Efectos de las diluciones homeopáticas altas sobre los modelos in vitro: revisión de la literatura / Effects of high homeopathic dilutions on in vitro models: a review of the literature

Los efectos de las diluciones homeopáticas altas (HD, por sus siglas en inglés) son controvertidos debido a que superan el número de Avogadro. Objetivo: Realizar una revisión de la literatura sobre los efectos de las HD sobre los modelos in vitro. Métodos: Se realizó una búsqueda sistemática en la base de datos PubMed de estudios que evaluaran las HD simples sobre modelos in vitro, publicados de 2007 en adelante. Resultados: 28 publicaciones cumplieron con los criterios de inclusión/exclusión. 26 estudios mostraron efectos evidentes de las HD simples sobre modelos in vitro. La mayor parte de tales estudios fueron realizados en países en donde la homeopatía ha alcanzado un alto nivel de institucionalización. Conclusiones: Los modelos in vitro evidencian de forma clara la actividad biológica de las HD superiores al número de Avogadro y dan cuenta de los efectos encontrados en la práctica clínica. La mayor parte de los estudios fueron realizados en países en donde la homeopatía es reconocida oficialmente, lo cual facilita el acceso a recursos para el desarrollo de la investigación.

the effects of homeopathic high dilutions (HDs) are controversial because they exceed Avogadro's number. Aim: to perform a literature review on the effects of HDs on in vitro models. Methods: a systematic search was performed in database PubMed for studies assessing simple HDs on in vitro models published from 2007 onward. Results: 28 publications met the inclusion/exclusion criteria; 26 studies demonstrated patent effects of simple HDs on in vitro models; most such studies were conducted in countries where homeopathy attained a high level of institutionalization. Conclusions: in vitro models patently evidence biological activity of HDs above Avogadro's number and account for effects found in clinical practice. Most studies were conducted in countries where homeopathy is officially recognized, which facilitates access to resources for the development of research.

New methodologies for old problems: tridimensional gastrointestinal organoids and guts-on-a-chip / Novas metodologias para velhos problemas: organoides gastrointestinais e guts-on-a-chip tridimensionais

ABSTRACT Objectives: The present review intended to present a critical overview of the methodological and experimental advances concerning tridimensional cell culture models within the scope of gastrointestinal research. Methods: A literature review was performed and some of the main published articles in the area were mentioned. Main results: Classic studies and high impact results were presented, starting from the pioneer works with gastrointestinal organoids, with a small gut organoid, to the achievement of guts-on-a-chip and multi-organ-chips. It was also discussed which implications the construction of such co-cultures bring, as well as future applications arising from these new methodologies. Conclusions: Despite the still discrete number of publications, in quantitative terms, there are qualitative promising and consistent results addressing physiopathological aspects and new therapeutic perspectives of tridimensional in vitro cultures in the gastroenterology field. It is expected, thus, that such new methodological approaches, including organoids and guts-on-a-chip, may contribute decisively to the advance in knowledge on basic aspects, as well as on the translation to new therapeutic approaches in gastrointestinal diseases.

RESUMO Objetivos: A presente revisão visou apresentar uma abordagem crítica dos avanços metodológicos e experimentais referentes a modelos de cultura celular tridimensionais no âmbito do sistema gastrintestinal. Métodos: Foi realizada revisão da literatura com ênfase nos principais artigos publicados na área. Resultados principais: São apresentados trabalhos clássicos e resultados de maior impacto, desde os trabalhos pioneiros com organoides do sistema gastrintestinal, com intestino delgado, até a obtenção de guts-on-a-chip e multi-organ-chips. Discutiu-se, ainda, as implicações decorrentes da elaboração de tais co-culturas, bem como as futuras aplicações decorrentes dessas novas metodologias. Conclusões: Apesar do número ainda discreto de publicações, em termos quantitativos, há, qualitativamente, resultados promissores e consistentes abordando aspectos fisiopatológicos e de novas perspectivas terapêuticas em gastrenterologia decorrentes das culturas tridimensionais in vitro. É esperado, portanto, que essas novas abordagens metodológicas incluindo organoides e guts-on-a-chip possam contribuir decisivamente para o avanço no conhecimento sobre de aspectos básicos, bem como para a translação do conhecimento para novas abordagens terapêuticas em doenças gastrintestinais.

Avaliação do efeito fotoprotetor de compostos fenólicos sobre culturas de células da pele irradiadas por UVA e UVB / Photoprotective effect evaluation phenolic compounds on skin cell cultures irradiated with UVA and UVB

A exposição excessiva à radiação Ultravioleta (UV) resulta em manifestações clínicas à pele humana como queimaduras, fotoenvelhecimento e câncer. A radiação UVA, preferencialmente, induz à formação de espécies reativas de oxigênio, enquanto que a radiação UVB é absorvida diretamente pelo DNA. Apesar de mecanismos endógenos auxiliarem na prevenção/reparação dos danos causados pela radiação UV, quando o dano excede a capacidade de reparação celular, diversos efeitos lesivos ocorrem na pele como alterações da matriz dérmica, resposta inflamatória e desidratação do estrato córneo. O uso de compostos fenólicos com atividade antioxidante pode auxiliar na prevenção das consequências patológicas da exposição à radiação UV. O presente trabalho teve como objetivo estudar em cultura de células da pele (HaCaT -queratinócito humano imortalizado e FHPD - fibroblasto humano primário dermal) exposta às radiações UVA e UVB a atividade fotoprotetora de 3 compostos fenólicos, ácido cafeico (AC), clorogênico (ACG) e rosmarínico (AR). Inicialmente, células HaCaT e FHPD cultivadas em monocamada foram expostas às doses crescentes de radiação UVA ou UVB e, após 24 horas, foram analisadas quanto a viabilidade, marcadores de morte celular, mediadores inflamatórios, presença de aquaporina e lesões de DNA. HaCaT quando exposta às radiações UVA e UVB são conduzidas à morte por apoptose, com aumento de Caspases 3 e 9, p53 e redução de PARP. Após a exposição à radiação UVA, HaCaT responde com aumento na liberação de IL-6, TNF-α e COX-2, internalização/redução de AQP3 da membrana, redução na liberação de MMP-2 e 9, aumento na liberação de MMP-1 e na produção de ERO. Quando expostos à radiação UVB, HaCaT aumenta a liberação de IL-6 e COX-2, promove internalização/redução de AQP3 na membrana e redução na liberação de MMP-2 e 9. FHPD são menos sensíveis à exposição a ambas as radiações, mostrando redução de viabilidade com parada de ciclo apenas frente à radiação UVA. Além disto, FHPD exposto a radiação UVA responde com aumento na liberação de IL-6 e danos no DNA do tipo 8-oxo-dG. Dentre os compostos, o ACG apresentou melhor atividade fotoquimioprotetora perante ambas as radiações UVA e UVB, pois foi capaz de reverter em HaCaT a morte celular induzida por ambas as radiações e de reverter a parada de ciclo em FHPD expostos à radiação UVA. HaCaT tratado com ACG e exposto à radiação UVA responde com aumento na expressão de AQP3 e PARP, aumento na expressão gênica de AQP3, redução na expressão gênica de CDKN1A e na liberação de MMP-1, 2 e 9. Após a radiação UVB, o tratamento com ACG aumenta a expressão gênica de AQP3, reduz a expressão gênica de CDKN1A, reduz a produção de COX-2 e aumenta a liberação de MMP-2 e 9. O tratamento com o AR apresentou atividade fotoquimioprotetora frente à radiação UVA, com HaCaT respondendo a radiação com aumento na população de células viáveis, aumento na expressão de AQP3 e PARP e na expressão gênica de AQP3, redução na liberação de MMP-1 e 9 e redução na produção de COX-2. FHPD tratados com AR apresentaram aumento na população em fase G1, na expressão de p21, e redução de danos de DNA tipo 8-oxo-dG. O tratamento de HaCaT com AC foi capaz de reverter a morte celular, aumentar a expressão de p53 e aumentar a liberação de MMP-2 e 9 frente à radiação UVB e de reduzir a produção de ERO, a expressão de p21 e a liberação de MMP-1, 2 e 9 frente à radiação UVA. Para FHPD, o tratamento com AC foi capaz apenas de reduzir a formação de danos de DNA tipo 8-oxo-dG. Os resultados indicam que o modelo proposto foi capaz de discriminar a atividade fotoprotetora dos compostos frente à radiação UVA e UVB. Além disto, foi possível demonstrar que os compostos antioxidantes se comportam de maneira distinta enquanto fotoprotetores no modelo empregado

Excessive exposure to Ultraviolet radiation (UV) results in clinical manifestations in human skin such as burns, photo-aging and cancer. UVA radiation preferentially induces formation of reactive oxygen species, while UVB radiation is absorbed directly by the DNA. Although endogenous mechanisms are able to prevent/repair cellular damages caused by UV radiation, excess cellular damage retains cells repair capacity and also results on diverse harmful effects on skin, such as, changes in the dermal matrix, inflammatory response and dehydration of the stratum corneum. The use of phenolic compounds with antioxidant activity may help preventing pathological conditions caused by UV radiation. This work aimed to study the photoprotective activity of three phenolic compounds, caffeic (CA), chlorogenic (CGA) and rosmarinic acid (RA) in human skin cells (HaCaT - immortalized human keratinocytes and HDSF - human dermal skin fibroblast) exposed to UVA and UVB radiation. Initially, HDSF and HaCaT cells were exposed to increasing doses of UVA and UVB radiation. After 24 hours of exposure, we evaluated cell viability, cell death, inflammatory mediators, aquaporin and DNA damage. Exposure to UVA and UVB radiation in HaCaT cells results on apoptotic cell death, with an increase of caspases 3 and 9, p53 and reduction of PARP. HaCaT cells when exposed to UVA radiation resulted on increased levels of IL-6, TNF-α and COX-2, internalization of the membrane AQP3, reduction of MMP-2 and MMP-9 release, increase of MMP-1 and ROS production. After UVB radiation, HaCaT cells resulted on an increase of IL-6 and COX-2 production, it also promoted internalization of membrane AQP3 and reduced release of MMP-2 and 9. HDSF were less sensitive to both radiations. Moreover, HDSF resulted in cell viability decrease and cell cycle arrest only after UVA radiation. Furthermore, HDSF when exposed to UVA radiation resulted on an increase of IL-6 production and in DNA damage (8-oxo-dG). Among the studied compounds, CGA presented better photochemiprotective activity towards UVA and UVB radiation. Also, this compound was able to reverse cell death in HaCaT after exposure to both radiations and inhibited cell cycle arrest in HDSF after UVA radiation exposure. HaCaT cells treated with CGA and exposed to UVA radiation resulted on an increase in AQP3 and PARP expression, increased in AQP3 gene expression, reduction in CDKN1A gene expression and reduction in MMP-1, 2 and 9 release. After UVB radiation, GCA treatment increases AQP3 gene expression, reduces CDKN1A gene expression, reduces COX-2 production and increase MMP-2 and 9 releases. The AR treatment showed photochemiprotective activity towards the effects of UVA radiation, with HaCaT responding with an increase on cells viability, increased in PARP and AQP3 expression and in AQP3 gene expression, decreased MMP-1 and 9 releases and reduced COX-2c production. HDSF when treated with AR showed an increase in G1 phase population, in p21 expression and reduced DNA damage-type 8-oxo-dG. HaCaT cells treated with AC reversed cell death, increased p53 expression and increased MMP-2 and 9 releases after UVB radiation and reduced ROS production, p21 expression and MMP -1, 2, 9 release after UVA radiation. HDSF treated with AC was only able to reduce the formation of 8-oxodG DNA damage. These results indicated that the proposed model was able to discriminate the photochemiprotective activity of the studied compounds against the UVA and UVB radiation. In addition, it was demonstrated that the each studied antioxidant have different photoprotective mode of action

Indução do sistema citocromo P450 em linhagens de hepatoma humano para utilização como modelo in vitro no desenvolvimento de fármacos / Induction of cytochrome P450 system in human hepatoma cell lines for using as in vitro model in drug development

Na etapa inicial do desenvolvimento de novos fármacos, a avaliação do metabolismo e da toxicidade é fundamental para definir seu potencial emprego como candidato a fármaco. Nestes estudos, diversos modelos in vitro são empregados, dentre eles linhagens de hepatoma humano. Entretanto, uma grande limitação ao uso deste modelo in vitro é a baixa expressão das enzimas do sistema citocromo P450. O carotenóide bixina, componente majoritário do anato (urucum), apresentou em estudos in vivo, a capacidade de induzir algumas isoformas do sistema citocromo P450, com a vantagem de apresentar baixa toxicidade. Neste trabalho, a fração lipossolúvel do anato (bixina) e hidrossolúvel (norbixina) foram avaliadas como indutores do sistema citocromo P450 em linhagens de hepatoma humano. Ensaios de MTT, empregando as linhagens HepG2, C3A e SK-HEP-1 indicaram que bixina e norbixina em concentrações abaixo de 0,22 mM são seguras quanto à citotoxicidade. A expressão dos genes CYP 1A1, 1A2, 2C9, 2B6, 2E1 e 3A4 foi avaliada, através de ensaios de RT-PCR em tempo real, em linhagens de hepatoma humano submetidas a tratamento com os compostos bixina e norbixina. Os resultados mostraram que células HepG2 e C3A tratadas com bixina nas concentrações de 0,05 e 0,1 mM, por períodos de 24 e 48 horas, apresentaram aumento de expressão da CYP 1A1 e CYP 1A2. Porém, a exposição de células HepG2 e C3A ao composto norbixina não resultou em aumento de expressão das isoformas avaliadas neste estudo. Os resultados deste trabalho indicaram o potencial emprego de bixina como agente indutor das CYPs 1A1 e 1A2, em linhagens de hepatoma humano utilizadas como modelo in vitro, para estudo de compostos cuja metabolização envolva uma destas vias, entretanto, estudos adicionais são fundamentais, a fim de avaliar a ação deste composto sobre outras isoformas do sistema citocromo P-450, bem como outros sistemas enzimáticos.

In the early development stage of the new drugs, the pharmacological and toxicological properties are critical to define the potential use of the candidate drug. During this stage, several in vitro models systems are employed, including human hepatoma cell lines. However, the main limitation of the use of cell lines as in vitro model is the low expression level of cytochrome P450 enzymes. A carotenoid knowed as bixin, the main pigment in the annatto (urucum), it has been reported to induce some isoforms of cytochrome P450 in rats, with the advantage of its low toxicity. In this work, the oil-soluble (bixin) and aqueous soluble extracts (norbixin) were evaluated as inducers of the cytochrome P450 system in human hepatoma cell lines (HepG2, C3A, SK-HEP-1). The results of MTT assays showed that bixin concentrations below 0.22 mM were not cytotoxic in HepG2, C3A and SK-HEP-1 cell lines. Expression changes in CYP 1A1, 1A2, 2C9, 2B6, 2E1 and 3A4 were evaluated, by real time RT-PCR and the results showed that the exposition to 0,05 mM and 0,1 mM bixin, for 24 and 48 hours of treatment, lead to an increase in CYP 1A1 and CYP 1A2 expression level. By contrast, the cytochrome P450 isoforms were not affected by the exposition to norbixin. In conclusion, this work indicated the potential use of bixin induced hepatoma cell lines as in vitro model for studies of biotransformation and toxicity of drugs involving CYP 1A, however, further studies are necessary to evaluate the effect of bixin on the other cytochrome P450 isoforms as well as other enzymatic systems.

Modelos in vitro para determinação da absorção de fármacos e previsão da relação dissolução/absorção: [revisão] / In vitro models for the determination of drug absorption and a prediction of dissolution/absorption relationships: [review]

Fármacos contidos em formas farmacêuticas sólidas devem ter adequada solubilidade aquosa e permeabilidade intestinal para serem absorvidos após administração oral. A velocidade e a extensão com as quais um fármaco é absorvido podem variar devido às suas características físico-químicas e fatores relacionados à desintegração e dissolução. Segundo o Sistema de Classificação Biofarmacêutica (SCB), a dissolução e a permeação intestinal do fármaco podem limitar a absorção e, conseqüentemente, a ação terapêutica. Este trabalho objetiva discutir dados da literatura referentes à previsão da relação entre a dissolução de fármacos e sua absorção empregando sistemas in vitro. Para avaliar a permeação in vitro são discutidos modelos com tecidos e segmentos intestinais, vesículas extraídas de membranas e cultura de células. Na literatura existem estudos de permeabilidade utilizando células Caco-2, TC-7, 2/4/A1, MDCK e MDCK-MDR1. As células Caco-2 são extraídas de adenocarcinoma de cólon humano que, em cultura celular, se diferenciam em enterócitos, podendo ser acopladas a sistemas de dissolução. Estas técnicas representam importante ferramenta para estudos de dissolução/permeação, porém, ainda são limitadas e não conseguem reproduzir adequadamente os mecanismos de transporte ativo.

Drugs contained in a solid pharmaceutical form should be adequately water soluble and permeable, into the intestine in order to be effectively absorbed after oral adminis-tration. The speed and extent at which a drug is absorbed can vary due to its physicochemical characteristics and factors related to disintegration and dissolution of the drug. According to Biopharmaceutical Drug System Classification (BSC), the dissolution and the intestinal permeation of a drug can limit the absorption and, consequently, the therapeutic action of that drug. This article focuses on data concerning the predictability of dissolution and absorption of drugs using in vitro models. There are several methods for determining in vitro intestinal permeability. These include diffusion studies with intestinal segments from various species or with cultured cell monolayer. Some of the most commonly used cell models are Caco-2, TC-7, 2/4/A1 and MDCK. Caco-2 cells have been the most extensively characterized and useful cell models. The Caco-2 cell, a human colon adenocarcinoma, undergoes spontaneous enterocytic differentiation in culture. A dissolution Caco-2 system has been developed to predict dissolution/absorption relationships of oral solid dosage forms of drugs prior to human studies. The in vitro permeability models represent an important tool for drug discovery within the pharmaceutical industry. However, similar models are likely to generate false negative results with actively transported drugs, and the use of a sophisticated mathematical model could be required.