Chitosan and carboxymethylated derivative nanoparticles as delivery systems for biological products: preparation, characterization, stability and in vitro/in vivo evaluation / Nanopartículas de quitosana e derivado carboximetilado como sistemas de fornecimento (delivery) de produtos biológicos: preparo, caracterização, estabilidade e avaliação in vitro/in vivo

Chitosan is a biocompatible and biodegradable mucoadhesive polymer with unique advantages, such as the distinct trait of opening the junctions to allow paracellular transport of antigen and good tolerability. However, the poor solubility of chitosan in neutral or alkalinized media has restricted its applications in the pharmaceutical field. Chitosan can be easily carboxymethylated to improve its solubility in aqueous media, while its biodegradability and biocompatibility are preserved. Apart from this, carboxymethyl chitosan (CMCS) can be easily processed into nanoparticles which highlight its suitability and extensive usage for preparing different drug delivery formulations. The present study deals with the development and characterization of a delivery system based on CMCS nanoparticles using ovalbumin as model protein. We demonstrated that ovalbumin loaded nanoparticles were successfully synthetized using calcium chloride as a cross-linker by ionic gelation. The nanoparticles exhibited an average size of approximately 169 nm and presented a pseudo-spherical shape. The nanoparticles size increased according to the addition of CaCl2 due to the strong electrostatic attraction. During storage the nanoparticles size increased was attributed to swelling and aggregation. The loading efficiency of ovalbumin was found to be 17%. Confocal microscopy clearly showed the association between ovalbumin and CMCS chains into nanoparticles. Therefore, we suggest these nanoparticles can be considered as an attractive and promising carrier candidate for proteins and antigens. The major challenge that limits the use of such carriers is their instability in an aqueous medium. Thus, the next step of this work was to determine the robustness of several formulations using distinct freeze-drying protocols. This study demonstrated that mannitol in concentration of 10% (w/v) is well suited to preserve ovalbumin loaded CMCS nanocapsules from aggregation during lyophilization and subsequent reconstitution. Importantly, the results showed that an annealing step has a huge impact on porosity of freeze-dried cake by nearly complete crystallization of mannitol, once the crystalline matrix prevents the partial collapse and the formation of larger pores observed without annealing. Therefore, the usual observation that annealing increases the pore size due to growth of ice crystal size does not always apply, at least when crystallization of solute is involved. Since all characterizations and stability studies had been performed, the main purpose of this study was to develop a stable antigen delivery system for oral immunization using CMCS and inactivated rabies virus (RV) as the antigen. RV loaded nanoparticles was found to enhance both systemic (IgG) and local (IgA) immune responses against RV after oral delivery in mice. The effective doses 50% were 50-times higher than the negative controls, indicating that the immune response started only after the third boosting dose. Furthermore, enough neutralizing antibodies was produced to be protected against the harmful effects of the rabies virus. It is therefore concluded, that the CMCS nanoparticles formulated in this study, are suitable for oral vaccine delivery, and can be suggested as a promising delivery system for a diverse range of antigens as well as a gene/protein delivery system, especially for those positively charged. Since several approaches show that effective intervention in airway allergic inflammation can be achieved with allergen-activated interleukin-10-secreting cells, the final part of this work was dedicated to assessing whether IL-10 loaded chitosan nanoparticles (IL10-CSNPs) could be used as a possible inhalable therapeutic tool for preventing exacerbations in asthmatic patients. As positive controls, we also assess whether interleukin 17A and interleukin 9 have the ability to stimulate human airway smooth muscle (HASM) cell contractility using magnetic twisting cytometry (MTC). Significant decreased baseline cell stiffness was observed in HASM cells pre-treated with IL-10, but not with IL10-CSNPs, whereas treatment with IL-17A significantly enhanced baseline cell stiffening. Our findings reveal a previously unknown mechanism underlying immunotherapy for prevention and treatment of asthma

A quitosana é um polímero mucoadesivo biocompatível e biodegradável, com vantagens únicas, tais como a característica distinta de abrir as junções que permitim o transporte paracelular de antígenos e boa tolerabilidade. No entanto, sua baixa solubilidade em meios neutros ou alcalinizados tem restringido suas aplicações no campo farmacêutico. A quitosana pode ser facilmente carboximetilada para melhorar de sua solubilidade em meios aquosos, enquanto sua biodegradabilidade e biocompatibilidade são preservadas. Além disso, a carboximetilquitosana (CMCS) pode ser facilmente processada na forma de nanopartículas, o que destaca sua adequabilidade para uso extensivo no preparo de sistemas de delivery de medicamentos. O presente estudo trata do desenvolvimento e caracterização de um sistema de delivery baseado em nanopartículas de CMCS utilizando ovalbumina como proteína modelo. Nós demonstramos que as nanopartículas carregadas com ovalbumina foram sintetizadas com sucesso utilizando cloreto de cálcio como agente de reticulação por gelificação iônica. As nanopartículas exibiram um tamanho médio de aproximadamente 169 nm e apresentaram uma forma pseudo-esférica. O tamanho das nanopartículas aumentou de acordo com a adição de CaCl2 devido à forte atração eletrostática. Durante o armazenamento, o tamanho aumentado das nanopartículas foi atribuído a incorporação de água e agregação. A eficiência de encapsulamento da ovalbumina foi de aproximadamente 17%. A microscopia confocal mostrou claramente a associação entre ovalbumina e a cadeias de CMCS nas nanopartículas. Sugerimos, portanto, que tal sistema pode ser considerado como candidato atraente e promissor para o carreamento de proteínas e antígenos. O principal desafio que limita o uso desses carreadores consiste na instabilidade em meio aquoso. Assim, o próximo passo deste trabalho foi determinar a robustez de várias formulações utilizandose diferentes protocolos de liofilização. Este estudo demonstrou que o manitol em uma concentração de 10% (p/v) é adequado para preservar da agregação as nanocápsulas de CMCS carregadas com ovalbumina durante a liofilização e subsequente reconstituição. Mais importante, os resultados mostraram que uma etapa de annealing tem um enorme impacto sobre a porosidade da amostra liofilizada devido a quase completa cristalização do manitol, uma vez que a matriz cristalina evita o colapso parcial e a formação de poros maiores observados na ausência do annealing. Portanto, a observação comum de que o annealing aumenta o tamanho doporos devido ao crescimento dos cristais de gelo nem sempre se aplica, pelo menos quando a cristalização de um soluto está envolvida. Uma vez que todas as caracterizações e estudos de estabilidade foram realizados, o principal objetivo deste estudo foi desenvolver um sistema estável de delivery de antígeno para imunização oral utilizando CMCS e vírus rábico inativado (RV) como antígeno. Verificou-se que as nanopartículas carregadas com RV aumentam as respostas imune sistêmica (IgG) e local (IgA) contra o RV após administração oral em camundongos. As doses efetivas 50% foram 50 vezes maiores que os controles negativos, indicando que a resposta imune foi iniciada apenas após a terceira dose da vacina. Além disso, foram produzidos anticorpos neutralizantes suficientes para proteção contra os efeitos nocivos do vírus rábico. Conclui-se, portanto, que as nanopartículas de CMCS formuladas neste estudo, são adequadas para o delivery oral de vacinas, e podem ser sugeridas como um sistema promissor de delivery para uma gama diversa de antígenos, bem como para o delivery de genes/proteínas, especialmente para aqueles carregados positivamente. Uma vez que diversas abordagens mostram que uma intervenção efetiva em casos de inflamação alérgica de vias aéreas pode ser conseguida por meio de células secretoras de interleucina 10 (IL-10) mediante ativação por alergenos, a parte final deste trabalho esteve dedicada a avaliação de nanopartículas de quitosana carregadas com IL-10 (IL10-CSNPs) como possível ferramenta terapêutica inalável para prevenção de exacerbações em pacientes asmáticos. Como controles positivos, avaliou-se adicionalmente se as interleucinas 17A (IL-17A) e 9 (IL-9) possuem a capacidade de estimular a contratilidade de células humanas de músculo liso de vias aéreas humanas (HASM) por meio de citometria de torção magnética (MTC). Uma diminuição significativa da rigidez celular basal foi observada em células HASM pré-tratadas com IL-10, mas não com IL10-CSNPs, enquanto que o tratamento com IL-17A aumentou significativamente a magnitude rigidez celular basal. Nossos resultados revelam um mecanismo previamente desconhecido subjacente à imunoterapia para prevenção e tratamento da asma

Check-up and cardiovascular risk progression: is there a room for innovation? / Check-up e progressão do risco cardiovascular: existe espaço para inovação?

ABSTRACT Objective: To evaluate the impact of traditional check-up appointment on the progression of the cardiovascular risk throughout time. Methods: This retrospective cohort study included 11,126 medical records of asymptomatic executives who were evaluated between January, 2005 and October, 2008. Variables included participants’ demographics characteristics, smoking habit, history of cardiovascular diseases, diabetes, dyslipidemia, total cholesterol, HDL, triglycerides, glucose, c-reactive protein, waist circumference, hepatic steatosis, Framingham score, metabolic syndrome, level of physical activity, stress, alcohol consumption, and body mass index. Results: A total of 3,150 patients was included in the final analysis. A worsening was observed in all risk factors, excepting in smoking habit, incidence of myocardial infarction or stroke and in the number of individuals classified as medium or high risk for cardiovascular events. In addition, a decrease in stress level and alcohol consumption was also seen. Conclusion: The adoption of consistent health policies by companies is imperative in order to reduce the risk factors and the future costs associated with illness and absenteeism. .

RESUMO Objetivo: Avaliar o impacto do modelo tradicional de check-up na progressão do risco cardiovascular ao longo do tempo. Métodos: Estudo coorte-retrospectivo com análise de 11.126 prontuários de executivos assintomáticos, atendidos entre janeiro de 2005 e outubro de 2008. Foram observados dados demográficos, tabagismo, doenças cardiovasculares, diabetes, dislipidemia prévios, valores de colesterol total e frações, triglicérides, glicemia, proteína C-reativa, circunferência de cintura, esteatose hepática, escore de Framingham, síndrome metabólica, nível de atividade física, estresse, consumo de álcool e índice de massa corporal. Resultados: Foram incluídos 3.150 pacientes. Houve piora de todos fatores de risco, com exceção do tabagismo, do aumento na incidência de doenças cardiovasculares e da população com risco médio ou alto para eventos cardiovasculares. Houve ainda redução na prevalência de pouco ativos, estresse e consumo de álcool. Conclusão: É prioritária a adoção de políticas de saúde por parte das empresas, para a melhora da condição de saúde e a redução dos custos advindos das doenças, além do absenteísmo a eles associados. .

Citocinas e dor: [revisão] / Cytokines and pai: [review]

JUSTIFICATIVA E OBJETIVOS: As citocinas são substâncias necessárias para a resposta inflamatória, favorecendo a cicatrização apropriada da ferida. No entanto, a produção exagerada de citocinas pró-inflamatórias a partir da lesão pode manifestar-se sistemicamente com instabilidade hemodinâmica ou distúrbios metabólicos. O objetivo desta revisão foi descrever os efeitos das citocinas na dor. CONTEÚDO: Este artigo faz uma revisão dos efeitos das citocinas na dor. Em doenças que cursam com processo inflamatório agudo ou crônico, as citocinas podem ser reconhecidas por neurônios e utilizadas para desencadear diversas reações celulares que influenciam na atividade, proliferação e sobrevida da célula imunológica, bem como na produção e atividade de outras citocinas. As citocinas podem ser pró-inflamatórias e anti-inflamatórias. As pró-inflamatórias estão relacionadas com a fisiopatologia das síndromes dolorosas. Foram descritas as células que secretam as citocinas, as citocinas pró-inflamatórias (IL-1, IL-2, IL-6, IL-7 e FNT) e anti-inflamatórias (IL-4, IL-10, IL-13 e FTCβ), as funções de cada citocina e como ocorre a ação dessas substâncias no processamento da dor. CONCLUSÕES: As citocinas desempenham importante papel na dor, agindo através de diferentes mecanismos em vários locais das vias de transmissão da dor.

BACKGROUND AND OBJECTIVES: Cytokines are necessary for the inflammatory response, favoring proper wound healing. However, exaggerated proinflammatory cytokine production can manifest systemically as hemodynamic instability or metabolic derangements. The objective of this review was to describe the effects of cytokines in pain. CONTENTS: This article reviews the effects of cytokines in pain. In diseases with acute or chronic inflammation, cytokines can be recognized by neurons and used to trigger several cell reactions that influence the activity, proliferation, and survival of immune cells, as well as the production and activity of other cytokines. Cytokines can be proinflammatory and anti-inflammatory. Proinflammatory cytokines are related with the pathophysiology of pain syndromes. Cells that secrete proinflammatory (IL-1, IL-2, IL-6, IL-7, and TNF) and anti-inflammatory (IL-4, IL-10, IL-13, and TGFβ) cytokines, the functions of each cytokine, and the action of those compounds on pain processing, have been described. CONCLUSIONS: Cytokines have an important role in pain through different mechanisms in several sites of pain transmission pathways.

JUSTIFICATIVA Y OBJETIVOS: Las citocinas son sustancias necesarias para la respuesta inflamatoria, favoreciendo la cicatrización apropiada de la herida. Sin embargo, la producción exagerada de citocinas proinflamatorias a partir de la lesión puede manifestarse sistémicamente con la inestabilidad hemodinámica o disturbios metabólicos. El objetivo de esta revisión fue describir los efectos de las citocinas en el dolor. CONTENIDO: Este artículo intenta hacer una revisión de los efectos de las citocinas en el dolor. En enfermedades que se manifiestan con un proceso inflamatorio agudo o crónico, las citocinas pueden ser reconocidas por las neuronas y utilizadas para desencadenar diversas reacciones celulares que influyen en la actividad, proliferación y sobrevida de la célula inmunológica, como también en la producción y en la actividad de otras citocinas. Las citocinas pueden ser proinflamatorias y antiinflamatorias. Las proinflamatorias tienen una relación con la fisiopatología de los síndromes dolorosos. Ya se han descrito las células que segregan las citocinas, las citocinas proinflamatorias (IL-1, IL-2, IL-6, IL-7 y FNT) y antiinflamatorias (IL-4, IL-10, IL-13 y FTCβ), las funciones de cada citocina y también cómo ocurre la acción de esas sustancias en el proceso del dolor. CONCLUSIONES: Las citocinas desempeñan un rol muy importante en el dolor, actuando por medio de diferentes mecanismos en varios locales de las vías de transmisión del dolor.

Açöes das neurocinas CNTF e IL-6 exógenas na regeneraçäo nervosa periférica / Effects of exogenous ciliary neurotrophic factor and interleukin-6 in peripheral nerve regeneration

Foi estudada a açäo do fator neurotrófico ciliar (CNTF) e da interleucina 6 (IL-6) exógenos na regeneraçäo nervosa periférica. Aplicaçäo de CNTF recombinante humano: o nervo ciático de 12 camundongos adultos C57BL/6J (3 grupos, n=4) foi seccionado e os cotos proximal e distal ancorados com ponto único de sutura no interior de tubo de polietileno (TP) com 6mm de comprimento e 0,76mm de diâmetro interno, com intervalo de 4mm entre os cotos. Os TP foram implantados vazios ou preenchidos com uma das seguintes soluçöes: (1)colágeno (col.) purificado (Vitrogen, 2,4 mg/ml) em tampäo fosfato (0,2M), na proporçäo de 1:1; (2) col. + CNTF (1:1, com 100 microngrama/ml de CNTF/tubo). Após 6 semanas os tubos contendo os cabos nervosos regenerados (CR) foram processados e incluídos em Epon. Fibras nervosas mielínicas foram contadas na proporçäo média dos CR com um sistema controlado por computador (Biographics). Camundongos que receberam CNTF apresentaram número significativamente maior de axônios regenerados (3027 + ou - 62, média + ou - erro padräo) em relaçäo aos animais implantados com tudos vazios (1384 + ou - 128) ou preenchidos apenas com colágeno (1639 + ou - 104). Outros 12 animais adicionais tiveram o nervo ciático seccionado e reparado da mesma maneira. Após 6 semanas, um tubo contendo soluçäo do traçador neuronal HRP foi implantado no coto distal do nervo. Decorrido um período suplementar de 3 dias, neurônios marcados foram contados na medula espinhal e nos gânglios das raízes dorsais L4,5,6. Näo houve diferença significante no número de motoneurônios entre os diferentes grupos experimentais (vazio=740 + ou - 21; col.=749 + ou - 44; CNTF=790 + ou - 14) e os animais näo-operados (794 + ou - 30). Näo houve também diferença significante no número de neurônios sensitivos entre os diferentes grupos experimentais (vazio=1920 + ou - 59; col.=2262 + ou - 152; CNTF=2124 + ou - 96) e todos apresentaram número menor de neurônios sensitivos quando comparados com os animais näo operados (4211 + ou - 96). Aplicaçäo de IL-6 recombinante murina: 12 camundongos C57BL/6J adultos foram divididos em dois grupos (n=6) e implantados com TP preenchidos com: (1) Vitrogen (2,4mg/ml) e tampäo fosfato (0,2M), na proporçäo de 1:1; (2) Vitrogen +IL-6 (1:1, com 100 microngrama/ml de IL-6/tubo). Após tempo de sobrevida de 6 semanas, os tubos com os CR foram processados da mesma forma que no experimento anterior. Fibras nervosas mielínicas foram contadas na porçäo média dos...