Ứng dụng các loại tinh dầu có khả năng kháng vi rút, kháng viêm và điều hoà miễn dịch trong phòng ngừa và điều trị COVID-19

Tác giả: Muhammad Asif, Mohammad Saleem, Malik Saadullah, Hafiza Sidra Yaseen, Raghdaa Al Zarzour
Người dịch và tổng hợp: Nguyễn Châu Ngọc Mai, TS Nguyễn Hồng Vân,
Khoa Kỹ thuật Y sinh, Trường ĐH Quốc Tế ĐHQG-HCM
---------

Đại dịch viêm đường hô hấp cấp do chủng mới của vi rút Corona gây ra nhanh chóng trở thành mối đe doạ sức khoẻ toàn cầu từ giai đoạn cuối năm 2019 cho đến nay. Vi rút Corona là nhóm các loài vi rút thuộc phân họ Coronavirinae trong họ Coronaviridae, theo bộ Nidovirales. SARS-CoV-2 được xác định thuộc nhóm 2b β-coronavirus [1] và là nguyên nhân chính dẫn đến đại dịch viêm đường hô hấp cấp (COVID-19). Vi rút Corona có hệ gen ARN dương sợi đơn kèm nucleocapsid đối xứng xoắn ốc, hình cầu (đường kính khoảng 125nm) và chứa 4 protein cấu trúc chính. Trong đó, protein spike (S) tạo nên cấu trúc gai đặc biệt trên bề mặt của vi rút và có vai trò trung gian gắn vào thụ thể trên tế bào chủ [2]. Quá trình xâm nhập vào hệ hô hấp của SARS-CoV-2 thường gây tổn thương lên các tế bào biểu mô, làm ảnh hưởng đến khả năng làm sạch chất nhầy của phổi, từ đó có khả năng dẫn đến viêm phổi. Triệu chứng lâm sàng của COVID-19 bao gồm sốt (khoảng 99% trường hợp), mệt mỏi (khoảng 70% trường hợp), ớn lạnh, ho khan (khoảng 59% trường hợp), buồn nôn, chán ăn (khoảng 40% trường hợp), đau khớp, đau cơ (khoảng 35% trường hợp), nhức đầu, khó thở (khoảng 31% trường hợp), ho có đờm (khoảng 27% trường hợp) và tiêu chảy (khoảng 2% trường hợp) [3]. Trong một vài ca nghiêm trọng, bệnh nhân có sự sản sinh quá nhiều chemokine và cytokine tiền viêm  (bao gồm IL-6 và TNF-α) - nguyên nhân hình thành cơn bão cytokine, sau có khả năng tiến triển thành hội chứng suy hô hấp cấp (ARDS), sốc nhiễm trùng, rối loạn đông máu, thậm chí gây tử vong [3]. Tuy chưa có phác đồ điều trị rõ ràng, thống nhất và hiệu quả cho COVID-19 nhưng các phương pháp tiếp cận khác nhau vẫn đang được liên tục thử nghiệm dựa trên dấu hiệu và triệu chứng của từng bệnh nhân riêng biệt. Các loại thuốc như dexamethasone, thuốc chống sốt rét (chloroquine/hydroxychloroquine), thuốc kháng vi rút (remdesivir) và sử dụng kháng thể đơn dòng có tác dụng chặn hoạt động của IL-6 (tocilizumab) thường được phối hợp sử dụng trong việc chữa trị COVID-19 hiện nay. 

Mặt khác, tinh dầu từ lâu vốn được xem như một hợp chất có đặc tính kháng khuẩn, chống nấm, chống oxy hoá dựa trên kết quả của nhiều nghiên cứu khác nhau. Đặc biệt, khả năng chống lại nhiều loại vi rút như vi rút cúm (IFV), các bệnh do vi rút herpes gây ra ở người (HSV), vi rút gây suy giảm miễn dịch ở người (HIV), vi rút gây sốt vàng da, và cúm gia cầm (avian influenza) từ tinh dầu đã được chứng minh trong một vài nghiên cứu trước đó [4]. 

 Với bản chất thân dầu tự nhiên, tinh dầu có thể dễ dàng xen vào lớp màng lipit kép của vỏ ngoài vi rút, dẫn đến tính linh động của màng sẽ dễ bị thay đổi. Sử dụng tinh dầu ở nồng độ cao có thể khiến cho lớp màng lipit này bị phá vỡ [5]. Cụ thể, tinh dầu thực hiện khả năng chống lại vi rút thông qua tác động trực tiếp lên vi rút tự do, ức chế quá trình gắn kết, xâm nhập, sao chép nội bào và giải phóng khỏi tế bào vật chủ của vi rút cũng như ức chế các yếu tố cần thiết cho sự nhân lên của vi rút [4, 6] (Hình 1A). Với các tiềm năng trên, nhiều nghiên cứu với mục đích xác minh hiệu quả chống SARS-CoV-2 của tinh dầu đã và đang được tiến hành. Dưới đây là sự tổng hợp các thông tin khoa học hiện tại về một vài tác dụng của tinh dầu trong việc ngăn ngừa và điều trị COVID-19.

Tinh dầu bạch đàn

Tinh dầu bạch đàn hay tinh dầu khuynh diệp vốn đã quen thuộc trong việc dùng điều  trị các bệnh liên quan đến đường hô hấp như viêm họng, viêm phế quản và viêm xoang. Các nghiên cứu lâm sàng đã chỉ ra rằng việc sử dụng cineole - thành phần chính trong tinh dầu bạch đàn có tác dụng chống viêm (bằng cách ngăn chặn sự giải phóng cytokine) và giảm đau; do đó, cineole có thể có tác dụng hiệu quả trong việc điều trị cho các bệnh nhân mắc hen suyễn và bệnh phổi tắc nghẽn mãn tính (COPD) [7]. Tinh dầu bạch đàn còn có tác dụng đáng kể trong việc kháng lại nhiều chủng vi rút khác như vi rút quai bị (MV) và chủng herpes simplex (HSV-1 và HSV-2) [8], vi rút cúm A (H1N1) [9].

Với vi rút COVID-19, cineole có khả năng ức chế sự sinh sản của vi rút bằng việc gắn kết với enzyme protease chính (main protease - Mpro) - enzyme đóng vai trò quan trọng trong phiên mã và nhân bản virus SARS [10]. Bên cạnh đó, tính an toàn và hiệu quả sử dụng của cinoele ở các bệnh nhân hô hấp cấp tính và mãn tính bao gồm viêm phế quản, COPD và hen suyễn trên phạm vi nước Đức cũng thu được nhiều tín hiệu khả quan hơn [7]. Hệ miễn dịch của cơ thể phản ứng quá mức với các tác nhân xâm nhập như vi rút là nguyên nhân chính dẫn đến các diễn tiến nghiêm trọng và gây tử vong ở bệnh nhân mắc COVID-19. Sự tăng viêm này có liên quan đến sự gia tăng nồng độ cytokine (chủ yếu là IL-6, IL-7 và TNF), giảm bạch cầu lympho và thâm nhiễm tế bào đơn nhân các cơ quan, đặc biệt tại phổi và các bộ phận khác như tim, lá lách, hạch bạch huyết và thận [11]. Tinh dầu bạch đàn làm giảm sự giải phóng các yếu tố gây viêm từ bạch cầu mono và đại thực bào trên rất nhiều thử nghiệm in vitro và ex vivo khác nhau [7, 12], cho thấy đặc tính điều hoà miễn dịch của chúng. Không những thế, cineole có tác dung tiêu nhầy và giãn phế quản [7]. Bằng các dẫn chứng nêu trên, các thử nghiệm tiền lâm sàng và lâm sàng đều cho dấu hiệu tích cực về việc ứng dụng tinh dầu bạch đàn và eucalyptol trong việc phòng ngừa và điều trị COVID-19. 

Tinh dầu tỏi

Trong nhiều thập kỷ qua, tỏi luôn được xem như là một phương thuốc hữu hiệu trong việc điều trị cảm lạnh, cúm và nhiều bệnh lây nhiễm khác. Đa phần các hoạt chất có trong tinh dầu tỏi đều có sự tương tác với protein tham gia vào quá trình xâm nhập tế bào chủ (protein ACE2 ở người) hay vào quá trình nhân lên của vi rút (protease chính - Mpro/6LU7) [13]. Protein spike của vi rút có khả năng gắn vào tế bào vật chủ thông qua tương tác với enzyme chuyển angiotensine 2 (ACE2) trên tế bào người, trong khi việc ức chế Mpro có tác dụng ngăn chặn sự nhân lên của vi rút. Mặt khác, diallyl sulphide (DAS) - thành phần chính trong tinh dầu tỏi, có khả năng giảm tổn thương phổi do stress oxy hoá một cách đáng kể bằng cách kích hoạt protein Nrf2 [14]. Yếu tố phiên mã Nrf2 có khả năng kiểm soát sự biểu hiện của các gen có chức năng kháng vi rút [15]. Nghiên cứu này cũng chỉ ra việc kích hoạt Nrf2 có thể làm giảm đáng kể cường độ cơn bão cytokine ở bệnh nhân COVID 19. Nhiều giả thiết cho rằng tinh dầu tỏi và các hoạt chất được phân lập từ chúng, đặc biệt là DAS, sẽ có khả năng ngăn chặn sự xâm nhập của vi rút vào tế bào chủ cũng như làm giảm sự giải phóng cytokine.

Tinh dầu gừng, tinh dầu sả

(E,E)-α-farnesene, (E,E)-farnesol và (E)-nerolidol được tìm thấy trong tinh dầu gừng và sả có sự gắn kết tương đối tốt với protein ACE2 ở người hay protease chính của vi rút (Mpro) như trường hợp của tinh dầu tỏi. Các hoạt chất này dù được sử dụng đơn lẻ hay kết hợp với nhau đều có tác dụng ức chế sự nhân lên ở vi rút. Ngoài ra, (E,E)-α-farnesene, (E,E)-farnesol và (E)-nerolidol còn có thể liên kết với protein spike thuộc SARS-CoV-2, và như đã trình bày ở trên thì điều này làm suy giảm quá trình xâm nhập của vi rút. Cho nên việc tìm hiểu sâu hơn về tinh dầu gừng hay sả có thể mở ra triển vọng mới trong việc nghiên cứu thành công cách điều trị COVID-19 [16].

Tinh dầu quế

Cinnamaldehyde - thành phần chính trong tinh dầu quế, có thể ngăn chặn khả năng gắn kết của SARS-CoV-2 nhờ vào sự liên kết giữa cinnamaldehyde và enzyme RNA polymerase phụ thuộc RNA (RNA-dependent RNA polymerase, RdRps). Đây là một enzyme quan trọng trong vòng đời của vi rút,  tham gia vào quá trình phiên mã và dịch mã của chúng, do đó khi RdRps bị ức chế có thể làm giảm tải lượng của vi rút [17]. Trước đó thì cinnamaldehyde đã được chứng minh khả năng giảm đáng kể tình trạng phù phổi. Kết quả trên thu được từ một thử nghiệm trên chuột bị tổn thương phổi cấp tính. Bên cạnh đó, cinnamaldehyde còn ức chế đáng kể lượng nồng độ cytokine gây viêm như TNF-α, IL-6, IL-13 và IL-1β [18]. 

Tinh dầu đinh hương, tinh dầu bạc hà và tinh dầu kinh giới

Việc sử dụng các dẫn chất chiết xuất từ tinh dầu bạc hà trong điều trị các bệnh về đường hô hấp đã xuất hiện trong y học cổ truyền các nước châu Á từ nhiều thế kỷ trước. Điểm số docking từ phương pháp docking phân tử cho thấy euginol, menthol và carvacrol - các thành phần có trong tinh dầu đinh hương, bạc hà và kinh giới, đều có ái lực liên kết với protein spike SARS- CoV-2, protease chính (Mpro), RNA polymerase phụ thuộc RNA và protein ACE-2 của người [16]. Không những vậy, carvacrol còn có thể ngăn chặn sự nhân lên của virus thông qua việc ức chế Mpro [19]. Mặc dù dữ liệu từ các mô hình in silico và in vivo đều cho kết quả khả quan về tiềm năng của eugenol, menthol và carvacrol trong việc điều trị COVID-19, các nghiên cứu sâu hơn về việc đánh giá hiệu quả chống SARS-CoV-2 của những loại tinh dầu nêu trên vẫn cần được tiến hành.

Những mặt hạn chế ở thời điểm hiện tại 

Khi ngày càng có nhiều hơn các bằng chứng khoa học sơ bộ về khả năng chống SARS-CoV-2 của tinh dầu và các thành phần hoạt tính khác của chúng, các công ty sản xuất tinh dầu đã đưa ra rất nhiều tuyên bố thiếu cơ sở về hiệu quả chống lại COVID-19 trong các sản phẩm của họ. Những tuyên bố này ngay lập tức được Cơ quan Quản lý Thực phẩm và Dược phẩm (FDA) của Hoa Kỳ và các cơ quan chức năng khác chú ý đến và đã được cảnh báo ngay lập tức. Một vấn đề khác cũng cần được lưu ý khi sử dụng tinh dầu là việc các phản ứng mẫn cảm có thể xảy ra với người dùng. Do đa phần tinh dầu thường chứa pinene và linalool, những thành phần có thể gây ra nhiều biến chứng hô hấp như hen phế quản theo mùa và viêm mũi ở bệnh nhân bị dị ứng [20].

Tạm kết

COVID-19 vẫn kéo dài cho đến hiện tại, với hàng chục triệu người mắc, hàng triệu ca tử vong và chưa có dấu hiệu hạ nhiệt. Thế giới vẫn chưa có thuốc đặc hiệu điều trị COVID-19, tất cả thuốc sử dụng hiện nay đều là thuốc điều trị triệu chứng. Vì thế, tinh dầu vốn được biết đến với công dụng chống viêm, chống oxy hoá, điều hoà miễn dịch, kháng vi rút, hiện đang được nghiên cứu về khả năng chống SARS-CoV-2. 

Dù hiện tại việc chứng minh hiệu quả điều trị COVID-19 của tinh dầu vẫn còn tương đối mờ nhạt, nhưng tác dụng phòng chống bệnh của chúng đã và đang thu lại rất nhiều tín hiệu khả quan. Trên cơ sở công văn 1306/BYT-YDCT của Bộ Y tế về tăng cường phòng, chống bệnh viêm đường hô hấp cấp do SARS-CoV-2 bằng thuốc và các phương pháp y học cổ truyền (YHCT), một vài phương pháp phòng dịch đã được Bộ Y tế hướng dẫn người dân có thể thực hiện dễ dàng như xông các loại dược liệu chứa tinh dầu như sả, bạc hà, quế, mùi, bưởi, tràm gió, màng tang, long não, kinh giới, tía tô, lá tre, hương nhu... Việc kết hợp các loại tinh dầu với các đặc tính dược lý đã được xác định trước đó cùng với các loại thuốc tổng hợp hiện nay có thể mang đến một hy vọng mới trong việc đẩy lùi đại dịch COVID-19. 

Tài liệu tham khảo

[1] D. N. Valencia, "Brief review on COVID-19: the 2020 pandemic caused by SARS-CoV-2," Cureus, vol. 12, 2020.

[2] S. Ludwig and A. Zarbock, "Coronaviruses and SARS-CoV-2: a brief overview," Anesthesia and analgesia, 2020.

[3] Y. Yang, F. Peng, R. Wang, K. Guan, T. Jiang, G. Xu, et al., "The deadly coronaviruses: The 2003 SARS pandemic and the 2020 novel coronavirus epidemic in China, 5 2020," J. Autoimmun, vol. 102434.

[4] L. Ma and L. Yao, "Antiviral effects of plant-derived essential oils and their components: an updated review," Molecules, vol. 25, p. 2627, 2020.

[5] M. Wink, "Potential of DNA intercalating alkaloids and other plant secondary metabolites against SARS-CoV-2 causing COVID-19," Diversity, vol. 12, p. 175, 2020.

[6] P. Schnitzler, A. Astani, and J. Reichling, "Antiviral effects of plant-derived essential oils and pure oil components," Lipids and Essential Oils, vol. 239, 2011.

[7] N. Güemes-Villahoz, B. Burgos-Blasco, B. Vidal-Villegas, J. Garcia-Feijoo, P. Arriola-Villalobos, J. M. Martínez-de-la-Casa, et al., "Novel insights into the transmission of SARS-CoV-2 through the ocular surface and its detection in tears and conjunctival secretions: a review," Advances in therapy, pp. 1-10, 2020.

[8] S. K. Lau, R. W. Poon, B. H. Wong, M. Wang, Y. Huang, H. Xu, et al., "Coexistence of different genotypes in the same bat and serological characterization of Rousettus bat coronavirus HKU9 belonging to a novel Betacoronavirus subgroup," Journal of virology, vol. 84, pp. 11385-11394, 2010.

[9] A. Brochot, A. Guilbot, L. Haddioui, and C. Roques, "Antibacterial, antifungal, and antiviral effects of three essential oil blends," Microbiologyopen, vol. 6, p. e00459, 2017.

[10] A. D. Sharma, "Eucalyptol (1, 8 cineole) from eucalyptus essential oil a potential inhibitor of COVID 19 corona virus infection by molecular docking studies," 2020.

[11] M. Merad and J. C. Martin, "Pathological inflammation in patients with COVID-19: a key role for monocytes and macrophages," Nature reviews immunology, vol. 20, pp. 355-362, 2020.

[12] A. E. Sadlon and D. W. Lamson, "Immune-modifying and antimicrobial effects of Eucalyptus oil and simple inhalation devices," Alternative medicine review, vol. 15, pp. 33-43, 2010.

[13] B. T. P. Thuy, T. T. A. My, N. T. T. Hai, L. T. Hieu, T. T. Hoa, H. Thi Phuong Loan, et al., "Investigation into SARS-CoV-2 resistance of compounds in garlic essential oil," ACS omega, vol. 5, pp. 8312-8320, 2020.

[14] V. J. Patel, S. Biswas Roy, H. J. Mehta, M. Joo, and R. T. Sadikot, "Alternative and natural therapies for acute lung injury and acute respiratory distress syndrome," BioMed research international, vol. 2018, 2018.

[15] A. Cuadrado, M. Pajares, C. Benito, J. Jiménez-Villegas, M. Escoll, R. Fernández-Ginés, et al., "Can activation of NRF2 be a strategy against COVID-19?," Trends in Pharmacological Sciences, 2020.

[16] J. K. R. da Silva, P. L. B. Figueiredo, K. G. Byler, and W. N. Setzer, "Essential oils as antiviral agents, potential of essential oils to treat SARS-CoV-2 infection: an in-silico investigation," International journal of molecular sciences, vol. 21, p. 3426, 2020.

[17] A. A. Elfiky, "Anti-HCV, nucleotide inhibitors, repurposing against COVID-19," Life sciences, vol. 248, p. 117477, 2020.

[18] H. Huang and Y. Wang, "The protective effect of cinnamaldehyde on lipopolysaccharide induced acute lung injury in mice," Cellular and Molecular Biology, vol. 63, pp. 58-63, 2017.

[19] A. Kumar, G. Choudhir, S. K. Shukla, M. Sharma, P. Tyagi, A. Bhushan, et al., "Identification of phytochemical inhibitors against main protease of COVID-19 using molecular modeling approaches," Journal of Biomolecular Structure and Dynamics, pp. 1-11, 2020.

[20] J. E. Gibbs, "Essential oils, asthma, thunderstorms, and plant gases: a prospective study of respiratory response to ambient biogenic volatile organic compounds (BVOCs)," Journal of asthma and allergy, vol. 12, p. 169, 2019.