Antiviral and hepatoprotective plants and herbal compounds

Antiviral and hepatoprotective plants and herbal compounds

Traditional medicine • „wart”, „jaundice”, „liver diseases”, „cold” → screen experiments • Liquorice (Glycirrhiza glabra) – Japan: to treat chronic hepatitis of viral origin – Glycirrhizin and some isoprenyl flavonoids: antiviral

• Greater celandine (Chelidonium majus) – To treat wart caused by papilloma virus (verruca)

• Echinacea sp. – America: common cold Dr. Szendrei Kálmán, dr. Vasas Andrea: Növényi vírusgátlók 1. rész. Herpeszvírusokat gátló növények és növényi hatóanyagok. Gyógyszerészet 51., 415-422. 2007 július

Antiviral plants • In may cases, the traditional use is confirmed by modern experiments • Modern phytotherapy: no, or sometimes secondary indication • Market: even more and more products – deception, e.g. avian (bird) flu

Dr. Szendrei Kálmán, dr. Vasas Andrea: Növényi vírusgátlók 1. rész. Herpeszvírusokat gátló növények és növényi hatóanyagok. Gyógyszerészet 51., 415-422. 2007 július

Research of antiviral compounds • There are species resistant to some phytopathogenic viruses – antiviral plant compounds exist → research • We have several drugs against bacteria, but poor results aganst viruses


Problem • High mutation rate, viruses quickly adapt to changes in their host environment, new and aggressive viruses – is the research hopeless? • AIDS >20 years widespread cause of death, ~ 100% • Hepatitis B, C – long latency period • Herpes and verruca – depends on the state of the immune system → intense research work – Asia: rather plants (point of view: the body’s own protective mechanisms are in the focus) – Europe, America: rather synthetic drugs and biologics (point of view: the virus is in the focus) Dr. Szendrei Kálmán, dr. Vasas Andrea: Növényi vírusgátlók 1. rész. Herpeszvírusokat gátló növények és növényi hatóanyagok. Gyógyszerészet 51., 415-422. 2007 július

Antiviral herbal compounds - research 1. 2. 3. 4.

Herpes (HSV-1 and HSV-2) Chronic liver cirrhosis (HBV and HCV) Influenza virus HIV


1. Herpes viruses • ≈90% of adults are infected • After the primary infection: latency, alternation of the appearance of the symptoms and symptom-free periods • HSV-1: herpes labialis • HSV-2: herpes genitalis • Treatment: local or systemic (e.g. acyclovir, ribavirin), often resistant and side effects Dr. Szendrei Kálmán, dr. Vasas Andrea: Növényi vírusgátlók 1. rész. Herpeszvírusokat gátló növények és növényi hatóanyagok. Gyógyszerészet 51., 415-422. 2007 július

Plant compounds against herpes viruses • Screen experiments – cheap, quick, many samples can be examined parallelly → many medicinal plant has potential antiviral effect, but this cannot be found among their modern therapeutic indications


Plants being active against herpes viruses


Plant compounds being active against herpes virus • Several 100 promising plants – review: 11 obviously positive clinical studies • The active compounds are very different – Polyphenols – Terpens – Polysaccharides – Etc. Martin KW, Ernst E. Antiviral agents from plants and herbs: a systematic review. Antivir Ther. 2003 Apr;8(2):77-90.


<10 products on the market Effective and safe in human clinical studies (11 species)

Further positive results in preclinical studies

Active and/or nontoxic in in vivo tests

Investigated in in vitro tests (about 1000 species)

Model of search for antiviral plants Dr. Szendrei Kálmán, dr. Vasas Andrea: Növényi vírusgátlók 1. rész. Herpeszvírusokat gátló növények és növényi hatóanyagok. Gyógyszerészet 51., 415-422. 2007 július

Melissa officinalis – lemon balm

!

• Studies from the 1960’s • Satisfactory evidences (WHO, ESCOP, etc.) in the symptomatic treatment of herpes labialis (burning sensation, pain, lesions, swelling, redness, etc.), recovery time ↓, recurrence-free periods ↑

• Recommendation: 1% lemon balm extract (drug : extract = 70:1) in the form of cream 2-4 x daily • Frequently combined with: chamomile, thyme, greater celandine, peppermint EO, glycyrrhizic acid, rosmarinic acid, bisabolol, Zn-salts, amino acids, vitamins, etc.)


Others: promising, but only few evidence

• Aloe gel

– 2 positive randomised, placebo-controlled studies, herpes genitalis, 0.5% hydrophil aloe gel 3x daily → healing: more patients and more quickly

• Echinacea sp. – Fresh juice for herpes labialis, 1 study (≈4600 participants), treatment: 7-14 days, 85% positive effect

• Sage (Salvia officinalis) and Chinese rhubarb (Rheum palmatum) – Combination in ointment (23 mg/g) – Equal effect with 50 mg/g acyclovir cream, but cheaper aloe emodin and chrysophanol Dr. Szendrei Kálmán, dr. Vasas Andrea: Növényi vírusgátlók 1. rész. Herpeszvírusokat gátló növények és növényi hatóanyagok. Gyógyszerészet 51., 415-422. 2007 július Saller R, Büechi S, Meyrat R, Schmidhauser C. Combined Herbal Preparation for Topical Treatment of Herpes labialis. Forsch Komplementarmed Klass Naturheilkd. 2001 Dec;8(6):373-82.

2. Plants, plant compounds active against hepatitis viruses (HBV and HBC) • Ethnopharmacology – „agaist biliary problems”, „to improve appetite”, „to help digestion”, „against infections” – Many promising plants (mostly from India and China) based on traditional observation, but few clinical studies and unknown mechanism of action

Dr. Szendrei Kálmán, dr. Vasas Andrea: Növényi vírusgátlók 2. rész. Hepatitis vírusokat (HBV és HCV) gátló növények és növényi hatóanyagok. Gyógyszerészet 51., 415-422. 2007 július

Liver injury In Hungary

• Acute or chronic liver cirrhosis • Triggering factors: toxins in food, alcohol, drugs, chemicals, hepatitis B and C viral Accidents during blood infections, etc. transfusion, i. v. drug use

• The therapy is difficult: each new medicine may cause further damage Dr. Szendrei Kálmán, dr. Vasas Andrea: Növényi vírusgátlók 2. rész. Hepatitis vírusokat (HBV és HCV) gátló növények és növényi hatóanyagok. Gyógyszerészet 51., 415-422. 2007 július

HBV and HBC • Global issue – ≈ 2 billion people are infected with HBV, 350 million patients are suffering from chronic hepatitis – 30-40% of them die of cirrhosis and liver cancer, spreading: with blood, sometimes from mother to children – ≈ 200 million people are infected with HCV, it is more common in Hungary than HBV

• Treatment: interferon combined with other drugs, sometimes lifelong, expensive, complications, contraindications (pregnancy, autoimmun diseases, circulatory insufficiency, psychiatric diseases, etc.) Dr. Szendrei Kálmán, dr. Vasas Andrea: Növényi vírusgátlók 2. rész. Hepatitis vírusokat (HBV és HCV) gátló növények és növényi hatóanyagok. Gyógyszerészet 51., 415-422. 2007 július

Medicinal plants • Intensive search for active compounds against HBV and HBC • Preparation of vaccines for prevention • Research mainly in Asia • Most frequently examined: Glycyrrhiza sp., Silybum marianum, Phyllantus sp., Schizandra chinensis, Scutellaria baicalensis, Sophora flavescens, Rheum palmatum Dr. Szendrei Kálmán, dr. Vasas Andrea: Növényi vírusgátlók 2. rész. Hepatitis vírusokat (HBV és HCV) gátló növények és növényi hatóanyagok. Gyógyszerészet 51., 415-422. 2007 július

Plants being active against hepatitis viruses


Promising plant compounds


Cont.

Promising plant compounds Dr. Szendrei Kálmán, dr. Vasas Andrea: Növényi vírusgátlók 2. rész. Hepatitis vírusokat (HBV és HCV) gátló növények és növényi hatóanyagok. Gyógyszerészet 51., 415-422. 2007 július

↑ immune response

Activation of the liver enzymes

↑ level of the glutathione

Cytoprotective, antiinflammatory

Imporving the membrane stability

Antioxidant, radical scavenging

Antifibrotic, ↑ the regeneration of the liver cells

Inhibition of the collagene accumulation Inhibition of viral replication

Inhibition of the expression of surface antigens (e.g. HBsAg) Inhibition of HBV DNA polymerase

↑ the effectiveness of the HBV vaccine

Effect mechanism of plants and herbal compounds active against hepatitis viruses Dr. Szendrei Kálmán, dr. Vasas Andrea: Növényi vírusgátlók 3. rész. Hepatitisvírus-gátló mechanizmusok, növényi készítmények. Gyógyszerészet 52., 31, 34-38. 2008 január

Studies • • • •

Most of them in Asia Many times poorly designed Many combination Most of the products are dietary supplements, not drugs

Dr. Szendrei Kálmán, dr. Vasas Andrea: Növényi vírusgátlók 3. rész. Hepatitisvírus-gátló mechanizmusok, növényi készítmények. Gyógyszerészet 52., 31, 34-38. 2008 január

Risks and side effects • • • •

Harmlessness is very important Often self-treatment without a doctor It is unknown, wheter there are interactions with drugs It is unknown, whether these plants influence detoxification, function of the liver (as it was already proven in some cases) • The best documented plant is Silybum marianum, it is safe even in high doses (>1500 mg/day), mild side effects may occur (flatulence, mild diarrhoea,dyspeptia), interactions with drugs were not detected, it also seems to be safe for pregnant women, children, and older people Dr. Szendrei Kálmán, dr. Vasas Andrea: Növényi vírusgátlók 3. rész. Hepatitisvírus-gátló mechanizmusok, növényi készítmények. Gyógyszerészet 52., 31, 34-38. 2008 január

Silybum marianum (L.) Gaertn. • It is cultivated in many countries (one of the biggest suppliers is Argentina) • Middle ages: to treat biliary problems and jaundice • Flavonolignans – Only 20-50% can be absorbed from the GI tract, 80% is eliminated with the bile (conjugated with glucuronic acid and sulphuric acid), enterohepatic circulation – Poor solubility in water – tea?! – Attempts to improve the bioavailability: cyclodextrin complex formation, liposome, etc. dr. Csupor Dezső: Máriatövis – Az Év Gyógynövénye 2013-ban. Gyógyszerészet 57., 413-415, 417-425. 2013 július

Main flavonolignans of milk thistle

dr. Csupor Dezső: Máriatövis – Az Év Gyógynövénye 2013-ban. Gyógyszerészet 57., 413-415, 417-425. 2013 július

Silybum marianum (L.) Gaertn. • Silymarin: standardized special extract → silibinin (≈50-60%), isosilibinin (≈5%), silidianin (≈10%), silichristin (≈20%) • In vitro and animal studies: ↑ regeneration of liver cells • Protective aginst many hepatotoxic drugs and toxins (e.g. CCl4, doxorubicin, paracetamol, ethanol), as well as useful in the treatment of liver diseases dr. Csupor Dezső: Máriatövis – Az Év Gyógynövénye 2013-ban. Gyógyszerészet 57., 413-415, 417-425. 2013 július

Silybum marianum (L.) Gaertn. • ↑ glutathion in the liver (↑ protection against xenobiotics) • ↑ regeneration of liver cells • Antifibrotic • Anti-inflammatory (it is important mainly in chronic hepatitis) • Antiviral • Chemopreventive dr. Csupor Dezső: Máriatövis – Az Év Gyógynövénye 2013-ban. Gyógyszerészet 57., 413-415, 417-425. 2013 július

Silybum marianum (L.) Gaertn.

silymarin

Untreated group

Effect of silymarin treatmernt on survival of patients with liver cirrhosis dr. Csupor Dezső: Máriatövis – Az Év Gyógynövénye 2013-ban. Gyógyszerészet 57., 413-415, 417-425. 2013 július

Silybum marianum (L.) Gaertn. Studies • Chronic hepatitis (of viral origin) – ↑ function of the liver

• Mushroom poisoning (20 mg/kg bw, should be given intravenously!) – The death rate decreased from 30-50% to 10-20%

dr. Csupor Dezső: Máriatövis – Az Év Gyógynövénye 2013-ban. Gyógyszerészet 57., 413-415, 417-425. 2013 július

Silybum marianum (L.) Gaertn. • Indication: – Toxic liver injury – Chronic hepatitis – Liver cirrhosis

• Daily dose: 200-420 mg • No/few mild side effects • It can influence CYP450 enzymes, but only in large doses dr. Csupor Dezső: Máriatövis – Az Év Gyógynövénye 2013-ban. Gyógyszerészet 57., 413-415, 417-425. 2013 július

Drugs containing Silybum marianum (available in Hungary)

Dr. Szendrei Kálmán, dr. Vasas Andrea: Növényi vírusgátlók 3. rész. Hepatitisvírus-gátló mechanizmusok, növényi készítmények. Gyógyszerészet 52., 31, 34-38. 2008 január

Use of milk thistle as a tea…

Methanol extract

Water extract Silibinin A and B

Horváth Adrienn, diploma thesis, HPLC

Liquorice • Taste: characteristic, sweet, colour: yellow – cause: glycyrrhizin, liquiritin, and isoliquiritin • Glycirrhizin: mixture of (15) different triterpene glycosides with similar structure, it is 150x more sweet than saccharose • Other compounds are bitter – they all have a role in the charateristic taste • Previously, it was frequently used in the pharmaceutical pratice – today only rarely • Rarely, it is used as taste corrigent in tea mixtures • In Netherlands and the Scandinavian countries it is frequently used in candies, beers, and other alkoholic drinks (e.g. salmiakki in Finland) Dr. Szendrei Kálmán, dr. Vasas Andrea: Édesgyökér, egy gyógynövény-kaméleon 1. rész. Gyógyszerészet 51., 292-294, 298-300., 2007 május

Liquorice • There are 20-30 Glycirrhiza species – only some of them have sweet root (containing glycirrhizin) • Many liquorice species are cultivated in Asia • Mosty used for impregnation of tabacco Dr. Szendrei Kálmán, dr. Vasas Andrea: Édesgyökér, egy gyógynövény-kaméleon 1. rész. Gyógyszerészet 51., 292-294, 298-300., 2007 május

Possible uses of liquorice today • Treatment – – – – –

Expectorant (bronchitis) Gastric ulcer, chronic gastritis, spasms, bloating Prevention of liver diseases Arthritis, rheuma, allergy (anti-inflammatory) Prevention of viral infections

• Food industry – Flavouring in foods and drinks (e.g. cacao) – Sweeties, candies – Taste corrigent in beers

• Other – in tobacco industry (humectant, moisturizing and flavour harmonizing agent) Dr. Szendrei Kálmán, dr. Vasas Andrea: Édesgyökér, egy gyógynövény-kaméleon 1. rész. Gyógyszerészet 51., 292-294, 298-300., 2007 május

Liquorice • Since 20-25 years, intensive research work: hepatoprotective and antiviral effects • Glycirrhizin: potent hepatoprotective effect aganist different harmful agents (pl. viral infections) – Rather cytoprotective, membrane stabilizing, and antiphlogistic than antiviral? • Several years long studies → development of liver cancer ↓ Dr. Szendrei Kálmán, dr. Vasas Andrea: Édesgyökér, egy gyógynövény-kaméleon 2. rész. Gyógyszerészet 51., 345-349. 2007 június

Liquorice • The 2nd most frequently used hepatoprotective plant after milk thistle • Isoliquviritigenin seems to be appropriate lead for development of new antacids • Fabaceae – phytoestrogens

Dr. Szendrei Kálmán, dr. Vasas Andrea: Édesgyökér, egy gyógynövény-kaméleon 2. rész. Gyógyszerészet 51., 345-349. 2007 június

Liquorice • Side effect: high dose of glycirrhizin for a long time → Na+- and fluid (water) retention, high blood pressure (Pseudohyperaldosteronism) • Review of the existing results: the therapeutic dose is safe → max. dose of glycirrhizin: 200 mg/day, max. for 4-6 weeks • Today: mostly in combined preaparations – the daily dose is much lower than the maximum Dr. Szendrei Kálmán, dr. Vasas Andrea: Édesgyökér, egy gyógynövény-kaméleon 2. rész. Gyógyszerészet 51., 345-349. 2007 június

Liquorice • Probable interaction with: diuretics, digitalis glycosides, corticosteroids • Indications in Europe: – Carbosan (carbenoxolone – chemically modified glycyrrhetinic acid derivative): to treat ulcers in the mouth and other lesions of the oral mucosa – Others: respiratory and GI symptoms Dr. Szendrei Kálmán, dr. Vasas Andrea: Édesgyökér, egy gyógynövénykaméleon 2. rész. Gyógyszerészet 51., 345-349. 2007 június

3. Influenza • Avian influenza (or avian flu or bird flu), H1N1 → research ↑ • Among antiviral compounds, polyphenols can be found frequently – e.g. epigallocatechin gallate (EGCG) binds the hemagglutinin of the influenza virus and reduces its contagiousness – In most cases, the antiviral effect is too weak → cannot be used in the clinical practice Dr. Szendrei Kálmán, dr. Vasas Andrea: Növényi vírusgátlók 4. rész. HIV vírusokat gátló növények és növényi hatóanyagok. Gyógyszerészet 52., 151-156. 2008 március

Cistus incanus L. hoary rock-rose

• AC: flavonoids, diterpens • Ethnobotany: fever, diarrhoeia, skin diseases, ulcers, rheuma; anti-inflammatory, spasmolytic • In vitro, in vivo: antioxidant, antiinflammatory, cytotoxic, antibacterial, -fungal, antihypertensive, spasmolytic Dr. Szendrei Kálmán, dr. Vasas Andrea: Növényi vírusgátlók 4. rész. HIV vírusokat gátló növények és növényi hatóanyagok. Gyógyszerészet 52., 151-156. 2008 március


• Products from Germany

CYSTUS052

Dr. Szendrei Kálmán, dr. Vasas Andrea: Növényi vírusgátlók 4. rész. HIV vírusokat gátló növények és növényi hatóanyagok. Gyógyszerészet 52., 151-156. 2008 március


CYSTUS052

• In vitro: prevents the replication of the influenza A virus • In form of aerosol for 5 days, 3 x 10 min/day for mice infected with avian flu → symptoms and number of the virus significantly ↓ compared to untreated mice • Per os there was no effect • It is hypothesized that it prevents the binding of the virus to the cells • Active compound: unknown, presumed: polyphenols • Human studies: few, but promising Dr. Szendrei Kálmán, dr. Vasas Andrea: Növényi vírusgátlók 4. rész. HIV vírusokat gátló növények és növényi hatóanyagok. Gyógyszerészet 52., 151-156. 2008 március

Tamiflu®

• To prevent and treat influenza (neuraminidase inhibitor, inhibits the spread of the virus by inhibiting the budding from the host cell) - Cochrane review: do not reduce hospitalizations and complications (+ side effects) • Idea: Morus alba (white mulberry) imino sugars

2005-2009 fear from pandemic flu

From the first imino sugar to oseltamivir dr. Vasas Andrea, dr. Szendrei Kálmán: Megelőzhetők és gyógyíthatók az influenzafertőzések? Cistus incanus és más influenzagyógyító növényi csodaszerek. Gyógyszerészet 53., 672-673, 676-680. 2009 november

4. AIDS, HIV • First isolated in 1983 • Today, it is a leading cause of death among the infections • There is no cure, but the current drugs (non-nucleoside reverse-transcriptase inhibitors, protease inhibitors, etc.) can increase life expectancy • ≈ 33 million infected people worldwide • Always new strains appear • Aim: development of effective and possibly cheap drugs Dr. Szendrei Kálmán, dr. Vasas Andrea: Növényi vírusgátlók 4. rész. HIV vírusokat gátló növények és növényi hatóanyagok. Gyógyszerészet 52., 151-156. 2008 március

Promising plants and active compounds that reqire further studies • Glycyrrhizin • Calophyllum sp., calanolids (development of a new drug is in progress) • Urtica dioica, lectins (UDA Urtica dioica agglutinin) • Panax sp. • Momordica charantia • Phytolacca americana • Andrographis paniculata Dr. Szendrei Kálmán, dr. Vasas Andrea: Növényi vírusgátlók 4. rész. HIV vírusokat gátló növények és növényi hatóanyagok. Gyógyszerészet 52., 151-156. 2008 március

Promising plants and active compounds that reqire further studies

Dr. Szendrei Kálmán, dr. Vasas Andrea: Növényi vírusgátlók 4. rész. HIV vírusokat gátló növények és növényi hatóanyagok. Gyógyszerészet 52., 151156. 2008 március

Effect mechanism • Only partially or not known • They prevent – Penetration of the virus – Binding, cell fusion – Enzymes (integrase, reverse transcriptase, protease) that are involved in the reproduction of the target cell

• They activate the immun system

The antigenicity of the virus is weak, but there are attempts to produce a vaccine against HIV Dr. Szendrei Kálmán, dr. Vasas Andrea: Növényi vírusgátlók 4. rész. HIV vírusokat gátló növények és növényi hatóanyagok. Gyógyszerészet 52., 151-156. 2008 március

Thank you for your attention!

Antiviral and hepatoprotective plants and herbal compounds

Recommend Documents