Zunehmende Resistenzen von Influenzaviren gegenüber den zugelassenen Antiinfluenzaarznei- mitteln, wie die fast vollständig wirkungslosen Adamantane oder die weitverbreitete H275Y Mutation mit der daraus resultierenden Oseltamaivirresistenz, und weitere zu erwartende Re- sistenzentwicklungen machen die Suche sowohl nach neuen Neuraminidaseinhibitoren als auch anderen Zielstrukturen zur Inhibierung von Infektion, Vermehrung und Ausbreitung der Viren notwendig. Zudem zeigen Metaanalysen, dass der Neuraminidaseinhibitor Oseltamivir in der Klinik weit weniger effektiv wirkt als ursprünglich angenommen. Da 70 % der in den letzten 25 Jahren in den USA eingeführten Medikamente auf einen pflanz- lichen Ursprung zurückzuführen sind und nach wie vor nur ein geringer Teil der ca. 400.000 bekannten Arten (weniger als 1 % der Arten in den Tropen) auf ihr therapeutisches Potential hin untersucht sind, bilden Substanzen pflanzlicher Herkunft eine große Ressource, die es zu explorieren gilt. Polyphenole stehen seit längerem im Fokus, da sie als sekundäre Metaboliten in einer Vielzahl von Pflanzen vorkommen und hier u.a. der Pathogenabwehr dienen. Neben antioxidativen und damit cytoprotektiven Eigenschaften kommen antimikrobielle und antivirale Qualitäten hinzu. Obwohl einige der getesteten Naturstoffe die Neuraminidase im MUNANA-Enzymassay zu in- hibieren vermochten, zeigte ausschließlich Kämpferol einen Einfluss auf das Viruswachstum von A(H1N1)pdm09, A(H3N2) und Flu B. Da bekannt ist, dass die Viren in vitro die Neuraminidase zum Infizieren, Replizieren und Ausschleusen (Budding) aus der Zelle nicht obligat benötigen, ist der Plaque-Reduktions-Test nur bedingt aussagekräftig. Allerdings konnten die in dieser Ar- beit getesteten Flavonoidglykoside (Hyperosid, Isoquercitrin, Luteolin-7-glucosid, Quercitrin und Rutin) auch das Viruswachstum außerhalb des Plaque-Reduktionstests nicht beeinflussen. Die cytotoxische Konzentration von Kämpferol lag über dem doppelten Wert der 50 % inhibitorischen Konzentration, eine Cytotoxizität konnte somit ausgeschlossen werden kann. Dennoch liegt die IC 50 des Flavonoids mit drei Zehnerpotenzen deutlich über den therapeutischen Konzentratio- nen der zugelassenen Neuraminidaseinhibitoren wie Oseltamivir, Zanamivir und Peramivir. Ein möglicher Grund für die hohen IC 50 -Werte könnte in der die Moleküle umgebende Hydrathülle liegen, die bei der Bindung ins aktive Zentrum „abgestreift“ werden muß. Neben der Neuraminidase wurde auch die Fusionssequenz im HA als potentielle Zielstruktur in den Fokus gerückt. Diese Sequenz ist als Epitop für Antikörper nicht zugänglich und innerhalb der verschiedenen Virusstämme hoch konserviert. Daher könnte mit einem Arzneimittel, ohne vorherige Kenntnis des Virustyps, die Virusgrippe behandelt werden. Das Virus würde zwar en- docytotisch in die Wirtszelle aufgenommen werden, könnte aber nicht die notwendige Fusion der Virushülle mit der Wirtszellmembran vollführen. Als potentielle Inhibitoren wurden zur Fusi- onssequenz analoge Peptide synthetisiert, die in vitro jedoch keinerlei Reduktion des Virustiters beobachten ließen. Nichtsdestotrotz sollte das Fusionspeptid als Zielstruktur für eine antivirale Therapie weiter im Blick behalten werden. Insgesamt scheinen Flavonoide zur systemischen antiviralen Monotherapie auf Grund der benö- tigten hohen Konzentrationen eher ungeeignet. Gleichwohl stellen sie einen interessanten Ansatz- punkt für eine topische adjuvante Therapie dar, bei der neben der Behandlung von Influenzaviren auch die von bakteriellen Superinfektionen und pathogeninduzierten cytopathischen Effekten in- diziert ist. So könnte man die Stukturen modizfizieren, um bessere Bindungseigenschaften zu erzielen. Zum Inhibieren der bakteriellen Neuraminidase scheinen Hydroxylgruppen an den Po- sitionen 7, 5 und 4’, eine Oxogruppe an Position 4 und eine Doppelbindung zwischen Position 2 und 3 im C-Ring wichtig zu sein, wie es auch für die virale Neuraminidase postuliert worden ist. Zur potenteren Hemmung der viralen Neuraminidase wäre es sinnvoll, die Hydroxylgruppen auf ein für stabile Bindungen notwendiges Maß zu reduzieren, um die Hydrathülle so klein als mög- lich zu halten und damit die Energie zur Desolvierung zu reduzieren und die Bindungseffizienz zu erhöhen. In diesem Rahmen böte die Substition von Hydroxylgruppen durch Aminogruppen eine weitere Möglichkeit zur Modifizierung. Grundsätzlich sind Flavonoide in unterschiedlichem Ausmaß in der Lage sowohl die virale als auch die bakterielle Neuraminidase zu inhibieren.
Increasing resistance of influenza viruses to approved anti-influenza drugs, such as the almost completely ineffective adamantanes or widespread H275Y mutation resulting in resistance to oseltamivir, and further expected development of resistance necessitate searching for both new neuraminidase inhibitors as well as other target structures for the inhibition of infection, pro- liferation and spreading of viruses. Additionally meta-analyses show that the neuraminidase inhibitor oseltamivir is much less effective in a clinical environment than originally assumed. Since 70 % of the drugs approved in the last 25 years in the US are of herbal origin and only a small number of the approximately 400,000 known species (less than 1 % of the species in the tropics) have been tested for their therapeutic potential, substances of herbal origin form a great resource that needs to be explored. Polyphenols have been in focus for a long time since they are present in a variety of plants as secondary metabolites and, among other things, support pathogen defence. In addition to antioxidant and thus cytoprotective properties, polyphenols also have antimicrobial and antiviral qualities. Although some of the tested natural substances were able to inhibit neuraminidase in MUNANA enzyme assay, only kaempferol showed an impact on the growth of influenza virus A(H1N1)pdm09, A(H3N2) and FluB. Since it is known that the virus in vitro does not need neuraminidase obligatory for infecting, replicating and budding from the cell, the plaque reduction assay is of limited significance. However, in this study the tested flavonoid glycosides (hyperosid, isoquercitrin, luteolin-7-glucoside, quercitrin and rutin) could not affect the viral growth outside the plaque reduction tests. The cytotoxic concentration of kaempferol was greater than twice the value of 50 % inhibitory concentration. Thus cytotoxicity can be excluded. Nevertheless, the IC 50 of flavonoids is by three orders of magnitude significantly higher than the therapeutic concentrations of approved neuraminidase inhibitors such as oseltamivir, zanamivir and peramivir. One possible reason for the high IC 50 values could be the necessity of desolvation of the molecules prior to binding in the active site of neuraminidase. In addition to the neuraminidase, the fusion sequence in HA was focused as a potential tar- get. This sequence is not accessible as an epitope for antibodies and is highly conserved within the different virus strains. Thus the virus flu could be treated without knowing the exact virus type. The virus would be endocytosed into the host cell but would not be able to carry out the necessary fusion of the viral envelope with the host cell membrane. Analogous to the fusion sequence, synthesized peptides did not reduce the virus titer in vitro. Nevertheless, the fusion peptide should be kept in focus as a target for antiviral therapy. In summary, flavonoids seem to be rather unsuitable for systemic antiviral monotherapy due to the required high concentrations. Nevertheless, they are interesting for topical adjuvant therapy which is indicated in addition to the treatment of influenza viruses and pathogen-induced cyto- pathic effects of bacterial superinfection. Thus the structure could be modified to achieve better binding properties. For inhibiting bacterial neuraminidase hydroxyl moieties at the positions 7, 5 and 4’, an oxo moiety at position 4 and a double bond between positions 2 and 3 in C-ring seem to be important as it has been postulated for viral neuraminidase. For more potent inhibition of viral neuraminidase, the hydroxyl moieties should be reduced to an amount necessary for stable bonds, keeping the hydration as low as possible, thereby reducing the energy required for de- solvation and increasing the binding efficiency. The substitution of hydroxyl moieties by amino moieties would be another possibility of modification. Basically flavonoids in varying degrees are capable of inhibiting both the viral and bacterial neuraminidase.
