A nanotecnologia aplicada à veiculação de fármacos: estudos de desenvolvimento da formulação e caracterização

O ácido azelaico é um fármaco com actividade bacteriostática para muitos microorganismos sendo por isso frequentemente aplicado no tratamento do acne. Porém, às formulações tópicas deste fármaco estão geralmente associados alguns efeitos adversos e fracas adesões à terapêutica. Assim, a nanotecnologia pode ser aqui considerada como uma estratégia inovadora para ultrapassar os obstáculos anteriores. O objectivo deste estudo centrou-se no desenvolvimento e caracterização de nanopartículas de PLGA contendo o ácido azelaico. As nanopartículas foram produzidas através do método modificado de emulsificação/difusão do solvente e posteriormente incluídas num gel de Carbopol 940. Foram caracterizados vários parâmetros da formulação tais como potencial zeta, tamanho da partícula e eficiência de encapsulação. O tamanho médio das partículas foi de 378,63 nm (com I.P. cerca de 0,09) e o potencial zeta foi de -7,82 mV. Aeficiência de encapsulação do ácido azelaico foi de 76 ± 3,81%. Consequentemente, estas nanopartículas poderão ser consideradas ferramentas úteis para a veiculação do ácido azelaico.

Utilização de modelos farmacocinéticos de base fisiológica no desenvolvimento de novos fármacos

Nas últimas décadas tem-se verificado um aumento bastante acentuado da utilização de modelos in vitro e in silico para a obtenção de dados que permitem aumentar a eficácia de programas de desenvolvimento de novos fármacos. Actualmente são utilizados dois tipos de modelos para descrever a farmacocinética de compostos químicos em função do tempo: modelos empíricos farmacocinéticos e modelos farmacocinéticos baseados na fisiologia (PBPK). Modelos PBPK assumem que o corpo humano interage com os compostos químicos como um sistema integrado, pelo que um evento que ocorre numa zona do corpo poderá influenciar um evento a ocorrer noutra zona, aparentemente distinta. Estes modelos assumem que o organismo humano é constituído por “compartimentos” que representam fisiologicamente os órgãos, tecidos e outros espaços fisiológicos. Para a correcta utilização destes modelos é necessário determinar a estrutura do modelo e as suas características, escrever equações que o caracterizem, bem como definir e estimar os parâmetros deste. Estes modelos têm vindo a ser usados no campo toxicológico e farmacêutico cada vez com maior frequência. No futuro poder-se-ão transformar numa ferramenta universal.

Administração tópica de fármacos : das restrições aos desafios

A pele é um órgão do corpo humano que apresenta diversas funções, sendo a sua principal característica actuar como barreira protectora. Esta é constituída por três camadas, sendo a mais externa a responsável pela sua principal função. A pele permite a administração de vários medicamentos como anti-inflamatórios, antifúngicos, antivíricos, entre outros, que podem ser utilizados quer a nível tópico (com recurso a cremes, géis, pomadas, etc) ou a nível sistémico, com recurso a sistemas transdérmicos. A via tópica apresenta como principal vantagem evitar o efeito de primeira passagem e melhorar a adesão do doente à terapêutica, no entanto, pode levar à ocorrência de irritações ou alergias na pele e também não permite a administração de fármacos de grandes dimensões. As diferentes formas farmacêuticas, devido às suas características, têm a capacidade de favorecer ou condicionar a permeação dos fármacos ao nível da pele. Existe uma influência directa entre a formulação galénica e as características físico-químicas dos fármacos na permeação percutânea e portanto deve-se analisar ambos os parâmetros no momento das suas escolhas. Existem diversos medicamentos, formas farmacêuticas e sistemas terapêuticos, como é o caso dos lipossomas, micro e nano emulsões, nanoparticulas e microesponjas que são possíveis de utilizar ao nível da pele permitindo assim atingir os melhores objectivos e contornar determinados obstáculos que as formas farmacêuticas convencionais possuem.

Crosstalk with insulin and dependence on PI3K/Akt/mTOR rather than MAPK pathways in upregulation of basal growth following long-term oestrogen deprivation in three human breast cancer cell lines

Background: MCF-7, T-47-D, ZR-75-1 human breast cancer cell lines are dependent on oestrogen for growth but can adapt to grow during long-term oestrogen deprivation. This serves as a model for identification of therapeutic targets in endocrine-resistant breast cancer. Methods: An overlooked complication of this model is that it involves more than non-addition of oestrogen, and inadequate attention has been given to separating molecular events associated with each of the culture manipulations. Results: Insulin and oestradiol were shown to protect MCF-7 cells against upregulation of basal growth, demonstrating a crosstalk in the growth adaptation process. Increased phosphorylation of p44/42MAPK and c-Raf reflected removal of insulin from the medium and proliferation of all three cell lines was inhibited to a lesser extent by PD98059 and U0126 following long-term oestrogen/insulin withdrawal, demonstrating a reduced dependence on the MAPK pathway. By contrast, long-term oestrogen/insulin deprivation did not alter levels of phosphorylated Akt and did not alter the dose-response of growth inhibition with LY294002 in any of the three cell lines. The IGF1R inhibitor picropodophyllin inhibited growth of all MCF-7 cells but only in the long-term oestrogen/insulin-deprived cells was this paralleled by reduction in phosphorylated p70S6K, a downstream target of mTOR. Long-term oestrogen/insulin-deprived MCF-7 cells had higher levels of phosphorylated p70S6K and developed increased sensitivity to growth inhibition by rapamycin. Conclusions: The greater sensitivity to growth inhibition by rapamycin in all three cell lines following long-term oestrogen/insulin deprivation suggests rapamycin-based therapies might be more effective in breast cancers with acquired oestrogen resistance. Keywords Akt, breast cancer cells, endocrine resistance, insulin, MAPK, MCF-7 cells, mTOR, oestrogen, oestrogen-deprived, PI3K, picropodophyllin, rapamycin, T-47-D cells, ZR-75-1 cells

Exercise Training Reduces Insulin Resistance and Upregulates the mTOR/p70S6k Pathway in Cardiac Muscle of Diet-Induced Obesity Rats

Obesity and insulin resistance are rapidly expanding public health problems. These disturbances are related to many diseases, including heart pathology. Acting through the Akt/mTOR pathway, insulin has numerous and important physiological functions, such as the induction of growth and survival of many cell types and cardiac hypertrophy. However, obesity and insulin resistance can alter mTOR/p70S6k. Exercise training is known to induce this pathway, but never in the heart of diet-induced obesity subjects. To evaluate the effect of exercise training on mTOR/p70S6k in the heart of obese Wistar rats, we analyzed the effects of 12 weeks of swimming on obese rats, induced by a high-fat diet. Exercise training reduced epididymal fat, fasting serum insulin and plasma glucose disappearance. Western blot analyses showed that exercise training increased the ability of insulin to phosphorylate intracellular molecules such as Akt (2.3-fold) and Foxo1 (1.7-fold). Moreover, reduced activities and expressions of proteins, induced by the high-fat diet in rats, such as phospho-JNK (1.9-fold), NF-kB (1.6-fold) and PTP-1B (1.5-fold), were observed. Finally, exercise training increased the activities of the transduction pathways of insulin-dependent protein synthesis, as shown by increases in Raptor phosphorylation (1.7-fold), p70S6k phosphorylation (1.9-fold), and 4E-BP1 phosphorylation (1.4-fold) and a reduction in atrogin-1 expression (2.1-fold). Results demonstrate a pivotal regulatory role of exercise training on the Akt/ mTOR pathway, in turn, promoting protein synthesis and antagonizing protein degradation. J. Cell. Physiol. 226: 666-674, 2011. (C) 2010 Wiley-Liss, Inc.

Angiotensin type 1 receptor mediates thyroid hormone-induced cardiomyocyte hypertrophy through the Akt/GSK-3 beta/mTOR signaling pathway

Several studies have implicated the renin angiotensin system in the cardiac hypertrophy induced by thyroid hormone. However, whether Angiotensin type 1 receptor (AT(1)R) is critically required to the development of T(3)-induced cardiomyocyte hypertrophy as well as whether the intracellular mechanisms that are triggered by AT(1)R are able to contribute to this hypertrophy model is unknown. To address these questions, we employed a selective small interfering RNA (siRNA, 50 nM) or an AT(1)R blocker (Losartan, 1 mu M) to evaluate the specific role of this receptor in primary cultures of neonatal cardiomyocytes submitted to T(3) (10 nM) treatment. The cardiomyocytes transfected with the AT(1)R siRNA presented reduced mRNA (90%, P < 0.001) and protein (70%, P < 0.001) expression of AT(1)R. The AT(1)R silencing and the AT(1)R blockade totally prevented the T(3)-induced cardiomyocyte hypertrophy, as evidenced by lower mRNA expression of atrial natriuretic factor (66%, P < 0.01) and skeletal alpha-actin (170%, P < 0.01) as well as by reduction in protein synthesis (85%, P < 0.001). The cardiomyocytes treated with T(3) demonstrated a rapid activation of Akt/GSK-3 beta/mTOR signaling pathway, which was completely inhibited by the use of PI3K inhibitors (LY294002, 10 mu M and Wortmannin, 200 nM). In addition, we demonstrated that the AT(1)R mediated the T(3)-induced activation of Akt/GSK-3 beta/mTOR signaling pathway, since the AT(1)R silencing and the AT(1)R blockade attenuated or totally prevented the activation of this signaling pathway. We also reported that local Angiotensin I/II (Ang I/II) levels (120%, P < 0.05) and the AT(1)R expression (180%, P < 0.05) were rapidly increased by T(3) treatment. These data demonstrate for the first time that the AT(1)R is a critical mediator to the T(3)-induced cardiomyocyte hypertrophy as well as to the activation of Akt/GSK-3 beta/mTOR signaling pathway. These results represent a new insight into the mechanism of T(3)-induced cardiomyocyte hypertrophy, indicating that the Ang I/II-AT(1)R-Akt/GSK-3 beta/mTOR pathway corresponds to a potential mediator of the trophic effect exerted by T(3) in cardiomyocytes.

Um modelo de comportamento aversivo térmico em Megalobulimus oblongus e a ação de fármacos nos sistemas opióide e serotoninérgico envolvidos na nocicepção

As manifestações comportamentais em Megalobulimus oblongus após a estimulação aversiva térmica (EAT) e a ação de fármacos que atuam sobre os sistemas opióide e serotoninérgico foram analisadas, empregando-se, respectivamente, testes com placa aquecida, morfina, serotonina (5-hidróxitriptamina ou 5-HT), e dos bloqueadores, o naloxone e a metisergida. Com o procedimento utilizado, foi posível diferenciar um comportamento estereotipado indicativo de resposta à nocicepção, determinar a latencia em que tais comportamentos são inicialmente manifestados, e as alterações obtidas mediante o emprego de fármacos. A morfina foi capaz de aumentar a latência demonstrando uma ação antinociceptiva neste modelo, que foi antagonizado pelo naloxone. No tocante ao sistema serotoninérgico, tanto a 5-HT quanto a metisergida aplicadas isoladamente, provocaram uma diminuição da latência que foi relacionado com um efeito nociceptivo. Porém, quando estes dois fármacos foram aplicados conjuntamente, observou-se um efeito contrário. Os resultados obtidos neste estudo farmacológico com o M. oblongus são congruentes com estudos prévios realizados em outros modeos gastrópodos, citados na literatura, e sugerem o envolvimento de um sistema opióide e serotoninérgico nas respostas reflexas nociceptivas neste animal, sendo estas manifestadas por intermédio de um comportamento motor aversivo. Além disso, ficou demonstrada a presença de receptores de ambos os sistemas, conforme a ação dos fármacos empregados.

Desenvolvimento de procedimento analítico para determinação de fármacos e pesticidas em amostra aquosas ambientais

O presente trabalho conjuga estudo de fármacos e pesticidas em nível de traços como poluentes no meio aquoso, envolvendo o uso de cromatografia líquida com detector espectrofotométrico na região do ultravioleta (HPLC-UV) para fármacos e cromatografia líquida com detector espectrométrico de massas (LC-ESI-MS-MS) para pesticidas. Quatro fármacos (antibióticos), a saber: ampicilina, amoxilina, tetraciclina e cefalexina, foram avaliados em presença de diversas fases móveis, que foram selecionadas de acordo com a melhor performance cromatográfica, sendo que ampicilina e amoxilina apresentaram melhor performance cromatográfica na mesma fase móvel. Para extração em fase sólida dos fármacos amoxilina e ampicilina foram avaliados três fases comerciais: LC- 18 (SUPELCLEAN), Supelclean TM ENVI TM-Chrom P, Abselut NEXUS. Para os fármacos cefalexina e tetraciclina, além das fases comercias foram avaliadas três novas fases a base de sílicas funcionalizadas com zirconocenos: (MeCp)2ZrCl2, (nBuCp)2ZrCl2 e (iBuCp)2ZrCl2. Amoxilina e ampicilina não apresentaram boas recuperações nas fases e eluentes estudados. Para tetraciclina e cefalexina, a fase comercial Chrom P apresentou boas recuperações quando utilizados os solventes metanol e a mistura 1% de solução aquosa de ácido acético e metanol (60:40), respectivamente. Com relação aos pesticidas, diversas classes (triazinas, feniluréias, organofosforados, anilina, ácidos, molinato e propanil) foram estudadas, somando um total de 20 pesticidas. Três colunas foram avaliadas em diferentes gradientes. Foi selecionada a coluna Purospher START RP e o gradiente acetonitrila-água. Triazinas, feniluréias, organosfosforados, anilinas e o pesticida propanil foram determinadas em modo de ionização spray eletrônico positivo, os pesticidas ácidos e propanil foram determinados em modo de ionização spray eletrônico negativo. Para cada pesticida foi encontrada duas transições (íon produtor-íon produzido) e confirmadas por MRM (Multiple Reaction Monitoring). O método apresentou linearidade com coeficientes de correlação maiores que 0,99. Uma metodologia para extração em fase sólida on line foi também desenvolvida. Essa metodologia apresentou-se altamente sensível (limites de detecção entre 0,040 e 2,794 ng L-1), simples rápida (45 minutos por análise) e precisa (desvio padrão relativo entre 1,99 e 12,15 %).

Caracterização de suspensões de nanopartículas poliméricas estudadas como carreadores de fármacos através de técnicas de espalhamento de luz e de raios-x a baixo ângulo

O objetivo do presente estudo foi caracterizar suspensões de nanopartículas (NP) de poli(-caprolactona) (PCL) contendo indometacina. Nanocápsulas com fármaco (NC1) foram submetidas a tratamento térmico para verificar se uma relaxação das cadeias poliméricas que recobrem o núcleo pudesse ocorrer. Resultados similares de grau de despolarização da luz espalhada ( c0), determinado por Espalhamento de luz estático, e pH, para as NC que passaram ou não por tratamento térmico, sugeriram que essa relaxação não ocorreu. NC, nanoemulsão (NE) e nanoesfera (NS) apresentaram  c0 que caracterizam espécies esféricas. No entanto, a suspensão NC3 (com fármaco em excesso) apresentou valores de  c0 que sugeriram a presença de nanocristais de fármaco em suspensão. A partir disto, analisou-se a intensidade de luz espalhada por NC0 (NC sem fármaco), NC1, NC3 e nanodispersões com e sem fármaco (ND1 e ND0, respectivamente). Houve uma queda brusca nas intensidades médias de luz espalhada pela NC3 e ND1 após armazenagem, evidenciada também através da normalização das intensidades pela Razão de Rayleigh. Estes dados, associados à redução do teor de fármaco após armazenagem, apenas para NC3 e ND1, levaram à conclusão de que são formados nanocristais de fármaco durante o preparo destas NP e que estes se depositam ao longo do tempo, reduzindo a intensidade de luz espalhada pelas amostras. Por outro lado, a NC1, quando formulada, não apresentou nanocristais nem houve formação desses após armazenagem Houve grande semelhança entre os espectros de Espalhamento de raios-X a baixo ângulo (SAXS) de NS e ND, atribuída à presença do tensoativo monostearato de sorbitano disperso nestas NP. Este tensoativo não foi identificado em espectros de SAXS de NC e NE. O mesmo perfil de espectro foi obtido para NC contendo diferentes concentrações de PCL, levando à conclusão de que as NC devem manter sua organização em nível molecular independente da concentração de PCL utilizada

O efeito da epilepsia e dos fármacos antiepiléticos na potenciação de longa duração hipocampal

A epilepsia é uma condição crônica freqüentemente acompanhada de distúrbio cognitivo. Na maior parte das vezes, é difícil saber o quanto isso se deve à patologia de base que provoca as crises epilépticas, as crises epilépticas por si ou ao seu tratamento com fármacos antiepilépticos (FAEs), bem como ao contexto sócio-cultural do paciente. A epilepsia do lobo temporal (ELT) freqüentemente afeta a função de memória, o que pode ser avaliada pelo seu correlato eletrofisiológico: a potenciação de longa duração (LTP, do inglês: long-term potentiation). O objetivo principal deste estudo foi o de avaliar a influência da epilepsia em si e dos FAEs sobre a potenciação de longa duração em CA1 do hipocampo de ratos controles e com epilepsia induzida pela pilocarpina. Foram realizados estudos eletrofisiológicos com registros de campo para análise da LTP induzida por estimulação tetânica em 64 fatias de hipocampo. A metade destas provenientes de ratos controle e as demais de ratos com ELT induzida pela pilocarpina. De cada rato utilizado (8 controles e 8 epilépticos) foram obtidos 4 registros, um controle com Ringer e os outros sob efeito de carbamazepina (CBZ), valproato (VPA) e etossuximida (ESM). Ao compararmos os ratos controle com os epilépticos encontramos uma tendência a maior facilidade de se obter LTP no primeiro grupo (65,6% e 40,6% respectivamente; p= 0,080). Ao analisarmos o efeito dos FAEs no hipocampo epiléptico encontramos uma significativa facilitação da LTP quando utilizamos a CBZ, além de uma maior dificuldade com a ESM (no 5o minuto pós-indução, p = 0,007; no 30o minuto, p = 0,034), o que não ocorreu nos ratos controle. Assim, concluímos que há uma tendência a maior dificuldade de se obter LTP em hipocampo epiléptico e que há diferentes efeitos com o uso dos FAEs; ocorrendo uma significativa facilidade de se obter LTP entre os ratos epilépticos sob efeito da CBZ e uma maior dificuldade com a ESM.