Vezetői összefoglaló
A rendelkezésre álló szakirodalomban a fisetin és a quercetin ismételten olyan bioaktív flavonoidokként jelennek meg, amelyek valós hatásosságát korlátozza a formuláció-limitált expozíció. Számos forrás kifejezetten leírja a konvencionális készítmények, oldatok vagy szuszpenziók gyenge vizes oldhatóságát és alacsony mérhető biohasznosulását.[1–4] Számos nano- és lipidalapú megközelítést (liposzómák, nanoliposzómák, polimer micellák, nanoszuszpenziók, nanoemulziók, nanokochleátok, SNEDDS) mutatnak be gyakorlati stratégiaként a szisztémás expozíció és/vagy az abszorpciós kinetika javítására, gyakran jelentős kvantitatív növekedést elérve az AUC-értékben vagy a relatív biohasznosulásban.[3–9] A legjelentősebb humán farmakokinetikai eredményt az adatkészletben egy hibrid micella-a-hidrogélben fisetin rendszer (FF-20) mutatja, amely egy nem formulált komparátorhoz képest 26.9-szeresére növelte a fisetin AUC0–12h értékét, a Cmax-ot pedig 9.97 ng/mL-ről 238.2 ng/mL-re emelte, miközben meghosszabbította azt az időablakot is, ameddig a fisetin kimutatható volt a plazmában.[4]
Szenolitikus megalapozottság
Ebben az adatkészletben a fisetin több forrásban is kifejezetten szenoterápiás vagy szenolitikus flavonoidként szerepel, beleértve egy olyan tanulmányt, amely a fisetint kifejezetten „alaposan tanulmányozott szenoterápiás gyógyszerként” választotta ki liposzómás tesztelésre, valamint egy összefoglaló megállapítást, miszerint a fisetin „szenolitikus hatásokkal” rendelkezik.[10, 11] A hivatkozott preklinikai in vivo bizonyítékok szerint a tíz in vivo tesztelt természetes flavonoid közül a fisetint jelentették a „legpotensebb szenolitikus vegyületként”, amely csökkentette a szeneszcencia markereket progériás és idős egerekben.[12] Ugyanakkor az adatkészletben szereplő egyetlen közvetlen szeneszcencia-modell kísérlet (doxorubicin-indukált szeneszcencia A549 és WI38 sejtekben) nem mutatott szelektív szenolízist a szabad fisetin vagy a fisetinnel töltött liposzómák esetében a viabilitási esszékben, bár az ELISA vizsgálatok során továbbra is megfigyelhető volt a SASP citokinek, az IL-6 és az IL-8 szenomorf modulációja.[10]
Liposzómás enkapszulációs stratégiák
A liposzómás fisetint többféle előállítási és karakterizálási megközelítés képviseli, beleértve a definiált foszfolipideket és koleszterint alkalmazó vékonyréteg-/vékonyfilm-módszert, valamint egy vékonyfilm-bepárlásos nanoliposzóma-platformot, opcionális hialuronsav-bevonattal a stabilitás és az emésztési fázis micellarizációs eredményeinek javítására.[10, 13] Egy in vitro szeneszcencia-vizsgálatban a liposzómákat DOPC, DSPE és koleszterin szerves oldószerben történő keverésével állították elő, lipidfilmet képezve, majd HEPES pufferben rehidratálva, végül polikarbonát membránon keresztül 100 nm-es méretig extrudálva az egységes liposzómák eléréséhez.[10] Ezek az üres liposzómák 115.9 ± 0.9 nm Z-átlagot (PDI 0.155 ± 0.004) és −20.3 ± 0.6 mV ζ-potenciált mutattak, míg a fisetin enkapszulációja a méretet 95.1 ± 1.0 nm-re (PDI 0.178 ± 0.008) csökkentette, a ζ-potenciált pedig −11.6 ± 1.2 mV-ra tolta el, 13.68%-os enkapszulációs hatékonyság mellett.[10]
Egy másik nanoliposzóma-rendszer lecitint és fisetint alkalmazott 25:1 tömegarányban, 0.8 mg/mL fisetin-koncentráció mellett, vékonyfilm-bepárlással és ultrahangos kezeléssel (2 percig 40 W/cm² intenzitáson) előállítva, ami ~80 nm-es négyszögletes nanoliposzómákat eredményezett 0.3 körüli PDI értékkel.[13] A hialuronsav (HA) bevonatot a HA foszfátpufferben való feloldásával és a nanoliposzómákkal történő, 1:10 térfogatarányú, egész éjszakás keverésével készítették; a HA molekulatömege befolyásolta az enkapszulációs hatékonyságot (90–95% a 3/35/90–100 kDa esetében, ami 79%-ra csökkent a 150–250 kDa-nál, és 74%-ra az 1000–1500 kDa-nál).[13]
Polimer és önrendeződő micellák
A polimer micellákat az adatkészlet kifejezetten amfifil blokk-kopolimerek által képzett nanoszerkezetű mag/héj (core/shell) egységekként írja le, és több quercetin micellás rendszer is kvantitatív javulást eredményez az orális PK paraméterekben.[2, 5, 7] Patkányokban egy MPEG-b-PLLA quercetin micella (amelyet vékonyfilm-hidratációval állítottak elő) 88.5 ± 2.6 nm részecskemérettel, 0.13 ± 0.04 PDI-vel, 82.5 ± 2.1% enkapszulációs hatékonysággal és −8.72 ± 1.03 mV zéta-potenciállal rendelkezett.[7] Ez a micella a vizes szuszpenzióhoz képest 4633.71 ± 557.67 h·ng/mL értékről 41677.10 ± 4573.95 h·ng/mL értékre növelte az AUC0–∞-et, ami kifejezetten 9-szeres növekedést jelent a relatív orális biohasznosulásban, magasabb Cmax (1920.83 ± 250.14 ng/mL vs 628.67 ± 64.66 ng/mL) and késleltetett Tmax (7.3 ± 1.6 h vs 3.0 ± 1.1 h) értékek mellett.[7]
Egy másik quercetin micellás megközelítés módosított filmdiszperzióval előállított Soluplus micellákat (soluplus plus F127) alkalmazott, amelyekben a 7% elméleti hatóanyag-terhelés 79.00 ± 2.24 nm-es részecskeméretet eredményezett 0.154 ± 0.044 PDI-vel, 95.91% ± 4.05% enkapszulációs hatékonysággal és −17.10 ± 2.30 mV zéta-potenciállal.[2] Beagle kutyákban ezek a micellák a quercetin kimutathatóságát 24 óráról (szabad hatóanyag) 48 órára (micella) hosszabbították meg, és a Cmax-ot 5.24 μg·mL−1-ről 7.56 μg·mL−1-re növelték, miközben a tiszta quercetinhez képest 2.19-szer hosszabb felezési időt jeleztek.[2]
Szilárd lipid és nano-részecske platformok
A micellákon és liposzómákon túl az adatkészlet számos nanopartikulum-platformot tartalmaz, beleértve a polimer nanopartikulumokat (PLGA), fehérje-nanopartikulumokat (BSA-alapú), kitozán ionos gélképződésű nanopartikulumokat, valamint nanoszuszpenziókat/nanokristályokat, mindegyiket részletes méret- és enkapszulációs mutatókkal leírva.[1, 14–16] Az intravénás értékelésre kifejlesztett fisetin PLGA-nanopartikulumok egyik példaformulációja (NP4) ~330 nm átlagos részecskeméretet, −7.2 mV ζ-potenciált, 0.25 PDI-t, 83.58% enkapszulációs hatékonyságot és 13.93% hatóanyag-terhelést mutatott.[17] Egy másik fisetin PLGA-nanopartikulum rendszer (FST-NP) 187.9 nm átlagos méretet, 0.121 PDI-t, −29.2 mV ζ-potenciált és 79.3% enkapszulációs hatékonyságot mutatott, és egy everted bélzsák-modellben (everted gut sac) a duodenum/jejunum/ileum szakaszokon keresztül 4.9×-es, 3.2×-es és 2.3×-es nagyobb permeációt eredményezett a szuszpenzióhoz képest.[15]
A folsav-célzott fisetin nanopartikulumokat (FFANP-k) 150 nm-es, monodiszperz gömb alakú részecskékként írták le, 0.117 PDI-vel és magas enkapszulációs hatékonysággal (92.36% ± 3.84), valamint 8.39% ± 3.04 terhelhetőséggel, ami a megadott kivonatban inkább egy receptor-célzási paradigmát támogat, semmint egy orális expozíciós paradigmát.[14] A kitozán/TPP ionos gélképződésű fisetin nanopartikulumok (FNP-k) átlagos mérete 363.1 ± 17.2 nm, ζ-potenciálja +17.7 ± 0.1 mV volt, 78.79 ± 7.7% enkapszulációs hatékonyság és 37.46 ± 6.6% terhelhetőség mellett.[1]
Önemulgeáló és nanoemulziós rendszerek
Az adatkészlet mind a SNEDDS koncepciókat definíciós szinten, mind a konkrét in vivo PK eredményekkel rendelkező fisetin nanoemulziós rendszereket leírja, hangsúlyozva a formuláció-vezérelt abszorpciós kinetikát és a dózishatékonyságot a betegségmodellekben.[5, 6] Fisetin esetében egy optimalizált nanoemulziós készítmény (9-es nanoemulzió) a következőkből állt: Miglyol 812 N (10%), Labrasol (10%), Tween 80 (2.5%), Lipoid E80 (1.2%), glicerin (2.25%), NaOH (0.1N) pH 7-re beállítva, és víz 100%-ig, amelynél a Miglyol-tartalmú készítmény esetében 146 ± 3 nm nanoparzecske-átmérőt és rendkívül alacsony, 0.015-ös PDI-t jelentettek.[6] Ugyanezen nanoemulziós családot 153 ± 2 nm cseppátmérővel, −28.4 ± 0.6 mV negatív ζ-potenciállal és 0.129 PDI-vel is jellemezték; a nanoemulzióról megállapították, hogy 4 °C-on 30 napig stabil, míg 20 °C-on fázisszétválás történik.[6]
Farmakokinetikai szempontból ezen fisetin nanoemulzió 13 mg/kg dózisú intravénás alkalmazása nem mutatott szignifikáns különbséget a szisztémás expozícióban a szabad fisetinhez képest, míg az intraperitoneális alkalmazás 24-szeres növekedést eredményezett a relatív biohasznosulásban a szabad fisetinhez képest, ami a rövidebb átlagos abszorpciós idő (MAT 1.97 h vs 5.98 h) által jelzett gyorsabb felszívódásnak tulajdonítható.[6]
Quercetin esetében egy SNEDDS-tanulmány leírt egy optimalizált nanoemulgeáló készítményt, amely triacetint alkalmazott olajfázisként, Tween 20-at felületaktív anyagként és etanolt társ-felületaktív anyagként, 11.96 nm-es NE4 részecskemérettel és magas bejelentett hatóanyag-tartalommal (~97.98% és 100.88% között).[18]
Kvantitatív biohasznosulási növekedés
Az itt bemutatott szakirodalmi kivonatok következetes mintázatot támasztanak alá: a nano/lipid alapú beviteli rendszerek többszörösére növelhetik az expozíciót a hagyományos oldatokhoz, szuszpenziókhoz vagy nem formulált komparátorokhoz képest, több független vizsgálatban és áttekintésben közvetlenül számszerűsítve a növekedés mértékét.[3–5, 7–9] Az alábbi táblázat összesíti a bejelentett növekedési arányokat és a legfontosabb PK végpontokat pontosan úgy, ahogyan az a forrásokban szerepel, ahol lehetséges, az AUC-alapú relatív biohasznosulást alkalmazva.
| Flavonoid | Rendszer | Modell | Kulcsfontosságú kvantitatív növekedés | Bejelentett PK részletek |
|---|---|---|---|---|
| Fisetin | Hybrid-FENUMAT micelle-in-hydrogel (FF-20) | Egészséges önkéntesek (egyszeri dózis) | AUC0–12h 26.9-szer magasabb vs UF[4] | Cmax 238.2 ng/mL (FF-20) vs 9.97 ng/mL (UF); Tmax 1.24 h vs 0.88 h; t1/2 1.51 h vs 1.14 h; a fisetin legfeljebb 8 h-ig kvantifikálható vs 2 h[4] |
| Fisetin | Nanoemulzió | Egerek (intraperitoneális) | 24-szer magasabb relatív biohasznosulás vs szabad fisetin[6] | Gyorsabb abszorpció (MAT 1.97 h vs 5.98 h); hasonló expozíció vs szabad i.v. adagolás esetén (egymásra simuló görbék; hasonló Cmax/AUC/t1/2)[6] |
| Fisetin | Nanokochleátok (összefoglaló áttekintés) | In vivo (az alkalmazási mód nyújtott hatóanyagleadású kontextusként van megadva) | A biohasznosulás akár 141-szeresére javult[5] | Az előállított komplexből történő nyújtott hatóanyagleadásként jelentve[5] |
| Fisetin | Liposzómás rendszer (összefoglaló áttekintés) | In vivo (intraperitoneális) | A biohasznosulás 47-szeresére javult[5] | Az alkalmazási mód intraperitoneális injekcióként megadva[5] |
| Quercetin | MPEG-b-PLLA micella | SD patkányok (orális) | Relatív orális biohasznosulás 9-szeres vs vizes szuszpenzió (AUC-alapú)[7] | AUC0–∞ 41677.10 ± 4573.95 vs 4633.71 ± 557.67 h·ng/mL; Cmax 1920.83 ± 250.14 vs 628.67 ± 64.66 ng/mL; Tmax 7.3 ± 1.6 vs 3.0 ± 1.1 h[7] |
| Quercetin | LipoMicel folyékony micellamátrix | Egészséges önkéntesek (crossover) | 8-szoros AUC és 9-szeres Cmax növekedés vs szabad quercetin[8] | Cmax 182.85 ng/mL Tmax 0.5 h-nál; a fitoszóma AUC-értéke némileg magasabb, mint a LipoMicel-é ugyanabban a vizsgálati jelentésben[8] |
| Quercetin | Kazein nanopartikulumok HP-β-CD-vel | Wistar patkányok (orális) | A relatív orális biohasznosulás közel 37% (kilencszer magasabb, mint a kontroll oldaté); a kontroll orális oldat biohasznosulása körülbelül 4%[3] | A plazmaszintek 72 h-ig voltak megfigyelhetők a Q-HPCD-NP esetében; az AUC 61 μg·h/mL ~10-szer magasabb, mint az orális oldaté[3] |
| Quercetin | Nanoszuszpenziók stabilizátorokkal és metabolikus inhibitorokkal | SD patkányok (orális) | Az abszolút biohasznosulás akár 23.58%-ra nőtt a vizes szuszpenzió 3.61%-os értékéhez képest (a legmagasabb csoport: SPC-Pip-Que-NSps)[9] | Az AUC0–∞ növekedése a szövegben 6.5× (SPC-Pip) és 4.3× (TPGS) mértékűként szerepel a szuszpenzióhoz képest, megadott AUC-értékekkel[9] |
| Quercetin | Nanokristály önstabilizált Pickering-emulzió | SD patkányok (orális) | Az AUC0–t 2.76×-esére nőtt a durva porhoz és 1.38×-esére a nanokristályokhoz képest[19] | A Tmax lecsökkent 1.75 ± 1.26 h-ra vs 3.33 ± 1.63 h (durva) és 2.96 ± 0.17 h (NC); Cmax 6.06 μg·mL−1 (NSSPE) vs durva por (2.41× arány feltüntetve)[19] |
First-pass és abszorpciós korlátok
Bár az adatkészlet nem kvantifikálja közvetlenül a hepatikus metabolizmus útvonalait, számos tanulmány gyakorlati szempontból bizonyítja, hogy a formuláció képes szabályozni az abszorpciós folyamatot és annak időbeli lefolyását, beleértve az intraperitoneálisan alkalmazott fisetin nanoemulzió gyorsabb abszorpcióját (rövidebb MAT) és a humán FF-20 hosszabb ideig tartó kimutathatóságát egy nem formulált komparátorhoz képest.[4, 6] Quercetin esetében több orális nanohordozó is meghosszabbítja a szisztémás jelenlétet, beleértve a kazein nanopartikulumokat, amelyek akár 72 h-ig fenntartották a mérhető plazmaszinteket (szemben a nem-ciklodextrin nanopartikulum állapottal elért 24 h-val), valamint a Soluplus micellákat, amelyek kutyákban 48 órára terjesztették ki a kimutathatóságot a szabad hatóanyag 24 órás értékéhez képest.[2, 3] Az adatok azt is mutatják, hogy a nanohordozók a rendszer felépítésétől függően mindkét irányba eltolhatják a Tmax-ot, mint például a késleltetett Tmax az MPEG-b-PLLA quercetin micellák esetében (7.3 h vs 3.0 h) és a lerövidült Tmax a quercetin Pickering-emulzió esetében (1.75 h vs 3.33 h).[7, 19]
Analitikai validálás
Az adatkészlet kiterjedt bizonyítékot szolgáltat arra, hogy a flavonoid nanoformulációk kvantitatív értékelése nagymértékben a folyadékkromatográfiára (HPLC/UPLC) és az LC-MS/MS-re támaszkodik, kiegészítve az UV-Vis abszorbancia és fluoreszcenciás módszerek alkalmazásával a formuláció karakterizálására és a tartalomvizsgálatokra.[1, 4, 7, 9, 10, 13] Az FF-20 humán fisetin farmakokinetikája során a fisetint és metabolitját, a geraldolt UPLC-ESI-MS/MS (QTRAP) módszerrel kvantifikálták negatív ionos MRM módban acetonitril-extrakciót és szűrést követően, a fisetintartalmat pedig validált HPLC-analízissel is mérték.[4] Patkányok quercetin micella farmakokinetikájában egy tripla kvadrupol LC-MS/MS módszer kvantifikálta a quercetint az m/z 301.1 → 151.0 MRM átmenet alapján, kromatográfiás elválasztással egy Agilent Eclipse-C18 oszlopon, izokratikus víz/metanol mobil fázis mellett.[7]
Számos formulációs tanulmány HPLC-UV vagy HPLC-DAD módszert alkalmazott a tartalom-, kioldódási és permeációs vizsgálatokhoz, beleértve a fisetin nanoemulzió kvantifikálását fordított fázisú HPLC-vel, 360 nm-es UV detektálással, valamint a quercetinnel töltött kazein nanopartikulumok kvantifikálását HPLC-UV-vel, 370 nm-es DAD detektálással.[3, 6] Egyes rendszerek UV-Vis spektrofotometriát alkalmaztak a fisetin vagy quercetin koncentráció becslésére (pl. fisetin 364 nm-en kitozán nanopartikulumok esetén; quercetin 374 nm-en a SNEDDS kioldódási/hatóanyag-tartalmi vizsgálatánál), és egy liposzómás fisetin tanulmány spektrofluorometriával határozta meg a fisetin-koncentrációt 418/486 nm-es gerjesztési/emissziós hullámhosszon.[1, 10, 18]
Szeneszcencia és hatásossági eredmények
A közvetlen szeneszcencia-modell eredményeket az adatkészletben jelenleg egyetlen in vitro tanulmány uralja, amely a fisetint és a fisetinnel töltött liposzómákat tesztelte doxorubicin-indukált szeneszcencia modellekben, és amelyben sem a szabad fisetin, sem a fisetinnel töltött liposzómák nem váltottak ki szelektív apoptózist a szeneszcens sejtekben a nem-szeneszcens sejtekkel szemben a viabilitási esszékben.[10] Ugyanez a tanulmány mindazonáltal szenomorf aktivitásról számolt be, amit a szeneszcens sejtek csökkent IL-6 és IL-8 szekréciója bizonyít, és ELISA analízis alapján mind a szabad, mind a liposzómás fisetint a SASP modulátoraként jellemezte.[10] Ezen megállapításokat kiegészítve a kivonatokban szereplő külső in vivo szenolitikus állítás szerint a fisetint jelentették a legpotensebb szenolitikumként a tíz in vivo tesztelt flavonoid közül, amely csökkentette a szeneszcencia markereket progériás és idős egerekben, bár a rendelkezésre álló idézetgyűjtemény nem tartalmazott erre vonatkozó formulációs részleteket.[12]
A szeneszcencia végpontokon kívül számos nanoformuláció mutatott a betegségmodellekben az expozíció javulásával összhangban lévő hatásosságot, beleértve a fisetin nanoemulziót, amely 36.6 mg/kg dózisnál 53%-os tumorvolumen-csökkenést ért el a ~6-szor magasabb szabad fisetin dózissal (223 mg/kg) szemben a hasonló tumornövekedés-gátlás érdekében Lewis tüdőkarcinómás egerekben.[6] Egyéb, nem szeneszcenciával kapcsolatos hatásossági példák közé tartozik a fisetin nanoszuszpenzió, amely javította a memóriát és a tanulást, valamint csökkentette a MAO-A szinteket Aβ(25–35)-indukált demenciás egerekben, valamint a fisetin kitozán nanopartikulumok, amelyek csökkentették a gyulladásos citokinek mRNS-ét (TNF-α és IL-6) és növelték az IL-10-et IL-1β-val előkezelt kondrocitákban, miközben megakadályozták a porccal kapcsolatos transzkriptek (Sox-9 és COL2) csökkenését.[1, 16]
Transzlációs státusz
Az adatkészlet több humán önkénteseken végzett biohasznosulási vizsgálatot is tartalmaz mind a fisetin, mind a quercetin formulációkra vonatkozóan, közvetlen transzlációs relevanciát biztosítva az expozíció-növelési állításoknak.[4, 8] Fisetin esetében egy randomizált, kettős vak, cross-over elrendezésű vizsgálatban 15 egészséges önkéntesnél hasonlították össze az UF 1000 mg-os dózisát az 1000 mg-os FF-20-szal (amely 192 mg fisetint juttatott be) 10 napos washout periódussal, lehetővé téve a közvetlen, alanyon belüli (within-subject) PK-összehasonlítást, ami jelentősen magasabb AUC- és Cmax-értékeket mutatott az FF-20 esetében, valamint a fisetin hosszabb ideig tartó mérhetőségét a plazmában.[4] Quercetin esetében egy nem vak, crossover vizsgálatban 12 egészséges felnőtt önkéntesnél értékeltek három quercetin terméket, és megállapították, hogy a LipoMicel folyékony micellamátrix 8-szoros AUC és 9-szeres Cmax növekedést ért el a szabad quercetinhez képest, 182.85 ng/mL Cmax értékkel 0.5 h Tmax-nál.[8]
Hiányosságok és jövőbeli irányok
A rendelkezésre álló bizonyítékok korlátai között a legfőbb hiányosság az orális biohasznosulás javulásának és a közvetlen szeneszcens sejt-clearance végpontoknak (pl. a szeneszcens sejtek szelektív eliminációjának) a korlátozott összekapcsolása, mivel az egyetlen itt szereplő kifejezett szeneszcencia-modell kísérlet szenomorf SASP-csökkenést mutatott szenolitikus szelektivitás nélkül mind a szabad fisetin, mind a fisetinnel töltött liposzómák esetében.[10] Egy másik hiányosság, hogy egyes platformok jelentős javulást mutatnak a biohozzáférhetőségben vagy a permeációben (pl. a fisetin nanoliposzómák a biohozzáférhetőséget 88.9–92.5%-ra növelték az ömlesztett olajban mért 7.2%-hoz képest, a PLGA fisetin nanopartikulumok pedig akár 4.9×-esére növelték az intestinális permeációt egy everted bélzsák-modellben) anélkül, hogy az itt bemutatott kivonatokban párhuzamos in vivo szisztémás PK-megerősítés szerepelne.[13, 15]
A bizonyítékok által sugallt gyakorlati jövőbeli irány a formuláció karakterizálásának és a validált bioanalitikai méréseknek a szorosabb integrációja, mivel az adatkészlet széles metodológiai spektrumot mutat – a klinikai PK-ban alkalmazott LC-MS/MS és UHPLC-HRMS módszerektől az enkapszulációs vagy kioldódási formuláció-szűrés során alkalmazott UV-Vis esszékig –, ami arra utal, hogy a harmonizált kvantifikációs stratégiák javíthatnák a vizsgálatok közötti összehasonlíthatóságot.[1, 4, 8, 18]
A második jövőbeli irány a kívánt abszorpciós profilokhoz szabott formuláció-kiválasztás, mivel a tanulmányok mind késleltetett, mind felgyorsult Tmax-ot mutatnak a hordozó típusától függően (pl. az MPEG-b-PLLA micellák késleltetik a Tmax-ot, míg a Pickering-emulziók lerövidítik azt), ami azt jelenti, hogy a „legjobb” formuláció a terápiás céltól és az adagolási időablaktól függően eltérő lehet.[7, 19]
