Der Extrakt aus der Pelargonium sidoides-Wurzel EPs 7630 (Umckaloabo) ist indiziert zur Therapie der akuten Bronchitis. Sowohl in vitro- als auch klinische Studien weisen auf eine antivirale und immunmodulatorische Wirkung des Extrakts hin, die zu weniger schweren Symptomen und einer kürzeren Krankheitsdauer verschiedener Infektionen der oberen Atemwege führt. In einer kürzlich von Wissenschaftlern der Berliner Charité, dem Deutschen Zentrum für Infektionsforschung sowie des Umckaloabo-Herstellers Dr. Willmar Schwabe veröffentlichten präklinischen in vitro-Studie wurde die Wirkung des patentierten Extrakts auf das Coronavirus SARS-CoV-2 untersucht.
Zielsetzung
Um die mögliche Wirkung des Pelargonium-Extraktes auf das Coronavirus einzuordnen, wurden der Einfluss von EPs 7630 auf das Viruswachstum, den Eintritt von SARS-CoV-2 in die Zellen sowie der Effekt auf die Expression mit COVID-19 assoziierter proinflammatorischer Zytokine, Chemokine und Wachstumsfaktoren untersucht.
Methodik
Es wurden menschliche Lungenzellen der Zelllinie Calu-3 sowie Affen-Nierenzellen (Vero-Zellen) mit SARS-CoV, MERS-CoV, SARS-CoV-2 sowie einer Alpha- und Beta-Variante von SARS-CoV-2 infiziert. Diese wurden mit dem Extrakt EPs 7630 sowie verschiedenen Fraktionen in unterschiedlichen Konzentrationen (10 und 100 µg/ml) behandelt.
Die durch Ultrafiltration erhaltenen Fraktionen enthielten entweder Prodelphinidin in verschiedenen Oligomergrößen oder niedermolekulare Inhaltsstoffe wie Benzopyranone und Purinderivate.
Hemmung des Viruswachstums
Es wurden Calu-3 und IFN (Interferon)-defiziente Vero-Zellen (VeroFM) in Ab- und Anwesenheit von EPs 7630 (10 bzw. 100 µg/ml) mit den verschiedenen Coronaviren und SARS-CoV-2-Varianten infiziert. Nach 48 Stunden zeigte sich eine signifikante Wachstumshemmung aller Coronaviren um bis zu >99% bei einer Konzentration von 100 μg/ml. Im Falle von SARS-CoV-2 wurde eine signifikante Wachstumshemmung bereits mit 10 μg/ml in beiden Zelllinien beobachtet. Diese Konzentration war bei den Virusvarianten nicht ausreichend. Hier wurde eine signifikante Inhibition nur bei der EPs 7630-Konzentration von 100 µg/ml beobachtet.
Es wurden die IC50-Werte für SARS-CoV-2 in beiden Zelllinien bestimmt. Der IC50 für die Hemmung von SARS-CoV-2 betrug 0,48 μg/ml in VeroFM- und 1,61 μg/ml in Calu-3-Zellen und lag damit deutlich außerhalb des zytotoxischen Bereichs.
Hemmung der Zelleintritts-Mechanismen
Das Coronavirus tritt über ACE2 (angiotensin-converting enzyme 2) entweder durch Endozytose oder durch die transmembrane Serinprotease 2 (TMPRSS2) vermittelte Membranfusion in die Zellen ein.
Um zu überprüfen, welcher Mechanismus durch EPs 7630 beeinflusst wird, wurden TMPRSS2-negative Vero- und TMPRSS2-positive Calu-3-Zellen mit SARS-CoV-2-Spikeprotein tragenden Pseudopartikeln infiziert. Vier Stunden nach der Infektion hemmte EPs 7630 den Zelleintritt von SARS-CoV-2 in TMPRSS2-negativen Vero-Zellen weniger effektiv (17%) als in TMPRSS2-positiven Calu-3-Zellen (59%). Dies lässt darauf schließen, dass der Pelargonium-Extrakt sowohl endosomale als auch Plasmamembranfusion-vermittelte Prozesse beeinflusst.
Unterschiedliche Aktivität der Fraktionen
Eine Untersuchung der Extraktfraktionen zeigte eine signifikante Eintrittshemmung bei hohen Konzentrationen von 100 μg/ml für alle Fraktionen. Solche mit mittlerem bis höherem Molekulargewicht (3 bis >30 kDA) hemmten das Viruswachstum vollständig, während Fraktionen mit niedrigem Molekulargewicht (<1 bis 3 kDa) eine maximale Hemmung von etwa 90% bei 10 bzw. 66 µg/ml erzielten. Dies deutet auf eine unterschiedliche Aktivität der Fraktionen hin.
Immunmodulation
Der Pelargonium-Extrakt und seine Fraktionen hatten allein keinen wesentlichen Einfluss auf die Expression pro- und antiinflammatorischer Gene. Eine SARS-CoV-2-Infektion führte zu einem 10- bis 100-fachen Anstieg innerhalb von 48 Stunden nach der Infektion.
Wurden die infizierten Calu-3-Zellen mit EPs 7630 behandelt, kam es zu einer signifikanten Verringerung der Genexpression des proinflammatorischen Interleukins 1B (IL1B) sowie einer starken Hochregulierung des entzündungshemmenden TNFAIP3-Gens. Alle anderen Gene zeigten einen begrenzten, aber nicht signifikante Rückgang der Genaktivierung.
Fazit
Die vorliegenden Untersuchungen lassen vermuten, dass der Pelargonium-Extrakt EPs 7630 den Eintritt von SARS-CoV-2 in die Wirtszellen und somit das Viruswachstum hemmt. Diese Effekte könnten zu einer Einschränkung der SARS-CoV-2-induzierten Hochregulation von Immungenen führen. Allerdings zeigten die niedermolekularen Fraktionen mit geringem Einfluss auf den Zelleintritt einen mit EPs 7630 vergleichbaren immunogenen Effekt.
Fraktionen mit Prodelphinidinen mit einem niedrigen Oligomerisierungsgrad und niedermolekularen Substanzen waren am effizientesten bei der Hemmung des SARS-CoV-2-Eintritts bereits bei 10 μg/ml und hatten vergleichbare Auswirkungen auf die Regulierung des Immunsystems wie EPs 7630.
Die Autoren erklären, dass die gezeigten Effekte bei der Bekämpfung von Coronavirus-Infektionen und der Vorbeugung mit COVID-19 assoziierter Entzündungen und Immundysregulationen (Zytokinsturm) von Nutzen sein könnten. Die Ergebnisse würden daher zu weiteren in vivo-Studien ermutigen.
