Tempête de cytokines SARS-CoV-2 inhibée par les nanoparticules de curcumine

Dans une récente étude publiée dans la revue Matériaux biologiques appliqués ACSles chercheurs ont démontré le potentiel inhibiteur des nanoparticules de polysaccharide encapsulées dans la curcumine (CUR-PS-NP) contre la tempête de cytokines stimulée par la protéine de pointe du coronavirus 2 (SRAS-CoV-2) du syndrome respiratoire aigu sévère (CoV2-SP) dans les cellules épithéliales pulmonaires et hépatiques .

La défaillance multiviscérale, les lésions pulmonaires et le mauvais pronostic d’une maladie grave chez les patients atteints de la maladie à coronavirus 2019 (COVID-19) sont directement associés à la profonde tempête de cytokines induite par l’interleukine (IL) développée en réponse à l’infection par le SRAS-CoV-2 dans ces malades. L’interaction entre le SRAS-CoV-2 et les récepteurs humains de l’enzyme de conversion de l’angiotensine 2 (hACE2) déclenche la tempête de cytokines suivie de réponses inflammatoires systémiques potentiellement mortelles. Le syndrome inflammatoire fatal est caractérisé par des niveaux plus élevés de cytokines circulantes et une hyperactivation des cellules immunitaires, conduisant à un dysfonctionnement des organes secondaires, notamment hépatique, pulmonaire ou rénal.

Un composé antioxydant polyphénolique alimentaire nommé CUR obtenu à partir de la plante de curcuma Curcuma longa L. est célèbre pour sa puissante activité anti-inflammatoire. Pourtant, in vivo l’efficacité du CUR est limitée en raison de sa biodisponibilité insuffisante.

Étude : La nanocurcumine inhibe puissamment la tempête de cytokines induite par la protéine SARS-CoV-2 Spike en désactivant la signalisation MAPK/NF-κB dans les cellules épithéliales. Crédit d’image : Studio de COLOA/Shutterstock

À propos de l’étude

Dans la présente étude, les auteurs ont comparé l’effet anti-inflammatoire des CUR-PS-NP dirigés contre la tempête de cytokines stimulée par le CoV2-SP avec le bulk-CUR (B-CUR) et les PS-NP dans les cellules épithéliales pulmonaires et hépatiques. En outre, les chercheurs ont interprété le mécanisme associé à l’inhibition de la signalisation du facteur nucléaire κB (NF-κB) et à la désactivation de la protéine kinase activée par les mitogènes (MAPK) par CUR qui a inhibé les tempêtes de cytokines médiées par le CoV2-SP. L’équipe a également évalué la fonction de CUR dans la réduction de la phosphorylation induite par le CoV2-SP de p42/44 MAPK, p65/NF-κB, p38 MAPK et l’expression nucléaire de p65/NF-κB, et la libération de facteurs de croissance, de chimiokines et de cytokines associée à la lésion des cellules épithéliales pulmonaires et hépatiques.

CUR (pureté de 97 %), hACE2 recombinant biotinylé purifié et glycoprotéines recombinantes SARS-CoV-2 S ont été utilisées dans cette étude. En outre, les cellules épithéliales hépatiques Huh7.5 et pulmonaires A549 ont été obtenues auprès du référentiel de cellules reconnu par l’American Type Culture Collection (ATCC) au National Center for Cell Sciences, Pune, Inde.

La fraction riche en PS a été isolée et caractérisée à partir des rhizomes séchés de C. longa. Une technique d’évaporation de solvant en émulsion avec des modifications mineures a été utilisée dans la préparation des CUR-PS-NPs. Les cellules épithéliales ont été ensemencées et incubées avec une solution mère contenant du CoV2-SP.

L’acide ribonucléique (ARN) total a été isolé des palettes de cellules épithéliales exposées au CoV2-SP à l’aide d’un mini kit RNeasy. Par la suite, des expériences de réaction en chaîne par polymérase quantitative de transcription inverse (RT-qPCR) ont été menées dans les gènes de cellules épithéliales exposées et non exposées au CoV2-SP. L’interaction entre le CoV2-SP et le hACE2 a été évaluée par dosage immuno-enzymatique (ELISA). La viabilité cellulaire a été évaluée par l’analyse du tri cellulaire activé par fluorescence (FACS), la microscopie à fluorescence et le dosage du bleu Alamar à l’aide d’iodure de propidium (PI) et d’annexine V-FITC.

Résultats de l’étude

Les résultats ont indiqué que la taille des CUR-PS-NP se situait dans la plage des nanomatériaux et qu’il y avait une libération continue de CUR à partir des CUR-PS-NP.

Les CUR – PS-NP ont montré un potentiel élevé pour inhiber la libération de chimiokines telles que IP10, MCP-1 et CXCL8, de facteurs de croissance tels que le facteur de croissance de l’endothélium vasculaire (VEGF) et le CC chemokine ligand 3 (CCL3), et de cytokines telles que IL-12, IL-6 et IL-1 associés à l’altération des cellules épithéliales pulmonaires A549 et hépatiques Huh7.5 déclenchées par le CoV2-SP.

L’inhibition des chimiokines, des cytokines et des facteurs de croissance par les CUR – PS-NP dans les cellules A549 et Huh7.5 était plus élevée que les PS-NP et les cellules traitées par B-CUR. Cependant, l’inhibition de VEGF-A, CCL10 et CCL5 dans les cellules A549 traitées par PS-NP et B-CUR était supérieure à celle des cellules traitées par CUR – PS-NP. Aucun effet inhibiteur significatif sur la libération d’IL-8 et d’IL-6 dans les cellules Huh7.5 et A549 déclenchées par CoV2-SPs n’a été démontré par le traitement PS-NPs seul.

Les stratégies thérapeutiques utilisant les CUR-PS-NP ont réussi à diminuer l’interaction entre le CoV2-SP et l’hôte ACE2. Le potentiel des CUR-PS-NP à inhiber l’interaction du CoV2-SP et de l’ACE2 humain était supérieur à celui des PS-NP et des B-CUR.

À la dose de 10 μM, B-CUR et nano-CUR ont provoqué des réductions significatives de la viabilité cellulaire alors qu’à la dose de 5 μM, ni B-CUR ni nano-CUR n’ont causé de létalité aux cellules. De plus, le nano-CUR avait une biodisponibilité supérieure à celle du B-CUR.

Les CUR-PS-NP agissent en abaissant la signalisation NF-κB/MAPK, entraînant la réduction de la phosphorylation induite par le CoV2-SP de p65/NF-κB, p38 MAPK, p65/NF-κB et p42/44 MAPK expression. La réduction de la phosphorylation induite par le CoV2-SP des protéines kinases causée par les CUR-PS-NP était supérieure aux réductions induites par le B-CUR.

conclusion

Les résultats de l’étude ont indiqué que les NP organiques de CUR obtenues à partir d’une fraction riche en PS du rhizome de curcuma, CUR-PS-NP, ont un potentiel inhibiteur élevé contre la tempête de cytokines induite par le CoV2-SP dans les cellules épithéliales pulmonaires humaines A549 et hépatiques Huh7.5. . De plus, le traitement des CUR-PS-NP dans les cellules épithéliales déclenchées par le CoV2-SP a empêché les dommages aux cellules épithéliales en inhibant la libération de chimiokines, de facteurs de croissance et de cytokines par la désactivation de la voie de signalisation NF-κB/MAPK.

Dans l’ensemble, l’étude a souligné que les CUR-PS-NP pourraient avoir le potentiel de devenir un médicament sûr et efficace pour le traitement du COVID-19. Cependant, supplémentaires in vivo des investigations sont nécessaires pour valider le potentiel inhibiteur de la tempête de cytokines induite par le CoV2-SP des CUR-PS-NP dans les cellules épithéliales pulmonaires et hépatiques.