Avaliação farmacocinética da quetiapina nanoencapsulada : modelo para estudo de delivery cerebral através de um nanocarreador polimérico

Abstract

Introdução: A barreira hematoencefálica limita a penetração de compostos farmacologicamente ativos para o cérebro devido à presença de zônulas de oclusão no endotélio cerebral e a expressão de transportadores de influxo e efluxo que modulam o acesso de fármacos para o parênquima cerebral. Nanocápsulas de núcleo lipídico (LNC) tem sido estudadas como carreadores de fármacos para o tecido cerebral devido à capacidade de modulação da farmacocinética desses compostos. Entretanto, ainda pouco se sabe sobre os processos envolvidos nas alterações farmacocinéticas e na distribuição tecidual promovidas por esses transportadores. Objetivo: Pretendeu-se investigar as alterações na farmacocinética plasmática e penetração cerebral da quetiapina (QTP) nanoencapsulada em ratos Wistar. Materiais e Métodos: QLNC (1mg/mL) foram obtidas através da metodologia de nanoprecipitação e apresentaram reduzido tamanho de partícula (143 ± 6 nm), baixo indicie de polidispersão (PI < 0.1), alta eficiência de encapsulação (96%), potencial zeta negativo (-7.65 ± 0.815 mV) e pH ácido. QLNC quando visualizadas por MET apresentaram tamanho esférico, homogêneo com ausência de agregados. Os estudos in vivo desse trabalho foram aprovados pelo CEUA/UFRGS. Análise do plasma total e a utilização da microdiálise para determinação das concentrações plasmáticas e cerebrais livres foram realizadas após administração intravenosa da formulação de nanocápsulas de QTP (5 mg /kg ) (QLCN) ou do fármaco em solução (FQ) (5 mg /kg e 10 mg /kg) na presença e na ausência de 30 mg /kg de probenecida (PB), um inibidor de transportadores de membrana. Métodos validados foram utilizados para a quantificação do fármaco em diferentes matrizes. As concentrações cerebral e hepática totais foram investigadas através da técnica de homogeneizado de tecido. Além disso, a fração livre no plasma (fu) e a penetração nos eritrócitos também foi realizada. Resultados: QTP apresentou farmacocinética linear na faixa de doses investigadas, é um substrato para transportadores de efluxo na BHE. Diferenças foram observadas na fu da QTP até 2 h após administração de QLNC indicando que LNC do tipo III promove uma liberação sustentada do fármaco do carreador. QLNC não foi capaz de alterar o coeficiente de partição nos eritrócitos determinado in vitro. As concentrações cerebrais e hepáticas totais foram aumentadas após administração da formulação de nanocápsulas, porém, as concentrações cerebrais livres não foram alteradas em comparação com o QTP em solução. Após administração de PB o fator de penetração da QTP livre no cérebro foi reduzido de 1,55 ± 0.17 para 0,94 ± 0,15. Porém, essa inibição pela probenecida não teve efeito na penetração cerebral de QLNC (0,88 ± 0,21 – 0,92 ± 0.13) provavelmente devido ao fato da QTP ser carreada pela LNC e não estar disponível para interagir com transportadores. Conclusão: Considerando todos os resultados sugere-se que as LNC do tipo III carreiam a QTP através da circulação sistêmica até o parênquima cerebral.

Introduction: Blood-brain barrier (BBB) hinders the delivery of therapeutics to central nervous system due to the endothelial cells tight junctions, which restrict paracellular transport of substances, and the expression of influx and efflux transporters, which modulate drugs access to the brain. Lipid-core nanocapsules (LNC) have been proposed as drug carriers to improve brain delivery by modulating drug pharmacokinetics (PK). However, little in know about this modulation process and it is not clear whether the LCN carry the drug through the BBB or increase free drug penetration due to changes in the barrier permeability. Objective: The work aimed to investigate the alterations in the model drug quetiapine (QTP) plasma PK and brain penetration following nanoencapsulation into LNC (QLNC) using microdialysis. Methods: QLNC (1 mg.mL-1) were obtained by nanoprecipitation and presented small particle size (143 ± 6 nm), low polidispersion index (PI < 0.1), high incorporation efficiency (96%), negative zeta potential (–7.65 ± 0.815 mV) and acidic pH. TEM photomicrography showed spherically shaped particles and absence of aggregation. Animal studies approved by CEUA/UFRGS. Total plasma and free plasma and brain concentrations, last two determined by microdialysis, were analyzed after QLNC (5 mg/kg) and free drug (FQ – 5 and 10 mg/gk) i.v. dosing to Wistar rats alone or following probenecid (PB), an influx transporter inhibitor, i.v. administration (30 mg/kg). Drug was quantified in all matrices by validate LC/UV methods. Total brain and liver concentration after FQ and QLNC dosing were investigated in tissues homogenate. Furthermore, QTP free fraction (fu) in plasma and erythrocyte penetration were determined. Results: QTP presented linear PK in the dose range investigated and is substrate to influx transporters at the BBB. Differences observed on QTP fu up to 2 h after QLNC dosing indicate a drug slow release in the blood stream loaded into the LNC type III nanocarrier for this period of time. The LNC did not altered QTP erythrocytes partition coefficient. Total brain and liver concentrations were increased after QLNC dosing but free brain concentrations were not altered in comparison with FQ dosing. After PB dosing, QTP brain penetration was reduced from 1.55 ± 0.17 to 0.94 ± 0.15 when FQ was administered but the inhibition of influx transporters had no effect on QLNC brain penetration (0.88 ± 0.21 to 0.92 ± 0.13) probably because QTP is loaded into the LNC and not available to interact with transporters. Conclusions: Taking together these results suggested that LNC type III carries QTP in the blood stream and delivers the drug to the brain.