Manažerský souhrn
V poskytnuté literatuře se fisetin a quercetin opakovaně objevují jako bioaktivní flavonoidy, jejichž reálná účinnost je omezena expozicí limitovanou formulací, přičemž řada zdrojů explicitně popisuje špatnou rozpustnost ve vodě a nízkou měřitelnou biologickou dostupnost u konvenčních přípravků nebo roztoků/suspenzí.[1–4] Jako praktické strategie pro zlepšení systémové expozice a/nebo kinetiky absorpce, často s výraznými kvantitativními nárůsty AUC nebo relativní biologické dostupnosti, je prezentováno několik přístupů na bázi nanočástic a lipidů (lipozomy, nanolipozomy, polymerní micely, nanosupenze, nanoemulze, nanokochleáty, SNEDDS).[3–9] Nejsilnějším humánním farmakokinetickým signálem v tomto souboru dat je hybridní systém micel v hydrogelu s fisetinem (FF-20), který zvýšil AUC0–12h fisetinu 26.9-násobně a Cmax z 9.97 ng/mL na 238.2 ng/mL ve srovnání s neformulovaným komparátorem, přičemž také prodloužil časové okno, v němž byl fisetin kvantifikovatelný v plazmě.[4]
Senolytické zdůvodnění
V rámci tohoto souboru dat je fisetin v několika zdrojích explicitně koncipován jako senoterapeutický nebo senolytický flavonoid, a to včetně studie, která fisetin vybrala specificky jako „dobře prostudované senoterapeutické léčivo“ pro testování v lipozomech, a přehledového tvrzení, že fisetin má „senolytické účinky“.[10, 11] Prekinické in vivo důkazy citované v poskytnutých výňatcích uvádějí, že mezi deseti přírodními flavonoidy testovanými in vivo byl fisetin označen za „nejúčinnější senolytickou sloučeninu“, která snižuje markery senescence u progeroidních a starých myší.[12] Nicméně jediný přímý experiment na modelu senescence zahrnutý v tomto souboru dat (doxorubicinem indukovaná senescence v buňkách A549 a WI38) nezjistil v testech viability žádnou selektivní senolýzu u volného fisetinu ani u lipozomů s fisetinem, přestože byla pomocí ELISA pozorována senomorfická modulace cytokinů SASP IL-6 a IL-8.[10]
Strategie lipozomální enkapsulace
Lipozomální fisetin je reprezentován několika přístupy k přípravě a charakterizaci, včetně metody tenké vrstvy / tenkého filmu s použitím definovaných fosfolipidů a cholesterolu, a také nanolipozomální platformy na bázi odpařování tenkého filmu s volitelným potahem z kyseliny hyaluronové pro zajištění stability a výsledků micelarizace v trávicí fázi.[10, 13]
V jedné in vitro studii senescence byly lipozomy připraveny smícháním DOPC, DSPE a cholesterolu v organickém rozpouštědle, vytvořením lipidového filmu, rehydratací v HEPES pufru a extruzí přes polykarbonátové membrány až na velikost 100 nm za účelem získání uniformních lipozomů.[10] Tyto prázdné lipozomy vykazovaly hodnotu Z-average 115.9 ± 0.9 nm (PDI 0.155 ± 0.004) a ζ-potenciál −20.3 ± 0.6 mV, zatímco enkapsulace fisetinu zmenšila velikost na 95.1 ± 1.0 nm (PDI 0.178 ± 0.008) a posunula ζ-potenciál na −11.6 ± 1.2 mV, s účinností enkapsulace 13.68%.[10]
Samostatný nanolipozomální systém využíval lecithin a fisetin v hmotnostním poměru 25:1 s koncentrací fisetinu 0.8 mg/mL, vyrobený odpařováním tenkého filmu a ultrasonikací (2 min při 40 W/cm²), což poskytlo rektangulární nanolipozomy o velikosti ~80 nm s PDI kolem 0.3.[13] Povlak z kyseliny hyaluronové (HA) byl připraven rozpuštěním HA ve fosfátovém pufru a smícháním s nanolipozomy v objemovém poměru 1:10 za míchání přes noc, přičemž molekulová hmotnost HA ovlivňovala účinnost enkapsulace (90–95% při 3/35/90–100 kDa, s poklesem na 79% při 150–250 kDa a 74% při 1000–1500 kDa).[13]
Polymerní a samouspořádané micely
Polymerní micely jsou v tomto souboru dat explicitně popsány jako nanosystémy typu jádro-plášť tvořené amfifilními blokovými kopolymery, přičemž několik micelárních systémů quercetinu poskytuje kvantitativní zlepšení perorální PK.[2, 5, 7]
U potkanů vykazovala micela MPEG-b-PLLA s quercetinem (připravená hydratací tenkého filmu) velikost částic 88.5 ± 2.6 nm s PDI 0.13 ± 0.04, účinnost enkapsulace 82.5 ± 2.1% a zeta potenciál −8.72 ± 1.03 mV.[7] Tato micela zvýšila AUC0–∞ ze 4633.71 ± 557.67 h·ng/mL (vodná suspenze) na 41677.10 ± 4573.95 h·ng/mL, což bylo explicitně popsáno jako 9-násobné zvýšení relativní perorální biologické dostupnosti, s vyšší Cmax (1920.83 ± 250.14 ng/mL vs 628.67 ± 64.66 ng/mL) a opožděným dosažením Tmax (7.3 ± 1.6 h vs 3.0 ± 1.1 h).[7]
Druhý přístup k micelám quercetinu využíval micely Soluplus připravené modifikovanou disperzí filmu (soluplus plus F127), u nichž teoretický obsah léčiva 7% poskytl velikost částic 79.00 ± 2.24 nm s PDI 0.154 ± 0.044, účinnost enkapsulace 95.91% ± 4.05% a zeta potenciál −17.10 ± 2.30 mV.[2] U psů plemene beagle tyto micely prodloužily detekovatelnost quercetinu z 24 h (volné léčivo) na 48 h (micela) a zvýšily Cmax z 5.24 μg·mL−1 na 7.56 μg·mL−1, přičemž vykazovaly poločas 2.19-krát delší než u čistého quercetinu.[2]
Pevné lipidové a nanočásticové platformy
Kromě micel a lipozomů zahrnuje soubor dat několik nanočásticových platforem zahrnujících polymerní nanočástice (PLGA), proteinové nanočástice (na bázi BSA), nanočástice z chitosanu připravené iontovou gelací a nanosupenze/nanokrystaly, přičemž každá z nich má podrobné metriky velikosti a enkapsulace.[1, 14–16] PLGA nanočástice pro fisetin byly vyvinuty pro hodnocení zaměřené na intravenózní podání, přičemž u příkladové formulace (NP4) byla hlášena průměrná velikost částic ~330 nm, ζ-potenciál −7.2 mV, PDI 0.25, účinnost enkapsulace 83.58% a obsah léčiva 13.93%.[17] Druhý systém PLGA nanočástice pro fisetin (FST-NP) vykazoval průměrnou velikost 187.9 nm, PDI 0.121, ζ-potenciál −29.2 mV a účinnost enkapsulace 79.3%, přičemž vyvolal 4.9×, 3.2× a 2.3× vyšší permeaci než suspenze v modelu evertovaného střevního vaku napříč duodena/jejunu/ilea.[15]
Nanočástice s fisetinem cílené na folát (FFANPs) byly popsány jako monodisperzní sférické částice o velikosti 150 nm s PDI 0.117 a vysokou účinností enkapsulace (92.36% ± 3.84) s kapacitou plnění 8.39% ± 3.04, což v rámci poskytnutého výňatku podporuje spíše paradigma cílení na receptory než paradigma perorální expozice.[14] Chitosan/TPP nanočástice s fisetinem připravené iontovou gelací (FNPs) měly průměrnou velikost 363.1 ± 17.2 nm a ζ-potenciál +17.7 ± 0.1 mV, s účinností enkapsulace 78.79 ± 7.7% a kapacitou plnění 37.46 ± 6.6%.[1]
Samoemulgační a nanoemulzní systémy
Soubor dat popisuje jak koncepty SNEDDS na úrovni definice, tak konkrétní nanoemulzní systémy s in vivo PK výsledky pro fisetin, přičemž zdůrazňuje kinetiku absorpce řízenou formulací a dávkovou efektivitu v modelech onemocnění.[5, 6] Pro fisetin byla optimalizovaná nanoemulzní formulace (nanoemulze 9) složena z Miglyol 812 N (10%), Labrasol (10%), Tween 80 (2.5%), Lipoid E80 (1.2%), glycerolu (2.25%), NaOH (0.1N) na pH 7 a vody do 100%, přičemž pro přípravek obsahující Miglyol byl hlášen průměr nanočástic 146 ± 3 nm a velmi nízké PDI 0.015.[6] Stejná skupina nanoemulzí byla také charakterizována průměrem kapek 153 ± 2 nm, negativním ζ-potenciálem −28.4 ± 0.6 mV a PDI 0.129, přičemž nanoemulze byla hlášena jako stabilní při 4 °C po dobu 30 dnů, s fázovou separací při 20 °C.[6]
Z farmakokinetického hlediska nebylo při intravenózním podání této nanoemulze fisetinu v dávce 13 mg/kg hlášeno žádné významné rozdíly v systémové expozici ve srovnání s volným fisetinem, zatímco intraperitoneální podání vedlo k 24-násobnému zvýšení relativní biologické dostupnosti ve srovnání s volným fisetinem, což bylo přičteno rychlejší absorpci, jak se odráží v kratší průměrné době absorpce (MAT 1.97 h vs 5.98 h).[6]
Pro quercetin popsala jedna studie SNEDDS optimalizovanou nanoemulgační formulaci využívající triacetin jako olejovou fázi, Tween 20 jako surfaktant a ethanol jako kosurfaktant, s velikostí částic NE4 11.96 nm a hlášeným vysokým obsahem léčiva (~97.98% až 100.88%).[18]
Kvantitativní nárůsty biologické dostupnosti
Zde citovaná literatura potvrzuje konzistentní vzorec: nano/lipidové transportní systémy mohou vícenásobně zvýšit expozici ve srovnání s konvenčními roztoky, suspenzemi nebo neformulovanými komparátory, přičemž tyto násobné změny jsou přímo hlášeny v několika nezávislých studiích a přehledech.[3–5, 7–9] Níže uvedená tabulka konsoliduje hlášené násobné nárůsty a klíčové PK parametry přesně tak, jak jsou uvedeny ve zdrojích, přičemž tam, kde byla k dispozici, využívá relativní biologickou dostupnost na základě AUC.
| Flavonoid | Systém | Model | Klíčový kvantitativní nárůst | Hlášené PK detaily |
|---|---|---|---|---|
| Fisetin | Hybrid-FENUMAT micela v hydrogelu (FF-20) | Zdraví dobrovolníci (jednorázová dávka) | AUC0–12h 26.9-krát vyšší 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; fisetin kvantifikovatelný až do 8 h vs 2 h[4] |
| Fisetin | Nanoemulze | Myši (intraperitoneálně) | 24-krát vyšší relativní biologická dostupnost vs volný fisetin[6] | Rychlejší absorpce (MAT 1.97 h vs 5.98 h); podobná expozice vs volná forma u i.v. dávkování (překrývající se křivky; podobné Cmax/AUC/t1/2)[6] |
| Fisetin | Nanokochleáty (přehledový souhrn) | In vivo (cesta podání specifikována v kontextu řízeného uvolňování) | Biologická dostupnost zlepšena až 141-krát[5] | Hlášeno jako řízené uvolňování z připraveného komplexu[5] |
| Fisetin | Lipozomální systém (přehledový souhrn) | In vivo (intraperitoneálně) | Biologická dostupnost zlepšena 47-krát[5] | Cesta podání specifikována jako intraperitoneální injekce[5] |
| Quercetin | Micela MPEG-b-PLLA | SD potkani (perorálně) | Relativní perorální biologická dostupnost 9-násobná vs vodná suspenze (na základě AUC)[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 tekutá micelární matrice | Zdraví dobrovolníci (crossover) | 8-násobný nárůst AUC a 9-násobný nárůst Cmax vs volný quercetin[8] | Cmax 182.85 ng/mL při Tmax 0.5 h; AUC pro fytozom mírně vyšší než u LipoMicel ve stejné zprávě ze studie[8] |
| Quercetin | Kaseinové nanočástice s HP-β-CD | Potkani kmene Wistar (perorálně) | Relativní perorální biologická dostupnost blízká 37% (devětkrát vyšší než u kontrolního roztoku); kontrolní perorální roztok vykazoval biologickou dostupnost přibližně 4%[3] | Plazmatické hladiny pozorované až do 72 h pro Q-HPCD-NP; AUC 61 μg·h/mL ~10-krát vyšší než u perorálního roztoku[3] |
| Quercetin | Nanosuspenze se stabilizátory a metabolickými inhibitory | SD potkani (perorálně) | Absolutní biologická dostupnost zvýšena až na 23.58% vs 3.61% pro vodnou suspenzi (nejvyšší skupina SPC-Pip-Que-NSps)[9] | Nárůst AUC0–∞ v textu hlášen jako 6.5× (SPC-Pip) a 4.3× (TPGS) vs suspenze s poskytnutými hodnotami AUC[9] |
| Quercetin | Samostabilizovaná Pickeringova emulze s nanokrystaly | SD potkani (perorálně) | AUC0–t zvýšena 2.76× vs hrubý prášek a 1.38× vs nanokrystaly[19] | Tmax zkrácen na 1.75 ± 1.26 h vs 3.33 ± 1.63 h (hrubý prášek) a 2.96 ± 0.17 h (NC); Cmax 6.06 μg·mL−1 (NSSPE) vs hrubý prášek (uveden poměr 2.41×)[19] |
Omezení prvního průchodu a absorpce
Ačkoli soubor dat přímo nekvantifikuje dráhy jaterního metabolismu, několik studií funkčně prokazuje, že formulace může řídit proces a časový průběh absorpce, včetně rychlejší absorpce (kratší MAT) u intraperitoneálně podané nanoemulze fisetinu a prodloužené detekovatelnosti u humánního FF-20 ve srovnání s neformulovaným komparátorem.[4, 6] U quercetinu několik perorálních nanonosičů prodlužuje dobu systémového setrvání, včetně kaseinových nanočástic, které udržovaly měřitelné plazmatické hladiny až do 72 h (vs 24 h u nanočástic bez cyklodextrinu), a micel Soluplus, které prodloužily detekci u psů na 48 h ve srovnání s 24 h u volného léčiva.[2, 3] Data také ukazují, že nanonosiče mohou posunout Tmax oběma směry v závislosti na architektuře systému, jako je například opožděná Tmax u micel MPEG-b-PLLA s quercetinem (7.3 h vs 3.0 h) a zkrácená Tmax u Pickeringovy emulze s quercetinem (1.75 h vs 3.33 h).[7, 19]
Analytická validace
Soubor dat poskytuje rozsáhlé důkazy o tom, že kvantitativní hodnocení nanoformulací flavonoidů silně spoléhá na kapalinovou chromatografii (HPLC/UPLC) a LC-MS/MS, s doplňkovým využitím metod UV-Vis absorbance a fluorescence pro charakterizaci formulace a analýzy obsahu.[1, 4, 7, 9, 10, 13] V humánní farmakokinetice fisetinu pro FF-20 byly fisetin a jeho metabolit geraldol kvantifikovány pomocí UPLC-ESI-MS/MS (QTRAP) v režimu MRM s negativní ionizací po extrakci acetonitrilem a filtraci, přičemž obsah fisetinu byl měřen také pomocí validované HPLC analýzy.[4] Ve farmakokinetice micelárního quercetinu u potkanů kvantifikovala quercetin metoda LC-MS/MS s trojitým kvadrupólem prostřednictvím MRM tranzice m/z 301.1 → 151.0 s chromatografickou separací na koloně Agilent Eclipse-C18 za použití izokratické mobilní fáze voda/methanol.[7]
Několik prací o formulacích využívalo HPLC-UV nebo HPLC-DAD pro stanovení obsahu a testy uvolňování/permeace, včetně kvantifikace nanoemulze fisetinu pomocí HPLC na reverzních fázích s UV detekcí při 360 nm a kvantifikace kaseinových nanočástic s obsahem quercetinu pomocí HPLC-UV s DAD při 370 nm.[3, 6] Některé systémy využívaly UV-Vis spektrofotometrii pro odhad koncentrace fisetinu nebo quercetinu (např. fisetin při 364 nm pro chitosanové nanočástice; quercetin při 374 nm pro disoluci/obsah léčiva u SNEDDS) a jedna studie lipozomálního fisetinu kvantifikovala koncentraci fisetinu pomocí spektrofluorimetrie s excitací/emisí při 418/486 nm.[1, 10, 18]
Výsledky v oblasti senescence a účinnosti
Přímým výsledkům na modelech senescence v tomto souboru dat v současnosti dominuje jedna in vitro studie testující fisetin a lipozomy s fisetinem v modelech doxorubicinem indukované senescence, v níž ani volný fisetin, ani lipozomy s fisetinem nevyvolaly v testech viability selektivní apoptózu senescentních buněk oproti nesenescentním buňkám.[10] Tato studie nicméně zaznamenala senomorfickou aktivitu prokázanou sníženou sekrecí IL-6 a IL-8 v senescentních buňkách a na základě analýzy ELISA definovala volný i lipozomální fisetin jako modulátory SASP.[10] V návaznosti na tato zjištění uvádí externí in vivo tvrzení o senolytickém účinku obsažené ve výňatcích, že fisetin byl popsán jako nejúčinnější senolytikum z deseti flavonoidů testovaných in vivo, přičemž snižoval markery senescence u progeroidních a starých myší, avšak v poskytnutém souboru citací chybí podrobnosti o formulaci.[12]
Mimo cílové parametry senescence prokazuje několik nanoformulací účinnost v modelech onemocnění, která je v souladu se zvýšením expozice. Příkladem je nanoemulze fisetinu, která dosáhla 53% zmenšení objemu nádoru při dávce 36.6 mg/kg ve srovnání s přibližně 6-krát vyšší dávkou volného fisetinu (223 mg/kg) pro dosažení podobné inhibice růstu nádoru u myší s Lewisovým plicním karcinomem.[6] Mezi další příklady účinnosti nesouvisející se senescencí patří nanosupenze s fisetinem zlepšující paměť a učení a snižující hladiny MAO-A u myší s demencí indukovanou Aβ(25–35), a chitosanové nanočástice s fisetinem snižující mRNA zánětlivých cytokinů (TNF-α a IL-6) a zvyšující IL-10 v chondrocytech předem ovlivněných IL-1β, přičemž zároveň brání poklesu transkriptů spojených s chrupavkou (Sox-9 a COL2).[1, 16]
Stav translačního výzkumu
Tento soubor dat obsahuje několik studií biologické dostupnosti u lidských dobrovolníků pro formulace s fisetinem i quercetinem, což poskytuje přímý translační význam pro tvrzení o zvýšení expozice.[4, 8] U fisetinu bylo v rámci randomizovaného, dvojitě zaslepeného crossover uspořádání u 15 zdravých dobrovolníků porovnáváno podání dávky 1000 mg UF s 1000 mg FF-20 (odpovídající 192 mg fisetinu) s 10denním washoutem, což umožnilo přímé nitrosubjektové PK srovnání, které prokázalo výrazně vyšší AUC a Cmax u FF-20 a delší dobu kvantifikovatelnosti fisetinu v plazmě.[4] U quercetinu nezaslepená crossover studie u 12 zdravých dospělých dobrovolníků hodnotila tři produkty s quercetinem a vykázala, že tekutá micelární matrice LipoMicel dosáhla 8-násobného nárůstu AUC a 9-násobného nárůstu Cmax ve srovnání s volným quercetinem, s hodnotou Cmax 182.85 ng/mL při Tmax 0.5 h.[8]
Mezery ve výzkumu a budoucí směry
V mezích poskytnutých důkazů je klíčovou mezerou omezené propojení zlepšení perorální biologické dostupnosti s přímými cílovými parametry eliminace senescence (např. selektivní eliminací senescentních buněk), protože jediný zde uvedený explicitní experiment na modelu senescence prokázal senomorfické snížení SASP bez senolytické selektivity jak u volného fisetinu, tak u lipozomů s fisetinem.[10] Dalším nedostatkem je, že některé platformy uvádějí podstatná zlepšení biologické přístupnosti nebo permeace (např. nanolipozomy s fisetinem zvyšující biologickou přístupnost na 88.9–92.5% oproti 7.2% ve volném oleji a PLGA nanočástice s fisetinem zvyšující střevní permeaci až 4.9× v modelu evertovaného střevního vaku) bez paralelního in vivo potvrzení systémové PK v poskytnutých výňatcích.[13, 15]
Praktickým budoucím směrem vyplývajícím z těchto důkazů je užší integrace charakterizace formulací s validovaným bioanalytickým měřením, jelikož soubor dat ukazuje široké metodologické spektrum – od LC-MS/MS a UHPLC-HRMS v klinické PK až po UV-Vis stanovení pro enkapsulaci nebo disoluci při screeningu formulací. To naznačuje, že harmonizované kvantifikační strategie by mohly zlepšit porovnatelnost mezi jednotlivými studiemi.[1, 4, 8, 18] Druhým budoucím směrem je výběr formulace přizpůsobený požadovaným absorpčním profilům, protože studie ukazují jak opožděnou, tak zrychlenou Tmax v závislosti na typu nosiče (např. micely MPEG-b-PLLA prodlužující Tmax vs Pickeringovy emulze, které ji zkracují), což znamená, že „nejlepší“ formulace se může lišit podle terapeutického cíle a dávkovacího okna.[7, 19]
