La carnosine contre les virus?

[Nutrimuscle-Conseils]

Nutritional Interventions for COVID-19: A Role for Carnosine?
by Jack Feehan Nutrients 2021, 13(5), 1463;

As COVID-19 continues to take an enormous toll on global health, the effort to find effective preventive and treatment strategies has been unparalleled in recent history [1]. While the rapid rollout of vaccines is heartening, limited supply, logistical hurdles, enormous demand, and the rise of new variants of the virus will make population-scale vaccination a challenging target to meet, particularly in lower socioeconomic areas of the world [2]. This makes cheap, safe, and effective measures to limit the impact of COVID-19 of vital importance, and in this, nutritional interventions are particularly attractive as they are readily scalable. While some nutrients have garnered widespread attention for their potential use in preventing or managing COVID-19, such as vitamins B, C, and D [3,4], there are many others with powerful health-promoting effects that may have clinical utility. Carnosine is one such nutritional supplement, which could protect against some of the detrimental effects of SARS-CoV-2 infection.

Carnosine is an over-the-counter nutritional supplement with a wide array of beneficial physiological effects in vivo [5,6]. Carnosine is synthesized from beta-alanine and histidine and is concentrated particularly in muscle, cardiac, and brain tissues. Carnosine is often regarded as a geroprotector, offering a range of benefits thought to improve age-related chronic diseases, longevity, and “health-span”. Supplementation with carnosine is common in athletes, due to its performance-enhancing properties. However, it is cheaper to use β-alanine, which is also the rate-limiting factor in carnosine synthesis [7]. Importantly, carnosine has strong anti-inflammatory, antioxidant, and anti-glycating effects, all important factors in the initiation and progression of many chronic conditions associated with advanced age, including diabetes and its complications, cardiovascular disease, and neurodegenerative diseases [8]. While anti-inflammatory, anti-oxidative, and anti-glycating effects make carnosine a worthy target for COVID-19 (Figure 1), more recently, carnosine has also been shown to have anti-viral properties [9,10,11,12].

The flaviviruses Zika virus and dengue virus have re-emerged, causing significant outbreaks. Although the pathophysiology of these viruses is understood, no vaccines or anti-viral drugs have been approved. Through in silico studies, it was noted that carnosine could interact with viral proteins, and in in vitro studies carnosine was able to inhibit dengue virus and Zika virus infection and replication in human liver cells [12]. The ability of carnosine to decrease nitric oxide and neutrophil influx into the upper respiratory tract has been noted to be important in controlling the initial stages of influenza A infection [10,11]. In mice, carnosine decreases mortality and pathological lung changes following infection with H9N2 swine influenza virus [9]. Due to all of these benefits, carnosine could also have a role in protecting patients against COVID-19.

COVID-19 is known to cause significant immune dysregulation, with a host of knock-on effects in patients. The immune system of a patient with COVID-19 must achieve a tight balance between achieving a sufficient immune response to repel the pathogen, without initiating an excessive inflammatory response. This excessive response, known as a cytokine storm, is central to many of the most damaging and potentially life-threatening consequences of COVID-19 [13]. This cytokine storm is characterized by a significant upregulation of inflammatory cytokines, notably interleukin (IL)-1, IL-6, and tumor necrosis factor alpha, as well as being associated with a high neutrophil to lymphocyte ratio [13]. Carnosine has been demonstrated to ameliorate these markers of immune hyperactivity in models of lipopolysaccharide and bleomycin-induced lung injury [14,15], indicating that it may prevent the excessive immune response in patients with COVID-19. This is likely to occur through its anti-inflammatory and anti-oxidant actions [16], as COVID-19 patients have been shown to be under significant inflammation and oxidative stress, which has been suggested to influence the hyperinflammatory response [17]. The cytokine storm of COVID-19 can also lead to acute respiratory distress syndrome (ARDS). Patients with ARDS due to COVID-19 have a higher mortality rate than those without and are commonly not responsive to ventilation and other supportive treatments [18]. Carnosine has been shown to protect against lung injury associated with ARDS, through its powerful antioxidant effects, reducing reactive oxygen species -mediated toxicity to the lung cells in animal models of lipopolysaccharide-induced pulmonary injury [14] and H9N2 swine influenza [9]. The combined anti-inflammatory and anti-oxidative effects of carnosine make it particularly suited to be considered as supportive treatment in patients with COVID-19.

While the anti-inflammatory and anti-oxidant properties of carnosine are well established, there are some other potential avenues by which it may aid in the treatment of COVID-19. While originally thought to be a primary respiratory pathology, it is now known that COVID-19 is a system-wide disease, leading to multi-organ failure, and cerebrovascular events. This is at least partially due to the increase in coagulation associated with the infection, which leads to microvascular damage, and stroke [19]. It has been proposed that the anti-oxidant and anti-glycating properties of carnosine may provide protection from this hypercoagulability, particularly in patients with altered glucose metabolism, who are known to have increased COVID-19 morbidity and mortality [16,17]. Others have suggested that carnosine may in fact prevent binding and internalization of SARS-CoV-2, potentially reducing both the incidence and severity of disease [20]. The SARS-CoV-2 spike protein has high binding affinity for angiotensin-converting enzyme 2 (ACE2), using this as a means of attachment and entry to the host cell [21]. In silico modelling of known pharmaceutical and therapeutic compounds revealed that carnosine is also able to bind to ACE2 as an inhibitor, potentially competing with the SARS-CoV-2 spike protein and reducing effective entry to host cells [20].

A new and concerning development in the management of patients with COVID-19 is the newly understood syndrome of “long COVID” in which symptoms develop and evolve over weeks and months following the infection [22]. Symptoms of long COVID are varied between individuals, but commonly include fatigue, physical pain, reduced exercise tolerance, dyspnea, gastrointestinal symptoms, headaches, memory and concentration difficulties, and psychological disturbance [22,23]. While research into the underlying cause of long COVID syndrome is in its infancy, it is currently thought to be the result of widespread, chronic multi-system inflammation, secondary to significant inflammatory activation, and cytokine storm [24,25]. This inflammation is thought to affect the lungs and cardiovascular, central nervous, and gastrointestinal systems [25,26,27], however, many questions remain. As patients with long COVID report significant decreases in quality of life [22], identifying strategies to manage it are critical. Given its inflammatory and anti-oxidative properties as well as its effects on exercise performance [28] and cardiac and cognitive function [3], carnosine supplementation could prevent or at least reduce symptoms related to long COVID. In addition, if the cytokine storm due to COVID-19 is rapidly suppressed, it is possible that ongoing symptoms may be decreased, or avoided entirely. Carnosine should therefore be evaluated for use in these patients.
While carnosine supplementation may have a beneficial impact alone, there is also potential for its use alongside other nutritional interventions in patients with COVID-19. Several other nutrients have been investigated for use in patients infected with COVID-19, with potentially synergistic immune effects. Vitamins D, C, and B are all known to be immunomodulatory, and have been suggested to have potential in dampening the aggressive immune response and cytokine storm associated with COVID-19 [3,4]. Other trace minerals such as zinc and selenium, as well as omega-3 fatty acids, have also been shown to have some benefits which may improve the outcomes of patients with COVID-19, improving outcomes in respiratory infection, which has led many to recommend their use [29]. Interestingly, others have recommended pre- and pro-biotic interventions, as they also improve respiratory symptoms [30]. A “multi-nutrient” intervention, consisting of carnosine, alongside these additional immune-enhancing vitamins and minerals, could be used to enhance patient outcomes.

While research into these potential effects is preliminary, the role of carnosine in patients with COVID-19 is promising and therefore there is a need for trials to test the efficacy of carnosine for prevention, as a supportive measure during the infection as well as in long COVID (Figure 1). Given the high tolerability and absence of significant side effects, alongside its anti-inflammatory and an antioxidant effects, it could provide a low-cost, scalable solution for this indication. This is particularly noteworthy given carnosine’s well-known benefits in patient demographics who are at increased risk from COVID-19, including the elderly and those living with diabetes.

[Nutrimuscle-Conseils]

[Nutrimuscle-Diététique]

Traduction de l'étude

Interventions nutritionnelles pour COVID-19: un rôle pour la carnosine?
par Jack Feehan Nutrients 2021, 13 (5), 1463;

Alors que le COVID-19 continue de peser énormément sur la santé mondiale, l'effort pour trouver des stratégies préventives et thérapeutiques efficaces a été sans précédent dans l'histoire récente [1]. Bien que le déploiement rapide des vaccins soit encourageant, l'offre limitée, les obstacles logistiques, l'énorme demande et la montée en puissance de nouvelles variantes du virus feront de la vaccination à l'échelle de la population un objectif difficile à atteindre, en particulier dans les régions socio-économiques défavorisées du monde [2] . Cela rend les mesures bon marché, sûres et efficaces pour limiter l'impact du COVID-19 d'une importance vitale, et à cet égard, les interventions nutritionnelles sont particulièrement attrayantes car elles sont facilement évolutives. Alors que certains nutriments ont suscité une large attention pour leur utilisation potentielle dans la prévention ou la gestion du COVID-19, tels que les vitamines B, C et D [3,4], il en existe de nombreux autres avec de puissants effets bénéfiques pour la santé qui peuvent avoir une utilité clinique.

La carnosine est l'un de ces compléments nutritionnels, qui pourrait protéger contre certains des effets néfastes de l'infection par le SRAS-CoV-2. La carnosine est un complément nutritionnel en vente libre avec un large éventail d'effets physiologiques bénéfiques in vivo [5,6]. La carnosine est synthétisée à partir de la bêta-alanine et de l'histidine et est particulièrement concentrée dans les tissus musculaires, cardiaques et cérébraux. La carnosine est souvent considérée comme un géroprotecteur, offrant une gamme d'avantages censés améliorer les maladies chroniques liées à l'âge, la longévité et la «durée de vie». La supplémentation en carnosine est courante chez les athlètes, en raison de ses propriétés améliorant les performances. Cependant, il est moins coûteux d'utiliser la β-alanine, qui est également le facteur limitant la vitesse de synthèse de la carnosine [7].


Il est important de noter que la carnosine a de puissants effets anti-inflammatoires, antioxydants et anti-glycants, tous des facteurs importants dans l'initiation et la progression de nombreuses affections chroniques associées à un âge avancé, notamment le diabète et ses complications, les maladies cardiovasculaires et les maladies neurodégénératives [8]. Alors que les effets anti-inflammatoires, anti-oxydants et anti-glycants font de la carnosine une cible digne du COVID-19 (Figure 1), plus récemment, il a également été démontré que la carnosine avait des propriétés antivirales [9,10,11,12 ]. Les flavivirus virus Zika et virus de la dengue sont réapparus, provoquant des flambées importantes. Bien que la physiopathologie de ces virus soit comprise, aucun vaccin ou médicament antiviral n'a été approuvé. Grâce à des études in silico, il a été noté que la carnosine pouvait interagir avec les protéines virales, et dans des études in vitro, la carnosine était capable d'inhiber l'infection par le virus de la dengue et le virus Zika et la réplication dans les cellules hépatiques humaines [12].

La capacité de la carnosine à diminuer l'oxyde nitrique et l'afflux de neutrophiles dans les voies respiratoires supérieures a été notée comme étant importante dans le contrôle des stades initiaux de l'infection grippale A [10,11]. Chez la souris, la carnosine diminue la mortalité et les modifications pulmonaires pathologiques suite à une infection par le virus de la grippe porcine H9N2 [9]. En raison de tous ces avantages, la carnosine pourrait également jouer un rôle dans la protection des patients contre le COVID-19. Le COVID-19 est connu pour provoquer une dérégulation immunitaire significative, avec une foule d'effets d'entraînement chez les patients. Le système immunitaire d'un patient atteint de COVID-19 doit atteindre un équilibre étroit entre l'obtention d'une réponse immunitaire suffisante pour repousser l'agent pathogène, sans déclencher une réponse inflammatoire excessive. Cette réponse excessive, connue sous le nom de tempête de cytokines, est au cœur de bon nombre des conséquences les plus dommageables et potentiellement mortelles du COVID-19 [13].

Cette tempête de cytokines est caractérisée par une régulation à la hausse significative des cytokines inflammatoires, notamment l'interleukine (IL) -1, l'IL-6 et le facteur de nécrose tumorale alpha, ainsi que d'être associée à un rapport neutrophile / lymphocyte élevé [13]. Il a été démontré que la carnosine améliore ces marqueurs de l'hyperactivité immunitaire dans des modèles de lésions pulmonaires induites par les lipopolysaccharides et la bléomycine [14,15], ce qui indique qu'elle peut empêcher la réponse immunitaire excessive chez les patients atteints de COVID-19. Ceci est susceptible de se produire par ses actions anti-inflammatoires et anti-oxydantes [16], car il a été démontré que les patients atteints de COVID-19 sont soumis à une inflammation et à un stress oxydatif importants, ce qui a été suggéré pour influencer la réponse hyperinflammatoire [17]. La tempête de cytokines du COVID-19 peut également conduire au syndrome de détresse respiratoire aiguë (SDRA). Les patients atteints de SDRA due au COVID-19 ont un taux de mortalité plus élevé que ceux qui n'en ont pas et ne répondent généralement pas à la ventilation et aux autres traitements de soutien [18]. Il a été démontré que la carnosine protège contre les lésions pulmonaires associées au SDRA, grâce à ses puissants effets antioxydants, réduisant la toxicité induite par les espèces réactives de l'oxygène pour les cellules pulmonaires dans des modèles animaux de lésions pulmonaires induites par les lipopolysaccharides [14] et de la grippe porcine H9N2 [9]

Les effets anti-inflammatoires et anti-oxydants combinés de la carnosine la rendent particulièrement adaptée pour être considérée comme un traitement de soutien chez les patients atteints de COVID-19. Bien que les propriétés anti-inflammatoires et anti-oxydantes de la carnosine soient bien établies, il existe d'autres voies potentielles par lesquelles elle pourrait aider au traitement du COVID-19. Alors qu'il était à l'origine considéré comme une pathologie respiratoire primaire, il est maintenant connu que le COVID-19 est une maladie à l'échelle du système, entraînant une défaillance multi-organes et des événements cérébrovasculaires. Ceci est au moins partiellement dû à l'augmentation de la coagulation associée à l'infection, qui conduit à des lésions microvasculaires et à un accident vasculaire cérébral [19]. Il a été proposé que les propriétés anti-oxydantes et anti-glycating de la carnosine puissent fournir une protection contre cette hypercoagulabilité, en particulier chez les patients présentant une altération du métabolisme du glucose, qui sont connus pour avoir augmenté la morbidité et la mortalité liées au COVID-19 [16,17]. D'autres ont suggéré que la carnosine pourrait en fait empêcher la liaison et l'internalisation du SRAS-CoV-2, réduisant potentiellement à la fois l'incidence et la gravité de la maladie [20]. La protéine de pointe du SRAS-CoV-2 a une affinité de liaison élevée pour l'enzyme de conversion de l'angiotensine 2 (ACE2), en l'utilisant comme moyen de fixation et d'entrée dans la cellule hôte [21]. La modélisation in silico de composés pharmaceutiques et thérapeutiques connus a révélé que la carnosine est également capable de se lier à l'ACE2 en tant qu'inhibiteur, potentiellement en concurrence avec la protéine de pointe du SRAS-CoV-2 et en réduisant l'entrée efficace dans les cellules hôtes [20].

Un nouveau développement préoccupant dans la prise en charge des patients atteints de COVID-19 est le syndrome nouvellement compris du «COVID long» dans lequel les symptômes se développent et évoluent au cours des semaines et des mois suivant l'infection [22]. Les symptômes d'un COVID long varient d'un individu à l'autre, mais comprennent généralement la fatigue, la douleur physique, la tolérance réduite à l'exercice, la dyspnée, les symptômes gastro-intestinaux, les maux de tête, les difficultés de mémoire et de concentration et les troubles psychologiques [22,23]. Alors que la recherche sur la cause sous-jacente du syndrome COVID long en est à ses balbutiements, on pense actuellement qu'elle est le résultat d'une inflammation multisystémique chronique généralisée, secondaire à une activation inflammatoire significative et à une tempête de cytokines [24,25]. On pense que cette inflammation affecte les poumons et les systèmes cardiovasculaire, nerveux central et gastro-intestinal [25, 26, 27], mais de nombreuses questions demeurent. Comme les patients avec COVID long rapportent des diminutions significatives de la qualité de vie [22], il est essentiel d'identifier des stratégies pour le gérer. Compte tenu de ses propriétés inflammatoires et anti-oxydantes ainsi que de ses effets sur la performance à l'effort [28] et la fonction cardiaque et cognitive [3], la supplémentation en carnosine pourrait prévenir ou au moins réduire les symptômes liés à un COVID long. De plus, si la tempête de cytokines due au COVID-19 est rapidement supprimée, il est possible que les symptômes persistants soient diminués ou totalement évités. L'utilisation de la carnosine doit donc être évaluée chez ces patients. Bien que la supplémentation en carnosine puisse avoir un impact bénéfique à elle seule, son utilisation est également possible avec d'autres interventions nutritionnelles chez les patients atteints de COVID-19. Plusieurs autres nutriments ont été étudiés pour une utilisation chez les patients infectés par COVID-19, avec des effets immunitaires potentiellement synergiques. Les vitamines D, C et B sont toutes connues pour être immunomodulatrices et ont été suggérées pour avoir un potentiel pour atténuer la réponse immunitaire agressive et la tempête de cytokines associées au COVID-19 [3,4].

D'autres oligo-éléments tels que le zinc et le sélénium, ainsi que les acides gras oméga-3, se sont également avérés avoir des avantages qui peuvent améliorer les résultats des patients atteints de COVID-19, améliorant les résultats des infections respiratoires, ce qui a conduit de nombreuses personnes à recommander leur utilisation [29]. Fait intéressant, d'autres ont recommandé des interventions pré- et pro-biotiques, car elles améliorent également les symptômes respiratoires [30]. Une intervention «multi-nutriments», composée de carnosine, en plus de ces vitamines et minéraux renforçant le système immunitaire, pourrait être utilisée pour améliorer les résultats des patients. Bien que la recherche sur ces effets potentiels soit préliminaire, le rôle de la carnosine chez les patients atteints de COVID-19 est prometteur et il est donc nécessaire de procéder à des essais pour tester l'efficacité de la carnosine à des fins de prévention, comme mesure de soutien pendant l'infection ainsi que sur une longue période. COVID (Figure 1). Compte tenu de sa grande tolérabilité et de l'absence d'effets secondaires significatifs, parallèlement à ses effets anti-inflammatoires et antioxydants, il pourrait fournir une solution évolutive à faible coût pour cette indication. Cela est particulièrement remarquable compte tenu des bienfaits bien connus de la carnosine dans les données démographiques des patients qui présentent un risque accru de COVID-19, y compris les personnes âgées et les personnes atteintes de diabète