RESUMEN
Existe uma associação entre diabetes e a periodontite, e a Metformina (MET) além de controlar os níveis glicêmicos, tem apresentado efeitos antiinflamatórios e na diminuição da perda óssea periodontal. Ao se veicular a MET a um sistema de nanopartículas pode-se apresentar a vantagem de aumento da eficácia terapêutica. Objetivos: esse estudo consistiu na avaliação dos efeitos antiinflamatórios, perda óssea e disponibilidade in vitro/in vivo de uma nanopartícula de ácido poli lático-co-glicólico (PLGA) associada à MET em um modelo de periodontite induzida por ligadura. Materiais e métodos: o PLGA carreado com diferentes doses da MET foi caracterizado pelo seu diâmetro médio, tamanho da partícula, índice de polidispensão e eficiência de aprisionamento. Foram utilizados ratos machos da linhagem Wistar, divididos aleatoriamente, em grupos controles e experimentais com diferentes doses de MET associadas ou não ao PLGA, os quais receberam diferentes tratamentos. Amostras de maxilas e tecidos gengivais foram utilizadas para avaliação de perda óssea e inflamação, por meio da microtomografia computadorizada, histopatológico, imunohistoquímica, análise de citocinas inflamatórias e expressão gênica de proteínas por RT-PCR quantitativo. Para o ensaio de liberação in vitro, utilizou-se o dispositivo de células de difusão vertical de Franz estáticas. Para a disponibilidade in vivo, as amostras de sangue foram coletadas em diferentes intervalos de tempo e analisadas por cromatografia líquida de alta eficiência acoplado a espectrometria de massas (HPLC-MS/MS). Resultados: o diâmetro médio das nanopartículas de PLGA carreadas com MET estava em um intervalo de 457,1 ± 48,9 nm (p <0,05) com um índice de polidispersidade de 0,285 (p <0,05), potencial Z de 8,16 ± 1,1 mV (p <0,01) e eficiência de aprisionamento (EE) de 66,7 ± 3,73. O tratamento com a MET 10 mg / kg + PLGA mostrou uma baixa concentração de células inflamatórias, fraca imunomarcação para RANKL, Catepsina K, OPG e osteocalcina. Diminuição dos níveis de IL-1ß e TNF-α (p <0,05), aumento da expressão gênica do AMPK (p <0,05) e diminuição do NF-κB p65, HMGB1 e TAK-1 (p <0,05). O 10 mg/kg MET + PLGA foi liberado no ensaio in vitro sugerindo um modelo cinético de difusão parabólica com um perfil de liberação que atinge 50% de seu conteúdo em 2h e permanece em liberação constante em torno de 60% até o final de 6h. O ensaio in vivo mostrou o volume aparente de distribuição Vz/F (10 mg/kg MET + PLGA, 46,31 mL/kg vs. 100 mg/kg MET + PLGA, 28,8 mL/kg) e o tempo médio de residência MRTinf (PLGA + MET 10 mg /kg, 37,66h vs. MET 100 mg/kg, 3,34h). Conclusão: o PLGA carreado com MET diminuiu a inflamação e a perda óssea na periodontite em ratos diabéticos. O 10 mg/kg MET + PLGA teve uma taxa de eliminação mais lenta em comparação com o MET 100 mg/kg. A formulação modifica os parâmetros farmacocinéticos, como volume de distribuição aparente e tempo médio de residência (AU).
There is an association between diabetes and periodontitis, and Metformin (MET) in addition to controlling glycemic levels, has shown anti-inflammatory effects and decreased periodontal bone loss. By transferring MET to a nanoparticle system, the advantage of increasing therapeutic efficacy can be presented. Objectives: this study consisted of evaluating the antiinflammatory effects, bone loss and in vitro/in vivo availability of a polylactic-co-glycolic acid (PLGA) nanoparticle associated with MET in a ligature-induced periodontitis model. Materials and methods: PLGA loaded with different doses of MET was characterized by its mean diameter, particle size, polydispension index and entrapment efficiency. Male Wistar rats were used, randomly divided into control and experimental groups with different doses of MET associated or not with PLGA, which received different treatments. Samples of jaws and gingival tissues were used to assess bone loss and inflammation, using computed microtomography, histopathology, immunohistochemistry, analysis of inflammatory cytokines and gene expression of proteins by quantitative RT-PCR. For the in vitro release assay, the static Franz vertical diffusion cell device was used. For in vivo availability, blood samples were collected at different time intervals and analyzed by high performance liquid chromatography coupled with mass spectrometry (HPLC-MS/MS). Results: the mean diameter of MET-loaded PLGA nanoparticles was in the range of 457.1 ± 48.9 nm (p <0.05) with a polydispersity index of 0.285 (p <0.05), Z potential of 8.16 ± 1.1 mV (p <0.01) and trapping efficiency (EE) of 66.7 ± 3.73. Treatment with MET 10 mg/kg + PLGA showed a low concentration of inflammatory cells, weak immunostaining for RANKL, Cathepsin K, OPG and osteocalcin. Decreased IL-1ß and TNF-α levels (p <0.05), increased AMPK gene expression (p <0.05) and decreased NF-κB p65, HMGB1 and TAK-1 (p <0. 05). The 10 mg/kg MET + PLGA was released in the in vitro assay suggesting a kinetic model of parabolic diffusion with a release profile that reaches 50% of its content in 2h and remains in constant release around 60% until the end of 6h . The in vivo assay showed the apparent volume of distribution Vz/F (10 mg/kg MET + PLGA, 46.31 mL/kg vs. 100 mg/kg MET + PLGA, 28.8 mL/kg) and the mean MRTinf residency (PLGA + MET 10 mg/kg, 37.66h vs. MET 100 mg/kg, 3.34h). Conclusion: MET-loaded PLGA decreased inflammation and bone loss in periodontitis in diabetic rats. 10 mg/kg MET + PLGA had a slower rate of elimination compared to 100 mg/kg MET. The formulation modifies pharmacokinetic parameters such as apparent volume of distribution and mean residence time (AU).
Asunto(s)
Animales , Ratas , Enfermedades Periodontales/terapia , Copolímero de Ácido Poliláctico-Ácido Poliglicólico/efectos adversos , Metformina/efectos adversos , Técnicas In Vitro/métodos , Disponibilidad Biológica , Análisis de Varianza , Ratas Wistar , Hipoglucemiantes/efectos adversos , Antiinflamatorios/efectos adversosRESUMEN
Poly (L-lactic acid) (PLA) nanoparticles have the approval of the main institutions for drugs administration and therapeutics. However, the use of lactic acid polymer is controversial because lactic acid has been proposed as an energy source for cancer cells. The aim of this study was to evaluate the cytotoxic, apoptotic and cell cycle properties of PLA and CuSO4-loaded PLA biodegradable nanoparticles on MKN-45 gastric adenocarcinoma cell line. PLA nanoparticles for the delivery of the anticancer active principle CuSO4 were obtained using the double emulsion method. PLA and CuSO4 loaded PLA nanoparticles were morphologically characterized and their size determined using transmission electron microscopy (TEM). The cytotoxicity of this drug delivery system was evaluated using the 3-(4,5-dimethylthiazol-2-yl)-2,5-diphenyltetrazolium bromide (MTT) assay; apoptosis was evaluated using YO-PRO-1/Propidium Iodide and cell cycle analysis throughout flow cytometry. CuSO4-loaded PLA nanoparticles were effective inhibitors of MKN45 cancer cell growth. They increased cytotoxicity and apoptosis, and induced G1/Go cell cycle arrest;whereas the anticancer activity was increased using a 96 h treatment of a minimal (1mM) concentration of CuSO4 loaded in 40 µM PLA nanoparticles. The treatment with 40 µM lactic acid and PLA (40 µM) did not increase the rate of cell survival assays related to the control, which indicate that PLA use as a polymer carrier not induce proliferation of MKN-45 cancer cells. Our research presents novel data about the effect of PLA nanoparticles and CuSO4 on gastric cancer cell line MKN45.
Las nanopartículas de ácido poli L-láctico (PLA) tienen la aprobación de las principales instituciones de administración de medicamentos y terapéutica. Sin embargo, el uso de polímero de ácido láctico es controvertido ya que el ácido láctico se ha propuesto como una fuente de energía para las células cancerosas. El objetivo de este estudio fue evaluar las propiedades citotóxicas, la apoptosis y sobre el ciclo celular de las nanoparticulas de PLA biodegradable y de estas PLA nanopartículas cargadas con CuSO4 en la línea celular de adenocarcinoma gástrico MKN-45. Las nanopartículas de PLA para la administración del principio activo CuSO4 contra el cáncer se obtuvieron utilizando el método de doble emulsión. Las nanopartículas de PLA y PLA cargadas con CuSO4 se caracterizan morfológicamente y su tamaño fue determinaron usando microscopía electrónica de transmisión (TEM). Se evaluó la citotoxicidad de este sistema de administración de fármacos utilizando la 3 - (4,5-dimetiltiazol-2-il) -2,5-ensayo difeniltetrazolio (MTT); la apoptosis se evaluó usando yoduro de propidio/YO-PRO-1 y el análisis de ciclo celular por citometría de flujo. Las nanopartículas cargadas con CuSO4-PLA fueron eficaces inhibidores del crecimiento de las células MKN-45 cancerosas. Aumentaron citotoxicidad y la apoptosis, e inducen la detención del ciclo celular en G1/Go, mientras que la actividad contra el cáncer se incrementó con el uso de un tratamiento de 96 horas con una concentración mínima (1 mM) de CuSO4 cargado en nanopartículas con 40 µM de PLA. El tratamiento con 40 µM de ácido láctico y 40 µM PLA no aumentó la tasa de supervivencia de células en relación con el control, lo que indica que el uso de PLA como un polímero portador que no induce la proliferación de células de cáncer MKN-45. Nuestro estudio presenta nuevos datos sobre el efecto de las nanopartículas de PLA con CuSO4 en la línea celular de cáncer gástrico MKN-45.