Protivirusna zdravila

Zgodovina in razvoj zdravil

Razvoj zdravil se je začel v 60. letih, kot odgovor na epidemije, ki so tvegale ogromno število smrtnih žrtev po vsem svetu. Na začetku razvoja zdravil je raziskovanje učinkovin potekalo naključno. Niso se osredotočali na specifične mehanizme delovanja virusov, ampak so testirali naključne spojine in naravne produkte za njihovo sposobnost inhibicije replikacije virusov. Trenutno je protivirusnih zdravil je zelo malo in skoraj vsa so virusno specifična. Način replikacije virusa zahteva delovanje zdravil na sisteme v celici, ki jih potrebuje tudi sam organizem za delovanje, zato so zelo pogosti stranski učinki. Prav tako je za ustrezno delovanje zdravila pomembno, da je dovolj močno, da v celoti ustavi replikacijo. V nasprotnem primeru se pogosto razvijejo odporni mutantski virusi.

Virocidi

Točni mehanizmi delovanja virocidov oz. dezinfekcijskih sredstev niso znani, saj so specifični glede na posamezen virus in učinkovino. Tudi najmanjše razlike v zgradbi virusov lahko ključno vplivajo na njihovo odpornost. Virocidi delujejo tako, da povzročijo ireverzibilno deaktivacijo virusa s kemijsko poškodbo. Napadejo eno ali več ključnih funkcij v replikaciji virusa; najpogosteje prepoznavanje in pripenjanje virusa ter povzročijo poškodbe genoma. Nekateri tudi preprečijo injeciranje virusnega genoma v gostiteljsko celico. Virocidi so lahko detergenti, močne kisine, nanodelci kovin, UV svetloba in visoka temperatura. Zelo pomembni so tudi močni oksidanti; npr. O2 in ClO2, ki preprečujeta povezavo virusa z gostiteljsko celico. Prosti klor povzroča poškodbe na genomu in v zgradbi virusa ter onemogoči vnos in replikacijo genoma. UV svetloba deluje prek inibicije replikacije genoma in hkrati preprečuje vnos genoma v celico. Virocidi delujejo dokaj nespecifično, vseeno pa je kvaliteta delovanja odvisna od prisotnosti lipidne ovojnice in velikosti virusa. Najbolj občutljivi na dezinfekcijska sredstva so virusi iz skupine, ki jih sestavljajo lipidi. Najbolj odporni pa so majhni virusi brez lipidov. Dezinfekcijska sredstva so pomembna za preprečevanje izbruha ali okoljskega širjenja okužb prek vode in hrane, uporabljajo jih tudi v proizvodnji cepiv.

Virostatiki

Virostatiki so zdravila, ki se uporabljajo za zdravljenje specifičnih virusnih okužb. Podobno kot virocidi napadajo različne točke gostiteljevega mehanizma, ki omogoča razvoj virusa. Veliko zdravil je nukleozidov ali nukleozidnih analogov. Pri zdravljenju s katerimikoli zdravili je pogost razvoj odpornih mutantskih virusov, zato se predvsem pri zdravljenju okužbe z virusom HIV poslužujejo kombinacij različnih zdravil. Vsa protivirusna zdravila so bolj ali manj toksična za gostitelja, zato zdravljenje pogosto spremljajo hudi neželeni stranski učinki.

VIRUS HERPESA Doživljenjsko bivana v gostitelju in morfološko spreminja celice ter napada tkiva ektodermalnega izvora. Pogosta zdravila za zdravljenje so aciklovir (Virolex), iodoksiuridin, cidofovir, itd.

Aciklovir je derivat gvanina. Po privzemu v celico se fosforilira in inhibira DNA polimerazo kot zaključevalec verige. Prvo fosforilacijo katalizira v virusu kodiran encim timidin kinaza.

Iodoksiuridin je nukleozidni timidinski analog. Po fosforilaciji v celici se vgradi v virusno DNA in jo naredi manj obstojno. Inhibira timidinsko kinazo in DNA polimerazo. Vgrajuje se tudi v celično DNA.

Cidofovir je nukleozidni citozinski analog. Inhibira sintezo DNA s tem, da upočasni ali ustavi elongacijo verige. Je učinkovito zdravilo, vendar povzroči nepopravljivo okvaro ledvic.

VIRUS INFLUENCE Povzroča gripo, ki ima majhno smrtnost. Zdravila, ki so pogosto v uporabi so amantadin, zanamivir, oseltamivir (Tamiflu), itd..

Amantadin (Symetrel) inhibira replikacijo virusa influence A. Vpliv na slačenje in sestavljanje virusa. Interagira z virusnim M2 proteinom (ionski kanalček) ter tako blokira vstop protonov v virion, ki so potrebni za ustvaritev primerno kislega okolja za slačenje ovojnice.

Zanamivir in oseltamivir imitirata naravni ligand (sialično kislino) ter tako inhibirata nevraminidazo, ki je odgovorna za cepitev N-acetilneuraminske (sialične) kisline z virusnega receptorja, da se novi virusi lahko izpustijo z okužene celice. Tako ostanejo virusi ujeti na celici.

VIRUS HEPATITISA Zdravljenje okužb z različnimi oblikami hapatitisa poteka z interferonom-α-2b, lamivudinom, adefovirom, ribavirinom, itd.

Ribavirin je gvanozinski analog. V obliki trifosfata inhibira replikacijo DNA in RNA virusov prek inhibicije mRNA polimeraze in z onemogočanjem sinteze oligonukleotidnega primerja pomembnega za transkripcijo genoma.

HIV Za zdravljenje okužb virusa HIV obstaja največ zdravil, ki delujejo kot inhibitorji reverzne transkriptaze, inhibitorji proteaz in inhibitorji fuzije.

• Nukleozidni inhibitorji reverzne transkriptaze NIRV so timidinski analogi. Vgradijo se v rastočo verigo DNA in delujejo kot zaključevalci verige. Primera zdravil v uporabi sta zidovudin in didanozin (Videx).

Zidovudin (AZT) se po vstopu v celico fosforilira do AZT 5'-trifosfata. Po odcepitvi PPi (difosfatne) skupine, se vgradi na 3'-konec nastajajoče DNA in prekine transkripcijo, saj N3-skupina onemogoči nastanek nove fosfodiesterske vezi.

• Nenukleozidni inhibitorji reverzne transkriptaze Delujejo kot nekompetitivni alosterični zaviralci reverzne transkriptaze in se uporabljajo v kombinaciji z drugimi zdravili. K NNIRT spadajo med drugimi nevirapine, amprenavir in efavirenz.

Nevirapine se veže v hidrofoben žep 10A stran od aktivnega mesta reverzne transkriptaze, kar alosterično inhibira encim.

• Inhibitorji proteaz HIV proteaze so ključne za reprodukcijo virusa.

Primer zdravila, ki spada v to skupino je saquinavir. Ta inhibira HIV-1 in HIV-2 proteaze. Veže se v aktivno mesto encima in inhibira cepitev proteinov.

• Druga zdravila: inhibitorji fuzije, inhibitorji vstopa. Enfuvirtide je 36 aminokislin dolg peptid, ki deluje proti virusu HIV-1. Veže se na pomemben virusni protein za združitev s celico in prepreči tvorbo membranske pore za vstop kapside virusa.

Imunomodulatorji

Imunomodulatorji so protivirusna sredstva, ki vplivajo na izboljšanje odziva gostitelja na vstop virusov. Ta protivirusna zdravila ne napadajo neposredno specifičen patogen, ampak globalno spodbujajo imunski odziv gostitelja. Imunomodulatorsko funkcijo imajo interferoni (IFN). IFN so proteini, ki jih proizvajajo telesne celice kot obrambni odziv na viruse. Prav tako lahko telo zaščitijo proti bakterijam in parazitskim okužbam, zavirajo delitev celic in spodbujajo ali zavirajo njihovo diferenciacijo. Interferoni spadajo v skupino citokinov, majhnih proteinov, ki sodelujejo pri medcelični signalizaciji. So posledica patogene stimulacije na celico. Spodbujena okužena celica in tiste ob njej proizvajajo beljakovine, ki preprečijo, da bi se virusi razmnoževali znotraj teh celic. Tako se zavira nadaljnje razvijanje virusa in s tem okužba. V virusno stimulirani celici se interferonski geni aktivirajo pod vplivom molekul RNA, ki se pojavijo kot vmesna stopnja pri razmnoževanju virusov. IFN se po sintezi izločijo iz celice in se vežejo na receptorje sosednjih celic. Vezava IFN na receptorje pa sproži proizvodnjo protivirusnih beljakovin. Oligoadenilatna polimeraza in beljakovinska kinaza P1 sta najpomembnejši proizvedeni beljakovini. Prva izdeluje kratke verige adenilatov, ki aktivirajo endoribonukleazo L. ta encim povzroča razgradnjo virusne mRNA. Druga pa fosforilira robosomske beljakovine in onemogoči translacijo virusne mRNA. Metilaze, fosfofiestraze, beljakovina Mx in glikoziltransferaze pa ovirajo glikoziliranje virusnih beljakovin. IFN tudi povečajo aktivnost beljakovine p53, ki spodbuja apoptozo okuženih celic.

Rezistenca

Rezistenca virusa pomeni, da protivirusna zdravila, ki so včasih ta virus izničila oziroma zatrla ne delujejo več. Največkrat je to posledica mutacij v virusnem genomu. Odporni virusi so problem predvsem za imunsko oslabljene ljudi, vendar pa so razvoj in prenos takih mutantov prisotni tudi pri imunokompetentnih ljudeh. Ker zdravniki vedno bolj predpisujejo protivirusna zdravila, se število mutantov veča. Mutacije lahko spremenijo virusno patogenost, prenosljivost in genetsko stabilnost. Genetsko spremenjeni virusi so najbolj pogosti pri ljudeh z oslabljenih imunskim sistemom, saj je v takem primeru virusni obrambni sistem nedotaknjen, imunosupresija pa izboljša priložnost za replikacijo virusov. Take okoliščine pa so idealne za nastanek mutantov, še posebej, če so protivirusna zdravila neprekinjeno prisotna. Okoliščine, ki dajejo prednost naravnemu izboru virusov odpornih na protivirusna zdravila so: visoka virusna replikativna obremenitev, visoke intrizična stopnja mutacije in daljše izpostavljenost protivirusnim zdravilom. Posledice takih mutantov so, da se učinki protivirusnih zdravil zmanjšajo ali celo popolnoma izzvenijo, kar povzroči nezmožnost zatiranja ali izkoreninjenja virusov v gostitelju.

Viri

• Actor, J. K., & Actor, J. K. (2012). Basic Virology. In Elsevier’s Integrated Review Immunology and Microbiology (pp. 121–128). Elsevier.
• De Clercq, E. (2004). Antiviral drugs in current clinical use. Journal pf Clinical Virology (pp.115-133)
• Springman, R., Keller, T., Molineux, I. J., and J. J. Bull. (2012). Evolution at a High Imposed Mutation Rate: Adaptation Obscures the Load in Phage T7. Genetics (pp. 221-232)