Inflammatory bowel disease: new nanomedical appoaches

HIGA LH; SCHILRREFF P; BRISKI, A; JEREZ, H; ROMERO EL; MORILLA MJ

Congreso; Reunión Conjunta de las Sociedades de Biociencias; 2017

Las enfermedadesinflamatorias intestinales (EII) como la enfermedad de Crohn (EC) yla colitis ulcerosa (CU), son caracterizadas por la inflamacióncrónica y descontrolada de la mucosa intestinal, además de loselevados niveles de especies reactivas de oxigeno (ROS) que seliberan durante la progresión de la enfermedad, lo cual contribuyeal mantenimiento de la inflamación. Los tratamientos actuales,basados en drogas anti-inflamatorias, inmunosupresoras o agentesbiológicos, apuntan a mantener la remisión de los episodiosinflamatorios, pero suelen funcionar solo por tiempo limitado,acarreando múltiples efectos adversos sistémicos. Una estrategiapara conseguir terapias más eficaces y seguras podría desarrollarsegracias al uso de nanomedicinas de administración oral. El uso denanopartículas parece tener gran aplicabilidad en esta cuestión,debido a que estas pueden ser ingeniadas para ser dirigidas solo alas regiones inflamadas, teniendo en cuenta las características deltejido deteriorado (descenso del pH, depleción de la capa mucosa,incremento de la permeabilidad, presencia de cargas positivas). Deesta forma se podría obtener una alta concentración de la drogasolo en las regiones de interés, con una exposición mínima a lostejidos sanos, reduciendo así los efectos secundarios.En estetrabajo de Seminario de Investigación de la carrera Licenciatura enBiotecnología, se describe la preparación y caracterización denanopartículas arqueolipídicas nanoestructuradas (NAN), con núcleocompuesto por extracto de lípidos neutros (LN) y decorados conlípidos polares totales (LPT), extraídos del arquea hiperhalófilano alcalifílica, Halorubrum tebenquichense. Estas poseen cargasuperficial negativa y funcionan como ligandos de receptoresscavangers de tipo A en macrófagos gracias a los LPT, poseenactividad antioxidante (AO) gracias al extracto de LN, y ademásportan el glucocorticoide anti-inflamatorio dexametasona (Dex).Apartir de NLN de composición Compritol, Miglyol, fosfatidilcolina desoja (SPC) y Tween 80 (T80) (2; 2; 1,2; 3% m/m), preparamos NANutilizando el método de homogenización-ultrasonicación,reemplazando el Miglyol por el extracto de LN y el SPC por LPT. Estasnanopartículas resultaron ultra-pequeñas (61 nm), con cargasuperficial negativa (-32 mV) y morfología esférica. Según elanálisis térmico el índice de recristalización de las NAN fuemenor (54%) que en las NLN (98,8%), mostrando una posible mayoreficiencia de encapsulación. El agregado de Dex a las muestras noafecto ni al tamaño medio ni al potencial ζ, y generó un aumentode su solubilidad en agua de 12 veces.Se determinó la actividad AOde las nanopartículas mediante métodos químicos (DPPH y ABTS). LasNLN no presentaron actividad AO, y las NAN y el extracto de LNmostraron igual capacidad AO, a pesar de que en el último caso lasmoléculas neutralizadoras de radicales libres (ROS) se encontrabanformando parte del núcleo lipídico. A continuación, se determinóla estabilidad coloidal de las nanopartículas bajo condicionesgastrointestinales simuladas, donde se encontró que las NAN son másestables que las NLN.A concentraciones que no resultaron citotóxicas,las NAN fueron ávidamente más capturadas que las NLN en todos lostipos celulares ensayados (Caco-2, J774 A.1 y THP-1), y la presenciao ausencia de mucinas no generó cambios significativos. La actividadanti-inflamatoria de ambas nanopartículas se determinócuantificando TNF-α e IL-1β sobre células THP-1 estimuladas conLPS. Ambas nanopartículas mostraron mayor capacidadanti-inflamatoria que la Dex libre, tanto digeridas como sin digerir,y no presentaron diferencias entre sí. La actividad AO in vitro sedeterminó tanto en J774 A.1 como en THP-1. En la primera líneacelular las NAN disminuyeron las ROS en un 70%, y las NLN también lohicieron, pero en menor medida. En las THP-1 nuevamente las NANpresentaron mayor poder AO disminuyendo un tercio los niveles de ROS,y las NLN no presentaron actividad. En los ensayos de co-cultivo concélulas Caco-2 y THP-1 en primer lugar se determinó la resistenciaeléctrica transepitelial (TEER), generado por las células Caco-2,donde se encontró que solo las NAN-Dex ayudan a reconstruir labarrera epitelial en células incubadas con LPS. Además, sedeterminó el efecto anti-inflamatorio y anti-oxidante sobre estaslíneas celulares. Por un lado, sobre células THP-1 se cuantificóuna disminución de 3 veces en los valores de TNF-a, tanto en lasNLN-Dex como en NAN-Dex, y sobre las células Caco-2, se cuantificóuna disminución a la mitad de IL-8. En cuanto a la actividad AO, laúnica que presentó capacidad para remoción de radicales libres fuela NAN-Dex, disminuyendo la liberación de ROS a la mitad sobrecélulas THP-1. Finalmente, se comprobó la internalización celularen THP-1, corroborando así el pasaje de las nanopartículas a travésde la capa de células epiteliales.En resumen, las NANultra-pequeñas, resistentes a los fluidos simulados y con cargasuperficial negativa, fueron ávidamente capturadas por todas laslíneas celulares, mostraron tener actividad anti-inflamatoriagracias a la Dex incorporada y anti-oxidante gracias al extracto deLN que conforma parte del núcleo lipídico. Por estos motivos,consideramos a las NAN como posibles vehículos para futuras terapiascontra las EII