biossido di cloro in diverse applicazioni e sul meccanismo d'azione del biossido di cloro nel SARS-CoV-2 viruse. Infine, abbiamo esaminato i registri su www. clinictrials.gov e quelli del WHO International Clinical Trials Registry

Piattaforma (ICTRP) per identificare studi clinici in corso o non pubblicati.

Materiali e Metodi

 

Per ricercare le informazioni di riferimento utilizzate in questo articolo, i motori di ricerca web sono stati revisionati utilizzando i criteri MesH, secondo la strategia di ricerca indicata nelle righe successive nei periodi compresi tra gennaio e

 

Strategia di ricerca

 

"Diossido di cloro" O "Protocollo di biossido di cloro" O Biossido di cloro E virus; Biossido di cloro E SARS-COV-2; OPPURE "trattamento farmacologico COVID-19" OR "glicoproteina spike, virus COVID-19" OR "sindrome respiratoria acuta grave

Figura 4: Risultati del biossido di cloro il giorno 4 della sua somministrazione.

 

coronavirus 2 "OR" COVID-19 "OR" 2019-nCoV "OR" SARS-CoV-2 "O" 2019

nuovo coronavirus "OR" 2019 coronavirus disease "OR (polmonite).

 

Dai risultati della ricerca sono stati selezionati quelli che facevano riferimento all'azione virucida del biossido di cloro su vari microrganismi, in particolare sui virus e, tra questi, SARS-CoV-2 o SARS-CoV.

 

Abbiamo anche esaminato gli studi effettuati sull'azione del biossido di cloro sugli amminoacidi, soprattutto quelli che fanno parte dei capside virali. Dai risultati si evidenzia che nel 1986 Noss et al. ha dimostrato che l'inattivazione del virus batterico (batteriofago) f2 da parte di ClO2era dovuto alle sue reazioni con virale

proteine ​​del capside. Inoltre, hanno scoperto che tre amminoacidi del virale

proteine, vale a dire cisteina, tirosina e triptofano, potrebbero reagire con ClO2rapidamente [15]. Nel 1987, Tan e altri testarono la reattività del ClO2a 21 amminoacidi liberi [29]. Il ClO2reagì con solo sei amminoacidi disciolti in tampone fosfato di sodio 0.1 M a pH 6.0. La reazione con cisteina, triptofano e tirosina era troppo rapida per essere seguita dalla sua tecnica.

 

La reattività dei tre aminoacidi a reazione rapida (cisteina, tirosina e triptofano è stata studiata in laboratorio tra il 2005 e il 2008, scoprendo che la cisteina aveva la più alta reattività tra questi tre amminoacidi [30,31].

 

Nel 2007, Ogata ha scoperto che l'attività antimicrobica di ClO2si basa sulla denaturazione di alcune proteine, dovuta principalmente alla modificazione ossidativa dei residui di triptofano e tirosina delle due proteine ​​modello (albumina sierica bovina e glucosio-6-fosfato deidrogenasi) utilizzate nei loro esperimenti [32]. Nel 2012 è stato nuovamente Ogata a dimostrare che l'inattivazione del virus influenzale da parte del ClO2è stata causata dall'ossidazione di un residuo di triptofano (W153) in emoagglutinina (una proteina dal picco del virus), sopprimendo così la sua capacità di legarsi ai recettori [20].

 

In questo contesto, è interessante notare che la proteina spike del nuovo coronavirus SARS-CoV-2 contiene 54 residui di tirosina, 12 triptofano e 40 cisteina [33].

 

Se assumiamo che in una soluzione acquosa tutti questi residui amminoacidici siano

in grado di reagire con ClO2così come con gli amminoacidi liberi, l'inattivazione del virus può essere estremamente rapida anche in una soluzione di 0.1 mg / L di ClO2.

 

D'altra parte, abbiamo selezionato gli articoli che descrivono l'azione di SARS-CoV-2 nelle cellule, nella sua interazione con ACE2 e, in particolare, abbiamo studiato video di realtà aumentata o video di simulazione basati su Silico, per la rappresentazione tridimensionale. Da siti di azione come video in cui la proteina spicolare e il recettore ACE2, tra gli altri, vengono manipolati con il software di realtà aumentata ChimeraX (UCSF) [34-41].

 

Allo stesso modo, abbiamo rivisto la struttura del picco del virus e basato sulla ricerca di Daniel Wrapp e Jason S. McLellan presso l'Università del Texas.

 

L'immagine tridimensionale della glicoproteina spicolare S del betacoronavirus SARS-CoV-2 è stata osservata con la criomicroscopia elettronica a tempo di record. Grazie a questa immagine con una risoluzione di 3.5 Å, si conferma che questa proteina S è accoppiata alla proteina hACE2 di cellule umane con un'affinità superiore a quella del SARS-CoV-2coronavirus. La proteina S è il bersaglio degli anticorpi che ci immunizzano. La sua struttura 3D rende possibile capire perché gli anticorpi monoclonali pubblicati contro SARS-CoV-2 non sono efficaci contro SARS-CoV-2. Indubbiamente contribuirà ad accelerare lo sviluppo di vaccini e terapie contro l'infezione da COVID-19 [42].

 

In questi video di simulazione e di realtà virtuale, si osserva che la proteina S è un trimero composto da tre peptidi, ciascuno con due subunità S1 e S2. La subunità S1 funge da cerniera con due conformazioni chiamate "down" (RBD down) e "up" (RBD up). La criomicroscopia elettronica mostra che solo uno dei peptidi è nello stato "up", mentre gli altri due sono nello stato "down". Il binding al ricevitore cellulare avviene nella configurazione "upstream". Dopo il legame, i tre peptidi della proteina S vengono scissi nel sito S1 / S2; una seconda divisione si verifica quindi nel punto S2 ', aprendo il peptide di fusione chiave (FP) alla giunzione tra le membrane.

 

La proteina spicolare (S) è una proteina trimerica transmembrana di tipo I con tra 1,160 e 1,400 aminoacidi, a seconda del tipo di coronavirus.

Questa proteina forma la corona del coronavirus; È composto da tre peptidi ripetuti ed è altamente glicosilato, il che facilita il suo legame con proteine ​​e zuccheri. Ogni peptide è costituito da due domini chiamati S1 e S2. Nei beta coronavirus come SARS-CoV-2, la scissione delle subunità S1 e S2 si verifica durante la fusione tra le membrane.

 

Il dominio S1 ha due sottodomini, uno N-terminale (NTD), che termina con un amminoacido che ha un gruppo amminico libero (-NH2) e un altro C-terminale (CTD), che termina con un gruppo carbossilico (-COOH ); entrambi si legano al recettore ACE2 della cellula ospite, quindi sono domini di legame del recettore (RBD). Il dominio S2 è di tipo C-terminale ed è altamente conservato tra tutti i coronavirus, che differiscono molto di più nella subunità S1. Il dominio S2 contiene due regioni, HR1 e HR2, in cui si ripetono gruppi di sette amminoacidi (chiamati eptidi), in forma abcdefg, che contengono aed residui idrofobici che partecipano alla fusione tra le membrane. I domini HR1 e HR2 sono bersagli terapeutici, poiché sono noti farmaci che inibiscono la loro azione, prevenendo o ostacolando la fusione.

 

L'infezione delle cellule epiteliali delle vie respiratorie è orchestrata dalla proteina S del virus. Nelle fasi generali del processo di fusione in primo luogo, il dominio S1 riconosce e si lega al recettore della cellula ospite. Secondo, c'è una prima divisione nei domini S1 e S2 e una seconda divisione nel punto S2 '; quest'ultimo permette di attivare il peptide di fusione (FP) che collega le membrane dell'ospite e del virus (questo stadio è chiamato stadio intermedio di fusione o stadio intermedio di fusione). In terzo luogo, la regione tra HR1 e HR2 si rimodella (pieghe) dando origine a un eptamero (6-HB) che unisce entrambe le membrane consentendo l'ingresso del virus.

 

La proteina S dei coronavirus è fondamentale per lo sviluppo di vaccini (antigeni che inducono una risposta immunitaria alla presenza del dominio S1) e per lo sviluppo di antivirali (inibitori di alcuni stadi di fusione tra membrane, che normalmente attaccano specifiche regioni del dominio S2). Conoscere la struttura tridimensionale della proteina S è essenziale per combattere l'epidemia di COVID-19.

 

La sequenza della proteina S di SARS-CoV-2 coincide per il 98% con la proteina S del coronavirus Bat-RaTG13, con la grande differenza che ha quattro aminoacidi RRAR (arginina-arginina-alanina-arginina) invece di uno solo arginina (R). Inoltre, differiscono in 29 residui, 17 dei quali si trovano nella regione RBD. Il confronto effettuato tra i 61 genomi SARS-CoV-2 completi disponibili in GISAID (Global Initiative to Share All Influenza Data) mostra che ci sono solo 9 diversi amminoacidi tra tutti loro; e tutte queste varianti si trovano in luoghi molto ben conservati, il che non sembra pregiudicare la letalità del coronavirus.

 

In primo luogo, è stato possibile caratterizzare la struttura 3D della glicoproteina S spicolare del coronavirus SARS-CoV-2 e il suo dominio di legame al recettore RBD. Poi quello del recettore della cellula ospite, l'enzima di conversione dell'angiotensina umana hACE2. Il passo successivo per i ricercatori è stato determinare la struttura del complesso SARS-CoV-2 RBD / hACE2, che è stato ottenuto mediante cristallografia a raggi X, raggiungendo risoluzioni di 2.45 Å e 2.68 Å. Tra i risultati, è stato determinato che cambiamenti strutturali molto sottili spiegano la maggiore infettività e patogenesi di SARS-CoV-2 (COVID-19) rispetto a SARS-CoV-2 (SARS).

 

Questi risultati sono di grande rilevanza per lo sviluppo di farmaci per combattere COVID-19. In silicone sono state effettuate ricostruzioni (utilizzando modelli teorici utilizzando computer), ma è essenziale l'osservazione della reale struttura cristallografica mediante diffrazione di raggi X. Come notato all'inizio, gli autori stanno per pubblicare il giapponese in silico studio che hanno condotto sul meccanismo d'azione del biossido di cloro sul picco di SARS-CoV-2 e sull'emoglobina.

 

Il primo problema che si pone nel processo di ricerca è come formare il complesso SARS-CoV-2 RBD / hACE2 con sufficiente stabilità per la sua osservazione; La precedente esperienza nella formazione del complesso SARS-CoV-2RBD / hACE2 (evidenziato nel 2005) è stata fondamentale, in cui un ponte salino tra Arg426 di RBD e Glu329 di hACE2 viene utilizzato per rafforzare il legame del complesso. Un'osservazione molto importante è che la cisteina nelle posizioni Cys336-Cys361, Cys379-Cys432 e Cys391-Cys525 stabilizzano i cinque fogli beta (β1, β2,

β3, β4 e β7), e Cys480-Cys488 è la chiave nella giunzione tra la cresta SARS-CoV-2 RBM e l'elica N-terminale di hACE2 [43-45].

 

Quando si pone la simulazione dell'azione del biossido su questi amminoacidi (Cys), è facile comprendere il favoloso effetto virucida diretto del biossido sui virus ed in particolare su SARS-CoV-2. L'immagine che si svela è quella di un effetto devastante del biossido di cloro sul virus, degradandolo e denaturandolo. Il confronto tra i complessi SARS-CoV-2RBD / hACE2 e SARS-CoV-2 RBD / hACE2 fornisce informazioni sul motivo per cui COVID-19 è più contagioso di SARS-CoV.

 

SARS-CoV-2 RBM forma un'interfaccia di giunzione più grande e più altamente contattata con hACE2 rispetto a SARS-CoV-2RBM; il ponte salino tra SARS-CoV-2RBD e hACE2 è più debole rispetto a SARS-CoV-2 RBD e hACE2. La struttura cristallina del complesso contiene anche glucani accoppiati ai quattro siti hACE2 e al sito RBD. Il glucano accoppiato ad Asn90 da hACE2 forma un legame idrogeno con Arg408 nel nucleo di RBD; questa interazione è conservata tra SARS-CoV-2 e SARS-CoV.

 

Le differenze strutturali tra gli RBM di SARS-CoV-2 e SARSCoV sono sottili, ma influenzano le conformazioni delle anse nelle creste di legame del recettore. In entrambi gli RBM, uno dei legami di cresta contiene un legame disolfuro che è fondamentale per il legame. SARS-CoV-2 e bat-CoV Rs3367 contengono un motivo con tre residui Pro-Pro-Ala in detto anello; ma in SARS-CoV-2 e bat-CoV RaTG13 mostrano un motivo di quattro residui Gly-Val / Gln-Glu / Thr-Gly; Pertanto, la conformazione del ciclo cambia perché le glicine sono più flessibili. Questa modifica favorisce l'associazione RBD / hACE2. Inoltre, la cresta ha una conformazione più compatta grazie ai legami idrogeno Asn487 e Ala475 in SARS-CoV-2 RBM, avvicinando il loop contenente Ala475 a hACE2.

 

Il contatto della cresta di SARS-CoV-2 RBM con l'elica N-terminale di hACE2 è maggiore rispetto a SARS-CoV-2RBM. Ad esempio, il residuo N-terminale Ser19 di hACE2 forma un nuovo legame idrogeno con la spina dorsale Ala475 di SARS-CoV-2 RBM, e anche il Gln24 dell'elica N-terminale di hACE2 forma un nuovo contatto con SARS-CoV. -2 RBM. Se confrontato con Leu472 da SARS-CoV-2RBM, Phe486 da SARS-CoV-2 RBM punta in una direzione diversa e forma una regione idrofobica che coinvolge Met82, Leu79 e Tyr83 da hACE2 (Figura 1).

 

Il confronto con SARS-CoV-2RBM mostra che questi piccoli cambiamenti strutturali di SARS-CoV-2 RBM sono più favorevoli per il legame con hACE2. Sono differenze sottili, ma molto rilevanti dal punto di vista funzionale. Sono stati rilevati due siti di legame critici (hotspot di legame del virus), il punto critico dell'hotspot-31 sul ponte salino Lys31 e Glu35 e l'hotspot 353 su un altro ponte salino tra Lys353 e Asp38. Questi due ponti salini sono deboli, a causa della grande distanza nell'interazione, ma essendo racchiusi in un ambiente idrofobo, che riduce la costante dielettrica effettiva, la loro energia di legame è maggiore (Figura 2).

 

Per confermare questi risultati strutturali, sono stati eseguiti studi biochimici sull'affinità di legame RBD / hACE2 dopo aver introdotto alcune mutazioni in SARS-CoV-2 RBD. Queste mutazioni suggeriscono che il pipistrello coronavirus RaTG13 potrebbe infettare gli esseri umani (supportando l'origine zoonotica dell'epidemia). Inoltre, gli RBM di SARS-CoV-2 e bat-COV RaTG13 contengono un motivo simile di quattro residui nella cresta di legame ACE2, a sostegno del fatto che uno si è evoluto dall'altro. Inoltre, per migliorare il riconoscimento di hACE2, SARS-CoV-2 mostra due cambiamenti nei residui L486F e Y493Q di RaTG13, che sembrano aver facilitato la trasmissione di SARS-CoV-2 dal pipistrello all'uomo. Pertanto, potrebbe non esserci un ospite intermedio tra il pipistrello e l'umano in COVID-19, a differenza di quanto accaduto con SARS e MERS. ovviamente, per ora è impossibile escludere l'esistenza di un mediatore, che potrebbe essere un pangolino o un altro animale selvatico venduto nel mercato di Wuhan; Nel caso del pangolino, è necessario sequenziare più genomi del coronavirus del pangolino per chiarire il problema, ma finora è stata evidenziata una somiglianza genomica di oltre il 99% tra loro [46].

 

Risultati e discussione

 

Il picco di SAR-CoV-2 è fortemente glicosilato e la glicosilazione lo è

creduto di svolgere un ruolo importante nella rilevazione del virus contro il nostro sistema immunitario. Una sezione di alfa eliche percorre la lunghezza della proteina spike. Per la maggior parte, i fogli beta sono concentrati a questa estremità, che è dove la proteina spike si fonde con una cellula per infettarla. La cosa interessante è che le eliche sono costituite da aminoacidi sensibili all'azione del biossido di cloro (a livello di Cisteina).

 

La proteina spike è in realtà costituita da tre catene intrecciate che hanno sequenze amminoacidiche identiche; ciascuna di queste catene è chiamata protomero. Tuttavia, i protomeri non hanno conformazioni tridimensionali identiche.

 

Possiamo vedere la differenza di conformazione nei protomeri esaminando una sezione della proteina spike che è fondamentale per il ciclo di vita del virus, il dominio di legame del recettore o RBD. RBD è dove il virus si lega a un enzima sulla superficie delle cellule ospiti, permettendogli di fondersi con la cellula e trasportare materiale genetico virale all'interno. Due di questi RBD sono in una conformazione inferiore nella struttura. Tuttavia, uno di questi RBD si ribalta. Questa conformazione "verso l'alto" è energia più alta, pronta a legarsi al recettore cellulare e portare alla fusione. Si ritiene che quando la proteina spike si lega, ciascuno di questi RBD viene modificato in questa conformazione meno stabile.

 

I nostri stessi enzimi, quelli che rompono i legami peptidici chiamati proteasi, possono tagliare la proteina spike in siti specifici e si verificano cambiamenti conformazionali nella fusione della proteina spike. L'RBD è legato all'ACE2, che è il recettore sulla superficie della nostra cellula a cui il coronavirus si lega per causare la fusione. Queste strutture sono anche fortemente glicosilate. Se nascondiamo gli zuccheri per creare un modello per comprendere l'interazione RBD-ACE2 e mettiamo lì il biossido di cloro che agisce sugli amminoacidi, possiamo concentrarci su alcune delle interazioni deboli che tengono insieme RBD e ACE2.

 

Ad esempio, abbiamo una vasta rete di legami idrogeno all'interfaccia RBD-ACE2 che invade due residui di tirosina (Tyr-489 e Tyr-83). Questa catena laterale della tirosina è anche legata all'idrogeno carbonilico della catena laterale dell'asparagina (Asn-487), che a sua volta si lega attraverso il suo atomo di idrogeno NH alla glutammina carbonilica in ACE2 (gln-24). Il biossido di cloro, ipotizziamo, ossida questi residui Tyr-489 e Tyr-83, tra gli altri, con i quali l'interfaccia RBD-ACE2 viene denaturata e il virus non può più legarsi o è già ossidato. Inoltre, il biossido di cloro ossida anche la prolina presente in ACE2 che completa l'ossidazione e la deformazione di ACE2.

 

Andando avanti, l'alfa elica di ACE2, abbiamo la catena laterale del glutammato che è deprotonata a un pH di 7.4 e un residuo di lisina che trasporta una carica positiva a quel pH.

 

Se il virus si fonde, il materiale genetico virale viene rilasciato nella cellula. Nel caso dei coronavirus, questo pezzo di RNA viaggia verso i ribosomi della nostra cellula e lo tiene in ostaggio per creare le proprie proteine ​​virali. Una cosa interessante è che questo RNA virale è in grado di cambiare la cornice di tre lettere delle basi di RNA che viene letta dal ribosoma; questo essenzialmente duplica la sequenza peptidica che può essere prodotta da una replica virale utilizzando i nostri ribosomi; le proteine ​​di cui il virus ha bisogno per assemblare copie aggiuntive di se stesso, che alla fine verranno rilasciate dalla cellula e ne infetteranno altre. C'è una proteina importante che viene trasferita in questo processo, ed è la proteasi principale che taglia la catena dei polipeptidi virali nelle proteine ​​funzionali necessarie per assemblare nuovi virus. Questo è un altro obiettivo terapeutico, se un individuo è già infettato dal virus; un farmaco che si unisce alla proteasi può essere somministrato evitando lo sviluppo di proteine ​​virali mature, bloccando così la replicazione virale.

 

Questa importante proteasi SAR-CoV-2 è un dimero costituito da due catene proteiche identiche e deve dimerizzarsi per diventare una proteasi funzionale. Ci sono molte interazioni amminoacidiche all'interfaccia del dimero, ma i ricercatori che hanno pubblicato questa struttura cristallina suggeriscono che le interazioni ioniche tra la catena laterale di questo residuo di arginina e questo glutammato guidano la dimerizzazione. Questa interazione è presente su entrambi i lati del dimero. Spostandosi verso il sito attivo, i residui importanti sono costituiti dalla catena della cisteina (Cys-145) e dall'istidina (His-41).

 

Questo enzima è una cisteina proteasi, quindi utilizza la cisteina nucleofila per attaccare il legame ammidico di un peptide. Nel meccanismo, l'azoto istidina afferra il protone della catena laterale della cisteina permettendogli di attaccare il legame peptidico.

Il legame peptidico si rompe e quindi una molecola d'acqua può entrare, rilasciando cisteina in modo che la proteasi possa rompere un'altra catena polipeptidica. Gli enzimi contenenti residui catalitici nucleofili sono ottimi bersagli per l'inibizione irreversibile. Poiché contengono una catena laterale di amminoacidi nucleofili, in questo caso la cisteina, è possibile progettare inibitori che si legano all'enzima con un legame covalente permanente. Il biossido di cloro agisce anche qui, ossidando la cisteina, quindi questo meccanismo è bloccato da esso. A differenza degli inibitori reversibili che possono entrare e uscire da un sito attivo, questi inibitori irreversibili - chiamati anche inibitori del suicidio - inattivano permanentemente la proteina, impedendole di svolgere il suo lavoro e creando più proteine ​​virali. Questi ricercatori avevano precedentemente progettato inibitori per altre proteasi del coronavirus. Sono stati in grado di legare uno di questi inibitori al sito attivo della proteasi SARS-CoV-2. La serina è chiaramente coinvolta in un legame covalente con l'inibitore chetone. Questa è una reazione reversibile, quindi non è un inibitore del suicidio in sé, con la presenza della cisteina legata in modo covalente a questo sito attivo. Qui, questo carbonile dell'inibitore è un legame idrogeno con tre gruppi NH sulla proteina. L'istidina catalitica proteasi è anche coinvolta nel legame idrogeno. Questo anello è coinvolto in una vasta rete di legami idrogeno che coinvolge sia gli atomi della spina dorsale della struttura che le catene laterali. Conoscere i contatti che un inibitore stabilisce con un enzima consente a chimici e biologi di considerare le interazioni e potenzialmente progettare inibitori ancora migliori. Al di là dell'inibizione enzimatica, che sarebbe una strategia efficace per controllare il virus, la comparsa del biossido di cloro come sostanza che non inibisce ma "dissolve" per ossidazione le strutture chiave del virus, consente un'azione con un'azione quasi “chirurgica” molecolare precisione, essendo quindi molto più efficace come meccanismo di controllo delle infezioni virali [47].

 

Conclusione

 

In conclusione, conoscendo la disposizione delle aree dove si trovano gli amminoacidi sensibili all'ossidazione da parte del biossido di cloro, evidenziando che la proteina spike del coronavirus SARS-CoV-2 contiene 54 tirosina, 12 triptofano, 40 residui di cisteina, oltre a la prolina, che a sua volta è presente nella struttura di ACE2 in connessione con RBD, consente di proiettare le azioni del biossido di cloro sul picco virale. Il miglior esempio pedagogico è che la punta è la chiave e l'ACE2 la serratura. La deformazione della chiave per ossidazione del biossido di cloro negli amminoacidi cisteina, tirosina, triptofano e prolina, delle catene dell'elica e dell'ossidazione della serratura (ACE2) impedisce non solo l'unione, ma dissolve anche l'unione esistente tra spike (RBD) e ACE, molto rapidamente.

 

Riconoscimento

 

Vogliamo esprimere la nostra gratitudine per la collaborazione e i contributi al dottor Dr. Mitchell B. Liester, University of Colorado School of Medicine, Colorado Springs Branch, Monument, CO 80132.

 

Finanziamento

 

Questo lavoro è stato sostenuto con le risorse proprie dei ricercatori.

 

Conflitto di interessi

 

Kalcker, Andreas dichiara un possibile interesse finanziario in quanto è l'inventore del brevetto svizzero in attesa di registrazione / 11136-CH. Gli altri due autori non hanno interessi economici concorrenti. Ciò non altera l'adesione degli autori a tutte le politiche sullo scambio di dati e materiali.

 

 

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Come citare questo articolo: Insignares: Carrione E, Bolano Gomez B e Kalcker Andreas. "Biossido di cloro in COVID-19: ipotesi sul possibile meccanismo di azione molecolare in SARS-CoV-2." J Mol Genet Med 14 (2020): 468