Przełomowa terapia RZS z wykorzystaniem systemu mikronakłuć

Czy system mikronakłuć otwiera nowe horyzonty w terapii RZS?

Badanie eksperymentalne przeprowadzone przez zespół naukowców z Chin przedstawia innowacyjne podejście do leczenia reumatoidalnego zapalenia stawów (RZS) z wykorzystaniem systemu mikronakłuć dostarczających kompleks melittyny i siarczanu chondroityny. Badacze opracowali specjalny system dostarczania leku w postaci plastrów z mikronakłuciami, które umożliwiają miejscowe podawanie substancji czynnej bezpośrednio w obszarze zapalnym.

Populacja badana obejmowała szczury Wistar, u których wywołano model RZS poprzez iniekcję kolagenu typu II (model CIA – collagen-induced arthritis). Zwierzęta podzielono na pięć grup: kontrolną bez CIA, grupę CIA bez leczenia, grupę leczoną kompleksem melittyny i siarczanu chondroityny podawanym w postaci zastrzyków, grupę otrzymującą plastry z mikronakłuciami bez substancji czynnej oraz grupę otrzymującą plastry z mikronakłuciami zawierające kompleks melittyny i siarczanu chondroityny (MC@CCMNPs).

Jakie mechanizmy kryją się za działaniem nowatorskich plastrów?

Reumatoidalne zapalenie stawów jest przewlekłą chorobą autoimmunologiczną dotykającą około 1% populacji światowej, charakteryzującą się postępującym uszkodzeniem stawów i niepełnosprawnością. Konwencjonalne terapie, takie jak metotreksat czy etanercept, mają liczne ograniczenia, w tym kumulację leku w narządach, długotrwałe schematy leczenia i nieprzewidywalne skutki uboczne. Badacze skupili się na wykorzystaniu melittyny (MEL) – peptydu stanowiącego 50% jadu pszczelego, który wykazuje silne działanie przeciwzapalne. Jednakże melittyna ma tendencję do integracji z błoną lipidową komórek, co powoduje jej cytotoksyczność i ryzyko hemolizy. Aby rozwiązać ten problem, naukowcy połączyli melittynę z siarczanem chondroityny (CS) – naturalnym składnikiem płynu stawowego o właściwościach smarujących i wspomagających leczenie RZS.

Badacze opracowali specjalne plastry z mikronakłuciami (CCMNPs) wykonane z metakrylowanego siarczanu chondroityny (CSMA), które zawierały kompleks melittyny i siarczanu chondroityny (MC) w optymalnym stosunku masowym 1:3. System ten został zaprojektowany w kształcie przypominającym łapę szczura, co ułatwiało jego przyleganie do skóry zwierząt. Mikronakłucia tworzyły mikrokanały w skórze, umożliwiając kontrolowane uwalnianie kompleksu MC bezpośrednio w miejscu zapalenia. Każdy plaster zawierał 146 mikronakłuć, a każde mikronakłucie miało wysokość około 900 μm i średnicę końcówki mniejszą niż 20 μm, co zapewniało skuteczną penetrację skóry na głębokość około 250 μm.

Istotnym aspektem badania było wykorzystanie technologii krioprezerwacji (CMNP) do wytwarzania plastrów, co pozwoliło na zachowanie stabilności strukturalnej i aktywności biologicznej melittyny. Badania spektroskopowe (CD i HPLC) potwierdziły, że proces wytwarzania krioplastrów miał minimalny wpływ na strukturę drugorzędową melittyny, co jest kluczowe dla zachowania jej właściwości terapeutycznych.

Badania in vitro wykazały, że kompleksacja melittyny z siarczanem chondroityny znacząco zmniejszyła ostrą toksyczność melittyny wobec fibroblastopodobnych komórek synowialnych (FLS), które odgrywają kluczową rolę w patogenezie RZS. Kompleks MC zachował zdolność do indukowania apoptozy FLS oraz zmniejszania ekspresji cząsteczek adhezyjnych ICAM-1 i VCAM-1, które uczestniczą w migracji leukocytów przez tkankę synowialną. Ponadto, kompleks MC hamował szlak sygnałowy NF-κB poprzez zmniejszenie ekspresji białek pIKKβ i pp65, co przyczyniało się do zmniejszenia stanu zapalnego.

Badania kinetyki uwalniania leku wykazały, że melittyna załadowana w podstawie plastra wykazywała powolne, kontrolowane uwalnianie przez okres 72 godzin, przy czym około 50% substancji uwalniało się w ciągu pierwszych 5 godzin. W przeciwieństwie do tego, melittyna załadowana w końcówkach mikronakłuć uwalniała się znacznie szybciej, osiągając 80% uwolnienia w ciągu 5 godzin. Ta charakterystyka uwalniania jest korzystna dla długotrwałej terapii RZS, która wymaga ciągłego dostarczania leku dla utrzymania efektu przeciwzapalnego.

Czy wyniki badań potwierdzają skuteczność terapii w RZS?

Badania in vivo wykazały, że plastry MC@CCMNPs skutecznie łagodziły objawy RZS u szczurów z modelem CIA. W porównaniu z grupą nieleczoną, szczury otrzymujące MC@CCMNPs wykazywały znaczną poprawę w zakresie masy ciała, grubości łap i wyników w skali RZS. Badania radiograficzne i mikro-CT potwierdziły zmniejszenie tworzenia się osteofitów i erozji kości w grupach leczonych kompleksem MC. Analizy histopatologiczne wykazały, że leczenie MC@CCMNPs skutecznie zmniejszało hiperplazję błony maziowej, naciek komórek zapalnych i uszkodzenie chrząstki stawowej.

Szczegółowe analizy immunohistochemiczne wykazały znaczące zmniejszenie ekspresji metaloproteinazy macierzy-3 (MMP-3) w tkance synowialnej szczurów leczonych MC@CCMNPs. MMP-3, wydzielana głównie przez aktywowane FLS, odpowiada za degradację macierzy chrząstki, a jej zmniejszona ekspresja wskazuje na ochronne działanie terapii wobec chrząstki stawowej. Poziomy MMP-3 w łapach szczurów były znacznie wyższe niż w surowicy krwi, co podkreśla znaczenie miejscowego dostarczania leku.

Badania poziomów cytokin prozapalnych IL-1β i TNF-α w tkankach łap wykazały, że grupa leczona MC@CCMNPs miała poziomy zbliżone do grupy kontrolnej, podczas gdy grupa otrzymująca iniekcje kompleksu MC wykazywała podwyższone poziomy tych cytokin. Sugeruje to, że kontrolowane uwalnianie leku z plastrów z mikronakłuciami zapobiega gwałtownemu nagromadzeniu leku, które może prowadzić do reakcji zapalnej.

Co szczególnie istotne, w przeciwieństwie do terapii systemowej (iniekcje), podawanie kompleksu MC za pomocą plastrów z mikronakłuciami nie powodowało uszkodzeń narządów wewnętrznych ani zaburzeń parametrów hematologicznych. Badania histologiczne wykazały, że grupa otrzymująca iniekcje kompleksu MC wykazywała zauważalne zmiany w śledzionie i nerkach, podczas gdy grupa MC@CCMNPs nie wykazywała takich zmian. Ponadto, poziomy krwinek czerwonych (RBC) i płytek krwi (PLT) pozostawały niezmienione we wszystkich grupach, ale liczba białych krwinek (WBC) była znacząco wyższa w grupie otrzymującej iniekcje w porównaniu z grupą kontrolną, podczas gdy grupa MC@CCMNPs wykazywała wartości podobne do grupy kontrolnej.

Dodatkowo, badacze zastosowali technologię wzmocnionego powierzchniowo rozpraszania Ramana (SERS) do monitorowania pH i poziomów reaktywnych form tlenu (ROS) w tkankach stawowych. Wyniki wykazały, że leczenie MC@CCMNPs skutecznie normalizowało pH i zmniejszało poziomy ROS w stawach szczurów z RZS. W grupie nieleczonej pH było bliskie kwaśnemu (około 5,5), podczas gdy w grupie leczonej MC@CCMNPs pH powracało do wartości zbliżonych do neutralnych. Podobnie, poziomy ROS w grupie nieleczonej były znacznie wyższe (55,5 ng/ml w dniu 18 i 70,5 ng/ml w dniu 30) niż w grupie leczonej MC@CCMNPs (28,5 ng/ml w dniu 18 i 46,1 ng/ml w dniu 30). Ta integracja terapii z technologią monitorowania stwarza możliwość personalizacji leczenia i nieinwazyjnego śledzenia postępów terapii.

Podsumowując, badanie to przedstawia innowacyjny system dostarczania leków oparty na kompleksie melittyny i siarczanu chondroityny za pomocą plastrów z mikronakłuciami, który wykazuje wysoką skuteczność w leczeniu RZS przy minimalnych efektach ubocznych. Podejście to oferuje nieinwazyjną alternatywę dla tradycyjnych metod leczenia RZS, potencjalnie poprawiając komfort pacjentów i skuteczność terapii. Dalsze badania kliniczne są niezbędne do oceny zastosowania tego systemu u ludzi.

Podsumowanie

Badacze z Chin opracowali nowatorski system dostarczania leków w postaci plastrów z mikronakłuciami do leczenia reumatoidalnego zapalenia stawów. System zawiera kompleks melittyny (peptydu z jadu pszczelego) i siarczanu chondroityny, który jest aplikowany miejscowo w obszarze zapalnym. Badania na szczurach z indukowanym RZS wykazały znaczącą skuteczność terapeutyczną tego rozwiązania. Plastry zawierające 146 mikronakłuć umożliwiają kontrolowane uwalnianie substancji czynnej przez 72 godziny. Terapia skutecznie zmniejsza stan zapalny, chroni chrząstkę stawową i normalizuje poziomy cytokin prozapalnych. W przeciwieństwie do terapii systemowej, nie powoduje uszkodzeń narządów wewnętrznych ani zaburzeń hematologicznych. System umożliwia także nieinwazyjne monitorowanie postępów leczenia poprzez pomiar pH i poziomów reaktywnych form tlenu w tkankach stawowych.