Nanoformulações Lipídicas de Compostos Botânicos em Cápsulas Duras Preenchidas com Líquido (LFHC) como uma Estratégia para a Entrega de Moléculas Lipofílicas ao Sistema Nervoso Central: Uma Revisão Crítica dos Princípios Farmacocinéticos, Mecanismos de Transporte na Barreira Hematoencefálica e Implicações para o Suporte ao Sistema Catecolaminérgico Nootrópico
Resumo
A barreira hematoencefálica (BBB) representa um obstáculo crucial no tratamento de doenças do sistema nervoso central (CNS), pois regula o influxo de substâncias no cérebro e mantém a homeostase do CNS, com muitos compostos apresentando passagem restrita através dela.[1–3] Na prática, a BBB limita a exposição cerebral de inúmeros fitoquímicos, entre outras razões, devido à seletividade das tight junctions, metabolismo rápido, baixa solubilidade e efluxo por transportadores, o que reduz a translação clínica e justifica estratégias "enabling" baseadas em nanocarreadores lipídicos.[4, 5] Simultaneamente, muitos fitoquímicos sofrem de um perfil farmacocinético desfavorável, e os nanocarreadores são descritos como veículos que aumentam a biodisponibilidade, a estabilidade e a entrega, servindo como ponto de partida para o desenvolvimento de sistemas orais que estabilizam e solubilizam uma carga lipofílica.[6] O objetivo desta revisão é uma síntese crítica dos dados que indicam que as nanoformas lipídicas (nanoemulsões, SEDDS/SNEDDS, SLN/NLC, lipossomas e complexos fosfolipídicos) podem aumentar a exposição sistêmica e/ou cerebral de compostos botânicos, e indicar onde as evidências permanecem indiretas (aumento na AUC plasmática) em vez de diretas (medição da concentração no cérebro ou em modelos de BBB).[7–9] Especificamente, a tecnologia de cápsulas duras preenchidas com líquido (LFHC) é discutida como uma plataforma para a administração de misturas de óleo–tensoativo–co-tensoativo (SEDDS), que são misturas estáveis administráveis em cápsulas de gelatina mole ou dura, juntamente com dados sobre grânulos auto-nanoemulsionáveis em cápsulas duras que aumentam a liberação e a permeação de um fármaco lipofílico em modelos intestinais.[10, 11] A revisão compila exemplos quantitativos de aumento da biodisponibilidade (por exemplo, nanoemulsão de curcuminoides: biodisponibilidade total de curcuminoides de 46% vs 8.7% em dispersão; ou NLC de curcumina oral: aumento de 11.93 vezes na AUC cerebral) e exemplos de aumento da permeabilidade em modelos de BBB (por exemplo, aumento de 1.8 vezes na permeabilidade de resveratrol-SLN funcionalizado com ApoE através de monocamadas de hCMEC/D3).[12–14] Na seção neurofarmacológica, o “paradoxo das catecolaminas” é destacado: as catecolaminas normalmente não atravessam a BBB madura (fora das áreas periventriculares), de modo que a “homeostase das catecolaminas” alcançada por compostos botânicos orais é indireta (modulação de sinalização, enzimas, neurotrofia) em vez de ser por meio da entrega direta de dopamina ou norepinefrina ao cérebro.[15] As conclusões indicam que os achados mais bem estabelecidos são: (i) melhoria na exposição sistêmica após formulações lipídicas, (ii) a presença de evidências pré-clínicas de aumento da exposição cerebral para compostos selecionados (curcumina, α-asarone, andrographolide, Ginkgo TTL) e (iii) a necessidade de extrapolação cautelosa para produtos nootrópicos, uma vez que alguns dados se referem à administração intravenosa ou a modelos in vitro, e não a LFHC oral na população humana.[13, 16–18]
Palavras-chave
A revisão concentra-se na barreira hematoencefálica, nanoemulsões, SEDDS/SNEDDS, nanopartículas lipídicas sólidas (SLN/NLC), cápsulas duras preenchidas com líquido e compostos botânicos com biodisponibilidade e acesso cerebral limitados.[4, 7, 9, 19]
1. Introdução
O maior obstáculo na terapia das doenças do CNS é a passagem de fármacos através da BBB, a qual, como uma barreira física, regula o influxo de substâncias e garante a homeostase do CNS.[1, 2] No contexto dos fitoquímicos, o problema é duplo: disponibilidade sistêmica limitada e exposição cerebral limitada, porque a BBB "na prática" restringe a maioria dos fitoquímicos nativos devido à seletividade das junções de oclusão, metabolismo rápido, baixa solubilidade e efluxo por transportadores.[4] A literatura de revisão enfatiza que as características únicas da BBB limitam significativamente o acesso dos fitoquímicos ao tecido-alvo e, portanto, limitam a translação clínica, fornecendo uma justificativa direta para plataformas de nanoentrega que permitem a "otimização" da entrega de compostos impermeáveis ao cérebro.[5]
Um denominador comum para muitos botânicos é um perfil farmacocinético desfavorável que limita a atividade farmacológica, e a nanotecnologia é indicada como uma ferramenta para melhorar a entrega, biodisponibilidade, biocompatibilidade e estabilidade dos fitoquímicos.[6] Simultaneamente, revisões de nanomedicina em neurologia descrevem os transportadores lipídicos como uma abordagem que visa atravessar a BBB para melhorar as terapias de condições neurológicas e minimizar a toxicidade de forma biomimética, inclusive para compostos de origem natural, como o resveratrol ou a curcumina.[20]
Neste contexto, as plataformas lipídicas que, após a administração oral, mantêm a carga útil em um estado solubilizado e formam micro-/nanoemulsões no ambiente gastrointestinal são particularmente atraentes, pois os SEDDS mantêm o fármaco em uma forma dissolvida, facilitam a formação de emulsões estáveis no local-alvo e aumentam a absorção.[8] É também importante que os SEDDS sejam descritos como misturas de óleo, surfactante e co-surfactante com uma substância ativa dissolvida, que são fisicamente estáveis e podem ser administradas por via oral em cápsulas de gelatina mole ou dura, fornecendo uma premissa direta para o conceito de LFHC como uma forma farmacêutica para misturas lipídicas líquidas na prática de suplementação e farmacêutica.[10]
2. Barreira Hematoencefálica
A BBB é descrita como uma barreira física que regula a entrada de substâncias no cérebro e garante a homeostase do CNS, o que torna a entrega de terapias ao CNS particularmente difícil.[1, 2] No contexto dos fitoquímicos, revisões afirmam explicitamente que a BBB restringe a maioria das moléculas vegetais nativas através da seletividade das junções de oclusão, metabolismo rápido, baixa solubilidade e efluxo por transportadores, o que constitui uma descrição sintética das principais barreiras ao nível do endotélio cerebral e do ambiente perivascular.[4]
Evidências experimentais indicam que a integridade da barreira é dinâmica e pode ser enfraquecida ou fortalecida dependendo da inflamação e de fatores endógenos, visto que a deficiência de cortistatina predispõe ao enfraquecimento endotelial com aumento da permeabilidade e ruptura das junções de oclusão, enquanto a administração de cortistatina reverte a hiperpermeabilidade e reduz o extravasamento da BBB in vivo em um modelo de LPS.[21] Sob uma perspectiva mecanicista, também é importante que, em um modelo de dano à BBB humana (co-cultura in vitro), os insultos aumentem o "pool de ferro lábil" (LIP) e perturbem as vias de estresse (HIF2α), e um quelante de ferro (Desferal, DFO) resgate a sobrevivência endotelial, o que é interpretado como um sinal de que as vias de estresse metabólico estão acopladas à integridade da barreira e podem fornecer uma dimensão adicional no design de intervenções que apoiem uma exposição cerebral estável.[22]
Paradoxo das Catecolaminas
Uma limitação fundamental para a promessa da "homeostase das catecolaminas" é o fato de que as catecolaminas são geralmente incapazes de penetrar a BBB madura e entrar no cérebro, com exceção dos locais periventriculares onde a BBB está ausente ou é defeituosa.[15] Em um modelo de rato, também foi demonstrado que a BBB em diferentes regiões cerebrais se forma sequencialmente após o nascimento, com a formação precoce de elementos físicos e de restrição iônica e o desenvolvimento posterior de elementos enzimáticos, enfatizando que a permeabilidade a moléculas semelhantes a catecolaminas é uma função não apenas das propriedades da molécula, mas também do estado/estágio da barreira.[15]
Por outro lado, a própria dopamina pode modular as propriedades da barreira, visto que, sob condições de estresse oxidativo (H2O2), a dopamina e o agonista A68930 reduzem a hiperpermeabilidade da monocamada, protegem a integridade das junções de oclusão e a montagem do citoesqueleto de actina, e o mecanismo protetor está ligado à inibição do inflamassoma NLRP3, e não à inibição direta de ROS.[23] Consequentemente, em um contexto nootrópico, é sensato distinguir entre: (i) o fornecimento direto de catecolaminas ao CNS (geralmente ineficaz via BBB) e (ii) a modulação indireta do ambiente do CNS e do endotélio, que pode influenciar a "homeostase" neuroinflamatória e neurotrófica dentro do cérebro.[15, 23]
Modulação Farmacológica da Permeabilidade
Também existem estratégias para a abertura da BBB, como o NEO100, que em estudos abre a BBB de forma reversível e não tóxica in vitro e in vivo e aumenta a entrada cerebral de diversas terapias, observando-se, mecanisticamente, um efeito em várias vias de transporte da BBB e a translocação de proteínas das junções de oclusão da membrana para o citoplasma em células endoteliais cerebrais.[24] Sob a perspectiva das formulações botânicas, no entanto, tal estratégia é qualitativamente diferente de abordagens baseadas em solubilização e aumento da exposição sistêmica, e sua aplicação no campo da suplementação exigiria uma avaliação de segurança rigorosa e um balanço risco-benefício decorrente do aumento temporário da permeabilidade da BBB.[24]
3. Pharmacokinetic Challenges of Lipophilic Phytochemicals
Os fitoquímicos frequentemente exibem uma translação clínica limitada em neurologia porque a BBB restringe seu acesso ao tecido-alvo, e a literatura enfatiza que a polaridade e o "grande tamanho" de muitos fitoquímicos dificultam a passagem pela barreira hematoencefálica seletiva.[5, 25] Além disso, as limitações não terminam na BBB: revisões indicam que os fitoquímicos sofrem de um perfil farmacocinético desfavorável que limita sua atividade farmacológica, e a melhoria da biodisponibilidade e da estabilidade é frequentemente uma condição necessária para alcançar efeitos biológicos mensuráveis.[6]
Curcumin é um exemplo de composto com propriedades desejáveis (incluindo atividade antioxidante e anti-inflamatória), mas simultaneamente baixa biodisponibilidade oral devido à instabilidade em pH fisiológico, baixa solubilidade em água e metabolismo rápido, o que motiva o desenvolvimento de formulações que melhorem a exposição.[26] Da mesma forma, resveratrol apresenta limitações de formulação porque exibe baixa solubilidade em água e instabilidade química (degradação por isomerização em resposta a temperatura, pH, UV ou enzimas), resultando em baixa biodisponibilidade e benefícios biológicos limitados.[27]
Vale ressaltar que, mesmo quando uma fórmula aumenta a exposição plasmática, a interpretação da biodisponibilidade pode ser complicada por problemas analíticos, já que uma revisão sobre curcumin indica que "os níveis de curcumin livre e bioativo no plasma não são determinados", apesar da existência de muitas formulações nano/lipídicas, o que limita a comparabilidade dos estudos e sua translação para a exposição "real" à forma ativa.[28]
4. Sistemas de Liberação Lipídica
Nanocarreadores lipídicos estão sendo desenvolvidos para melhorar a liberação de fármacos através da BBB e aumentar a biodisponibilidade e a especificidade de direcionamento, e revisões destacam o uso de carreadores lipídicos carregados com compostos de origem natural para potencializar a entrega cerebral e o potencial terapêutico em distúrbios neurológicos.[3, 20] Simultaneamente, a literatura indica que a encapsulação de fitoquímicos em nanocarreadores lipídicos melhora a estabilidade fisiológica, promove a passagem pela BBB e aumenta o acúmulo no tecido cerebral em comparação com a forma livre, o que fornece uma premissa geral para a "encapsulação lipofílica de botânicos".[25, 29]
Classes de Sistemas Lipídicos
Os SEDDS são definidos como misturas de óleos, surfactantes e cossurfactantes que, após diluição em água, formam micro- ou nanoemulsões capazes de transportar grandes quantidades de fármacos lipofílicos, e seus objetivos incluem limitar a precipitação no local de absorção, aumentar a permeação através de membranas de absorção e melhorar a estabilidade de moléculas lábeis contra a atividade enzimática.[30]
Os SNEDDS são descritos como sistemas compostos por lipídios, surfactantes e cossolventes que formam espontaneamente nanoemulsões após a mistura com água, podendo ser projetados em formas líquidas ou sólidas, e melhoram a absorção por meio de mecanismos como o aumento da área interfacial, proteção contra a degradação e facilitação do transporte linfático.[31]
Revisões enfatizam que as características benéficas dos SNEDDS incluem melhoria na solubilidade, taxa de dissolução e permeabilidade, redução do metabolismo na parede intestinal, diminuição do efluxo mediado por P-gp e a evasão do efeito de primeira passagem através do estímulo ao transporte linfático.[32]
As nanopartículas lipídicas (incluindo SLN e NLC) são descritas como uma das abordagens eficazes para "ultrapassar" a BBB e melhorar a biodisponibilidade cerebral, sendo as SLN e NLC particularmente estudadas de forma intensa no contexto da liberação cerebral.[9]
No caso do resveratrol, indica-se que o "papel da nanotecnologia" na neurologia decorre da necessidade de mascarar as propriedades físico-químicas dos fármacos para prolongar sua meia-vida e viabilizar a travessia da BBB, e o resveratrol é frequentemente encapsulado em lipossomas e nanopartículas lipídicas, entre outros.[27]
Para nanoemulsões, argumenta-se que gotículas em escala nanométrica melhoram a permeabilidade intestinal e da BBB, levando ao aumento da permeação do fármaco na circulação sistêmica e no cérebro, e a faixa típica de tamanho de gotícula para nanoemulsões é apresentada como 50–500 nm em uma revisão sobre sistemas de liberação coloidais para substâncias bioativas lipofílicas.[7, 33]
A tabela abaixo sintetiza classes selecionadas de sistemas de liberação de fármacos baseados em lipídios em termos de definição de composição, tamanhos típicos de partícula/gotícula nos dados disponíveis e exemplos de aplicações relacionadas à melhoria da exposição sistêmica ou cerebral.
| Classe de LBDDS | Composição e Comportamento após Diluição | Exemplo de Tamanho | Exemplo de Objetivo de Aplicação |
|---|---|---|---|
| Nanoemulsão | Gotículas em escala nanométrica destinam-se a melhorar a permeabilidade intestinal e da BBB e aumentar a exposição na circulação e no cérebro.[7] | 50–500 nm no contexto de sistemas coloidais de nanoemulsão para substâncias lipofílicas (faixa geral).[33] | Aumento da biodisponibilidade e estabilidade de substâncias bioativas lipofílicas (ex.: D3) e melhoria da exposição sistêmica.[33] |
| SEDDS | Misturas isotrópicas de óleo, surfactante e cossurfactante que formam micro/nanoemulsões após diluição em água; os objetivos incluem limitar a precipitação, melhorar a permeação e a estabilidade contra enzimas.[30] | Não especificado numericamente nas definições citadas; o resultado final é uma micro/nanoemulsão após diluição.[30] | Manutenção do fármaco em estado solubilizado nos fluidos GI e formação de uma emulsão estável que aumenta a absorção, bem como aplicações em distúrbios neurológicos (argumento para capacidade de travessia da BBB).[8] |
| SNEDDS | Composição: lipídios, surfactantes, cossolventes; formação espontânea de nanoemulsão em água; forma líquida ou sólida; os mecanismos incluem, entre outros, a facilitação do transporte linfático e a proteção contra a degradação.[31] | Sem valor numérico na definição; dados de SNEG (grânulos de SNEDDS) sugerem nanogotículas de aprox. 85 nm como exemplo de uma formulação operacional.[11] | Melhoria da biodisponibilidade oral por meio de mecanismos multifatoriais (ex.: redução do efluxo de P-gp e desvio do metabolismo de primeira passagem via absorção linfática).[34] |
| SLN/NLC | Descritas como uma abordagem eficaz para melhorar a biodisponibilidade cerebral ao permitir a passagem pela BBB; SLN e NLC são intensamente estudadas na liberação cerebral.[9] | Exemplo de NLC de curcumina: tamanho de partícula de 165.9 nm em uma formulação otimizada.[35] | Aumento da exposição sistêmica e/ou cerebral e melhoria do perfil de PK; ex.: para a curcumina, relata-se uma melhor capacidade de travessia da BBB e maior AUC cerebral em relação à suspensão.[13] |
| Complexo fosfolipídico e fitossoma | Complexos fosfolipídeo-polifenol destinam-se a facilitar a transição de um ambiente hidrofílico para o ambiente lipídico da membrana celular e aumentar as concentrações sanguíneas; relata-se um aumento de 2–6× nos níveis sanguíneos de polifenóis em comparações de biodisponibilidade.[36, 37] | Sem tamanho de partícula nas descrições citadas; trata-se de um complexo molecular, não de uma emulsão.[36] | Aumento significativo na absorção (ex.: 29× para o Meriva em comparação com a mistura não formulada) com a observação simultânea de que principalmente metabólitos de Fase II são detectados e as concentrações podem permanecer abaixo dos níveis exigidos para muitos alvos anti-inflamatórios in vitro.[38] |
Mecanismos para Aumento da Exposição Sistêmica
O aumento da exposição sistêmica é um "gargalo" crucial antes da eventual passagem cerebral, e uma revisão sobre nanoencapsulação de compostos neuroprotetores indica que a absorção gastrointestinal pode inibir a captação de compostos livres e nanoencapsulados no sangue, consequentemente limitando a concentração cerebral.[2]
Nesse sentido, os mecanismos de absorção linfática são particularmente importantes para compostos lipofílicos, já que o transporte linfático é descrito como uma via de absorção paralela para lipídios e um número crescente de fármacos lipofílicos, onde, após a absorção, as moléculas podem se associar a lipoproteínas de enterócitos e ser secretadas na circulação linfática em vez da circulação portal, evitando assim o fígado metabolicamente ativo e reduzendo o efeito de primeira passagem.[39]
Para compostos altamente lipofílicos, como o CBD, indica-se que o redirecionamento para a circulação linfática por meio da ligação a quilomícrons (na presença de triglicerídeos de cadeia longa ou ácidos graxos) pode reduzir o metabolismo de primeira passagem, aumentar a biodisponibilidade e diminuir a variabilidade na exposição.[40]
Mecanisticamente, em nanoemulsões, a digestão lipídica e a formação de micelas mistas também desempenham um papel, visto que, no intestino delgado, os triglicerídeos são hidrolisados em ácidos graxos livres e monoacilgliceróis, os quais, juntamente com sais biliares e fosfolipídios, coformam micelas mistas que viabilizam a migração de compostos lipofílicos para o núcleo hidrofóbico das micelas e a penetração na barreira mucosa, onde a absorção ocorre via endocitose ou difusão passiva.[41]
Na mesma linha, ressalta-se que óleos não digeríveis (ex.: óleos essenciais/de fragrância, óleo mineral) não são degradados pela lipase, o que inibe a formação de micelas mistas e "aprisiona" as substâncias lipofílicas em gotículas de óleo, reduzindo a bioacessibilidade.[41]
Adicionalmente, indica-se que os triglicerídeos de cadeia longa em óleos digeríveis são mais propensos a formar micelas mistas do que os MCTs, o que é relevante ao selecionar a fase oleosa no desenvolvimento de formulações lipídicas para máxima absorção.[41]
5. Cápsulas Duras Preenchidas com Líquido
Os SEDDS são descritos como misturas de fácil fabricação e fisicamente estáveis de óleo, surfactante e cossurfactante que são administradas por via oral em cápsulas de gelatina mole ou dura, fornecendo uma premissa direta para a consideração de formas de LFHC como carreadores de misturas lipídicas líquidas em doses unitárias.[10] Revisões também indicam que as formulações lipídicas em cápsulas melhoram significativamente a solubilidade e a taxa de dissolução de fármacos pouco solúveis em comparação com formulações não lipídicas, e o sucesso da absorção depende do tamanho de partícula, emulsificação, taxa de dispersão e precipitação do fármaco após a dispersão, o que se traduz diretamente no design de preenchimentos líquidos de cápsulas e no seu comportamento após a liberação no trato gastrointestinal.[42]
Um estudo sobre grânulos autonanoemulsificantes (SNEGs) preenchidos em cápsulas de gelatina dura mostrou que tal forma (SNEGs encapsulados) resultou em uma liberação 2 a 3 vezes maior de uma molécula lipofílica (cilostazol) em comparação com um comprimido convencional e o fármaco puro, ilustrando o potencial de "encapsular" sistemas autonanoemulsificantes para melhorar a liberação.[11] O mesmo material observou que a quantidade de fármaco que permeou a partir dos SNEGs foi o dobro daquela de uma suspensão de comprimido em um modelo de intestino de rato ex vivo (saco não invertido), apoiando a tese de que sistemas LFHC/encapsulados podem melhorar a etapa de absorção mesmo antes de considerar a permeação da BBB alvo.[11]
6. Evidência para Fitoterápicos Selecionados
Curcumin
Em um estudo com ratos, uma nanoemulsão de curcuminoides preparada com lecithin, Tween 80 e água atingiu um tamanho de partícula de 12.1 nm e uma eficiência de encapsulação de 98.8%. Os parâmetros farmacocinéticos (Tmax, Cmax e AUC) após a administração oral foram maiores para a nanoemulsão do que para a dispersão na mesma dose, fornecendo confirmação quantitativa de uma melhoria na exposição sistêmica pela nanoemulsão.[12] No mesmo estudo, as biodisponibilidades orais para BDMC, DMC, curcumin e curcuminoides totais na nanoemulsão versus dispersão foram de 34.39% vs 4.65%, 39.93% vs 5.49%, 47.82% vs 9.38% e 46% vs 8.7%, respectivamente, indicando um aumento de múltiplas vezes na biodisponibilidade oral com o uso da nanoemulsão.[12]
Em um modelo de camundongo, uma nanoemulsão oral "prática" de curcumin (até 20%) resultou em um aumento de 10 vezes na AUC(0–24h) e um aumento de >40 vezes na Cmax em comparação com uma suspensão de curcumin em 1% de metilcelulose, demonstrando a escala de melhoria possível na exposição plasmática pela formulação em nanoemulsão.[43] Em um modelo de ratos com óleos (SNO/LSO), a nanoemulsificação aumentou o transporte em sacos intestinais em 79% (SNO) e 437% (LSO) em relação à administração não emulsificada. Adicionalmente, relatou-se que uma "pequena quantidade" de curcumin foi observada no cérebro e no coração após a nanocurcumin, fornecendo um sinal limitado, mas direto, de exposição tecidual no CNS após uma estratégia lipídica.[44]
Mais evidências quantitativas de uma maior exposição cerebral vêm de trabalhos com NLCs, já que, após a administração intragástrica, carreadores lipídicos nanoestruturados de curcumin resultaram em maior Cmax no plasma (564.94 ± 14.98 ng/mL vs 279.43 ± 7.21 ng/mL), um Tmax mais curto (0.5 ± 0.01 h vs 1.0 ± 0.12 h) e maior AUC0–∞ (820.36 ± 25.11 mg×h/L vs 344.11 ± 10.01 mg×h/L) em comparação com uma suspensão, indicando melhor exposição sistêmica.[13] O mesmo material afirmou diretamente que a formulação de NLC melhorou a capacidade do curcumin de atravessar a BBB, com um aumento de 11.93 vezes na AUC cerebral em comparação com uma suspensão, o que constitui um dos argumentos mais diretos para o uso de nanocarreadores lipídicos para exposição do CNS por via oral (modelo animal).[13]
Dados adicionais indicam que a modificação de superfície de SLN (quaternized chitosan, TMC-SLCN) proporcionou liberação controlada em fluidos intestinais simulados e uma biodisponibilidade oral e distribuição cerebral de curcumin "significativamente maiores" em comparação com o curcumin livre, chitosan e SLCNs não revestidos, vinculando mecanismos de estabilidade, liberação e distribuição no CNS em um único desfecho pré-clínico.[45] Em um modelo de zebrafish, uma microemulsão de curcumin em turmeric oil, projetada "para direcionamento cerebral", resultou em uma melhoria de 2 vezes no PK plasmático e de 1.87 vezes no PK cerebral, juntamente com uma melhoria na memória espacial e redução do estresse oxidativo, sugerindo que a melhor exposição cerebral via sistema lipídico pode estar associada a efeitos funcionais mensuráveis em um modelo de neurodegeneração.[46]
Em dados clínicos (humanos), formulações lipídicas de curcumin podem proporcionar absorção rápida e mensurável, já que um estudo com CRM-LF relatou um Tlag de aprox. 0.18 h (12 min), Tmax de 0.60 ± 0.05 h, Cmax de 183.35 ± 37.54 ng/mL e AUC0–∞ de 321.12 ± 25.55 ng·h/mL em uma dose de 750 mg, indicando uma fase de absorção rápida e exposição sistêmica significativa (sem medição no CNS).[47] Um estudo com AQUATURM® demonstrou um aumento de >7 vezes na AUC0–12h e manteve níveis detectáveis de curcumin por um período completo de 12 h (enquanto a preparação comparativa caiu abaixo do limite de quantificação após 4 h na maioria dos participantes), o que constitui evidência clínica para a possibilidade de exposição sistêmica prolongada pela formulação (embora esta seja uma formulação "solúvel em água", e não uma nanoemulsão lipídica clássica).[48]
Formulações de fosfolipídios (fitossoma) representam um paradigma distinto, uma vez que um estudo cruzado em humanos mostrou que a Meriva (uma formulação de lecithin de uma mistura de curcuminoides) resultou em uma absorção de curcuminoides totais ~29 vezes maior do que uma mistura não formulada. No entanto, apenas metabólitos de fase II foram detectáveis, e as concentrações plasmáticas ainda eram significativamente menores do que as necessárias para inibir a maioria dos alvos anti-inflamatórios do curcumin, o que limita a sobreinterpretação de um "aumento de múltiplas vezes na biodisponibilidade" como uma melhoria automática no efeito no CNS.[38]
Resveratrol
O resveratrol requer estratégias de formulação porque sua baixa solubilidade e instabilidade química limitam sua biodisponibilidade e benefícios biológicos. Revisões indicam uma tendência para a encapsulação e o direcionamento cerebral do resveratrol e justificam o papel da nanotecnologia em viabilizar a travessia da BBB ao mascarar propriedades físico-químicas e prolongar a meia-vida.[27] Em um modelo in vitro de BBB, a funcionalização de SLNs com apolipoprotein E aumentou a permeabilidade através de monocamadas de hCMEC/D3, com uma permeabilidade 1.8 vezes maior para SLN-ApoE em comparação com as não funcionalizadas, fornecendo evidência direta de melhor transporte através do modelo de BBB por meio da "ligandação" do nanocarreador lipídico.[14]
Em estudos in vivo, SLNs com resveratrol em um modelo de ratos com características da doença de Alzheimer apoiaram a hipótese de um melhor "direcionamento neural", visto que SLN/resveratrol aumentou a expressão de HSP70 em quatro vezes e diminuiu a IL-1β, e testes comportamentais mostraram melhoria na memória de esquiva passiva no modelo, sugerindo que o carreador lipídico pode potencializar o efeito funcional do resveratrol no CNS (embora a passagem citada em si não relate concentrações cerebrais diretas).[49] Em outro modelo (Aβ1–42 i.c.v.), nanocápsulas de núcleo lipídico permitiram que o resveratrol "resgatasse" os efeitos deletérios do Aβ1–42, e os autores vinculam isso a um "aumento robusto" na concentração de resveratrol no tecido cerebral alcançado pelas nanocápsulas, o que representa uma interpretação do mecanismo de eficácia baseada na exposição cerebral.[50]
Estratégias lipossomais mais direcionadas relatam efeitos simultâneos de "transporte" e "neurotróficos", visto que um lipossoma de resveratrol com um ligante ANG em experimentos celulares aumentou a capacidade do resveratrol de atravessar a BBB e a captação neuronal, e, em um modelo de envelhecimento em camundongos, melhorou a função cognitiva ao reduzir o estresse oxidativo e a inflamação no cérebro e aumentou o BDNF.[51] Esses dados, portanto, combinam em uma única intervenção: (i) aprimoramento tecnológico da travessia da BBB, (ii) melhoria dos biomarcadores de inflamação/estresse oxidativo e (iii) aumento de um fator neurotrófico, o que é significativo para a narrativa de "neurogênese" e plasticidade, embora a evidência venha de um modelo animal e de uma plataforma lipossomal específica, não de LFHC oral.[51]
Bacopa monnieri
No caso da Bacopa monnieri, indica-se que o bacoside A possui baixa solubilidade em água e "limitação de BBB", o que restringe sua biodisponibilidade e eficácia clínica em doenças neurodegenerativas, fornecendo uma justificativa para estratégias de carreadores, tais como niossomas.[52] Um estudo de uma formulação niossomal de uma fração rica em bacoside A (Fort-BAF) incluiu uma avaliação in vivo de propriedades procognitivas em comparação com a fração, e os autores concluem que os niossomas podem melhorar significativamente a estabilidade e a biodisponibilidade do Fort-BAF, o que sugere que sistemas vesiculares podem apoiar a entrega direcionada ao CNS.[52]
Na área de sistemas auto-nanoemulsificantes, foi demonstrado que, para aumentar a solubilidade e a biodisponibilidade de bacosides pouco solúveis, SNEDDS com vários óleos/tensoativos/co-tensoativos foram utilizados, e uma "nova formulação lipofílica" foi avaliada quanto à penetração cerebral e perfil farmacocinético em ratos, vinculando diretamente a Bacopa ao paradigma de nanosistemas lipídicos para exposição do CNS (embora a passagem citada não contenha números de PK).[53] Em termos de mecanismos nootrópicos, uma revisão indica que a Bacopa atua, entre outras coisas, modulando sistemas de neurotransmissores, incluindo noradrenalina e dopamina, o que fornece um vínculo direto com a narrativa de "homeostase de catecolaminas", ao mesmo tempo que elimina a necessidade de fornecimento direto de catecolaminas através da BBB.[15, 54]
Withania somnifera
Em relação à neurogênese, uma revisão indica que estudos pré-clínicos sugerem que os withanolides podem promover a neurogênese, proteger contra doenças neurodegenerativas e reduzir o estresse oxidativo e a inflamação, e avanços nos métodos de entrega (lipossomal e nanoemulsão) melhoram sua biodisponibilidade.[55] No nível celular, demonstrou-se que nanopartículas de MPEG-PCL contendo extrato de Withania somnifera (WSE) são efetivamente captadas por células U251 e fornecem maior proteção contra danos oxidativos (95.1%) do que PCL com WSE (56.4%) e WSE livre (39.0%), apoiando a hipótese de que a encapsulação aumenta a eficácia da ação sob condições de estresse oxidativo (na ausência de medição direta da travessia da BBB).[56]
Ginkgo biloba
Em um estudo com ratos, após uma única administração oral de 600 mg/kg do extrato padronizado EGb 761®, concentrações significativas de ginkgolide A (GA), ginkgolide B (GB) e bilobalide (Bb) foram demonstradas no plasma e no CNS, com as concentrações cerebrais aumentando rapidamente para 55 ng/g (GA), 40 ng/g (GB) e 98 ng/g (Bb), fornecendo evidência direta de que trilactonas terpênicas selecionadas penetram no CNS por via oral em um modelo animal.[18] Em uma revisão, afirma-se que níveis significativos de TTLs e flavonoides de Ginkgo biloba atravessam a BBB e entram no CNS de ratos após a administração oral de GBE, apoiando a generalidade da observação, embora sem especificar parâmetros de PK.[57]
Ao mesmo tempo, modelos de transporte in vitro sugerem a existência de limitações de absorção e efluxo, visto que uma baixa permeabilidade na direção absortiva (Papp 0.2–0.3×10−6 cm/s) e um fluxo significativamente maior na direção secretória (Papp 2.9–3.6×10−6 cm/s) foram observados no modelo MDR-MDCK. Isso é consistente com a inibição da absorção líquida por mecanismos de efluxo e indica que formulações lipídicas que reduzem o efluxo ou melhoram a solubilização podem ser úteis nesse contexto.[32, 58] Por outro lado, em um modelo animal, a coadministração de extrato de Ginkgo biloba com uma mistura de extrato de gergelim e turmeric oil aumentou a concentração de ginkgolide A no cérebro de camundongos em comparação com o GBE sozinho, sugerindo que coformulações oleosas podem aumentar a exposição cerebral de TTLs.[59]
α-Asarone
Em estudos animais, nanopartículas lipídicas (A-LNPs) proporcionaram liberação "prolongada e sustentada" de α-asarone e, após a administração intravenosa, níveis significativamente mais altos de α-asarone foram observados no plasma e em frações do parênquima cerebral em comparação com o α-asarone livre, confirmando a capacidade das A-LNPs de manter concentrações plasmáticas terapêuticas e, simultaneamente, realizar o transporte através da BBB.[16] Esse resultado é importante para a tese de "estabilização do perfil de exposição", mas deve-se enfatizar que ele provém da administração intravenosa e, portanto, não comprova diretamente a eficácia de LFHCs orais nessa classe de compostos.[16]
Andrographolide
O andrographolide é descrito como um composto de baixa biodisponibilidade, baixa solubilidade em água e alta instabilidade química e metabólica, o que justifica sua formulação em nanopartículas lipídicas.[17] Em estudos in vitro, demonstrou-se que as nanopartículas melhoraram a permeabilidade do andrographolide em comparação com a forma livre e, após a administração intravenosa, SLNs fluorescentes foram detectadas no parênquima cerebral fora do leito vascular, confirmando a capacidade deste carreador e/ou de sua carga de "superar a BBB" em um modelo animal.[17]
Cannabidiol
Em estudos com camundongos e em um modelo in vitro de BBB, nanocápsulas lipídicas (LNCs) "decoradas com canabinoides" alcançaram a maior capacidade de direcionamento cerebral para os menores tamanhos, e o aprimoramento do direcionamento cerebral após a conjugação de CBD às LNCs superou em seis vezes o aprimoramento observado para a estratégia clínica "G-Technology".[60] Esse resultado destaca a importância do tamanho do carreador e do design da funcionalização de superfície para o transporte através da BBB e distribuição cerebral, embora a plataforma seja especializada e não equivalente aos SEDDS orais clássicos em LFHC.[60]
7. Mechanisms of Increased Brain Penetration
A literatura de revisão indica que gotículas de nanoemulsão em nanoescala podem melhorar a permeabilidade intestinal e da BBB, aumentando a permeabilidade do fármaco na circulação sistêmica e no cérebro, sugerindo um efeito simultâneo nas fases de absorção e distribuição no CNS.[7] Simultaneamente, as revisões enfatizam que a entrega de fitoquímicos por nanopartículas lipídicas melhora a estabilidade fisiológica, promove a travessia da BBB e aumenta o acúmulo no tecido cerebral, fornecendo um arcabouço mecanicista geral, independentemente da química específica da carga.[29]
Para sistemas direcionados à BBB, evidências in vitro sugerem um papel para transportadores e ligação de ligantes, uma vez que uma nanoemulsão funcionalizada com glucosylceramide (GlcCer) foi projetada para utilizar a captação dependente do transportador de glicose (GLUT), e um aumento de 1.6 vezes na captação neuronal e uma melhoria de 1.4 vezes no transporte endotelial foram quantitativamente observados em comparação com os controles não direcionados.[61] Analogamente, a funcionalização de SLNs com apolipoprotein E aumentou a permeabilidade do resveratrol através de monocamadas de hCMEC/D3 em 1.8 vezes, consistente com o conceito de que a funcionalização de superfície pode aumentar o transporte transendotelial em modelos de BBB.[14]
Para sistemas auto-nanoemulsionantes, o mecanismo de manutenção do fármaco em uma forma solubilizada e a formação de uma emulsão estável no local de absorção é crucial, pois os SEDDS mantêm o fármaco dissolvido nos fluidos gastrointestinais e facilitam a formação de emulsões estáveis que aumentam a absorção, o que é uma condição necessária para alcançar uma exposição sistêmica suficiente para a distribuição no CNS.[8]
No contexto de SNEDDS, o aumento multimecanístico na biodisponibilidade é enfatizado, incluindo uma redução no metabolismo intra-enterocitário (CYP P450), uma redução no efluxo de P-gp e o desvio do efeito de primeira passagem através da absorção linfática, o que constitui um mecanismo lógico para "suavizar" o perfil de exposição sistêmica para compostos lipofílicos.[34]
Finalmente, sob a perspectiva da exposição cerebral, é importante distinguir entre "biodisponibilidade sistêmica" e "biodisponibilidade cerebral", porque mesmo quando um sistema lipídico aumenta as concentrações plasmáticas, a BBB ainda restringe a maioria dos fitoquímicos nativos através de junções estreitas e efluxo, e, portanto, um aumento na AUC plasmática é uma condição necessária, mas não suficiente, para uma exposição cerebral eficaz.[2, 4]
8. Catecolaminas e Neurogênese
Na narrativa dos nootrópicos, os compostos botânicos são frequentemente apresentados como suportes para a "homeostase das catecolaminas" e a neuroplasticidade, mas uma limitação fundamental é que as catecolaminas geralmente não penetram a BBB madura além das regiões periventriculares, o que exige a compreensão da "homeostase" como um efeito indireto dentro do CNS (por exemplo, modulação da neurotransmissão, neuroinflamação, neurotrofia), em vez de um fornecimento direto de dopamina ou noradrenalina ao cérebro após a administração oral.[15]
Sob a perspectiva dos mecanismos da BBB e do estresse oxidativo, a dopamina pode proteger a barreira contra a hiperpermeabilidade induzida por H2O2, preservando a integridade das tight junctions e do citoesqueleto e inibindo o inflamassoma NLRP3, indicando que a sinalização de catecolaminas pode afetar o microambiente da BBB e potencialmente influenciar indiretamente a distribuição de compostos para o CNS sob condições patológicas.[23]
Em relação aos botânicos, uma revisão dos mecanismos de Bacopa monnieri indica que a planta pode modular sistemas de neurotransmissores, incluindo noradrenalina e dopamina, fornecendo uma ligação direta com o sistema catecolaminérgico, mesmo que não resolva a questão de até que ponto esses efeitos dependem da penetração da BBB por bacosídeos ou seus metabólitos.[54]
Na área da neurogênese, existem dados pré-clínicos para withanolides, onde uma revisão indica que eles podem promover a neurogênese e exercer efeitos neuroprotetores, e a biodisponibilidade aprimorada é apoiada por avanços em formulações lipossomais e de nanoemulsão.[55] Além disso, no modelo Ts65Dn (síndrome de Down), o tratamento com polydatin de P3 a P15 resultou na restauração completa da neurogênese, do número de neurônios e do desenvolvimento de dendritos, e o tratamento até a adolescência (~P50) observou a restauração completa da memória dependente do hipocampo sem efeitos adversos no peso corporal e cerebral, fornecendo um forte sinal pró-neurogênese e pró-cognitivo para um polifenol selecionado (sem ligação direta com nanoformulação).[62]
Por outro lado, no caso do resveratrol, um sistema lipossomal direcionado ao cérebro (ANG-RES-LIP) combina uma maior capacidade de atravessar a BBB e captação neuronal com uma função cognitiva aprimorada e aumento de BDNF no cérebro de camundongos, consistente com a hipótese de que a entrega otimizada ao CNS pode potencializar eixos neurotróficos importantes para a plasticidade.[51]
9. Limitações
As evidências de uma melhor entrega ao CNS por nanocarreadores lipídicos são inconsistentes, visto que grande parte dos dados se refere a modelos in vitro (por exemplo, permeabilidade através de hCMEC/D3) ou administração intravenosa, o que limita a extrapolação direta para produtos nutracêuticos orais em cápsulas.[14, 16] Mesmo quando estão disponíveis dados orais com aumento da AUC plasmática, a BBB ainda pode limitar a penetração através de junções de oclusão, metabolismo e efluxo, o que significa que o aumento da exposição sistêmica não garante a exposição cerebral, e as conclusões devem ser tiradas com cautela.[2, 4]
Na área da curcumina, os riscos interpretativos também são claramente visíveis, pois, apesar de um aumento de 29 vezes na absorção após a formulação de fosfolipídios (Meriva), apenas metabólitos de fase II foram detectáveis, e as concentrações plasmáticas ainda foram inferiores às necessárias para inibir muitos alvos anti-inflamatórios in vitro, o que enfraquece a narrativa simples de "maior biodisponibilidade, efeito biológico mais forte".[38] Além disso, uma revisão sobre a curcumina aponta para o problema de que os níveis de curcumina livre e bioativa no plasma não são quantificados, complicando as comparações entre formulações (nanoemulsões, micelas, lipossomas, etc.) e dificultando inferir qual fração está verdadeiramente disponível para distribuição no CNS.[28]
Em relação aos "bioenhancers" (por exemplo, piperina), a literatura apresenta cenários divergentes: por um lado, relata-se que a piperina pode penetrar eficazmente e se distribuir de forma homogênea no cérebro com razões de AUC0→∞ cérebro-plasma de 0.95 (total) e 1.10 (não ligada), apoiando o seu potencial de exposição ao CNS.[63] Por outro lado, uma revisão indica que relatórios anteriores documentaram propriedades de PK insatisfatórias da piperina, incluindo a permeabilidade da BBB, sugerindo a necessidade de cautela e verificação dependendo da dose, formulação e métodos analíticos.[64] Adicionalmente, uma revisão de segurança da piperina destaca riscos e limitações (baixa solubilidade em água, toxicidade dependente da dose, preocupações reprodutivas e hepáticas e interações medicamentosas potencialmente significativas resultantes da inibição de CYP3A4 e P-gp), o que é particularmente relevante ao considerar seu uso em formulações nootrópicas "inteligentes" que aumentam a exposição a múltiplas substâncias simultaneamente.[65]
Com referência à tecnologia LFHC, deve-se notar que a evidência citada para a encapsulação em SNEDDS refere-se a grânulos SNEGs em cápsulas duras e mostra maior liberação e permeação em modelos intestinais, mas ainda não constitui evidência de maior exposição cerebral ou melhora clínica na função cognitiva para ingredientes botânicos específicos na forma LFHC.[11]
10. Direções para Pesquisas Futuras
Uma vez que a BBB restringe a maioria dos fitoquímicos nativos através da seletividade das junções estreitas, metabolismo, baixa solubilidade e efluxo por transportadores, as pesquisas futuras devem combinar o desenvolvimento de formulações com medições diretas da exposição cerebral e avaliação dos mecanismos de transporte, em vez de depender exclusivamente do aumento da AUC plasmática.[4] Dados sobre sistemas direcionados ao GLUT (GlcCer) e sobre a funcionalização de ApoE ou ligantes (ANG) mostram que a funcionalização de superfície pode melhorar o transporte em modelos de BBB e/ou os efeitos cognitivos e o BDNF, o que justifica trabalhos adicionais em nanocarreadores "direcionados a ligantes" para botânicos altamente lipofílicos e/ou aqueles com penetração limitada na BBB.[14, 51, 61]
Paralelamente, o desenvolvimento de LFHC deve considerar os parâmetros de dispersão e o risco de precipitação após a diluição no trato gastrointestinal, uma vez que o sucesso da absorção a partir de uma formulação lipídica depende das partículas/emulsificação, da taxa de dispersão e da precipitação, o que constitui um conjunto testável de atributos críticos de qualidade (CQA/CPP) no desenvolvimento de produtos (mesmo que parâmetros específicos de produção de encapsulamento não sejam cobertos nas fontes citadas).[42] Dado que os SNEDDS podem aumentar a biodisponibilidade ao reduzir o efluxo mediado pela P-gp e contornar o metabolismo de primeira passagem através da absorção linfática, uma direção racional é projetar formulações que maximizem o "desvio linfático" para botânicos lipofílicos, de forma análoga às discussões sobre o CBD e quilomícrons, e posteriormente verificar se o aumento da exposição sistêmica se traduz em exposição no CNS.[34, 40]
Vias alternativas de administração (por exemplo, intranasal) são discutidas no contexto dos SEDDS, pois a cavidade nasal pode permitir a entrega parcialmente direta ao cérebro, contornando a BBB, e simultaneamente evitar o efeito de primeira passagem hepática, o que pode aumentar a biodisponibilidade sistêmica de compostos altamente metabolizados; a combinação das vantagens dos SEDDS com a via intranasal pode aumentar o direcionamento cerebral e a biodisponibilidade.[30, 66] Embora este seja um paradigma diferente do LFHC oral, pode servir como um ponto de referência para futuros programas de pesquisa em "desempenho cognitivo" quando o objetivo for maximizar a exposição cerebral, limitando ao mesmo tempo a variabilidade da absorção no GI.[30, 66]
11. Conclusões
Evidências de revisão e pré-clínicas apoiam a tese de que nanocarreadores lipídicos (nanoemulsões, SEDDS/SNEDDS, SLN/NLC, lipossomas) podem aumentar a estabilidade e a biodisponibilidade de fitoquímicos e promover sua passagem através da BBB e acúmulo no cérebro em comparação com as formas livres, fornecendo justificativa científica para o design de "encapsulação lipofílica de botânicos" em nootrópicos.[6, 29] As evidências mais robustas de "exposição cerebral" no material apresentado incluem, entre outras, um aumento de 11.93 vezes na AUC cerebral para NLC de curcumin oral, a detecção de SLN fora da vasculatura cerebral para andrographolide após IV, e concentrações mensuráveis de GA/GB/Bb no cérebro após EGb 761® oral, demonstrando que compostos lipofílicos botânicos ou naturais selecionados podem alcançar exposição mensurável ao CNS quando a barreira de distribuição e a PK são abordadas no design da formulação e/ou na seleção de compostos.[13, 17, 18]
Tecnologicamente, os argumentos para o LFHC como uma forma farmacêutica prática decorrem do fato de que os SEDDS são misturas que podem ser administradas em cápsulas de gelatina mole ou dura, e exemplos de SNEGs em cápsulas duras mostram um aumento de 2–3 vezes na liberação e um aumento de 2 vezes na permeabilidade em modelos intestinais, apoiando a hipótese de que sistemas auto-nanoemulsionantes encapsulados podem melhorar a etapa de absorção oral para moléculas lipofílicas.[10, 11]
Ao mesmo tempo, a "homeostase de catecholamines" deve ser formulada com cautela, pois as catecholamines normalmente não atravessam a BBB madura e, portanto, os mecanismos reais de ação dos botânicos e de suas formulações no CNS serão indiretos (por exemplo, modulação da neurotransmissão ou neurotrofia, como nos dados sobre Bacopa ou BDNF após lipossomas de resveratrol direcionados), em vez de baseados na entrega direta de dopamine ou norepinephrine ao cérebro.[15, 51, 54] Trabalhos futuros, para merecerem a designação de uma tecnologia "farmacêutica" de penetração na BBB no campo dos nootrópicos, devem combinar:
- métodos rigorosos de PK (incluindo a diferenciação de forma livre e metabólitos),
- medições diretas de exposição ao CNS, e
- o design de sistemas lipídicos com controle de precipitação/dispersão e potencial ligandação, o que decorre diretamente das observações sobre as limitações da determinação de curcumin livre, da dependência da absorção em relação à dispersão e dos benefícios da funcionalização em modelos de BBB.[14, 28, 42]
