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PloS One:选对牙膏漱口水就能防新冠!来看看你家牙膏含这6种成分吗?

2021-09-22 02:10:20梅斯医学

新冠肺炎是由SARS-CoV-2引起的全球严重公共卫生问题。SARS-CoV-2主要感染上呼吸道,导致呼吸道疾病。病毒刺突蛋白与宿主细胞上的血管紧张素转换酶2 (ACE2)结合,介导SARS-CoV-2进入宿主细胞的过程。宿主的跨膜蛋白酶丝氨酸2 (TMPRSS2)将粘合到ACE2的刺突蛋白切开,从而导致病毒和宿主细胞膜的融合,是SARS- CoV-2进入宿主细胞的重要因子。因此,寻找抑制病毒刺突蛋白-ACE2相互作用和/或TMPRSS2丝氨酸蛋白酶活性的药物,一直是预防SARS-CoV-2感染的重点。

常言道“病从口入”,新冠病毒亦如是。已有多个研究表明,ACE2和TMPRSS2在多种口腔上皮细胞中表达,或成为SARS-CoV-2的切入点。因此,通过减少病毒本身的活动和抑制病毒在口腔中的作用位点来预防SARS-CoV-2感染非常重要。本研究侧重于市售牙膏和漱口水中所含的常见成分对SARS-CoV-2进入宿主细胞的影响。

1、牙膏和漱口水成分对SARS-CoV-2刺突蛋白-ACE2相互作用的抑制

为了解市售的牙膏和漱口水对SARS-CoV-2进入宿主细胞的机制的影响,我们评估了30种成分对SARS-CoV-2刺突蛋白与ACE2相互作用的抑制作用。当检测浓度为1% (w/w)时,18种成分表现出0%的抑制率(图1)。其中五种成分表现出超过50%的抑制率,分别为四聚丙酸钠 [TDS], 甲基月桂酰基牛磺酸钠[LMT], N-葡萄糖酸钠[LSS], 葡糖酸铜[GCU], 十二烷硫酸钠 [SDS]。TDS、LMT、LSS、GCU和SDS的抑制率分别为96.7%、95.9%、94.9%、94.5%和91.3%。

为了阐明抑制细节并确定IC50值,评估这五种成分的剂量-效应关系。TDS、LMT和LSS的范围从0.00005%到1% (w/w);SDS范围为0.0005% ~ 1% (w/w);GCU范围为0.005% ~ 1% (w/w)(图2A-2E)。TDS、LMT、LSS、GCU、SDS对刺突单白-ACE2相互作用均有抑制活性,IC50值分别为0.009、0.022、0.043、0.097、0.005% (w/w)(图2A-2E)。

2、牙膏和漱口水成分对TMPRSS2蛋白酶活性的抑制作用

接下来筛选30种成分检验对TMPRSS2丝氨酸蛋白酶活性的抑制作用。当分析为1%(w/w),20种成分抑制率>0%。氯化十六烷基吡啶(CPC)和糖精钠(SAC)明显假阳性,因此CPC 和 SAC 被排除。即18种成分的抑制率>0% 。其中7种成分(SDS、TDS、GCU、转氨酸[TXA]、LMT、LSS和6-氨基异丙酸[AHA])表现出50%以上抑制率。SDS、TDS、GCU、TXA、LMT、LSS和AHA的抑制率分别为99.9%、97.5%、97.2%、92.0%、88.6%、87.6%和71.7%。

为了明确抑制作用的细节并确定IC50值,使用0.0005%至1%的IC50值(w/w)评估这7种成分的剂量-效应关系(图4A-4G)。SDS, TDS、GCU、TXA、LMT、LSS 和 AHA 对 TMPRSS2 蛋白酶活性表现出抑制活动,IC50 值分别为 0.014、0.018、0.411、0.054、0.098、0.102 和 0.449% (w/w)。

3、牙膏、漱口水及其成分在人体ACE2和人体TMPRSS2模型中的对接模拟

从结果来看,再对接研究中获得的最稳定的对接模式再现如图5A和5B所示的晶体结构。虽然之前的研究使用分子操作环境(MOE)软件在模型中搜索了TMPRSS2抑制剂甲磺酸卡莫司他的结合位点,但我们在晶体抑制剂结合位点进行了对接模拟。再对接研究再现了抑制剂的晶体结构,如图5C和5D所示。根据我们的 TMPRSS2 模型对晶体结构的评估, 发现 TMPRSS2 模型与晶体结构非常相似。我们模型抑制剂结合部位的所有侧链和主链构象都与人类TMPRSS2晶体结构的侧链和主链构象非常一致,如图S1图所示。这有力地支持了使用预测的TMPRSS2进行对接模拟的结果。我们还使用改进的人类TMPRSS2晶体结构(PDB ID: 7MEQ)进行了对接模拟。

基于上述条件,对7种测试成分进行对接模拟。结果表明,n-月桂酰-n-甲基牛磺酸、n -月桂酰肌氨酸、葡萄糖酸、十二烷基硫酸盐和(E)-十四碳烯-1-磺酸与人ACE2在抑制剂结合位点上弱结合(表3,图6A)。此外,葡萄糖酸和转氨酸在抑制剂结合部位可能弱结合到人类TMPRSS2(表4,图 6B) 。这些结果表明,这些成分可以通过相同的基础机制发挥作用。

综上所述,本研究首次证明牙膏和漱口水成分对SARS-CoV-2进入宿主细胞的关键宿主因子具有抑制作用。市售牙膏和漱口水中所含的六种常见成分对刺突单白-ACE2相互作用与TMPRSS2蛋白酶活性表现出抑制作用。由于ACE2和TMPRSS2对SARS-CoV-2进入宿主细胞至关重要,因此对ACE2和TMPRSS2有效的5种成分(十二烷硫酸钠【SDS】、四聚丙酸钠 【TDS】、甲基月桂酰基牛磺酸钠【LMT】、 N-葡萄糖酸钠【LSS】和葡糖酸铜【GCU】)可能分两步发挥抑制作用,对SARS-CoV-2感染具有高度预防作用。此外,转氨酸(TXA)抑制TMPRSS2蛋白酶活性。因此,本研究结果表明,含有这些成分的牙膏和漱口水可以帮助预防SARS-CoV-2感染。

原文来源:

Riho Tateyama-Makino,et al,The inhibitory effects of toothpaste and mouthwash ingredients on the interaction

between the SARS-CoV-2 spike protein and ACE2, and the protease activity of TMPRSS2 in vitro.PLOS ONE,September 17, 2021

https://doi.org/10.1371/journal.pone.0257705

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