Резюме
В представленной литературе fisetin и quercetin неоднократно упоминаются как биоактивные флавоноиды, эффективность которых в реальных условиях ограничена фармакокинетическими характеристиками препаративной формы. Множество источников напрямую указывают на плохую растворимость в воде и низкую измеряемую биодоступность традиционных препаратов, растворов или суспензий.[1–4] Различные нанотехнологические и липидные подходы (липосомы, нанолипосомы, полимерные мицеллы, наносуспензии, наноэмульсии, нанокохлеаты, SNEDDS) рассматриваются как практические стратегии для улучшения системной экспозиции и/или кинетики абсорбции, часто обеспечивающие значительный количественный прирост AUC или относительной биодоступности.[3–9] Наиболее выраженный фармакокинетический эффект у человека в анализируемой выборке данных продемонстрировала гибридная система мицелл в гидрогеле с fisetin (FF-20), которая увеличила AUC0–12h для fisetin в 26.9 раза, а Cmax — с 9.97 ng/mL до 238.2 ng/mL по сравнению с неформулированным препаратом сравнения, одновременно расширив временное окно, в течение которого fisetin поддавался количественному определению в плазме крови.[4]
Сенолитическое обоснование
В данном наборе данных fisetin во многих источниках напрямую позиционируется как сенотерапевтический или сенолитический флавоноид, включая исследование, в котором fisetin был выбран именно как «хорошо изученный сенотерапевтический препарат» для тестирования в липосомах, а также обзорное утверждение о том, что fisetin обладает «сенолитическими эффектами».[10, 11] Ссылки на доклинические данные in vivo в представленных выдержках указывают, что среди десяти природных флавоноидов, протестированных in vivo, fisetin был охарактеризован как «наиболее мощное сенолитическое соединение», снижающее маркеры старения у прогероидных и старых мышей.[12] Тем не менее, единственное включенное в выборку прямое экспериментальное исследование на модели клеточного старения (индуцированное доксорубицином старение клеток A549 и WI38) не выявило селективного сенолиза для свободного fisetin или нагруженных fisetin липосом в тестах на жизнеспособность клеток, хотя при этом методом ELISA наблюдалась сеноморфная модуляция цитокинов SASP IL-6 и IL-8.[10]
Стратегии липосомального инкапсулирования
Липосомальный fisetin представлен несколькими методами получения и характеризации, включая метод тонкого слоя/тонкой пленки с использованием определенных фосфолипидов и холестерина, а также платформу нанолипосом на основе испарения тонкой пленки с возможностью нанесения покрытия из гиалуроновой кислоты для повышения стабильности и улучшения мицеллообразования в фазе пищеварения.[10, 13] В одном in vitro исследовании старения клеток липосомы получали путем смешивания DOPC, DSPE и холестерина в органическом растворителе с последующим формированием липидной пленки, регидратацией в буфере HEPES и экструзией через поликарбонатные мембраны до размера 100 nm для получения однородных липосом.[10] Пустые липосомы имели средний гидродинамический диаметр (Z-average) 115.9 ± 0.9 nm (PDI 0.155 ± 0.004) и ζ-потенциал −20.3 ± 0.6 mV, в то время как инкапсулирование fisetin привело к уменьшению размера до 95.1 ± 1.0 nm (PDI 0.178 ± 0.008) и сдвигу ζ-потенциала до −11.6 ± 1.2 mV при эффективности инкапсулирования 13.68%.[10]
В другой системе нанолипосом использовались лецитин и fisetin в массовом соотношении 25:1 при концентрации fisetin 0.8 mg/mL. Система была получена методом испарения тонкой пленки и ультразвуковой обработки (2 min при 40 W/cm²), что позволило получить прямоугольные нанолипосомы размером ~80 nm с PDI около 0.3.[13] Покрытие из гиалуроновой кислоты (HA) готовили путем растворения HA в фосфатном буфере и смешивания с нанолипосомами в объемном соотношении 1:10 при перемешивании в течение ночи. При этом молекулярная масса HA влияла на эффективность инкапсулирования (90–95% для 3/35/90–100 kDa, со снижением до 79% при 150–250 kDa и до 74% при 1000–1500 kDa).[13]
Полимерные и самособирающиеся мицеллы
Полимерные мицеллы эксплицитно описаны в базе данных как наноразмерные структуры типа «ядро/оболочка», формируемые амфифильными блок-сополимерами, причем несколько мицеллярных систем quercetin обеспечивают количественное улучшение показателей пероральной PK.[2, 5, 7] У крыс мицеллы MPEG-b-PLLA с quercetin (полученные методом гидратации тонкой пленки) имели размер частиц 88.5 ± 2.6 nm с PDI 0.13 ± 0.04, эффективность инкапсулирования 82.5 ± 2.1% и дзета-потенциал −8.72 ± 1.03 mV.[7] Данная мицелла увеличила AUC0–∞ с 4633.71 ± 557.67 h·ng/mL (водная суспензия) до 41677.10 ± 4573.95 h·ng/mL, что было напрямую охарактеризовано как 9-кратное повышение относительной пероральной биодоступности, с более высокой Cmax (1920.83 ± 250.14 ng/mL против 628.67 ± 64.66 ng/mL) и отсроченным временем достижения максимальной концентрации Tmax (7.3 ± 1.6 h против 3.0 ± 1.1 h).[7]
Второй подход к созданию мицелл quercetin основывался на использовании мицелл Soluplus, полученных методом модифицированного пленочного диспергирования (Soluplus плюс F127), в которых при теоретической загрузке препарата 7% был достигнут размер частиц 79.00 ± 2.24 nm с PDI 0.154 ± 0.044, эффективность инкапсулирования составила 95.91% ± 4.05%, а дзета-потенциал — −17.10 ± 2.30 mV.[2] У собак породы бигль эти мицеллы увеличили время детектирования quercetin в плазме с 24 h (свободный препарат) до 48 h (мицеллярная форма) и повысили Cmax с 5.24 μg·mL−1 до 7.56 μg·mL−1, при этом зарегистрированный период полувыведения оказался в 2.19 раза больше, чем у чистого quercetin.[2]
Твердые липидные платформы и наночастицы
Помимо мицелл и липосом, анализируемый массив данных включает множество платформ наночастиц, охватывающих полимерные наночастицы (PLGA), белковые наночастицы (на основе BSA), наночастицы на основе ионного гелеобразования хитозана, а также наносуспензии/нанокристаллы, каждая из которых охарактеризована детальными показателями размера и степени инкапсулирования.[1, 14–16] Наночастицы PLGA для fisetin были разработаны для оценки при внутривенном введении; для примера рецептуры (NP4) средний размер частиц составил ~330 nm, ζ-потенциал — −7.2 mV, PDI — 0.25, эффективность инкапсулирования — 83.58%, а загрузка препарата — 13.93%.[17] Для второй системы наночастиц PLGA с fisetin (FST-NP) сообщалось о среднем размере 187.9 nm, PDI 0.121, ζ-потенциале −29.2 mV и эффективности инкапсулирования 79.3%. Данная система продемонстрировала в 4.9×, 3.2× и 2.3× более высокую проницаемость по сравнению с суспензией в модели вывернутого мешка кишечника в двенадцатиперстной, тощей и подвздошной кишках соответственно.[15]
Фолат-таргетные наночастицы с fisetin (FFANPs) были описаны как монодисперсные сферические частицы размером 150 nm с PDI 0.117, высокой эффективностью инкапсулирования (92.36% ± 3.84) и емкостью загрузки 8.39% ± 3.04, что в контексте представленной выдержки подтверждает концепцию рецепторного таргетинга, а не оптимизации пероральной экспозиции.[14] Наночастицы хитозан/TPP, полученные методом ионного гелеобразования с fisetin (FNPs), имели средний размер 363.1 ± 17.2 nm, ζ-потенциал +17.7 ± 0.1 mV, эффективность инкапсулирования 78.79 ± 7.7% и емкость загрузки 37.46 ± 6.6%.[1]
Самоэмульгирующиеся системы и наноэмульсии
В выборке данных приводятся как теоретическое описание концепций SNEDDS, так и конкретные наноэмульсионные системы с результатами оценки PK для fisetin in vivo, подчеркивающие определяющую роль рецептуры в кинетике абсорбции и терапевтической эффективности доз на моделях заболеваний.[5, 6] Оптимизированный наноэмульсионный состав для fisetin (наноэмульсия 9) состоял из Miglyol 812 N (10%), Labrasol (10%), Tween 80 (2.5%), Lipoid E80 (1.2%), глицерина (2.25%), NaOH (0.1N) до pH 7 и воды до 100%; для этого препарата на основе Miglyol сообщалось о диаметре наночастиц 146 ± 3 nm и очень низком PDI (0.015).[6] Та же группа наноэмульсий характеризовалась диаметром капель 153 ± 2 nm, отрицательным ζ-потенциалом −28.4 ± 0.6 mV и PDI 0.129; при этом наноэмульсия оставалась стабильной при 4 °C в течение 30 дней, а при 20 °C наблюдалось разделение фаз.[6]
С точки зрения фармакокинетики, при внутривенном введении данной наноэмульсии fisetin в дозе 13 mg/kg не было обнаружено существенных различий в системной экспозиции по сравнению со свободным fisetin. Однако при внутрибрюшинном введении наблюдалось 24-кратное увеличение относительной биодоступности по сравнению со свободным fisetin, что связывают с более быстрой абсорбцией, выражающейся в сокращении среднего времени абсорбции (MAT 1.97 h против 5.98 h).[6]
Для quercetin в одном из исследований SNEDDS был описан оптимизированный самонаноэмульгирующийся состав с использованием триацетина в качестве масляной фазы, Tween 20 в качестве ПАВ и этанола в качестве со-ПАВ; при этом размер частиц состава NE4 составил 11.96 nm при высоком содержании активного вещества (от ~97.98% до 100.88%).[18]
Количественный прирост биодоступности
Представленные литературные данные демонстрируют устойчивую закономерность: нано- и липидные системы доставки способны многократно увеличивать системную экспозицию по сравнению с традиционными растворами, суспензиями или неформулированными препаратами сравнения, причем показатели кратного увеличения приводятся непосредственно во многих независимых исследованиях и обзорах.[3–5, 7–9] В таблице ниже систематизированы зарегистрированные показатели кратного увеличения и ключевые конечные точки PK в точном соответствии с первоисточниками, с использованием относительной биодоступности на основе AUC (где применимо).
| Флавоноид | Система | Модель | Ключевой количественный прирост | Зарегистрированные показатели PK |
|---|---|---|---|---|
| Fisetin | Гибридная система мицелл в гидрогеле FENUMAT (FF-20) | Здоровые добровольцы (однократная доза) | AUC0–12h в 26.9 раза выше по сравнению с UF[4] | Cmax 238.2 ng/mL (FF-20) против 9.97 ng/mL (UF); Tmax 1.24 h против 0.88 h; t1/2 1.51 h против 1.14 h; fisetin поддается количественному определению до 8 h против 2 h[4] |
| Fisetin | Наноэмульсия | Мыши (внутрибрюшинно) | В 24 раза более высокая относительная биодоступность по сравнению со свободным fisetin[6] | Более быстрая абсорбция (MAT 1.97 h против 5.98 h); аналогичная системная экспозиция при внутривенном введении по сравнению со свободным веществом (совпадающие кривые; сопоставимые Cmax/AUC/t1/2)[6] |
| Fisetin | Нанокохлеаты (данные обзора) | In vivo (способ введения указан в контексте пролонгированного высвобождения) | Биодоступность повышена до 141 раза[5] | Описано как пролонгированное высвобождение из полученного комплекса[5] |
| Fisetin | Липосомальная система (данные обзора) | In vivo (внутрибрюшинно) | Биодоступность повышена в 47 раз[5] | Способ введения указан как внутрибрюшинная инъекция[5] |
| Quercetin | Мицелла MPEG-b-PLLA | Крысы линии SD (перорально) | Относительная пероральная биодоступность в 9 раз выше по сравнению с водной суспензией (на основе AUC)[7] | AUC0–∞ 41677.10 ± 4573.95 против 4633.71 ± 557.67 h·ng/mL; Cmax 1920.83 ± 250.14 против 628.67 ± 64.66 ng/mL; Tmax 7.3 ± 1.6 против 3.0 ± 1.1 h[7] |
| Quercetin | Жидкая мицеллярная матрица LipoMicel | Здоровые добровольцы (перекрестное исследование) | Увеличение AUC в 8 раз и Cmax в 9 раз по сравнению со свободным quercetin[8] | Cmax 182.85 ng/mL при Tmax 0.5 h; в отчете об исследовании AUC для фитосомы несколько выше, чем для LipoMicel[8] |
| Quercetin | Казеиновые наночастицы с HP-β-CD | Крысы линии Wistar (перорально) | Относительная пероральная биодоступность близка к 37% (в девять раз выше, чем у контрольного раствора); биодоступность контрольного перорального раствора составляет около 4%[3] | Концентрации в плазме определялись до 72 h для Q-HPCD-NP; AUC составила 61 μg·h/mL, что примерно в 10 раз выше, чем для перорального раствора[3] |
| Quercetin | Наносуспензии со стабилизаторами и метаболическими ингибиторами | Крысы линии SD (перорально) | Абсолютная биодоступность повышена до 23.58% против 3.61% для водной суспензии (наивысший показатель в группе SPC-Pip-Que-NSps)[9] | В тексте сообщается об увеличении AUC0–∞ в 6.5× (SPC-Pip) и 4.3× (TPGS) по сравнению с суспензией, с приведением значений AUC[9] |
| Quercetin | Самостабилизирующаяся эмульсия Пикеринга на основе нанокристаллов | Крысы линии SD (перорально) | AUC0–t увеличилась в 2.76× по сравнению с грубым порошком и в 1.38× по сравнению с нанокристаллами[19] | Tmax сократилось до 1.75 ± 1.26 h против 3.33 ± 1.63 h (грубый порошок) и 2.96 ± 0.17 h (NC); Cmax составила 6.06 μg·mL−1 (NSSPE) против грубого порошка (заявлено соотношение 2.41×)[19] |
Ограничения пресистемного метаболизма и абсорбции
Хотя представленный набор данных не содержит прямой количественной оценки путей печеночного метаболизма, ряд исследований наглядно демонстрируют, что разработка специальной рецептуры позволяет контролировать процесс и временную динамику абсорбции. Это выражается, в частности, в ускоренной абсорбции (сокращении MAT) для наноэмульсии fisetin при внутрибрюшинном введении и в увеличении времени детектирования препарата у человека для FF-20 по сравнению с неформулированным аналогом.[4, 6] Для quercetin применение пероральных наноносителей обеспечивает продление системного удерживания: так, казеиновые наночастицы поддерживали измеряемые концентрации в плазме до 72 h (по сравнению с 24 h для наночастиц без циклодекстрина), а мицеллы Soluplus увеличивали время детектирования у собак до 48 h по сравнению с 24 h для свободного препарата.[2, 3] Полученные данные также показывают, что наноносители способны сдвигать Tmax в обоих направлениях в зависимости от архитектуры системы; примером служат увеличение Tmax при использовании мицелл MPEG-b-PLLA с quercetin (7.3 h против 3.0 h) и сокращение Tmax при использовании эмульсии Пикеринга с quercetin (1.75 h против 3.33 h).[7, 19]
Аналитическая валидация
Представленные данные убедительно доказывают, что количественная оценка наноформ флавоноидов в значительной степени опирается на методы жидкостной хроматографии (HPLC/UPLC) и LC-MS/MS с дополнительным использованием спектрофотометрии в УФ- и видимой областях (UV-Vis) и флуоресцентных методов для характеризации лекарственных форм и определения количественного содержания.[1, 4, 7, 9, 10, 13] В исследованиях фармакокинетики fisetin у человека для системы FF-20 fisetin и его метаболит geraldol определялись количественно с помощью метода UPLC-ESI-MS/MS (QTRAP) в режиме MRM регистрации отрицательных ионов после экстракции ацетонитрилом и фильтрации; содержание fisetin также измерялось валидированным методом HPLC.[4] При изучении фармакокинетики мицеллярного quercetin у крыс метод тройного квадрупольного LC-MS/MS использовался для количественного анализа quercetin по MRM-переходу m/z 301.1 → 151.0 с хроматографическим разделением на колонке Agilent Eclipse-C18 и изократическим режимом подвижной фазы вода/метанол.[7]
В ряде работ по разработке составов для анализа содержания, высвобождения и проницаемости применялись методы HPLC-UV или HPLC-DAD, в том числе обращенно-фазовая HPLC с УФ-детектированием при 360 nm для количественного определения наноэмульсии fisetin и метод HPLC-UV с DAD при 370 nm для анализа казеиновых наночастиц, нагруженных quercetin.[3, 6] В некоторых системах для оценки концентрации fisetin или quercetin использовалась UV-Vis спектрофотометрия (например, измерение при 364 nm для наночастиц хитозана с fisetin; при 374 nm для оценки растворения/содержания препарата в SNEDDS с quercetin), а в одном из исследований липосомального fisetin его концентрацию определяли спектрофлуориметрическим методом с длинами волн возбуждения/эмиссии 418/486 nm.[1, 10, 18]
Результаты исследований клеточного старения и терапевтической эффективности
Непосредственные результаты на моделях клеточного старения в представленном наборе данных в настоящее время представлены преимущественно одним in vitro исследованием по тестированию свободного fisetin и нагруженных им липосом на моделях индуцированного доксорубицином старения. В данном исследовании ни свободный fisetin, ни его липосомальная форма не вызвали селективного апоптоза стареющих клеток по сравнению со здоровыми в тестах на жизнеспособность.[10] Тем не менее, авторы этой работы сообщили о сеноморфной активности, критерием которой служило снижение секреции IL-6 и IL-8 в стареющих клетках, и на основании анализа ELISA охарактеризовали как свободный, так и липосомальный fisetin как модуляторы SASP.[10]
В дополнение к этим результатам, приводимое во фрагментах внешнее утверждение о сенолитической активности in vivo указывает на то, что fisetin был признан наиболее мощным сенолитиком среди десяти протестированных in vivo флавоноидов, снижающим маркеры старения у прогероидных и старых мышей, однако детальная информация о рецептуре в цитируемых материалах отсутствует.[12]
Помимо конечных точек, связанных со старением клеток, ряд нанорецептур демонстрируют терапевтическую эффективность на моделях заболеваний, согласующуюся с улучшением системной экспозиции. Так, наноэмульсия fisetin обеспечила снижение объема опухоли на 53% при дозе 36.6 mg/kg, в то время как для сопоставимого ингибирования роста опухоли у мышей с карциномой легких Льюис потребовалась доза свободного fisetin, превосходящая ее примерно в 6 раз (223 mg/kg).[6]
Другие примеры терапевтической эффективности, не связанные со старением клеток, включают применение наносуспензии fisetin, которая улучшала память и обучаемость, а также снижала уровень MAO-A у мышей с деменцией, индуцированной Aβ(25–35); а также наночастиц хитозана с fisetin, которые снижали уровень мРНК воспалительных цитокинов (TNF-α и IL-6) и повышали уровень IL-10 в хондроцитах, предварительно обработанных IL-1β, одновременно предотвращая снижение экспрессии транскриптов, связанных с хрящевой тканью (Sox-9 и COL2).[1, 16]
Трансляционный статус
Анализируемый массив данных включает ряд исследований биодоступности формулированных препаратов fisetin и quercetin на здоровых добровольцах, что обеспечивает прямую трансляционную значимость выводов об улучшении системной экспозиции.[4, 8] Для fisetin рандомизированное двойное слепое перекрестное исследование с участием 15 здоровых добровольцев сравнивало дозу 1000 mg UF с дозой 1000 mg FF-20 (соответствующей 192 mg чистого fisetin) с 10-дневным периодом вымывания. Это позволило провести прямое внутрииндивидуальное сравнение PK, которое показало заметно более высокие значения AUC и Cmax для FF-20, а также увеличение времени обнаружения fisetin в плазме крови.[4]
Для quercetin в открытом перекрестном исследовании с участием 12 здоровых взрослых добровольцев оценивали три препараты quercetin; было показано, что применение жидкой мицеллярной матрицы LipoMicel обеспечивает увеличение AUC в 8 раз и Cmax в 9 раз по сравнению со свободным quercetin, при этом Cmax составила 182.85 ng/mL при Tmax 0.5 h.[8]
Пробелы в исследованиях и перспективные направления
В рамках представленных доказательств ключевым пробелом является слабая взаимосвязь между повышением пероральной биодоступности и непосредственным элиминированием стареющих клеток (например, их селективным удалением). Единственный приведенный здесь прямой эксперимент на модели клеточного старения продемонстрировал лишь сеноморфное снижение SASP без проявления сенолитической селективности как для свободного fisetin, так и для нагруженных им липосом.[10] Другим пробелом является то, что для некоторых платформ заявляются существенные улучшения биодоступности на этапе абсорбции или проницаемости (например, нанолипосомы с fisetin увеличивали биодоступность при пищеварении до 88.9–92.5% по сравнению с 7.2% в масляной фазе, а наночастицы PLGA с fisetin повышали кишечную проницаемость до 4.9× в модели вывернутого мешка кишечника) без параллельного подтверждения системной PK in vivo в приведенных выдержках.[13, 15]
Практическим перспективным направлением, вытекающим из полученных данных, является более тесная интеграция характеризации лекарственных форм с валидированными биоаналитическими методами контроля. Анализируемые материалы демонстрируют широкий спектр используемых методик — от LC-MS/MS и UHPLC-HRMS в клинических исследованиях PK до анализа методом UV-Vis для оценки эффективности капсулирования или растворения при скрининге составов. Это указывает на то, что гармонизация стратегий количественного определения могла бы значительно улучшить сопоставимость результатов различных исследований.[1, 4, 8, 18]
Вторым перспективным направлением является выбор терапевтической формы с учетом желаемого профиля абсорбции. Исследования демонстрируют как увеличение, так и сокращение Tmax в зависимости от типа носителя (например, мицеллы MPEG-b-PLLA увеличивают Tmax, тогда как эмульсии Пикеринга сокращают его). Это означает, что «оптимальный» состав может варьироваться в зависимости от конкретной терапевтической цели и режима дозирования.[7, 19]
