Nueva formulación de Crotoxina para tratar el dolor crónico

Lograron reducir la toxicidad y potenciar el efecto analgésico de la crotoxina al encapsularla en sílice nanoestructurado: los resultados de las pruebas en un modelo animal de dolor neuropático son prometedores

Autor/a: Morena Brazil Sant’Anna , Flavia Souza Ribeiro Lopes, Louise Faggionato Kimura, et al. Fuente: Toxins 2019, 11(12), 679; https://doi.org/10.3390/toxins11120679 Crotoxin Conjugated to SBA-15 Nanostructured Mesoporous Silica Induces Long-Last Analgesic Effect in the Neuropathic Pain Model in Mice

IMAGEN: La crotoxina, extraída del veneno de la serpiente de cascabel de América del Sur Crotalus durissus terrificus, ha sido estudiada durante casi un siglo por sus actividades analgésicas, antiinflamatorias y antitumorales. Crédito: Giuseppe Puorto / Instituto Butantan

La crotoxina, extraída del veneno de la serpiente de cascabel de América del Sur Crotalus durissus terrificus, se ha estudiado durante casi un siglo por sus actividades analgésicas, antiinflamatorias y antitumorales y como un paralizador muscular aún más potente que la toxina botulínica. Sin embargo, la toxicidad de la crotoxina limita su uso medicinal.

Un nuevo estudio, publicado por investigadores brasileños en la revista Toxins, muestra que los efectos terapéuticos de la crotoxina se pueden mejorar y reducir su toxicidad cuando se encapsula en sílice nanoestructurado SBA-15, un material desarrollado originalmente para su uso en formulaciones de vacunas.

El estudio se realizó bajo los auspicios del Instituto Nacional de Ciencia y Tecnología (INCT) de Brasil sobre toxinas, uno de los INCT apoyados por la FAPESP (Fundación de Investigación de São Paulo) en el estado de São Paulo en asociación con el Consejo Nacional para el Desarrollo Científico y Tecnológico (CNPq) ), una agencia del gobierno brasileño. El investigador principal del INCT es Osvaldo Augusto Sant'Anna.

El estudio fue parte de la investigación doctoral de Morena Brasil Sant'Anna, cuya asesora de tesis es Gisele Picolo. La propia Picolo fue la investigadora principal de un proyecto sobre el mismo tema. Los investigadores Flavia Souza Ribeiro Lopes y Louise Faggionato Kimura participaron en el estudio, que se realizó en el Instituto Butantan en São Paulo.

Osvaldo Sant'Anna es el investigador principal de un Proyecto temático en el Instituto Butantan para estudiar sílice mesoporosa como adyuvante de la vacuna en colaboración con Márcia Fantini, profesora del Instituto de Física de la Universidad de São Paulo (IF-USP). Un adyuvante es un agente utilizado junto con un antígeno de vacuna para aumentar la respuesta inmune específica del antígeno del huésped.

"Las personas que responden mal a las vacunas generalmente tienen macrófagos que catabolizan el antígeno muy rápidamente, por lo que no hay tiempo para que sus linfocitos induzcan una respuesta completa en términos de producción de anticuerpos", dijo Osvaldo Sant'Anna a Agência FAPESP. "La investigación ha demostrado que la sílice nanoestructurada reduce la velocidad de los macrófagos".

Los estudios de Osvaldo Sant'Anna muestran que los ratones producen más anticuerpos contra un antígeno cuando se administra con sílice, que está compuesta de microestructuras y puede moldearse para encapsular moléculas de diferentes formas y tamaños.

Cuando el sílice se probó con otras toxinas, se descubrió un nuevo efecto protector. "En pruebas realizadas en caballos para producir suero anti-difteria y con toxina tetánica, descubrimos que la sílice hace que los antígenos sean menos potentes y reduce el efecto adverso de la toxina diftérica", dijo Osvaldo Sant'Anna.

Estos hallazgos fueron bien recibidos por Picolo y Morena Brasil Sant'Anna, colegas de Osvaldo Sant'Anna en el Instituto Butantan. "He estado estudiando crotoxina desde 2011. Los resultados son positivos en términos de su efecto analgésico, pero su toxicidad siempre ha sido una limitación. El uso de sílice fue una gran idea. Esta es la primera vez que se combinan las dos moléculas". Picolo dijo.

Dolor neuropático

El artículo publicado en Toxins informa sobre un estudio diseñado para investigar los efectos de la crotoxina combinada con sílice SBA-15 cuando se usa para tratar el dolor neuropático, una condición crónica causada por lesiones en los nervios sensibilizados. El tratamiento del dolor crónico es un desafío para los médicos porque los analgésicos comunes como los medicamentos antiinflamatorios y los opioides no tienen el efecto deseado.

Para evaluar el potencial terapéutico de la crotoxina en este contexto, los investigadores realizaron experimentos con ratones, induciendo una condición similar al dolor neuropático al dañar el nervio ciático.

El primer resultado positivo resultó de una prueba para determinar la dosis máxima de crotoxina con y sin sílice. "Observamos que una mayor cantidad de la toxina combinada con sílice podría administrarse sin efectos secundarios adversos y que, por lo tanto, la dosis podría aumentarse", dijo Morena Brazil Sant'Anna. Fue posible administrar una dosis 35% mayor de crotoxina cuando se combinó con sílice.

El siguiente paso fue probar la formulación en animales. Se les administró el complejo de crotoxina / sílice (CTX: SBA-15) mientras experimentaban dolor agudo (inmediatamente después de un procedimiento de lesión del nervio ciático) o dolor crónico (quince días después). En ambos casos, el complejo se administró en una dosis única o en cinco dosis (una dosis diaria durante cinco días consecutivos).

Tanto en la etapa aguda como en la crónica, el efecto analgésico duró más cuando la crotoxina se combinó con sílice. En una de las pruebas, una dosis única fue suficiente para revertir la hipernocicepción (mayor sensibilidad a los estímulos dolorosos) hasta 48 horas después de su administración.

Mecanismos de acción

La crotoxina es un analgésico potente porque actúa en diferentes vías del dolor. Para determinar si sus mecanismos de acción serían los mismos en la nueva formulación, los investigadores administraron antagonistas de los receptores involucrados en el dolor poco antes del complejo de crotoxina / sílice. Si el complejo fuera efectivo incluso con los receptores bloqueados, esto significaría que su mecanismo de acción podría ser diferente del de la molécula convencional.

"Descubrimos que los receptores muscarínicos y adrenérgicos, que actúan sobre el sistema nervioso, y los receptores de formilo, que son objetivos de los compuestos antiinflamatorios naturales, estaban involucrados en la acción del complejo crotoxina / sílice. En otras palabras, no hubo cambios en el mecanismo de acción ", dijo Morena Brasil Sant'Anna.

El equipo observó cambios en los niveles de citocinas pro y antiinflamatorias. "La expresión de interleucina 6 [IL-6], que está asociada con la inflamación, disminuyó, mientras que el nivel de IL-10, que controla el proceso inflamatorio, aumentó. También observamos una reducción en la activación de astrocitos y microglia, sistema nervioso central células involucradas en respuestas inflamatorias ", dijo Picolo.

Debido a que la sílice influye en la respuesta inmune, los investigadores decidieron ver si la defensa contra la toxicidad que desencadena terminaría obstaculizando la acción beneficiosa de la crotoxina. Esta posibilidad fue probada y descartada en el estudio. Los ratones produjeron altos niveles de anticuerpos, pero esto no afectó el resultado, según Picolo.

"Probablemente porque la crotoxina estaba encapsulada y los anticuerpos producidos no pudieron alcanzarla", dijo.

El complejo obtiene otra ventaja de esta protección: podría administrarse por vía oral a ratones, por primera vez, con resultados positivos. Esto fue posible porque la estructura de SBA-15 es similar a la de un panal, protegiendo el ingrediente activo contra la descomposición en el estómago.

"También garantiza la liberación controlada de la crotoxina en el organismo, lo que puede explicar el efecto analgésico duradero", dijo Picolo.

Próximos pasos

Los investigadores ahora están investigando si la combinación de crotoxina con SBA-15 puede usarse para tratar la esclerosis múltiple. Los resultados de esta investigación también han sido positivos hasta ahora, y pronto se publicará un artículo.

Sin embargo, se necesitarán más estudios antes de que la combinación pueda convertirse en medicamento. "La crotoxina es una molécula grande con una estructura compleja que es difícil de replicar en el laboratorio, por lo que el uso ampliado está muy lejos", dijo Picolo.

Alguna forma de síntesis sería la solución ideal. Actualmente se están realizando ensayos con veneno purificado extraído directamente de la serpiente de cascabel.