Nanocząstki z symwastatyną w leczeniu hiperplazji intimy – wyniki badań

Jakie były cele i metodologia badań?

Badanie przedstawione w artykule jest badaniem laboratoryjnym i przedklinicznym, które oceniało skuteczność nanocząstek funkcjonalizowanych chitozanem zawierających symwastatynę (SL-cNPs) w redukcji hiperplazji intimy (IH) po przezskórnej angioplastyce balonowej (PTA) w modelu zwierzęcym.

Populacja badana obejmowała komórki śródbłonka naczyniowego (EC) i komórki mięśni gładkich naczyń (VSMC) w badaniach in vitro oraz szczury Sprague-Dawley (samce w wieku 17-20 tygodni, o masie około 400 g) w modelu urazu balonowego tętnicy szyjnej in vivo. W badaniu in vivo zastosowano 6 grup eksperymentalnych (n=6-9 zwierząt w każdej grupie), które otrzymały różne schematy leczenia po uszkodzeniu tętnicy szyjnej cewnikiem balonowym.

Czy statyny mogą zmienić przebieg hiperplazji?

Restenoza spowodowana hiperplazją intimy po angioplastyce balonowej w leczeniu choroby tętnic obwodowych (PAD) pozostaje istotnym problemem klinicznym, prowadzącym do konieczności ponownych interwencji i gorszych wyników leczenia. Odsetek wtórnych niedrożności waha się od 20% do 60%, zależnie od lokalizacji i rodzaju zabiegu. Hiperplazja intimy jest inicjowana przez złuszczenie komórek śródbłonka i uszkodzenie komórek mięśni gładkich naczyń. Uszkodzenie śródbłonka stymuluje produkcję cząsteczek prozapalnych i aktywację krążących monocytów, które inicjują nadmierną formację neointimy poprzez migrację VSMC, proliferację VSMC i nadmierne odkładanie macierzy pozakomórkowej.

Statyny są konkurencyjnymi inhibitorami reduktazy 3-hydroksy-3-metylo-glutarylo-CoA (HMG-CoA), blokującymi limitujący etap w szlaku syntezy mewalonianu/cholesterolu. Poza obniżaniem poziomu cholesterolu, wykazują korzystne działania plejotropowe poprzez hamowanie produkcji izoprenoidów, co zaburza sygnalizację małych białek G, w tym Ras i Rho. Te efekty mogą przyczyniać się do redukcji IH poprzez: (1) zmniejszenie migracji i proliferacji VSMC; (2) osłabienie stanu zapalnego naczyń przez zmniejszenie adhezji leukocytów i migracji przez śródbłonek; oraz (3) przyspieszenie reendotelializacji poprzez mobilizację, różnicowanie i poprawę przeżywalności rezydentnych i krążących komórek progenitorowych śródbłonka. W modelach zwierzęcych, doustna symwastatyna zmniejszała IH o 25%. Niestety, systemowe podawanie statyn jest ograniczone przez niską rozpuszczalność, szybki metabolizm, niską biodostępność oraz działania niepożądane u około 9% pacjentów.

Czy nanoformulacje rewolucjonizują dostarczanie leków?

Badacze wykorzystali poli-mleczano-ko-glikolowy kwas (PLGA), zatwierdzony przez FDA biodegradowalny polimer, który można formować w nanocząstki pasywnie ukierunkowane na tkanki i uwalniające zawarte substancje w kontrolowany, zlokalizowany sposób. Nanocząstki pokryto chitozanem, naturalnie występującym biopolimerem pozyskiwanym ze skorup skorupiaków, który jest polikationowy. Badania wskazują, że pokrywanie nanocząstek dodatnio naładowanym chitozanem poprawia adhezję i rozpuszczalność w porównaniu do samego PLGA, optymalizując uwalnianie zawartych substancji.

W badaniach in vitro wykazano, że nanocząstki funkcjonalizowane chitozanem znacznie lepiej łączą się z komórkami śródbłonka i mięśni gładkich naczyń niż nanocząstki bez chitozanu (79,6% vs 6,5% dla EC i 46,4% vs 1,6% dla VSMC). Jest to prawdopodobnie związane z dodatnim ładunkiem powierzchniowym nadawanym przez chitozan. Ponadto SL-cNPs wpływały na ekspresję genów RhoA i RhoB w komórkach EC i VSMC, przy czym efekt ten był silniejszy niż w przypadku wolnej symwastatyny, co sugeruje, że adhezyjne właściwości SL-cNPs zapewniają dłuższą ekspozycję komórek na lek.

Jakie efekty zaobserwowano w badaniach in vitro i in vivo?

Ekspresja mRNA RhoA była znacząco zwiększona w VSMC hodowanych w obecności nisko- lub wysokodawkowych SL-cNPs (odpowiednio 1,42- i 1,61-krotny wzrost. Ekspresja RhoB była znacząco zwiększona po leczeniu VSMC wolną symwastatyną, nisko- i wysokodawkowymi SL-cNPs (odpowiednio 2,68-, 4,26- i 4,17-krotny wzrost. Nisko- i wysokodawkowe SL-cNPs wykazywały zwiększoną ekspresję RhoB w porównaniu do VSMC leczonych wolną symwastatyną (odpowiednio 1,59- i 1,55-krotny wzrost.

W modelu zwierzęcym testowano różne schematy podawania SL-cNPs: wewnątrznaczyniowo w niskiej (5,5 μg symwastatyny) lub wysokiej dawce (55 μg symwastatyny), okołonaczyniowo (55 μg symwastatyny) oraz w połączeniu z doustną symwastatyną (10 mg/kg/dzień. Średnie ± SEM wskaźniki IH były następujące: zwierzęta kontrolne 0,440 ± 0,04, wewnątrznaczyniowe puste-cNPs 0,416 ± 0,05, doustna symwastatyna 0,35 ± 0,03, wysokodawkowe okołonaczyniowe SL-cNP 0,35 ± 0,04, niskodawkowe wewnątrznaczyniowe SL-cNP 0,377 ± 0,03, wysokodawkowe wewnątrznaczyniowe 0,41 ± 0,04 i doustne + SL-cNPs 0,34 ± 0,03. Tylko doustna symwastatyna z dodatkiem niskodawkowych wewnątrznaczyniowych SL-cNPs znacząco zmniejszyła IH o 23% (0,34 ± 0,03, p < 0,05) w porównaniu z nieleczoną grupą kontrolną.

Jakie dalsze kroki podjąć w badaniach klinicznych?

Wyniki sugerują, że doustna symwastatyna zapewnia podstawowe hamowanie pośredników izoprenoidowych w krążeniu, podczas gdy SL-cNPs dostarczają lokalny, ostry efekt, który ułatwia skuteczność symwastatyny w zapobieganiu IH. Dlatego złożony efekt SL-cNPs i doustnej symwastatyny sugeruje, że konieczne są dalsze badania w celu oceny optymalnej dawki, czasu i/lub drogi podawania, które zwiększyłyby hamujący wpływ SL-cNPs na IH.

Ograniczenia badania obejmują mechanizm dostarczania SL-cNPs (krótkotrwałe leczenie wewnątrznaczyniowe) oraz brak udokumentowanej lokalizacji SL-cNPs w ścianie tętnicy. Przyszłe kierunki badań powinny koncentrować się na optymalizacji dostarczania cNPs poprzez zastosowanie różnych rozmiarów nanoformulacji, stężeń SL-cNPs oraz badanie różnych dróg podawania.

Podsumowując, chitozanowane nanoformulacje są wykonalne w zapobieganiu hiperplazji intimy, ale mogą nie być najlepszym nośnikiem do miejscowego dostarczania statyn do komórek naczyniowych. Przyszłe badania powinny oceniać optymalny rozmiar, stężenie, sposób dostarczania i czas przebywania SL-cNPs, aby zmaksymalizować efekt statyn, lub rozważyć inne formulacje nanocząstek w celu optymalizacji zapobiegania hiperplazji intimy.

Podsumowanie

Badanie koncentrowało się na ocenie skuteczności nanocząstek funkcjonalizowanych chitozanem zawierających symwastatynę w redukcji hiperplazji intimy po angioplastyce balonowej. Przeprowadzone eksperymenty obejmowały zarówno badania in vitro na komórkach śródbłonka naczyniowego i mięśni gładkich naczyń, jak i badania in vivo na szczurach. Nanocząstki pokryte chitozanem wykazały znacznie lepszą adhezję do komórek w porównaniu do niepokrytych (79,6% vs 6,5% dla EC i 46,4% vs 1,6% dla VSMC). W badaniach na zwierzętach najlepsze wyniki uzyskano przy połączeniu doustnej symwastatyny z niskodawkowymi wewnątrznaczyniowymi nanocząstkami, osiągając 23% redukcję hiperplazji intimy. Mimo obiecujących wyników, konieczne są dalsze badania nad optymalizacją dawkowania, czasu podawania i mechanizmów dostarczania nanocząstek, aby zwiększyć skuteczność tej metody terapeutycznej.

Bibliografia

Peters Ashley A., Kaur Chanpreet, Cabe Maleen, Langert Kelly A., Maier Kristopher and Gahtan Vivian. Simvastatin-Loaded Chitosan-Functionalized PLGA Nanoparticles: Characterization and Use in Intimal Hyperplasia Therapy. Pharmaceutics 2025, 17(3), 125-134. DOI: https://doi.org/10.3390/pharmaceutics17030391.