Nanoformulations Lipídicas de Compostos Botânicos em Cápsulas Duras Preenchidas com Líquido (LFHC) como Estratégia de Entrega de Moléculas Lipofílicas ao Sistema Nervoso Central: Uma Revisão Crítica de Princípios Farmacocinéticos, Mecanismos de Transporte na Barreira Hematoencefálica e Implicações para o Suporte do Sistema Catecolaminérgico Nootrópico
Resumo
A barreira hematoencefálica (BHE) representa um obstáculo crucial no tratamento de doenças do sistema nervoso central (SNC), uma vez que regula o influxo de substâncias para o cérebro e mantém a homeostase do SNC, sendo que muitos compostos apresentam uma passagem restrita através da mesma.[1–3] Na prática, a BHE limita a exposição cerebral de inúmeros fitoquímicos devido, entre outros motivos, à seletividade das junções apertadas (tight junctions), ao metabolismo rápido, à baixa solubilidade e ao efluxo mediado por transportadores, o que reduz a translação clínica e justifica estratégias "facilitadoras" baseadas em nanotransportadores lipídicos.[4, 5] Simultaneamente, muitos fitoquímicos sofrem de um perfil farmacocinético desfavorável, sendo os nanotransportadores descritos como veículos que aumentam a biodisponibilidade, a estabilidade e a entrega, servindo como ponto de partida para a conceção de sistemas orais que estabilizam e solubilizam uma carga útil lipofílica.[6] O objetivo desta revisão é uma síntese crítica de dados que indicam que as nanoformas lipídicas (nanoemulsões, SEDDS/SNEDDS, SLN/NLC, lipossomas e complexos de fosfolípidos) podem aumentar a exposição sistémica e/ou cerebral de compostos botânicos, bem como indicar onde as evidências permanecem indiretas (aumento da AUC plasmática) em vez de diretas (medição da concentração no cérebro ou em modelos de BHE).[7–9] Especificamente, a tecnologia de cápsulas duras preenchidas com líquido (LFHC) é discutida como uma plataforma para a administração de misturas de óleo–tensioativo–co-tensioativo (SEDDS), que são misturas estáveis administráveis em cápsulas de gelatina mole ou dura, juntamente com dados sobre grânulos auto-nanoemulsionantes em cápsulas duras que aumentam a libertação 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 curcuminóides: biodisponibilidade total de curcuminóides de 46% vs 8,7% na dispersão; ou NLC de curcuma oral: aumento de 11,93 vezes na AUC cerebral) e exemplos de aumento da permeabilidade em modelos de BHE (por exemplo, aumento de 1,8 vezes na permeabilidade de SLN de resveratrol funcionalizados com ApoE através de monocamadas hCMEC/D3).[12–14] Na secção neurofarmacológica, o "paradoxo das catecolaminas" é salientado: as catecolaminas tipicamente não cruzam a BHE madura (fora das áreas periventriculares), pelo que a "homeostase das catecolaminas" alcançada por compostos botânicos orais é indireta (modulação da sinalização, enzimas, neurotrofia) e não através da entrega direta de dopamina ou noradrenalina ao cérebro.[15] As conclusões indicam que os achados mais bem estabelecidos são: (i) melhoria da exposição sistémica após formulações lipídicas, (ii) a presença de evidências pré-clínicas de aumento da exposição cerebral para compostos selecionados (curcuma, α-asarona, androrafolídeo, TTL de Ginkgo) e (iii) a necessidade de uma extrapolação cautelosa para produtos nootrópicos, uma vez que alguns dados se relacionam com a administração intravenosa ou modelos in vitro, e não com LFHC orais na população humana.[13, 16–18]
Palavras-chave
A revisão foca-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 de doenças do SNC é a passagem de fármacos através da BHE, que, enquanto barreira física, regula o influxo de substâncias e assegura a homeostase do SNC.[1, 2] No contexto dos fitoquímicos, o problema é duplo: disponibilidade sistémica limitada e exposição cerebral limitada, uma vez que a BHE "na prática" restringe a maioria dos fitoquímicos nativos devido à seletividade das junções apertadas, ao metabolismo rápido, à baixa solubilidade e ao efluxo mediado por transportadores.[4] A literatura de revisão enfatiza que as características únicas da BHE limitam significativamente o acesso dos fitoquímicos ao tecido-alvo e, portanto, limitam a translação clínica, fornecendo uma justificação direta para plataformas de nano-entrega que permitem a "otimização" da entrega de compostos impermeáveis ao cérebro.[5]
Um denominador comum para muitos compostos botânicos é um perfil farmacocinético desfavorável que limita a atividade farmacológica, sendo a nanotecnologia apontada como uma ferramenta para melhorar a entrega, a biodisponibilidade, a biocompatibilidade e a estabilidade dos fitoquímicos.[6] Simultaneamente, as revisões de nanomedicina em neurologia descrevem os transportadores lipídicos como uma abordagem destinada a atravessar a BHE para melhorar as terapias de condições neurológicas e minimizar a toxicidade de forma biomimética, incluindo para compostos de origem natural como o resveratrol ou a curcuma.[20]
Neste contexto, as plataformas lipídicas que, após administração oral, mantêm a carga útil num estado solubilizado e formam micro/nanoemulsões no ambiente gastrointestinal são particularmente atrativas, uma vez que os SEDDS mantêm o fármaco numa forma dissolvida, facilitam a formação de emulsões estáveis no local-alvo e aumentam a absorção.[8] É também importante referir que os SEDDS são descritos como misturas de óleo, tensioativo e co-tensioativo com uma substância ativa dissolvida, que são fisicamente estáveis e podem ser administrados 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 suplementação e na prática farmacêutica.[10]
2. Barreira Hematoencefálica
A BHE é descrita como uma barreira física que regula a entrada de substâncias no cérebro e assegura a homeostase do SNC, o que torna a entrega de terapias ao SNC particularmente difícil.[1, 2] No contexto dos fitoquímicos, as revisões afirmam explicitamente que a BHE restringe a maioria das moléculas vegetais nativas através da seletividade das junções apertadas, do metabolismo rápido, da baixa solubilidade e do efluxo mediado por transportadores, o que constitui uma descrição sintética das principais barreiras ao nível do endotélio cerebral e do ambiente perivascular.[4]
A evidência experimental indica que a integridade da barreira é dinâmica e pode ser enfraquecida ou fortalecida dependendo da inflamação e de fatores endógenos, uma vez que a deficiência de cortistatina predispõe para o enfraquecimento endotelial com aumento da permeabilidade e rutura das junções apertadas, enquanto a administração de cortistatina reverte a hiperpermeabilidade e reduz a fuga na BHE in vivo num modelo com LPS.[21] De uma perspetiva mecanística, é também importante que, num modelo de dano da BHE humana (cocultura in vitro), as agressões aumentem a "pool de ferro lábil" (LIP) e perturbem as vias de stress (HIF2α), e um quelante de ferro (Desferal, DFO) resgate a sobrevivência endotelial, o que é interpretado como um sinal de que as vias de stress metabólico estão acopladas à integridade da barreira e podem fornecer uma dimensão adicional na conceção de intervenções que apoiem uma exposição cerebral estável.[22]
Paradoxo das Catecolaminas
Uma limitação fundamental para a promessa da "homeostase das catecolaminas" reside no facto de as catecolaminas serem geralmente incapazes de penetrar a BHE madura e de entrar no cérebro, com exceção dos locais periventriculares onde a BHE está ausente ou é defeituosa.[15] Num modelo de rato, foi também demonstrado que a BHE em diferentes regiões cerebrais se forma sequencialmente após o nascimento, com a formação precoce de elementos físicos e restritivos de iões 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, uma vez que, sob condições de stress oxidativo (H2O2), a dopamina e o agonista A68930 reduzem a hiperpermeabilidade da monocamada, protegem a integridade das junções apertadas e a montagem do citoesqueleto de actina, estando o mecanismo protetor ligado à inibição do inflamassoma NLRP3, e não à inibição direta das ERO (ROS).[23] Consequentemente, num contexto nootrópico, é sensato distinguir entre: (i) o fornecimento direto de catecolaminas ao SNC (geralmente ineficaz através da BHE) e (ii) a modulação indireta do ambiente do SNC e do endotélio, que pode influenciar a "homeostase" neuroinflamatória e neurotrófica dentro do cérebro.[15, 23]
Modulação Farmacológica da Permeabilidade
Existem também estratégias para a abertura da BHE, tais como o NEO100, que em estudos abre de forma reversível e não tóxica a BHE in vitro e in vivo e aumenta a entrada cerebral de muitas terapias, observando-se mecanisticamente um efeito em várias vias de transporte da BHE e a translocação de proteínas de junções apertadas da membrana para o citoplasma em células endoteliais cerebrais.[24] Na perspetiva das formulações botânicas, contudo, tal estratégia é qualitativamente diferente das abordagens baseadas na solubilização e no aumento da exposição sistémica, e a sua aplicação no campo da suplementação exigiria uma avaliação de segurança rigorosa e um equilíbrio benefício-risco decorrente de aumentos temporários na permeabilidade da BHE.[24]
3. Desafios Farmacocinéticos dos Fitoquímicos Lipofílicos
Os fitoquímicos exibem frequentemente uma translação clínica limitada em neurologia porque a BHE restringe o seu acesso ao tecido-alvo, e a literatura enfatiza que a polaridade e o "elevado tamanho" de muitos fitoquímicos dificultam a passagem através da barreira hematoencefálica seletiva.[5, 25] Adicionalmente, as limitações não terminam na BHE: as revisões indicam que os fitoquímicos sofrem de um perfil farmacocinético deficiente que limita a sua atividade farmacológica, sendo a melhoria da biodisponibilidade e da estabilidade frequentemente uma condição necessária para alcançar efeitos biológicos mensuráveis.[6]
A curcuma é um exemplo de um composto com propriedades desejáveis (incluindo atividade antioxidante e anti-inflamatória), mas simultaneamente com baixa biodisponibilidade oral devido à instabilidade ao pH fisiológico, baixa solubilidade em água e metabolismo rápido, o que motiva o desenvolvimento de formulações que melhoram a exposição.[26] De forma semelhante, o resveratrol apresenta limitações de formulação por exibir fraca solubilidade em água e instabilidade química (degradação por isomerização em resposta à temperatura, pH, UV ou enzimas), resultando numa baixa biodisponibilidade e em benefícios biológicos limitados.[27]
Vale a pena notar que, mesmo quando uma fórmula aumenta a exposição plasmática, a interpretação da biodisponibilidade pode ser complicada por problemas analíticos, uma vez que uma revisão sobre a curcuma indica que "os níveis de curcuma livre e bioativa no plasma não são determinados", apesar da existência de muitas formulações nano/lipídicas, o que limita a comparabilidade dos estudos e a sua translação para a exposição "real" à forma ativa.[28]
4. Sistemas de Entrega Lipídica
Os nanotransportadores lipídicos estão a ser desenvolvidos para melhorar a entrega de fármacos através da BHE e aumentar a biodisponibilidade e a especificidade de direcionamento, destacando as revisões a utilização de transportadores lipídicos carregados com compostos de origem natural para potenciar a entrega cerebral e o potencial terapêutico em distúrbios neurológicos.[3, 20] Simultaneamente, a literatura indica que a encapsulação de fitoquímicos em nanotransportadores lipídicos melhora a estabilidade fisiológica, promove a passagem pela BHE e aumenta a acumulação no tecido cerebral em comparação com a forma livre, o que fornece uma premissa geral para a "encapsulação lipofílica de compostos botânicos".[25, 29]
Classes de Sistemas Lipídicos
Os SEDDS são definidos como misturas de óleos, tensioativos e co-tensioativos que, após diluição com água, formam micro ou nanoemulsões capazes de transportar grandes quantidades de fármacos lipofílicos, sendo os seus objetivos limitar a precipitação no local de absorção, melhorar a permeação através das membranas absortivas e melhorar a estabilidade de moléculas lábeis contra a atividade enzimática.[30] Os SNEDDS são descritos como sistemas compostos por lípidos, tensioativos e co-solventes que formam espontaneamente nanoemulsões após mistura com água, podendo ser concebidos sob formas líquidas ou sólidas, e melhoram a absorção através de mecanismos tais como o aumento da área interfacial, a proteção contra a degradação e a facilitação do transporte linfático.[31] As revisões enfatizam que as características benéficas dos SNEDDS incluem melhor solubilidade, taxa de dissolução e permeabilidade, menor metabolismo na parede intestinal, menor efluxo de P-gp e o contorno do efeito de primeira passagem através da estimulação do transporte linfático.[32]
As nanopartículas lipídicas (incluindo SLN e NLC) são descritas como uma das abordagens eficazes para "contornar" a BHE e melhorar a biodisponibilidade cerebral, sendo as SLN e as NLC estudadas de forma particularmente intensa no contexto da administração 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 a sua meia-vida e permitir a transposição da BHE, sendo o resveratrol frequentemente encapsulado em lipossomas e nanopartículas lipídicas, entre outros.[27]
Relativamente às nanoemulsões, argumenta-se que as gotículas à escala nanométrica melhoram a permeabilidade intestinal e da BHE, conduzindo a uma maior permeação de fármacos na circulação sistémica e no cérebro, sendo o intervalo de tamanho de gotícula típico para as nanoemulsões indicado como sendo de 50–500 nm numa revisão sobre sistemas de administração coloidal para substâncias bioativas lipofílicas.[7, 33]
A tabela abaixo sintetiza classes selecionadas de sistemas de administração de fármacos à base de lípidos em termos de definição da composição, tamanhos típicos de partículas/gotículas nos dados disponíveis e aplicações exemplares relacionadas com a melhoria da exposição sistémica ou cerebral.
| Classe de LBDDS | Composição e Comportamento após Diluição | Tamanho de Exemplo | Objetivo de Aplicação de Exemplo |
|---|---|---|---|
| Nanoemulsão | As gotículas à escala nanométrica destinam-se a melhorar a permeabilidade intestinal e da BHE e a aumentar a exposição na circulação e no cérebro.[7] | 50–500 nm no contexto de sistemas de nanoemulsão coloidal para substâncias lipofílicas (intervalo geral).[33] | Maior biodisponibilidade e estabilidade de substâncias bioativas lipofílicas (por exemplo, D3) e melhoria da exposição sistémica.[33] |
| SEDDS | Misturas isotrópicas de óleo, tensioactivo e co-tensioactivo que formam micro/nanoemulsões após diluição com 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 num estado solubilizado nos fluidos GI e formação de uma emulsão estável que aumenta a absorção, bem como aplicações em perturbações neurológicas (argumento para a capacidade de transposição da BHE).[8] |
| SNEDDS | Composição: lípidos, tensioativos, co-solventes; 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 número na definição; os dados de SNEG (grânulos de SNEDDS) sugerem nanogotículas de aprox. 85 nm como exemplo de uma formulação operacional.[11] | Melhoria da biodisponibilidade oral através de mecanismos multifatoriais (por exemplo, menor efluxo de P-gp e contorno do metabolismo de primeira passagem através da absorção linfática).[34] |
| SLN/NLC | Descritas como uma abordagem eficaz para melhorar a biodisponibilidade cerebral ao permitir a passagem pela BHE; as SLN e as NLC são intensamente estudadas na administração cerebral.[9] | Exemplo de NLC de curcumina: tamanho de partícula de 165,9 nm numa formulação otimizada.[35] | Aumento da exposição sistémica e/ou cerebral e melhoria do perfil PK; por exemplo, para a curcumina, são relatadas uma melhor capacidade de transposição da BHE e um aumento da AUC cerebral em relação à suspensão.[13] |
| Complexo fosfolipídico e fitossoma | Os complexos fosfolípido-polifenol destinam-se a facilitar a transição de um ambiente hidrofílico para o ambiente lipídico da membrana celular e a aumentar as concentrações sanguíneas; é relatado um aumento de 2–6× nos níveis sanguíneos de polifenóis nas 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 da absorção (por exemplo, 29× para o Meriva em comparação com a mistura não formulada) com a observação simultânea de que são detetados principalmente metabolitos de Fase II e as concentrações podem permanecer abaixo dos níveis exigidos para muitos alvos anti-inflamatórios in vitro.[38] |
Mecanismos para Aumentar a Exposição Sistémica
O aumento da exposição sistémica é um "estrangulamento" fundamental antes da eventual passagem cerebral, e uma revisão sobre a nanoencapsulação de compostos neuroprotetores indica que a absorção gastrointestinal pode inibir a captação de compostos livres e nanoencapsulados para o sangue, limitando consequentemente a concentração cerebral.[2] Nesse sentido, os mecanismos de absorção linfática são particularmente importantes para os compostos lipofílicos, uma vez que o transporte linfático é descrito como uma via de absorção paralela para lípidos e um número crescente de fármacos lipofílicos, onde, após a absorção, as moléculas se podem associar a lipoproteínas dos enterócitos e ser segregadas para a circulação linfática em vez da circulação portal, contornando assim o fígado metabolicamente ativo e reduzindo o efeito de primeira passagem.[39] Para compostos altamente lipofílicos, tais como o CBD, indica-se que o redirecionamento para a circulação linfática por ligação a quilomicrões (na presença de triglicéridos ou ácidos gordos de cadeia longa) pode reduzir o metabolismo de primeira passagem, aumentar a biodisponibilidade e diminuir a variabilidade na exposição.[40]
Mecanisticamente, nas nanoemulsões, a digestão lipídica e a formação de micelas mistas também desempenham um papel importante, uma vez que, no intestino delgado, os triglicéridos são hidrolisados em ácidos gordos livres e monoacilgliceróis que, juntamente com sais biliares e fosfolípidos, coformam micelas mistas que permitem a migração de compostos lipofílicos para o núcleo hidrofóbico das micelas e a penetração da barreira mucosa, onde a absorção ocorre por endocitose ou difusão passiva.[41] Na mesma linha, sublinha-se que os óleos indigestíveis (por exemplo, óleos essenciais/fragrâncias, óleo mineral) não são degradados pela lipase, o que inibe a formação de micelas mistas e "retém" as substâncias lipofílicas nas gotículas de óleo, reduzindo a bioacessibilidade.[41] Adicionalmente, indica-se que os triglicéridos de cadeia longa em óleos digestíveis são mais propensos a formar micelas mistas do que os MCT, o que é relevante ao selecionar a fase oleosa na conceção de formulações lipídicas para uma absorção máxima.[41]
5. Cápsulas Duras com Enchimento Líquido
Os SEDDS são descritos como misturas fáceis de fabricar e fisicamente estáveis de óleo, tensioactivo e co-tensioactivo que são administradas por via oral em cápsulas de gelatina mole ou dura, fornecendo uma premissa direta para considerar as formas LFHC como transportadoras de misturas lipídicas líquidas em doses unitárias.[10] As revisões indicam também que as formulações lipídicas em cápsulas melhoram significativamente a solubilidade e a taxa de dissolução de fármacos pouco solúveis em comparação com as formulações não lipídicas, e o sucesso da absorção depende do tamanho de partícula, da emulsificação, da taxa de dispersão e da precipitação do fármaco após a dispersão, o que se traduz diretamente na conceção dos recheios de cápsulas líquidas e no seu comportamento após a libertação no trato gastrointestinal.[42]
Um estudo sobre grânulos auto-nanoemulsionantes (SNEGs) enchidos em cápsulas de gelatina dura mostrou que tal forma (SNEGs encapsulados) originou uma libertação 2 a 3 vezes superior de uma molécula lipofílica (cilostazol) em comparação com um comprimido convencional e o fármaco puro, ilustrando o potencial da "encapsulação" de sistemas auto-nanoemulsionantes para melhorar a libertação.[11] O mesmo material observou que a quantidade de fármaco a permear a partir de SNEGs foi o dobro da de uma suspensão em comprimido num modelo de intestino de rato ex vivo (saco não evertido), apoiando a tese de que os sistemas LFHC/encapsulados podem melhorar a etapa de absorção mesmo antes de considerar a permeação da BHE alvo.[11]
6. Evidência para Produtos Botânicos Selecionados
Curcumina
Num estudo em ratos, uma nanoemulsão de curcuminoides preparada com lecitina, 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 administração oral foram superiores para a nanoemulsão em comparação com a dispersão à mesma dose, fornecendo confirmação quantitativa da melhoria da exposição sistémica pela nanoemulsão.[12] No mesmo estudo, as biodisponibilidades orais para a BDMC, a DMC, a curcumina e os 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%, respetivamente, indicando um aumento de várias vezes na biodisponibilidade oral com a utilização da nanoemulsão.[12]
Num modelo em murganhos, uma nanoemulsão de curcumina "prática" oral (até 20%) resultou num aumento de 10 vezes na AUC(0–24h) e num aumento >40 vezes na Cmax em comparação com uma suspensão de curcumina em metilcelulose a 1%, demonstrando a escala de melhoria possível na exposição plasmática através da formulação em nanoemulsão.[43] Num modelo de rato com óleos (SNO/LSO), a nanoemulsificação aumentou o transporte em sacos intestinais em 79% (SNO) e 437% (LSO) em relação à administração não emulsionada. Adicionalmente, foi relatado que foi observada uma "pequena quantidade" de curcumina no cérebro e no coração após a nanocurcumina, fornecendo um sinal limitado mas direto da exposição tecidular no SNC na sequência de uma estratégia lipídica.[44]
Evidências mais quantitativas relativas ao aumento da exposição cerebral provêm de trabalhos sobre NLC, uma vez que, após administração intragástrica, os transportadores lipídicos nanoestruturados de curcumina originaram uma Cmax mais elevada 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 uma AUC0–∞ mais elevada (820,36 ± 25,11 mg×h/L vs 344,11 ± 10,01 mg×h/L) em comparação com uma suspensão, indicando uma exposição sistémica melhorada.[13] O mesmo material afirmou diretamente que a formulação de NLC melhorou a capacidade da curcumina para transpor a BHE, com um aumento de 11,93 vezes na AUC cerebral em comparação com uma suspensão, o que constitui um dos argumentos mais diretos para os nanotransportadores lipídicos para a exposição ao SNC por via oral (modelo animal).[13]
Dados adicionais indicam que a modificação de superfície de SLN (quitosano quaternizado, TMC-SLCN) proporcionou uma libertação controlada em fluidos intestinais simulados e uma biodisponibilidade oral e distribuição cerebral da curcumina "significativamente superiores" em comparação com a curcumina livre, o quitosano e as SLN não revestidas, ligando a estabilidade, a libertação e os mecanismos de distribuição no SNC num único resultado pré-clínico.[45] Num modelo de peixe-zebra, uma microemulsão de curcumina em óleo de curcuma, concebida "para o direcionamento cerebral", resultou numa melhoria de 2 vezes na PK plasmática e de 1,87 vezes na PK cerebral, juntamente com uma memória espacial melhorada e um stress oxidativo reduzido, sugerindo que uma melhor exposição cerebral através de um sistema lipídico pode estar associada a efeitos funcionais mensuráveis num modelo de neurodegenerescência.[46]
Em dados clínicos (humanos), as formulações de curcumina lipídica podem proporcionar uma absorção rápida e mensurável, conforme 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 a uma dose de 750 mg, indicando uma fase de absorção rápida e exposição sistémica significativa (sem medição do SNC).[47] Um estudo com AQUATURM® demonstrou um aumento superior a 7 vezes na AUC0–12h e manteve níveis detetáveis de curcumina durante um período completo de 12 h (ao passo que a preparação comparativa caiu abaixo do limite de quantificação após 4 h na maioria dos participantes), o que constitui evidência clínica da possibilidade de exposição sistémica prolongada pela formulação (embora esta seja uma formulação "hidrossolúvel", e não uma nanoemulsão lipídica clássica).[48]
As formulações fosfolipídicas (fitossomas) representam um paradigma distinto, uma vez que um estudo cruzado em humanos demonstrou que o Meriva (uma formulação de lecitina de uma mistura de curcuminoides) resultou numa absorção de curcuminoides totais cerca de 29 vezes superior à de uma mistura não formulada. No entanto, apenas foram detetados metabolitos de fase II, e as concentrações plasmáticas continuaram a ser significativamente inferiores às necessárias para inibir a maioria dos alvos anti-inflamatórios da curcumina, o que limita a sobreinterpretação de um "aumento de várias vezes na biodisponibilidade" como uma melhoria automática no efeito no SNC.[38]
Resveratrol
O resveratrol requer estratégias de formulação, uma vez que a sua fraca solubilidade e instabilidade química limitam a sua biodisponibilidade e os seus benefícios biológicos. As revisões indicam uma tendência para a encapsulação e o direcionamento cerebral do resveratrol e justificam o papel da nanotecnologia na facilitação da travessia da BHE através do mascaramento de propriedades físico-químicas e do prolongamento da semi-vida.[27] Num modelo de BHE in vitro, a funcionalização de SLNs com apolipoproteína E aumentou a permeabilidade através de monocamadas hCMEC/D3, com uma permeabilidade 1,8 vezes superior para as SLN-ApoE em comparação com as não funcionalizadas, fornecendo evidências diretas de um transporte melhorado através do modelo de BHE por "ligandação" do nanotransportador lipídico.[14]
Em estudos in vivo, as SLNs com resveratrol num modelo de rato com características da doença de Alzheimer apoiaram a hipótese de um "direcionamento neural" melhorado, uma vez que as SLN/resveratrol aumentaram a expressão de HSP70 em quatro vezes e diminuíram a de IL-1β, e os testes comportamentais mostraram uma melhoria da memória de evitação passiva no modelo, sugerindo que o transportador lipídico pode potenciar o efeito funcional do resveratrol no SNC (embora a passagem citada não reporte diretamente concentrações cerebrais).[49] Noutro modelo (Aβ1–42 i.c.v.), as nanocápsulas com núcleo lipídico permitiram que o resveratrol "resgatasse" os efeitos deletérios de Aβ1–42, e os autores associam isto a um "aumento robusto" da concentração de resveratrol no tecido cerebral alcançado pelas nanocápsulas, o que representa uma interpretação do mecanismo de eficácia com base na exposição cerebral.[50]
Estratégias lipossómicas mais direcionadas reportam efeitos simultâneos de "transporte" e "neurotróficos", dado que um lipossoma de resveratrol com um ligando ANG em experiências celulares aumentou a capacidade do resveratrol de atravessar a BHE e a captação neuronal, tendo melhorado a função cognitiva num modelo de envelhecimento em murganhos através da redução do stress oxidativo e da inflamação no cérebro, além de ter aumentado o BDNF.[51] Tais dados combinam, assim, numa única intervenção: (i) a melhoria tecnológica da travessia da BHE, (ii) a melhoria de biomarcadores de inflamação/stress oxidativo e (iii) o aumento de um fator neurotrófico, o que é significativo para a narrativa de "neurogénese" e plasticidade, embora a evidência provenha de um modelo animal e de uma plataforma lipossómica específica, e não de LFHC oral.[51]
Bacopa monnieri
No caso da Bacopa monnieri, indica-se que o bacosídeo A apresenta baixa solubilidade em água e "limitação na BHE", o que restringe a sua biodisponibilidade e eficácia clínica em doenças neurodegenerativas, fornecendo uma base lógica para estratégias de transporte, tais como os niosomas.[52] Um estudo sobre uma formulação niosomal de uma fração rica em bacosídeo A (Fort-BAF) incluiu uma avaliação in vivo de propriedades procognitivas em comparação com a fração, tendo os autores concluído que os niosomas podem melhorar significativamente a estabilidade e a biodisponibilidade do Fort-BAF, o que sugere que os sistemas vesiculares podem apoiar a administração direcionada ao SNC.[52]
No domínio dos sistemas auto-nanoemulsionantes, demonstrou-se que, para aumentar a solubilidade e a biodisponibilidade de bacosídeos pouco solúveis, foram utilizados SNEDDS com vários óleos/tensioativos/co-tensioativos, tendo uma "nova formulação lipofílica" sido avaliada quanto à penetração cerebral e ao perfil farmacocinético em ratos, associando diretamente a Bacopa ao paradigma dos nanossistemas lipídicos para exposição ao SNC (embora a passagem citada não contenha valores farmacocinéticos).[53] Em termos de mecanismos nootrópicos, uma revisão indica que a Bacopa atua, entre outros aspetos, através da modulação de sistemas de neurotransmissores, incluindo a noradrenalina e a dopamina, o que fornece uma ligação direta à narrativa da "homeostase das catecolaminas", dispensando a necessidade de um fornecimento direto de catecolaminas através da BHE.[15, 54]
Withania somnifera
Relativamente à neurogénese, uma revisão indica que os estudos pré-clínicos sugerem que os vitanólidos podem promover a neurogénese, proteger contra doenças neurodegenerativas e reduzir o stress oxidativo e a inflamação, sendo que os avanços nos métodos de administração (lipossómicos e nanoemulsão) melhoram a sua biodisponibilidade.[55] A nível celular, demonstrou-se que as nanopartículas de MPEG-PCL contendo extrato de Withania somnifera (WSE) são capturadas de forma eficaz pelas células U251 e proporcionam uma maior proteção contra danos oxidativos (95,1%) do que o PCL com WSE (56,4%) e o WSE livre (39,0%), apoiando a hipótese de que a encapsulação aumenta a eficácia da ação em condições de stress oxidativo (na ausência de medição direta da travessia da BHE).[56]
Ginkgo biloba
Num estudo em ratos, após uma única administração oral de 600 mg/kg de extrato padronizado EGb 761®, foram demonstradas concentrações significativas de ginkgolídeo A (GA), ginkgolídeo B (GB) e bilobalídeo (Bb) no plasma e no SNC, com as concentrações cerebrais a aumentarem rapidamente para 55 ng/g (GA), 40 ng/g (GB) e 98 ng/g (Bb), fornecendo evidências diretas de que trilactonas de terpeno selecionadas penetram no SNC por via oral num modelo animal.[18] Numa revisão, afirma-se que níveis significativos de TTLs e de flavonoides de Ginkgo biloba atravessam a BHE e entram no SNC de ratos após a administração oral de GBE, apoiando a generalidade da observação, embora sem especificar os parâmetros farmacocinéticos.[57]
Em simultâneo, os modelos de transporte in vitro sugerem a existência de limitações de absorção e efluxo, uma vez que foram observadas uma baixa permeabilidade na direção absortiva (Papp 0,2–0,3×10−6 cm/s) e um fluxo significativamente superior na direção secretora (Papp 2,9–3,6×10−6 cm/s) no modelo MDR-MDCK. Isto é consistente com a inibição da absorção líquida por mecanismos de efluxo e indica que as formulações lipídicas que reduzem o efluxo ou melhoram a solubilização podem ser úteis neste contexto.[32, 58] Por outro lado, num modelo animal, a coadministração de extrato de Ginkgo biloba com uma mistura de extrato de sésamo e óleo de curcuma aumentou a concentração de ginkgolídeo A no cérebro de murganhos em comparação com o GBE isolado, sugerindo que as coformulações oleosas podem aumentar a exposição cerebral de TTLs.[59]
α-Asarona
Em estudos animais, as nanopartículas lipídicas (A-LNPs) proporcionaram uma libertação "prolongada e sustentada" de α-asarona e, após administração intravenosa, observaram-se níveis significativamente mais elevados de α-asarona no plasma e nas frações do parênquima cerebral em comparação com a α-asarona livre, confirmando a capacidade das A-LNPs de manter concentrações plasmáticas terapêuticas e, simultaneamente, de efetuar o transporte através da BHE.[16] Este resultado é importante para a tese de "estabilização do perfil de exposição", mas deve salientar-se que o mesmo provém de administração intravenosa e, portanto, não prova diretamente a eficácia de LFHCs orais nesta classe de compostos.[16]
Andrografolídeo
O andrografolídeo é descrito como um composto com baixa biodisponibilidade, fraca solubilidade em água e elevada instabilidade química e metabólica, o que justifica a sua formulação em nanopartículas lipídicas.[17] Em estudos in vitro, demonstrou-se que as nanopartículas melhoraram a permeabilidade do andrografolídeo em comparação com a forma livre e, após administração intravenosa, foram detetadas SLNs fluorescentes no parênquima cerebral fora do leito vascular, confirmando a capacidade deste transportador e/ou da sua carga de "superar a BHE" num modelo animal.[17]
Canabidiol
Em estudos com murganhos e num modelo de BHE in vitro, as nanocápsulas lipídicas (LNCs) "decoradas com canabinoides" alcançaram a maior capacidade de direcionamento cerebral para os tamanhos mais pequenos, tendo a potenciação do direcionamento cerebral após a conjugação do CBD com as LNCs superado em seis vezes a potenciação observada para a estratégia clínica "G-Technology".[60] Este resultado destaca a importância do tamanho do transportador e do design da funcionalização da superfície para o transporte através da BHE e a distribuição cerebral, embora a plataforma seja especializada e não seja equivalente aos SEDDS orais clássicos em LFHC.[60]
7. Mecanismos de Aumento da Penetração Cerebral
A literatura de revisão indica que as gotículas de nanoemulsão à escala nanométrica podem melhorar a permeabilidade intestinal e da BHE, aumentando a permeabilidade do fármaco na circulação sistémica e no cérebro, o que sugere um efeito simultâneo nas fases de absorção e de distribuição no SNC.[7] Em simultâneo, as revisões enfatizam que a administração de fitoquímicos por nanopartículas lipídicas melhora a estabilidade fisiológica, promove a travessia da BHE e aumenta a acumulação no tecido cerebral, fornecendo um enquadramento mecanístico geral, independentemente da química específica da carga.[29]
No que respeita aos sistemas direcionados à BHE, a evidência in vitro sugere um papel para os transportadores e para a ligandação, uma vez que uma nanoemulsão funcionalizada com glucosilceramida (GlcCer) foi desenhada para utilizar a captação dependente do transportador de glucose (GLUT), tendo-se observado quantitativamente um aumento de 1,6 vezes na captação neuronal e uma melhoria de 1,4 vezes no transporte endotelial em comparação com os controlos não direcionados.[61] De forma análoga, a funcionalização de SLNs com apolipoproteína E aumentou a permeabilidade do resveratrol através de monocamadas hCMEC/D3 em 1,8 vezes, o que é consistente com o conceito de que a funcionalização da superfície pode potenciar o transporte transendotelial em modelos de BHE.[14]
Para os sistemas auto-nanoemulsionantes, o mecanismo de manutenção do fármaco sob uma forma solubilizada e a formação de uma emulsão estável no local de absorção são cruciais, uma vez que os SEDDS mantêm o fármaco dissolvido nos fluidos gastrointestinais e facilitam a formação de emulsões estáveis que potenciam a absorção, o que constitui uma condição necessária para atingir uma exposição sistémica suficiente para a distribuição no SNC.[8] No contexto dos SNEDDS, sublinha-se o aumento multimecanístico da biodisponibilidade, incluindo a redução do metabolismo intraenterocítico (CYP P450), a redução do efluxo mediado por P-gp e a desviação do efeito de primeira passagem através da absorção linfática, o que constitui um mecanismo lógico para "suavizar" o perfil de exposição sistémica para compostos lipofílicos.[34]
Finalmente, a partir da perspetiva da exposição cerebral, é importante distinguir entre "biodisponibilidade sistémica" e "biodisponibilidade cerebral", porque mesmo quando um sistema lipídico aumenta as concentrações plasmáticas, a BHE continua a restringir a maioria dos fitoquímicos nativos através de junções apertadas e de efluxo e, por conseguinte, um aumento da AUC plasmática é uma condição necessária, mas não suficiente, para uma exposição cerebral eficaz.[2, 4]
8. Catecolaminas e Neurogénese
Na narrativa dos nootrópicos, os compostos botânicos são frequentemente apresentados como promotores da "homeostase das catecolaminas" e da neuroplasticidade; contudo, uma limitação fundamental reside no facto de as catecolaminas geralmente não penetrarem a BHE madura para além das regiões periventriculares, o que exige compreender a "homeostase" como um efeito indireto no SNC (por exemplo, modulação da neurotransmissão, neuroinflamação, neurotrofia), e não como um fornecimento direto de dopamina ou noradrenalina ao cérebro após administração oral.[15]
Na perspetiva dos mecanismos da BHE e do stress oxidativo, a dopamina pode proteger a barreira contra a hipermeabilidade induzida por H2O2, preservando a integridade das junções apertadas e do citoesqueleto, e inibindo o inflamassoma NLRP3, o que indica que a sinalização por catecolaminas pode afetar o microambiente da BHE e influenciar potencialmente de forma indireta a distribuição de compostos para o SNC em condições patológicas.[23]
Relativamente aos botânicos, uma revisão dos mecanismos da Bacopa monnieri indica que a planta pode modular os sistemas de neurotransmissores, incluindo a noradrenalina e a dopamina, estabelecendo uma ligação direta com o sistema catecolaminérgico, mesmo que não resolva a questão de saber em que medida estes efeitos dependem da penetração da BHE por parte dos bacosídeos ou dos seus metabolitos.[54]
Na área da neurogénese, existem dados pré-clínicos relativos aos witanolídeos, em que uma revisão indica que estes podem promover a neurogénese e exercer efeitos neuroprotectores, sendo a biodisponibilidade melhorada apoiada por avanços nas formulações lipossómicas e de nanoemulsão.[55] Além disso, no modelo Ts65Dn (síndroma de Down), o tratamento com polidatina de P3 a P15 resultou na recuperação total da neurogénese, do número de neurónios e do desenvolvimento das dendrites, e o tratamento até à adolescência (~P50) permitiu observar a recuperação total da memória dependente do hipocampo, sem efeitos adversos no peso corporal e cerebral, fornecendo um forte sinal pró-neurogénese e pró-cognitivo para um polifenol selecionado (sem ligação direta à nanoformulação).[62]
Inversamente, no caso do resveratrol, um sistema lipossómico direcionado ao cérebro (ANG-RES-LIP) combina uma maior capacidade de atravessar a BHE e de captação neuronal com uma função cognitiva melhorada e um aumento do BDNF no cérebro de murganho, o que é coerente com a hipótese de que uma melhor administração ao SNC pode potenciar os eixos neurotróficos importantes para a plasticidade.[51]
9. Limitações
A evidência de uma melhor administração ao SNC por parte de nanotransportadores lipídicos é desigual, uma vez que grande parte dos dados diz respeito a modelos in vitro (por exemplo, permeabilidade através de hCMEC/D3) ou a 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 BHE pode continuar a limitar a penetração através de junções apertadas, do metabolismo e do efluxo, o que significa que um aumento da exposição sistémica não garante a exposição cerebral, devendo as conclusões ser retiradas com cautela.[2, 4]
No domínio da curcumina, os riscos de interpretação são também claramente visíveis, uma vez que, apesar de um aumento de 29 vezes na absorção após a formulação com fosfolípidos (Meriva), apenas foram detetados metabolitos de fase II e as concentrações plasmáticas continuaram a ser inferiores às necessárias para inibir muitos alvos anti-inflamatórios in vitro, o que compromete a narrativa simplista de "maior biodisponibilidade, efeito biológico mais forte".[38] Adicionalmente, uma revisão sobre a curcumina aponta para o problema de os níveis de curcumina livre e bioativa no plasma não serem quantificados, o que complica as comparações entre formulações (nanoemulsões, micelas, lipossomas, etc.) e dificulta a inferência sobre qual a fração que está verdadeiramente disponível para distribuição no SNC.[28]
Relativamente aos "bioenhancers" (por exemplo, piperina), a literatura apresenta panoramas divergentes: por um lado, é relatado que a piperina pode penetrar eficazmente e distribuir-se de forma homogénea no cérebro, com rácios AUC0→∞ cérebro/plasma de 0,95 (total) e 1,10 (não ligado), o que apoia o seu potencial de exposição ao SNC.[63] Por outro lado, uma revisão indica que relatos anteriores documentavam propriedades farmacocinéticas deficientes da piperina, incluindo a permeabilidade na BHE, sugerindo a necessidade de cautela e verificação em função da dose, da formulação e dos 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 potenciais interações medicamentosas significativas resultantes da inibição do CYP3A4 e da P-gp), o que é particularmente relevante quando se considera a sua utilização em formulações nootrópicas "inteligentes" que aumentam simultaneamente a exposição a múltiplas substâncias.[65]
Com referência à tecnologia LFHC, deve notar-se que a evidência citada para a encapsulação em SNEDDS diz respeito a grânulos de SNEGs em cápsulas duras e demonstra uma libertação e permeação aumentadas em modelos intestinais, mas ainda não constitui prova de um aumento da exposição cerebral ou de uma melhoria clínica da função cognitiva para botânicos específicos sob a forma de LFHC.[11]
10. Orientações para Investigação Futura
Dado que a BHE restringe a maioria dos fitoquímicos nativos através da seletividade das junções apertadas, do metabolismo, da baixa solubilidade e do efluxo por transportadores, a investigação futura deve combinar o desenvolvimento de formulações com medições diretas da exposição cerebral e a avaliação dos mecanismos de transporte, em vez de depender exclusivamente do aumento da AUC plasmática.[4] Os dados sobre sistemas direcionados a GLUT (GlcCer) e sobre a funcionalização com ApoE ou ligandos (ANG) demonstram que a funcionalização de superfície pode melhorar o transporte em modelos de BHE e/ou os efeitos cognitivos e o BDNF, o que justifica trabalho adicional em nanotransportadores "direcionados por ligandos" para botânicos altamente lipofílicos e/ou com penetração limitada na BHE.[14, 51, 61]
Em paralelo, o desenvolvimento de LFHC deve ter em conta os parâmetros de dispersão e o risco de precipitação após 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 os parâmetros específicos de produção de encapsulação não sejam abordados nas fontes citadas).[42] Uma vez que os SNEDDS podem aumentar a biodisponibilidade ao reduzir o efluxo mediado pela P-gp e ao contornar o metabolismo de primeira passagem através da absorção linfática, uma direção racional consiste em desenhar formulações que maximize o "desvio linfático" para botânicos lipofílicos, de forma análoga às discussões sobre o CBD e os quilomícrons, verificando seguidamente se o aumento da exposição sistémica se traduz em exposição no SNC.[34, 40]
As vias de administração alternativas (por exemplo, intranasal) são discutidas no contexto dos SEDDS, uma vez que a cavidade nasal pode permitir a administração parcial e direta ao cérebro, contornando a BHE e evitando simultaneamente o efeito de primeira passagem hepática, o que pode aumentar a biodisponibilidade sistémica de compostos altamente metabolizados. A combinação das vantagens dos SEDDS e da via intranasal pode incrementar o direcionamento cerebral e a biodisponibilidade.[30, 66] Embora este seja um paradigma diferente do dos LFHC orais, pode servir como ponto de referência para futuros programas de investigação em "desempenho cognitivo" quando o objetivo é maximizar a exposição cerebral, limitando a variabilidade da absorção gastrointestinal.[30, 66]
11. Conclusões
A evidência de revisão e pré-clínica apoia a tese de que os nanotransportadores lipídicos (nanoemulsões, SEDDS/SNEDDS, SLN/NLC, lipossomas) podem aumentar a estabilidade e a biodisponibilidade dos fitoquímicos, promovendo a respetiva passagem através da BHE e acumulação no cérebro em comparação com as formas livres, o que fornece justificação científica para o design de "encapsulação lipofílica de botânicos" em nootrópicos.[6, 29] A evidência mais forte de "exposição cerebral" no material apresentado inclui, entre outros, um aumento de 11,93 vezes na AUC cerebral para NLC de curcumina oral, a deteção de SLN fora da vasculatura cerebral para o andrografólido após administração intravenosa, e concentrações mensuráveis de GA/GB/Bb no cérebro após administração oral de EGb 761®, demonstrando que compostos botânicos ou naturais lipofílicos selecionados podem atingir uma exposição mensurável no SNC quando a barreira de distribuição e a farmacocinética são tidas em conta no design da formulação e/ou na seleção dos compostos.[13, 17, 18]
Do ponto de vista tecnológico, os argumentos a favor da LFHC enquanto forma farmacêutica prática decorrem do facto de os SEDDS serem misturas que podem ser administradas em cápsulas de gelatina moles ou duras, e os exemplos de SNEGs em cápsulas duras demonstram um aumento de 2 a 3 vezes na libertação e de 2 vezes na permeabilidade em modelos intestinais, corroborando a hipótese de que os sistemas autoemulsificantes encapsulados podem melhorar a etapa de absorção oral para moléculas lipofílicas.[10, 11]
Em simultâneo, a "homeostase das catecolaminas" deve ser formulada com cautela, uma vez que as catecolaminas tipicamente não atravessam a BHE madura e, por conseguinte, os mecanismos de ação reais dos botânicos e das respetivas formulações no SNC serão indiretos (por exemplo, modulação da neurotransmissão ou da neurotrofia, tal como nos dados sobre a Bacopa ou o BDNF após a administração de lipossomas de resveratrol direcionados), em vez de se basearem no fornecimento direto de dopamina ou noradrenalina ao cérebro.[15, 51, 54] O trabalho futuro, para merecer a designação de tecnologia de penetração na BHE de grau "farmacêutico" no campo dos nootrópicos, deve combinar:
- métodos farmacocinéticos rigorosos (incluindo a diferenciação da forma livre e dos metabolitos),
- medições diretas da exposição no SNC, e
- o design de sistemas lipídicos com controlo da precipitação/dispersão e potencial ligação de ligandos, o que decorre diretamente das observações sobre as limitações da determinação da curcumina livre, a dependência da absorção face à dispersão, e os benefícios da funcionalização em modelos de BHE.[14, 28, 42]
