CAPÍTULO 1

ANEMIA FALCIFORME, BENEFÍCIOS DA TERAPIA E MECANISMOS DE AÇÃO DA HIDROXIURÉIA: REVISÃO DE LITERATURA

SICKLE CELL ANEMIA, THERAPY BENEFITS AND HYDROXYUREA ACTION MECHANISMS: LITERATURE REVIEW

DOI: https://doi.org/10.56001/22.9786500466386.01

Submetido em: 15/12/2021

Revisado em: 14/05/2022

Publicado em: 24/06/2022

Brisa Machado Pereira

Universidade Federal de Juiz de Fora, campus Governador Valadares, Curso de Farmácia, Governador Valadares- MG

http://lattes.cnpq.br/5106193858190172

Cibele Velloso-Rodrigues

Universidade Federal de Juiz de Fora, campus Governador Valadares, Departamento de Ciências Básicas da Vida, Governador Valadares-MG

http://lattes.cnpq.br/9434047652764467

Antônio Frederico de Freitas Gomides

Universidade Federal de Juiz de Fora, campus Governador Valadares, Departamento de Ciências Básicas da Vida, Governador Valadares-MG

http://lattes.cnpq.br/6242741828028741

Resumo

A doença falciforme (DF) é uma hemoglobinopatia hereditária responsável pela formação da hemoglobina S (HbS) em conjunto com outras hemoglobinas. A homozigose da variante S leva à anemia falciforme (AF), a forma clínica mais grave da DF. A falcização do eritrócito com consequente hemólise crônica acarreta inflamação exacerbada, crises dolorosas, vaso-oclusão, acidente vascular cerebral (AVC) e estresse oxidativo. Atualmente, a terapia medicamentosa aprovada no Brasil para tratamento da AF é a hidroxiureia (HU). Apresentar os benefícios da terapia e mecanismos de ação da HU no tratamento da AF. Para a elaboração desta revisão foram consultados artigos provenientes de estudos sobre a doença falciforme, com ênfase na AF, utilizando-se bases de dados de periódicos indexados. A principal ação da HU que implica em benefícios terapêuticos na AF é o aumento da produção da hemoglobina fetal (HbF). Também foi encontrado que a HU tem ações que levam a redução da inflamação e do estresse oxidativo via distintos mecanismos celulares e moleculares. Tais ações proporcionam diminuição do estresse oxidativo, das crises dolorosas e da ocorrência de AVC na AF. Variantes gênicas que afetam a produção de HbF parecem estar associadas à resposta a HU. O tratamento com HU em crianças e adolescentes traz benefícios como a diminuição de danos neurocognitivos, a redução na deficiência de crescimento e de vitamina D. São vários e inegáveis os benefícios observados no tratamento da DF com HU. Estudos que buscam esclarecer os mecanismos de ação da HU devem ser estimulados para aumentar a adesão e a segurança ao tratamento desde a primeira infância para que as morbidades da doença falciforme sejam drasticamente reduzidas ao longo da vida.

Palavras-Chave: Doença falciforme. Anemia falciforme. Hidroxiureia. Terapia.

Abstract

Sickle cell disease (SCD) is an inherited hemoglobinopathy responsible for the formation of hemoglobin S (HbS) together with other hemoglobin. Homozygosity of the S variant leads to sickle cell anemia (SCA), the most severe clinical form of SCD. Sickling of the red blood cell with consequent chronic hemolysis leads to exacerbated inflammation, painful crises, vaso-occlusion, stroke, and oxidative stress. Currently, the drug therapy approved for the treatment of SCD in Brazil is hydroxyurea (HU). To present the benefits of HU therapy and its mechanisms of action in the treatment of SCA. Articles from studies of sickle cell disease, with emphasis on SCA, were consulted for the elaboration of this review, using databases of indexed journals. The main action of HU that implies therapeutic benefits in SCA is the increased production of fetal hemoglobin (HbF). It was also found that HU has actions that lead to the reduction of inflammation and oxidative stress via distinct cellular and molecular mechanisms. Such actions provide a decrease in oxidative stress, pain crises, and stroke occurrence in SCA. Gene variants that affect HbF production seem to be associated with the response to HU. Treatment with HU in children and adolescents brings benefits such as decreased neurocognitive damage, reduced growth, and vitamin D deficiency. There are several and undeniable benefits observed in the treatment of DF with HU. Studies seeking to clarify the mechanisms of action of HU should be encouraged to increase adherence and safety to treatment from early childhood so that sickle cell disease morbidities are drastically reduced throughout life.

Key words: Sickle cell disease. Sickle cell anemia. Hydroxyurea. Therapy.

Introdução

A doença falciforme (DF) é considerada umas das enfermidades hereditárias mais comuns do mundo, responsável pela formação da hemoglobina S (HbS), em conjunto com outras hemoglobinas. A variante genética do gene HBB que determina a HbS quando em homozigose determina a anemia falciforme (AF), forma mais grave e mais estudada dentre o conjunto de doenças falciformes (KATO et al., 2018; WARE et al., 2017; TELEN, 2016).

Na AF, alterações estruturais da hemácia em decorrência da baixa oxigenação da hemoglobina levará a mudanças nas suas propriedades físico-químicas. O processo inicial dessas alterações é conhecido como polimerização, que acontece pela união de várias moléculas de HbS à medida que a concentração de O₂ dentro da hemácia diminui, fazendo que estas assumam um formato falciforme rígido (MCGANN; WARE, 2015; WILLIAMS; THEIN, 2018) com a formação de polímeros de desoxihemoglobina (BRASIL – MINISTÉRIO DA SAÚDE, 2015). A polimerização vai acarretar uma série de eventos relacionados a hemólise excessiva, tais como: anemia severa, infecções recorrentes, crises de dor, icterícia, acidente vascular cerebral (AVC), síndrome torácica aguda e priapismo. Todas essas manifestações clínicas são o resultado da hemólise crônica, inflamação exacerbada e vaso-oclusão (TELEN, 2016; KUYPERS, 2014).

Atualmente, os tratamentos disponíveis para pacientes com AF incluem a transfusão sanguínea, o transplante de medula óssea (TMO) e o uso da hidroxiureia (HU).  A transfusão sanguínea a longo prazo pode causar hiperviscosidade, sobrecarga de volume, reações alérgicas, sobrecarga de ferro, e infecção por hepatite B, hepatite C, infecção pelo vírus do HIV e outros agentes. O transplante de medula óssea requer um doador compatível e ainda traz o risco de complicações durante a cirurgia (BUCHANAN et al, 2004; SILVA; SHIMAUT, 2006).

Diante de todos os embaraços decorrentes da transfusão sanguínea e do TMO, por ser segura, acessível e economicamente viável, a terapia com HU tem ganhado cada dia mais espaço devido aos benefícios no tratamento da DF, acarretando melhoria no quadro clínico e na qualidade de vida dos pacientes (WARE; DERTINGER, 2021; KARKOSKA et al., 2021; QUINN et al., 2021; SCHUCHARD et al., 2019; TSHILOLO et al., 2018; RODRIGUEZ et al., 2018). Baseado nessas evidências, foi realizada uma busca e análise em bases de dados de periódicos para produção desta revisão, com foco nos benefícios e mecanismos de ação da HU no tratamento da doença falciforme.

Metodologia

Trata-se de uma revisão de literatura integrativa de caráter exploratório realizada com buscas em artigos científicos datados de 2004 a 2021, obtidos em diferentes bases de dados: Scielo, BVS (Biblioteca Virtual de Saúde), Google Acadêmico, PubMed, Periódicos Capes e Manuais do Ministério da saúde e da Agência de Vigilância Sanitária, utilizando a seguinte combinação de descritores em português e inglês: “Doença falciforme” (sickle cell disease), “Anemia falciforme” (sickle cell anemia) e “Hidroxiureia” (Hydroxyurea).

A pesquisa literária foi realizada no segundo semestre de 2021. Foram incluídos 46 artigos completos, sendo que 30 artigos foram publicados nos últimos cinco anos, com dados condizentes referentes aos aspectos fisiopatológicos da DF com ênfase na AF e os benefícios da terapia com HU, bem como os mecanismos de ação deste fármaco. Foram excluídos da pesquisa artigos de opinião, cartas ao editor e comunicações breve, além, daqueles que divergiam do objetivo proposto na presente revisão.

Resultados e Discussão

• Aspectos fisiopatológicos da doença falciforme

Um dos sintomas mais evidentes na DF ocorre devido a hemólise acentuada e liberação de dímeros de hemoglobina no plasma. Estes dímeros podem se ligar a haptoglobina formando um complexo que é reconhecido pelo receptor CD163 (grupo de diferenciação 163) de macrófagos e monócitos. Após o reconhecimento, o complexo é endocitado e degradado no interior dessas células. Outros dímeros sofrem oxidação no plasma liberando o ferro-heme que se complexa à hemopexina. Este complexo será posteriormente degradado no fígado. A hemólise excessiva também liberará no plasma a arginase, uma enzima eritrocítica que degrada L-arginina, um substrato da enzima óxido nítrico sintase (eNOS), em L-citrulina e óxido nítrico (NO). Como a degradação da L-arginina, a sua conversão em L-citrulina e NO fica comprometida, ocorrendo diminuição do NO disponível no meio endotelial, causando disfunções das células endoteliais, efeitos pró-inflamatórios e estresse oxidativo. A diminuição de NO também atuará na via de formação da cGMP, que por sua vez é importante para regulação do tônus do músculo liso, causando distonia muscular, constrição vascular; hipertensão pulmonar e sistêmica, disfunção erétil, contrações gastrintestinais, disfagia e dores abdominais. A diminuição dos níveis de cGMP através do esgotamento do NO também poderá levar à ativação e agregação de plaquetas, promovendo a formação de coágulos (ROTHER et al., 2005).

Ainda devido a diminuição do NO disponível, pode ocorrer a aderência de hemácias falcizadas ao endotélio vascular, através da ligação do VLA-4 (antígeno de ativação tardia-4) presente na membrana hemácias com a fibronectina, a VCAM-1 (molécula de adesão celular-vascular-1) e o Lu/BCAM [grupo sanguíneo Luterano (Lu)/antígenos molecular de adesão de células basais (BCAM)] presentes na membrana do endotélio vascular. Pode ocorrer também a lateralidade lipídica alterada (exposição da fosfatidilserina) na monocamada externa da membrana da hemácia falciforme contribuindo para sua adesão ao endotélio, além da hemólise e consequente vaso-oclusão. Além disso, danos oxidativos nas proteínas de membrana da hemácia contribuem para deformar ainda mais sua estrutura. Outros ligantes conhecidos como CD36 (grupo de diferenciação 36) e CD37 (grupo de diferenciação 37), presentes na membrana da hemácia falcizada e na membrana do endotélio, ligam-se a trombospondina-1 (TSP). O eritrócito falciforme vai se ligar via ICAM-4 (molécula de adesão intercelular-4) à plaqueta ativada pelo receptor a2β3. A exposição de α2β3 na superfície plaquetária ocorre após a estimulação causada pela ligação da trombospondina 1 ao CD47 (grupo de diferenciação 47) endotelial. O mesmo α2β3 da plaqueta também pode ligar-se ao ICAM-1 (molécula de adesão intercelular endotelial-1) via fibrinogênio (Fg). Além disso, os reticulócitos ligam-se ao endotélio através da ligação VLA-4 com fibronectina e VCAM-1 ou ICAM-4 com CD36. Através do CD11 ou CD18 (grupo de diferenciação 11 ou 18 respectivamente) presentes na membrana neutrófilo este também se ligará ao reticulócito via ICAM-4. Em conjunto, esses eventos são responsáveis pela maioria dos sintomas observados na AF (GARNIER et al., 2020; PICCIN et al., 2019; TELEN, 2016)

• Histórico do uso da hidroxiureia e seus mecanismos de ação

A hidroxiureia ou hidroxicarbamida foi inicialmente utilizada como agente quimioterápico no tratamento do câncer, atuando na fase S do ciclo celular como um agente antiproliferativo com função de citorredução e atividade antimetabólica, inibindo a ribonucleotídeo redutase, causando assim uma depleção do pool de desoxirribonucleotídeos, reduzindo drasticamente a proliferação celular e o câncer (KAPOR et al, 2021).

Atualmente a HU é o único medicamento aprovado pela Food and Drug Administration (FDA) nos Estados Unidos e pelo Ministério da Saúde (MS) no Brasil para o tratamento da DF. A descoberta da sua eficácia para o tratamento da DF surgiu a mais de 35 anos e vem ao longo do tempo demonstrando sua capacidade de reduzir quase todas as complicações agudas e crônicas da doença (WALKER; OFORI-ACQUAH, 2015).

A HU é administrada diariamente a pacientes com AF por via oral na forma de cápsulas, comprimidos solúveis ou líquido. Sua dose inicial é de 25 mg/kg e aumenta para dose máxima tolerada (DMT), podendo apresentar variações na dosagem de acordo com a prescrição médica (KARKOSKA; MCGANN, 2021).

A HU é prontamente absorvida após administração oral. Picos de níveis plasmáticos são alcançados em uma a quatro horas após uma dose oral. Com doses aumentadas, são observados picos médios de concentrações plasmáticas. A HU distribui-se rápida e extensamente pelo organismo, apresentando um volume de distribuição estimado aproximando-se ao da água corporal total. A HU concentra-se nos leucócitos e eritrócitos e atravessa a barreira hematoencefálica. Até 50% da dose oral sofre conversão através de vias metabólicas que não estão totalmente caracterizadas. Uma delas é provavelmente o metabolismo hepático saturável. Outra via menor pode ser a degradação a ácido acetohidroxâmico pela urease encontrada nas bactérias intestinais. A excreção da HU em humanos provavelmente é um processo linear renal de primeira ordem. Em pacientes com malignidades, a eliminação renal varia de 30 a 55% da dose administrada (ANVISA, 2021).

Os mecanismos de ação da HU no tratamento da AF ainda não foram totalmente esclarecidos. Seus efeitos terapêuticos incluem a melhora nos parâmetros avaliados no hemograma completo, aumento da contagem de reticulócitos, aumento da sobrevida e reologia das hemácias com redução da hemólise através da indução da produção da Hemoglobina fetal (HbF) e L-glutamina no eritrócito, diminuição da concentração de HbS e diminuição de células falcizadas, com consequentemente redução da vaso-oclusão, diminuição do estresse oxidativo e do estresse metabólico cerebral, diminuição da ocorrência de AVC e da ativação do sistema do complemento (KARKOSKA; MCGANN, 2021, ROUMENINA et al., 2020; FIELDS et al., 2019; PICCIN et al., 2019; PECKER et al., 2017; LUCHTMAN-JONES et al., 2016; SUMMARELL; SHEEHAN, 2016).

Evidências apontam que o aumento da produção de HbF seja um dos fatores chave no tratamento da AF. Acredita-se que o aumento de metabólitos do NO plasmático está correlacionado com o aumento da concentração de cGMP (guanosina 3,5-monofosfato ciclíca) mediada pela sGC (guanilil ciclase solúvel). O NO se liga diretamente ao grupo desoxi-heme ferroso da enzima, gerando o complexo ferro-nitrosil, ativando a via sGC/cGMP promovendo o efeito vasodilatador no endotélio. Outro mecanismo proposto para o aumento de NO intravascular e intracelular ocorre pela interação da HU com oxihemoglobina e desoxihemoglobina com oxidação destas em metemoglobina (metHb). A HU poderá ainda interagir com outras moléculas de hemoglobina presentes e formar o complexo nitrosil-hemoglobina (HbNO), liberando lentamente o NO da ligação com a hemoglobina, aumentando assim seus níveis intracelulares. A HU pode também se decompor quimicamente ou enzimaticamente (pela ação da peroxidase, urease ou catalase) e produzir grupos NO, aumentando sua concentração intravascular (CONRAN; TORRES, 2019; KING, 2004; COKIC et al., 2006).

Acredita-se também que ativação via sGC/cGMP pela HU induza a expressão do gene da g-globina (HBG1) da HbF em eritrócitos e suas linhagens de células primárias, ocorrendo uma diminuição drástica dos eventos envolvidos na falcização, pela promoção da hidratação das hemácias, evitando a deformabilidade e consequentemente a diminuição da taxa de hemólise e de leucócitos circulantes, diminuindo assim, a inflamação endotelial e as crises vaso-oclusivas. A HU promove também o aumento do volume corpuscular médio (VCM) e como consequência são observadas hemácias maiores, gerando uma melhora em sua reologia (RENÓ et al., 2020; MCGANN; WARE, 2015; SUMMARELL; SHEEHAN, 2016; PECKER et al., 2017). O aumento da produção de HbF pela HU, mantém a distribuição de HbF nos eritrócitos (conhecidos também como células F). Uma porcentagem de HbF igual a 30%, que corresponde a uma distribuição de HbF quase pancelular nos eritrócitos variando de 70% a 80% de células F, pode prevenir a polimerização de HbS e falcização das hemácias, reduzindo a frequência e intensidade da maioria das complicações da AF (QUINN et al., 2021; STEINBERG, 2014).

Outro mecanismo proposto pela ação da HU é a diminuição da produção da VCAM-1 pelo endotélio, com consequente diminuição da adesão de hemácias falcizadas e reticulócitos ao endotélio vascular. Isso facilita a recaptação de cálcio para os estoques intracelulares das células endoteliais, via bomba de Ca²⁺, abrindo canais de K⁺ e fechando canais de Na⁺, resultando em um relaxamento do vaso. Outro mecanismo desencadeado pela HU ocorre através indução da fosforilação e ativação da enzima óxido nítrico sintase endotelial (eNOS), uma enzima responsável pela produção de NO no endotélio vascular, que ativada causará vasodilatação (SUBOTIČKI et al., 2021). Este efeito é modulado por um aumento dos níveis intracelulares da cAMP (adenosina 3′,5′-monofosfato cíclico) que estimula a fosforilação da Ser1177 (um resíduo de serina que é considerado um sítio de ativação da eNOS) pela PKA (proteína cinase A). O aumento da atividade da eNOS também leva a aumentos de cGMP em células endoteliais, que implicarão no relaxamento do endotélio (COKIC et al., 2006).

Sabe-se que na AF a hipóxia/reperfusão levam à ativação de vias inflamatórias envolvendo leucócitos mononucleares, polimorfonucleares e plaquetas. (TELEN, 2016).

Para avaliar os efeitos anti-inflamatórios da HU em indivíduos com AF, Garnier et al. (2020) coletaram e purificaram MPs (micropartículas de vesículas extracelulares submicrônicas) que expõem em sua superfície a PS (fosfatidilserina). Estas MPs são comumente encontradas em alta concentração na AF. Foram obtidas MPs de participantes com AF antes e dois anos após o início do tratamento com HU e MPs durante uma crise vaso-oclusiva e após recuperação desse evento. Observaram-se aumento do mRNA de ICAM-1 e da proteína ICAM-1 (responsável pela adesão de neutrófilos ao endotélio vascular) nos participantes com AF comparados aos voluntários saudáveis. A superexpressão de ICAM-1 foi causada principalmente por MPs derivadas de eritrócitos da AF. MPs dos participantes com AF tratados com HU diminuíram os efeitos pró-inflamatórios em células endoteliais em comparação com MPs coletados antes da terapia com HU. Os MPs liberados durante a crise vaso-oclusiva aumentaram os níveis de ICAM-1, de maneira dependente de PS, em comparação com os MPs coletados de participantes recuperados da crise vaso-oclusiva. Os autores concluíram que os MPs desempenham um papel fundamental na fisiopatologia da AF desencadeando um efeito pró-inflamatório de células endoteliais e que o tratamento com HU reduz a exposição de PS em MPs, o que anula suas propriedades pró-inflamatórias.

A HU também contribuí para a modulação da atividade do sistema antioxidante, diminuindo marcadores inflamatórios e estabilizando a integridade da membrana eritrocitária (LANARO, 2009). Individuos com DF estão sujeitos a uma carga excessiva de estresse oxidativo e uma baixa disponibilidade de NO, oriundos dos processos de hemólise crônica (que liberará hemoglobina e arginase no plasma), além da vaso-oclusão proveniente do aumento da exposição de moléculas de adesão em eritrócitos e plaquetas com consequente adesão ao endotélio vascular (TAYLOR et al., 2008).

Renó et al. (2020) realizaram quantificação lipídica e avaliaram parâmetros do estresse oxidativo em eritrócitos de indivíduos saudáveis (controle) e de pacientes com AF tratados e não tratados com HU. Os eritrócitos de indivíduos com AF, independente do tratamento com HU, apresentaram aumento do estresse oxidativo em relação ao grupo controle, incluindo TBARS (substâncias reativas ao ácido tiobarbitúrico), teor de Fe³⁺ (o nível de Fe³⁺ é um indicador indireto de espécies reativas de oxigênio – ROS) e fragilidade osmótica e diminuição do colesterol total. Observou-se que o tratamento da AF com HU aumentou o teor de Fe³⁺ e atividade da GSH-Px e diminuiu a atividade da glutationa redutase (GR), dos níveis de glutationa, de colesterol total e do conteúdo de fosfolipídios.

Em um estudo exploratório marcadores de estresse foram medidos em amostras de plasma para investigar o estresse oxidativo sistêmico na AF e o impacto potencial da terapia com HU. A terapia com HU foi associada a uma diminuição do estresse oxidativo com valores mais baixos de sCD14 (grupo de diferenciação 14 solúvel – com efeito anti-inflamatório sistêmico), GSH e superóxido dismutase (SOD) na AF, reforçando a ideia de que a doença está associada a uma desregulação substancial das respostas oxidativas e que estas podem ser atenuadas pelo tratamento com HU (VINHAES et al., 2020)

Outro estudo investigou a viabilidade celular, juntamente com marcadores inflamatórios e oxidativos em neutrófilos de indivíduos com AF e os efeitos da terapia HU sobre essas células, avaliando a responsividade à dose. Os autores demonstraram que os neutrófilos de participantes não tratados com HU apresentaram fragilidade da membrana e diminuição significativa da viabilidade celular. Os níveis de marcadores inflamatórios; mieloperoxidase (MPO), fator de necrose tumoral alfa (TNF-a), interleucina 10 (IL-10) e oxidativos; SOD, GSH-Px e malonaldeído (MDA) foram alterados nas células dos participantes com AF não tratados com HU. O tratamento com HU reverteu os níveis de todos os marcadores para concentrações semelhantes às de indivíduos saudáveis com uma relação dose-efeito positiva (PEDROSA; LEAL; LEMES, 2020).

Um estudo recente realizado por Roumenina et al. (2020) sobre a ação HU na modulação da resposta do sistema de complemento, avaliou se a droga evita danos aos tecidos de indivíduos com AF. Foi mostrado que a concentração plasmática do sistema de ataque a membrana (sC5b-9), um marcador para a ativação terminal do complemento, está aumentada em 61% no plasma dos participantes com AF não tratados com HU. Demonstrou ainda que a maior ativação do complemento in vitro foi promovida pelos eritrócitos de indivíduos com AF não tratados com HU. Além disso, foi observado que ativação do complemento está positivamente correlacionada com a porcentagem de células falciformes densas (DRBCs). Os autores concluíram que a hiperativação do complemento é um evento patogênico comum na AF que está associado à formação de DRBCs e hemólise, afetando hemácias, leucócitos e células endoteliais e que a ativação do complemento é parcialmente inibida nos pacientes tratados com HU.

Estudos genômicos também vêm demonstrando os mecanismos de ação da HU no tratamento da AF. De acordo com Zhu et al. (2017) a HU reativa o gene γ-globina fetal para aumentar a produção de HbF. Para determinar estes possíveis mecanismos de ação, foram quantificados em eritroblastos cultivados a partir de células CD34⁺ do sangue periférico de pacientes com AF o mRNA e os reguladores da transcrição NF-Y, GATA-1, GATA-2, BCL11A, TR4, MYB e NF-E4 que montam o complexo promotor γ-globina e regulam a transcrição deste gene. Com base nas alterações observadas nos níveis de expressão dos genes dos reguladores da transcrição GATA-1, GATA-2 e BCL11A os autores calcularam o Índice de Capacidade de Resposta à Hidroxiureia (IndexHU-3), que se correlacionou fortemente com os níveis de HbF no sangue periférico, sendo este considerado um forte indicador de responsividade da HU em portadores de AF.

Em um estudo genômico associado às respostas da HU no aumento da produção de HbF em indivíduos com AF, tratados prospectivamente com aumento da dose de HU até atingir a DMT, identificaram-se importantes marcadores genéticos de baixa resposta ao tratamento com HU. Três novos loci gênicos, PTPRD, RPH3AL e ELL2, apresentaram variantes de nucleotídeo único (SNVs) associadas a respostas de HbF. O PTPRD é um gene que codifica o receptor de proteína tirosina fosfatase envolvido em processos celulares, como crescimento e diferenciação celular, enquanto RPH3AL codifica uma proteína semelhante à rabfilina 3A, conhecida por estar envolvida na exocitose íon cálcio dependente. O ELL2 codifica um fator de alongamento para a RNA polimerase II e pode modificar o processamento do mRNA sob os efeitos citostáticos da HU. Pacientes que possuíam essas variantes genéticas apresentaram níveis mais baixos de HbF relacionada a DMT de HU (MARAHATTA et al., 2020).

Em outro estudo genômico realizado por Ware et al. (2011) projetado para fornecer dados da farmacocinética de primeira dose (PK) de HU ministrada em indivíduos com AF, investigaram-se parâmetros de farmacodinâmica (PD), incluindo resposta do aumento da HbF até a DMT. Nos participantes do estudo de PK, foi observada variabilidade substancial interpaciente, além de um novo fenótipo de absorção oral (rápida ou lenta) que influenciou os níveis séricos de HU e a exposição a DMT. As respostas de PD em foram robustas e semelhantes a outros estudos. A análise farmacogenética mostrou que polimorfismos de nucleotídeo único (SNPs) influencian os níveis basais de HbF, incluindo cinco variantes no gene BCL11A, mas nenhum influenciando DMT e percentual de HbF ou dose dependente. Os autores demonstraram que a HU aumenta a HbF em níveis que variam de 10% a 40%, verificando que essa variabilidade interpaciente é alta, sendo que a própria DMT é variável, e prognósticos precisos de respostas da HU não existem atualmente.

Recentemente tem-se discutido o uso da HU em crianças com AF, avaliando sua eficácia, dose/efeito, bem como a idade ideal para o início da administração. A terapia com HU, vêm demonstrando eficácia laboratorial e clínica quando administrada na DMT em crianças com AF, demonstrando que o tratamento precoce com HU não apresenta toxicidade, possui baixo risco carcinogênico, sendo, portanto, seguro, viável e altamente eficaz na prevenção de complicações da AF, incluindo episódios de dor, síndrome torácica aguda complicada, vaso-oclusão e AVC. Tem sido observado também diminuição da hipoxemia persistente, do estresse oxidativo, de danos neurocognitivos e  redução da deficiência no crescimento e de vitamina D e (HEITZER et al., 2021; KARKOSKA et al., 2021; QUINN et al., 2021; MARAHATTA, et al., 2020; VINHAES et al., 2020; SCHUCHARD et al., 2019; THOMAS et al., 2019; VAN GEYZEL et al., 2019; TSHILOLO et al., 2018; ADEGOKE et al., 2017; ESTEPP et al., 2017; PHILLIPS et al., 2017; WARE et al., 2011).

A decisão de prescrever HU não é estática e requer monitoramento contínuo cuidadoso tanto da adesão do tratamento, da idade de início, bem como da dose para otimizar o efeito. Assim, cabe aos médicos avaliarem os padrões hematológicos de rotina de cada paciente a fim de prescrever a dose ideal de HU (QUINN et al., 2021; STEINBERG, 2014). 

Os estudos elencados na presente revisão indicam que a prescrição médica precoce e universal da HU tanto para crianças quanto para adultos com AF que ainda não iniciaram a terapia é o padrão de atendimento, demonstrando que os benefícios do uso da HU vão além dos seus efeitos adversos. Um compromisso cuidadoso e deliberado para seguir na prática clínica o uso da HU é viável e necessário, pois resulta em melhorias mensuráveis ​​nos resultados clínicos dos pacientes com AF.

­­Considerações Finais

Diante dos achados disponíveis na literatura, fica evidente a importância da terapia com HU no tratamento de portadores da AF evidenciada pelo aumento na sobrevida das hemácias, aumento do VCM, aumento da produção de NO, diminuição do estresse oxidativo, diminuição das crises dolorosas como a síndrome torácica aguda e a prevenção da ocorrência de AVC. Além da diminuição dos danos neurocognitivos, da deficiência no crescimento e de vitamina D em crianças. Todos os benefícios observados no tratamento da AF com HU melhoram a qualidade de vida dos pacientes. Estudos envolvendo a HU devem ser estimulados para aumentar a segurança e a adesão ao tratamento com consequente redução na morbidade da doença na nossa população.

Agradecimentos

Para realização da presente revisão agradecemos o apoio do Programa de Iniciação Científica da Pró-Reitoria de Pós-graduação e Pesquisa da Universidade Federal de Juiz de Fora (Edital XXXIII BIC/UFJF – 2020/2021).

Referências

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CAPÍTULO 2

AVALIAÇÃO FARMACOLÓGICA DE ÓLEOS ESSENCIAIS PRODUZIDOS NA REGIÃO NORDESTE DO BRASIL

PHARMACOLOGICAL EVALUATION OF ESSENTIAL OILS PRODUCED IN THE NORTHEAST REGION OF BRAZIL

DOI: https://doi.org/10.56001/22.9786500466386.02

Submetido em: 02/08/2022

Revisado em: 15/10/2022

Publicado em: 03/11/2023

Alice Lima Rosa Mendes

Universidade de Brasília, Pós-graduanda em Nanociência e Nanobiotecnologia, Brasília-DF

http://lattes.cnpq.br/0937593399537592

Mayara Ladeira Coêlho

Centro Universitário UNIFACID, Doutora em Biotecnologia pela Rede Nordeste de Biotecnologia – RENORBIO – Teresina-Piauí

http://lattes.cnpq.br/5634589156742478

Jairelda Sousa Rodrigues

Centro Universitário UNIFACID, Doutora em Biotecnologia pela Rede Nordeste de Biotecnologia – RENORBIO – Teresina-Piauí

http://lattes.cnpq.br/9271149529096985

Resumo

Os óleos essenciais são utilizados em nossos antepassados, como ação terapêutica, extraídos por diversas partes da planta como flor, folha, fruto através de técnicas de arraste a vapor. A indústria farmacêutica utiliza mais de 300 óleos essenciais de diversas plantas no mundo. A presente pesquisa, teve como objetivo, avaliar as principais ações farmacológicas dos compostos extraídos dos óleos essenciais produzidos em cada estado da região nordeste do Brasil. O presente estudo trata-se de uma pesquisa bibliográfica do tipo revisão integrativa da literatura, para o levantamento dos artigos, a coleta de dados foi realizada por meio das bases de dados: MEDLINE, LILACS, SciELO, Science Direct e BDTD. Para a realização do levantamento de dados da pesquisa, foi usada a combinação das palavras-chave, consideradas Descritores em Ciência e Saúde (DeCS). Os termos foram utilizados palavras com os descritores palavras do título e do resumo. Foram analisadas publicações no período de 2010 a 2020, nos idiomas português, inglês e espanhol. Diante disso, os resultados revelaram que os 23 artigos selecionados apresentaram predominância da abordagem descritiva e quantitativa. Nessa perspectiva, com o que foi analisado, a espécie que mais obteve artigos publicados nas bases de dados foi a Croton rudolphianus, seguido por Citrus aurantium, Lippia sidoides, Melissa officinalis e por último Cymbopogon schoenanthus e Hyptis dilatata Benth. Os OEs apresentaram uma vasta atividade antimicrobiana, frente à várias espécies de bactérias e fungos, assim como, uma diversidade de compostos bioativos entre os seus constituintes fitoquímicos e farmacológicos.

Palavras-Chave: Estados; Atividade bacteriana; Atividade Antifúngica; Atividade Fitoquímica; Plantas.

Abstract

Essential oils are used in our ancestors, as a therapeutic action, extracted by different parts of the plant such as flower, leaf, fruit through steam drag techniques. The pharmaceutical industry uses more than 300 essential oils from different plants in the world. This research aimed to evaluate the main pharmacological actions of compounds extracted from essential oils produced in each state in northeastern Brazil. The present study is a bibliographic research of the integrative literature review type, for the survey of articles, data collection was carried out through the following databases: MEDLINE, LILACS, SciELO, Science Direct and BDTD. To carry out the survey data, a combination of keywords, considered Descriptors in Science and Health (DeCS) was used. The terms were used with the descriptors words of the title and abstract. Publications from 2010 to 2020 were analyzed, in Portuguese, English and Spanish. Therefore, the results revealed that the 23 selected articles presented a predominance of the descriptive and quantitative approach. In this perspective, with what was analyzed, the species that most obtained articles published in the databases was Croton rudolphianus, followed by Citrus aurantium, Lippia sidoides, Melissa officinalis and finally Cymbopogon schoenanthus and Hyptis dilatata Benth. The EOs showed a vast antimicrobial activity, against several species of bacteria and fungi, as well as a diversity of bioactive compounds among their phytochemical and pharmacological constituents.

Keywords: States; Bacterial activity; Antifungal Activity; Phytochemical Activity; Plants.

Introdução

Desde a antiguidade, os egípcios utilizavam esses óleos essenciais como perfumes nos rituais de mumificação e religiosos. Os óleos essenciais (OE) são extraídos através de técnicas de arraste a vapor e prensagem de diversas partes das plantas. (REZENDE, 2020).  A indústria alimentícia, cosmética, perfumaria e farmacêutica são as que mais negociam essa matéria-prima para a produção de aromas e fragrâncias. A indústria farmacêutica possui um grande potencial nas pesquisas biotecnológicas.

Os óleos essenciais possuem características naturais como cheiro e sabor. Possuem compostos voláteis naturais, que apresentam compostos como: monoterpenos, diterpenos, sesquiterpenos. Possuem também os compostos que apresentam atividade antiinflamatória; antitumoral; anticoagulante; anticancerígenas; antifúngicas como a terpinen-4-ol, piperidina, cariofileno, D miristicina, germacreno. Esses compostos, são produzidos por plantas que apresentam atração de polinizadores na proteção das plantas e dos ambientes com temperaturas elevadas atuando no ataque e na defesa dos predadores (INACIO, 2014).

Os óleos essenciais possuem atividade farmacológica anti-inflamatória, antibacteriana, antifúngica, analgésica, cicatrizantes, hormonais, antissépticos (MAGALHÃES et al., 2015). Nesse sentido, a pesquisa teve como objetivo, avaliar os principais compostos fitoquímicos, extraídos dos óleos essenciais produzidos em cada estado da região nordeste do Brasil e fazer um estudo literário das ações farmacológicas existentes em cada óleo, observando a ação terapêutica.

Metodologia

Trata-se, de uma pesquisa bibliográfica do tipo revisão integrativa da literatura sobre os estudos que identificaram a avaliação farmacológica de óleos essenciais produzidos na região nordeste do Brasil.  A coleta de dados foi realizada por meio das bases de dados: MEDLINE (Medical Literature Analysis and Retrieval System Online), LILACS (Literatura Latino-Americana em Ciências de Saúde), SciELO (Scientific Eletronic Library Online) e BDTD (Biblioteca Digital Brasileira de Teses e Dissertações). Foi usada a combinação das seguintes palavras-chave, consideradas nos Descritores em Ciência e Saúde (DeCS): “Plantas” AND “Atividade bacteriana”; “Atividade Antifúngica” AND “Plantas”; “Estados” AND “Plantas”; “Atividade fitoquímica”. Os termos foram utilizados palavras com os descritores palavras do título e do resumo utilizando publicações no período de 2010 a 2020, nos idiomas português, inglês e espanhol.

Os critérios de inclusão consistiram em artigos publicados nos últimos dez anos, disponíveis para acesso gratuito, na íntegra, em idioma português, inglês e espanhol, que abordaram a temática proposta. Foram excluídos da pesquisa os editoriais, resumos, cartas ao editor, artigos repetidos, revisões bibliográficas e estudos que não corresponderam à temática relevante ao alcance do objetivo da revisão.

Na primeira etapa foi definida a questão norteadora e formulada a pergunta da pesquisa, sendo a mesma direta e clara; na segunda etapa foram estabelecidos os parâmetros de inclusão e exclusão; na terceira etapa identificaram-se os estudos pré-selecionados e selecionados; quarta etapa categorizou-se os artigos designados; na quinta etapa analisou-se e interpretaram-se os resultados e finalmente na sexta etapa os resultados da revisão foram expostos (BOTELHO; CUNHA; MACEDO, 2011).

A análise dos estudos selecionados em relação ao delineamento da pesquisa, foi realizada de forma descritiva, possibilitando observar, descrever e classificar os dados, com intuito de reunir o conhecimento produzido sobre o tema a ser explorado.

Resultados e Discussão

Dessa forma, foram excluídos artigos em que não citavam as palavras chaves, artigos que não estavam no período em que foi realizado a pesquisa e artigos que não citavam as atividades farmacologia dos óleos essenciais. Os artigos a redação final desta revisão integrativa, foram utilizados 23 estudos referentes aos óleos essenciais de plantas típicas da região nordeste que apresentam atividade antimicrobiana.  No Gráfico 1 analisa-se as bases de dados Science Direct, Medline/Pubmed, Scielo e BDTD de acordo com o ano de publicação.

Gráfico 1: Conforme o ano de publicação e as bases de dados.

Fonte: Dados da pesquisa, 2021.

Diante disso, verificou-se que a maioria dos estudos entre o período de 2019-2020 (n=6) e 2013-2014 (n=7), uma grande quantidade de estudos examinados em relação aos anos nas bases de dados pesquisadas, há um grande interesse na pesquisa científica em relação aos óleos essenciais, seguido de 2017-2018 (n=3), 2015-2016 (n=3) e 2010-2012 (n=4) um menor interesse de publicações nesses anos. A base de dados em que foi possível encontrar um maior número de publicações foi a Medline/Pubmed, com publicações de natureza internacional, com 40% (n= 25) dos artigos encontrados tiveram atividade fitoquímica, 31% (n=23) em atividade antibacteriana e 29% (n=19) atividade antifúngica. Os óleos essenciais eles possuem uma ação farmacológica contra vários tipos de microrganismo e sua importância para o desenvolvimento de novos bioprodutos. A Tabela 1 mostra plantas medicinais pesquisadas e classificadas por região onde são encontradas na região nordeste do Brasil, analisando o tipo de método utilizado, parte da planta utilizada para extração do óleo e sua atividade farmacológica.

Tabela 1: Plantas medicinais pesquisadas e sua classificação conforme a região brasileira de ocorrência, quantitativo de menções nos artigos e para obtenção dos óleos essenciais.

Fonte: Dados da pesquisa, 2021.

Os tipos de plantas medicinais encontradas na região nordeste do Brasil, que possuem o nome popular e científico da planta, averiguando assim a quantidade de artigos selecionados dentre os 9 estados da região nordeste do Brasil. Desta forma a Tabela 4 a seguir expõe todos os achados referentes a presente pesquisa.

Tabela 4: Levantamento descritivo dos estudos pesquisados, classificados por autor, ano, título do artigo, tipo de estudo e resumo.

Fonte: Dados da pesquisa,2021.

Esse estudo revelou que estudar as atividades biológicas de representantes das famílias Asteraceae (Achillea millefolium e Calendula officinalis) e Lamiaceae (Melissa officinalis e Origanum majorana) Garcia-Risco et al. (2017), observaram que a espécie M. officinalis é rica em monoterpenos e sesquiterpenos com 7-12% de álcoois cíclicos. Pourghanbari et al. (2016) e Taherpour et al. (2012) encontraram resultados bem próximos ao observar a composição do óleo essencial de Melissa officinalis, chegando à conclusão de que o óleo da planta é composto principalmente por geranial, neral e citronelal.

Os principais compostos presentes nos óleos e extratos obtidos das folhas e flores de Hyptis dilatata Benth (Lamiaceae) foram α-pineno, β-pineno, limoneno, 3-careno, β-cariofileno, fenchona e cânfora, e o perfil fitoquímico dos extratos mostraram presença de cumarina, flavonoides, fenóis, saponinas, alcaloides. Em relação às atividades biológicas, tanto os extratos quanto os óleos apresentaram atividade antimicrobiana frente a Staphylococcus aureus e Bacillus cereus, Candida albicans e Salmonella typhymurium (ALMEIDA et al., 2017).

No estudo realizado por Bastos et al. (2020) ao analisarem a composição química do óleo essencial de Piper nigrum L por meio de cromatografia gasosa acoplada a espectroscopia de massa (CM-MS), observaram que o Piper nigrum L é composto por cerca de 15 componentes, principalmente monoterpenos e sesquiterpenos, dentre eles os majoritários foram o β-cariofileno (28%), limoneno (15%), sabineno (11,4%). Costa et al, (2020) demonstraram após a análise da composição química do óleo essencial in natura que os principais constituintes são o E-cariofileno (34,87%), sabineno (14,96%), silvestreno (14,17%) e αpineno (5,28%). O estudo é crucial uma vez que fornece uma alternativa nova para a utilização do produto natural.

Estudos como o de Esteves e Ecker et al. (2020) avaliaram a atividade antimicrobiana do óleo essencial de Eucalyptus urograndis frente às cepas de Escherichia coli e Pseudomonas aeruginosa, que frequentemente têm sido associadas às infecções em seres humanos. O estudo indica a presença de monoterpenos, citronelal e isopulegol no óleo essencial de E. urograndis. A concentração inibitória mínima para as cepas de E. coli e P. aeruginosa foram de 256 μg/mL e 16 μg/mL, respectivamente, indicando uma possível alternativa no tratamento de infecções causadas por microrganismos resistentes aos tratamentos convencionais.

Em outros estudos realizados por Cardoso et al. (2019) e Alcantara et al. (2019), o Eucalyptus urograndis mostrou bastante efeito também contra Staphylococcus aureus, Streptococcus pyogenes, Proteus mirabilis, Klebsiella pneumoniae, Escherichia coli por meio do método de inoculação in vitro do disco de papel de Bauer e o método de difusão em ágar, porém os autores mencionam que a ação da substância é mais efetiva em gram-positivos como o S. aureus, sendo observada eficiente inibição do microrganismo em diluições de 1:100.

Ao estudar a composição química do óleo essencial de Cymbopogon schoenanthus, encontraram resultados semelhantes posto que a análise da constituição química por cromatografia gasosa acoplada a espectroscopia de massas (CG-EM) mostrou alta dominância de monoterpenos oxigenados (62,1%) seguido por sesquiterpenos oxigenados (21,6%), sendo a a piperitona (59,1%) e o limoneno (13,7%) os seus constituintes em maior proporção (YAGI et al.,2020).

Além de atividade antibacteriana, Malti et al., (2020) mostraram em seu estudo que o OECS possui atividade antifúngica contra as espécies Candida albicans, Aspergillus flavus e Fusarium oxysporum com halos de inibição que ficaram entre 13,5 ± 2,1 mm e 32,5 ± 0,7 mm, porém os constituintes químicos principais do óleo encontrados nesse estudo foram o cis-p-mentano-2-en-1-ol (28,5%), trans-p-mentano-2-en-1-ol (16,3%), cis-etrans-piperitols (8,5%).

Estudo realizados por Teneva et al. (2019) e HOU et al. (2019) objetivaram analisar a composição química e outras atividades biológicas do óleo essencial de Citrus aurantium e observaram que a os microrganismos gram-positivos (Staphylococcus aureus, Bacillus subtilis) foram mais sensíveis quando comparados com os gram-negativos (Salmonella sp, Pseudomonas aeruginosa, Escherichia coli) testados, pois apresentaram áreas de inibição entre 9 e 21 mm com concentração inibitória mínima acima de 600 ppm.

No estudo realizado por Baldim et al. (2019) conseguiram encapsular o óleo essencial de Lippia sidoides em nanosistemas lipídicos por meio do processo de emulsificação por inversão de fase. Foram criadas formulações contendo o OE puro, o timol (seu constituinte principal) é a base lipídica carreada com o óleo essencial para a avaliação da atividade antifúngica frente à Candida albicans. Foi observado que tanto o óleo puro como a base contendo o óleo carreado apresentaram inibição micelial significativa, com concentrações que variaram entre 156 e 312 μg / mL. Os autores mencionam a importância do estudo como ponto de partida para novas pesquisas para a formação nova de sistemas antimicrobianos promissores, podendo ser empregado em várias áreas da indústria. Morais et al., (2012) constataram após realizarem a análise dos constituintes químicos do óleo essencial de Lippia sidoides, que o mesmo possui o 1,8 cineol, um monoterpeno oxigenado como o principal componente (26,67%), seguido por isoborneol (14,60%) e acetato de bornila (10,77%).

No entanto Rocha et al., (2020) ao fazer a análise da composição química do OECP observaram que o acetato de crisantenila (27,05%), α-terpineno (19,21%) e o-cimeno (12,27%) foram os compostos mais prevalentes, e além disso o composto apresentou atividade antimicrobiana tanto em cepas padronizadas, como em isolados clínicos de S. aureus, apresentando concentração inibitória mínima acima de 8.000 µg/mL. De acordo com Ribeiro et al., (2016) o óleo essencial de Croton rudolphianus possui o metil chavicol (20,55%), seguido de (E)- cariofileno (11,21%), biciclogermacreno (10,23%), germacreno D (7,51%) como constituintes majoritários e apresentou ação antibacteriana contra Xanthomonas campestres, Pectobacterium carotovorum, Xanthomonas campestris, Ralstonia solanacearum, Xanthomonas campestres, com valores de concentração inibitória mínima e máxima de de 1,56 e 25 µL/mL (para Ralstonia solanacearum e Pectobacterium carotovorum, nessa ordem).

Ao estudar a composição química do OEPC e a interferência do tempo de extração na quantificação dos metabólitos secundários, Costa et al. (2013) observaram que em todas as frações de tempo observadas, os componentes majoritários foram o patchoulol (55,74% a 64,81%), alfa-bulneseno (5,01% a 8,99%), pogostol (4,20% a 5,11%). Há relato também de atividade antifúngica do óleo essencial de Patchouli (Pogostemon cablin), Banu et al., (2018) mostraram em seu estudo a ação inibitória frente ao biofilme de três espécies de Candida spp com atividade totalmente dependente da concentração utilizada.

­­Considerações Finais

Esse estudo revelou que a ação dos óleos essenciais de várias espécies de plantas no crescimento microbiano frente a várias espécies de bactérias e fungos. Assim como a sua devida composição química com uma diversidade de compostos bioativos entre os seus constituintes químicos e fitoquímicos.

As espécies que foram encontradas na região nordeste (Cymbopogon schoenathus, Piper nigrum L., Lippia sidoides, Hyptis dilatata benth, Citrus aurantiu, Cróton pulegiodorus, Melissa officinalis, Eucalyptus urograndis e Patchouli), que foram o foco do trabalho resultando em 23 artigos, em que essas espécies são bastante típicas no nordeste brasileiro, evidenciando que os derivados vegetais podem ser uma grande alternativa em potencial, eficaz para o enfrentamento da resistência aos antimicrobianos, ao tratamento de infecções tópicas e sistêmicas, e seus empregos na indústria de alimentos como agentes conservantes.

Porém ainda são necessários mais estudos em modelos in vitro e in vivo, para que haja um melhor entendimento em relação aos mecanismos de ação desses produtos e avaliação da segurança e eficácia.

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CAPÍTULO 3

TESTES ANTIOXIDANTES EM FLAVONOIDES DE RECURSOS NATURAIS: UMA REVISÃO INTEGRATIVA

ANTIOXIDANT TESTS ON FLAVONOIDS OF NATURAL RESOURCES: A INTEGRATIVE REVIEW

DOI: https://doi.org/10.56001/22.9786500466386.03

Submetido em: 06/06/2022

Revisado em: 16/06/2022

Publicado em: 24/06/2022

Manoela Cavalcante Ribeiro

Centro Universitário UNIFACID, Pós-graduanda em Farmacologia Clínica/ Prescrição Farmacêutica e Farmácia Hospitalar– Teresina-Piauí.

http://lattes.cnpq.br/3883022215150444

Fernanda Arias de Almeida Macedo

Centro Universitário UNIFACID, Especialização em Farmácia Hospitalar com Ênfase em Farmácia Clínica e Gestão – Teresina-Piauí.

http://lattes.cnpq.br/2159614718438070

Anny Louisy de Sousa Macêdo

Centro Universitário UNIFACID, Farmacêutica – Teresina-Piauí.

http://lattes.cnpq.br/0796150705273237

Alice Lima Rosa Mendes

Universidade de Brasília, Pós-graduanda em Nanociência e Nanobiotecnologia, Brasília-DF

http://lattes.cnpq.br/0937593399537592

Mayara Ladeira Coêlho

Centro Universitário UNIFACID, Doutora em Biotecnologia pela Rede Nordeste de

Biotecnologia – RENORBIO – Teresina-Piauí

http://lattes.cnpq.br/5634589156742478

Resumo

Os flavonoides são compostos de natureza fenólica e são caracterizados por sua forte atividade antioxidante, uma propriedade importante extraída em algumas espécies de plantas, sendo utilizados na proteção dos organismos vivos aos radicais livres, com função fisiológica nos mecanismos de sinalização celular, eliminação de germes, entre outras ações. O trabalho proposto tem como objetivo realizar uma revisão integrativa para analisar as metodologias utilizadas para testar a capacidade antioxidante de flavonoides. A revisão da literatura foi realizada nas bases de dados Scielo, Pubmed e Lilacs, que foi realizada no período de Agosto e Setembro de 2019, selecionando artigos entre os anos de 2015 e 2019 com os descritores “flavonoids” e “antioxidante”. Foram elaboradas tabelas descrevendo o 1ª autor, título, objetivo e a base de dados dos artigos selecionados. As metodologias para o isolamento e atividade antioxidante são diversas, tendo como as mais utilizadas e validadas: cromatografia em camada analítica, HUCSE, cromatografia liquida de alta eficiência (HPLC), DPPH, ABTS, FRAP (Poder antioxidante ferro-redutor).

Palavras-chaves: Radicais livres; Oxidação; Cromatografia

Abstract

Activity, an important property extracted in some plant species, being used in the protection of living organisms against free radicals, with physiological function in the mechanisms of cellular signaling, elimination of germs, among other actions. The proposed work aims to carry out a integrative review to analyze the methodologies used to test the antioxidant capacity of flavonoids. The literature review was carried out in the Scielo, Pubmed and Lilacs databases, which was carried out between August and September 2019, selecting articles between the years 2015 to 2019 with the descriptors “flavonoids” and “antioxidant “. Tables were drawn up describing the 1st author, title, objective and the database of the selected articles. The methodologies for isolation and antioxidant activity are diverse, having as the most used and validated: chromatography in analytical layer, HUCSE, high performance liquid chromatography (HPLC), DPPH, ABTS, FRAP (Iron-reducing antioxidant power).

Keywords: Free radicals; Oxidation; Chromatography.

Introdução

Os flavonoides são compostos de natureza fenólica e são caracterizados por sua forte atividade antioxidante, uma propriedade importante presente nas plantas, utilizadas na proteção dos organismos vivos contra os radicais livres, pois possuem as funções fisiológicas nos mecanismos de sinalização celular, eliminação de germes, entre outras ações, mas são instáveis e extremamente reativos, combinados de maneira inespecífica na maioria dos casos, de modo a prejudicar a diversidade de moléculas que integram a estrutura celular (FERRER, 2017).

Polifenóis e flavonoides funcionam como reagentes quimio-preventivos contra espécies reativas de oxigênio induzem a danos oxidativos e inibem as enzimas hidrolisantes de carboidratos. Eles são comumente encontrados em nozes, vegetais, frutas e chás (IBRAHIM, 2017).

Segundo os órgãos de saúde pública como OMS a utilização extensiva de antioxidantes sintéticos e sua ingestão prolongada pode ser associado com aparecimento de doenças. A pesquisa por antioxidantes naturais é uma nova tendência de mercado fármaco e industrial, pois, além de manter as propriedades organolépticas e químicas de alimentos, também são associados a manutenção de saúde e prevenção de doenças (FERREIRA, 2016).

Atividade de radicais livres, fatores químicos e físicos são responsáveis pelo envelhecimento celular, esse processo fisiológico causa patologias como doenças cardiovasculares, câncer, diabetes, artrite, mal de Parkinson e Alzheimer, entre outros. Os agentes antioxidantes podem servir como fatores defensivos contra radicais livres no corpo humano (ZARATE, 2018).

Dessa forma, o estudo proposto teve como objetivo realizar uma revisão bibliográfica para analisar as metodologias utilizadas para testar a capacidade antioxidante de flavonoides.

Metodologia

Esse trabalho foi elaborado a partir de uma revisão da literatura nas bases de dados Scielo, Pubmed e Lilacs. A pesquisa foi realizada no período de agosto e setembro de 2019. Foram selecionados artigos entre os anos de 2015 e 2019. Os descritores utilizados “flavonoids” e “antioxidant”. Os critérios de inclusão foram: artigos publicados nos periódicos indexados, publicações cuja os termos indexadores constam no título ou resumo das pesquisas e publicações dentro do período estipulado para pesquisa. E os critérios de exclusão foram artigos publicados antes de 2015, artigos em um idioma diferente do inglês, português e espanhol e apenas artigos que possuíssem os descritores no título e resumo.

Os resumos foram lidos e os artigos que atenderam aos critérios na íntegra. Foi desenvolvido um instrumento de coleta de informações para responder à questão de pesquisa desta revisão, composto pelos seguintes itens: autor, ano de publicação, título, objetivo e a base da publicação. Os dados foram apresentados em forma de tabela. Após a leitura dos artigos selecionados, foi realizada uma análise e organização. A análise, categorização e síntese dos temas foi realizado com o propósito de obter a melhor descrição e classificação dos resultados, após a leitura dessas publicações houve a constatação da sua relevância científica para o presente estudo.

Resultados e Discussão

Somando-se todas as bases de dados, foram encontrados 91 artigos. Após a leitura dos títulos dos artigos, notou-se que alguns deles se repetiram nas diferentes bases e outros não preenchiam os critérios deste estudo. Foram selecionados 48 artigos para a leitura completa e exclusão dos que não condizem ao propósito deste estudo, sendo a maior quantidade de exclusões referentes à não coerência do título com o objetivo do estudo (Tabela 1).

Tabela 1. Resultado da busca nas bases dados e seleção de artigos pertinentes.

Fonte: Dados da pesquisa, 2021.

Após análise detalhada e minuciosa dos artigos, foi feito uma nova eliminação. Visto que após a leitura dos artigos completos os objetivos relatados destes não coincidiam com o objetivo desta revisão. A (Tabela 2) demostra os artigos que sobraram para análise detalhada.

Tabela 2. Resultado da análise nas bases dados e seleção de artigos pertinentes após leitura completa.

Fonte: Dados da pesquisa, 2021.

Com a leitura total dos artigos selecionados, elaborou-se a (Tabela 3.1) e (Tabela 3.2) constando autor/ano, título, objetivo e a base de dados onde os artigos foram obtidos.

Tabela 3.1. Artigos selecionados relacionados por autor/ano, título, objetivo e base.

Fonte: Dados da pesquisa, 2021.

Tabela 3.2. Artigos selecionados relacionados por autor/ano, título, objetivo e base.

Fonte: Dados da pesquisa, 2021.

No estudo realizado por (HU, 2015) foi feito o isolamento de 16 tipos de flavonoides presente na flor de Chrysanthemum morifolim cv. Chuju através de um estudo químico dirigido, que se caracterizaram como: uercetina (1), isorhamnetina 3-O-b-D-glucósido (2), eriodictyol (3), piracantósido (4), apigenina (5), apigetrina (6), acacetina (7), acacipetalina (8), luteolina (9), diosmetina (10), espinacetina (11), axilarina (12), bonanzina (13), cirsiliol (14), crisossplenol D (15) e artemetina (16). Onde os flavonoides de 11 a 16 foram descritos pela primeira vez nesta espécie. Demonstraram alta capacidade antioxidante atraves do teste de captação do radical 2,2- difenil- 1-picrilhidrazilo (DPPH).

 Estudos relatam metodologias para testes antioxidantes em flavonoides através dos métodos de (CU,2017) DPPH, assay and the 2,2′‐azino bis (3‐ethylbenzothiazolin‐6‐sulfonic Acid (ABTS+). Através do teste ABTS foi constatado que tanto o flavonoide acacetina quanto o isoginkgetina aumentam significativamente a capacidade antioxidante. Os ensaios relataram boa atividade antioxidante realizados em ambos os testes descritos (GONZÁLEZ,2016) e (ZHOU, 2019).

No artigo de Gonzaléz (2016), os flavonoides foram isolados utilizando dois meios de reação, através do método de DPPH (sistema homogêneo) e uma solução micelar de Triton X-100 (sistema micro heterogêneo). E a capacidade antioxidante foi avaliada através da técnica de ESR, ORAC e branqueamento do radical DPPH. O composto 7-o-methyleriodictiol teve a maior capacidade antioxidante. Essa característica é constituída por causa da quantidade do grupo hidroxila e uma ligação dupla entre as posições C2 e C3 do anel C.

Nos trabalhos de Gwatidzo (2017), Liu (2019), Zhu (2015) e Zhang (2019), os flavonoides foram isolados por diversos métodos, como por exemplo, cromatografia em camada analítica, HUCSE, cromatografia líquida de alta eficiência (HPLC) e a partir dos isolados foram realizados os testes para atividade antioxidante através de ABTS, DPPH, FRAP (Poder antioxidante ferro-redutor). Com sua capacidade antioxidante, podem contribuir significativamente para a saúde humana, reduzindo o risco de doenças cardiovasculares, além de seus efeitos biológicos como antibacteriano, antiviral, anti-inflamatório, antialérgico e vasodilatador.

­­Considerações Finais

Esta revisão confirma a atividade antioxidante atribuída aos radicais fenólicos presentes na estrutura dos compostos flavonoides obtidos através dos extratos vegetais, substâncias essas atribuídas a grande importância benéfica para o organismo dos seres vivos pela sua capacidade de combater os radicais livres, que geram processos fisiológicos responsáveis pelo envelhecimento celular, causando diversas patologias. Não podem ser avaliados por apenas um método devido à sua natureza complexa, e todas as metodologias utilizadas demonstraram eficácia e validação ao comprovarem a alta atividade antioxidante dos flavonoides isolados e sua importância como fonte potencial em recursos naturais.

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CAPÍTULO 4

EFEITOS ANTI-INFLAMATÓRIOS DA Arrabidaea chica (Humb. & Bonpl.) B. Verl

ANTI-INFLAMMATORY EFFECTS OF Arrabidaea chica (Humb. & Bonpl.) B. Verl

DOI: https://doi.org/10.56001/22.9786500466386.04

Submetido em: 14/02/2022

Revisado em: 16/06/2022

Publicado em: 24/06/2022

Silvânia Narielly Araújo Lima

Universidade Federal de Campina Grande, Centro de Educação e Saúde, Cuité-PB

http://lattes.cnpq.br/4848390450941924

Amanda Geovana Pereira de Araújo

Universidade Federal de Campina Grande, Centro de Educação e Saúde, Cuité-PB.

http://lattes.cnpq.br/3946322725458190

Tainá Oliveira de Araújo

Universidade Federal de Campina Grande, Centro de Educação e Saúde, Cuité-PB

http://lattes.cnpq.br/8031037065925876

Anne Wirginne de Lima Rodrigues

Universidade Federal de Campina Grande, Centro de Educação e Saúde, Cuité-PB

http://lattes.cnpq.br/0355598894423144

Igor Luiz Vieira de Lima Santos

Universidade Federal de Campina Grande, Centro de Educação e Saúde, Cuité-PB

http://lattes.cnpq.br/6976858979875527

Resumo

O uso de anti-inflamatórios está aumentando a cada dia, no entanto, muitos deles são formulados com base sintética, causando diversos efeitos colaterais. Com isso, vê-se a importância da utilização de produtos naturais, os quais apresentam diversas propriedades e causam menos efeitos colaterais. Dentre os produtos naturais destaca-se a Arrabidaea chica (Humb. & Bonpl.) B. Verl devido às suas diversas propriedades benéficas, especialmente pelo efeito anti-inflamatório do seu extrato. Diante disto, o objetivo deste trabalho foi realizar uma revisão bibliográfica sobre a potente atividade anti-inflamatória do extrato da A. chica. Para tal, foram utilizados diferentes bancos de dados, como SciELO, MEDLINE, PubMed, dentre outros, para seleção dos trabalhos em diferentes idiomas. Diversos estudos demonstraram que as antocianinas, que são flavonoides, presentes na A. chica fazem com que essa planta apresente diversas propriedades, em especial, uma potente atividade anti-inflamatória, por diminuir a produção de citocinas pró-inflamatórias enquanto aumenta a produção da citocina anti-inflamatória e imunossupressora. Além disso, estudos também revelaram que o extrato dessa planta tem um maior efeito anti-inflamatório, confirmando o que vem sendo descrito na medicina popular. Portanto, os resultados obtidos neste trabalho estimulam o desenvolvimento de futuros estudos sobre plantas medicinais, especialmente sobre a A. chica, a fim de elucidar os mecanismos de ação envolvidos nas atividades anti-inflamatórias identificadas, além de reforçar suas potentes ações terapêuticas.

Palavras-Chave: Anti-inflamatórios, Atividade; Fitoquímico; Plantas.

Abstract

The use of anti-inflammatories is increasing every day, however, many of them are formulated with a synthetic base, causing several side effects. With this, we see the importance of using natural products, which have different properties and cause fewer side effects. Among the natural products, Arrabidaea chica (Humb. & Bonpl.)  stands out due to its many beneficial properties, especially the anti-inflammatory effect of its extract. Therefore, the objective of this work was to carry out a literature review on the potent anti-inflammatory activity of the extract of A. chica. To this end, different databases were used, such as SciELO, MEDLINE, PubMed, among others, to select works in different languages. Several studies have shown that anthocyanins, which are flavonoids, present in A. chica make this plant have several properties, in particular, a potent anti-inflammatory activity, by decreasing the production of pro-inflammatory cytokines while increasing the production of the anti-inflammatory cytokine. -inflammatory and immunosuppressive. In addition, studies have also revealed that the extract of this plant has a greater anti-inflammatory effect, confirming what has been described in folk medicine. Therefore, the results obtained in this work stimulate the development of future studies on medicinal plants, especially on A. chica, in order to elucidate the mechanisms of action involved in the identified anti-inflammatory activities, in addition to reinforcing their potent therapeutic actions.

Keywords: Anti-inflammatories, Activity; Phytochemical; Plants.

Introdução

A resposta inflamatória é um dos primeiros mecanismos de proteção da homeostase, envolvendo células e moléculas secretadas, que visam eliminar agentes invasores que causam danos iniciais teciduais, eliminação de células e tecidos necróticos. Embora as inúmeras vantagens ao corpo, quando desregulada torna-se prejudicial para o meio interno e pode ser fatal se perdurar por muito tempo (UBIERA, 2021).

Os principais participantes da inflamação são as células imunes que possuem uma infindável margem de ação biológica e fisiológica, que segue regendo e mediando a interação entre os organismos e o meio externo (SCRIVO et al., 2011; UBIERA, 2021). As células imunes e não imunes podem expressar proteínas de uma família conhecida como Receptores de Reconhecimento de Padrões (do inglês Pattern Recognition Receptors, ou PRRs) que participam ativamente da patogênese de diversas doenças e promovem o início da cascata de eventos da resposta inflamatória (SCRIVO et al., 2011). Os PRRs identificam antígenos não próprios e outras mensagens nocivas ao organismo, sendo assim, possuem finalidade de manter equilíbrio e proteger hospedeiros contra a ampla diversidade de microrganismos aos quais os seres humanos estão expostos (SCRIVO et al., 2011).

Quando um antígeno não-próprio ou um sinal resultante de uma interação patológica atinge o meio interno, passa a ser exposto às estratégias de reconhecimento. Na primeira estratégia, as células e moléculas da imunidade atuam na eliminação de um antígeno reconhecido como não-próprio, na ativação do complemento, fagocitose, netose e degradação proteolítica (GROH et al., 2018).

Por diferentes mecanismos, a imunidade inata tem um papel essencial na montagem da resposta imune, com a participação de moléculas e células, sendo as células centrais os neutrófilos e macrófagos. As moléculas secretadas no processo inflamatório comandam a migração e a resposta das células, dentre elas estão as citocinas, as principais são IL-10 (InterLeucina-10), IL-1β, IL-6 e TNFα (Fator de Necrose Tumoral), que apresentam características anti-inflamatórias e pró-inflamatórias, e diferentes vias de liberação que controlam a secreção dessas moléculas (KIRIPOLSKY; MCCABE; KRAMER, 2017; MESHKANI; VAKILI, 2016).

Existem vastos relatos sobre a gama de aplicações dos produtos naturais devido aos seus efeitos antioxidantes, antibióticos e anti-inflamatórios (KISHORE, et al. 2019; UBIERA, 2021). Além disso, muitas drogas importantes desenvolvidas na medicina moderna foram derivadas de produtos naturais, como a aspirina, quinina, vincristina, vimblastina, dentre outros (PATEL, PATEL, 2017).

O uso terapêutico de plantas ao longo da história baseou-se no conhecimento intuitivo e especulativo dos seres humanos, que aprenderam a diferenciar com o passar do tempo as ervas benéficas daquelas tóxicas à saúde (FERREIRA et al., 2019).  No Brasil, cerca de 82% da população brasileira emprega produtos à base de plantas medicinais nos seus cuidados com a saúde, tanto por meio da medicina tradicional quanto popular, com a transmissão entre gerações, ou até mesmo nos sistemas oficiais de saúde, como prática de cunho científico, orientada pelos princípios e diretrizes do Sistema Único de Saúde (SUS) (BRASIL, 2012; DRESCH; LIBÓRIO; CZERMAINSKI, 2021).

Dentre as plantas medicinais, a Arrabidaea chica (Humb. & Bonpl.) B. Verl. tem se destacado devido às suas diversas propriedades benéficas e ao crescente aumento da sua utilização na medicina tradicional. Como mostrado na Figura 1, de forma geral, essa planta pertence à classe Magnoliopsida e subclasse Asteridae, sendo da família Bignoniaceae e é nativa da Amazônia. A Arrabidaea chica recebe diferentes nomes regionais, como crajiru, capiranga, cajuru, chica, cipó-pau, crajiru, etc. (CORTEZ DE SÁ et al., 2016; JORGE et al., 2008; VASCONCELOS et al., 2019).

 Figura 1: Taxonomia da Arrabidaea chica.

Fonte: IRTIS – REPORTER, 2022.

Apesar de ser uma planta comum na região da Amazônia, é bastante utilizada na medicina popular em diversas regiões brasileiras, tanto por meio de chás e banhos, quanto por compressas de suas folhas, para ajudar na cicatrização de feridas, tratar inflamações, doenças gastrointestinais, leishmanias, enterocolites, anemias e infecções ginecológicas, (SIRAICHI et al., 2013; SANTOS, 2015). Ela também é muito utilizada em rituais, principalmente como corante para pele e árvores (SIRAICHI et al., 2013).

A Arrabidaea chica é rica em antocianinas, que são flavonoides estruturalmente relacionados com a flavona. Os flavonoides são metabólitos secundários encontrados em plantas e frutas coloridas, flores, raízes e folhas com pigmentos hidrossolúveis, os quais são responsáveis pela proteção contra microrganismos e radiação ultravioleta (UV) (MARTÍNEZ; MIJARES; DE SANCTIS, 2019; SPAGNUOLO; MOCCIA; RUSSO, 2018). Esses flavonoides possuem uma potente capacidade anti-inflamatória, antioxidante, anticancerígena e estão associadas à redução do risco cardiovascular (LEE et al., 2017; MARTÍNEZ; MIJARES; DE SANCTIS, 2019; PAULA et al., 2013). Logo, devido à presença desses flavonoides em sua composição, a Arrabidaea chica apresenta um grande efeito anti-inflamatório.

Podem ser obtidos diferentes extratos e frações desta planta, variando apenas o solvente utilizado e o método de preparação. No entanto, devido à construção do conhecimento sobre esta planta nas últimas décadas, sabe-se que o extrato aquoso apresenta atividade anti-inflamatória, por diminuir a produção de citocinas pró-inflamatórias enquanto aumenta a produção da citocina anti-inflamatória e imunossupressora (UBIERA, 2021).

Diante disto, este trabalho tem como objetivo reunir as informações científicas que foram expostas por pesquisas anteriores sobre a atividade anti-inflamatória do extrato da Arrabidaea chica. Para tal, realizou-se uma revisão bibliográfica em diferentes idiomas, bancos de dados e Descritores em Ciências da Saúde (DeCS).

Metodologia

Este trabalho trata-se da revisão integrativa de literatura, que tem como finalidade realizar um levantamento de dados bibliográficos sobre a atividade anti-inflamatória pela presença de flavonoides no extrato da Arrabidaea chica, fazendo uma síntese dos resultados e apresentando conclusões atualizadas acerca da temática.

O processo metodológico do presente trabalho seguiu cinco etapas: 1) formulação da questão de pesquisa; 2) busca na literatura; 3) identificação dos estudos elegíveis; 4) análise crítica dos estudos selecionados; 5) apresentação dos resultados (CROSSETTI, 2012).

A busca na literatura foi realizada nas seguintes bases de dados: Medical Literature Analysis and Retrieval System on-line (MEDLINE), Scientific Electronic Library Online (SciELO), Biblioteca Virtual em Saúde (BVS) e no Banco de Dados de Teses e Dissertações (BDTD). Foram consideradas as seguintes palavras-chaves: “anti-inflamatório”, “plantas medicinais”, “Arrabidaea chica” e “antocianinas”, onde se escolheu os textos disponíveis de forma online nos idiomas: inglês, português e espanhol.  Na seleção foram considerados os seguintes critérios de inclusão: artigos originais, revisões da literatura e relatos de experiência, redigidos em português ou inglês. Foram excluídos os de literatura cinzenta e aqueles que não responderam aos objetivos deste trabalho.

Dessa forma, a seleção dos trabalhos ocorreu, inicialmente, a partir da leitura de títulos e resumos, de acordo com os critérios de elegibilidade descritos anteriormente. Após as análises, selecionou-se os 40 trabalhos mais relevantes para a pesquisa.  Em seguida, foram excluídos 17 dos 40 artigos, pois estes apresentavam duplicidade e/ou não tinham enfoque no tema proposto.

Resultados e Discussão

Uma inflamação aguda quando progride por má resolução, exposição contínua ou prolongada aos desencadeantes nocivos, prolongando-se descontroladamente é definida como inflamação crônica (ALINDA et al., 2018).  Ativados nos últimos estágios da resposta inflamatória normal, as principais células de uma resposta inflamatória crônica são os linfócitos e macrófagos (NATHAN; DING, 2010; SCRIVO et al., 2011; KUMAR, ABUL K. ABBAS, 2013).

O uso de anti-inflamatórios está aumentando mundialmente a cada dia, no entanto, muitos deles são formulados com base sintética para atingir diferentes componentes da cascata inflamatória. Com isso, os anti-inflamatórios causam diversos danos à mucosa gástrica e comprometimento dos néfrons, por tanto essas drogas vêm sendo acompanhadas por seus efeitos adversos proeminentes (KISHORE et al., 2019; LATRUFFE, 2017).

Existem produtos naturais com capacidade de regular a resposta imune através das citocinas, sendo este um dos mecanismos para combater a inflamação, como é o caso da Arrabidaea chica, que têm atividade anti-inflamatória, embora não esteja evidente como esses efeitos são conduzidos molecularmente (HODGE; HODGE; HAN, 2000; PAULA et al., 2013). Essa capacidade se dá principalmente devido a presença de compostos fenólicos, como antocianinas (Figura 2), pertencentes à família dos flavonoides (Figura 2) (PAULA et al., 2013). Estudos farmacológicos destacam o alto poder antioxidante das antocianinas em doenças metabólicas, dentre as quais podemos destacar a atividade anti-inflamatória e anticâncer (ZAFRA‐STONE et al., 2007; TAFFARELLO, et al., 2013).

Os flavonoides são conhecidos por sua capacidade de sequestrar radicais livres in vivo e in vitro e pelas propriedades de estabilização da membrana celular (ADEDAPO et al., 2008). Como apresentado na Figura 2, quimicamente, essas substâncias caracterizam-se por apresentarem em seu esqueleto básico 15 carbonos, com dois anéis benzênicos aromáticos unidos por uma ponte de três átomos de carbono, que pode ou não formar um terceiro anel (Figura 2) (LOPES et al., 2010; KALLEGARI, 2009). Os flavonoides naturais têm pelo menos três hidroxilas fenólicas e são encontrados geralmente combinados com açúcares na forma de glicosídeos, embora também ocorram com relativa frequência como agliconas livres (LOPES et al., 2010; OLLIS, 2013). Vários subgrupos de flavonoides são classificados conforme a substituição do anel C (Figura 2).

Como apresentado na Figura 2, as antocianinas apresentam estruturas muito similares a dos flavonoides, sendo antocianidinas encontradas na sua forma glicosada (ligadas a uma porção de açúcar). Elas consistem em um anel aromático (A) ligado a um anel heterocíclico (C) que contém um átomo de oxigênio, o qual é também ligado, por uma ligação carbono-carbono, a um terceiro anel aromático (B) (SANTOS, 2015). Na figura 3 é possível verificar as classes de flavonoides conhecidas e suas respectivas subclasses além de identificar as inúmeras fontes naturais de cada uma destas moléculas tão importantes para a saúde.

Figura 2: Estrutura esquelética básica geral de um flavonoide e de suas classes entre elas as antocianinas. Fonte: PANCHE; DIWAN; CHANDRA, 2016, licença CC BY 4.0.

Figura 3: Classes, subclasses e fontes naturais de flavonoides.

Fonte: PANCHE; DIWAN; CHANDRA, 2016, licença CC BY 4.0.

As folhas de Arrabidaea chica são ricas em três antocianinas do tipo 3-desoxi antocianinas, as quais são responsáveis pelas propriedades de coloração dessa planta (PAULA et al., 2013). A fórmula estrutural dessas três antocianinas está apresentada na Figura 4 – A – B – C. Dentre essas antocianinas encontradas na Arrabidaea chica destaca-se a 6,7-dihidroxi-5,4′- dimetoxi-flavilium, popularmente conhecido como carajurina (Figura 4 – C), por ser o principal pigmento dessa planta. A Carajurina foi o primeiro composto isolado da Arrabidaea chica durante estudos das folhas dessa planta realizados por Chapman et al. (1927). Anos depois, sua fórmula molecular foi determinada como 6,7-dihidroxi-5,4′- dimetoxi-flavilium (ZORN et al., 2001), cuja fórmula estrutural está apresentada na Figura 4 – C.

Os flavonoides presentes na Arrabidaea chica têm sido considerados como responsáveis por várias atividades desta planta, inclusive a atividade anti-inflamatória (ALCARAZ, HOLUT, 1985; MORS et al., 2000). A atividade anti-inflamatória desta planta vem sendo observada in vitro, in vivo e relatadas nas crenças populares dos povos amazônicos (BRUNETTI et al, 2013).

Figura 4: Fórmula estrutural das principais antocianinas presentes na Arrabidaea chica: (a) 6,7,3’,4’-tetrahidroxi-5-metoxi-flavilium; (b) 6,7,4’-trihidroxi-5-metoxi-flavilium (Carajurona); (c) 6,7-dihidroxi-5,4’-dimetoxi-flavilium (Carajurina).

A                                                                               

B

C

Fonte:.

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Em estudos realizados por Oliveira et al. (2008), foi investigado em camundongos albinos o efeito anti-inflamatório do extrato aquoso da Arrabidaea chica sobre o edema induzido por venenos de serpentes amazônicas dos gêneros Brothrops e Crotalus, por via oral, intraperitoneal e subcutânea. Para o gênero Bothrops, o efeito inibitório pelas vias subcutânea e intraperitoneal (12 horas) foi de 55,87% e 65,70%, respectivamente. No gênero Crotalus o efeito inibitório do extrato pela via subcutânea após 3 horas foi de 33,55% e após 6 horas de 79,81%, na via intraperitoneal após 3 horas foi de 48,02% e após 6 horas de 92,52%. Na realização da análise histopatológica, os efeitos inflamatórios inibidos mais significativamente foram o infiltrado de granulócitos e a miocitólise (OLIVEIRA et al., 2008).

Os resultados obtidos por Oliveira et al. (2008) sugerem, portanto, a presença de substâncias no extrato aquoso de Arrabidaea chica que são capazes de inibir as toxinas dos venenos das serpentes Bothrops atrox e Crotalus durissus ruruima, que induzem o processo inflamatório. Ou ainda substâncias no extrato capazes de inibir fatores endógenos que estimulam os processos pró-inflamatórios sobre os efeitos inflamatórios.  Porém, o extrato não apresenta efeito anti-inflamatório em nenhuma das doses testadas pela via oral (OLIVEIRA et al., 2008).

Pesquisas realizadas por Zorn et al. (2001) também revelaram que o extrato da Arrabidaea chica inibe o fator nuclear kappa B (NF-κB). Essa inibição interfere na expressão de genes cujos produtos mediam as respostas imune e inflamatória (ZORN et al., 2001). O NF-κB atua em genes pró-inflamatórios gerando mediadores da inflamação e moléculas de adesão importantes para o recrutamento de leucócitos, no local da inflamação (BARNES; KARIN, 1997). Dentre os leucócitos, os neutrófilos desempenham um papel importante na angiogênese pela liberação de quimiocinas que causam a invasão de células endoteliais e formação de vasos sanguíneos (ALBINI et al., 2005). Sendo assim, quanto menor a migração de neutrófilos, maior a inibição do NF-κB e consequentemente a expressão do gene para o fator de necrose tumoral-α (TNFα) importante para o recrutamento e ativação de neutrófilos (ZORN et al., 2001).

Estudos in vivo realizados por Takemura et al. (1995), testaram em neutrófilos de coelho a atividade anti-inflamatória da luteolina isolada do extrato da Arrabidaea chica. Os neutrófilos estimulados, geram espécies reativas de oxigênio (ROS) quase exclusivamente pelo NADPH oxidase, formado na membrana do fagolisossomo e o produto desta reação é o superóxido, que pode ser convertido em outros metabólitos, incluindo peróxido de hidrogênio e ácido hipocloroso (LEE; HARRISON; GRINSTEIN, 2003; MAYER-SCHOLL, 2004). A luteolina apresentou alta atividade de inibição da liberação de enzimas e produção de superóxido por neutrófilos estimulados por peptídeo formyl-methionyl-leucyl-phenylalanine (FMLP), que ativa a NADPH oxidase (FILHO, 2006).

Em pesquisas recentes realizadas por Ubiera (2021), observou-se que a produção da IL-10 nos macrófagos que foram pré-incubados com o extrato aquoso de Arrabidaea chica, aumentou a produção de IL-10, que foi maior que a estimulada pelo próprio LPS. Pelas propriedades imunomoduladoras e anti-inflamatórias da IL-10 pode-se explicar a capacidade anti-inflamatória do Arrabidaea chica (UBIERA, 2021). A IL-10 é uma das mais importantes citocinas anti-inflamatórias e a principal na manutenção da homeostase imunológica, sendo secretada principalmente pelos macrófagos (MANNINO et al., 2015). Nos macrófagos, sua síntese é regulada por diferentes mecanismos, sendo um deles o sistema purinérgico, ativado no estresse metabólico, representado pela adenosina que é um nucleosídeo sinalizador (Figura 4) (SARAIVA; O’GARRA, 2010).

Como apresentado na Figura 4, a síntese extracelular, segue a partir da desfosforilação da adenosina trifosfato (do inglês, Adenosine Triphosphate, ou ATP) devido à ação das endo e ectonucleotidases, o ATP sai das células principalmente pelos canais de pannexin, mas também há liberação vesicular de ATP. No espaço extracelular, o ATP é convertido no monofosfato de adenosina (do inglês, Adenosine Monophosphate, ou AMP) pela ação do trifosfato de ectonucleósido difosfo-hidrolase-1 (CD39) na membrana extracelular, sendo posteriormente convertido em adenosina pela ecto-5′-nucleotidase (CD79) (UBIERA,2021).

Figura 4: Esquema que mostra a interação do extrato aquoso da Arrabidaea Chica VERLOT com as células, aumentando a taxa na qual o ATP extracelular é convertido em adenosina para parecer ainda mais na membrana citoplasmática e aumentar a produção da citocina anti-inflamatória IL-10.

Fonte: Ubiera, 2021, licença CC BY-NC-ND 4.0.

A adenosina pode sofrer os efeitos da enzima adenosina desaminase (ADA), que converte adenosina em inosina, a qual posteriormente se torna ácido úrico e é eliminada pelos rins (KUMAR; SHARMA, 2009). Os receptores de adenosina são um dos pontos essenciais da via, pois sem eles, a adenosina não pode ser reconhecida pela célula. Evidenciando que o receptor A2_A é essencial para os efeitos anti-inflamatórios de Arrabidaea chica e a participação de A2_B receptor apresentam um efeito importante neste fenômeno (UBIERA, 2021).

            Portanto, os estudos apresentados indicaram que, de fato, a Arrabidaea chica tem potentes efeitos anti-inflamatórios, especialmente no seu extrato.

Considerações Finais

A Arrabidaea chica está dentre as várias espécies de plantas empregadas na medicina tradicional. A ocorrência expressiva de flavonoides, como as antocianinas, especialmente a Carajurina, explica em grande medida a ampla gama de ações terapêuticas desta espécie. Dentre as ações terapêuticas dessa planta destaca-se a aceleração de cicatrização de feridas, no tratamento de doenças gastrointestinais, leishmanias, enterocolites, anemias e infecções ginecológicas e, especialmente, a atividade anti-inflamatória.

A atividade imunofarmacológica testada pelos autores nesta revisão de literatura, permitiu evidenciar o grande potencial terapêutico de A. chica, confirmando a atividade anti-inflamatória, descrita no uso popular dessa planta.  Os experimentos realizados pelas pesquisas citadas também sugerem a atividade imunorreguladora para os constituintes químicos desta espécie. Entretanto, é necessário garantir a eficácia e segurança da planta medicinal com o uso para a constância de sua qualidade. A validação científica poderá contribuir para a redução dos custos no sistema público de saúde mediante o emprego racional e seguro de insumos e produtos desta espécie vegetal.

Portanto, os resultados obtidos neste estudo estimulam o desenvolvimento de futuros trabalhos e a realização de novos estudos sobre plantas medicinais, especialmente sobre a A. chica, a fim de elucidar os mecanismos de ação envolvidos nas atividades anti-inflamatória identificadas. Além disso, esse estudo reforça as potentes ações terapêuticas e anti-inflamatórias da A. chica,

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CAPÍTULO 5

OBTENÇÃO E CARACTERIZAÇÃO DE COCRISTAIS FARMACÊUTICOS: UMA REVISÃO SOBRE A COMPLEXIDADE DESSA ABORDAGEM

ACQUISITION AND CHARACTERIZATION OF PHARMACEUTICAL COCRYSTALS: A REVIEW ON THE COMPLEXITY OF THIS APPROACH

DOI: https://doi.org/10.56001/22.9786500466386.05

Submetido em: 04/01/2024

Revisado em: 16/01/2024

Publicado em: 25/01/2024

Isabela Fanelli Barreto Biscaia

Universidade Estadual do Centro Oeste, Departamento de Farmácia, Guarapuava-PR

http://lattes.cnpq.br/4913569775975331

Patrícia Bubna Biscaia

Universidade Estadual de Ponta Grossa, Departamento de Farmácia, Ponta Grossa-PR

http://lattes.cnpq.br/9373722894116587

Luiza Stolz Cruz

Universidade Estadual do Centro Oeste, Departamento de Farmácia, Guarapuava-PR

http://lattes.cnpq.br/1794921152056259

Camila Nogueira Pacentchuk

Universidade Estadual do Centro Oeste, Departamento de Farmácia, Guarapuava-PR

http://lattes.cnpq.br/2703438736320965

Samantha Nascimento Gomes

Universidade Estadual do Centro Oeste, Departamento de Farmácia, Guarapuava-PR

http://lattes.cnpq.br/0069997200153496

Larissa Sakis Bernardi

Universidade Estadual do Centro Oeste, Departamento de Farmácia, Guarapuava-PR

http://lattes.cnpq.br/4786154799567952

Paulo Renato de Oliveira

Universidade Estadual do Centro Oeste, Departamento de Farmácia, Guarapuava-PR

http://lattes.cnpq.br/3167101952781896

Resumo

As moléculas com solubilidade aquosa limitada têm sido alvo de diversas pesquisas, pois apresentam dissolução lenta em fluídos biológicos e absorção gastrointestinal limitada, o que compromete as aplicações clínicas dos medicamentos. A formação de cocristais é um método confiável para melhorar propriedades como solubilidade e estabilidade, sem modificar sua ação. Os cocristais são materiais cristalinos estruturalmente homogêneos, formados por, no mínimo, dois compostos neutros que se encontram em quantidades estequiométricas definidas e são sólidos à temperatura ambiente. Um cocristal farmacêutico é composto por um ingrediente farmacêutico ativo (IFA) e por um coformador, que pode ser outro fármaco ou uma molécula não tóxica. Eles podem ser produzidos por diferentes técnicas, como mecanoquímica, evaporação do solvente, método de cristalização por reação, entre outros. Sua caracterização é indispensável para confirmar a nova estrutura cristalina, e é feita por meio de técnicas de caracterização do estado sólido. Os cocristais aumentam a solubilidade de fármacos ao fornecer supersaturação, estado termodinamicamente metaestável. A presença de polímeros prolonga o estado de supersaturação, inibindo a precipitação do fármaco. Os estudos de dissolução não-sink são os mais relevantes para avaliar a dissolução de sistemas supersaturados de liberação de fármaco, do inglês “Supersaturating Drug Delivery Systems” (SDDS), pois estimam a formação e manutenção do estado supersaturado, entretanto os cocristais também podem ser avaliados por métodos termodinâmicos, no qual um estado de equilíbrio entre o fármaco e o coformador é alcançado.

Palavras-Chave: cocristal, solubilidade, fármaco, caracterização.

Abstract

Molecules with limited aqueous solubility have been the focus of numerous studies as they exhibit slow dissolution in biological fluids and limited gastrointestinal absorption, compromising the clinical applications of drugs. The formation of cocrystals is a reliable method to enhance properties such as solubility and stability without altering their action. Cocrystals are structurally homogeneous crystalline materials formed by at least two neutral compounds in defined stoichiometric quantities and are solid at room temperature. A pharmaceutical cocrystal comprises an active pharmaceutical ingredient (API) and a coformer, which can be another drug or a non-toxic molecule. They can be produced by various techniques such as mechanochemistry, solvent evaporation, reaction crystallization method, among others. Characterization is indispensable to confirm the new crystalline structure and is carried out through solid-state characterization techniques. Cocrystals enhance drug solubility by providing supersaturation, a thermodynamically metastable state. The presence of polymers extends the state of supersaturation, inhibiting drug precipitation. Dissolution studies under non-sink conditions are the most relevant for evaluating the dissolution of supersaturated drug delivery systems (SDDS), as they estimate the formation and maintenance of the supersaturated state. However, cocrystals can also be evaluated by thermodynamic methods, in which an equilibrium state between the drug and the coformer is achieved.

Keywords: cocrystal, solubility, drug, characterization.

Introdução

Os fármacos pertencentes à classe II do SCB Sistema de Classificação Biofarmacêutica, desenvolvido por Amidon e colaboradores em 1995, representam mais de 30% dos medicamentos comercializados. Esses fármacos correm o risco de serem retirados do desenvolvimento de medicamentos devido à sua fraca solubilidade aquosa (ALHALAWEH et al., 2012). Portanto, é fundamental desenvolver estratégias que aumentem a solubilidade desses fármacos.

O aprimoramento das propriedades essenciais de um Ingrediente Farmacêutico Ativo (IFA) – por exemplo: biodisponibilidade, solubilidade, propriedades de fluxo e estabilidade térmica – são essenciais para novos desenvolvimentos tecnológicos na indústria farmacêutica (CERREIA VIOGLIO; CHIEROTTI; GOBETTO, 2017). Fármacos com solubilidade aquosa limitada apresentam dissolução lenta em fluidos biológicos e, consequentemente, exposição sistêmica insuficiente e eficácia reduzida (BLAGDEN et al., 2007; GUO et al., 2021).

O desenvolvimento de novas formulações farmacêuticas visa melhorar o manuseio de ingredientes durante o processamento, melhorar a estabilidade e aumentar a dissolução de fármacos (IZUTSU et al., 2016). Alterações químicas, como modificação de ligações covalentes, são muito comuns em moléculas no estado sólido, pois permitem alterações nas propriedades físicas de um fármaco sem alterar seu mecanismo de ação (BERRY; STEED, 2017).

A adição de um segundo componente à formulação, gerando um sal ou cocristal, é capaz de alterar as propriedades do IFA (BERGE; BIGHLEY; MONKHOUSE, 1977). No entanto, a necessidade de que o fármaco possua um grupo ácido ou básico ionizável limita a formação dos sais, enquanto os cocristais não necessitam tais grupos, pois formam compostos a partir de interações reversíveis e não covalentes (SCHULTHEISS; NEWMAN, 2009). Nos últimos anos, a percepção da engenharia farmacêutica dos cocristais ganhou grande visibilidade (DOUROUMIS; ROSS; NOKHODCHI, 2017) e houve aumento do interesse pelos cocristais farmacêuticos, que representam um método robusto para aumento da solubilidade de fármacos pouco solúveis (QIAO et al., 2011).

Metodologia

Este capítulo apresenta uma abordagem de pesquisa qualitativa com características descritivas e explicativas. O levantamento bibliográfico foi conduzido por meio da busca, obtenção e análise de documentos, avaliando o conteúdo de materiais relevantes para contextualizar e embasar o tema desta pesquisa. A revisão da literatura abrangeu fontes renomadas, como Pubmed, Scielo, Mendeley e Google Acadêmico, utilizando termos-chave específicos: “Cocristais”, “Cocristais farmacêuticos”, “métodos de obtenção de cocristais” e “métodos de caracterização de cocristais”.

Resultados e Discussão

Os cocristais são compostos orgânicos que contêm duas ou mais moléculas orgânicas neutras, sólidas à temperatura ambiente (AAKERÖY; SALMON, 2005), em quantidades estequiométricas dentro da mesma rede cristalina (QIAO et al., 2011). Eles são compostos por um IFA e um agente cocristalizador (coformador), tipicamente um composto orgânico (BATZDORF et al., 2017), que pode ser outro fármaco ou uma molécula não tóxica (QIAO et al., 2011). São utilizados para melhorar a solubilidade, taxa de dissolução in vitro e biodisponibilidade de fármacos pouco solúveis (MCNAMARA et al., 2006), podendo aumentar sua solubilidade em até 100 vezes ou mais (BAGHEL et al., 2009). De acordo com a Tabela 1, alguns medicamentos já comercializados, contêm cocristais na formulação, o que demonstra o interesse da indústria farmacêutica por essa estratégia de desenvolvimento de novos sólidos cristalinos (KAVANAGH et al., 2019).

Entre as vantagens dos cocristais estão: design que não requer um grupo funcional específico para sua composição, metodologia acessível, a capacidade de alterar as formas cristalinas de um fármaco e o desenvolvimento de novas formas de cristal, que podem ser patenteadas como novos medicamentos (SHANG; ZAWOROTKO, 2008). Em comparação com o sal, que é obtido pela adição de um segundo componente à rede cristalina (BERGE; BIGHLEY; MONKHOUSE, 1977), os cocristais tem a vantagem de não requerer um grupo básico ou ácido ionizável, pois são formados a partir de ligações de hidrogênio (SCHULTHEISS; NEWMAN, 2009).

Tabela 1: Produtos comercializados que possuem cocristais.

As interações entre o IFA e o coformador são baseadas em complementaridade molecular e podem ocorrer por interações entre dois grupos funcionais iguais (homosynthons): ácido carboxílico-ácido carboxílico (Figura 1, a) e amida-amida (Figura 1, b)  (AAKERÖY; SALMON, 2005); ou por interações entre dois grupos funcionais diferentes (heterosynthons): ácido carboxílico-nitrogênio aromático (Figura 1, c), ácido carboxílico-amida (Figura 1, d)  e álcool-piridina (Figura 1, e)  (DOUROUMIS; ROSS; NOKHODCHI, 2017).

Figura 1: Ligações de hidrogênio entre grupos funcionais que formam cocristais. a) ácido carboxílico-ácido carboxílico, b) amida-amida, c) ácido carboxílico-nitrogênio aromático d) ácido carboxílico-amida, e) álcool-piridina.

Como os cocristais têm um grande potencial para a indústria farmacêutica (BRITTAIN, 2013), o centro de pesquisa e avaliação da FDA emitiu uma orientação para a indústria sobre a classificação regulatória de cocristais farmacêuticos (FDA, 2013). Neste documento, o FDA define cocristais como sólidos cristalinos compostos por duas ou mais moléculas na mesma rede cristalina, sendo um complexo molecular dissociável de IFA-excipiente, onde o coformador é o excipiente. A fim de provar a existência do cocristal, a FDA exige evidências de que tanto o IFA como o coformador existam em seus estados neutros e que nenhuma interação iônica foi usada para associar as duas substâncias.

A European Medicines Agency (EMA) também produziu um documento de discussão sobre o uso de cocristais em produtos medicinais, definindo-os como ferramentas versáteis, utilizadas para obtenção de melhores propriedades de estado sólido. O documento define os cocristais como estruturas cristalinas homogêneas constituídas por dois ou mais componentes em uma relação estequiométrica definitiva, onde o arranjo na rede cristalina não é baseado em ligações iônicas e requer que a formação do cocristal seja demonstrada por meio de técnicas analíticas adequadas (EMA, 2014).

A ANVISA, emitiu uma nota técnica em fevereiro de 2017 intitulado “Registro de medicamentos novos, genéricos e similares contendo solvatos e cocristais como insumo farmacêutico ativo” (ANVISA, 2017). Este documento afirma que o cocristal: deve ser tratado como um IFA; deve ser caracterizado quimicamente; deve ser colocada a equivalência da base livre na bula e na rotulagem do medicamento; e deve ter a estequiometria definida e controlada por meio de de testes de controle de qualidade.

A formação do cocristal é caracterizada como a cristalização de uma única fase, em uma razão estequiométrica, de acordo com a seguinte reação de equilíbrio para um cocristal binário AyBz (KUMINEK et al., 2016a; RODRÍGUEZ-HORNEDO et al., 2006a):

(AyBz)sólido  yAsolução + zBsolução                                      Equação 1

onde A e B representam fármaco e coformador, e z e y representam seus respectivos coeficientes estequiométricos. A reação descreve a formação do cocristal (da direita para a esquerda) e a dissolução (da esquerda para a direita).

O produto de solubilidade (Ksp) é a constante de equilíbrio termodinâmico da reação e é dado pelo produto dos coeficientes de atividade (γ) dos componentes A e B multiplicados pelas concentrações dos componentes (KUMINEK et al., 2016a)

Ksp,a= γA[A]y γB[B]z ≈ Ksp= [A]y [B]z                                        Equação 2

onde [A] e [B] são as concentrações molares de cada componente cocristal em equilíbrio. Em condições ideais, γ é igual a 1 e o produto de solubilidade baseado na atividade é substituído pelo produto de concentração Ksp.

Agente cocristalizador (coformador)

A escolha do coformador é de grande importância para a formação do cocristal, pois este deve apresentar-se seguro em relação à sua toxicidade, ser altamente solúvel, e possuir regiões de complementaridade molecular com o fármaco (KUMAR; NANDA, 2021). A interação fármaco:coformador nos cocristais compreende especialmente as ligações de hidrogênio intermoleculares, contudo, interações de Van der Waals, empilhamento π e ligações de halogênio também se demonstram significativas (ROCHA et al., 2016). Existem diversos materiais sólidos reconhecidos como seguros pelo GRAS (Generally Recognized as Safe) do FDA, dentre eles, aditivos alimentares e outras substâncias. Quantidades subterapêuticas de fármacos como paracetamol e ácido acetilsalicílico também podem ser utilizadas como coformadores.

Além de interações baseadas em complementaridade molecular, a estereoquímica dos componentes e características intrínsecas do fármaco, como a polaridade e o pKa, também devem ser considerados durante a seleção do coformador para a síntese do cocristal.   Para reações em solução, ΔpKa < 0 indica a formação de um cocristal, enquanto que ΔpKa > 3 designa a produção de um sal, enquanto que na região de ΔpKa entre 0 e 3, a previsão do material resultante é limitada (JOHNSON; RUMON, 1965).

A seleção do coformador modula a solubilidade aquosa do cocristal, pois este qual pode reduzir a barreira de solvatação em uma extensão proporcional à sua solubilidade. Dependendo de quão solúvel o coformador é, a razão da solubilidade do cocristal pode variar em relação ao fármaco (GOOD; RODRÍGUEZ-HORNEDO, 2010; KUMINEK et al., 2016b).

Métodos de obtenção de cocristais

Várias estratégias foram relatadas por pesquisadores para preparar cocristais (AAKERÖY; SALMON, 2005). Uma técnica clássica para a obtenção de cocristais é a cristalização em solução. Este método é realizado com um solvente adequado em que todos os componentes são solúveis, o que promove a formação dos cocristais. Quantidades estequiométricas dos componentes são dissolvidas em um solvente, que pode ser aquecido para facilitar a dissolução e, em seguida, evaporado (ROCHA et al., 2016). Uma das desvantagens do método é o grande número de possíveis solventes, o que requer vários experimentos de triagem (TRASK et al., 2005).

Outra abordagem é a técnica solvo-térmica, onde a supersaturação do cocristal ocorre por meio de mudanças de temperatura (YU et al., 2011; YU; CHOW; TAN, 2010). Para este método obter sucesso, é necessária uma triagem de solvente, na qual as substâncias possuem solubilidades a fim de minimizar a cristalização individual (KUMINEK et al., 2016a).

O método anti-solvente também pode ser utilizado, no qual um solvente, em que o composto é menos solúvel, é adicionado a outra solução, gerando supersaturação e favorecendo a precipitação de sólidos (OBER; GUPTA, 2012).

Na metodologia de mecanoquímica, a cristalização ocorre através da ativação mecânica por moagem. Este método pode reduzir a triagem (TRASK; JONES, 2005) e é capaz de gerar cocristais que não são possíveis por meio de solução (ETTER; ADSMOND, 1990). A eficiência da cocristalização por moagem pode ser melhorada pela adição de pequenas quantidades de solventes (SHAN; JONES, 2003), que leva à formação do cocristal por alteração das interações em solução, e possibilita maior rendimento e grau de cristalinidade do que a moagem simples (WOUTERS; QUERE, 2011).

A formação de cocristais pelo método de fusão, também conhecida como técnica de Kofler, consiste em fusão simultânea de dois compostos em uma lâmina, seguida de solidificação. Este procedimento gera um complexo molecular com ambos os componentes, que sob condições apropriadas forma o cocristal (BERRY et al., 2008; STAHLY, 2007).

Também é possível sintetizar cocristais através do Sonic Slurry™(CHILDS; MOUGIN; STAHLY, 2005), uma técnica de alto rendimento, realizada em placas de poços (CHILDS et al., 2008). É realizada a dispersão de partículas sólidas em uma fase líquida que compreende um ou mais solventes em que a substância química não é completamente solúvel. Em seguida, a pasta de reagentes é submetida a pulsos de ultrassom que aceleraram a formação de cocristais (APSHINGEKAR et al., 2017; FRISCIC et al., 2009).

Existe também um método baseado em calor que não utiliza solvente: o método de extrusão de fusão à quente. O calor utilizado permite que apenas a matriz seja derretida, e utiliza um agente catalítico para melhorar a formação de cocristais. A desvantagem desta metodologia é que não pode ser utilizado para substâncias termicamente instáveis (CROWLEY et al., 2007).

O aquecimento também é utilizado na técnica de secagem por pulverização, um método que transforma um líquido em uma substância seca pela utilização de gás e temperaturas elevadas. O processo é vantajoso porque é contínuo, controlável e rápido (VEHRING, 2008).

Enquanto, a técnica de cocristalização de solvente supercrítico é baseada no poder solvente de CO2 supercrítico. Primeiramente o IFA e o coformador são dissolvidos, e em seguida a solução é despressurizada rapidamente, diminuindo o poder do solvente e produzindo supersaturação, o que leva à cristalização. A desvantagem do processo é o baixo rendimento (PADRELA et al., 2015).

O método de cristalização por reação (MCR), foi descrito pela primeira vez por Rodríguez-Hornedo et al., 2006. Este método é baseado na redução da solubilidade do complexo molecular que forma o cocristal, gerando condições para sua nucleação e cristalização ocorrer. A força motriz para cocristalização é a supersaturação, resultante da adição excessiva dos componentes individuais (fármaco e coformador) em solução, resultando em concentrações não estequiométricas (RODRÍGUEZ-HORNEDO et al., 2006b).

Técnicas de caracterização de cocristais

Para a confirmação da formação de um cocristal e diferenciação em relação a outros cristais multicomponentes, diversas técnicas de caracterização no estado sólido podem ser empregadas, como a difração de Raios X (HARRIS; TREMAYNE; KARIUKI, 2001), análise térmica (SCHULTHEISS; NEWMAN, 2009), microscopia (CHADWICK; DAVEY; CROSS, 2007), espectroscopia vibracional (ALLESØ et al., 2008), espectroscopia do estado sólido (VOGT et al., 2009) e análise de sorção de umidade (NEWMAN; REUTZEL-EDENS; ZOGRAFI, 2008).

A difração de raios X de pó (DRXP) é uma das ferramentas analítica mais importantes na química do estado sólido, com aplicações que vão desde a caracterização detalhada da estrutura molecular e cristalina (difração de monocristal) até a detecção de ordem de longo alcance em materiais cristalinos (difração de pó) (REUTZEL-EDENS, 2012). A DRXP permite realizar a determinação da estrutura usando dados de difração de pó. É utilizado quando o material não apresenta formato de cristais individuais de tamanho ou qualidade suficiente para o uso de difração de raios X de cristal único (HARRIS; TREMAYNE; KARIUKI, 2001). Esta análise fornece detalhes de novos grupamentos químicos encontrados nas formações dos cocristais, como as ligações de hidrogênio (BOLLA; CHERNYSHEV; NANGIA, 2017).      

A análise térmica compreende técnicas em que uma alteração física ou química é medida em função da temperatura, enquanto um material é submetido a um programa de aquecimento ou resfriamento predefinido. Entre as técnicas mais comuns utilizadas em indústrias farmacêuticas estão a calorimetria exploratória diferencial, do inglês Differential scanning calorimetry (DSC), que mede a energia necessária para estabelecer uma diferença de temperatura próxima de zero entre a amostra e uma referência inerte, e a termogravimetria (TG), uma técnica em que a variação de massa de uma substância é medida em função da temperatura ou do tempo em uma atmosfera controlada (REUTZEL-EDENS, 2012). Estes parâmetros são alterados pela formação dos cocristais e são avaliados com base na comparação entre o material cristalino obtido e os componentes individuais (SCHULTHEISS; NEWMAN, 2009).

A utilização de microscopia para avaliar a formação de cocristais é menos utilizada em comparação à técnicas espectroscópicas, que realizam análise química (REUTZEL-EDENS, 2012). Entretanto, as microscopias óptica, eletrônica e de força atômica podem apresentar informações sobre a estrutura cristalina e composição de materiais, sais e cocristais, sendo úteis para identificação da homogeneidade e caracterização dessas estruturas, de forma concomitante à outras técnicas (CHADWICK; DAVEY; CROSS, 2007; ETTER; REUTZEL, 1991).

A espectroscopia vibracional é utilizada para caracterizar as vibrações das moléculas orgânicas, por absorção de radiação infravermelha na faixa de 4000-400 cm-1 ou por espalhamento inelástico de radiação (produzindo mudanças Raman) de 3500 a 50 cm-1 (JOHNSON; RUMON, 1965). Os espectros vibracionais fornecem características das moléculas e permitem a caracterização de estruturas químicas.

Para as quantificações individuais, das concentrações do fármaco e do coformador presentes no cocristal, a Cromatografia Líquida de Alta Eficiência (CLAE) é utilizada, pois permite a separação e a quantificação de compostos químicos em solução. Já o método espectrofotométrico UV-VIS (ultravioleta visível) só é possível ser utilizado por meio da espectrofotometria derivada, que permite a análise simultânea de mais de uma substância sem procedimentos de extração (SVERSUT et al., 2017). Esse método apresenta poucos relatos na literatura, mas obteve êxito na determinação de fármacos em cocristais (SOPYAN et al., 2016), além de oferecer vantagens práticas e econômicas sobre o método CLAE e ser uma boa alternativa para o controle de qualidade (BISCAIA et al., 2020; GARCIA et al., 2006; MALESUIK et al., 2010).

Conclusão

Este capítulo abrangeu a importância dos cocristais farmacêuticos para a melhora da solubilidade de fármacos poucos solúveis. O desenvolvimento de cocristais pode ser obtido por diversos métodos, alguns são considerados fáceis, práticos e econômicos de implementar. Pode ser realizado em diversos laboratórios e não requer procedimentos caros e específicos.

Nos últimos anos, uma pluralidade de investigações tem atestado a eficácia do emprego de cocristais farmacêuticos como uma técnica de destaque no âmbito da engenharia cristalina, sinalizando a perspectiva de inúmeras pesquisas com resultados promissores em um horizonte próximo.

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CAPÍTULO 6

COCRISTAIS FARMACÊUTICOS NO APRIMORAMENTO DE FÁRMACOS: UMA REVISÃO DA AVALIAÇÃO TERMODINÂMICA E CINÉTICA

PHARMACEUTICAL COCRYSTALS IN DRUG ENHANCEMENT: A REVIEW OF THERMODYNAMIC AND KINETIC EVALUATION

DOI: https://doi.org/10.56001/22.9786500466386.06

Submetido em: 17/01/2024

Revisado em: 24/01/2024

Publicado em: 25/01/2024

Isabela Fanelli Barreto Biscaia

Universidade Estadual do Centro Oeste, Departamento de Farmácia, Guarapuava-PR

http://lattes.cnpq.br/4913569775975331

Patrícia Bubna Biscaia

Universidade Estadual de Ponta Grossa, Departamento de Farmácia, Ponta Grossa-PR

http://lattes.cnpq.br/9373722894116587

Luiza Stolz Cruz

Universidade Estadual do Centro Oeste, Departamento de Farmácia, Guarapuava-PR

http://lattes.cnpq.br/1794921152056259

Camila Nogueira Pacentchuk

Universidade Estadual do Centro Oeste, Departamento de Farmácia, Guarapuava-PR

http://lattes.cnpq.br/2703438736320965

Samantha Nascimento Gomes

Universidade Estadual do Centro Oeste, Departamento de Farmácia, Guarapuava-PR

http://lattes.cnpq.br/0069997200153496

Larissa Sakis Bernardi

Universidade Estadual do Centro Oeste, Departamento de Farmácia, Guarapuava-PR

http://lattes.cnpq.br/4786154799567952

Paulo Renato de Oliveira

Universidade Estadual do Centro Oeste, Departamento de Farmácia, Guarapuava-PR

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Resumo

Os cocristais farmacêuticos são formados por um ingrediente farmacêutico ativo e um coformador, uma molécula atóxica, de alta solubilidade. Eles podem ser uma solução para a indústria farmacêutica, para resolver problemas com fármacos pouco solúveis. Existem diferentes metodologias para avaliação do aumento desta solubilidade, como o método termodinâmico, no qual é determinado a solubilidade do cocristal no ponto eutético, e o método cinético, no qual é quantificado a quantidade de fármaco presente em uma solução em função do tempo. Apesar da vantagem dos cocristais em aumentar a solubilidade e dissolução de fármacos, dificilmente seria possível tirar vantagem disso em uma formulação devido à conversão rápida dos cocristais em fármaco cristalizado. Os excipientes têm um grande impacto na solubilidade dos cocristais e na estabilidade da solução. A utilização de polímeros como excipientes, pode auxiliar no desenvolvimento de formulações de formas farmacêuticas sólidas com cocristais, pois a supersaturação pode ser mantida por um tempo relevante para que ocorra a absorção.

Palavras-Chave: Cocristais Farmacêuticos, Dissolução, Polímeros, Avaliação de Cocristais.

Abstract

Pharmaceutical cocrystals are formed by an active pharmaceutical ingredient and a coformer, a non-toxic, highly soluble molecule. They can be a solution for the pharmaceutical industry to address issues with poorly soluble drugs. There are different methodologies for evaluating the increase in solubility, such as the thermodynamic method, in which the solubility of the cocrystal at the eutectic point is determined, and the kinetic method, in which the amount of drug present in a solution is quantified over time. Despite the advantage of cocrystals in enhancing the solubility and dissolution of drugs, it would be challenging to capitalize on this in a formulation due to the rapid conversion of cocrystals into crystallized drug. Excipients have a significant impact on the solubility of cocrystals and the stability of the solution. The use of polymers as excipients can assist in the development of formulations for solid pharmaceutical forms with cocrystals, as supersaturation can be maintained for a relevant time to allow absorption.

Keywords: Pharmaceutical Cocrystals, Dissolution, Polymers, Evaluation of Cocrystals

Introdução

Os cocristais, assim como os sais e dispersões sólidas amorfas, são utilizados com sucesso para melhorar as características físico-químicas e propriedades biofarmacêuticas dos fármacos a partir da formação de soluções supersaturadas (KUMINEK et al., 2016). A solução supersaturada é definida como aquela em que a concentração da solução excede a concentração da solução de equilíbrio da forma cristalina mais estável, em temperaturas e solventes específicos (SUN; WEN; TAYLOR, 2016).

Os Sistemas Supersaturados de Liberação de Fármaco (SDDS – do inglês Supersaturating Drug Delivery Systems) são capazes de aumentar a concentração do fármaco em níveis acima da solubilidade de saturação (BEVERNAGE et al., 2013). Experimentos in vitro, utilizando membranas artificiais e biológicas comprovaram que o fluxo através de uma membrana aumenta linearmente com um aumento na concentração de fármaco livre e continua a aumentar à medida que a solução se torna progressivamente mais supersaturada (PELLETT et al., 1997; RAINA et al., 2015).

Uma vez que os cocristais são compostos por um IFA e um coformador conectado por uma ligação fraca, esta ligação se dissocia em um curto período de tempo após a dissolução (FRIŠČIĆ; JONES, 2010). Quanto mais solúvel o coformador for, mais facilmente a barreira de solvatação será rompida, permitindo a retirada do coformador da rede cristalina para o meio aquoso. Assim, as moléculas de fármaco hidrofóbicas tornam-se supersaturadas no meio aquoso e por ser a forma de maior energia (metaestável), tende a precipitar (BAVISHI; BORKHATARIA, 2016).

Os polímeros têm a capacidade de inibir cineticamente a precipitação de fármacos, mantendo assim o estado de supersaturação da solução por mais tempo (ALHALAWEH; ALI; VELAGA, 2014).

Os inibidores de precipitação podem atuar para diminuir a nucleação: i) aumentando a solubilidade, reduzindo o grau de supersaturação; ii) aumentando a viscosidade, reduzindo a mobilidade molecular; iii) aumentando a energia interfacial aglomerados-solvente. Também pode atuar no crescimento do cristal: i) aumentando a viscosidade, reduzindo o coeficiente de difusão; ii) alterando a camada de adsorção na interface do meio cristalino; iii) alterando o nível de solvatação na interface cristal-líquido, afetando a integração das moléculas do fármaco no cristal (BROUWERS; BREWSTER; AUGUSTIJNS, 2009).

A avaliação adequada da supersaturação e, possivelmente da inibição da precipitação, é essencial para o desenvolvimento de formas farmacêuticas contendo cocristais e polímeros na formulação. Como a avaliação in vivo de SDDS envolve dificuldades práticas, esforços têm sido direcionados ao desenvolvimento de ensaios preditivos de precipitação in vitro.

Metodologia

Este capítulo apresenta uma abordagem de pesquisa qualitativa com características descritivas e explicativas. O levantamento bibliográfico foi conduzido por meio da busca, obtenção e análise de documentos, avaliando o conteúdo de materiais relevantes para contextualizar e embasar o tema desta pesquisa. A revisão da literatura abrangeu fontes renomadas, como Pubmed, Scielo, Mendeley e Google Acadêmico, utilizando termos-chave específicos: “Cocristais”, “Cocristais farmacêuticos”, “métodos de avaliação de cocristais” e “polímeros em associação com cocristais”.

Resultados e Discussão

• Técnicas de avaliação dos cocristais

Solubilidade

A avaliação da solubilidade dos cocristais pode ser realizada por meio de métodos cinéticos e termodinâmicos.

Os métodos cinéticos (Figura 1) determinam a dissolução de um cocristal em relação ao tempo, porém a medida que o cocristal dissolve e o máximo de concentração em solução é atingido, ocorre a cristalização do fármaco estável, então o pico de concentração não deve ser considerada a solubilidade total do cocristal (MARTIN et al., 2013). Em relação aos cocristais muito solúveis, quando submetidos à testes de dissolução, a precipitação pode ocorrer de forma imediata, resultando muitas vezes em valores subestimados ou errôneos (ROY; LIPERT; RODRÍGUEZ-HORNEDO, 2012).

O método termodinâmico avalia a solubilidade e a estabilidade dos cocristais, a partir de concentrações no ponto eutético, e é considerado mais seguro, confiável e de simples acesso (GOOD; RODRÍGUEZ-HORNEDO, 2009).

Figura 1: Representação da solubilidade por método cinético.

Fonte: Adaptado de Roy; Lipert; Rodríguez-Hornedo (2012).

Método termodinâmico

            Para avaliação do cocristal pelo método termodinâmico deve-se atingir o ponto eutético da solução. O ponto eutético (Peu) depende de fatores como temperatura, pH, solvente e presença de agentes solubilizantes, e é definido como aquele em que a solução encontra-se saturada em relação ao fármaco e ao cocristal. Esse ponto é expresso pelas concentrações de fármaco e coformador e apresenta os mesmos valores de solubilidade para o fármaco e o cocristal (GOOD; RODRÍGUEZ-HORNEDO, 2009). Portanto, comparando-se as curvas de solubilidade do fármaco e do cocristal, o Peu é caracterizado pela interseção das curvas de solubilidade (RODRÍGUEZ-HORNEDO et al., 2006).

             A constante eutética (Keu) indica a estabilidade do cocristal e é representada pela razão das atividades (a) do coformador e do fármaco no ponto eutético, as quais podem ser aproximadas à razão das concentrações (ROCHA et al., 2016). Valores de Keu> 1 ou Keu> 0,5, para cocristais 1:1 e 2:1, respectivamente, indicam instabilidade termodinâmica do cocristal, mas maior solubilidade em relação ao fármaco. Enquanto valores de Keu <1 ou <0,5 para cocristais 1:1 e 2:1, respectivamente, indicam maior estabilidade termodinâmica e menor solubilidade do cocristal em relação ao fármaco (GOOD; RODRÍGUEZ-HORNEDO, 2009).

            O ponto eutético pode ser medido experimentalmente a partir da suspensão de pequenas quantidades de fármaco e cocristal em uma solução, até que seja alcançada a saturação. As concentrações dos componentes do cocristal da fase líquida devem ser avaliadas por CLAE, e da fase sólida por DRXP e DSC para assegurar a presença de cocristal e fármaco (HUANG; RODRÍGUEZ-HORNEDO, 2010). A Figura 2 apresenta um fluxograma para auxiliar nas determinações do P_eu.

Figura 2: Esquema das etapas envolvidas na determinação das concentrações dos componentes do cocristal no P_eu.

Fonte: Adaptado de Good e Rodríguez-Hornedo (2010).

A partir da utilização do P_eu é possível determinar a solubilidade estequiométrica do cocristal pelas concentrações da solução eutética do fármaco e do coformador para um cocristal 1:1 e 2:1. As concentrações utilizadas são dadas pela soma de todas as espécies de fármaco e coformador em solução, incluindo espécies ionizadas e não ionizadas, bem como aquosas e solubilizadas (KUMINEK et al., 2016).

A solubilidade do cocristal no Peu é calculada pelas concentrações da solução eutética do fármaco e do coformador para um cocristal 1:1:

                                                      Equação 5

            A K_eu do cocristal é calculada pela razão das atividades (a) do coformador e do fármaco no ponto eutético, as quais podem ser aproximadas à razão das concentrações:

                                                       Equação 6

Método cinético

Os testes de dissolução in vitro são métodos cinéticos de avaliação do desempenho de cocristais, que correlacionam o perfil de concentração do fármaco versus o tempo. São os métodos mais encontrados na literatura, entretanto devem ser analisados com cautela devido à precipitação do fármaco (CHENEY et al., 2010; ROY; LIPERT; RODRÍGUEZ-HORNEDO, 2012).

Na indústria farmacêutica os testes de dissolução in vitro garantem o desempenho, a qualidade e a estabilidade do produto, por meio da definição de especificações para diferentes lotes de produção e condições de armazenamento. Na pesquisa os testes de dissolução in vitro são necessários para avaliar a solubilidade e o aumento da dissolução de fármacos. A dissolução in vitro permite a quantificação em tempo real das concentrações de fármacos e pode ser feito em condições sink e não-sink (SUN; WEN; TAYLOR, 2016).

A condição sink consiste em um método que resulta em uma dissolução total do fármaco, com curvas de concentração atingindo 100%. O volume do meio utilizado deve ser pelo menos três vezes o volume necessário para formar uma solução saturada do fármaco (USP, 2014). Neste método não há confirmação da capacidade da formulação em obter uma solução supersaturada do fármaco.

Os métodos de dissolução em condições não-sink utilizam um volume de meio de dissolução menor do que o necessários para dissolver todo o sólido adicionado ao experimento. Esse método proporciona a avaliação do desempenho real de SDDS, avaliando a extensão e a capacidade de atingir e manter a supersaturação de fármacos (SUN; WEN; TAYLOR, 2016). As especificações deste método não são pré-estabelecidas, deste modo, diferentes condições são consideradas não-sink, desde que estejam acima da saturação do fármaco, de acordo com a definição da Farmacopeia dos EUA (USP, 2014).

A utilização de condições não-sink em pesquisas para formulações supersaturantes é baseada em uma correlação in vitro/in vivo significativa, conforme demonstrado por estudos comparativos das dissoluções. Em um estudo com diferentes formulações de fenofibrato, a avaliação dos resultados in vivo, apresentaram similaridade com os resultados da condição não-sink e divergência com os da condição sink (VAN SPEYBROECK et al., 2010). Em um outro estudo que avaliou micropartículas de carbamazepina, os resultados farmacocinéticos in vivo também apresentaram melhores correlações com a dissolução não-sink (DONG; MAINCENT; BODMEIER, 2007).

Até o momento, o teste de dissolução é a ferramenta de avaliação in vitro mais significativa que possibilita a comparação com o desempenho in vivo dos SDDS (BAGCHI; MUKHERJEE; PLAKOGIANNIS, 2012).

• Influência de polímeros na dissolução dos cocristais

Os SDDS são capazes de aumentar a biodisponibilidade de fármacos pouco hidrossolúveis aumentando a concentração do fármaco em níveis acima da solubilidade de saturação, formando uma solução supersaturada que pode favorecer a absorção, se esta for mantida por tempo suficiente no trato gastrointestinal (BEVERNAGE et al., 2013). Tal fenômeno pode ser explicado pelo conceito mola e paraquedas (do inglês spring and parachute), ilustrado da Figura 3 (GUZMAN et al., 2007).

O cocristal gera uma solução supersaturada (representada pela linha vermelha na Figura 3) que é comparado à uma mola. Esta condição possui alta instabilidade termodinâmica quando comparada à solução saturada (condição de equilíbrio). Por esse motivo, a solução supersaturada não permanece nesse estado e tende a atingir o estado menos energético, levando a recristalização do fármaco (BORBA, 2019).

Figura 3: Dissolução de fármaco, cocristal e do cocristal + polímero. O cocristal gera uma solução supersaturada comparado à uma mola, que possui alta instabilidade termodinâmica e tende a recristalização do fármaco. A utilização de polímero inibe a precipitação e representa o “paraquedas”, que prolonga o estado supersaturado.

Fonte: Adaptado de (BAVISHI; BORKHATARIA, 2016; GUZMAN et al., 2007)).

Para que os SDDS sejam efetivos, o estado de supersaturação deve ser mantido por um tempo fisiologicamente suficiente para que possa promover a melhor absorção de fármacos pouco solúveis. Polímeros e tensoativos são geralmente aplicados nos SDDS para aumentar a estabilidade por meio da inibição da recristalização do fármaco durante a dissolução (BORBA, 2019). A utilização desses inibidores de precipitação representa o “paraquedas” da Figura 8, que prolongam o estado supersaturado por tempo suficiente para absorção (120–300 min) (BAVISHI; BORKHATARIA, 2016).

A precipitação do fármaco a partir de um SDDS ocorre por dois processos, o primeiro é a nucleação, que consiste em aglomerados/agregados de moléculas dissolvidas, que podem crescer em cristais macroscópicos atingindo o segundo processo, denominado crescimento de cristais. A etapa de nucleação requer uma energia de ativação, devido à alta tensão interfacial entre os aglomerados e o solvente. Enquanto a energia não é alcançada, nenhum novo cristal pode ser formado e uma solução supersaturada metaestável aparece. A inibição da precipitação visa estabilizar essa supersaturação, pelo maior tempo possível (BROUWERS; BREWSTER; AUGUSTIJNS, 2009).

Após a energia de nucleação ser superada, os cristais macroscópicos crescem por difusão das moléculas da solução supersaturada para a interface do cristal e pela integração da molécula na rede cristalina (KASHCHIEV; VAN ROSMALEN, 2003).

Como a supersaturação é uma condição termodinamicamente instável, ela precisa ser estabilizada por um período de tempo suficiente para absorção.

A recristalização de fármacos (ou precipitação) envolve duas etapas: nucleação e crescimento dos cristais. A primeira etapa ocorre com a aglomeração de moléculas do soluto em aglomerados bi ou tridimensionais (clusters) na solução, devido à alta tensão interfacial entre o solvente aquoso e o composto.  Assim, quando os clusters atingem tamanhos macroscópicos, segue-se para a segunda etapa, onde as moléculas se arranjam de forma periódica para formar a estrutura cristalina e consequentemente ocorre a precipitação do fármaco (ERDEMIR; LEE; MYERSON, 2009).

Os polímeros possuem a capacidade de inibir a precipitação de fármacos, mantendo por maior tempo o estado de supersaturação da solução. Eles podem atuar no processo de nucleação, por meio da formação de ligações de hidrogênio entre o polímero e o fármaco, o que aumenta a energia de ativação da nucleação, retardando e diminuindo a espontaneidade desta etapa. Também atuam no crescimento de cristais pela capacidade de serem adsorvidos na superfície cristalina, o que impede que as moléculas do soluto atinjam esta superfície (XU; DAI, 2013).

Outros mecanismos que os polímeros podem apresentar para inibir a precipitação incluem: o aumento da viscosidade, resultando numa mobilidade molecular reduzida; redução do coeficiente de difusão; e redução do grau de supersaturação pelo aumento da solubilidade da solução (BROUWERS; BREWSTER; AUGUSTIJNS, 2009)

Para o uso bem-sucedido na formação farmacêutica de comprimidos, é necessário que os cocristais sejam estabilizados pelos componentes da formulação. (ULLAH; HUSSAIN; SUN, 2015) et al., 2015, obtiveram cocristais de carbamazepina e ácido succínico pelo MCR e desenvolveram formulações utilizando três polímeros (Soluplus®, Kollidon e HPMC). Os resultados mostraram uma melhoria de 16% na taxa de dissolução in vitro no fluido intestinal simulado, e a biodisponibilidade foi significativamente melhor do que o comprimido comercial.

Em outro estudo, avaliou-se que uma formulação adequada era necessária para obter vantagem do aumento da solubilidade do cocristal 1:1 danazol: vanilina obtido por MCR. Os pesquisadores observaram que a suspensão aquosa do cocristal apresentou área sob a curva in vivo 1,7 vezes maior, enquanto a suspensão aquosa formulada contendo 1% de vitamina E-TPGS e 2% de hidroxipropilcelulose melhorou a biodisponibilidade do fármaco em mais de dez vezes (CHILDS; KANDI; LINGIREDDY, 2013).

Dai et al., 200 avaliaram a cinética da precipitação de um composto pouco solúvel em água, com potenciais aplicações no tratamento da obesidade. Os autores avaliaram a dissolução in vitro em meio biorrelevante e compararam com a absorção in vivo em estudos farmacocinéticos caninos. Os resultados mostraram que a formulação de precipitação rápida apresentou menor biodisponibilidade, enquanto as formulações de precipitação lenta e sem precipitação obtiveram uma biodisponibilidade melhor.

Também se observou vantagem na utilização de polímeros em uma pesquisa que avaliou o cocristal de lamotrigina em uma mistura em pó com polímero, em meio biorrelevante FaSSIF, detectando-se um aumento de até 3,7 vezes na dissolução do fármaco com o polímero HPMC E6 na proporção 1:0,1 (m/m cocristal:polímero) (BISCAIA et al., 2022).

Conclusão

Neste capítulo, foram abordados os métodos de avaliação de cocristais farmacêuticos, buscando verificar de maneira conclusiva se houve, de fato, aprimoramento na solubilidade de fármacos pouco solúveis mediante o seu desenvolvimento. A diversidade de metodologias utilizadas para a avaliação de cocristais é notável, revelando uma falta de padronização nesse contexto, o que por sua vez cria uma lacuna na comparação dos resultados obtidos por distintos pesquisadores.

Destaca-se, no entanto, que a associação de cocristais com polímeros demonstrou ser altamente vantajosa, conforme evidenciado por diversos estudos científicos. Essa abordagem representa uma perspectiva promissora para otimizar a solubilidade de fármacos, oferecendo contribuições valiosas para o desenvolvimento futuro de formulações farmacêuticas mais eficazes e estáveis.

Referências

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CAPÍTULO 7

PROCEDIMENTOS QUE RETARDAM O ENVELHECIMENTO CUTÂNEO E MODELOS EXPERIMENTAIS PARA ANÁLISE DE ATIVIDADE ANTIENVELHECIMENTO

PROCEDURES THAT DELAY SKIN AGING AND EXPERIMENTAL MODELS FOR ANALYSIS OF ANTI-AGING ACTIVITY

DOI: https://doi.org/10.56001/22.9786500466386.07

Submetido em: 15/01/2024

Revisado em: 22/01/2024

Publicado em: 25/01/2024

Natan Cordeiro da Silva

Universidade Federal de Pernambuco – Programa de Pós-Graduação em Morfotecnologia, Centro de Biociências, Departamento de Histologia e Embriologia – Recife, Pernambuco, Brasil.

http://lattes.cnpq.br/5861102020265570

Bruno José da Silva Bezerra

Universidade Federal de Pernambuco – Programa de Pós-Graduação em Ciências Biológicas, Centro de Biociências, Departamento de Bioquímica – Recife, Pernambuco, Brasil.

http://lattes.cnpq.br/5524038913919195

Eliandra de Andrade Santos

Faculdade Santíssima Trindade – Nazaré da Mata, Pernambuco, Brasil.

http://lattes.cnpq.br/8406652015335811

Alyce Gabrielle de Araújo Oliveira

Faculdade Santíssima Trindade – Nazaré da Mata, Pernambuco, Brasil.

http://lattes.cnpq.br/3672804570727587

Aureliany da Conceição Patricio

Faculdade Santíssima Trindade – Nazaré da Mata, Pernambuco, Brasil.

https://lattes.cnpq.br/4961901146283930

José Manoel do Nascimento

Faculdade Santíssima Trindade – Nazaré da Mata, Pernambuco, Brasil.

http://lattes.cnpq.br/4868187494735855

Luciana Ângelo Bezerra

Faculdade Santíssima Trindade – Nazaré da Mata, Pernambuco, Brasil.

http://lattes.cnpq.br/1514594071254110

Noemia Pereira da Silva Santos

Universidade Federal de Pernambuco – Programa de Pós-Graduação em Morfotecnologia, Centro de Biociências, Departamento de Histologia e Embriologia – Recife, Pernambuco, Brasil.

http://lattes.cnpq.br/1521392734944183

Maria Tereza dos Santos Correia

Universidade Federal de Pernambuco – Programa de Pós-Graduação em Ciências Biológicas, Centro de Biociências, Departamento de Bioquímica – Recife, Pernambuco, Brasil.

http://lattes.cnpq.br/7863845087003953

Fernanda Miguel de Andrade

Universidade Federal de Pernambuco – Programa de Pós-Graduação em Morfotecnologia, Centro de Biociências, Departamento de Histologia e Embriologia – Recife, Pernambuco, Brasil.

http://lattes.cnpq.br/8915203118340030

Resumo

Apesar de fisiológico, as consequências do envelhecimento da pele são indesejadas por boa parte da população. Principalmente se esse processo for acelerado por fatores externos como a poluição e os raios solares, levando os sinais característicos do envelhecimento a aparecerem precocemente. O prelúdio de rugas, flacidez e manchas na pele leva cada vez mais pessoas a procurarem profissionais capazes de tratar esses problemas e revertê-los. O objetivo deste trabalho é descrever os procedimentos utilizados atualmente para retardar o envelhecimento da pele e explicar os modelos experimentais disponíveis para a análise de atividade antienvelhecimento. Existem diversos métodos utilizados para retardar o envelhecimento da pele ou revertê-lo, boa parte deles estão voltados para induzir a produção de colágeno, como o microagulhamento e os bioestimuladores de colágeno. Existem alguns problemas relacionados a utilização dos produtos atuais, como reações adversas graves, procedimentos invasivos e baixa durabilidade. Por isso, existe a necessidade da busca de novos compostos estimulantes da produção de colágeno, assim como a análise dos métodos experimentais utilizados para a análise de atividade antienvelhecimento. Entre os métodos experimentais utilizados para esse tipo de análise, existem os testes em animais, que vem cada vez menos sendo utilizados e os in vitro, com a utilização de células, que hoje, são mais indicados por questões éticas e terem boa comparabilidade com o organismo humano.

Palavras-chave: Envelhecimento da pele. Colágeno. Matriz Extracelular.

Abstract: Despite being physiological, the consequences of skin aging are unwanted by a large part of the population. Especially if this process is accelerated by external factors such as pollution and sunlight, causing the characteristic signs of aging to appear prematurely. The prelude to wrinkles, sagging and blemishes on the skin leads more and more people to look for professionals capable of treating these problems and reversing them. The objective of this work is to describe the procedures currently used to delay skin aging and explain the experimental models available for the analysis of anti-aging activity. There are several methods used to stop skin aging or reverse it, most of them are aimed at inducing collagen production, such as microneedling and collagen bio-stimulators. There are some problems related to the use of current products, such as serious adverse reactions, invasive procedures and low durability. Therefore, there is a need to search for new compounds that stimulate collagen production, as well as the analysis of experimental methods used to analyze anti-aging activity. Among the experimental methods used for this type of analysis, there are animal tests, which are being used less and less, and in vitro tests, using cells, which today are more recommended for ethical reasons and have good comparability with the organism. human.

Keywords: Skin aging. Collagen. Extracellular Matrix.

Introdução

O envelhecimento da pele é um processo fisiológico que acomete todos os indivíduos humanos no decorrer da vida. Estima-se que aproximadamente aos vinte e cinco anos de idade inicia-se o declínio das atividades biológicas da pele e consequentemente o início do desgaste natural. Ignorando os fatores externos que induzem esse processo, a pele levaria anos para apresentar marcas de expressões características do envelhecimento, pois esse processo é lento (Csekes; Racková, 2021).

            O problema, é que existem diversos agentes externos que aceleram a degradação desse tecido, como o tabaco, má alimentação, raios solares e até mesmo a poluição. Quanto maior o nível de exposição, mais rápido torna-se a deterioração de substâncias importantes para a pele e inicia-se o aparecimento precoce das rugas e flacidez (Cui et al., 2021).

            A pele é subdividida em epiderme e derme, sendo a derme a parte mais profunda desse tecido. Nela está presente a matriz extracelular (MEC), composta por fibras colágenas e elásticas, ácido hialurônico (AH) e outros componentes. A MEC possui várias funcionalidades e entre elas, é responsável pelo preenchimento da pele, pela elasticidade e sustentação do tecido (Nguyen; Soulika, 2019; Shin et al., 2019).

Com o envelhecimento, temos uma degradação desordenada dos componentes da MEC sem substituição. Os fatores extrínsecos que levam a essa degradação, basicamente induzem a produção de espécies reativas de oxigênio (EROs) e esses compostos provocam diversas cascatas de reações que degradam substâncias. Um exemplo é que as EROs induzem a produção de enzimas metaloproteinases (MMPs), que degradam as fibras de colágeno, além disso, também inibem diretamente a síntese de colágeno pelos fibroblastos (Ho; Dreesen, 2021).

            Existem diversos métodos utilizados para tentar retardar o envelhecimento da pele. A maioria voltado para a renovação das fibras de colágeno, onde os mais eficazes tendem a ter baixa durabilidade, serem invasivos e em alguns casos apresentam efeitos colaterais graves. Por esse motivo, diversos estudos buscam métodos alternativos e novas substâncias que possam ser mais eficazes e seguras para retardarem o envelhecimento da pele (Csekes; Racková, 2021).

Com base no descrito, o objetivo deste trabalho é descrever os procedimentos utilizados atualmente para retardar o envelhecimento da pele e explicar os modelos experimentais disponíveis para a análise de atividade antienvelhecimento.

Revisão Bibliográfica

• Estratégias para retardar o envelhecimento da pele

Com o aumento da valorização da aparência pela sociedade como um todo, tem-se buscado cada vez mais procedimentos e substâncias que retardem o envelhecimento da pele. A utilização de processos mecânicos, como o microagulhamento, e de bioestimuladores de colágeno, como a hidroxiapatita de cálcio, são exemplos de procedimentos que induzem a produção de colágeno e logo retardam ou revertem a flacidez da pele (Zouboulis et al., 2019).

A busca por produtos antienvelhecimento da pele tende a focar principalmente no colágeno. Vendo que após o início do envelhecimento existe um ciclo de destruição das fibras de colágeno de forma mais acentuada, onde a degradação se torna maior que a reposição. (Dayan et al., 2019). Uma das possibilidades é a busca de agentes que inibam as enzimas degradadoras de colágeno, as (MMPs) MMP-1, MMP-8 e MMP-13 (colagenases). Essa inibição faria com que essas enzimas ficassem impedidas de degradar as fibras de colágeno existentes, logo a pele permaneceria com os espaços da MEC bem preenchidos. Porém, esse mecanismo não levaria em consideração a renovação dos componentes da MEC, e se os fibroblastos pararem ou reduzirem a liberação de colágeno, com o passar do tempo a pele continuará envelhecendo por falta de renovação (Shin et al., 2019).

Outra opção, seria inibir a produção EROs ou degradá-las, como a vitamina C atua. Com isso, existiria uma redução da formação de MMPs e logo uma menor degradação das fibras de colágeno. Porém, inibir a produção das EROs se torna algo muito improvável, levando em consideração que vários mecanismos celulares liberam essas espécies e que ações extrínsecas ao corpo promovem a formação dessas espécies, como os hábitos alimentares e a própria exposição aos raios solares, por exemplo (Boo, 2022).

Atualmente, sabe-se que um fator muito importante para a estimulação da produção de colágeno pelos fibroblastos é a indução da inflamação da região. Essa indução controlada faz com que os fibroblastos voltem a sua atividade normal e comecem a sintetizar colágeno (Taub; Pham, 2018). Fica claro que entre as possibilidades de mecanismos, a indução da reativação da produção do colágeno pelos fibroblastos seria a ideal. Essa indução faz com que os espaços intercelulares sejam novamente preenchidos e que a ligação entre os fibroblastos e a MEC seja retomada (Shin et al., 2019).

• Retinóides

Os retinóides, são a vitamina A e seus derivados, normalmente utilizados para o tratamento da acne, manchas e rugas. De forma geral, para o tratamento de rugas esses medicamentos atuam através de receptores do ácido retinóico (RARs) e receptores X (RXRs) e acabam aumentando a quantidade de procolágeno e consequentemente colágeno do tipo I, III e VII, além de estimular a produção, eles também contribuem para a organização das fibras colágenas (Shin et al, 2019).

A principal utilização dessas substâncias é para o tratamento de acne. A isotretinoína, o medicamento mais famoso dessa classe é utilizado com muita frequência para a redução da oleosidade da pele e consequentemente o fim das acnes. Possui uma grande efetividade e atua basicamente provocando uma descamação da camada córnea, afinando a pele e atrofiando as glândulas sebáceas, impedindo a produção de oleosidade (Fallah; Rademaker, 2021).

Apesar da sua eficácia, esses produtos apresentam efeitos colaterais bem incômodos. A isotretinoína, por exemplo, por ser utilizada de forma sistêmica provoca um ressecamento em toda a pele, os lábios ressecam, aparecem rachaduras e podem apresentar sangramento. A pele fica sensível ao sol, podendo os usuários apresentarem irritações e existem várias evidências de casos de depressão relacionados ao uso (Huang; Cheng, 2017).

Já um dos efeitos colaterais mais graves acontece em mulheres que fazem uso desses produtos na gestação, pois podem provocar abortos espontâneos além de teratogenias graves aos bebês. Por esse motivo, retinóides de uso sistêmico fazem parte das substâncias de controle especial e existe todo um protocolo estabelecido por lei para que se autorize a utilização dessas substâncias (Alvarenga, 2015).

• Ácido Hialurônico

Outra estratégia antienvelhecimento bastante utilizada é o preenchimento, que consiste em utilizar um produto, por exemplo o (AH) para preencher os espaços da MEC, o que leva a uma interação melhorada entre os fibroblastos e a MEC. Além disso, o AH induz a produção de colágeno pelos fibroblastos através da via de sinalização TGF-ÿ (Scarano et al, 2021).

O AH é um glicosaminoglicano, polissacarídeos de preenchimento da MEC de vários tecidos, que também está presente na derme, sofre redução com aumento da idade e sua ausência também contribui para o aparecimento de rugas. Essa molécula consegue reter uma grande quantidade de água, mantém a região preenchida e a pele bem hidratada (Figura 1). O preenchimento com o gel de AH na pele se dá de forma invasiva por administração com agulhas diretamente na derme (Cui et al., 2021).

Figura 1 – Efeito de preenchimento do ácido hialurônico.

Fonte: Autoria própria (2023).

Existem alguns cosméticos que utilizam outras formas de administração, como na forma de sal, o hialuronato de sódio. Quando o sal tem baixo peso molecular como no caso do Oligo AH ele consegue penetrar com maior facilidade e chegar à derme. Já quando tem um peso molecular elevado só penetra a primeira camada da pele, absorve grande quantidade de água e dá um preenchimento temporário de algumas horas. Um exemplo de utilização desse tipo de AH é a utilização em gloss ou batons que dão um inchaço temporário aos lábios (Wohlrab; Hilpert; Wolff, 2016; Dayan et al, 2019).

• Hidroxiapatita de cálcio

Os bioestimuladores de colágeno são também produtos utilizados com a finalidade antienvelhecimento que tem uma ótima aceitação comercial. Entre esses produtos, destaca-se a hidroxiapatita de cálcio como um dos mais utilizados. Consiste em uma molécula sintética biocompatível composta por fosfato de cálcio cristalino, são pequenas esferas que possuem a capacidade de serem biodegradáveis com o tempo (Csekes; Racková, 2021).

            Logo após a administração, ele provoca um preenchimento imediato e momentâneo da região da aplicação, removendo assim as rugas. Devido a uma reação inflamatória provocada de forma controlada, os fibroblastos se dirigem a região da aplicação e são estimulados a produzir colágeno tipo I e III. Com o passar do tempo essas esferas começam a ser degradadas e fagocitadas lentamente e ao mesmo tempo o colágeno tipo I vai sendo produzido e substituindo o espaço dessas esferas no tecido (Figura 2). Esse processo é lento, inicia-se dentro de um mês e pode durar até um ano, já os efeitos da aplicação, podem ter uma durabilidade de três anos (Wohlrab; Hilpert; Wolff, 2016).

Figura 2 – Efeito da administração de hidroxiapatita de cálcio na pele. 

Fonte: Autoria própria (2023).

Esses bioestimuladores são normalmente seguros, e raramente apresentam efeitos adversos graves. No caso da hidroxiapatita de cálcio são comuns edemas e pequenas manchas pós aplicação, mas que desaparecem em alguns dias. Pode acontecer a formação de granulomas na região da aplicação devido à má aplicação e eles podem ser revertidos com massagem (Dayan et al., 2019).

• Ácido ascórbico

Uma substância que tem um papel essencial na síntese do colágeno é o ácido ascórbico (Vitamina C), uma molécula natural importante na promoção da bioestimulação do colágeno pelos fibroblastos. Ele é um excelente antioxidante, impede a oxidação de duas enzimas percursoras do colágeno, a prolil e a lisil hidroxilase, duas enzimas férricas que oxidam facilmente na ausência da vitamina C. Além de contribuir com essa síntese, contribui também na desativação de EROs, provocando a sua redução e logo uma redução na formação das MMPs (Gref et al., 2020).

 Existem vários cosméticos a base de vitamina C no mercado que tem como foco especial a pele. Como a biodisponibilidade do ácido ascórbico na pele não é efetiva quando ele é administrado por via oral, os produtos voltados para essa finalidade são normalmente tópicos. Um problema enfrentado para essa administração é a permeabilidade da Vitamina C à camada córnea, devido a sua baixa lipofilicidade, o que faz com que esse composto tenha que ser conjugado com agentes lipofílicos para facilitar a passagem por essa barreira (Boo, 2022).

Além da dificuldade de permeabilidade, a vitamina C apresenta uma instabilidade em condições normais de temperatura e ambiente. Existe todo um cuidado e cautela com os produtos cosméticos a base desse produto e ainda assim, muitos podem perder a qualidade devido às más condições de armazenamento (Dayan et al., 2019).

• Microagulhamento

            O microagulhamento ou indução percutânea de colágeno é uma técnica simples que busca provocar pequenos furos (lesões) com várias agulhas para estimular a inflamação e consequentemente a produção de colágeno e elastina pelos fibroblastos de forma natural (Figura 3). É uma técnica minimamente invasiva que apresenta ótimos resultados, provoca a redução das rugas, da flacidez da pele, estrias e até de melasma.  Essa técnica pode ser associada ao uso de alguns cosméticos após as microperfurações, como por exemplo a vitamina C para potencializar o estímulo (Albano; Pereira; Assis, 2018).

    Figura 3 – Microagulhamento e estímulo da produção de colágeno.

Fonte: Autoria própria (2023).

            O estímulo de produção ocorre por essas micro-lesões provocarem a liberação de citocinas, fatores de crescimento e neutrófilos, que por sua vez sinalizam e estimulam os fibroblastos a migrarem e iniciarem a produção das fibras elásticas e de colágeno na região lesionada. No início a produção de colágeno é principalmente do tipo III e em menor quantidade tipo I, essa conformação dura alguns meses até um processo de remodelação do tecido, onde o colágeno tipo III é convertido no tipo I e esse permanece por vários anos (Albano; Pereira; Assis, 2018).

• Colágeno

Além de vários produtos voltados para o estímulo da produção de colágeno, existe ainda também o próprio colágeno, que é comercializado em diversas formas. Entre esses produtos, alguns se apresentam como moléculas de colágeno inteiras e outras como moléculas de colágeno fragmentadas, ditos peptídeos de colágeno. Para isso, é realizado uma reação de hidrólise da molécula para que aconteça a quebra dos peptídeos, resultando no famoso colágeno hidrolisado. As diferentes formas de apresentação modificam apenas o tempo de absorção, onde o colágeno hidrolisado será absorvido mais rapidamente (Porfírio; Fanaro, 2016). 

O colágeno administrado por via oral é considerado um nutracêutico seguro, sua suplementação principalmente para idosos é muito bem recomendada, pois contribui para uma revitalização da pele, o fortalecimento das cartilagens e prevenção da osteoporose ou da sua progressão, doença essa que atinge principalmente a população idosa (Zouboulis et al., 2019).

Uma das desvantagens da administração oral do colágeno é que a sua molécula não é absorvida inteira, antes que aconteça a absorção, quando não hidrolisado, ela precisa ser hidrolisada e esse processo ocorre quase que por completo no duodeno e no jejuno pelo suco pancreático, viram pequenos peptídeos ou aminoácidos. Depois de absorvidos essas substâncias são distribuídas para diversas reações, uma quantidade infinitesimal pode ser direcionada para a formação de colágeno, o restante se perde em outras reações ou são excretadas (Porfirio; Fanaro, 2016).

• Modelos experimentais que buscam analisar atividades antienvelhecimento

Na ciência, existem diversos métodos experimentais para a realização de testes sobre eficácia de fármacos. Sabe-se que nada substitui os testes realizados diretamente no ser humano, porém para esses testes são levantadas diversas questões éticas devido à possibilidade de que substâncias desconhecidas podem levar ao surgimento de sequelas graves e até a morte (Williams, 2006). Por isso, antes das testagens em humanos, são buscadas possibilidades de estudos em outras formas e modelos semelhantes, que possam trazer resultados fidedignos e representem teoricamente o que aconteceria no homem. Só depois de vários estudos que comprovem a eficácia e a sua segurança é que esses protótipos podem ser testados nos seres humanos (Moon et al., 2021). 

Dentre esses métodos utilizados que possam ser confiáveis existem a utilização de animais como cobaias para testes de toxicidade e eficácia, esse é um dos métodos mais utilizados, mas vem perdendo espaço gradativamente por também envolver vidas (Monteiro et al., 2013). O avanço da ciência tem permitido que a utilização dos animais em pesquisas científicas possa ser reduzida. Com a pressão da sociedade e os avanços tecnológicos várias indústrias têm buscado métodos alternativos espontaneamente para a realização de experimentos, com a finalidade de abolir a utilização de animais. Recentemente, o Senado Brasileiro aprovou o projeto de lei PLC 70/2014 que proíbe a utilização de animais em pesquisas e testes para a produção de cosméticos, produtos de higiene pessoal e perfumes; a lei entrou em vigor em 24 de fevereiro de 2023 através da resolução n°58, esse marco torna-se um grande avanço para o fim dos testes em animais no Brasil (Disner, 2019; Diario Oficial Da União, 2023).

Estudos in vitro representam o funcionamento celular e os processos bioquímicos, sendo capazes de apresentarem boa comparabilidade com os estudos com o corpo humano. Ademais, não trazem prejuízos para vidas, sendo assim um método eficaz e seguro para a realização de estudos tanto para atividade de protótipos quanto de toxicidade. Dentro da área de cultura celular, existem possibilidades de estudos como (Disner, 2019):

• Monoculturas: culturas celulares que utilizam apenas um tipo celular no meio, como por exemplo, apenas fibroblastos;
• Co-culturas: culturas celulares que utilizam mais de um tipo celular no meio como por exemplo, a utilização de fibroblastos, queratinócitos e melanócitos;
• Culturas 2D: culturas celulares que ficam em superfície plana, as células interagem apenas lado a lado e se multiplicam uma ao lado das outras de forma horizontal;
• Culturas 3D: modelo que possibilita uma maior representatividade do modelo fisiológico original, possibilita que as células interajam com o ambiente em todas as direções. Permite uma maior interação célula-célula.

Então, principalmente para estudos preliminares, modelos in vitro devem ser os métodos adotados em estudos de descoberta de novos fármacos. Ficando os estudos com seres humanos para etapas finais do desenvolvimento (Williams, 2006).

A utilização de modelos in vitro é uma alternativa ideal para realização de experimentos preliminares levando em consideração a confiabilidade desse modelo, a humanização do processo e a possibilidade de repetições simultâneas dos testes (Suzuki et al., 2020). Esses modelos utilizam células de animais que reproduzem os processos fisiológicos e com isso, possibilita a visualização das respostas celulares a possíveis fármacos. Os testes com culturas celulares não substituem totalmente os testes com o ser humano, pois trata-se de um organismo complexo, que possibilita muitas variáveis. Porém além de respostas semelhantes, pode-se destacar também como vantagem a reprodutibilidade, a rapidez em que os testes podem ser realizados e a necessidade de uma quantidade de amostras reduzida (Moon et al., 2021).

• Lectina de Cratylia mollis

            As lectinas são proteínas bioativas de origem não imunológica com capacidades moduladoras para diversos mecanismos fisiológicos. Elas se ligam reversivelmente a carboidratos e por isso desempenham papeis importantes em mecanismos celulares, como capacidades mitogênicas e indutores de síntese de proteínas. Podem ser encontradas em diversas formas de vidas, como plantas, animais e microrganismos (Gautam et al., 2020).

A primeira lectina identificada foi a ricina, extraída da Ricinus communis L. (mamona) em 1888 por Stillmark, quando ele observou a atividade hemoaglutinante do extrato. Apesar de ter sido descoberta a muito tempo, a pouco menos de um século é que se começou a estudar de forma mais difundida as lectinas existentes e as suas atividades.  Existem diversas lectinas conhecidas que são extraídas principalmente de plantas leguminosas, entre elas a que está mais bem caracterizada até o momento é a Concanavalina A (Con A) que é uma lectina extraída da planta Canavalia ensiformis (Huldani et al., 2022).

            Por serem seletivas a carboidratos, apresentam capacidade de se ligar especificamente e reversivelmente a carboidratos da parede celular de eritrócitos em sistemas sanguíneos ABO e MN, através de ligações hidrofóbicas e de hidrogênio. Essa propriedade permite as lectinas a capacidade de aglutinar os eritrócitos de forma seletiva e isso distingue as mesmas de outras moléculas como as glicotransferases. Através dessa ligação às proteínas da parede celular dos eritrócitos é possível a realização do teste de hemoaglutinação para verificar a presença e/ou atividade de lectinas (Figura 4) (Sá et al., 2009).

Figura 4 – Hemoaglutinação mediada por uma lectina.

Fonte: Autoria própria (2023).

Elas podem ser encontradas naturalmente ligadas reversivelmente a proteínas de paredes celulares, pois muitas dessas proteínas são glicolisadas e se tornam um sítio de ligação para essas lectinas através do seu ‘‘sítio de ligação a carboidrato’’ (Domínio de Reconhecimento a Carboidrato – CDR) um mecanismo conhecido como encaixe induzido (Nascimento et al., 2020).

A Cramoll 1,4 é uma lectina muito semelhante a Con A e possui diversos efeitos fisiológicos já conhecidos. Essa lectina é extraída das sementes de Cratylia mollis (feijão camaratu), uma leguminosa nativa do nordeste brasileiro, predominante do bioma Caatinga, que se apresenta em formas de arbustos. Quando a extração é realizada, é obtido diversas formas moleculares da lectina: Cramoll 1, Cramoll 2, Cramoll 3 e Cramoll 4. A Cramol 1,4 é uma associação das duas formas moleculares específica para glicose/manose (Melo et al., 2011).

Dentre as atividades observadas até o momento da Cramoll 1,4 pode-se destacar as atividades imunomoduladoras e anti-infecciosas (Carneiro et al., 2021), pró-inflamatórias e mitogênicas (Melo et al., 2010), antitumoral (Cunha et al., 2016), e cicatrizante (Melo et al., 2011; Pereira et al., 2012; Andrade et al., 2021). Podendo ela mediar processos infecciosos contra agentes invasores, contribuindo com ativações de citocinas importantes para estimulação de células do sistema imune, como as interleucinas e fatores de crescimento (Oliveira et al., 2013).

Recentemente Andrade e colaboradores (2021) ao analisar a atividade cicatrizante da Cramoll 1,4 em camundongos diabéticos, conseguiram observar que ao final do experimento de 12 dias além da Cramoll ter acelerado a reepitelização, ocorreu também um maior depósito de colágeno tipo I nas feridas do grupo em que foi utilizado essa lectina, mostrando que ela atua acelerando a cicatrização mesmo em situações adversas.

Levando em consideração que a Cramoll apresenta atividade pró-inflamatória e atua acelerando a deposição de colágeno tipo I no processo cicatricial, e sendo esse o principal tipo de colágeno na pele humana, o que melhor se organiza e preenche de forma moduladora a pele, essa lectina pode se tornar uma excelente candidata a um produto cosmético antienvelhecimento.

• Galactomananas

Os polissacarídeos são carboidratos formados por grandes polímeros de monossacarídeos ligados covalentemente uns aos outros. Esses compostos extraídos de fontes naturais têm ganhado cada vez mais destaque em várias indústrias por apresentar diversas vantagens como sua biocompatibilidade, baixo custo e fácil obtenção (Silva et al., 2020).

As galactomananas são polissacarídeos extraídos do endosperma de sementes de plantas, principalmente leguminosas com diversas aplicabilidades em vários setores, como na indústria farmacêutica, cosmética e alimentícia. Por terem alto peso molecular, serem solúveis em água e não iônicas possuem as características ideais para a formação de sistemas altamente viscosos e em baixas concentrações. Assim, podem ser utilizados para a preparação de filmes cosméticos, estabilizadores de emulsão e para a formação de hidrogéis (Albuquerque et al., 2017).

É importante destacar também a capacidade de imobilização de biomoléculas. No estudo de Albuquerque e colaboradores (2016) foi realizado imobilização da Cramoll 1,4 no hidrogel de Galactomanana extraído de Cassia grandis, uma árvore nativa brasileira. Além de ter permitido uma liberação controlada Cramoll 1,4, o hidrogel permitiu estabilidade que manteve as características naturais até 30 dias e sem contaminações microbiológicas.

Uma vantagem da utilização do hidrogel de Galactomanana como imobilizador da Cramol para os fins cosméticos é a sua intimidade com o estrato córneo da pele. Já que a Cramol necessita ultrapassar o estrato para induzir a produção de colágeno dérmico, estar associado a um hidrogel que facilite esse transporte pode ser fundamental para que aconteça de forma definitiva esse processo (Albuquerque et al., 2016).

Considerações Finais

            Existem diversos procedimentos e substâncias que são utilizadas para retardar ou reverter o processo do envelhecimento da pele, voltados para a remoção de rugas, flacidez e manchas, mas muitos apresentam desvantagens como a necessidade de reaplicações recorrentes, necessidade de profissionais qualificados para aplicação, riscos de contaminações e efeitos colaterais graves. Por isso, busca-se novos compostos e procedimentos que possam se tornar inovadores na área, com maior durabilidade ou maior facilidade de aplicação. Uma alternativa de origem natural poderia ser a Cramol 1,4, que apresenta a capacidade de induzir a produção de colágeno. Contudo, existe a necessidade de realização de novos testes por modelos experimentais fidedignos, como as culturas celulares, que além de apresentarem boa representatividade e segurança, está dentro das conformidades das leis vigentes.

Referências

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CAPÍTULO 8

ENSAIOS METABÓLICOS IN VITRO PARA AVALIAÇÃO DA TOXICIDADE DE NANOPARTÍCULAS MAGNÉTICAS

IN VITRO METABOLIC ASSAYS FOR ASSESSING MAGNETIC NANOPARTICLES TOXICITY

DOI: https://doi.org/10.56001/22.9786500466386.08

Submetido em: 04/03/2024

Revisado em: 05/03/2024

Publicado em: 05/03/2024

Karina Midori Endo

Universidade Estadual do Centro-Oeste (UNICENTRO), Guarapuava-PR

http://lattes.cnpq.br/8818925198298091

Ruan Rompato Vieira

Universidade Estadual de Maringá (UEM), Maringá-PR

http://lattes.cnpq.br/7015330658704984

Elisa Parcero Hernandes

Universidade Estadual de Maringá (UEM), Maringá-PR

http://lattes.cnpq.br/4886582059466704

Suzana de Paiva

Universidade Estadual de Maringá (UEM), Maringá-PR

http://lattes.cnpq.br/3169689625844164

Resumo

Avanços significativos da nanotecnologia que trata de materiais com dimensões da ordem de 100 nm ou menos, tem impulsionado seu crescente interesse em inúmeras áreas, incluindo medicina, farmacêutica, devido às suas potenciais aplicações em diagnóstico e terapia. Entre os nanomateriais, as nanopartículas magnéticas (NPMs) emergem como candidatas mais promissoras, caracterizadas por seu excelente comportamento superparamagnético, biocompatibilidade e fácil síntese. Assim, a identificação e compreensão aprofundadas das propriedades fisico-químicas são cruciais para prever possíveis riscos em sistemas biológicos. No contexto da nanotecnologia, inúmeros estudos foram conduzidos para avaliar os efeitos biológicos resultantes da exposição às nanopartículas. Dentre os indicadores mais relevantes para a bioavaliação in vitro, a citotoxicidade assume papel central. Portanto, este trabalho visa apresentar uma revisão dos métodos frequentemente utilizados para avaliar o potencial citotóxico in vitro das nanopartículas magnéticas. A análise desses métodos é essencial para compreender os efeitos das NPMs em linhagens celulares, proporcionando uma comprensão valiosa sobre a segurança e eficácia desses nanomateriais. Esse conhecimento é fundamental para orientar o desenvolvimento seguro e eficiente das nanopartículas magnéticas, especialmente no contexto de aplicações biomédicas.

Palavras-Chave: Nanotecnologia, Toxicidade de Nanopartículas, Citotoxicidade, Ensaios in vitro, Biocompatibilidade.

Abstract

Significant advances in nanotechnology, dealing with materials with dimensions on the order of 100 nm or less, have driven its increasing interest in numerous areas, including medicine and pharmaceuticals, due to their potential applications in diagnosis and therapy. Among nanomaterials, magnetic nanoparticles (MNPs) emerge as the most promising candidates, characterized by their excellent superparamagnetic behavior, biocompatibility, and easy synthesis. Thus, the thorough identification and understanding of physicochemical properties are crucial for predicting possible risks in biological systems. In the context of nanotechnology, numerous studies have been conducted to assess the biological effects resulting from exposure to nanoparticles. Among the most relevant indicators for in vitro bioevaluation, cytotoxicity plays a central role. This work aims to present a review of the most frequently used methods to evaluate the in vitro cytotoxic potential of magnetic nanoparticles. The analysis of these methods is essential to understand the effects of MNPs on cell lines, providing valuable insights into the safety and efficacy of these nanomaterials. This knowledge is fundamental to guide the safe and efficient development of magnetic nanoparticles, especially in the context of biomedical applications.

Keywords: Nanotechnology, nanoparticles toxicity, cytotoxicity, in vitro assays, biocompatibility.

Introdução

            Nos últimos anos, o interesse na utilização de nanopartículas magnéticas (NPMs) em aplicações biológicas ligadas à medicina e à biotecnologia têm aumentado significativamente. Um dos nanomateriais bem conhecidos são as nanopartículas de ferro e seus óxidos, como a magnetita (Fe₃O₄) e a maghemita (γ‐Fe₂O₃). As nanopartículas sintetizadas a partir desses materiais têm grande potencial nas áreas biológicas e médicas (PANKHURST et al., 2003; ABAKUMOV et al., 2018).

As aplicações das nanopartículas magnéticas de óxido de ferro estão relacionadas a ensaios clínicos como agentes de contraste em imageamento por ressonância magnética, aplicações clínicas na entrega de fármacos (ALPHANDÉRY, 2019; DADFAR et al., 2019) e magnetohipertermia na terapia do tumor (LAURENT et al., 2011). As principais características que tornam as NPMs potencialmente importantes para aplicações tecnológicas são baseadas em propriedades químicas e princípios da física, como a utilização das propriedades magnéticas das nanopartículas, por exemplo, para aquecer coloides utilizando campos magnéticos alternados (KAN-DAPAAH et al., 2014) e o direcionamento das NPMs para um local específico através de campo magnético externo (ZHAO et al., 2012; VALDIGLESIAS et al., 2016).

No entanto, a avaliação dos perigos e riscos dos nanomateriais é de extrema importância, pois ainda existem questões que devem ser avaliadas para que se façam testes e avaliações de segurança para esses materiais, principalmente dentro do que preconiza os orgãos regulatórios dos países, como, por exemplo, a Agência Nacional de Vigilância Sanitária – ANVISA, no Brasil. Alguns pontos devem ser levantados para otimizar as avaliações de segurança dos nanomateriais, tais como: relacionar a estabilidade da dispersão de nanomateriais e a dosagem em testes de toxicidade, em particular, para parâmetros de saúde humana, desenvolver ainda mais testes ou orientações sobre a degradação e transformação de nanomateriais orgânicos ou nanomateriais com componentes orgânicos, e promover testes e orientações para medir a reatividade celular de nanomateriais. Dentro desses parâmetros, para que possamos entender melhor a reatividade celular dos materiais, podemos utilizar os estudos de citotoxicidade em modelos celulares em laboratório. Neste sentido, existem várias análises que podem contribuir para um melhor entendimento e segurança na utilização desses materiais.

Portanto, o objetivo deste trabalho é descrever as principais técnicas de atividade metabólica em cultura celular in vitro comumente empregadas para análise da toxicidade de nanopartículas magnéticas.

Metodologia

O presente estudo trata-se de uma revisão narrativa de literatura referente às principais técnicas utilizadas para avaliação da citotoxicidade in vitro. Para o levantamento do estudo, foram utilizadas as plataformas Science Direct, PubMed e Web of Science. Os trabalhos científicos foram selecionados com o emprego de símbolos de truncagem e os operadores booleanos (AND e OR), utilizando-se das seguintes palavras-chave: iron oxide nanoparticle, cytotoxicity, cell viability, superparamagnetic iron oxide nanoparticle. Baseado nelas, as combinações lógicas utilizando MeSh Terms: “Magnetic Iron Oxide Nanoparticle” AND “Cytotoxicity” OR “Cell Survival” AND “in vitro” . O termo “Cytotoxicity” para a plataforma Pubmed não se enquadra como MeSh, sendo incorporado à pesquisa os filtros Title e Abstract para a recuperação de artigos pertinentes. A partir da escolha das palavras-chave e dos portais de pesquisa, a pesquisa limitou-se aos artigos publicados no período de 1 de janeiro de 2014 a 31 de dezembro de 2024 (Figura 1).

Para critérios de inclusão, foram selecionados somente artigos científicos cujo foco principal estivesse relacionado à temática, isto é, que fornecessem estudos envolvendo nanopartículas magnéticas e sua biocompatibilidade por meio das técnicas utilizadas para avaliação da citotoxicidade in vitro utilizando bioensaios com testes metabólicos. Artigos de revisão, capítulos de livro, comunicações curtas, resumos e teses acadêmicas, foram excluídos. Após exclusão das duplicatas dos resultados que não atenderam aos critérios de inclusão, os artigos relevantes foram escolhidos pela leitura dos títulos e do resumo, contabilizando um total de 96 artigos.  Os critérios de exclusão foram artigos que não atendiam as discriminações dentro dos seus títulos e resumos, ou seja, que não expuseram de forma clara quais técnicas utilizaram, além de artigos em humanos e in vivo.

Figura 1. Etapa simplificada do processo metodológico utilizado na identificação de trabalhos nas bases de dados Science Direct, PubMed e Web of Science.

Fonte: Os autores (2024).

Resultados e Discussão

• Nanotecnologia

A nanotecnologia é uma área de pesquisa interdisciplinar e multidisciplinar devido às inúmeras aplicações potenciais em diversas áreas como medicina, química, física, engenharia, farmacêutica, agrícola, eletrônica, catálise (BROLLO et al., 2014; SHAMING; REMITA, 2015) e nas últimas décadas tem sido extensivamente introduzida em aplicações biomédicas na distribuição de fármacos, particularmente no diagnóstico de imagem e tratamento de câncer (CONDE et al., 2012). É um dos campos mais promissores e crescentes que envolve o uso de materiais e equipamentos com capacidade de manipulação das propriedades físicas e químicas de uma substância ao nível molecular. Já a biotecnologia utiliza conhecimento e técnicas de biologia na manipulação da genética, biologia celular e molecular para produtos e serviços. A fusão entre a nanotecnologia e a biotecnologia, chamada nanobiotecnologia, possibilita que tecnologias clássicas sejam fundidas com uma abordagem molecular biológica (FAKRUDDIN et al., 2012).

Novas propriedades catalíticas, elétricas, ópticas e magnéticas podem ser assumidas por objetos em nanoescala menores que 100 nm, devido ao seu tamanho reduzido e extensa área de superfície. Estas propriedades diferentes apresentadas por tais materiais, são usadas em várias aplicações biomédicas, em diversas áreas da saúde, como estudo de doenças infecciosas, cardíacas e vasculares, degenerativas, imunes, na hepatite e no câncer (LEE et al., 2012; WEBSTER et al., 2016).

A nanotecnologia é, em sua essência, a ciência relacionada à engenharia e aplicação de nanomateriais, objetos naturais ou produzidos com, no mínimo, uma das três dimensões na escala nanométrica (1–100 nm) (EUROPEAN COMMISSION, 2011). Os nanomateriais representam, sob a perspectiva biológica, plataformas multifuncionais altamente personalizáveis para o transporte não-invasivo de praticamente qualquer forma de carga biológica em um grupo celular alvo selecionado com o intuito de investigação, diagnóstico e/ou fins terapêuticos. Estudos relacionados à sua biocompatibilidade têm sido favoráveis ao longo dos anos, com múltiplos carreadores em combinação com uma ampla gama de testes celulares em mamíferos (BARKALINA et al., 2014).

O grande potencial dos nanomateriais na nanomedicina está relacionado às características que favorecem a sua utilização no campo da pesquisa, como o reduzido tamanho, semelhante a biomoléculas, integração em processos fisiológicos celulares, passagem através da membrana plasmática, transição entre os compartimentos celulares, extensa área de superfície, alta seletividade e especificidade de vias endógenas funcionais, entre outras (BARKALINA et al., 2014).

• Nanopartículas Magnéticas

As nanopartículas magnéticas (NPMs) pertencem ao grupo de nanomateriais com grande impacto em áreas como química analítica, biossensores e nanomedicina (KUDR et al., 2017). Em geral, as NPMs podem ser divididas em óxidos de metais, metais puros e nanocompostos magnéticos. As mais comumente usadas como nanovetores magnéticos para entrega de fármacos são as baseadas em ferro, cobalto e níquel (LONG et al., 2015). Embora possam conter outros elementos, eles são óxidos magnéticos, tais como, magnetita (Fe₃O₄), maghemita (γ-Fe₂O₃), hematita (α-Fe₂O₃), geotita, ferrita de cobalto (CoFe₂O₄), ferrita de níquel (NiFe₂O₄), entre outros (BUCAK et al., 2012).

Os materiais magnéticos sintetizados por estes metais têm sido relacionados em diferentes modos no desenvolvimento da tecnologia moderna e despertado atenção no que diz respeito ao diagnóstico e terapia de doenças nos últimos anos (GUL et al., 2019) devido à sua biocompatibilidade, fácil modificação de superfície, excelente estabilidade química e física, precisão de controle de sua composição e estrutura e propriedades magnéticas (GUGLIELMO et al., 2010; CÓTICA et al., 2012). As Fe₃O₄ e CoFe₂O₄ são de especial interesse em virtude de sua baixa toxicidade e fácil síntese. Além disso, apresentam comportamento superparamagnético à temperatura ambiente, preferido para usos biomédicos. O superparamagnetismo é um comportamento magnético verificado em nanopartículas ferrimagnéticas ou ferromagnéticas (BUCAK et al., 2012).

Com os avanços científicos da nanotecnologia e da biologia molecular, os nanossistemas de óxido de ferro magnético têm sido amplamente estudados na medicina (GUO et al., 2018), incluindo a formação de suspensões coloidais de nanopartículas magnéticas, denominadas ferrofluidos, as quais têm sido estudadas para aplicações de hipertermia magnética, submetidas a um campo magnético que dissipa o calor e promove o aumento da temperatura no meio circundante (ZHAO et al., 2012; VALDIGLESIAS et al., 2016). O conhecimento da forma, tamanho, carga e recobrimento das nanopartículas é de extrema importância para uma síntese eficiente, eficácia de tratamentos associados à nanopartículas, sua distribuição e internalização celulares (KRALJ et al., 2011).

• Nanopartículas Magnéticas de Óxidos de Ferro

Dentre os nanomateriais inorgânicos com grande potencial e interesse em pesquisas biomédicas, os óxidos de ferro superparamagnéticos, magnetita (Fe₃O₄) e maghemita (γ‐Fe₂O₃), são um dos nanossistemas mais utilizados na nanomedicina e na biologia (TOMBÁCZ et al., 2015). O ferro e o oxigênio combinam-se quimicamente para formar óxidos de ferro, resultando na formação de cerca de 16 óxidos de ferro (CORNELL; SCHWERTMANN, 2006). Os óxidos de ferro podem existir em diferentes composições químicas, como magnetita (Fe₃O₄) ou maghemita (γ‐Fe₂O₃), e são os materiais mais adequados para aplicações biomédicas (NOQTA et al., 2019). As Fe₃O₄ estão entre as mais eficientes e comumente empregadas em termos de bioaplicações devido à capacidade superparamagnética comparada a outras NPMs, sua biocompatibilidade (LEE et al., 2012), em especial, boa estabilidade química em condições fisiológicas, altos momentos magnéticos e baixa toxicidade, as quais são características atrativas para sua aplicação em sistemas biológicos (LI et al., 2016).

No entanto, ainda existem alguns obstáculos que necessitam ser considerados. A magnetita pode sofrer modificações em contato com sistemas biológicos, levando à sua metabolização e uso para formação de hemoglobina, fazendo com que sua permanência no organismo não seja longa. Além disso, tendem a formar naturalmente aglomerados quando dispersas em solução, e isso pode ocorrer através da floculação (pequenos agregados) ou coagulação (agregados mais densos), dependendo do tempo em que permanecem em repouso (GAO, 2009). Além disso, alguns efeitos tóxicos podem ser ocasionados devido à liberação de íons de ferro da grande área superficial das NPMs no espaço intracelular. As Fe₃O₄ podem ser degradadas por hidrólise em íons de ferro livres (Fe²⁺/Fe³⁺) que interagem com o peróxido de hidrogênio (H₂O₂) gerados pelas mitocôndrias para produzir radicais hidroxila (•OH) altamente reativos (Reação de Fenton), resultando em estresse oxidativo (HUANG et al., 2013).

Uma maneira efetiva de eliminar ou pelo menos, minimizar problemas, como a oxidação e agregação do ferro metálico, é a aplicação de alguns revestimentos para torná-las biocompatíveis.

• Estudos de Toxicidade

A Nanotecnologia está em constante expansão e tem apresentado consideráveis avanços no campo biomédico, sendo as nanopartículas de óxido de ferro superparamagnéticas de especial interesse em aplicações, como no desenvolvimento e entrega de fármacos, devido às suas propriedades físicas e químicas únicas (VALDIGLESIAS et al., 2016). Os ensaios de toxicidade podem ser desenvolvidos por meio de estudos in vitro, in vivo e estudos nanotoxicológicos clínicos. Os testes in vitro são considerados pontos de partida para toxicidade das NPMs, pois produzem resultados confiáveis e reprodutíveis sem a utilização de animais. Além disso, são de natureza simples, barata e rápida, embora não substituam os estudos clínicos ou in vivo (PATIL et al., 2015).

Embora as NPMs tenham sido consideradas biocompatíveis, principalmente baseados em resultados de testes de viabilidade, fatores como o recobrimento, tamanho, tempo de tratamento ou tipo celular, tem influência na toxicidade (VALDIGLESIAS et al., 2016). Inúmeros estudos de toxicidade destas NPMs têm sido feitos com elas sem uma cobertura na superfície e com várias coberturas diferentes (REVIA; ZHANG, 2016).

• Citotoxicidade

A citotoxicidade é considerada o perfil toxicológico mais frequentemente investigado das nanopartículas magnéticas. Caracteriza-se principalmente como o potencial de um composto para induzir a morte celular. As células respondem rapidamente ao estresse tóxico alterando as taxas metabólicas, o crescimento celular ou a transcrição genética para controlar suas funções celulares básicas. Desta forma, testes de citotoxicidade in vitro são úteis e necessários para definir a capacidade intrínseca de um composto para provocar a morte de células como consequência dos danos nas funções celulares básicas. Testes de citotoxicidade também são necessários para definir a faixa de concentração a ser testada com relação aos parâmetros de genotoxicidade, mutagenicidade ou morte celular programada (EISENBRAND et al., 2002).

Os diferentes efeitos celulares após a exposição às NPMs em estudos in vitro são dependentes da concentração de íons, tempo de exposição, tipo celular avaliado, o tamanho, forma, carga, área de superfície, agregação, presença e tipo de revestimento das NPMs têm um impacto significativo nos estudos in vitro de toxicidade (PATIL et al., 2015; VALDIGLESIAS et al., 2016).

Inúmeras linhagens celulares e diferentes condições de teste são avaliadas e os efeitos celulares relatados são principalmente redução da viabilidade, produção de espécies reativas de oxigênio (ROS) e liberação de íons de ferro, além de indução de apoptose, alterações do ciclo celular, comprometimento da membrana celular, modificações do citoesqueleto, entre outros (SOENEN; DE CUYPER, 2010). No entanto, inúmeros estudos relatando o potencial de citotoxicidade mostram que as NPMs não possuem ou apresentam reduzido efeito citotóxico. Os ensaios de citotoxicidade geralmente representam testes preliminaries e são divididos principalmente em ensaios metabólicos e de integridade de membrana.

Com base no levantamento da pesquisa, foram obtidos os seguintes resultados mostrados no gráfico abaixo dos trabalhos envolvendo a atividade metabólica em modelos celulares in vitro mais empregadas para análise da toxicidade de nanopartículas magnéticas (Figura 2). A grande maioria dos trabalhos envolveu avaliações da citotoxicidade das NPMs utilizando o ensaio do MTT (77,1%). Outros trabalhos utilizaram ROS (14,6%), Resazurina (4,2%), Vermelho Neutro (2,1%), MFT (1,0%) e Azul de Prússia (1,0%).

Figura 2. Representação das técnicas utilizadas nos artigos encontrados nas bases de dados Science Direct, PubMed e Web of Science.

Fonte: Os autores (2024).

• Ensaio do MTT

Os ensaios metabólicos são amplamente aplicados, em geral, com ênfase no metabolismo mitocondrial. Uma redução da atividade metabólica celular é geralmente aceita como um indicador precoce de dano celular (RODRIGUES et al., 2012). O ensaio de citotoxicidade mais comum é o teste quantitativo in vitro denominado de ensaio do MTT (brometo de 3-[4,5-dimetiltiazol-2-il]-2,5-difenil tetrazólio), desenvolvido por Mosmann em 1983. Este método baseia-se na capacidade da succinato desidrogenase, uma enzima do ciclo de Krebs, ativa em mitocôndrias de células vivas, em converter o sal tetrazólio (MTT), que é hidrossolúvel e de cor amarelada, em cristais de formazan, de coloração roxa. Esses cristais são solubilizados pelo dimetil sulfóxido (DMSO), permitindo o cálculo da absorbância por espectrofotometria.

Collier e Pritsos (2003) indicaram que os processos oxidativos, bem como outras cadeias mitocondriais enzimáticas de elétrons, possam ser responsáveis pela metabolização do MTT. Embora a redução do MTT seja geralmente atribuída à atividade da cadeia respiratória mitocondrial, ela também tem sido relacionada com as enzimas não mitocondriais, presentes no citoplasma ou em outros compartimentos citoplasmáticos (BERNAS; DOBRUCKI, 2002). A clivagem do MTT tem várias propriedades desejáveis para avaliar a sobrevivência e proliferação, pois este pode ser clivado por todos os seres vivos, em células metabolicamente ativas, mas não por células mortas. Além disso, a quantidade de formazan gerada é diretamente proporcional ao número de células vivas, utilizando uma população de células homogêneas (MOSMANN, 1983). Portanto, somente células vivas conseguem fazer essa conversão, indicando atividade mitocondrial e consequentemente, a viabilidade celular (COLLIER; PRITSOS, 2003). Assim, as vantagens deste ensaio colorimétrico que pode ser utilizado para avaliar a citotoxicidade, a proliferação ou a ativação celular, são a sua rapidez e precisão, e o fato de não utilizar radiação (MOSMANN, 1983). No entanto, os resultados in vitro do ensaio do MTT podem ser afetados pela grande área de superfície e a natureza química das NPMs. Portanto, a caracterização físico-química das NPMs é fundamental na análise nos estudos de toxicidade (PATIL et al., 2015).

• Ensaio do Vermelho Neutro

O ensaio do vermelho neutro (VN) (2-amino-3-metil-7dimetil-amino-cloreto de fenazina) avalia a integridade da membrana lisossomal. Este ensaio de citotoxicidade é amplamente utilizado para aplicações biomédicas e ambientais. O princípio é a de que células vivas são capazes de capturar o corante, armazenando-o nos lisossomos (MONTEIRO-RIVIERE et al., 2009).

O VN é um corante catiônico fraco que penetra nas membranas celulares pelo mecanismo de difusão passiva não iônica e concentra-se nos lisossomos (PATIL et al., 2018). O corante liga-se à matriz lisossomal por interação eletrostática, a qual é então, extraída das células viáveis usando uma solução de etanol acidificada, e a absorbância do corante solubilizado é quantificada usando um espectrofotômetro (FAUTZ et al., 1991). Portanto, os lisossomos em células não viáveis são capazes de reter o corante por períodos mais prolongados, enquanto uma desestabilização da membrana lisossômica resulta em extravasamento do VN ao citosol, reduzindo a quantidade de corante retida nas células (ZHAO et al., 2011).

• Ensaio de Resazurina (Alamar Azul)

O ensaio de Alamar Azul (AB), também conhecido como ensaio de resazurina, é uma técnica usada para avaliar a viabilidade celular e a citotoxicidade em experimentos biológicos. Este ensaio é frequentemente utilizado para medir a resposta de células a diferentes condições de tratamento, como exposição a compostos químicos, fármacos ou nanopartículas. O ensaio é muito parecido com a metodologia empregada no MTT, porém, baseado na capacidade das células metabolicamente ativas de converter o corante azul não fluorescente, resazurina, em resorufina, um composto fluorescente. As células são tratadas conforme o protocolo experimental. Após o período de exposição, as células são lavadas para remover quaisquer partículas ou substâncias não internalizadas e, em seguida, é adicionada a resazurina.

No entanto as células metabolicamente ativas convertem a resazurina em resorufina, um composto fluorescente. Este processo tem a capacidade de mostrar ou indicar a viabilidade celular. A fluorescência é medida usando um leitor de placas. Um aumento na fluorescência indica maior viabilidade celular, enquanto uma diminuição pode sugerir citotoxicidade ou redução na atividade cellular (PAGE; PAGE; NOEL, 1993).

Por fim, de modo geral, com base nos estudos obtidos das plataformas citadas, foram avaliadas as limitações dos métodos de ensaio e o MTT mostrou interferência com a conversão do corante em cristais de formazan quando testado com inibidores da glicólise, enquanto nenhuma interferência foi observada nos ensaios de captura de vermelho neutro (VN), redução de resazurina (RES) e sulforodamina B (SRB). Esta observação indica que os inibidores da glicólise podem distorcer os resultados do ensaio MTT, alterando a capacidade das células de metabolizar o corante MTT em formazan, levando a uma avaliação imprecisa da viabilidade celular. Por outro lado, os ensaios de VN, RES e SRB não foram afetados pela presença de inibidores da glicólise. Isso pode ser atribuído a diferentes mecanismos de ação e metabólitos associados a esses ensaios.

Portanto, ao selecionar um ensaio para avaliar a viabilidade celular em experimentos que envolvem inibidores da glicólise, é importante considerar a susceptibilidade do ensaio à interferência dessa via metabólica específica (STOCKERT et al., 2018; VAN TONDER; JOUBERT; CROMARTY, 2015).

Considerações Finais

Nanopartículas de óxido de ferro têm potencial em inúmeras aplicações biomédicas. No entanto, as formulações devem ser testadas para garantir a biocompatibilidade das NPMs e prever o mecanismo de ação em sistemas biológicos. Testes de citotoxicidade são considerados o perfil toxicológico amplamente investigados e ponto de partida para estudos com estes nanomateriais. Um amplo espectro de ensaios é utilizado atualmente em modelos celulares expostos às NPMs. O ensaio MTT se mostrou a técnica mais estudada nos artigos, porém, deve-se destacar que o mesmo pode apresentar limitações, das quais precisam ser consideradas quando o pesquisador executar seus testes com células.

A definição do melhor método de ensaio é crucial para avaliar os tipos de interação. A interferência do composto do teste pode alterar a interpretação, e deste modo, afetar os resultados. Assim, os métodos descritos devem ser escolhidos baseados nas características das NPMs e nas aplicações pretendidas. Portanto, quando se aborda a segurança dessas NPMs, os métodos de estudo devem ser reavaliados no estabelecimento de novas terapias e que possibilitem extrair todas as propriedades benéficas que esses nanomateriais possam oferecem para aplicações médicas.

Agradecimentos

Os autores agradecem a CAPES/Brasil pela bolsa concedida.

Referências

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CAPÍTULO 9

A IMPORTÂNCIA DOS BETABLOQUEADORES NA INSUFICIÊNCIA CARDÍACA CONGESTIVA

THE IMPORTANCE OF BETA-BLOCKERS IN CONGESTIVE HEART FAILURE

DOI: https://doi.org/10.56001/22.9786500466386.09

Submetido em: 29/05/2024

Revisado em: 09/06/2024

Publicado em: 11/06/2024

José Leandro Ribeiro de Souza

Faculdade Nova Esperança, Departamento de Farmácia, João Pessoa-PB

http://lattes.cnpq.br/5716079308205270

Larissa Maria Ribeiro de Souza

Centro Universitário Estácio do Recife, Departamento de Farmácia, Recife-PE

http://lattes.cnpq.br/1107844944857851

Emerson José de Souza Silva

Faculdade Nova Esperança, Departamento de Enfermagem, João Pessoa-PB

https://lattes.cnpq.br/4390132573211144

Rafaela Figueiredo Fernandes Soares

Faculdade Nova Esperança, Departamento de Enfermagem, João Pessoa-PB

http://lattes.cnpq.br/3227762220274284

Claudia Cavalcante Dias

Faculdade Nova Esperança, Departamento de Enfermagem, João Pessoa-PB

http://lattes.cnpq.br/6971297466430798

Resumo

A insuficiência cardíaca (IC) é uma patologia que acomete em média 20 milhões de indivíduos no planeta.  No Brasil tal patologia afeta em média 2 milhões de pessoas. O objetivo desta pesquisa é descrever a importância dos betabloqueadores na insuficiência cardíaca congestiva, informando os principais medicamentos da classe que comprovam a eficácia frente a IC. A pesquisa foi realizada através de uma revisão de literatura exploratória de trabalhos publicados nos últimos anos – com intervalo de 2021 até 2024, podendo ser escolhidos estudos científicos anteriores dependendo da importância do conteúdo e da quantidade de trabalhos encontrados equivalentes ao tema. Os betabloqueadores são uma classe de medicamentos fortemente utilizada no combate dessa patologia: eles diminuem o débito cardíaco, reduzem a taxa de batimento cardíaco, diminuem a pressão arterial sistêmica e trazem cardioproteção. Está presente revisão bibliográfica demonstrou que os betabloqueadores são umas das principais classes farmacológicas no combate a insuficiência cardíaca congestiva. Em especial o Caverdilol, Metoprolol, Bisoprolol e landiolol. Eles fizeram com que a qualidade de vida dos portadores da doença fosse bastante melhorada. Além disso, eles reduziram os índices de reinternação hospitalar, trouxeram cardioproteção ao miocárdio e diminuíram os graus de mortalidade.

Palavras-chave: Insuficiência cardíaca. Betabloqueadores. Ejeção ventricular.

Abstract

Heart failure (HF) is a pathology that affects an average of 20 million individuals on the planet. In Brazil, this pathology affects an average of 2 million people. The objective of this research is to describe the importance of beta-blockers in congestive heart failure, informing the main drugs of the class that prove their efficacy against HF. The research was carried out through an exploratory literature review of works published in recent years – with an interval from 2021 to 2024, and previous scientific studies may be chosen depending on the importance of the content and the number of works found equivalent to the theme. Beta-blockers are a class of drugs widely used to combat this pathology: they decrease cardiac output, reduce the rate of heart rate, decrease systemic blood pressure, and provide cardioprotection. This literature review demonstrated that beta-blockers are one of the main pharmacological classes in the fight against congestive heart failure. Especially Caverdilol, Metoprolol, Bisoprolol and landiolol. They have greatly improved the quality of life of those with the disease. In addition, they reduced hospital readmission rates, brought cardioprotection to the myocardium, and decreased mortality rates.

Keywords: Heart Failure. Beta-blockers. Ventricular ejection.

Introdução

A insuficiência cardíaca (IC) é uma patologia que acomete em média 20 milhões de indivíduos no planeta (Miró et al., 2016).  No Brasil tal patologia afeta em média 2 milhões de pessoas (Khalil et al., 2017). Diante disso, a IC acaba sendo o principal motivo para a internação de pacientes idosos (Dabrowskid et al., 2020). A IC, está caracterizada como uma disfunção de origem permanente e gradual (Ganapathi et al., 2020). De acordo com suas características fisiopatológicas, o coração não consegue expelir o sangue em quantidade necessária para o organismo (Grewal et al., 2021). Tal acontecimento faz com que o suprimento de sangue fique deficiente em todo o organismo, causando falta de nutrientes para suprir as necessidades fisiológicas (López-Vilella et al., 2022). Isso faz com que o coração precise efetuar sua função com pressões elevadas, podendo levando a uma parada cardíaca (Shiga et al., 2022). 

Os indivíduos acometidos com IC mesmo que no início da doença não apresentem sintomas, na medida em que a enfermidade progride os sinais logo começam a aparecer mesmo com o portador em estado de descanso (Palin et al., 2022).  De maneira que o distúrbio avança, o músculo cardíaco vai perdendo sua capacidade funcional (Ditali et al., 2022). Em determinado momento, não é detectado nenhum sintoma por causa da estratégia de adaptação que o coração realiza para manter a sua função em estado de normalidade fisiológica (Ditali et al., 2022). Essa estratégia faz com que o ventrículo esquerdo seja alterado morfologicamente causando hipertrofia (Palin et al., 2022). Na tentativa de suportar o desenvolvimento patológico, o avanço da morbidade vai se instalando cronologicamente (Shiga et al., 2022).

O diagnóstico da IC é comprovado através do ecocardiograma transtorácico que é o principal meio de examinar o quadro clínico do paciente, além de determinar a classificação da morbidade (López-Vilella et al., 2022). Podemos classificar a IC de acordo com a capacidade de sangue que é expelida do ventrículo esquerdo (Grewal et al., 2021). Diante disso, descrevemos a IC como fração de ejeção reduzida quando o volume de sangue ejetado é menor que 50% da quantidade total e a IC como fração de ejeção preservada quando o volume de sangue expelido é maior que 50% (Ganapathi et al., 2020). Essas duas classificações são diferentes em relação a origem e as doenças de base interligadas e também a estratégia terapêutica (Dabrowski et al., 2020).

A finalidade do tratamento farmacológico na IC é diminuir a sobrecarga cardiovascular, melhorar o perfil hemodinâmico, reduzir a mortalidade, a hospitalização e melhorar a qualidade de vida do paciente (Khalil et al., 2017). Fazem parte da composição terapêutica: Os inibidores da enzima conversora da angiotensina (IECA), bloqueadores do receptor da angiotensina II (BRA II), betabloqueadores, bloqueadores dos receptores mineralocorticoides (ARM), vasodilatadores, diuréticos, digitálicos e inibidores de neprisilina (Miró et al., 2016). A garantia da adesão medicamentosa e da dose terapêutica fará com que os medicamentos consigam atingir sua finalidade terapêutica, reduzindo a hospitalização, a mortalidade e melhorando a qualidade de vida (Miró et al., 2016). É importante enfatizar que mesmo os pacientes assintomáticos devem realizar o tratamento medicamentoso (Dabrowski et al., 2020).

Diante disso, o objetivo desta pesquisa é descrever a importância dos betabloqueadores na insuficiência cardíaca congestiva, informando os principais medicamentos da classe que comprovam a eficácia frente a IC.

Metodologia

A pesquisa foi realizada através de uma revisão de literatura integrativa de trabalhos publicados nos últimos anos – com intervalo de 2021 até 2024, podendo ser escolhidos estudos científicos anteriores dependendo da importância do conteúdo e da quantidade de trabalhos encontrados equivalentes ao tema. Foram pesquisados 15 artigos científicos. A pesquisa dos materiais de auxílio do estudo foi feita na base de dados online do Google Acadêmico (Scholar Google), BVS (Biblioteca Virtual em Saúde), e PubMed (U.S National Library of Medicine and National Institutes of Health). As palavras utilizadas foram: Insuficiência cardíaca, betabloqueadores e ejeção ventricular. Foram excluídas as bibliografias que não estavam alinhadas com o tema central da pesquisa e que foram publicadas antes do ano de 2016.

Figura 01 – Fluxograma dos estudos escolhidos:

Resultados e Discussão

Na elaboração desta pesquisa bibliográfica foram sintetizados, após o processo de análise, os seguintes estudos:

Tabela 01 – Síntese de classificação dos estudos:

Tabela 02 – Conclusão clínica de cada estudo:

A IC congestiva é uma doença que acomete pessoas em todo lugar no mundo, ela faz com que o portador tenha sua qualidade de vida prejudicada e pode gerar altos índices de reinternações em pouco espaço de tempo. Diante disso, uma das possibilidades como estratégia terapêutica são os medicamentos. Eles fazem com que o paciente tenha melhor qualidade de vida, diminua sua hospitalização e reduza sua mortalidade.

Os betabloqueadores são uma classe de medicamentos fortemente utilizada no combate dessa patologia: eles diminuem o débito cardíaco, reduzem a taxa de batimento cardíaco, diminuem a pressão arterial sistêmica e trazem cardioproteção. Os fármacos observados foram: landiolol, caverdilol, metoprolol, bisoprolol e atenolol. Eles servem tanto para a IC com fração de ejeção reduzida quanto a IC com fração de ejeção preservada.

 Além disso, eles também podem servir para a IC aguda, quanto para a IC crônica.  Ao analisar o principal motivo que faz com que o coração entre em falência diz a respeito da eletrofisiologia do miocárdio atrelado ao índice de batimentos cardíacos por minuto (bpm) e a o débito cardíaco aumentado. Os betabloqueadores diminuem tanto os bpm, quanto o débito cardíaco tornando-os como uma das principais classes utilizadas.

Nos trabalhos sintetizados nas tabelas acima, a via de administração principal utilizada foi a via oral (VO) e nos pacientes em estado crítico, em unidade de terapia intensiva (UTI) foi a via endovenosa. No estudo de Miró e colaboradores, 2016 ficou evidenciado a redução da mortalidade dos betabloqueadores caverdilol e bisoprolol frente a IC.

Na pesquisa de Khalil e colaboradores, 2017 foi observado que os pacientes hospitalizados que não interromperam o tratamento com betabloqueadores obtiveram menores complicações durante a internação hospitalar.  Em relação a todos os estudos verificados não foram detectadas reações adversas graves, que prejudicassem o tratamento e a adesão dos pacientes.

Dabrowski e colaboradores, 2020 demonstraram que portadores de IC com fração de ejeção do ventrículo esquerdo reduzida que utilizavam betabloqueadores conseguiram ter uma resposta melhor da função cardíaca. Ganapathi e colaboradores, 2020 comprovaram que acometidos com valvopatias ao utilizarem betabloqueadores tiveram redução na mortalidade e elevado efeito cardioprotetor.

Grewal e colaboradores, 2021 identificaram que acometidos com IC em uso de betabloqueadores conseguiram ter uma maior qualidade de vida. Em relação a IC e congestão sistêmica e pulmonar López-Vilella e colaboradores, 2022 comprovaram que os betabloqueadores são seguros em pacientes com pressão sistólicas acima de 90 mmHg. Palin e colaboradores 2022 analisaram e descreveram que portadores de IC que já utilizaram betabloqueadores, tiveram uma alta hospitalar mais rápida com melhores respostas terapêuticas.

­­Considerações Finais

A presente revisão bibliográfica demonstrou que os betabloqueadores são umas das principais classes farmacológicas no combate a insuficiência cardíaca congestiva. Em especial o Caverdilol, Metoprolol, Bisoprolol e landiolol. Eles fizeram com que a qualidade de vida dos portadores da doença fosse bastante melhorada. Além disso, eles reduziram os índices de reinternação hospitalar, trouxeram cardioproteção ao miocárdio e diminuíram os graus de mortalidade. Em pacientes críticos que necessitam de cuidados intensivos em UTI o landiolol endovenoso demonstrou ser eficaz no combate a IC sem causar reações adversas graves, trazendo segurança ao paciente que utilizou. Vimos também, que os betabloqueadores analisados, foram eficazes tanto na insuficiência cardíaca aguda como na insuficiência cardíaca crônica; tanto com fração de ejeção reduzida como fração de ejeção preservada.

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CAPÍTULO 10

UTILIZAÇÃO DO PROPILENOGLICOL NA INDÚSTRIA DE ALIMENTOS E FÁRMACOS:  UMA REVISÃO DOS ASPECTOS TOXICOLÓGICOS

USE OF PROPYLENE GLYCOL IN THE FOOD AND DRUG INDUSTRY: A REVIEW OF TOXICOLOGICAL ASPECTS     

DOI: https://doi.org/10.56001/22.9786500466386.10

Submetido em: 13/01/2025

Revisado em: 16/01/2025

Publicado em: 17/01/2025

Veridiana de Almeida Flores de Oliveira

Universidade Estadual de Maringá, Departamento de Ciências de Alimentos,

Maringá- PR

https://orcid.org/0009-0000-1933-4682

Amanda Tatiane Correa Pereira

Universidade Tecnológica Federal do Paraná, Departamento de Tecnologia de Alimentos, Londrina-PR

https://orcid.org/0009-0003-3001-1798

Larissa Pelisson Trento

Universidade Estadual de Maringá, Departamento de Farmácia- Maringá-PR

https://lattes.cnpq.br/6393491498562184

Amábile Mariano Marques

Universidade Estadual de Maringá, Departamento de Engenharia de Alimentos, Maringá-PR

https://orcid.org/0009-0003-9774-4662

Natalia Santos Pretes

Universidade Estadual de Maringá, Departamento de Ciências de Alimentos,

Maringá- PR

http://lattes.cnpq.br/6599004211370298

Pablo Ricardo Sanches de Oliveira

Universidade Estadual de Maringá, Departamento de Ciências de Alimentos,

Maringá- PR

https://orcid.org/0000-0002-2380-3506

Rita de Cássia Dutra

Centro Universitário Ingá- Uningá, Departamento de Farmácia, Maringá -PR

http://lattes.cnpq.br/1963223605870220

Sarah de Oliveira Vicente

Universidade Estadual de Maringá, Departamento de Bioquímica de Alimentos, Maringá- PR

https://orcid.org/0009-0006-9322-4901

Caroline Crivelaro de Oliveira

Universidade Estadual de Maringá, Departamento de Ciência de Alimentos,

Maringá- PR

https://orcid.org/0009-0000-0826-2310

Larissa Rodrigues da Silva

Universidade Federal de Pernambuco, Departamento de Medicina, Recife-PE

https://orcid.org/0009-0004-4868-1877

Resumo

O propilenoglicol (PG)é um composto amplamente utilizado em diversas indústrias, incluindo alimentos, medicamentos e cosméticos, devido às suas propriedades de solvente e estabilizante. Ele é reconhecido como seguro para uso nessas áreas, embora ainda existam poucos dados disponíveis sobre os níveis específicos de exposição que poderiam representar riscos de toxicidade para os seres humanos. Este trabalho tem como objetivo realizar uma revisão da literatura sobre a toxidade do PG, buscando identificar dados relevantes que possam ajudar a compreender melhor os efeitos adversos associados ao seu uso e as condições em que esses riscos podem ocorrer. A análise inclui uma avaliação dos diferentes tipos de exposição ao PG, seus processos de absorção e metabolismo no organism.

Palavras-Chave: exposição crônica, riscos à saúde, regulação de aditivo

Abstract

Propylene glycol (PG) is a compound widely used in various industries, including food, pharmaceuticals, and cosmetics, due to its properties as a solvent and stabilizer. It is recognized as safe for use in these areas, although there is still limited data available on the specific exposure levels that could pose toxicity risks to humans. The aim of this work is to conduct a literature review on the toxicity of PG, seeking to identify relevant data that can help better understand the adverse effects associated with its use and the conditions under which these risks may occur. The analysis includes an assessment of the different types of exposure to propylene glycol, its absorption and metabolism processes in the body.

Keywords: chronic exposure, health risks, additive regulation.

Introdução

O propilenoglicol (PG), ou 1,2-propanodiol, é um composto amplamente utilizado em diversas indústrias devido às suas propriedades como solvente, emulsificante, umectante e conservante. Na indústria alimentícia, ele é utilizado como veículo para aromas artificiais, corantes e outros aditivos, além de ajudar a preservar a textura e a umidade de alimentos processados.

Já no setor farmacêutico, o PG é um componente essencial em formulações intravenosas, medicamentos tópicos e orais, sendo especialmente útil na solubilização de compostos hidrofóbicos (Peterson et al., 2021).Também é amplamente empregado como excipiente em cosméticos e produtos farmacêuticos devido às suas propriedades emulsificantes e estabilizantes (Abd Alameer, 2018). O (PG), um álcool diol de baixo peso molecular, é um solvente amplamente utilizado em fluidos de degelo, tintas, revestimentos e detergentes líquidos (NTP, 2004; Agência Europeia de Medicamentos, 2017).

É reconhecido como seguro pela Food and Drug Administration (FDA, 2017) para uso em produtos alimentícios, tabaco, medicamentos, formulações farmacêuticas e cosméticos. Além disso, possui uma ampla variedade de aplicações práticas, incluindo degeladores, líquidos de refrigeração, anticongelantes, fluidos para transferência de calor e hidráulicos, plastificantes e outras utilizações, como cortinas de fumaça e simuladores de fumaça (ATSDR, 2008).

Embora o PG seja considerado seguro pela maioria das regulamentações, incluindo a FDA (Food and Drug Administration), estudos recentes demonstram que seu uso em altas doses ou por períodos prolongados pode acarretar efeitos adversos. Toxicidade renal e metabólica foram observadas em modelos experimentais e humanos, incluindo acidose láctica grave e insuficiência renal em exposições crônicas ou em pacientes vulneráveis (Zhou et al., 2021).

Para a população em geral, as principais formas de exposição ao PG incluem a ingestão e o contato cutâneo com produtos que contêm esse composto. Também é possível que o público em geral seja exposto a pequenas quantidades liberadas de carpetes recém-colocados com base de polivinil. Nos locais de trabalho, os funcionários são expostos por contato dérmico e possivelmente inalação em tarefas que exigem aquecimento ou aplicação por spray de fluidos que contêm esse composto (Agency for Toxic Substances and Disease Registry, 1997).  Diante disso, o objetivo dessa revisão narrativa é apresentar dados toxicológicos do propilenoglicol e estudos de relevância.

Metodologia

 Essa revisão foi feita no formato de revisão narrativa envolve a análise crítica e a síntese de informações disponíveis na literatura, sem necessariamente seguir um método sistemático rigoroso como nas revisões sistemáticas.

Para a elaboração, utilizou-se uma abordagem qualitativa que incluiu a seleção de artigos científicos, capítulos de livros, relatórios técnicos e publicações confiáveis em bases de dados acadêmicas. As bases de dados pesquisadas foram, PubMed, Scopus e Web of Science, ScienceDirect: Oferece uma ampla gama de estudos sobre aplicações químicas e farmacêuticas. ATSDR e FDA: Fontes específicas para regulamentações, relatórios técnicos e informações sobre segurança de substâncias químicas.

Resultados e Discussão

• Proprilenoglicol

O propilenoglicol apresenta-se como um líquido transparente, incolor e viscoso, com uma leve doçura perceptível em seu sabor. Quimicamente, sua estrutura é representada pela fórmula CH3CH[OH]CH3AH (ATSDR, 2020).

Fonte: ATSDR, 2020).

O PG é amplamente considerado seguro pela Food and Drug Administration (FDA) (FDA 2017) para uso em alimentos, produtos de tabaco, medicamentos e cosméticos. Além disso, possui uma ampla gama de aplicações práticas (ATSDR 2008), como em agentes degelantes, fluidos de refrigeração, anticongelantes, sistemas de transferência de calor, fluidos hidráulicos, plastificantes e outros usos, incluindo geradores de fumaça e simuladores de neblina.

De acordo com a Anvisa (2022) PG está classificado como aditivo alimentar autorizado como (INS 1520) para alguns alimentos.

Toxicologia do Propilenoglicol

• Fontes de exposição

A maioria dos casos de toxicidade associados ao propilenoglicol ocorreu devido ao seu uso como diluente na administração intravenosa de benzodiazepínicos (Kraut; Kurtz, 2008). De acordo com o ATSDR (1997), o propilenoglicol também é conhecido pelos seguintes nomes: 1,2-propanodiol, 1,2-dihidroxipropano, metilglicol e trimetilglicol.

Em geral, a exposição ao PG acontece principalmente através da ingestão de alimentos e remédios, bem como pelo contato da pele com cosméticos ou medicamentos tópicos. Ele é empregado como um solvente em cosméticos e medicamentos, estando presente em várias formulações, incluindo as orais, injetáveis e tópicas. Também desempenha um papel diluente em diversos fármacos administrados por via intravenosa ou oral, como fenitoína, diazepam e lorazepam. No Japão, o consumo médio diário, utilizado como estabilizante de aditivos alimentares, foi calculado em 43 mg por indivíduo em 1982 (Louekari et al., 1990).

Crianças de instituições públicas de ensino e o público em geral que assistem a demonstrações de combate a incêndios que utilizam para simular condições de incêndio são expostos a quantidades mínimas desse composto (Rossol, 1993).

É encontrado principalmente em sobremesas de produtos lácteos, frutas, emulsões com baixo teor de gordura, sobremesas à base de cereais, molhos emulsionados e concentrados de refrigerantes. É permitido um limite máximo de 10 000 mg/kg para o E405 (alginato de propan-1,2-diol) em licor emulsionado e 30 000 mg/kg para o E477 (ésteres de propan-1,2-) (Wood et al., 2004).

A inalação ou vapores de qualquer um dos compostos, pode atingir o sangue. Ele também pode ser introduzido na corrente sanguínea por meio da pele se você o tocar diretamente sem lavá-lo. Se consumir alimentos que contêm pode ser absorvido pelo sangue (ATSDR, 2020).

Funcionários de indústrias que produzem ou utilizam produtos com altas concentrações de PG (como anticongelante, refrigerantes, fluidos de degelo, fluidos de freio, solventes) podem estar sujeitos a concentrações desses compostos mais elevadas do que a população em geral, especialmente em procedimentos que envolvem aquecimento ou pulverização desses materiais. Artistas e funcionários de produções teatrais que utilizam névoa ou fumaça com PG para efeitos especiais provavelmente estarão expostos a níveis mais elevados desse composto do que a população em geral (Rossol 1993).

É comumente empregado em algumas preparações de medicamentos cosméticos e orais, além de ser um aditivo GRAS em alimentos, conforme definido pela FDA (1982). Ele atua como agente emulsificante e plastificante, umectante, surfactante e solvente. O propilenoglicol é incorporado aos alimentos em quantidades que variam de <0,001% em ovos e sopas até 97% em condimentos e sabores, conforme a EPA (1979). Também se descobriu que o propilenoglicol é transportado para diversos alimentos através de filmes de celulose regenerada que contêm o composto como agente amaciante. O composto foi identificado em chocolates com 20-1.460 mg/kg (ppm) após 5,5 meses e 25-1.890 mg/kg (ppm) após 15 meses, em tortas de frutas com 10-154 mg/kg (ppm) após 84-336 dias de armazenamento, em tortas de carne com <10-1.530 mg/kg (ppm) após 3-7 dias de armazenamento, e em caramelo com <10-1.530 mg/k. A torta de madeira apresenta uma concentração de <10-365 mg/kg (ppm) após 2 1-28 dias de armazenamento, enquanto os doces cozidos apresentam uma concentração de <10-272 mg/kg (ppm) após 168-450 dias de armazenamento (Castle et al., 1988a).

Casos clínicos indicam que o uso contínuo de medicamentos que contêm PG pode levar a efeitos sistêmicos severos, incluindo disfunções metabólicas e neurológicas (Ahmed et al., 2021). Ademais, o PG é conhecido por provocar dermatite de contato em pessoas sensíveis, sobretudo por sua utilização em produtos tópicos e cosméticos. Estudos recentes sugerem que, apesar de serem raras, as reações cutâneas podem ocorrer em grupos predispostos (Jacob et al., 2018). No ambiente de trabalho ou em exposições ambientais e na forma de aerossol tem sido relacionado a irritações oculares e respiratórias, conforme evidenciado em pesquisas de exposição controlada (Dalton et al., 2018).

Os fluxos de resíduos gerados na produção de PG são os principais causadores das emissões no ar, água e solo. O propilenoglicol tem potencial de contaminação ambiental quando utilizado como agente de degelo em pistas e aeronaves. Também é possível que seja lançado no meio ambiente através do descarte de produtos que o contêm. Não se espera que esteja presente em grande quantidade no ar. Poucas informações estão disponíveis sobre o que ocorre com o PG no ar. Provavelmente, as pequenas quantidades que podem ser lançadas no ar se decompõem rapidamente. Caso escape para o ar, o tempo para que metade do volume liberado se decomponha varia de 24 a 50 horas (ATDSR, 2020).

A exposição dietética média ao PG, conforme estimativa da EFSA (2018), varia de 0,1 mg/kg de peso corporal/dia (em bebês) a 11,6 mg/kg de peso corporal/dia (em crianças pequenas), com variação dependendo da faixa etária na população europeia

Recentemente, a Agência Nacional de Vigilância Sanitária, (2022), reforçou medidas de controle e fiscalização sobre o uso do propilenoglicol após a identificação de contaminação com monoetilenoglicol em lotes específicos. O monoetilenoglicol é uma substância altamente tóxica que pode causar lesões renais, hepáticas, intoxicação severa e até morte, destacando a gravidade do problema.

A Resolução RDC nº 655/2022, que orienta a rastreabilidade de produtos utilizados em alimentos e medicamentos, vem buscando manter rigorosos padrões para evitar contaminação de produtos (Anvisa, 2022). Incidentes envolvendo o propilenoglicol sublinham a necessidade de avanços nos processos de fiscalização e investigação para mitigar riscos e proteger a saúde pública e animal. A segurança no uso desse aditivo depende de um controle rigoroso em toda a cadeia de produção e distribuição, bem como de práticas industriais éticas e transparentes.

• Excreção

É rapidamente absorvido pelo trato gastrointestinal, alcançando concentrações plasmáticas máximas em humanos cerca de uma hora após a ingestão. No fígado, é metabolizado pela enzima álcool desidrogenase em ácido lático, que é posteriormente convertido em ácido pirúvico. Esses metabólitos fazem parte do ciclo do ácido cítrico, sendo finalmente transformados em dióxido de carbono e água. Cerca de 45% da quantidade absorvida é excretada pelos rins, seja inalterada ou conjugada com glucuronídeo (ATDSR,2020). Em adultos com função hepática e renal normais, a meia-vida terminal varia entre 1,4 e 3,3 horas (Speth et al., 1987). Em bebês, no entanto, a meia-vida média é consideravelmente maior, atingindo 19,3 horas (variando de 10,8 a 30,5 horas) devido à menor eficiência na eliminação renal (Lim et al., 2014).

Como solvente em medicamentos intravenosos é a exposição humana mais provável de resultar em efeitos na saúde. É rapidamente absorvido, distribuindo-se rapidamente pelos tecidos em proporção à água do corpo, sendo eliminado do organismo através de uma combinação de depuração metabólica e excreção renal (K. McMartin, 2014).

De acordo com as atualizações recentes do CDC (2022), alguns dados da literatura foram localizados sobre a toxicidade associada ao PG. Pacientes em terapia intensiva podem apresentar toxicidade devido à administração intravenosa de medicamentos contendo doses excessivas ou rapidamente infundidas, conforme relatado em diversos estudos (Horinek et al., 2009; Louis et al., 1967; Neale et al., 2005; Seay et al., 1997; Wilson et al., 2000; Yorgin et al., 1997; Zar et al., 2007; Zosel et al., 2010), ou pelo contato dérmico prolongado durante o tratamento de queimaduras (Peleg et al., 1998).Contudo a atualização dessas informações são necessárias.

Além disso, alguns grupos apresentam maior risco de toxicidade por propilenoglicol, como pacientes com doença renal subjacente, indivíduos com sistemas enzimáticos de álcool desidrogenase menos eficazes ou comprometidos (incluindo crianças menores de 4 anos, gestantes, pacientes com doença hepática e aqueles tratados com dissulfiram ou metronidazol), pacientes com epilepsia e pacientes queimados submetidos a extensas aplicações dérmicas de PG (Lim et al., 2014).

Considerações Finais

Dados atuais não foram registrados sobre intoxicação com PG bem como estudos em andamento não foram documentos nos últimos cinco anos até a finalização desse trabalho. Atualmente, não há registros documentados de exposição ao PG no Registo Nacional de Exposições (EUA) e essa substância ainda não foi incluída nos sub-registros específicos do sistema. No entanto, ela poderá ser considerada futuramente durante o processo de seleção química para criação de novos sub-registros. As informações acumuladas nesse registro são fundamentais para pesquisas epidemiológicas que avaliem possíveis efeitos adversos à saúde relacionados à exposição a essa substância (ATSDR, 2022). Levando em conta que a legislação brasileira se baseia nas normas internacionais para avaliação de um ingrediente a visibilidade de PG levaria ao desenvolvimento de mais estudos toxicológicos e de seus contaminantes, garantido a segurança na ingestão de produtos que contenham esse aditivo, bem como estudos sobre a exposição por outras vias.

Referências

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AGÊNCIA PARA SUBSTÂNCIAS TÓXICAS E REGISTRO DE DOENÇAS (ATSDR). What is propylene glycol? 2022. Disponível em: https://archive.cdc.gov/www_atsdr_cdc_gov/csem/ethylene-propylene-glycol/propylene_glycol.html

__________    Propylene glycol: Toxicological profile. Atlanta: U.S. Department of Health and Human Services,2008.

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DALTON, P., SORETH, B., MAUTÉ, C., NOVALESKI, C., & BANTON, M. (2018). Lack of respiratory and ocular effects following acute propylene glycol exposure in healthy humans. Inhalation Toxicology, 30, 124 – 132. https://doi.org/10.1080/08958378.2018.1470207.

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ZHOU, Y.; ZHAO, X.; HU, W.; et al. Acute and subacute oral toxicity of propylene glycol enantiomers in mice and the underlying nephrotoxic mechanism. Environmental Pollution, 2021.

CAPÍTULO 11

POTENCIAL TERAPÊUTICO DE Himatanthus sucuuba: UMA REVISÃO ETNOFARMACOLÓGICA E FITOQUÍMICA

THERAPEUTIC POTENTIAL OF Himatanthus sucuuba: AN ETHNOPHARMACOLOGICAL AND PHYTOCHEMICAL REVIEW

DOI: https://doi.org/10.56001/22.9786500466386.11

Submetido em: 12/08/2025

Revisado em: 01/09/2025

Publicado em: 03/09/2025

Maria Eduarda Chelotti

Universidade Federal de Santa Maria, Programa de Pós-Graduação em Ciências Biológicas: Farmacologia, Santa Maria – RS

http://lattes.cnpq.br/2273522025506933

Débora Luísa Filipetto Pulcinelli

Universidade Federal de Santa Maria, Curso de Farmácia, Santa Maria – RS

http://lattes.cnpq.br/7672415642403469

Érica dos Santos da Silva

Universidade Federal de Santa Maria, Curso de Farmácia, Santa Maria – RS

http://lattes.cnpq.br/1677826631477430

Jackeline de Miranda Schmidt

Universidade Federal de Santa Maria, Curso de Farmácia, Santa Maria – RS

http://lattes.cnpq.br/6278506698025703

Gabriela Acunha Razzera

Universidade Federal de Santa Maria, Curso de Farmácia, Santa Maria – RS

http://lattes.cnpq.br/7312380567761561

Ana Laura Kerkhoff Escher

Universidade Federal de Santa Maria, Curso de Enfermagem, Santa Maria– RS

 http://lattes.cnpq.br/5542267995861481

Nathália Cardoso de Afonso Bonotto

Universidade Federal de Santa Maria, Programa de Pós-Graduação em Ciências Biológicas: Farmacologia, Santa Maria – RS

http://lattes.cnpq.br/4055216682279933

Bárbara Osmarin Turra

Universidade Federal de Santa Maria, Santa Maria – RS

http://lattes.cnpq.br/3529685763828545

Ivana Beatrice Mânica da Cruz

Fundação Universidade Aberta da Terceira Idade, Manaus – AM

http://lattes.cnpq.br/3426369324110716

Fernanda Barbisan

Universidade Federal de Santa Maria, Departamento de Patologia, Santa Maria – RS

http://lattes.cnpq.br/1428674947616182

Resumo

Himatanthus sucuuba, planta nativa da região amazônica, é amplamente empregada na medicina tradicional por populações indígenas e ribeirinhas, sobretudo por meio do uso de seu látex, no tratamento de inflamações, feridas, infecções e outros distúrbios. Esta revisão narrativa compilou evidências disponíveis acerca de sua composição química, propriedades farmacológicas e potencial terapêutico. Estudos fitoquímicos identificaram diversos metabólitos bioativos, como iridoides do tipo espirolactona (plumericina), triterpenos pentacíclicos (lupeol e derivados) e flavonoides, associados a atividades anti-inflamatória, cicatrizante, analgésica, antiparasitária e antiproliferativa. Pesquisas in vitro e in vivo demonstraram eficácia frente a modelos tumorais, infecções bacterianas e parasitárias, com baixa toxicidade em doses terapêuticas. Apesar dos avanços, persistem lacunas relacionadas à padronização dos extratos, identificação de marcadores bioativos e ausência de ensaios clínicos, limitando sua aplicação prática. A presente revisão reforça a importância da integração entre saberes tradicionais e investigação científica para o desenvolvimento de fitoterápicos seguros e eficazes a partir de H. sucuuba, destacando seu potencial como fonte sustentável de novos agentes farmacológicos.

Palavras-chave: Plantas Amazônicas, Compostos bioativos, Iridóides, Sucuuba, Fitoterapia

Abstract

Himatanthus sucuuba, a plant native to the Amazon region, is widely used in traditional medicine by Indigenous and riverine populations, primarily through the application of its latex for the treatment of inflammation, wounds, infections, and other ailments. This narrative review compiles the available evidence regarding its chemical composition, pharmacological properties, and therapeutic potential. Phytochemical studies have identified several bioactive metabolites, including spirolactone-type iridoids (such as plumericin), pentacyclic triterpenes (lupeol and derivatives), and flavonoids, which are associated with anti-inflammatory, wound-healing, analgesic, antiparasitic, and antiproliferative activities. Both in vitro and in vivo studies have demonstrated efficacy in tumor models, bacterial and parasitic infections, with low toxicity at therapeutic doses. Despite these advances, gaps remain concerning extract standardization, identification of bioactive markers, and the lack of clinical trials, which limit its practical application. This review underscores the importance of integrating traditional knowledge with scientific research to develop safe and effective phytotherapeutics from H. sucuuba, highlighting its potential as a sustainable source of novel pharmacological agents.

Keywords: Amazonian plants, Bioactive compounds, Iridoids, Sucuuba, Phytotherapy

Introdução

A biodiversidade Amazônica constitui uma das maiores reservas de recursos etnofarmacológicos do planeta, oferecendo amplo potencial para a identificação de moléculas bioativas com aplicações terapêuticas (Ellwanger JH, et al. 2020). Entre as espécies tradicionalmente utilizadas por populações indígenas e ribeirinhas, destaca-se Himatanthus sucuuba (popularmente conhecida como sucuúba), pertencente à família Apocynaceae e amplamente distribuída na região amazônica. Uma de suas características mais marcantes é a produção de um látex branco e leitoso, liberado quando qualquer parte da planta é lesionada. Esse látex é tradicionalmente empregado por comunidades amazônicas no tratamento de diversas enfermidades, incluindo inflamações, úlceras cutâneas, picadas de serpente, lombalgias, gastrite, febre, hérnia, herpes e distúrbios uterinos (Calero-Armijos LL, Coronel CE, Romero-Benavides JC, 2020; De Miranda, et al. 2000).

As propriedades medicinais da espécie têm sido atribuídas à presença de metabólitos secundários distribuídos, principalmente, nas folhas, cascas e no látex. Dentre os compostos já isolados e caracterizados na literatura científica, destacam-se o ácido β-dihidro-plumbericínico, plumericina, isoplumericina, plumerida, uleína, iso-uleína, ácido vanílico, amirina, fulvoplumierina, cis-poliisopreno, acetato de lupeol, lupeol cinamato, α-amirina cinamato, 5-demetilplumieride e isoplumieride (Herrera-Calderón O, et al. 2021; Silva JRA, et al. 2007). Esses constituintes têm sido investigados por suas atividades anti-inflamatória, antimicrobiana, antiparasitária, analgésica e antiproliferativa em modelos de câncer (Fakhrudin N, et al. 2014; Rapa SF, et al. 2020). Adicionalmente, o látex da planta —tradicionalmente aplicado sobre feridas — tem sido objeto de estudos em modelos animais, evidenciando propriedades cicatrizantes e regenerativas que corroboram seu uso na medicina tradicional (Herrera-Calderón O, et al. 2021).

Apesar dos avanços nas pesquisas experimentais, o conhecimento sobre a espécie permanece escasso. Assim, esta revisão narrativa tem como objetivo compilar as evidências disponíveis sobre a composição química, as propriedades farmacológicas e as perspectivas terapêuticas de H. sucuuba, contextualizando seu uso tradicional e os avanços científicos recentes

Metodologia

Foi realizada uma revisão narrativa da literatura com o objetivo de reunir e analisar estudos científicos relacionados à planta H. sucuuba e suas atividades biológicas. O levantamento dos dados foi realizado nos meses de fevereiro e julho de 2025. A busca bibliográfica foi conduzida nas seguintes bases de dados eletrônicas: PubMed, Scopus, Web of Science e LILACS. Para a pesquisa, utilizou-se os descritores “Himatanthus sucuuba” OR “Sucuuba” OR “Sucuba”, aplicado nos campos de título, resumo e palavras-chave. Optou-se por não adicionar mais termos neste estudo, pois, isso poderia filtrar excessivamente os resultados. Foram incluídos na presente revisão os artigos que apresentavam acesso gratuito ao texto completo, publicados nos idiomas inglês, português e espanhol que abordavam especificamente a espécie H. sucuuba e que descreviam suas propriedades ou atividades etnofarmacológicas e fitoquímicas demonstradas em estudos experimentais. Foram excluídos os trabalhos de caráter taxonômico sem avaliação biológica, os artigos voltados para outras espécies do gênero Himatanthus, aqueles que apresentavam apenas menções secundárias à planta sem investigação direta, bem como os estudos com metodologia inadequada ou sem clareza nos resultados apresentados. A triagem dos estudos seguiu etapas sucessivas de leitura dos títulos, análise dos resumos e, por fim, leitura completa dos textos que atenderam aos critérios previamente estabelecidos. Os artigos selecionados foram analisados de forma crítica e integrativa, compondo o corpo da presente revisão.

Resultados e Discussão

            Os resultados gerais da pesquisa foram organizados no fluxograma em imagem (Figura 1), exemplificando a quantidade de artigos encontrados nas bases de dados e suas especificações.

Figura 1. Identificação de estudos através das bases de dados.

Fonte: A autora.

A partir da análise dos 23 estudos incluídos na revisão, organizou-se a tabela a seguir, contendo os dados de autores/ano/base de busca, título, objetivo, tipo de estudo e desfecho (Quadro 1). 

Quadro 1. Resultados artigos de revisão.

Os tipos de estudo incluídos na revisão foram categorizados da seguinte forma: 4 artigos exclusivamente in vitro (17,4%), 7 exclusivamente in vivo (30,4%), 4 artigos combinando abordagens in vitro e in vivo (17,4%), 4 artigos focados em caracterização fitoquímica (17,4%) e 4 artigos empregando outras metodologias, como análises toxicológicas e avaliação de atividade antimicrobiana (17,4%). Os estudos in vitro concentraram-se principalmente em testes celulares envolvendo linhagens tumorais (como SW480 (adenocarcinoma de cólon) e SW620 (metástase de linfonodo)), macrófagos e células endoteliais, além de ensaios bioquímicos, isolamento e avaliação de compostos em cultura celular. Por sua vez, os estudos in vivo utilizaram modelos animais, principalmente ratos e camundongos, para investigar efeitos farmacológicos, toxicológicos e terapêuticos. Já os artigos voltados para caracterização fitoquímica abrangeram o isolamento, a identificação estrutural e quantificação de metabólitos secundários presentes na planta.

Aspectos Etnofarmacológicos de H. sucuuba

Originária da região Amazônica H. sucuuba, é amplamente utilizada na medicina tradicional por comunidades indígenas e ribeirinhas. Seu uso popular abrange o tratamento de inflamações, feridas, infecções cutâneas, doenças digestivas e dores em geral, sendo o látex e a casca as partes mais empregadas. Esses saberes tradicionais, acumulados ao longo de gerações, constituem a base etnofarmacológica que sustenta o interesse científico contemporâneo por essa espécie (De Miranda, et al. 2000). A validação científica de seus efeitos terapêuticos tem como objetivo reconhecer a eficácia empírica desses usos e identificar compostos ativos com potencial de aplicação farmacológica.

Composição Química e Metabólitos Ativos

Estudos fitoquímicos revelaram que H. sucuuba apresenta uma composição complexa de metabólitos secundários com reconhecido potencial bioativo. Dentre os principais compostos identificados estão os iridoides do tipo espirolactona, como a plumericina, os triterpenos pentacíclicos, incluindo lupeol e seus derivados, além de flavonoides. Esses compostos estão associados a atividades anti-inflamatórias, antioxidantes e imunomoduladoras (Fakhrudin N, et al., 2014; Wood CA, et al., 2021; Endo Y, et al., 1994; de Sá Barreto A, Amaral ACF, Pinto AC., 2007; Rocha JRA, et al., 2003).

Análises cromatográficas realizadas por Silva et al. (1998; 2007) evidenciaram que os extratos obtidos da casca e do látex de H. sucuuba apresentam perfis químicos semelhantes, sugerindo que ambas as matrizes vegetais podem ser consideradas fontes equivalentes de iridoides. Esses compostos pertencem à classe dos monoterpenos cíclicos, frequentemente encontrados sob a forma de glicosídeos, e vêm sendo estudados devido às suas atividades biológicas relevantes, incluindo efeitos antiproliferativos, hepatoprotetores, cicatrizantes e neuroprotetores (Kim CW, Choi KC., 2021). Adicionalmente, a fração polimérica do látex é composta predominantemente por cis-poliisopreno, um polímero natural de alto peso molecular pertencente ao grupo dos terpenos, reconhecido como um dos principais constituintes estruturais do látex, descrito na literatura como um material biocompatível com propriedades físicas e químicas que favorecem aplicações cicatrizantes, antimicrobianas e anti-inflamatórias (Braga SP, et al., 2009). Já a fração aquosa contém minerais como cálcio e magnésio, além de monossacarídeos como arabinose, glicose, ramnose e galactose. Essas características fitoquímicas reforçam o potencial terapêutico e tecnológico de H. sucuuba, com possíveis aplicações que abrangem desde o desenvolvimento de fitoterápicos até a formulação de biomateriais inovadores.

Evidências Farmacológicas Relacionadas aos Compostos Ativos

A atividade anti-inflamatória de H. sucuuba é uma das mais consistentemente documentadas na literatura. Compostos como a plumericina atuam na inibição da via de sinalização NF-κB, que regula genes envolvidos na resposta inflamatória, proliferação celular e apoptose (Fakhrudin N, et al., 2014). Essa via é particularmente relevante por seu envolvimento em doenças inflamatórias crônicas e neoplasias, o que amplia o interesse farmacológico pelos iridoides da planta.

Estudos demonstram que os extratos de H. sucuuba apresentam atividade cicatrizante significativa, promovendo a regeneração tecidual, o aumento da deposição de colágeno e a modulação de mediadores inflamatórios (Herrera-Calderón O, et al., 2021; Calero-Armijos LL, Coronel CE, Romero-Benavides JC., 2020; Villegas LF, et al., 1997). Esses efeitos podem estar associados à presença de iridoides e outros metabólitos secundários com ação anti-inflamatória e antioxidante, que favorecem tanto a organização da matriz extracelular quanto a regulação da resposta inflamatória. Tais propriedades reforçam o potencial terapêutico da espécie em formulações fitoterápicas voltadas à reparação tecidual.

Além disso, efeitos analgésicos e gastroprotetores foram observados em modelos animais, corroborando o uso popular em distúrbios digestivos (Lopes MSP, et al., 2020). Quanto à segurança, os dados disponíveis indicam baixo potencial toxicológico em doses terapêuticas especialmente em faixas de 30 mg/kg, embora doses elevadas (100 mg/kg) possam gerar efeitos adversos reprodutivos, testados em modelo in vivo (de Sousa Soares T, et al., 2015).

Potencial Antimicrobiano e Antiparasitário

A atividade antimicrobiana e antiparasitária de H. sucuuba tem sido amplamente documentada em estudos com extratos do látex, os quais demonstraram inibição significativa contra diversos microrganismos patogênicos, incluindo bactérias Gram-positivas, Gram-negativas e fungos. No contexto das doenças parasitárias, particularmente a leishmaniose, os extratos evidenciaram eficácia frente à Leishmania amazonensis, tanto em modelos in vitro quanto em modelos in vivo com camundongos infectados. Esses estudos demonstraram não apenas a capacidade do extrato em reduzir a carga parasitária, mas também sua atuação imunomodulatória, estimulando uma resposta inflamatória mais eficiente e promovendo maior ativação de macrófagos (Sprenger LK, et al. 2016; Soares DC, et al. 2010; Castillo D, et al. 2007) . Adicionalmente, os testes de toxicidade revelaram baixa citotoxicidade sobre células do sistema imune, sugerindo seletividade da ação e reforçando seu potencial como agente terapêutico seguro e eficaz. Complementarmente, a presença de fungos endofíticos associados a H. sucuuba, capazes de produzir metabólitos com atividade antibacteriana, destaca a planta como uma fonte promissora de biodiversidade microbiana e de novas substâncias bioativas. Estudos recentes demonstraram que diversos isolados fúngicos obtidos de folhas e caules da planta exibem atividade contra patógenos humanos como Staphylococcus aureus e Escherichia coli, ampliando ainda mais o potencial terapêutico do complexo microbioma vegetal (Ribeiro-Gomes MF, et al., 2022; de Souza Júnior PRP, et al., 2023).

Perspectivas Terapêuticas, Aplicações Futuras e Limitações

Embora o uso tradicional de H. sucuuba esteja consolidado no tratamento de enfermidades inflamatórias, infecciosas e cicatrizantes, novas investigações têm ampliado o escopo terapêutico da espécie, especialmente em contextos oncológicos. A plumericina, por exemplo, demonstra efeitos antiproliferativos e pró-apoptóticos em células tumorais, possivelmente por meio da modulação da via NF-κB. Considerando a estreita associação entre inflamação crônica e carcinogênese, esses achados sugerem que H. sucuuba pode representar uma fonte promissora de compostos bioativos com aplicação adjuvante em terapias antineoplásicas.

Além disso, o triterpeno lupeol, isolado da planta, apresenta propriedades nefroprotetoras em modelos experimentais de diabetes tipo 2, indicando um potencial terapêutico também em doenças metabólicas (Dharsan R, et al., 2009). Esses resultados reforçam a relevância de expandir os estudos farmacológicos, toxicológicos e clínicos envolvendo a espécie, com foco na padronização de extratos, identificação de marcadores bioativos e validação de sua segurança e eficácia.

Estudos mais recentes continuam a apontar novas aplicações para H. sucuuba. Rapa et al. (2021), demonstraram que a plumericina, também presente na casca da planta, exerce efeitos benéficos em modelos experimentais de colite ulcerativa, ao promover a restauração da integridade da barreira epitelial intestinal e reduzir parâmetros inflamatórios e apoptóticos. Esses dados sugerem que esse iridoide pode ser um candidato terapêutico relevante para doenças inflamatórias intestinais. Complementarmente, Rodrigues et al. (2010) avaliaram extratos das folhas da planta em testes farmacológicos in vivo, observando a presença de flavonoides, triterpenos e iridoides, e indicando uma leve atividade analgésica em modelo de contorções abdominais. Embora os efeitos observados tenham sido modestos, o estudo reforça a necessidade de aprofundar o perfil farmacológico da espécie.

Tais evidências sustentam o potencial terapêutico amplo de H. sucuuba, destacando a importância de investigações adicionais para a elucidação de seus mecanismos de ação e para a possível incorporação da espécie em formulações fitoterápicas inovadoras. Esta revisão apresenta, no entanto, limitações inerentes ao seu delineamento. Por se tratar de uma revisão narrativa, não foram aplicados critérios sistemáticos de avaliação da qualidade dos estudos incluídos, o que pode introduzir viés de interpretação. Além disso, a heterogeneidade metodológica dos trabalhos analisados — especialmente quanto aos tipos de extratos, concentrações utilizadas, modelos experimentais e parâmetros avaliados — dificulta comparações diretas entre os resultados. Destaca-se também a ausência de ensaios clínicos envolvendo H. sucuuba, o que limita a translação dos achados para a prática clínica.

Conclusão

            Esta revisão evidenciou que H. sucuuba é uma planta medicinal amazônica de alto potencial farmacológico, com uso tradicional consolidado e sustentado por evidências experimentais. Os principais compostos bioativos identificados, como iridoides do tipo espirolactona e triterpenos pentacíclicos, demonstram atividades relevantes nos contextos anti-inflamatório, cicatrizante, antiparasitário e antiproliferativo. Embora o conjunto de dados pré-clínicos seja promissor, ainda existem lacunas importantes relacionadas à padronização de extratos, definição de marcadores de eficácia, avaliação toxicológica e validação clínica. A integração entre o conhecimento tradicional e a pesquisa científica rigorosa é essencial para viabilizar o uso seguro e eficaz de derivados de H. sucuuba em formulações terapêuticas futuras. Dessa forma, esta revisão contribui para consolidar o conhecimento sobre a espécie, ao mesmo tempo em que reforça a necessidade de investigações multidisciplinares para viabilizar seu aproveitamento farmacêutico sustentável.

Referências

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CAPÍTULO 12

TRATAMENTOS DA DOENÇA DE ALZHEIMER: ABORDAGENS ATUAIS E PERSPECTIVAS FUTURAS

ALZHEIMER’S DISEASE TREATMENTS: CURRENT APPROACHES AND FUTURE PERSPECTIVES

DOI: https://doi.org/10.56001/22.9786500466386.12

Submetido em: 28/08/2025

Revisado em: 01/09/2025

Publicado em: 03/09/2025

Ígor Víctor da Silva

Universidade Federal da Grande Dourados, Faculdade de Ciências da Saúde,

Dourados-MS

http://lattes.cnpq.br/697259943534875527

Alércio da Silva Soutilha

Universidade Federal da Grande Dourados, Faculdade de Ciências Biológicas e Ambientais, Dourados – MS

http://lattes.cnpq.br/9379232422575372

Maria Victória Benites Rodrigues

Universidade Federal da Grande Dourados, Faculdade de Ciências da Saúde,

Dourados – MS

http://lattes.cnpq.br/7677639081795021

Matheus Henrique Franco Alves

Universidade Federal da Grande Dourados, Faculdade de Ciências da Saúde,

Dourados – MS

https://lattes.cnpq.br/3523629892272929

Gabriela Marques Ferreira

Centro Universitário da Grande Dourados, Dourados-MS

http://lattes.cnpq.br/3170002084334797

Isabella Giunco Estigarribia

Universidade Federal da Grande Dourados, Faculdade de Ciências da Saúde,

Dourados – MS

http://lattes.cnpq.br/7221986350512267

Emilha Uzum Papaya

Universidade Federal da Grande Dourados, Faculdade de Ciências da Saúde,

Dourados – MS

http://lattes.cnpq.br/1168989569532712

Pedro Henrique Patrício Barbosa

Universidade Federal da Grande Dourados, Faculdade de Ciências Biológicas e Ambientais, Dourados – MS

https://lattes.cnpq.br/4386008047205773 

Alex Santos Oliveira

Universidade Federal da Grande Dourados, Faculdade de Ciências Biológicas e Ambientais, Dourados – MS

http://lattes.cnpq.br/9806942104800218

Helder Freitas dos Santos

Universidade Federal da Grande Dourados, Faculdade de Ciências Biológicas e Ambientais

Dourados – MS

http://lattes.cnpq.br/3823508641785286

Debora da Silva Baldivia

Universidade Federal da Grande Dourados, Faculdade de Ciências da Saúde,

Dourados – MS

http://lattes.cnpq.br/2035016419817481

Paola dos Santos da Rocha

Universidade Federal da Grande Dourados, Faculdade de Ciências Biológicas e Ambientais, Dourados – MS

http://lattes.cnpq.br/7047040108175200

Edson Lucas dos Santos

Universidade Federal da Grande Dourados, Faculdade de Ciências Biológicas e Ambientais, Dourados – MS

http://lattes.cnpq.br/3198256010398711

Kely de Picoli Souza

Universidade Federal da Grande Dourados, Faculdade de Ciências Biológicas e Ambientais, Dourados – MS

http://lattes.cnpq.br/2471588807350361

Jaqueline Ferreira Campos

Universidade Federal da Grande Dourados, Faculdade de Ciências Biológicas e Ambientais, Dourados – MS

http://lattes.cnpq.br/2239749313954245

Resumo

A Doença de Alzheimer (DA) é uma doença neurodegenerativa progressiva e multifatorial, caracterizada por deterioração cognitiva e funcional, afetando principalmente indivíduos idosos. Representa a principal causa de demência no mundo, sendo responsável por 60 a 70% dos casos, com impacto crescente à medida que a expectativa de vida da população global se eleva. Embora diversos avanços tenham sido alcançados na compreensão dos mecanismos fisiopatológicos da doença, como o acúmulo de placas de β-amiloide, a hiperfosforilação da proteína TAU e a redução da atividade colinérgica, ainda não há cura para a DA. Nesse contexto, os tratamentos disponíveis têm como foco principal o controle dos sintomas, a preservação da autonomia e a melhoria da qualidade de vida dos pacientes e seus cuidadores. Essas abordagens podem ser classificadas em farmacológicas, que incluem medicamentos que tem como objetivo retardar o avanço do declínio cognitivo, e não farmacológicas, compostas por intervenções psicossociais, cognitivas, terapias ocupacionais e estratégias de suporte. Este capítulo propõe uma análise crítica e atualizada sobre as diferentes terapias utilizadas no tratamento da DA, discutindo sua eficácia, limitações e as perspectivas para o desenvolvimento de terapias mais eficazes e personalizadas no futuro.

Palavras-Chave: Doença de Alzheimer, β-amiloide, anticolinesterásicos, doenças neurodegenerativas, demência

Abstract

Alzheimer’s Disease (AD) is a progressive and multifactorial neurodegenerative disorder, characterized by cognitive and functional deterioration, mainly affecting elderly individuals. It represents the leading cause of dementia worldwide, accounting for 60 to 70% of cases, with a growing impact as global life expectancy increases. Although significant advances have been achieved in understanding the pathophysiological mechanisms of the disease, such as the accumulation of β-amyloid plaques, hyperphosphorylation of the TAU protein, and reduction of cholinergic activity, there is still no cure for AD. In this context, the available treatments are mainly focused on symptom control, preservation of autonomy, and improvement of the quality of life of patients and their caregivers. These approaches can be classified into pharmacological, which include medications that delay the progression of cognitive decline, and non-pharmacological, consisting of psychosocial and cognitive interventions, occupational therapies, and support strategies. This chapter proposes a critical and updated analysis of the different therapies used in the treatment of AD, discussing their effectiveness, limitations, and the perspectives for the development of more effective and personalized therapies in the future.

Keywords: Alzheimer’s disease, β-amyloid, anticholinesterase, neurodegenerative diseases, dementia

Introdução

A Doença de Alzheimer (DA) é uma condição neurodegenerativa progressiva que afeta, de forma predominante, indivíduos idosos, sendo atualmente reconhecida como a principal causa de demência em todo o mundo (OMS, 2025). A DA é caracterizada pelo declínio cognitivo gradual, prejuízos na memória, linguagem, e comportamento, interferindo significativamente na autonomia e na qualidade de vida dos indivíduos acometidos (Jack et al., 2024).

Embora a etiologia da DA não esteja completamente elucidada, diversas hipóteses têm sido propostas para explicar o desenvolvimento da doença (Figura 1). Entre as mais estudadas estão a hipótese amiloide, que aponta o acúmulo extracelular de placas β-amiloide como um dos eventos iniciais da patogênese; a hipótese da proteína TAU, relacionada à formação de emaranhados neurofibrilares intracelulares; e a hipótese colinérgica, que associa o declínio cognitivo à redução da atividade do neurotransmissor acetilcolina no cérebro. Além disso, fatores genéticos, inflamatórios, vasculares e ambientais também têm sido implicados na progressão da DA (Zhang et al., 2024).

Figura 1. Hipóteses propostas para explicar o desenvolvimento da DA.

Traduzido de: Zhang et al., 2024.

No cenário global, estima-se que mais de 55 milhões de pessoas vivam atualmente com algum tipo de demência, sendo que a DA corresponde a cerca de 60 a 70% desses casos. Com o envelhecimento populacional, esse número tende a aumentar significativamente nas próximas décadas, e estimativas indicam que o número de pessoas com demência deve triplicar até 2050 (Cummings et al., 2022; OMS, 2025).

Apesar dos avanços na compreensão da fisiopatologia da doença, ainda não existe cura para a DA. Os tratamentos disponíveis têm como foco principal o alívio dos sintomas, a estabilização do quadro clínico e a melhoria da qualidade de vida do paciente e seus cuidadores. Essas intervenções podem ser classificadas em tratamentos farmacológicos, que envolvem o uso de medicamentos sintomáticos e modificadores da doença, e tratamentos não farmacológicos, baseados em estratégias psicossociais, terapias cognitivas, suporte multidisciplinar e mudanças no estilo de vida (Passeri et al., 2022).

Neste capítulo, serão abordadas as principais abordagens terapêuticas atualmente disponíveis para a Doença de Alzheimer, discutindo seus mecanismos de ação, eficácia clínica, limitações e perspectivas futuras.

Tratamentos farmacológicos

Os tratamentos farmacológicos da DA representam uma das principais estratégias terapêuticas atualmente disponíveis, especialmente voltadas à atenuação dos sintomas e ao retardo da progressão do declínio cognitivo. Embora esses medicamentos não sejam capazes de impedir o avanço da doença nem ofereçam cura, eles proporcionam melhorias temporárias em funções cognitivas e comportamentais, contribuindo para a manutenção da autonomia do paciente por mais tempo e para o alívio da carga sobre os cuidadores (Passeri et al., 2022).

Dentre os fármacos amplamente utilizados no tratamento da DA, destacam-se os inibidores da colinesterase, também conhecidos como anticolinesterásicos. Essa classe de medicamentos atua aumentando a disponibilidade de acetilcolina no cérebro, um neurotransmissor essencial para a memória e o aprendizado, cuja redução é característica da fisiopatologia da DA. Três principais fármacos integram esse grupo: Donepezila, Rivastigmina e Galantamina (Sheikh; Ammar, 2024).

A Donepezila é um dos inibidores mais prescritos, sendo indicado nas fases leve a moderada da doença. Atua inibindo seletivamente a acetilcolinesterase, prolongando o tempo que acetilcolina permanece na fenda sináptica. Estudos demonstram que seu uso pode melhorar o desempenho em tarefas cognitivas, reduzir sintomas de apatia e contribuir para a manutenção das atividades da vida diária. No entanto, seus efeitos são geralmente modestos e temporários, com maior benefício observado nos primeiros meses de uso. Os efeitos adversos mais comuns incluem náuseas, diarreia, insônia e bradicardia (Brasil, 2017; Sheikh; Ammar, 2024).

A Rivastigmina, por sua vez, diferencia-se por inibir não apenas a acetilcolinesterase, mas também a butirilcolinesterase, outra enzima envolvida na degradação da acetilcolina (Zuliani et al., 2024). Essa ação dupla pode conferir vantagens terapêuticas, especialmente em estágios moderados da doença. A Rivastigmina está disponível tanto em formulação oral quanto adesivo transdérmico, sendo este último associado a menor incidência de efeitos gastrointestinais. Os principais efeitos colaterais incluem distúrbios gastrointestinais, tontura e perda de apetite, exigindo ajuste gradual da dose (Brasil, 2017). Adesivos transdérmicos oferecem uma dosagem menor emelhor tolerância gastrointestinal, o que leva a menos efeitos colaterais e são a melhor maneira de administrar a Rivastigmina em pacientes com problemas de deglutição (Brasil, 2017).

A Galantamina possui mecanismo semelhante aos demais inibidores, mas com uma particularidade: além de inibir a acetilcolinesterase, também modula positivamente os receptores nicotínicos, potencializando a liberação de acetilcolina (Zuliani et al., 2024). Essa ação sinérgica pode favorecer o desempenho cognitivo e a comunicação neuronal. A Galantamina é indicada para casos leves e moderados da DA, sendo geralmente bem tolerada. Entre seus efeitos adversos destacam-se náuseas, vômitos, fadiga e tonturas (Brasil, 2017).

Outra classe farmacológica utilizada no tratamento da DA envolve os antagonistas do receptor NMDA (N-metil-D-aspartato), sendo a memantina o principal representante. A Memantina é indicada para casos moderados a graves da doença e atua de forma diferente dos anticolinesterásicos. A memantina bloqueia a excitotoxicidade causada pela estimulação excessiva dos receptores NMDA pelo glutamato, processo que contribui para a morte neuronal. Desta forma, a Memantina ajuda a proteger os neurônios remanescentes e pode melhorar a cognição, o comportamento e as funções executivas em pacientes com DA avançada. Os efeitos colaterais são geralmente leves, incluindo tontura, dor de cabeça, constipação e desorientação em alguns casos, mas a droga é, em geral, bem tolerada (Brasil, 2017; Zhang et al., 2024).

Em certos contextos clínicos, os inibidores da colinesterase e a memantina podem ser utilizados de forma combinada, buscando-se um efeito complementar entre os mecanismos colinérgico e glutamatérgico. Essa combinação, embora não cure a doença, pode oferecer melhor controle sintomático e maior estabilidade funcional por um período mais prolongado (Brasil, 2017).

A Tabela 1 agrupa as informações sobre os fármacos que são utilizados para o tratamento da DA, apresentando dados quanto origem, dose, mecanismo de ação, administração, bem como efeitos colaterais mais comuns.

Tabela 1. Intervenções farmacológicas para o tratamento da doença de Alzheimer.

Apesar de os tratamentos farmacológicos representarem uma ferramenta importante no manejo da Doença de Alzheimer, é fundamental reconhecer que eles não constituem a única abordagem terapêutica. Uma estratégia integrativa, que associe os medicamentos a intervenções não farmacológicas personalizadas, tem se mostrado mais eficaz na promoção da qualidade de vida dos pacientes. Essas abordagens complementares, que incluem terapias cognitivas, físicas, sensoriais e emocionais, serão exploradas no próximo tópico deste capítulo.

Tratamentos não farmacológicos

Na ausência de cura para a DA, os tratamentos não farmacológicos (Figura 2) assumem papel central no cuidado aos pacientes, com foco na manutenção da funcionalidade, na promoção da autonomia e no alívio de sintomas cognitivos e comportamentais. Essas abordagens são especialmente valiosas nas fases iniciais e moderadas da doença, quando intervenções voltadas ao estímulo cognitivo, emocional e sensorial ainda conseguem oferecer impactos significativos na qualidade de vida e no retardo da progressão do quadro clínico (Passeri et al., 2022; Xiang; Zhang, 2023).

Entre os pilares desses tratamentos destaca-se a estimulação cognitiva, uma das abordagens mais bem estabelecidas e com respaldo científico. Ela engloba atividades planejadas para ativar diferentes habilidades mentais, como memória, atenção, linguagem e funções executivas. Exercícios de associação de palavras e sessões de recontagem de histórias pessoais são exemplos que favorecem a plasticidade cerebral e mantêm circuitos neurais ativos por mais tempo. Essa prática não apenas retarda o declínio cognitivo, mas também proporciona ganhos em autoestima, engajamento e comunicação interpessoal (Woods et al., 2023).

Outra intervenção amplamente incentivada é a atividade física regular, que atua de forma sistêmica e cerebral. A realização de exercícios físicos contribui para a melhora da perfusão cerebral, reduzem marcadores inflamatórios e promovem a liberação de fatores neurotróficos, como o BDNF (Fator Neurotrófico Derivado do Cérebro), essencial para a sobrevivência e o crescimento de neurônios. Os benefícios vão além do cognitivo: há melhora no equilíbrio, na mobilidade, no sono, além de reduzir sintomas depressivos, comumente associados à DA (De La Rosa et al., 2020; Pahlavani, 2023)

Estudos recentes demonstram os efeitos neuroprotetores e anti-inflamatórios da irisina, um hormônio produzido a partir do gene FNDC5, ativado pelo regulador da biogênese mitocondrial, PGC-1α, em resposta à prática de exercícios físicos. Na DA, evidências científicas apoiam a correlação da produção de irisina com a redução do acúmulo de β-amiloide e da hiperfosforilação de TAU (Kim; Tanzi; Choi, 2025).

No campo das terapias integrativas, práticas como meditação e mindfulness têm ganhado espaço como estratégias para melhora de funções cognitivas, como memória e atenção, além de melhorar o fluxo sanguíneo, e consequentemente, a entrega de oxigênio no sistema nervoso (Chen et al., 2020). Uma outra alternativa é a acupuntura, que reduz citocinas inflamatórias, auxilia o sistema antioxidante, além de modular a expressão de BDNF e regular a atividade da acetilcolinesterase, resultando em melhorias cognitivas (Lan et al., 2023).

Terapias sensoriais e expressivas também são amplamente utilizadas, com destaque para a musicoterapia e arteterapia. A musicoterapia é capaz de estimular neurogênese, neuroplasticidade, liberação de dopamina e reduzir o estresse em pacientes com DA, resultando na melhora do humor e reduzindo episódios de agitação e agressividade. Músicas familiares ativam conexões neurais preservadas, mesmo em fases mais avançadas da doença, podendo auxiliar na recordação de memórias perdidas  (Matziorinis; Koelsch, 2022). Já a arteterapia, através do processo criativo para a produção de uma pintura, além de ajudar o paciente a se expressar através da arte, também ajuda o paciente a relaxar, reduzindo sintomas psicológicos, como psicose e ansiedade, característicos da DA (Giusti; Persiani, 2023).

Uma área emergente no tratamento não farmacológico é o estudo do eixo intestino-cérebro, alinhado à hipótese microbiota-intestino-cérebro (Figura 1) especialmente no que se refere à modulação da microbiota intestinal. Evidências recentes indicam que o equilíbrio da microbiota pode impactar processos neuroinflamatórios e a produção de metabólitos que atravessam a barreira hematoencefálica. A adoção de dietas ricas em fibras, prebióticos, probióticos e compostos anti-inflamatórios, como os encontrados em frutas, vegetais e azeite de oliva, podem contribuir para a preservação da função cognitiva ao reduzir a inflamação sistêmica e promover um ambiente neuroprotetor (Xu Lou; Ali; Chen, 2023; Prajapati et al., 2025).

Os mecanismos pelos quais essas abordagens atuam são amplos e muitas vezes complementares: vão desde a ativação direta de circuitos neurais e promoção de neuroplasticidade, até a regulação de fatores emocionais, sociais e imunológicos que afetam diretamente o curso da doença. O efeito cumulativo dessas práticas tende a desacelerar o comprometimento funcional e proporcionar maior bem-estar físico e psicológico ao paciente.

Dessa forma, torna-se evidente que o tratamento da DA deve ir além do uso de medicamentos. Uma abordagem integrativa, que combine intervenções farmacológicas com terapias não farmacológicas personalizadas, é fundamental para garantir um cuidado mais eficaz, humano e centrado no indivíduo. O fortalecimento dessas práticas no contexto clínico e familiar representa não apenas uma forma de retardar a progressão da DA, mas também de oferecer ao paciente um cotidiano mais digno, ativo e significativo.

Figura 2. Principais tratamentos não farmacológicos para pessoas com Doença de Alzheimer.

Fonte: Elaborada pelos autores.

Perspectivas futuras

Apesar dos avanços recentes no manejo da DA, os tratamentos atualmente disponíveis ainda apresentam limitações significativas. As terapias farmacológicas aprovadas, como os inibidores da colinesterase e a memantina, exercem efeitos predominantemente sintomáticos e não atuam diretamente sobre os mecanismos patológicos centrais da doença, como o acúmulo de placas β-amiloide e a hiperfosforilação da proteína TAU. Essa lacuna terapêutica evidencia a necessidade urgente no desenvolvimento de estratégias que atuem na modificação do curso da doença, interferindo em seus processos fisiopatológicos subjacentes.

Nesse contexto, imunoterapias antiamiloide vêm se consolidando como uma das abordagens mais promissoras. O Aducanumabe, aprovado pela FDA em 2021, foi o primeiro anticorpo monoclonal voltado à β-amiloide autorizado para uso clínico. Ele atua promovendo a depuração de agregados amiloides no cérebro, tendo demonstrado redução significativa das placas em exames de neuroimagem. Contudo, os benefícios clínicos do fármaco permanecem controversos, com resultados inconsistentes em relação à melhora da cognição e da funcionalidade dos pacientes, além de efeitos adversos notáveis como edemas cerebrais e micro-hemorragias, conhecidos como ARIA (anormalidades em imagem relacionadas à amiloide). A produção e comercialização do Aducanumabe foram descontinuadas em 2024, pela empresa norte americana Biogen (Thawabteh et al., 2024; Zhang et al., 2024; Hu et al., 2025).

Recentemente, o Lecanemabe, aprovado em 2023, apresentou resultados mais animadores. Em estudos clínicos de fase 3, como o ensaio Clarity AD, esse anticorpo demonstrou redução significativa do acúmulo de β-amiloide, além de melhora na função cognitiva de pacientes com DA em estágio inicial. Diferentemente do Aducanumabe, o Lecanemabe possui maior afinidade por formas solúveis e protofibrilares da β-amiloide, consideradas mais tóxicas, o que pode explicar seu perfil de eficácia superior. No entanto, a incidência de ARIA ainda exige vigilância contínua. Em 2024 foi aprovado o anticorpo monoclonal Donanemabe, específico para se ligar à placa β-amiloide derivada de piroglutamato, podendo retardar o avanço da DA (Thawabteh et al., 2024; Vashisth et al., 2024; Zhang et al., 2024).

Além das terapias antiamiloides, outras frentes de pesquisa ganham relevância. Estratégias que visam a proteína TAU, que é responsável pelos emaranhados neurofibrilares intracelulares, estão sendo investigadas, incluindo anticorpos monoclonais antitau, vacinas e inibidores de quinases. Simultaneamente, o papel da neuroinflamação, da disfunção mitocondrial, do estresse oxidativo e da microbiota intestinal tem sido amplamente explorado, indicando a natureza multifatorial da DA (Figura 1) e a necessidade de abordagens terapêuticas combinadas. Em 2019, foi aprovado na China o uso do Oligomanato de sódio (GV-971), um oligossacarídeo extraído de algas marinhas, utilizado no tratamento de DA por inibir a neuroinflamação desencadeada pela disbiose intestinal e modular a formação de placas β-amiloide (Zhang et al., 2024).

Além disso, terapias utilizando células tronco e nanotecnologia vem ganhando destaque. Terapias com células tronco são capazes de produzir novos neurônios, além de auxiliar na redução da neuroinflamação. Já o uso da nanotecnologia auxilia em uma melhor entrega de fármacos, protegendo as drogas da degradação, além de facilitar a passagem de medicamentos pela barreira hematoencefálica (Passeri et al., 2022; Rash et al., 2025).

Estudos in vitro e in vivo ainda estão sendo conduzidos para determinar quais as nanopartículas são as mais adequadas para serem utilizadas no tratamento da DA, levando em conta a sua estabilidade em condições fisiológicas e a capacidade da nanopartícula de atravessar a barreira hematoencefálica. Tais fatores são limitantes para o uso das nanopartículas e mais testes são necessários para que ensaios clínicos possam ser realizados (Liu et al., 2025).

Adicionalmente, a incorporação de tecnologias como inteligência artificial, biomarcadores digitais, neuroimagem funcional avançada e sequenciamento genético também tem potencial para transformar o diagnóstico precoce e a personalização das terapias. O desenvolvimento de modelos preditivos baseados em big data e o uso de biomarcadores plasmáticos, como o p-tau217 e o neurofilamento de cadeia leve (NfL), vêm permitindo maior precisão na estratificação de pacientes e no monitoramento da progressão da doença (Palmqvist et al., 2019; Ossenkoppele et al., 2025).

Portanto, ainda que os avanços atuais tragam desafios importantes, como alto custo, efeitos adversos e eficácia modesta, eles representam marcos históricos no enfrentamento da DA. O futuro do tratamento passa por uma abordagem multidimensional e personalizada, combinando terapias modificadoras da doença, intervenções não farmacológicas e suporte psicossocial integral.

­­Considerações Finais

A Doença de Alzheimer representa um dos maiores desafios da medicina contemporânea, devido à sua alta prevalência, progressão debilitante e à ausência de cura. Embora avanços significativos tenham sido alcançados na compreensão de seus mecanismos patológicos, os tratamentos atualmente disponíveis ainda são limitados em sua capacidade de alterar o curso da doença.

Os tratamentos farmacológicos, como os inibidores da colinesterase e os antagonistas dos receptores NMDA, desempenham papel relevante no manejo dos sintomas cognitivos e funcionais, especialmente nas fases iniciais e moderadas da doença. No entanto, sua eficácia é restrita e temporária, e frequentemente associada a efeitos adversos. Por isso, abordagens não farmacológicas têm ganhado destaque como estratégias complementares fundamentais, oferecendo benefícios que vão além do controle sintomático, ao promoverem qualidade de vida, bem-estar emocional, preservação da funcionalidade e estímulo à cognição. Intervenções como a musicoterapia, atividade física, técnicas de relaxamento, suporte psicossocial, arteterapia e estímulo cognitivo mostram-se eficazes, especialmente quando aplicadas de forma personalizada e precoce.

Diante das limitações das terapias convencionais, novas perspectivas terapêuticas vêm sendo exploradas, com destaque para as imunoterapias baseadas em anticorpos monoclonais contra β-amiloide, como o Lecanemabe e Donanemabe. Esses medicamentos representam uma nova abordagem, voltada à modificação dos processos fisiopatológicos da doença. Ainda que seus efeitos clínicos sejam moderados e suas aplicações envolvam riscos consideráveis, constituem um avanço significativo na busca por tratamentos mais eficazes.

Portanto, os cuidados com as pessoas diagnosticadas com Doença de Alzheimer exigem uma visão integrativa e multidisciplinar, que una intervenções farmacológicas e não farmacológicas, estratégias de prevenção, suporte familiar e inovação científica. Investimentos contínuos em pesquisa, acesso equitativo ao tratamento e políticas públicas voltadas ao envelhecimento saudável são fundamentais para o enfrentamento desse desafio crescente e garantia de mais dignidade, autonomia e qualidade de vida às pessoas que vivem com esta doença.

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CAPÍTULO 13

Resistência antimicrobiana: da crise global às soluções biotecnológicas com Streptomyces

Antimicrobial resistance: from global crisis to biotechnological solutions with Streptomyces

DOI: https://doi.org/10.56001/22.9786500466386.13

Submetido em: 09/08/2025

Revisado em: 23/08/2025

Publicado em: 03/09/2025

Kamila Brielle Pantoja Vasconcelos

Universidade Federal do Oeste do Pará, Programa de Pós-Graduação em Biodiversidade e Biotecnologia da Rede Bionorte

http://orcid.org/0000-0003-0490-523X

Pablício Pereira Cardoso

Universidade Federal do Oeste do Pará, Programa de Pós-Graduação em Recursos Naturais da Amazônia

https://orcid.org/0009-0000-5983-5086

Rafael Silva Cardoso

Universidade Federal do Oeste do Pará, Instituto de Saúde Coletiva

https://orcid.org/0009-0005-6512-0243

Zandleme Birino de Oliveira

Universidade Federal do Oeste do Pará, Programa de Pós-Graduação em Biodiversidade e Biotecnologia da Rede Bionorte

https://orcid.org/0000-0002-9774-3358

Amanda de Lima Silva Mumberger

Universidade Federal do Oeste do Pará, Programa de Pós-Graduação em Biodiversidade e Biotecnologia da Rede Bionorte

https://orcid.org/0000-0003-4414-202X

Karine Rodrigues do Nascimento Chaves

Instituto Esperança de Ensino Superior

https://orcid.org/0000-0003-3800-7825

Darlene Vitória Silva da Costa

Universidade Federal do Oeste do Pará, Instituto de Ciências e Tecnologia das Águas

https://orcid.org/0000-0003-2575-4813

Thaiana Neves Coelho

Universidade Federal do Pará, Programa de Pós-Graduação em Biodiversidade e Biotecnologia da Rede Bionorte

https://orcid.org/0009-0005-9039-7121

Vivaldo Gemaque de Almeida

Universidade Estadual do Pará, Programa de Pós-Graduação Ensino em Saúde na Amazônia (PPG-ESA)

https://orcid.org/0000-0002-2484-7092

Silvia Katrine Rabelo da Silva

Universidade Federal do Oeste do Pará

https://orcid.org/0000-0002-9408-131X

Resumo

A resistência antimicrobiana impõe uma crise sanitária e econômica global, com aumento de morbimortalidade e pressão sobre sistemas de saúde. Este capítulo aborda produtos naturais microbianos, com ênfase em actinobactérias do gênero Streptomyces, como trajetória promissora para renovar o arsenal terapêutico. Parte-se do problema da queda de eficácia dos antibióticos e do esvaziamento do pipeline industrial, que exigem rotas biotecnológicas capazes de gerar moléculas com novos mecanismos de ação. Objetiva-se integrar evidências sobre a diversidade metabólica de Streptomyces; discutir o papel de agrupamentos de genes biossintéticos (PKS/NRPS e afins) na geração de metabólitos secundários; e apresentar estratégias de descoberta e ativação de clusters. Adota-se revisão narrativa da literatura recente em bioprospecção, mineração genômica e expressão heteróloga. A síntese indica que Streptomyces responde por parcela substancial dos produtos naturais bioativos conhecidos, com dezenas de BGCs por genoma, muitos silenciosos. Abordagens como mineração in silico, co-cultivo, edição de genomas e modulação ambiental têm expandido a ativação de compostos com atividades antibacterianas, antifúngicas e antitumorais. Conclui-se que actinobactérias, especialmente Streptomyces, constituem um eixo sustentável para a inovação antimicrobiana, demandando integração entre microbiologia, genômica e engenharia de processos para avançar em validação pré-clínica/clínica e escalabilidade.

Palavras-chave: Resistência Antimicrobiana, Produtos Naturais, Streptomyces, Agrupamentos de Genes Biossintéticos, Mineração Genômica, Descoberta de Fármacos.

Abstract

Antimicrobial resistance poses a global health and economic crisis, characterized by increased morbidity and mortality and immense pressure on healthcare systems. This chapter addresses microbial natural products, with an emphasis on actinobacteria of the genus I, as a promising path to renew the therapeutic arsenal. It originates from the problem of declining antibiotic efficacy and the emptying of the industrial pipeline, which demand biotechnological routes capable of generating molecules with novel mechanisms of action. The objectives are to integrate evidence on the metabolic diversity of I; discuss the role of biosynthetic gene clusters (PKS/NRPS and related) in the generation of secondary metabolites; and present strategies for cluster discovery and activation. A narrative review of recent literature in bioprospecting, genome mining, and heterologous expression is adopted. The synthesis indicates that Streptomyces accounts for a substantial portion of known bioactive natural products, with dozens of BGCs per genome, many of which are silent. Approaches such as in silico mining, co-culturing, genome editing, and environmental modulation have expanded the activation of compounds with antibacterial, antifungal, and antitumor activities. It is concluded that actinobacteria, especially I, constitute a sustainable axis for antimicrobial innovation, demanding integration between microbiology, genomics, and process engineering to advance preclinical/clinical validation and scalability.

Keywords: Antimicrobial Resistance, Natural Products, Streptomyces, Biosynthetic Gene Clusters, Genome Mining, Drug Discovery.

Introdução

A resistência antimicrobiana (RAM) representa uma das principais ameaças à saúde pública global no século XXI (Murray et al., 2022). Em 2019, infecções causadas por bactérias resistentes foram diretamente responsáveis por aproximadamente 1,27 milhão de mortes mundialmente e contribuíram para um total de 4,95 milhões de óbitos associados à RAM (World Health Organization, 2023).

O impacto econômico da RAM é igualmente substancial: estimativas do Banco Mundial projetam que, na ausência de intervenções eficazes, a resistência antimicrobiana poderá gerar custos adicionais de US$1 trilhão em saúde até 2050. Paralelamente, as perdas econômicas globais são estimadas entre US$1 trilhão e US$3,4 trilhões anuais até 2030, dependendo do cenário de impacto considerado (Shani; Nissan, 2024).

Diante dessa crise global, estratégias terapêuticas alternativas têm emergido como abordagens promissoras. Diversas abordagens biotecnológicas emergem como possíveis soluções para mitigar este problema, incluindo terapias com bacteriófagos, anticorpos monoclonais, moduladores do sistema imunológico, restauração do microbioma e ferramentas de edição genética como CRISPR-Cas9 (Singha; Singh; Soni, 2024).

Particularmente, estratégias fundamentadas em recursos microbiológicos naturais apresentam potencial promissor. Historicamente, a maioria dos antibióticos clinicamente utilizados foi derivada de micro-organismos ambientais, especialmente bactérias do gênero Streptomyces (Alam et al., 2022; Schniete et al., 2018). Este gênero é caracterizado por um amplo repertório metabólico, sendo responsável pela produção de diversos metabólitos secundários bioativos (Boruta, 2021; Hindra; Elliot, 2024). O gênero Streptomyces é reconhecido como produtor prolífico de substâncias naturais, representando aproximadamente 70-80% de todos os produtos naturais bioativos identificados (Alam et al., 2022; Yu et al., 2024).

Nesse contexto, esta revisão teve como objetivo abordar o potencial das actinobactérias, em especial do gênero Streptomyces, como uma alternativa biotecnológica promissora para o desenvolvimento de novos compostos antimicrobianos, discutindo sua diversidade metabólica, mecanismos de ação, e possibilidades de aplicação frente à crise global da resistência antimicrobiana.

Desenvolvimento

Produtos naturais como alternativa no combate à resistência antimicrobiana

Os produtos naturais são compostos orgânicos produzidos por organismos vivos, como plantas, fungos e bactérias, que desempenham funções específicas em seus ecossistemas (Selim; Abdelhamid; Mohamed, 2021). Diferentemente dos metabólitos primários, que estão diretamente envolvidos no crescimento e desenvolvimento dos organismos, os metabólitos secundários, ou produtos naturais, atuam em funções ambientais e fisiológicas especializadas, como defesa contra predadores, competição por recursos e comunicação celular (Selim; Abdelhamid; Mohamed, 2021). Esses compostos têm se mostrado uma fonte valiosa de moléculas bioativas, com potencial para o desenvolvimento de novos fármacos, especialmente em um cenário de crescente resistência antimicrobiana (RAM) (Ahmed et al., 2024).

No momento, mais de 2.200 compostos derivados do metabolismo secundário, com atividade biológica comprovada, foram isolados de microrganismos nativos de solos e ambientes aquáticos (Ashraf et al., 2022). Esses recursos naturais são considerados fontes praticamente ilimitadas de novas moléculas bioativas, denominadas produtos naturais (PN) (Alam et al., 2021). Os PNs destacam-se por sua diversidade estrutural e funcional, características que os diferenciam das moléculas sintéticas convencionais e os tornam especialmente promissores para o desenvolvimento de terapias inovadoras (Abdel-razek; et al., 2020).

A síntese desses compostos é medida por enzimas codificadas por genes organizados em regiões específicas do genoma bacteriano, conhecidas como clusters de agrupamentos de genes biossintéticos (AGBs) (Alam et al., 2021). Esses clusters são responsáveis pela produção de uma ampla variedade de metabólitos secundários, muitos dos quais ainda não foram explorados (Hemmerling; Piel, 2022).

Avanços recentes na mineração genômica têm revelado a presença desses agrupamentos em uma grande diversidade de microrganismos, sugerindo um potencial químico vasto e ainda pouco explorado (Scherlach; Hertweck, 2021). Essa descoberta reforça a importância de investir em pesquisas que explorem a biodiversidade microbiana como fonte de novos agentes antimicrobianos, especialmente em um contexto em que a RAM se torna uma ameaça global à saúde pública (Atanasov; Zotchev; Dirsch; Supuran, 2021).

Ao explorar a biodiversidade, pode ser identificado os compostos com mecanismos de ações inovadores, capazes de contornar a problemática ocasionada pelos patógenos. Essa abordagem não apenas amplia o arsenal terapêutico disponível, mas também oferece uma alternativa sustentável, alinhada com a necessidade de preservação da biodiversidade (Donald et al., 2022). Dentre os microrganismos que se destacam nesse cenário, actinobactérias ocupam lugar de destaque, sendo amplamente distribuídas no ecossistema, apresentando moléculas bioativas promissoras, com potencial de novos compostos bioativos e no combate a patógenos multirresistentes (Chakraborty et al., 2022).

 Actinobactérias: aspectos gerais e potencial biológico

Actinobactérias são bactérias Gram-positivas e filamentosas, caracterizadas por possuírem um alto teor de guanina e citosina (G+C) em seu DNA, uma característica genética que influencia sua diversidade metabólica e adaptação a diferentes ambientes (Alam et al., 2022). Esses microrganismos se reproduzem principalmente por meio da formação de esporos, que apresentam um aspecto velutino, como ilustrado na Figura 1. Essa estratégia reprodutiva não apenas garante a sobrevivência em condições adversas, como períodos de estiagem ou variação de temperatura, mas também facilita a disseminação da espécie em diversos ecossistemas (Oliveira, 2021).

Além disso, as actinobactérias são reconhecidas como um dos grupos microbianos mais importantes devido à sua capacidade de produzir uma grande variedade de substâncias bioativas, como antibióticos, antifúngicos e enzimas industriais. Essa versatilidade metabólica torna-as essenciais para aplicações econômicas e biotecnológicas, destacando seu papel central na busca por novos compostos de interesse farmacêutico e industrial (de Lima Júnior et al., 2023; Assad et al., 2021).

Figura 1: Aspecto velutino de actinobactérias do gênero Streptomyces.

Fonte: Autores.

O micélio das actinobactérias desempenha um papel fundamental em sua fisiologia e ecologia. O micélio que se desenvolve no interior do substrato, denominado micélio vegetativo, é responsável por sustentar a colônia e absorver nutrientes por meio da liberação de enzimas extracelulares, que degradam compostos complexos em moléculas assimiláveis. Já o micélio que se projeta na superfície do substrato, chamado de micélio aéreo, é caracterizado por sua aparência aveludada e por constituir o micélio reprodutivo, onde ocorre a diferenciação celular para a formação de corpos de frutificação ou propágulos (Uesugi et al.,2024; Rodrígues et al., 2024).

Estudos recentes destacam que a transição entre o micélio vegetativo e o aéreo é regulada por fatores ambientais, como disponibilidade de nutrientes, umidade e luz, além de vias genéticas específicas (Assad et al., 2021). Esses microrganismos são reconhecidos como produtores de metabólitos secundários, com estruturas químicas complexas e atividades biológicas variadas, incluindo propriedades antimicrobianas, antitumorais e antioxidantes (Alam et al., 2022; Singh et al., 2020).

Essa capacidade está ligada à sua morfologia diversificada que pode variar desde formas cocoides (Micrococcus) e cocobacilares (Arthrobacter) até filamentos ramificados (Streptomyces spp.), sendo esta última a mais estudada devido ao seu potencial biotecnológico (Ibnouf; Aldawsari; Ali Waggiallah, 2022). Apesar de superficialmente se assemelharem a fungos filamentosos, as actinobactérias distinguem-se por serem organismos procarióticos, com parede celular rica em ácido micólico e crescimento tipicamente mais lento em comparação aos fungos (Assad et al., 2020).

A formação de esporos é outro aspecto importante para a sobrevivência desses microrganismos. Essa característica é essencial para sua reprodução e resistência em condições adversas, como períodos de estiagem, variações de temperatura ou ambientes inóspitos (Li et al., 2022). Os esporos podem permanecer inativos por longos períodos, germinando apenas quando encontram condições adequadas de nutrientes, umidade e temperatura, o que garante a persistência desses microrganismos em ecossistemas variados (Ibnouf; Aldawsari; Ali Waggiallah, 2022).

A classificação da cadeia de esporos, que varia de acordo com o arranjo e a morfologia dos esporos, é detalhada na Figura 3. Essa diversidade na formação está diretamente relacionada à adaptação das actinobactérias a diferentes ambientes e a sua capacidade de colonização. Sua morfologia pode ainda variar apresentando aspectos espinhosos, felpudos, verrugosos ou rugosos, dependendo do gênero e das condições de cultivo (Uesugi et al.,2024; Rodrígues et al., 2024).

Dentro do domínio Bactéria, as actinobactérias constituem um dos filos mais diversos, com uma ampla variedade de gêneros que se destacam por suas características fisiológicas e morfológicas únicas (Sandoval-powers et al., 2021). Entre os gêneros mais estudados estão Streptomyces, Rhodococcus, Corynebacterium e Mycobacterium, que têm despertado grande interesse nas indústrias farmacêuticas e de alimentos devido à sua capacidade de produzir metabólitos secundários de alto valor agregado (De Lima Júnior et al., 2023). O gênero Streptomyces, em particular, é o mais conhecido e estudado, sendo responsável pela produção de mais de dois terços dos antibióticos utilizados na clínica médica (Cruz-bautista et al., 2023).

Esses microrganismos estão presentes em uma variedade de nichos ecológicos, incluindo solos, ambientes marinhos, manguezais e até ambientes simbiontes ou endófitos de plantas (Donald et al., 2022). Sua capacidade de produzir substâncias fitoestimulantes e antimicrobianas faz deles importantes aliados na promoção do crescimento vegetal e na proteção contra patógenos (Alam et al., 2022). Além disso, a versatilidade metabólica permite que sobrevivam em condições extremas, como altas ou baixas temperaturas, pH ácido ou alcalino, alta salinidade e baixa disponibilidade de nutrientes (Law et al., 2020).

Além de seu papel na produção de antibióticos, as actinobactérias são agentes importantes nos ciclos globais de carbono e nitrogênio, atuando também na biorremediação de ambientes contaminados e como probióticos em humanos e animais (Law et al., 2020). Sua importância ecológica e biotecnológica é reforçada pela capacidade de produzir compostos com atividades antimicrobianas, antitumorais e herbicidas, que são utilizados nas indústrias e agricultura (Souza et al., 2023).

Gênero Streptomyces e sua Aplicação Biotecnológica

O gênero Streptomyces é um dos mais representativos dentro do filo actinobactéria, sendo amplamente reconhecido por sua complexidade morfológica e metabólica (Donald et al., 2022). Esses microrganismos possuem um ciclo de vida que inclui a formação de micélios vegetativos e aéreos, seguida pela produção de esporos, que garantem sua disseminação e sobrevivência em ambientes hostil (Beskrovnaya et al., 2021). Durante a fase estacionária de crescimento, as hifas aéreas produzem a maioria dos metabólitos secundários, incluindo antibiótico e outras substâncias (Borba, 2021).

Além disso, a diversidade metabólica deste gênero está diretamente relacionada à sua adaptabilidade a diferentes nichos ecológicos, como solos, sedimentos marinhos e até ambientes extremos. Essa versatilidade é facilitada por seu genoma altamente complexo, que contém um grande número de clusters gênicos responsáveis pela síntese de metabólitos secundários (Bhattacharjee et al., 2023). Esses clusters são ativados em resposta a condições ambientais específicas, como limitação de nutrientes ou estresse, o que explica a produção de compostos como antibióticos durante a fase estacionária (Singh et al., 2020).

O potencial biotecnológico do gênero Streptomyces é vasto, com mais de 7.630 metabólitos bioativos identificados, muitos dos quais com aplicações antibióticas e citotóxicas (Lacey; Rutledge, 2022), como demonstrado na tabela 1. Além disso, esses microrganismos são capazes de realizar bioconversões enzimáticas de substratos complexos, como esteroides, o que os torna valiosos para a indústria farmacêutica (Barbuto ferraiuolo et al., 2021).

Tabela 1. Actinobactérias do gênero Streptomyces produtoras de compostos bioativos identificadas por Cromatografia Acoplada a Espectrometria de Massa (CG-EM).

Fonte: Autores.

Genes biossintéticos e sua relevância na produção de metabólitos secundários

A biossíntese de produtos naturais em actinobactérias, especialmente no gênero Streptomyces, está intimamente ligada a sistemas enzimáticos complexos, como as policetídeos sintases (PKS) e as peptídeo sintases não ribossômicas (NRPS) (Caicedo- Montoya et al., 2021). Esses sistemas são responsáveis pela produção de uma ampla gama de metabólitos secundários com atividades antibacterianas, antitumorais e antifúngicas, que são essenciais no combate a patógenos multirresistentes (Clavo, 2022). A investigação dessas vias biossintética tem permitido a identificação e classificação de cepas microbianas com base em sua capacidade de produzir compostos bioativos, utilizando técnicas como a amplificação de genes específicos e o uso de primers direcionados (Neves et al., 2023).

Streptomyces são particularmente notáveis por sua capacidade de sintetizar antibióticos por meio de grandes complexos enzimáticos, que envolvem tanto PKS quanto NRPS (Al-shaibani et al., 2021). Esses sistemas utilizam múltiplos domínios enzimáticos para realizar modificações químicas que resultam em uma diversidade estrutural e funcional impressionante, permitindo a produção de compostos com atividades diversas (Quinn et al., 2020).

Além disso, o avanço nas técnicas de sequenciamento genômico e a mineração in sílico têm revolucionado a identificação de clusters de agrupamentos de genes biossintéticos (AGBs), que são genes responsáveis pela produção de metabólitos secundários (Al-shaibani et al., 2021). Estima-se que uma única cepa de Streptomyces possa conter de 25 a 70 BGCs, muitos dos quais permanecem “silenciosos” ou não expressos em condições laboratoriais convencionais, representando um vasto potencial químico ainda inexplorado (Donald et al., 2022).

A maior parte dos AGBs está associada às vias de PKS e NRPS, indicando que polipeptídeos, peptídeos não ribossômicos e seus híbridos são os principais metabólitos secundários produzidos por actinobactérias (Bhattacharjee et al., 2023). Esses sistemas são ainda classificados em subgrupos, como PKS-I e PKS-II, que permitem a diversificação estrutural dos compostos produzidos, ampliando seu potencial biotecnológico (Ashraf et al., 2022).  

Conclusão

A resistência antimicrobiana constitui um desafio crescente à saúde pública mundial, demandando urgentemente alternativas terapêuticas inovadoras. Diante deste cenário, as actinobactérias emergem como uma promissora fonte biotecnológica, destacando-se o gênero streptomyces, devido à sua ampla diversidade metabólica e capacidade de produzir metabólitos secundários com elevado potencial antimicrobiano e biotecnológico.

A exploração contínua desses microrganismos através de estratégias como a mineração genômica, identificação e atividade de genes biossintéticos silenciosos, representa um caminho eficaz para a descoberta de novos compostos bioativos capazes de combater microrganismos multirresistentes.

É essencial destacar que, apesar dos avanços recentes, muitas dessas substâncias permanecem ainda inexploradas ou subaproveitadas, demandando investimentos adicionais em pesquisas aplicadas e translacionais. Estudos futuros devem enfatizar não apenas a identificação de novos compostos, mas também sua validação clínica, escalabilidade produtiva e sustentabilidade ambiental. Assim, reforça-se a necessidade de uma abordagem integrada e interdisciplinar, unindo microbiologia, genômica, bioquímica e biotecnologia, para enfrentar efetivamente a crise global da resistência antimicrobiana.

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CAPÍTULO 14

O ARSENAL BIOATIVO DE Streptomyces: DE COMPOSTOS HISTÓRICOS A NOVAS DESCOBERTAS

THE BIOACTIVE ARSENAL OF Streptomyces: FROM HISTORICAL COMPOUNDS TO NEW DISCOVERIES

DOI: https://doi.org/10.56001/22.9786500466386.14

Submetido em: 03/09/2025

Revisado em: 05/09/2025

Publicado em: 06/09/2025

Kamila Brielle Pantoja Vasconcelos

Universidade Federal do Oeste do Pará, Programa de Pós-Graduação em Biodiversidade e Biotecnologia da Rede Bionorte

http://orcid.org/0000-0003-0490-523X

Pablício Pereira Cardoso

Universidade Federal do Oeste do Pará, Programa de Pós-Graduação em Recursos Naturais da Amazônia

https://orcid.org/0009-0000-5983-5086

Rafael Silva Cardoso

Universidade Federal do Oeste do Pará, Instituto de Saúde Coletiva

https://orcid.org/0009-0005-6512-0243

Zandleme Birino de Oliveira

Universidade Federal do Oeste do Pará, Programa de Pós-Graduação em Biodiversidade e Biotecnologia da Rede Bionorte

https://orcid.org/0000-0002-9774-3358

Amanda de Lima Silva Mumberger

Universidade Federal do Oeste do Pará, Programa de Pós-Graduação em Biodiversidade e Biotecnologia da Rede Bionorte

https://orcid.org/0000-0003-4414-202X

Karine Rodrigues do Nascimento Chaves

Instituto Esperança de Ensino Superior

https://orcid.org/0000-0003-3800-7825

Sámia Rocha Pereira

Universidade Federal do Oeste do Pará, Programa de Pós-Graduação em Recursos Naturais da Amazônia

https://orcid.org/0009-0002-2376-0873

Thaiana Neves Coelho

Universidade Federal do Pará, Programa de Pós-Graduação em Biodiversidade e Biotecnologia da Rede Bionorte

https://orcid.org/0009-0005-9039-7121

Vivaldo Gemaque de Almeida

Universidade Estadual do Pará, Programa de Pós-Graduação Ensino em Saúde na Amazônia (PPG-ESA)

https://orcid.org/0000-0002-2484-7092

Silvia Katrine Rabelo da Silva

Universidade Federal do Oeste do Pará

https://orcid.org/0000-0002-9408-131X

Resumo

A resistência antimicrobiana (RAM) representa uma crise de saúde pública global, impulsionada pelo surgimento de patógenos multirresistentes e pela estagnação na descoberta de novos antibióticos, ameaçando a eficácia de tratamentos e a segurança de procedimentos médicos. Neste cenário, o gênero bacteriano Streptomyces ressurge como uma fonte estratégica para a renovação do arsenal terapêutico. Este capítulo, elaborado como uma revisão narrativa, sintetiza a importância histórica e o potencial futuro de Streptomyces na busca por novos compostos bioativos. Aborda-se a magnitude da RAM, exemplificada por microrganismos do grupo ESKAPE, e a drástica redução no desenvolvimento de novas classes de antimicrobianos nas últimas décadas. Historicamente, Streptomyces é responsável pela produção de aproximadamente dois terços dos antibióticos conhecidos, como a estreptomicina e as tetraciclinas. A análise de seus genomas extensos revela um vasto repertório de agrupamentos de genes biossintéticos (BGCs), muitos dos quais permanecem silenciosos ou “crípticos” em condições laboratoriais padrão. A ativação desses BGCs inexplorados, por meio de abordagens que integram genômica e biotecnologia, constitui uma das fronteiras mais promissoras para a identificação de moléculas com mecanismos de ação inovadores. Conclui-se que a exploração sistemática do potencial genético de Streptomyces é fundamental para o desenvolvimento de uma nova geração de antimicrobianos capazes de combater as infecções causadas por patógenos resistentes, oferecendo uma resposta biotecnológica à crescente ameaça da RAM.

Palavras-chave: agentes antibacterianos; produtos naturais; descoberta de fármacos; grupos de genes biossintéticos.

Abstract

Antimicrobial resistance (AMR) represents a global public health crisis, driven by the emergence of multidrug-resistant pathogens and stagnation in the discovery of new antibiotics, threatening the efficacy of treatments and the safety of medical procedures. In this context, the bacterial genus Streptomyces re-emerges as a strategic source for renewing the therapeutic arsenal. This chapter, developed as a narrative review, synthesizes the historical importance and future potential of Streptomyces in the search for new bioactive compounds. It addresses the magnitude of AMR, exemplified by microorganisms from the ESKAPE group, and the drastic reduction in the development of new antimicrobial classes in recent decades. Historically, Streptomyces is responsible for producing approximately two-thirds of known antibiotics, such as streptomycin and tetracyclines. The analysis of their extensive genomes reveals a vast repertoire of biosynthetic gene clusters (BGCs), many of which remain silent or “cryptic” under standard laboratory conditions. The activation of these unexplored BGCs, through approaches that integrate genomics and biotechnology, constitutes one of the most promising frontiers for identifying molecules with innovative mechanisms of action. It is concluded that the systematic exploration of the genetic potential of Streptomyces is fundamental for the development of a new generation of antimicrobials capable of combating infections caused by resistant pathogens, offering a biotechnological response to the growing threat of AMR.

Keywords: anti-bacterial agents; natural products; drug discovery; biosynthetic gene clusters.

Introdução

O sucesso da medicina contemporânea depende fundamentalmente da disponibilidade de antimicrobianos eficazes, os quais revolucionaram o tratamento de infecções bacterianas (Butler et al., 2023). Entretanto, observa-se atualmente uma crise de saúde pública global, caracterizada pelo aumento da prevalência de microrganismos multirresistentes e pela redução significativa no desenvolvimento de novos antibióticos (Naghavi et al., 2024). Essa situação, denominada “era pós-antibióticos”, exige a segurança de procedimentos médicos de rotina e de terapias de alta complexidade, incluindo transplantes de órgãos e protocolos quimioterápicos (Salam et al., 2023).

A crescente prevalência de microrganismos do grupo ESKAPE (Enterococcus faecium, Staphylococcus aureus, Klebsiella pneumoniae, Acinetobacter baumannii, Pseudomonas aeruginosa e espécies de Enterobacter) exemplifica essa problemática. Tal cenário demonstra a necessidade crítica de intensificar a pesquisa e desenvolvimento de antimicrobianos com mecanismos de ação inovadores, capazes de superar os mecanismos de resistência já existentes e expandir as opções terapêuticas disponíveis (Miller; Arias, 2024).

O gênero bacteriano Streptomyces representa a fonte mais significativa de produtos naturais com aplicação terapêutica. Este grupo taxonômico é responsável pela produção de aproximadamente dois terços de todos os antibióticos conhecidos, incluindo fármacos icônicos como a estreptomicina, as tetraciclinas e o cloranfenicol, que foram pilares da medicina por décadas (Alam et al., 2022).

A capacidade biossintética dessas actinobactérias está relacionada aos seus genomas extensos, que contêm numerosos agrupamentos de genes biossintéticos (biosynthetic gene clusters – BGCs) (Alam et al., 2022). Estudos genômicos demonstram que a maioria desses BGCs permanece inativa ou críptica em condições laboratoriais convencionais, constituindo um reservatório químico ainda inexplorado. A ativação desse potencial genético representa, portanto, uma estratégia promissora para a descoberta de novos compostos antimicrobianos. Esta revisão teve como objetivo discutir o papel do gênero Streptomyces como fonte relevante para a descoberta de novos antimicrobianos, abordando sua importância histórica e as abordagens atuais que superam limitações metodológicas tradicionais para explorar seu potencial biossintético no contexto da resistência antimicrobiana.

Metodologia

Este estudo foi conduzido como uma revisão narrativa da literatura com abordagem qualitativa, focada em sintetizar e discutir o conhecimento atual sobre o potencial do gênero Streptomyces na descoberta de novos antimicrobianos, não sendo realizada metanálise devido à heterogeneidade dos trabalhos. Para a sua realização, as buscas foram conduzidas nas bases de dados Scientific Electronic Library Online (SciELO), PubMed e na Biblioteca Virtual em Saúde (BVS), com prioridade para trabalhos publicados nos últimos cinco anos, sendo a pesquisa complementada por uma busca manual nas referências dos artigos selecionados. A estratégia de busca empregou combinações de descritores e palavras-chave em português, inglês e espanhol (Streptomyces, antimicrobiano, resistência antimicrobiana, produtos naturais, descoberta de fármacos) com os operadores booleanos AND e OR. A seleção dos artigos seguiu critérios de elegibilidade que incluíram artigos originais e de revisão sobre a bioprospecção e genômica de Streptomyces para fins antimicrobianos, excluindo-se editoriais, duplicatas e materiais fora do escopo. A síntese dos resultados foi realizada de forma narrativa, organizando as informações em seções temáticas que abordam as classes de metabólitos, as estratégias de descoberta e as implicações para o combate à resistência bacteriana, destacando-se também as lacunas de conhecimento.

Resistência antimicrobiana: um desafio para a saúde pública

A introdução de antibióticos na prática clínica representou um dos maiores avanços da medicina do século XX, revolucionando o tratamento de doenças infecciosas e salvando milhões de vidas (Murugaiyan et al., 2022). No entanto, o uso indiscriminado e inadequado desses medicamentos tem levado ao surgimento de um grave problema de saúde pública: a resistência antimicrobiana (RAM) (Ahmed et al., 2024). A RAM ocorre quando microrganismos, como bactérias, vírus, fungos e parasitas, desenvolvem a capacidade de sobreviver e se multiplicar mesmo na presença de drogas desenvolvidas para eliminá-los, tornando os tratamentos convencionais ineficazes (Chambial et al., 2025).

A resistência de patógenos aos fármacos tem assumido proporções alarmantes, comprometendo a eficácia de terapias medicamentosas e resultando em um declínio significativo no combate a infecções (Ahmed et al., 2023). Segundo a Organização Mundial da Saúde (OMS), aproximadamente 60% da população mundial depende da medicina tradicional para seus cuidados de saúde, o que evidencia a necessidade urgente de políticas públicas para o controle da RAM (Oladunjoye et al., 2022). Entre as medidas propostas, destacam-se o uso racional de antibióticos, o aumento da vigilância epidemiológica e o investimento em pesquisas para o desenvolvimento de novas moléculas e ferramentas terapêuticas (Castilho et al., 2024).

O surgimento de patógenos multirresistentes (MDR) tem se tornado uma ameaça global, com elevadas taxas de mortalidade associadas a infecções que antes eram tratáveis (Chambial et al., 2025). Estima-se que, até 2050, as mortes causadas por infecções bacterianas resistentes possam aumentar de 700.000 para mais de 10 milhões anualmente, representando um risco significativo para a vida humana e para a economia global (Naghavi et al., 2024).

Entre os patógenos mais preocupantes, destacam-se os seis microrganismos agrupados sob a sigla “ESKAPE”: Enterococcus faecium, Staphylococcus aureus, Klebsiella pneumoniae, Acinetobacter baumanni, Pseudomonas aeruginosa e espécies de Enterobacter (Murugaiyan et al., 2022). Esses patógenos são frequentemente associados a infecções hospitalares e apresentam resistência a múltiplos antibióticos, dificultando seu controle (Miller; Arias, 2024).

Um exemplo emblemático é o Staphylococcus aureus, que desenvolveu resistência progressiva aos antibióticos, tornando a penicilina ineficaz devido à produção de β-lactamases (Schneider, 2021). Atualmente, cepas resistentes à meticilina (MRSA) e Enterococcus faecium resistente à vancomicina (VRE) são patógenos de alta prioridade, com necessidade urgente de novos tratamentos (Ahmed et al., 2023). Infecções por essas bactérias aumentam significativamente o risco de mortalidade em comparação com microrganismos sensíveis (Murray et al., 2022).

O tratamento de infecções resistentes exige o uso de medicamentos mais caros e prolongados, além de hospitalizações mais longas, o que aumenta substancialmente os custos para os sistemas de saúde (Poudel et al., 2023). Nos Estados Unidos, a RAM custa cerca de US$ 20 bilhões anualmente em despesas adicionais com saúde. Em países de baixa e média renda, o impacto econômico é ainda mais grave (Poudel et al., 2023). Nessas regiões, os pacientes enfrentam gastos elevados devido a necessidade de tratamentos prolongados e aos fármacos de segunda linha que são mais caros (Iskandar et al.2021).

Pacientes em tratamento de câncer, especialmente aqueles em quimioterapia, são particularmente vulneráveis a infecções por patógenos resistentes, o que pode comprometer seus resultados e taxas de sobrevivência (Alhamdu Dawa Bulus et al., 2024). A combinação de imunossupressão (Hassouneh et al., 2025), uso frequente de antibióticos (Arshad; Toori; Rahim, 2025), exposição hospitalar e procedimentos invasivos (Haddad et al., 2025) são fatores que contribuem com está maior vulnerabilidade. Por isso, inovações e investimentos são fundamentais para enfrentar essa crescente ameaça.

A descoberta da penicilina na década de 1940 por exemplo, marcou o início da “Era de Ouro dos Antibióticos” (Brüssow, 2024), seguida pela identificação de outras classes de antibióticos, como actinomicina e estreptomicina (Saikia; Chetia, 2024). No entanto, nas últimas décadas, o ritmo de descoberta de novas moléculas antimicrobianas diminuiu drasticamente (Farha; Tu; Brown, 2025). Nos últimos 20 anos, apenas duas novas classes de antibióticos (lipopeptídeos e oxazolidinonas) foram desenvolvidas e aprovadas por agências regulatórias, com cobertura terapêutica limitada principalmente para bactérias Gram-positivas (Nogueira, 2022). Esse cenário evidencia a necessidade de investimentos em pesquisas para a descoberta de novos compostos bioativos.

Nesse contexto, actinobactéria, especialmente do gênero Streptomyces, têm se destacado como fonte promissora de metabólitos secundários (Cavalcante et al., 2022), sendo responsáveis pela produção de ampla variedade de fármacos, incluindo antibióticos e antifúngicos, com aplicações na medicina, como apresentado na tabela 1 (De Simeis; Serra, 2021). Sua diversidade química e seu potencial biológico reforçam sua importância em detrimento da síntese de seus compostos sintéticos já identificados (Takahashi; Nakashima, 2018). No entanto, apesar do avanço no conhecimento sobre essas bactérias, grande parte de seu potencial permanece pouco explorado, especialmente em ecossistemas biodiversos como a Amazônia. 

Tabela 1. Fármacos produzidos através das moléculas bioativas produzidas por actinobactérias do gênero Streptomyces.

Conclusão

Portanto, essa revisão destaca que o gênero Streptomyces representa uma fonte relevante para a descoberta de novos antibióticos no contexto da resistência antimicrobiana global. Além de sua contribuição histórica, o potencial terapêutico futuro baseia-se na exploração de agrupamentos de genes biossintéticos inativos presentes em seus genomas. A ativação desses clusters por meio de abordagens que integram genômica e biotecnologia constitui uma estratégia viável para a identificação de moléculas com mecanismos de ação inovadores. A exploração sistemática desse potencial genético é essencial para o desenvolvimento de novos antimicrobianos eficazes contra patógenos multirresistentes.

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CAPÍTULO 15

PROBIOTICOTERAPIA COMO ESTRATÉGIA TERAPÊUTICA NO MANEJO DE ENXAQUECA

PROBIOTICS AS A THERAPEUTIC STRATEGY IN THE MANAGEMENT OF MIGRAINE

 DOI: https://doi.org/10.56001/22.9786500466386.15

Submetido em: 09/09/2025

Revisado em: 15/10/2025

Publicado em: 20/10/2025

Ana Carolina Fernandes Santos

Universidade Federal da Bahia, Faculdade de Farmácia, Salvador-BA

http://lattes.cnpq.br/0997252297004767

Sthefane Silva Santos

Universidade Federal da Bahia, Programa de Pós-graduação em Farmácia (PPGFAR), Faculdade de Farmácia, Salvador-BA

http://lattes.cnpq.br/8576115163798597

Diego Domingues Pereira

Universidade Federal da Bahia, Faculdade de Farmácia, Salvador-BA

https://lattes.cnpq.br/6090008133651002

Joanna Cecilia de Santanna e Santos

Universidade Federal da Bahia, Faculdade de Farmácia, Salvador-BA

http://lattes.cnpq.br/2621494978741620

Nícolas Pedro Bastos Barboza

Universidade Federal da Bahia, Faculdade de Farmácia, Salvador-BA

https://lattes.cnpq.br/2154991999171465

Naomi Caldas de Souza Santos

Universidade Federal da Bahia, Faculdade de Farmácia, Salvador-BA

http://lattes.cnpq.br/9095852328485370

Ana Carolina Lucchese Velozo

Universidade Federal da Bahia, Faculdade de Farmácia, Salvador-BA

http://lattes.cnpq.br/1156633238102113

Cristiane Flora Villarreal

Universidade Federal da Bahia, Programa de Pós-graduação em Farmácia (PPGFAR), Faculdade de Farmácia, Salvador-BA

http://lattes.cnpq.br/1772671211614750

Max Denisson Maurício Viana

Universidade Federal da Bahia, Programa de Pós-graduação em Farmácia (PPGFAR), Faculdade de Farmácia, Salvador-BA, Programa de Pós-graduação em Microbiologia (PPGMicro), Instituto de Biologia

http://lattes.cnpq.br/4565462073434241

Resumo

A enxaqueca é altamente prevalente e uma das principais causas de incapacidade, impactando a qualidade de vida dos pacientes. O tratamento farmacológico convencional apresenta eficácia limitada e efeitos adversos, o que tem impulsionado a busca por novos alvos terapêuticos, como o uso de probióticos. Evidências sugerem que a modulação da microbiota por meio da probioticoterapia pode contribuir para o reequilíbrio homeostático, promovendo benefícios clínicos. Nesse contexto, o presente estudo tem como objetivo discutir as evidências recentes associadas ao potencial terapêutico de probióticos no manejo da enxaqueca. Para isso, foi realizada uma revisão da literatura nas bases de dados SciELO, PubMed e LILACS, utilizando os descritores “migraine”, “probiotic” e “probiotic therapy”, contemplando publicações entre 2015 e 2025, nos idiomas português e inglês. Após aplicação dos critérios de elegibilidade, foram selecionados 42 artigos. Diversas evidências científicas analisadas indicam que a probioticoterapia atua na redução da inflamação neurogênica, na restauração da barreira epitelial intestinal e na modulação de neurotransmissores como GABA, serotonina e dopamina. Ensaios pré-clínicos e clínicos demonstram que cepas dos gêneros Lactobacillus, Bifidobacterium e Akkermansia apresentam efeitos neuroprotetores, reduzem a ativação do eixo HPA e melhoram desfechos relacionados à dor e à inflamação. Os baixos índices de efeitos adversos e a elevada aceitabilidade clínica reforçam a probioticoterapia como uma estratégia segura, eficaz e promissora no manejo da enxaqueca. Essas descobertas ampliam as perspectivas terapêuticas, apontando os probióticos como agentes terapêuticos com grande potencial clínico, científico e tecnológico.

Palavras-Chave: probióticos, enxaqueca, microbiota, eixo microbiota-intestino-cérebro.

Abstract

Migraine is highly prevalent and one of the leading causes of disability, significantly impacting patients’ quality of life. Conventional pharmacological treatment shows limited efficacy and adverse effects, which has driven the search for new therapeutic targets, such as the use of probiotics. Evidence suggests that microbiota modulation through probiotic therapy may contribute to homeostatic rebalancing, promoting clinical benefits. In this context, the present study aims to discuss recent evidence regarding the therapeutic potential of probiotics in the management of migraine. A literature review was conducted in the SciELO, PubMed, and LILACS databases using the descriptors ‘migraine,’ ‘probiotic,’ and ‘probiotic therapy,’ covering publications between 2015 and 2025 in Portuguese and English. After applying the eligibility criteria, 42 articles were selected. Multiple scientific findings indicate that probiotic therapy acts by reducing neurogenic inflammation, restoring the intestinal epithelial barrier, and modulating neurotransmitters such as GABA, serotonin, and dopamine. Preclinical and clinical trials have demonstrated that strains from the genera Lactobacillus, Bifidobacterium, and Akkermansia exert neuroprotective effects, reduce the activation of the HPA axis, and improve outcomes related to pain and inflammation. The low incidence of adverse effects and high clinical acceptability reinforce probiotic therapy as a safe, effective, and promising strategy for migraine management. These findings broaden therapeutic perspectives, positioning probiotics as therapeutic agents with great clinical, scientific, and technological potential.

Keywords: probiotics, migraine, microbiota, microbiota–gut–brain axis.

Introdução

A enxaqueca é um distúrbio neurológico complexo caracterizado principalmente por episódios de dor de cabeça intensa, náusea e vômito (Wang et al., 2024). Frente ao quadro clínico e à alta prevalência, a enxaqueca ocupou a segunda posição entre as principais causas de incapacidade no mundo, com maior frequência em mulheres jovens, de 15 a 49 anos (Steiner et al., 2020). Essa condição impacta significativamente na vida dos pacientes em atividades diárias, sociais e profissionais, configurando-se como um importante problema de saúde pública (Buse et al., 2019).

Apesar de ser uma doença episódica recorrente sem cura, é possível proporcionar qualidade de vida aos pacientes a partir do diagnóstico e tratamento precoces (Aguilar-Shea; Membrilla Md; Diaz-De-Teran, 2022). No entanto, alguns tratamentos farmacológicos também podem ser considerados como fatores de risco para o desenvolvimento de enxaqueca crônica em pacientes com enxaqueca episódica, sobretudo opioides e barbitúricos (Lipton et al., 2015). Além disso, o tratamento farmacológico convencional apresenta contraindicações, efeitos adversos e aceitabilidade limitantes e pode ser inespecífico (Peters, 2019). Desse modo, maiores estudos a respeito dos mecanismos fisiopatológicos envolvidos na enxaqueca têm sido explorados a fim de investigar novos alvos farmacológicos.

A microbiota intestinal (MI) tem sido proposta como uma nova via de estratégia terapêutica. Estudos que correlacionam o cérebro ao trato gastrointestinal via “eixo microbiota-intestino-cérebro” (MIC), têm sido explorados, dada a comunicação bilateral existente (Stilling; Dinan; Cryan, 2013). Essa relação sugere que a composição da MI pode ser utilizada não só como fator diagnóstico, em situações de disbioses, por exemplo, como também alvo terapêutico de doenças neurológicas (Kappéter et al., 2023). A modulação da MI e intervenções probióticas se apresentam, portanto, como uma possibilidade de tratamento promissora para pacientes com enxaqueca, especialmente por apresentarem alto perfil de segurança e custo-efetividade (Cámara-Lemarroy et al., 2016).

A Organização Mundial da Saúde (OMS) e a Organização das Nações Unidas para Agricultura e Alimentação define probióticos como: “microrganismos vivos que, quando administrados em quantidades adequadas, conferem um benefício à saúde do hospedeiro” (Hill et al., 2014). Esses microrganismos podem ser utilizados em probioticoterapias para estabelecer o equilíbrio da MI, inclusive modulando efeitos benéficos em distúrbios como a enxaqueca, reduzindo a frequência e a gravidade dos sintomas (Dai et al., 2017).

A literatura aponta que os efeitos dos probióticos são modulados por uma série de mecanismos, que podem influenciar diretamente a fisiopatologia da enxaqueca, incluindo a adaptação ao estresse, a regulação de mediadores inflamatórios, a produção de neurotransmissores derivados da MI, bem como a promoção da integridade da barreira intestinal (Arzani et al., 2020).

Latif et al. (2023) descreveram a modulação da maturação e da função das células dendríticas como um dos principais mecanismos exercidos pelos probióticos, resultando no aumento da atividade das células T e, consequentemente, promovendo a regulação e homeostase imunológica do hospedeiro. Essa modulação pode contribuir para o alívio dos sintomas, já que a inflamação sistêmica e a disfunção imune são fatores reconhecidos na fisiopatologia da enxaqueca (Thomaz et al., 2021). Além disso, determinadas cepas podem modular os níveis de neurotransmissores como a serotonina (5-HT), ácido gama-aminobutírico (GABA) e dopamina, envolvidos na modulação da dor e do humor, frequentemente desregulados em pacientes com enxaqueca (Lima et al., 2025).

Com base no exposto, o presente estudo objetivou explorar e discutir as evidências mais recentes do uso de probióticos no manejo da enxaqueca, correlacionando aos mecanismos adjacentes.

Metodologia

O presente estudo consiste numa revisão narrativa da literatura, de caráter exploratório, descritivo e qualitativo, realizada através da consulta de artigos indexados nas bases de dados online PubMed/MedLine, SciELO e LILACS, utilizando os descritores: “migraine”, “probiotics” e “probiotic therapy”. Os trabalhos foram selecionados seguindo critérios pré-estabelecidos e, posteriormente, os resultados foram compilados, organizados e analisados.

Foram incluídos estudos de livre acesso, disponíveis na íntegra, publicados em língua portuguesa ou inglesa, publicados nos últimos dez anos (recorte 2015-2025). Não foram incluídos estudos fora desses critérios, como também aqueles que de algum modo não se relacionavam com o tema proposto.

Inicialmente, a busca utilizando os descritores compreendeu 1046 artigos; foram excluídos 389 artigos que não estavam disponíveis para leitura completa. Em seguida, foram removidos 186 artigos pelo critério do idioma de publicação. Além disso, 207 artigos foram excluídos devido à data de publicação anterior a 2015. Em seguida, foram analisados os títulos e resumos dos artigos com o intuito de averiguar se os mesmos estavam conforme os objetivos e critérios de seleção do estudo, a partir dos quais 212 foram removidos. Após verificação de elegibilidade, foi verificado também se existiam artigos duplicados para exclusão; assim, outros 10 estudos foram excluídos. Artigos com inconsistências foram avaliados na íntegra para confirmação da elegibilidade. No total, 42 estudos foram incluídos.

Resultados e Discussão

• Enxaqueca e manejo farmacológico atual

A enxaqueca é uma cefaleia primária multifatorial, caracterizada por dor unilateral, intensa e pulsátil, frequentemente associada à fotofobia, fonofobia, náuseas e vômitos. Sua fisiopatologia envolve múltiplos fatores, incluindo ativação trigeminovascular, liberação de peptídeos vasoativos como CGRP, PACAP e substância P, alterações no diâmetro vascular e disfunção de neurotransmissores como a serotonina (5-HT). Flutuações hormonais, especialmente de estrogênio, contribuem para a maior prevalência em mulheres e para formas específicas, como a enxaqueca menstrual (Aggarwal; Puri; Puri, 2012). Além da dor, crises frequentes podem resultar em alterações cognitivas, fadiga e comprometimento funcional, tornando a enxaqueca uma das principais causas de anos vividos com incapacidade, tanto globalmente quanto no Brasil (WHO, 2024).

O manejo farmacológico atual é baseado em analgésicos e anti-inflamatórios não esteroidais (AINEs), triptanos, derivados de ergotamina e outros fármacos de uso específico. AINEs reduzem a inflamação ao inibir a ciclooxigenase, mas podem causar efeitos gastrointestinais e renais, limitando seu uso em pacientes com gastrite, esofagite ou insuficiência renal (Ingram et al., 2023). Triptanos, agonistas seletivos do receptor 5-HT, bloqueiam a comunicação trigeminovascular periférica e central e reduzem a liberação de peptídeos pró-inflamatórios, sendo o tratamento padrão para crises moderadas a graves. No entanto, são contraindicados em pacientes com risco cardiovascular e podem induzir cefaleia por uso excessivo de medicamentos (Chen et al., 2014; Yang et al., 2021). Outras opções, como indometacina, clorpromazina, dexametasona ou haloperidol, são indicadas em casos específicos, mas todas apresentam limitações relacionadas a efeitos adversos, interações medicamentosas e baixa taxa de resposta, resultando frequentemente em troca ou descontinuação do tratamento (Di Lorenzo et al., 2021).

Além disso, o uso crônico e excessivo de analgésicos pode transformar enxaqueca episódica em crônica, por meio da sensibilização central e disfunção dos sistemas suprassegmentares de controle da dor, causando dependência e piora do quadro clínico (Parreira; Luzeiro; Monteiro, 2020). Esses desafios reforçam a necessidade de alternativas terapêuticas seguras e eficazes.

Nesse contexto, os probióticos emergem como uma abordagem promissora. Evidências sugerem que probióticos podem modular a MI, reduzir a inflamação neurogênica, regular o eixo MIC e modular neurotransmissores relacionados à dor, como a 5-HT. Assim, consistem em agentes complementares ao tratamento farmacológico tradicional, ampliando a eficácia, minimizando efeitos adversos e melhorando o prognóstico da enxaqueca.

• Correlação entre microbiota intestinal e enxaqueca

Um estudo realizado por Aamodt et al. (2008) mostrou uma relação entre cefaleia e distúrbios gastrointestinais, como refluxo, constipação e diarreia, cuja frequência foi proporcional à frequência das dores de cabeça. Essa correlação pode estar associada à disfunção do sistema nervoso autônomo, que regula a camada de muco intestinal, habitat do biofilme da microbiota entérica (Mayer; Tillisch; Gupta, 2015). A dieta também exerce papel crucial sobre a composição da MI, podendo alterar sua diversidade mesmo em um único dia (Moschen; Wieser; Tilg, 2012). Alimentos específicos, como chocolate ou café, são frequentemente relatados como gatilhos para crises de enxaqueca. Pacientes com enxaqueca apresentam biodiversidade microbiana reduzida, com predomínio de espécies de Clostridium, e frequentemente coexistência de condições psiquiátricas e intestinais, como depressão e síndrome do intestino irritável (Romano et al., 2021; Chen-Liaw et al., 2024; Socała et al., 2021).

Esses achados direcionaram para o estudo do eixo MIC, que descreve a comunicação bidirecional entre cérebro e trato gastrointestinal. Essa comunicação ocorre principalmente por meio do SNC, nervo vago, metabólitos do triptofano e produtos microbianos, como ácidos graxos de cadeia curta (AGCC) e peptidoglicanos. O “sistema motor emocional” integra componentes autonômicos, neuroendócrinos e moduladores da dor, regulando funções gastrointestinais e a excitabilidade neuronal, influenciando a sensibilidade à dor (Mayer, 2011; Socała et al., 2021). Indícios sugerem que metabólitos da MI materna também podem modular o desenvolvimento cerebral fetal, destacando o papel da MI na regulação de comportamentos emocionais, nociceptivos e alimentares (Mayer; Tillisch; Gupta, 2015).

Eventos desencadeadores da enxaqueca incluem estresse emocional, físico ou oxidativo, que promovem inflamação neurogênica. Citocinas pró-inflamatórias, como IL-1β, IL-6, IL-8 e TNF-α, aumentam durante crises, em parte devido à ativação do eixo hipotálamo-hipófise-adrenal (HPA), induzindo disbiose. A disbiose, por sua vez, amplifica a liberação de citocinas e peptídeos como substância P, CRH e CGRP, que possuem efeitos antimicrobianos sobre cepas como E. coli, Enterococcus faecalis e Lactobacillus acidophilus, além de estarem associados a sintomas gastrointestinais, como constipação e diarreia (Theoharides et al., 2005; Arzani et al., 2020; Holzer; Farzi, 2014; Biagioli et al., 2025). A 5-HT também desempenha papel central: baixos níveis dilatam vasos e iniciam crises, enquanto vômitos aumentam a motilidade intestinal e os níveis de 5-HT, interrompendo a cefaleia (Kappéter et al., 2023).

Coletivamente, esses mecanismos podem modular negativamente a MI, desencadeando e prolongando crises de enxaqueca e cronificando outros sistemas. Nesse contexto, a modulação da MI por probióticos representa uma estratégia terapêutica promissora, considerando seus efeitos sobre respostas imunológicas, endócrinas e neurais.

• Probioticoterapia como estratégia de tratamento para enxaqueca

O estudo do eixo MIC enquanto alvo terapêutico é crescente. Espécies dos gêneros Candida, Streptococcus, Escherichia e Enterococcus sintetizam 5-HT, enquanto a administração oral da cepa Lactobacillus rhamnosus em modelos murinos aumentou níveis de GABA no SNC, evidenciando efeito ansiolítico e neuromodulador. Perez-Berezo et al. (2017) observaram que Escherichia coli Nissle 1917 promoveu produção de lipopeptídeos analgésicos, ativando receptores GABAérgicos em neurônios aferentes primários e reduzindo a hipersensibilidade visceral. O GABA, produzido por cepas como Bifidobacterium adolescentis, e a 5-HT, produzida por outras cepas, desempenham papel na modulação da dor e recorrência das crises de enxaqueca, enquanto a disbiose intestinal reduz seus níveis.

Estudos recentes mostram diferenças significativas na microbiota de pacientes com enxaqueca, incluindo aumento de Alcaligenes, Clostridium coccoides e Eggerthella lenta, e diminuição de Faecalibacterium prausnitzii e B. adolescentis. Camundongos livres de germes apresentaram respostas exacerbadas à dor inflamatória (Gazerani et al., 2024). Bactérias como Lachnospiraceae UCG001 estão associadas a risco aumentado, enquanto Eubacterium e Bacteroides fragilis apresentam efeito protetor, influenciando vias metabólicas relacionadas à síntese de metionina e hidrocinamato. Estudos em crianças com enxaqueca mostram redução da diversidade alfa e alterações na diversidade beta, sugerindo influência da microbiota na suscetibilidade à doença (Bai; Shen; Liu, 2023). Além disso, probióticos podem atuar modulando substância P e CGRP, mediadores neurogênicos envolvidos na dor e nos sintomas gastrointestinais da enxaqueca.

A produção de AGCCs, como acetato, propionato e butirato, por espécies como Akkermansia muciniphila, Faecalibacterium prausnitzii, Roseburia intestinalis e membros da família Firmicutes, promove efeitos anti-inflamatórios, neuroprotetores, modula 5-HT e GABA, e mantém integridade da barreira intestinal e hematoencefálica. AGCCs se ligam a receptores GPR, reduzem citocinas pró-inflamatórias, modulam o sistema endocanabinoide e previnem ativação de mediadores como CGRP e óxido nítrico (Wallace et al., 2023; Venegas et al., 2019; Lenglart et al., 2021; Anhê; Marette, 2017; Santoni; Miccini; Battelli, 2021; Reigstad et al., 2015; Louis; Flint, 2016; Zhernakova et al., 2016; Hoyles et al., 2018).

Estudos em camundongos mostram que antibióticos prolongam dor semelhante à enxaqueca via TNF-α, enquanto probióticos previnem cronificação da dor e reduzem disbiose (Tang et al., 2019). Probióticos reforçam barreira intestinal, aumentam produção de muco, secretam fatores antimicrobianos, reduzem cortisol e modulam a comunicação MIC, influenciando o SNC, nervo trigêmeo e mediadores neurogênicos como CGRP e substância P. Compostos contendo nitrato, que atuam como gatilhos de cefaleia via vasodilatação ou liberação de CGRP, podem ter seus efeitos modulados por AGCCs produzidos por probióticos, evidenciando mecanismos adicionais de proteção (Gazerani et al., 2024; Reigstad et al., 2015; Louis; Flint, 2016).

Além dos efeitos sobre neurotransmissores e mediadores inflamatórios, os probióticos também podem influenciar a regulação do eixo HPA, atenuando a liberação de cortisol induzida pelo estresse, um fator que contribui para a disbiose e exacerbação das crises de enxaqueca. Esse efeito, combinado à produção de AGCCs e à modulação de 5-HT e GABA, sugere que a probioticoterapia atua de forma integrada sobre vias neurais, endócrinas e imunológicas, promovendo neuroproteção, redução da inflamação neurogênica e fortalecimento da barreira intestinal.

Estudos clínicos evidenciam que a suplementação probiótica reduz frequência e intensidade das crises de enxaqueca, diminui consumo de analgésicos, apresenta bom perfil de segurança e efeitos colaterais mínimos, modulando 5-HT, GABA, AGCCs e mediadores inflamatórios, promovendo efeitos neuroprotetores e anti-inflamatórios, fortalecendo barreira intestinal e contribuindo para a regulação da dor. Uma revisão dos principais metabólitos e neurotransmissores produzidos por cepas probióticas está descrita na Tabela 1.

Tabela 1: Principais neurotransmissores e metabólitos envolvidos na redução da dor da enxaqueca e microrganismos associados.

Fonte: Adaptado de Kappéter et al. (2023).

Considerações Finais

Esta revisão elucidou a relação bidirecional entre microbiota intestinal e a fisiopatologia da enxaqueca. A enxaqueca, além de ser um distúrbio neurológico incapacitante, revela conexões com a homeostasia intestinal. De acordo com os estudos analisados, a probioticoterapia, ao atuar na modulação da MI, surge como uma estratégia terapêutica promissora no manejo da enxaqueca, com potencial para reduzir a frequência, a intensidade e a duração das crises, bem como reduzir efeitos adversos da farmacoterapia convencional. Os estudos revisados evidenciam que essa abordagem é capaz de atuar sobre múltiplas vias patofisiológicas da enxaqueca, principalmente por sua atuação na regulação da inflamação sistêmica, melhora da integridade da barreira intestinal e influência sobre neurotransmissores envolvidos na dor.

Com um perfil de segurança favorável, os probióticos se consolidam como aliados potenciais no manejo multidimensional da enxaqueca, justificando maiores investimentos em pesquisas clínicas e aplicações terapêuticas. No entanto, ainda são necessários estudos clínicos mais amplos, controlados e padronizados para que se estabeleça com maior precisão a eficácia, a segurança e as cepas mais indicadas para essa finalidade. 

Declaração de interesses

Declaramos nenhum conflito de interesse de ordem financeira, comercial, política, acadêmica e pessoal.

Financiamento

Agradecemos às agências financiadoras: Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq, processo 402270/2021-5 e bolsas); Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado da Bahia (FAPESB, processos PIE0001/2024, APP0011/2023 e bolsas); Universidade Federal da Bahia (UFBA, bolsas).

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CAPÍTULO 16

MODELOS EXPERIMENTAIS E COMPUTACIONAIS NA PESQUISA SOBRE A DOENÇA DE ALZHEIMER: APLICAÇÕES, LIMITAÇÕES E PERSPECTIVAS FUTURAS

EXPERIMENTAL AND COMPUTATIONAL MODELS IN ALZHEIMER’S DISEASE RESEARCH: APPLICATIONS, LIMITATIONS AND FUTURE PERSPECTIVES

DOI: https://doi.org/10.56001/22.9786500466386.16

Submetido em: 11/09/2025

Revisado em: 15/10/2025

Publicado em: 20/10/2025

Isabella Giunco Estigarribia

Universidade Federal da Grande Dourados, Faculdade de Ciências da Saúde, Dourados – MS

http://lattes.cnpq.br/7221986350512267

Pedro Henrique Patrício Barbosa

Universidade Federal da Grande Dourados, Faculdade de Ciências Biológicas e Ambientais, Dourados – MS

http://lattes.cnpq.br/4386008047205773

Alércio da Silva Soutilha

Universidade Federal da Grande Dourados, Faculdade de Ciências Biológicas e Ambientais Dourados – MS

http://lattes.cnpq.br/9379232422575372

Alex Santos Oliveira

Universidade Federal da Grande Dourados, Faculdade de Ciências Biológicas e Ambientais, Dourados – MS

http://lattes.cnpq.br/9806942104800218

Debora da Silva Baldivia

Universidade Federal da Grande Dourados, Faculdade de Ciências da Saúde, Dourados – MS

http://lattes.cnpq.br/2035016419817481

Emilha Uzum Papaya

Universidade Federal da Grande Dourados, Faculdade de Ciências da Saúde, Dourados – MS

http://lattes.cnpq.br/1168989569532712

Helder Freitas dos Santos

Universidade Federal da Grande Dourados, Faculdade de Ciências Biológicas e Ambientais

Dourados – MS

http://lattes.cnpq.br/3823508641785286

Ígor Víctor da Silva

Universidade Federal da Grande Dourados, Faculdade de Ciências da Saúde, Dourados – MS

http://lattes.cnpq.br/4323118102213115

Maria Victória Benites Rodrigues

Universidade Federal da Grande Dourados, Faculdade de Ciências da Saúde,

Dourados – MS

http://lattes.cnpq.br/7677639081795021

Matheus Henrique Franco Alves

Universidade Federal da Grande Dourados, Faculdade de Ciências da Saúde, Dourados – MS

https://lattes.cnpq.br/3523629892272929

Paola dos Santos da Rocha

Universidade Federal da Grande Dourados, Faculdade de Ciências Biológicas e Ambientais, Dourados – MS

http://lattes.cnpq.br/7047040108175200

Vitor Simon Araújo

Universidade Federal da Grande Dourados, Faculdade de Ciências Biológicas e Ambientais

Dourados – Mato Grosso do Sul

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Edson Lucas dos Santos

Universidade Federal da Grande Dourados, Faculdade de Ciências Biológicas e Ambientais, Dourados – MS

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Jaqueline Ferreira Campos

Universidade Federal da Grande Dourados, Faculdade de Ciências Biológicas e Ambientais, Dourados – MS

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Kely de Picoli Souza

Universidade Federal da Grande Dourados, Faculdade de Ciências Biológicas e Ambientais, Dourados – MS

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Resumo

A Doença de Alzheimer (DA) é a principal causa de demência, caracterizada por declínio cognitivo progressivo, deposição de β-amiloide, hiperfosforilação da tau, neuroinflamação, estresse oxidativo e perda sináptica. O objetivo deste estudo foi revisar os principais modelos experimentais e computacionais utilizados na pesquisa da DA, destacando suas aplicações, limitações e integração para investigação translacional. Foram abordados modelos in vitro, incluindo culturas primárias, linhagens celulares imortalizadas e organoides 3D derivados de células-tronco pluripotentes induzidas (iPSCs); modelos in vivo transgênicos e farmacologicamente induzidos, como camundongos, ratos, Caenorhabditis elegans, Drosophila melanogaster e Danio rerio; e modelos in silico, englobando modelagem molecular, aprendizado de máquina e redes sistêmicas. Os resultados evidenciam que cada abordagem oferece vantagens específicas, como controle experimental, rapidez, baixo custo ou relevância clínica, mas nenhuma reproduz integralmente a complexidade da DA humana. A combinação de diferentes modelos permite validar hipóteses mecanísticas, testar compostos terapêuticos, identificar biomarcadores e aprimorar a compreensão da progressão da doença. Conclui-se que a integração de modelos in vitro, in vivo e in silico constitui uma estratégia promissora para acelerar a descoberta de terapias eficazes, promover diagnósticos precoces e avançar na pesquisa translacional da DA, oferecendo um panorama abrangente e multidisciplinar das abordagens atuais.

Palavras-Chave: Neurodegeneração. β-amiloide. in vitro. in vivo. in silico

Abstract

Alzheimer’s disease (AD) is the leading cause of dementia, characterized by progressive cognitive decline, β-amyloid deposition, tau hyperphosphorylation, neuroinflammation, oxidative stress, and synaptic loss. The aim of this study was to review the main experimental and computational models used in AD research, highlighting their applications, limitations, and integration for translational investigation. The review covered in vitro models, including primary cultures, immortalized cell lines, and 3D organoids derived from induced pluripotent stem cells (iPSCs); in vivo models, both transgenic and pharmacologically induced, such as mice, rats, Caenorhabditis elegans, Drosophila melanogaster, and Danio rerio; and in silico models, encompassing molecular modeling, machine learning, and systems networks. The results show that each approach provides specific advantages, such as experimental control, speed, low cost, or clinical relevance, but none fully reproduces the complexity of human AD. Combining different models allows the validation of mechanistic hypotheses, testing of therapeutic compounds, identification of biomarkers, and improvement of disease progression understanding. It is concluded that the integration of in vitro, in vivo, and in silico models represents a promising strategy to accelerate the discovery of effective therapies, promote early diagnosis, and advance translational AD research, offering a comprehensive and multidisciplinary overview of current approaches.

Keywords: Neurodegeneration. β-amyloid. in vitro. in vivo. in silico.

Introdução

A Doença de Alzheimer (DA) é reconhecida atualmente como a principal causa de demência no mundo, respondendo por aproximadamente 60 a 70% dos casos registrados globalmente (ALZHEIMER’S DISEASE INTERNATIONAL, 2025). Segundo estimativas da Organização Mundial da Saúde (OMS), mais de 55 milhões de pessoas vivem com algum tipo de demência, e esse número deve quase triplicar até 2050 devido ao envelhecimento populacional. Esse cenário evidencia não apenas o impacto individual da doença, mas também a carga social, econômica e emocional que ela impõe a familiares, cuidadores e sistemas de saúde.

Caracterizada clinicamente por perda progressiva da memória, dificuldades de aprendizado, desorientação espacial, alterações de linguagem e comprometimento funcional, a DA evolui de forma lenta, mas irreversível. Além dos sintomas cognitivos, muitos pacientes apresentam alterações comportamentais e psicológicas, como apatia, ansiedade, depressão e agitação. Essa combinação de fatores torna a doença um desafio complexo para o diagnóstico, o acompanhamento e o tratamento (ORGANIZAÇÃO MUNDIAL DA SAÚDE, 2021).

Historicamente, a primeira descrição da doença foi realizada por Alois Alzheimer, em 1906, ao observar alterações neuropatológicas características, os depósitos extracelulares que mais tarde foram denominadas placas senis, formadas pelo peptídeo β-amiloide (Aβ), e emaranhados neurofibrilares intracelulares, compostos pela proteína tau hiperfosforilada (INSTITUTO ALZHEIMER BRASIL, 2025; ALZHEIMER’S DISEASE INTERNATIONAL, 2025). Desde então, inúmeros estudos vêm sendo conduzidos para compreender a fisiopatologia da DA, mas apesar dos avanços científicos, ainda não existe uma terapia modificadora capaz de, efetivamente, interromper ou reverter sua progressão (NATIONAL INSTITUTES OF HEALTH, 2017).

Nesse contexto, os modelos experimentais desempenham papel central. Eles permitem não apenas explorar os mecanismos moleculares e celulares envolvidos na patogênese da doença, mas também realizar triagem de potenciais compostos terapêuticos e validar biomarcadores de diagnóstico precoce. Diversos tipos de modelos têm sido utilizados, tanto in vitro quanto em  in vivo e computacionais, cada qual com vantagens e limitações. Nenhum modelo isolado é capaz de reproduzir integralmente a complexidade da DA humana, mas o uso integrado de diferentes abordagens tem possibilitado avanços significativos na área.

Portanto, compreender os principais modelos disponíveis, suas aplicações, desafios e perspectivas, é fundamental para o avanço da pesquisa translacional na DA.

• Aspectos neuropatológicos da Doença de Alzheimer

A DA é marcada por um conjunto de alterações neuropatológicas distintas e interligadas, que comprometem progressivamente a estrutura e a função do sistema nervoso central. Essas alterações não apenas refletem o processo degenerativo, mas também o impulsionam, criando um ciclo vicioso de dano neuronal, inflamação e falência funcional. Os principais marcos neuropatológicos incluem a deposição de placas senis compostas pelo Aβ, os emaranhados neurofibrilares formados pela proteína tau hiperfosforilada, a ativação glial exacerbada, a perda sináptica e neuronal, e alterações em processos vasculares e metabólicos que sustentam o tecido cerebral (MANUAIS MSD, 2025).

Embora cada um desses elementos possa ser descrito individualmente, sua relevância clínica e fisiopatológica emerge da interação entre eles, que culmina na deterioração das funções cognitivas superiores, principalmente memória, atenção, linguagem e capacidade executiva (BOLLS et al., 2013).

• Deposição de β-amiloide e formação das placas senis

A deposição extracelular de β-amiloide é um dos primeiros eventos detectáveis no cérebro de indivíduos com DA. Essa proteína deriva do processamento anômalo da proteína precursora amiloide (APP), que pode ser clivada por duas vias distintas: a via não amiloidogênica, que envolve a α-secretase e não gera fragmentos tóxicos; e a via amiloidogênica, que envolve a β-secretase (BACE1) e a γ-secretase, resultando na formação de fragmentos Aβ, particularmente a forma Aβ42, altamente hidrofóbica e propensa à agregação (ALZHEIMER’S ASSOCIATION, 2025).

Esses fragmentos inicialmente formam oligômeros solúveis, considerados as espécies mais neurotóxicas, capazes de induzir estresse oxidativo, disfunção mitocondrial e perturbações na homeostase de cálcio. Com o tempo, os oligômeros se organizam em fibrilas insolúveis, que se acumulam no espaço extracelular formando as chamadas placas senis. Estas se localizam predominantemente no córtex cerebral e no hipocampo, regiões críticas para memória e cognição (ALMEIDA et al., 2012).

Do ponto de vista funcional, a deposição de Aβ compromete a transmissão sináptica ao inibir receptores NMDA e AMPA, prejudicando a plasticidade neuronal. Além disso, o Aβ promove a ativação de células da glia, induzindo uma resposta inflamatória crônica que contribui para a lesão tecidual progressiva (MEYER et al., 2024).

• Hiperfosforilação da proteína tau e emaranhados neurofibrilares

Outro marco neuropatológico essencial da DA é a formação dos emaranhados neurofibrilares (NFTs), compostos por agregados da proteína tau anormalmente fosforilada. Em condições fisiológicas, tau é uma proteína associada aos microtúbulos, desempenhando papel crucial na estabilização do citoesqueleto neuronal e no transporte axonal (BAKOTA et al., 2016).

Na DA, tau sofre hiperfosforilação, mediada por alterações em quinases e fosfatases (como GSK-3β e PP2A), o que reduz sua afinidade pelos microtúbulos. Como consequência, os microtúbulos se tornam instáveis, prejudicando o transporte axonal de organelas, vesículas sinápticas e nutrientes essenciais. Paralelamente, a proteína tau hiperfosforilada se autoagrega em filamentos helicoidais pareados, que se acumulam dentro dos neurônios formando os NFTs (COSTA et al., 2013.

A presença de NFTs correlaciona-se fortemente com o grau de disfunção cognitiva e demência em pacientes, mais do que a quantidade de placas senis. Isso sugere que a patologia relacionada à tau é um determinante central da degeneração neuronal e da perda de conectividade sináptica na DA (VOET et al., 2019).

• Neuroinflamação e ativação glial

A inflamação desempenha papel ambíguo na DA, em estágios iniciais pode ser protetora, auxiliando na remoção de detritos celulares e agregados proteicos, porém, quando sustentada de forma crônica, torna-se deletéria (SOFRONIEW; VINCE, 2010).

As principais células envolvidas nesse processo são a microglia e os astrócitos. A microglia, residente do sistema imune do cérebro, reconhece agregados de Aβ por receptores de padrão molecular, como TLRs e receptores scavenger, ativando-se e liberando citocinas pró-inflamatórias, espécies reativas de oxigênio e proteases. Embora esse processo possa facilitar a fagocitose de Aβ em estágios iniciais, a ativação persistente leva à lesão neuronal secundária e ao comprometimento da sinapse (MEYER et al., 2024).

Os astrócitos, por sua vez, sofrem alterações morfológicas e funcionais, perdendo a capacidade de regular o balanço iônico e neurotransmissores, especialmente o glutamato, o que contribui para a excitotoxicidade. Além disso, os astrócitos reativos secretam mediadores inflamatórios que amplificam o ciclo neurodegenerativo (SOFRONIEW, VINCE, 2010).

A presença de neuroinflamação crônica é hoje considerada não apenas consequência, mas também fator impulsionador da progressão da doença. Estudos genômicos recentes identificaram variantes em genes relacionados à imunidade inata, como TREM2, que modulam a susceptibilidade à DA e reforçam o papel central da inflamação na sua fisiopatologia (VOET et al., 2019).

• Estresse oxidativo, disfunção mitocondrial e excitotoxicidade

O estresse oxidativo constitui outro eixo fundamental da patogênese da DA (SANTOS et al., 2019). Aβ oligomérico, por exemplo, pode interagir com membranas celulares e gerar radicais livres, levando à peroxidação lipídica, oxidação proteica e dano ao DNA. O cérebro, por ser um órgão altamente metabólico e rico em lipídios, é particularmente vulnerável ao dano oxidativo (HALLIWELL, 2012).

A disfunção mitocondrial acompanha esse processo, com prejuízo da cadeia respiratória, redução da produção de ATP e liberação de citocromo c, que ativa vias apoptóticas. Além disso, o transporte axonal prejudicado pela patologia da tau compromete a distribuição mitocondrial ao longo dos neurônios, agravando o déficit energético (RUIZ et al., 2020; MORRIS et al., 2011).

Outro elemento associado é a excitotoxicidade mediada pelo glutamato. O excesso dessa substância no espaço extracelular, devido à falha dos astrócitos em sua recaptação, hiperativa receptores NMDA, promovendo influxo exagerado de cálcio. O aumento do cálcio intracelular sobrecarrega as mitocôndrias, amplifica o estresse oxidativo e desencadeia cascatas de morte celular.

• Alterações sinápticas e perda neuronal

As alterações estruturais e funcionais já descritas culminam em perda sináptica e posteriormente em morte neuronal. A redução do número de sinapses, que pode ocorrer mesmo em estágios iniciais da doença, correlaciona-se mais fortemente com o déficit cognitivo do que a quantidade absoluta de placas ou emaranhados.

O hipocampo e o córtex entorrinal, áreas essenciais para o aprendizado e consolidação de memória, estão entre as primeiras regiões a sofrer perda sináptica significativa. Essa desconexão progressiva de circuitos neurais explica a dificuldade inicial de pacientes em formar novas memórias e, em fases mais avançadas, a perda de funções cognitivas mais complexas, como linguagem e raciocínio lógico.

Com o avanço da doença, observa-se atrofia cerebral difusa, evidenciada por exames de neuroimagem, acompanhada por ventriculomegalia compensatória. Essa perda neuronal irreversível é o evento final da cascata neurodegenerativa e a principal responsável pelas manifestações clínicas graves da DA.

Modelos in vitro

Os modelos in vitro constituem uma das ferramentas mais empregadas no estudo da DA por possibilitarem a análise de mecanismos celulares e moleculares em condições controladas, de forma mais rápida e menos onerosa do que em organismos inteiros. Além disso, esses modelos permitem experimentos de maior reprodutibilidade e a triagem de compostos em larga escala, o que os torna fundamentais tanto para a pesquisa básica quanto para a descoberta de fármacos (drug discovery).

• Culturas primárias

As culturas primárias de neurônios e células gliais obtidas a partir de tecido cerebral de roedores neonatos ou fetos são amplamente utilizadas na investigação da DA. Esses sistemas preservam muitas características funcionais e fenotípicas das células nervosas, permitindo estudar mecanismos de sinaptotoxicidade induzida pelo peptídeo Aβ, efeitos da proteína tau sobre a dinâmica dos microtúbulos e a interação entre neurônios e astrócitos/microglia.

Por exemplo, quando oligômeros solúveis de Aβ são aplicados a culturas primárias de neurônios hipocampais, observa-se redução da densidade espinhal dendrítica, alterações na transmissão sináptica e ativação de vias apoptóticas. Já em culturas primárias de astrócitos e microglia, a exposição a Aβ desencadeia produção exacerbada de citocinas pró-inflamatórias e espécies reativas de oxigênio, recapitulando parcialmente o microambiente neuroinflamatório observado no cérebro de pacientes.

Apesar de sua relevância, esses modelos apresentam algumas limitações. A principal delas é a dificuldade de obtenção e manutenção das culturas, além de sua curta viabilidade em experimentos prolongados. Outro ponto é que as culturas primárias de roedores não refletem completamente as particularidades das células humanas, o que pode comprometer a translação dos achados.

• Linhagens celulares imortalizadas

As linhagens celulares estabelecidas, como SH-SY5Y (neuroblastoma humano), PC12 (feocromocitoma de rato) e HEK293 (células renais humanas), representam alternativas amplamente utilizadas pela praticidade de cultivo e estabilidade fenotípica.

A linhagem SH-SY5Y, por exemplo, pode ser diferenciada em células neuronais por tratamento com ácido retinoico, e é frequentemente empregada para investigar toxicidade induzida por Aβ, agregação de tau, estresse oxidativo e disfunção mitocondrial. As células PC12, sensíveis ao fator de crescimento neural (NGF), são utilizadas como modelo de plasticidade neuronal e sobrevivência celular. Já as HEK293, embora não neuronais, têm sido usadas em estudos de expressão heteróloga de APP e enzimas secretases, permitindo análises detalhadas da geração de Aβ.

Um exemplo marcante foi a utilização de SH-SY5Y transfectadas com APP mutante para avaliar os efeitos de compostos antioxidantes e antiamiloidogênicos, revelando potenciais candidatos para terapias neuroprotetoras.

Ainda assim, essas linhagens não reproduzem com fidelidade a complexidade das células cerebrais humanas maduras, e sua utilidade está mais relacionada ao estudo de mecanismos específicos do que à modelagem da doença em sua totalidade.

• Modelos 2D versus 3D

Tradicionalmente, as culturas celulares são mantidas em sistemas bidimensionais (2D), onde as células crescem aderidas a superfícies plásticas. Embora úteis, esses sistemas apresentam limitações significativas, pois não refletem a organização espacial, a conectividade e a heterogeneidade celular do tecido cerebral.

Com o avanço das tecnologias de bioengenharia, surgiram os modelos tridimensionais (3D), nos quais células são cultivadas em matrizes extracelulares ou estruturas esferoides. Esses sistemas permitem interações célula-célula e célula-matriz mais realistas, além de reproduzirem gradientes de oxigênio e nutrientes semelhantes aos observados in vivo.

Estudos demonstram que culturas 3D de neurônios humanos são capazes de acumular depósitos de Aβ e tau de forma mais consistente do que em sistemas 2D, o que as torna mais adequadas para modelagem da patogênese da DA.

• Organoides cerebrais e células-tronco pluripotentes induzidas (iPSCs)

Nos últimos anos, os organoides cerebrais derivados de células-tronco pluripotentes induzidas (iPSCs) emergiram como uma das ferramentas mais promissoras para o estudo da DA. As iPSCs podem ser obtidas a partir de células somáticas de pacientes, reprogramadas e diferenciadas em neurônios, astrócitos e oligodendrócitos, refletindo o contexto genético do indivíduo.

Organoides cerebrais cultivados em condições 3D conseguem recapitular aspectos-chave da arquitetura cortical, como a formação de camadas neuronais e a presença de múltiplos tipos celulares interagindo entre si. Estudos recentes mostraram que organoides derivados de pacientes com mutações familiares da DA desenvolvem espontaneamente depósitos de Aβ, hiperfosforilação de tau e sinais de disfunção sináptica.

Esses achados abrem caminho para uma abordagem mais personalizada, em que organoides derivados de iPSCs de diferentes pacientes podem ser usados para testar a eficácia de fármacos específicos, inaugurando a perspectiva da medicina personalizada na DA.

No entanto, os organoides ainda apresentam limitações importantes: ausência de vascularização, maturação incompleta das células neuronais e dificuldade de manutenção por longos períodos. Novas estratégias, como sistemas microfluídicos e co-cultivos com células endoteliais, vêm sendo exploradas para superar essas barreiras.

• Aplicações dos modelos in vitro

Os modelos in vitro têm contribuído de forma decisiva para a compreensão da DA. Entre suas principais aplicações, destacam-se:

• Estudo da toxicidade de Aβ e tau, incluindo mecanismos de oligomerização e propagação.
• Avaliação de compostos neuroprotetores, como antioxidantes, anti-inflamatórios e moduladores de secretases.
• Investigação da interação neurônio-glia, especialmente na mediação da resposta inflamatória.
• Identificação de biomarcadores moleculares, como proteínas secretadas em resposta a estresse oxidativo e inflamação.

Embora apresentem limitações, os modelos in vitro constituem ferramentas indispensáveis para dissecar mecanismos específicos da doença e realizar triagem inicial de potenciais terapias.

Figura. 1. Prós e contras dos modelos in vitro.

Fonte: Autores.

Modelos in vivo

O uso de modelos in vivo é fundamental para o estudo da DA, pois permite investigar a interação entre diferentes tipos celulares em um organismo completo (KAYE; KUMAR, 2017), incluindo aspectos metabólicos, imunológicos e comportamentais. Embora nenhum modelo animal consiga reproduzir integralmente a complexidade clínica e neuropatológica da DA humana, diversos sistemas têm fornecido contribuições valiosas para a compreensão da doença e para a busca de terapias eficazes.

O estudo da DA demanda modelos animais que permitam compreender a fisiopatologia da doença, validar hipóteses mecanísticas e testar estratégias terapêuticas. Apesar de nenhum modelo reproduzir integralmente a complexidade da DA em humanos, diversas espécies têm sido amplamente exploradas, cada uma com vantagens e limitações próprias.

• Modelos murinos transgênicos

Os camundongos transgênicos constituem os modelos mais utilizados para investigar a DA (JANKOVIC; ZHANG, 2016), devido à sua similaridade genética com humanos, facilidade de manipulação e disponibilidade de linhagens com mutações específicas. Foram desenvolvidos principalmente a partir da introdução de mutações humanas associadas à forma familiar da DA, nos genes APP (proteína precursora amiloide), PSEN1 e PSEN2 (presenilinas 1 e 2), envolvidos na produção e acúmulo do peptídeo β-amiloide (Aβ).

Principais linhagens:

• APP/PS1: combina mutações em APP e PSEN1, resultando em deposição precoce de placas amiloides, déficits cognitivos e resposta inflamatória exacerbada. É amplamente utilizado para testes de fármacos antiamiloidogênicos.
• 3xTg-AD: carrega mutações em APP, PSEN1 e tau (MAPT), sendo o primeiro modelo murino a desenvolver simultaneamente placas de Aβ e emaranhados neurofibrilares. É considerado um dos mais completos para estudar a fisiopatologia da DA.
• 5xFAD: expressa cinco mutações familiares de DA, levando à formação extremamente rápida e abundante de placas amiloides, acompanhada de perda sináptica e déficits de memória a partir de 4–5 meses de idade. É usado como modelo de progressão acelerada.

Esses modelos têm permitido avanços no entendimento de deposição de Aβ e tau, processos de neuroinflamação, estresse oxidativo, disfunção mitocondrial e comprometimento sináptico. No entanto, apresentam limitações relevantes, como raramente exibir perda neuronal extensa como em humanos e muitos desses modelos representam melhor a DA familiar que a esporádica, que corresponde a cerca de 95% dos casos clínicos.

• Ratos com induções farmacológicas

Os ratos são amplamente empregados em modelos farmacologicamente induzidos por substâncias que reproduzem aspectos isolados da DA, sem manipulação genética. Entre os principais modelos estão:

• Estreptozotocina intracerebroventricular (STZ-icv), que induz resistência à insulina no cérebro, estresse oxidativo e déficits de memória, mimetizando a chamada “hipótese diabética” da DA.
• Escopolamina, um antagonista muscarínico que causa déficits de memória de curto prazo e prejuízos colinérgicos.
• Sais de alumínio que podem induzir deposição anormal de proteínas e neurotoxicidade, embora seu uso seja controverso.

Dentre as vantagens do uso de ratos farmacologicamente induzidos estão principalmente o baixo custo e simplicidade, além desses modelos permitirem isolar mecanismos específicos, como por exemplo a disfunção colinérgica e resistência insulínica. Porém, há também desvantagens, como a falta de representatividade integral da etiologia multifatorial da DA e relevância translacional limitada.

Incluir uma imagem de um dos ratos farmacologicamente induzidos em um estudo?

• Caenorhabditis elegans

O nematoide C. elegans tornou-se um modelo promissor para o estudo da DA (LINK, 2006) e outras doenças neurodegenerativas. Apesar de possuir apenas 302 neurônios, compartilha vias moleculares conservadas com mamíferos, como as de estresse oxidativo, apoptose, autofagia e metabolismo energético.

Linhagens transgênicas foram desenvolvidas para expressar proteínas humanas associadas à DA, incluindo o peptídeo Aβ1-42 e a proteína tau, possibilitando análises funcionais rápidas.

Dentre as principais cepas de C. elegans aplicadas à DA, podemos citar:

• CL2006: expressa Aβ1-42 de forma constitutiva no tecido muscular, levando à paralisia progressiva por temperatura, o que permite estudos temporais da toxicidade amiloide.
• CL4176: expressa Aβ1-42 no músculo, permitindo estudos de toxicidade amiloide aguda.
• CL2120: carrega o gene GFP ligado ao promotor de estresse hsp-16.2, sendo útil para monitorar estresse induzido por Aβ.
• BR5706: modelo com expressão neuronal de tau humano, permitindo o estudo de alterações relacionadas a emaranhados neurofibrilares.
• N2 (selvagem): linhagem de referência, usada como controle em ensaios de longevidade, motilidade e resistência ao estresse.

Dentre as vantagens do C. elegans, destaca-se o ciclo de vida curto, manipulação genética acessível, graças principalmente ao seu genoma completamente sequenciado e alta homologia com mamíferos, tornando o modelo ideal para triagem de compostos bioativos, como extratos vegetais, flavonoides e fármacos candidatos. Porém, esse modelo apresenta algumas limitações, como um sistema nervoso simples e distante do humano e ausência de estruturas complexas como hipocampo e córtex, fundamentais na DA.

• Drosophila melanogaster

A mosca-da-fruta (Drosophila melanogaster) consolidou-se como um modelo relevante na investigação de doenças neurodegenerativas (PICK et al., 2013), incluindo a DA. Trata-se de um organismo com ciclo de vida curto (aproximadamente 10 dias), elevada taxa reprodutiva e custo reduzido de manutenção, o que o torna altamente atrativo para experimentos em larga escala. Além disso, a Drosophila apresenta um arsenal avançado de ferramentas genéticas, como o sistema UAS/GAL4, RNA de interferência e edição genômica por CRISPR/Cas9, permitindo manipulações precisas e específicas em diferentes tipos celulares, incluindo neurônios e células gliais.

Diversas linhagens transgênicas de Drosophila foram desenvolvidas para expressar proteínas humanas associadas à DA, como Aβ e a proteína tau. Esses modelos demonstram fenótipos característicos da patologia, incluindo redução da longevidade, déficits locomotores mensuráveis por ensaios de escalada (climbing assays), degeneração neuronal progressiva e acúmulo de inclusões proteicas no sistema nervoso. Em alguns casos, é possível observar também alterações sinápticas e disfunção de vias de sinalização intracelular.

As vantagens da Drosophila incluem não apenas a rapidez experimental, mas também a possibilidade de realizar telas genéticas (genetic screens) em larga escala para identificar genes e vias moleculares que modulam a toxicidade de Aβ e tau. Dessa forma, a mosca-da-fruta é uma ferramenta poderosa para a descoberta de modificadores genéticos e potenciais alvos terapêuticos.

Contudo, existem limitações significativas. O sistema nervoso da Drosophila é muito mais simples e distante do humano, não possuindo estruturas homólogas ao córtex cerebral ou hipocampo. Assim, os achados precisam ser interpretados com cautela quanto à sua translação para a fisiopatologia humana. Ainda assim, a robustez e versatilidade deste modelo continuam a colocá-lo em posição de destaque nas fases iniciais de triagem de compostos e estudos de mecanismos moleculares.

• Danio rerio (zebrafish)

O peixe-zebra ou zebrafish (Danio rerio) emergiu nas últimas décadas como um modelo alternativo para o estudo de doenças neurodegenerativas (SULLIVAN; SMITH, 2017), incluindo a DA. Uma de suas principais vantagens é a transparência corporal durante o desenvolvimento embrionário e larval, permitindo a visualização direta de processos celulares e moleculares no sistema nervoso por meio de técnicas de microscopia avançada. Essa característica possibilita, por exemplo, o rastreamento em tempo real de depósitos amiloides, a análise de degeneração sináptica e o monitoramento da atividade neuronal em indivíduos vivos.

Além disso, o D. rerio possui elevada homologia genética com os humanos, estimada em aproximadamente 70%, incluindo genes ortólogos para APP (proteína precursora amiloide) e presenilinas, componentes fundamentais na geração de Aβ. Linhagens transgênicas de zebrafish foram desenvolvidas para expressar APP humano ou variantes mutadas associadas à DA familiar, resultando em fenótipos patológicos relevantes, como acúmulo de depósitos amiloides, déficits de memória e aprendizado, além de alterações sinápticas mensuráveis em circuitos cognitivos.

O zebrafish também é um modelo de destaque para estudos de neurodesenvolvimento e regeneração neuronal, já que, ao contrário dos mamíferos, possui notável capacidade de regenerar neurônios após lesões. Isso permite explorar mecanismos de plasticidade e reparo que podem inspirar novas abordagens terapêuticas para a DA. Outra vantagem é a possibilidade de triagem farmacológica em larga escala (high-throughput screening), já que centenas de embriões podem ser tratados simultaneamente em microplacas, reduzindo custo e tempo experimental.

Apesar dessas vantagens, existem limitações. O cérebro do zebrafish, embora compartilhe vias conservadas, apresenta diferenças anatômicas significativas em relação ao cérebro humano. Além disso, a maioria dos modelos disponíveis recapitula apenas aspectos parciais da DA, não reproduzindo integralmente o espectro neuropatológico da doença. Ainda assim, a utilidade do zebrafish como sistema intermediário entre modelos translacionais, como C. elegans e Drosophila, em comparação com roedores é cada vez mais reconhecida, especialmente em ensaios de triagem de compostos neuroprotetores.

• Outros modelos animais

Embora os roedores sejam os modelos animais mais utilizados no estudo da DA, outros organismos têm sido explorados, ainda que de forma mais restrita.

Primatas não humanos, como macacos, compartilham maior proximidade anatômica, genética e cognitiva com os seres humanos. Estudos demonstraram que espécies como o macaco-rhesus podem desenvolver, durante o envelhecimento, alterações neuropatológicas espontâneas semelhantes à deposição de Aβ. No entanto, a aplicação desses modelos é severamente limitada por questões éticas, custos extremamente elevados, longos tempos de desenvolvimento e dificuldades logísticas.

Coelhos também foram empregados em pesquisas experimentais, particularmente em estudos relacionados ao metabolismo lipídico e sua relação com a deposição de Aβ. Uma dieta rica em colesterol, por exemplo, pode induzir o acúmulo de placas amiloides no cérebro desses animais. Apesar de fornecerem informações relevantes sobre a interação entre fatores ambientais e neuropatologia da DA, os coelhos não se tornaram modelos amplamente difundidos.

Cães, especialmente raças de vida longa, apresentam durante o envelhecimento natural déficits cognitivos progressivos que lembram a demência humana, incluindo acúmulo de depósitos amiloides e alterações comportamentais. Por essa razão, são considerados modelos potenciais para o estudo da demência associada à idade e para testes farmacológicos. No entanto, limitações relacionadas ao custo, variabilidade genética e questões éticas restringem sua aplicação em larga escala.

Em síntese, embora primatas, coelhos e cães apresentem aspectos valiosos, seu uso permanece complementar e restrito a contextos específicos. A tendência atual é considerar esses modelos apenas em fases finais de validação translacional, após a obtenção de resultados robustos em organismos mais acessíveis, como roedores, C. elegans, zebrafish e D. melanogaster.

Figura 2. Prós e contras dos modelos in vivo.

Fonte: Autores.

Modelos in silico

O avanço da biologia computacional, associado ao desenvolvimento da inteligência artificial (IA), tem transformado o estudo da DA. Os modelos in silico oferecem uma abordagem complementar aos modelos in vitro e in vivo, permitindo realizar simulações rápidas, integrar grandes volumes de dados biomédicos e prever interações moleculares com maior precisão. Essas ferramentas são particularmente relevantes em um campo onde os mecanismos patológicos são complexos e multifatoriais, envolvendo agregação proteica, estresse oxidativo, neuroinflamação, disfunção mitocondrial e alterações sinápticas. Ao reduzir custos e tempo de pesquisa, os modelos computacionais aceleram a identificação de novos alvos terapêuticos e a compreensão da progressão da doença (HARDY & SELKOE, 2002; MORRIS et al., 2018).

• Modelagem molecular

A modelagem molecular é uma das áreas mais consolidadas no estudo da DA em nível computacional. Técnicas como dinâmica molecular e docking permitem observar em escala atômica como ocorrem os processos de agregação da proteína β-amiloide e da proteína tau hiperfosforilada, dois dos principais marcadores neuropatológicos da doença.

Com a dinâmica molecular, é possível simular a formação de oligômeros de Aβ, considerados mais tóxicos que as placas senis fibrilares, bem como avaliar a estabilidade de interações proteína-proteína e proteína-ligante. Já o docking computacional possibilita a triagem de grandes bibliotecas de compostos (naturais e sintéticos) contra alvos específicos, identificando candidatos promissores a fármacos que possam inibir a agregação de Aβ ou modular a fosforilação de tau (NGUYEN et al., 2020).

Além disso, ferramentas de química quântica e modelagem baseada em fragmentos permitem prever a afinidade de ligação, otimizar compostos e reduzir falhas em fases posteriores de testes pré-clínicos. Esses avanços têm contribuído não apenas para a descoberta de novos inibidores de agregação proteica, mas também para o estudo de ligantes capazes de restaurar a função mitocondrial e reduzir o estresse oxidativo associado à DA.

• Aprendizado de máquina e inteligência artificial (IA)

Nos últimos anos, algoritmos de aprendizado de máquina (machine learning) e deep learning têm sido amplamente aplicados à pesquisa da DA. Essas técnicas são capazes de lidar com grandes conjuntos de dados (big data) e identificar padrões complexos que muitas vezes não são perceptíveis por métodos estatísticos tradicionais.

Na área de neuroimagem, redes neurais convolucionais têm sido empregadas para analisar exames de ressonância magnética funcional (fMRI) e tomografia por emissão de pósitrons (PET), detectando alterações sutis relacionadas ao acúmulo precoce de Aβ e tau, mesmo antes do aparecimento dos sintomas clínicos (VIEIRA et al., 2017). Do mesmo modo, algoritmos de classificação podem prever a progressão do comprometimento cognitivo leve (MCI) para Alzheimer, auxiliando no diagnóstico precoce e estratificação de pacientes.

Além da neuroimagem, técnicas de IA são aplicadas à genômica, proteômica e metabolômica, permitindo identificar biomarcadores moleculares e metabólicos associados à doença. Modelos preditivos baseados em aprendizado de máquina também têm sido usados em drug repurposing, sugerindo novos usos para fármacos já aprovados, reduzindo custos e tempo no desenvolvimento terapêutico (EZZAT et al., 2019).

• Modelos matemáticos e sistêmicos

Outra vertente importante são os modelos matemáticos e de redes sistêmicas, que permitem integrar informações em múltiplos níveis biológicos. Esses modelos têm sido aplicados para simular a propagação de proteínas malformadas no cérebro, como a disseminação de Aβ e tau entre diferentes regiões cerebrais, em um processo semelhante ao de “propagação prion-like“.

Além disso, modelos de dinâmica de sistemas ajudam a compreender como alterações moleculares em pequena escala podem impactar redes neuronais globais, levando à disfunção cognitiva e comportamental. Redes complexas também vêm sendo utilizadas para mapear interações entre genes, proteínas e metabólitos, revelando potenciais pontos de intervenção terapêutica (DE CALIGNON et al., 2012).

Esses modelos oferecem ainda a possibilidade de realizar ensaios virtuais, nos quais hipóteses sobre mecanismos de progressão ou estratégias terapêuticas são testadas computacionalmente antes de serem validadas em laboratório, reduzindo riscos e acelerando o processo de descoberta.

• Aplicações e limitações

Os modelos in silico apresentam inúmeras vantagens, como a possibilidade de triagem virtual de milhares de compostos em tempo reduzido, previsão de toxicidade, farmacocinética e biodisponibilidade antes de estudos pré-clínicos, facilitação de integração de dados multimodais, incluindo níveis genéticos, moleculares, celulares e clínicos. Redução de custos experimentais e a crescente a reprodutibilidade das análises.

Contudo, também apresentam limitações importantes, pois dependem fortemente da qualidade e disponibilidade de dados de entrada, necessitam de validação experimental para confirmar as predições e ainda possuem a dificuldade em reproduzir fielmente a complexidade do sistema nervoso central humano, incluindo fatores ambientais, epigenéticos e interações célula-célula.

Integração de modelos e perspectivas futuras

O avanço no estudo da DA aponta para uma tendência cada vez mais evidente, a integração entre modelos in vitro, in vivo e in silico. Cada abordagem isoladamente possui vantagens e limitações, mas quando utilizadas de maneira combinada, criam uma rede de investigação capaz de reproduzir melhor a complexidade biológica e clínica da doença. Essa integração permite, por exemplo, que resultados obtidos em simulações computacionais sejam validados em organoides ou modelos animais humanizados, reduzindo custos e tempo de pesquisa, ao mesmo tempo em que aumenta a reprodutibilidade e a relevância translacional dos achados (SELKOE & HARDY 2016; HAMPEL et al., 2021).

Um dos caminhos mais promissores são os organoides cerebrais (popularizados mini-cérebros) e as células-tronco pluripotentes induzidas (iPSCs) personalizadas. A partir de células obtidas de pacientes, é possível gerar culturas tridimensionais que reproduzem com fidelidade a arquitetura e as conexões neuronais do cérebro humano. Combinadas com ferramentas de edição genética como o CRISPR-Cas9, essas plataformas permitem a introdução de mutações específicas associadas à DA, facilitando a investigação de mecanismos patológicos individuais e possibilitando o teste de terapias direcionadas a subgrupos de pacientes (LANCASTER et al., 2013; RAJA et al., 2016).

Outro campo em destaque são os modelos animais humanizados, que incluem camundongos, ratos e até primatas geneticamente modificados para expressar proteínas humanas como a β-amiloide e a tau hiperfosforilada. Esses modelos permitem avaliar a propagação da patologia no sistema nervoso, além de testar potenciais intervenções terapêuticas de forma mais translacional. Embora apresentem limitações, como diferenças fisiológicas entre espécies, eles permanecem essenciais para estudos de farmacocinética, farmacodinâmica e efeitos sistêmicos de novos compostos (JANKOWSKY & ZHENG, 2017).

Nesse cenário, modelos animais de pequeno porte como Caenorhabditis elegans, Drosophila melanogaster e Danio rerio vêm ganhando protagonismo por aliarem rapidez experimental, baixo custo e forte capacidade de manipulação genética, o que os torna ferramentas fundamentais para desvendar mecanismos patológicos e testar novas terapias.

As plataformas híbridas, que combinam ensaios celulares com predições computacionais, representam outro avanço importante. Nelas, algoritmos de inteligência artificial analisam grandes bancos de dados de compostos e predizem aqueles com maior chance de sucesso, reduzindo drasticamente o número de candidatos que precisam ser testados em experimentos biológicos. Essa estratégia otimiza recursos e tempo, permitindo que os estudos avancem mais rapidamente até fases pré-clínicas (CUMMINGS et al., 2019).

De forma geral, a integração entre modelos in vitro, in vivo e in silico não apenas amplia a robustez dos achados, mas também cria um ecossistema de pesquisa multidisciplinar. O futuro da área depende cada vez mais dessa convergência, em que dados clínicos de pacientes alimentam modelos computacionais, que por sua vez guiam testes em organoides e animais, culminando em terapias mais eficazes e diagnósticos mais precoces. Embora os modelos computacionais não substituam os biológicos, eles se consolidam como parceiros estratégicos na luta contra a DA, refletindo melhor a complexidade do cérebro humano e aumentando as chances de descobertas verdadeiramente translacionais (SELKOE & HARDY, 2016; HAMPEL et al., 2021; CUMMINGS et al., 2019).

Figura 3. Prós e contras de modelos in sílico.

Fonte: Autores.

Conclusão

A Doença de Alzheimer representa um desafio multidimensional, envolvendo interações complexas entre agregação proteica, disfunção sináptica, neuroinflamação, estresse oxidativo e perda neuronal progressiva. Ao longo das últimas décadas, avanços significativos na compreensão de sua fisiopatologia têm sido possíveis graças à utilização de diferentes modelos experimentais, cada um oferecendo perspectivas únicas e complementares.

Modelos in vitro, como culturas primárias, linhagens celulares imortalizadas, sistemas 2D e 3D, bem como organoides derivados de iPSCs, permitiram dissecar mecanismos celulares e moleculares com alta reprodutibilidade e rapidez, além de possibilitar a triagem inicial de compostos terapêuticos. Já os modelos in vivo, que incluem camundongos transgênicos, ratos farmacologicamente induzidos, Caenorhabditis elegans, Drosophila melanogaster e Danio rerio, proporcionam uma visão integrada da interação entre diferentes tipos celulares, do comportamento e da progressão patológica, com vantagens específicas de cada organismo em termos de custo, ciclo de vida e relevância translacional.

Os modelos in silico, apoiados por técnicas de modelagem molecular, aprendizado de máquina e redes sistêmicas, ampliam ainda mais o horizonte da pesquisa, permitindo simulações precisas, integração de grandes volumes de dados e triagem virtual de potenciais terapias, reduzindo custos e acelerando a transição para estudos biológicos e clínicos.

Embora cada abordagem tenha limitações, que vão desde a simplicidade estrutural de organismos como C. elegans e Drosophila, até a ausência de maturação completa em organoides e a dependência de dados nos modelos computacionais, a convergência de métodos in vitro, in vivo e in silico oferece uma estratégia robusta para estudar a DA de forma mais completa.

O futuro da pesquisa na Doença de Alzheimer aponta para a integração multidisciplinar, em que dados clínicos alimentam modelos computacionais, que, por sua vez, guiam experimentos em organoides e modelos animais, gerando resultados com maior relevância translacional. Essa abordagem integrada não apenas fortalece a compreensão dos mecanismos patológicos subjacentes, mas também potencializa o desenvolvimento de terapias personalizadas, diagnósticos precoces e estratégias preventivas, refletindo um caminho promissor na luta contra esta doença neurodegenerativa complexa e devastadora.

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CAPÍTULO 17

VALIDAÇÃO DE METODOLOGIA ANALÍTICA POR CROMATOGRAFIA LÍQUIDA DE ALTA EFICIÊNCIA (CLAE) PARA QUANTIFICAÇÃO DE DEXAMETASONA EM NANOPARTÍCULAS DE ZEÍNA

VALIDATION OF AN ANALYTICAL METHODOLOGY USING HIGH-PERFORMANCE LIQUID CHROMATOGRAPHY (HPLC) FOR THE QUANTIFICATION OF DEXAMETHASONE IN ZEIN NANOPARTICLES

DOI: https://doi.org/10.56001/22.9786500466386.17

Submetido em: 06/11/2025

Revisado em: 12/11/2025

Publicado em: 14/11/2025

Luciana Ângela Soares Maia

Universidade Federal da Paraíba, Centro de Biotecnologia, João Pessoa-PB

http://lattes.cnpq.br/1067705982505162

Elquio Eleamen Oliveira

Universidade Estadual da Paraíba, Centro de Ciências Biológicas e Sociais Aplicadas, João Pessoa-PB

http://lattes.cnpq.br/9506411475317395

Izabele de Souza Araújo

Universidade Federal da Paraíba, Centro de Ciências da Saúde, João Pessoa-PB 

https://lattes.cnpq.br/7095844080945373  

Aléxia Gonçalves Dias

Universidade Federal da Paraíba, Centro de Ciências da Saúde, João Pessoa-PB

https://lattes.cnpq.br/1324463888871652

Malu Maria Lucas dos Reis

Universidade Estadual da Paraíba, Departamento de Química, Campina Grande-PB

http://lattes.cnpq.br/7441078028137833

Tâmara Thaiane Almeida Siqueira

Universidade Federal da Paraíba, Centro de Biotecnologia, João Pessoa-PB

http://lattes.cnpq.br/5306142657029105

Janine Siqueira Nunes

Universidade Federal da Paraíba, Centro de Biotecnologia, João Pessoa-PB 

http://lattes.cnpq.br/4633720919821380

Carlos Alberto Arcelly Santos Bezerra

Universidade Federal da Paraíba, Centro de Biotecnologia, João Pessoa – PB

http://lattes.cnpq.br/3179047998773660

Brunna Emanuelly Guedes de Oliveira

Universidade Federal da Paraíba, Centro de Biotecnologia, João Pessoa – PB

http://lattes.cnpq.br/1702219694276846

Rodrigo Duarte Ribeiro

Universidade Estadual da Paraíba, Centro de Ciências Biológicas e Sociais Aplicadas, João Pessoa-PB

http://lattes.cnpq.br/7200197042764162

Resumo

A validação analítica é um processo sistemático realizado por meio de ensaios experimentais, cujo objetivo é confirmar e fornecer evidências objetivas de que um método atende aos requisitos específicos para o uso pretendido. Essa prática garante que os resultados obtidos sejam confiáveis, reprodutíveis e adequados às finalidades analíticas, sendo um requisito fundamental nas áreas farmacêutica e de controle de qualidade. O objetivo deste trabalho foi apresentar o processo de validação analítica da dexametasona por meio de Cromatografia Líquida de Alta Eficiência (CLAE), utilizando detector de arranjo linear de diodos (DAD) com espectro de absorção no ultravioleta-visível (UV-Vis) em nanopartículas de zeína. Os principais resultados indicaram que a metodologia analítica desenvolvida para a quantificação da dexametasona apresentou precisão e exatidão adequadas, com limites de detecção e quantificação determinados em 0,442 µg/mL e 1,339 µg/mL, respectivamente.

Palavras-chave: cromatografia líquida de alta eficiência, dexametasona, nanopartículas poliméricas, validação analítica, zeína.

Abstract

Analytical validation is a systematic process carried out through experimental tests, whose objective is to confirm and provide objective evidence that a method meets the specific requirements for its intended use. This practice ensures that the results obtained are reliable, reproducible, and suitable for analytical purposes, being a fundamental requirement in the pharmaceutical and quality control areas. The objective of this work was to present the analytical validation process of dexamethasone encapsulated in zein nanoparticles using High-Performance Liquid Chromatography (HPLC), with a diode array detector (DAD) and ultraviolet-visible (UV-Vis) absorption spectrum. The results indicated that the analytical methodology developed for the quantification of dexamethasone showed adequate precision and accuracy, with detection and quantification limits determined at 0.442 µg/mL and 1.339 µg/mL, respectively.

Keywords: analytical validation, high-performance liquid chromatography, dexamethasone, nanoparticles, zein

Introdução

Validação analítica é definida como a avaliação sistemática de um método por meio de ensaios experimentais, com o objetivo de confirmar e fornecer evidências objetivas de que os requisitos específicos para o uso pretendido são atendidos (Resolução RDC nº 166/2017 da ANVISA). De acordo com a ICH (2022), a validação tem como finalidade demonstrar que o procedimento analítico é adequado para a análise de formulações farmacêuticas, assegurando a qualidade e a segurança dos medicamentos.

Nanopartículas são partículas com dimensões na escala nanométrica, geralmente com dimensão inferior a 1000 nm, que podem ser utilizadas em diversas aplicações biomédicas, especialmente em sistemas de liberação de fármacos (drug delivery systems). As nanopartículas apresentam propriedades químicas, físicas e biológicas únicas, como grande área de superfície, além de elevada capacidade de adsorção e transporte de compostos, que conferem vantagens significativas em sistemas terapêuticos. Tais características permitem a liberação controlada e direcionada de medicamentos, melhorando a biodisponibilidade, reduzindo efeitos adversos e aumentando a eficácia terapêutica dos princípios ativos encapsulados (SHAH et al., 2020; KADOWAKI et al., 2023).

A dexametasona é um corticosteroide de ação prolongada amplamente utilizado na prática clínica como agente anti-inflamatório. Alguns de seus efeitos são mediados pelo receptor de glicocorticoides, o qual regula a expressão gênica de forma positiva ou negativa, influenciando fatores de transcrição como o fator nuclear kappa beta (NF-κB). Devido a essas características, a dexametasona tem apresentado bons resultados no tratamento de lesões orais decorrentes do tratamento antineoplásico, como a mucosite oral (Saito et al., 2022; Ribeiro et al., 2017).

Neste trabalho, foram avaliadas nanopartículas de zeína carregadas com dexametasona. As nanopartículas de zeína apresentam potencial para melhorar a estabilidade, a biodisponibilidade e a liberação controlada de fármacos (DE ALMEIDA CAMPOS et al., 2023; REBOREDO et al., 2021). Essa característica torna necessária a validação de um método analítico indicativo de estabilidade, capaz de distinguir a dexametasona de seus produtos de degradação e de interferentes presentes na nanoestrutura. Assim, realizou-se a validação de um método de quantificação da dexametasona na formulação proposta.

Segundo DE ANDRADE et al. (2024) e HUDA et al. (2018), a validação analítica de fármacos em nanoformulações é importante porque a matriz proteica hidrofóbica e os excipientes do sistema, como tensoativos e agentes de reticulação, podem provocar coeluições, alterar a recuperação do fármaco e interferir na leitura do espectro de absorção na região ultravioleta-visível (UV-Vis). Por essa razão, é necessário demonstrar os parâmetros de especificidade, linearidade, exatidão, precisão, limite de detecção, limite de quantificação e robustez diretamente na matriz final, conforme as diretrizes regulatórias (ANVISA RDC 166/2017; ICH, 2022).

A validação de métodos analíticos garante uma quantificação precisa e confiável dos parâmetros críticos de qualidade, como eficiência de encapsulamento e estabilidade, que são fundamentais para avaliar a composição e o desempenho terapêutico de sistemas farmacêuticos (BASTOGNE et al., 2022). Dessa forma, a utilização de nanopartículas de zeína como carreadoras de dexametasona requer métodos analíticos validados e indicativos de estabilidade para garantir resultados consistentes e reprodutíveis.

Este capítulo tem por objetivo apresentar o processo de validação analítica de nanopartículas de zeína contendo dexametasona encapsulada, realizado por Cromatografia Líquida de Alta Eficiência (CLAE) com detector de arranjo linear de diodos (DAD) e UV-Vis. Também são apresentados os resultados obtidos a partir da aplicação da metodologia, conduzida em conformidade com as diretrizes do International Council for Harmonisation of Technical Requirements for Pharmaceuticals for Human Use (ICH) e da Agência Nacional de Vigilância Sanitária (ANVISA).

O texto deste capítulo foi estruturado da seguinte forma: preparação das nanopartículas de zeína carreadas com dexametasona (tópico 2); desenvolvimento e otimização do método analítico de validação (tópico 3), no qual é apresentado o procedimento utilizado para o processo de experimentação e seletividade; linearidade (tópico 4), que demonstra a capacidade do método de produzir resultados diretamente proporcionais à concentração do analito na amostra; limites de detecção e de quantificação (tópico 5), que descrevem, respectivamente, a menor quantidade do analito que pode ser detectada e a menor quantidade que pode ser determinada com precisão e exatidão aceitáveis; precisão (tópico 6), que avalia a proximidade entre resultados obtidos em medições repetidas de uma mesma amostra sob condições definidas; exatidão (tópico 7), que verifica o grau de concordância entre o valor medido e o valor aceito como verdadeiro; e robustez (tópico 8), que consiste na capacidade do método de permanecer confiável e estável quando são aplicadas pequenas variações nos parâmetros operacionais. 

Preparação das nanopartículas

As nanopartículas de zeína com dexametasona (NPZ-DEX) foram preparadas pelo método de dessolvatação, adaptado de Lima (2022). A fase orgânica foi composta por 50 mg de zeína, 25 mg de lisina e 12,5 mg de dexametasona dissolvidos em 5 mL de etanol a 70%, sob agitação magnética de 500 rpm, a 25 °C. A lisina foi utilizada para melhorar a estabilidade coloidal e a redispersibilidade da nanosuspensão (ZHANG et al., 2016). 

A fase aquosa consistiu em 50 mg de Pluronic F68^® dissolvidos em 50 mL de água ultrapura tipo I, sob agitação de 500 rpm. A fase orgânica foi então adicionada lentamente, por gotejamento, à fase aquosa durante um minuto, promovendo a formação das nanopartículas. A mistura foi mantida sob agitação de 500 rpm por 30 minutos. 

Em seguida, a formulação foi submetida a rotaevaporação a 38 °C, 70 rpm e sob pressão reduzida por 15 minutos, para remoção completa do etanol, resultando na suspensão final de NPZ-DEX. As nanopartículas brancas foram obtidas sob as mesmas condições, porém sem a adição de dexametasona.

Desenvolvimento e otimização do método analítico de validação

• Otimização do método de validação

Neste estudo, foi adotada a abordagem OFAT (One-Factor-At-a-Time), uma metodologia aplicada no desenvolvimento de métodos analíticos. Essa estratégia consiste na variação de um único parâmetro cromatográfico por vez com o objetivo de obter uma separação adequada entre os picos cromatográficos (Tome et al., 2019). A Tabela 1 apresenta os dados referentes a seis corridas experimentais realizadas neste estudo. Nas quatro primeiras, foi realizada a variação do fluxo, iniciando em 1,0 mL/min e sendo incrementado em 0,2 mL/min até atingir 1,5 mL/min. Na quinta e sexta corrida, o percentual de metanol (MeOH) na fase móvel foi alterado de 65 % para 75 %, no entanto, apesar de reduzir o tempo de retenção, houve um aumento no fator caudal e redução no número de pratos teóricos, descartando estas corridas.

Tabela 1: Projeto experimental para a otimização OFAT.

Fonte: Autores, 2025.

Por fim, os parâmetros selecionados para o método foram 65 % de MeOH e 35% de água na fase móvel em modo isocrático, volume de injeção de 10 μL, comprimento de onda de 240 nm e vazão de 1,4 mL/min. Nessas condições, obteve-se um tempo de retenção (RT) de 6,861 minutos para a dexametasona, com um tempo total de análise de 9 minutos, fator de cauda de 1,051 e número de pratos teóricos igual a 6105.

• Solução padrão

A metodologia para a preparação da solução padrão de dexametasona envolveu a preparação de uma solução mãe de 100 µg/mL da dexametasona em metanol, da qual foram realizadas sete diluições (4, 6, 8, 10, 12, 14 e 16 µg/mL) para a construção da curva de calibração. Para preparar as soluções, 10 mg de dexametasona foram dissolvidos em metanol até uma concentração de 1 mg/mL, sendo posteriormente submetidos ao banho de ultrassom por 15 minutos para completa dissolução. Após filtração e diluição, obteve-se uma solução de 100 µg/mL, da qual foram feitas as diluições nos setes pontos da curva para as concentrações. A linearidade foi confirmada através de uma regressão linear, com coeficiente de correlação superior a 0,999, garantindo a precisão dos resultados analíticos.

• Seletividade

A seletividade é definida como a capacidade do método analítico de identificar ou quantificar o analito de interesse na presença de outros componentes que possam estar presentes na amostra, como impurezas, diluentes ou constituintes da matriz (ICH Q2(R1); ANVISA RDC nº 166/2017). O sobrenadante das nanopartículas de zeína (NPs) sem fármaco foi diluído em MeOH com o objetivo de verificar possíveis interferências na detecção do analito. Conforme ilustrado na Figura 1, não foram observados picos no cromatograma no comprimento de onda de 240 nm, indicando a ausência de interferência das NPs na detecção do analito.

Figura 1: Avaliação de interferentes utilizando o sobrenadante das NPs sem fármaco em MeOH.

Fonte: Autores, 2025.

Após a análise preliminar, foi adicionada uma solução de dexametasona a 12 μg/mL ao sobrenadante das NPs previamente diluído em MeOH. A leitura subsequente resultou no cromatograma apresentado na Figura 2. Assim, foi observado um RT de 6,759 minutos, número de pratos teóricos igual a 6162 e fator de cauda de 1,049. A presença de um pico bem definido e compatível com o RT da dexametasona, mesmo na presença da matriz nanoparticulada, evidencia a seletividade do método, conforme os critérios estabelecidos pelas diretrizes da ANVISA e da ICH.

Figura 2: Avaliação do cromatograma da dexametasona.

Fonte: Autores, 2025.

Linearidade

De acordo com a ICH (2022), a linearidade de um procedimento analítico é definida como a capacidade de obter resultados de teste que sejam diretamente proporcionais à concentração (quantidade) do analito na amostra, dentro de um intervalo especificado. Já a Resolução RDC nº 166/2017 da ANVISA define a linearidade como a capacidade de um método analítico de obter respostas analíticas diretamente proporcionais à concentração de um analito em uma amostra. Além disso, essa Resolução ainda define:

A relação linear deve ser avaliada em toda a faixa estabelecida para o método, utilizando, no mínimo, cinco concentrações diferentes da substância química de referência (SQR) preparadas em triplicata. ​

Os cálculos para avaliação da linearidade devem ser realizados com base nas concentrações reais e respostas analíticas individuais, e os dados apresentados devem incluir gráficos, equação da reta de regressão, coeficientes de correlação e determinação, além da avaliação da significância do coeficiente angular. ​

O coeficiente de correlação deve ser maior que 0,990, e o coeficiente angular deve ser significativamente diferente de zero.

Seguindo essas diretrizes, a curva de calibração apresentada na Figura 3 foi determinada a partir da média das áreas de 5 picos para 7 níveis de concentração de 4 µg/ml a 16 µg/ml. Utilizando-se a função de regressão linear presente no software Excel, chega-se à função linear  dessa curva de calibração, em que o  corresponde à média das áreas e  representa as concentrações. Além disso, esses resultados indicam um , i.e., 99,90% da variação na concentração pode ser explicada pela variação da área, e apenas 0,1% da variação não é explicada pelo modelo, podendo ser atribuída a ruídos, erros experimentais ou variáveis não incluídas. Ainda é possível verificar que há uma correlação perfeitamente positiva de 0,999, indicando um  < 0,05, que é um resultado estatisticamente significativo. Assim, esses resultados estão em conformidade com a Resolução RDC nº 166/2017 da ANVISA.

Figura 3: Curva de calibração.

Fonte: Autores, 2025.

A Tabela 2 apresenta a média das áreas, o desvio padrão, o Desvio Padrão Relativo (DPR) e a concentração real para as concentrações analisadas. Conforme a Resolução RE nº 899/2003 da ANVISA, o DPR é uma medida da precisão de um método analítico e é utilizado para expressar a precisão de uma série de medidas, sendo que o valor máximo aceitável depende da metodologia empregada, da concentração do analito na amostra, do tipo de matriz e da finalidade do método. O DPR foi calculado a partir do quociente do desvio padrão pela média das áreas. Na análise deste trabalho, tem-se valores inferiores a 2%, estando em conformidade com os critérios de aceitação, que admitem valores até a 2% para métodos analíticos, exceto para o limite inferior de quantificação (LOQ), onde se admite até 20%.

Tabela 2: Avaliação das concentrações, DPR e concentração real.

Fonte: Autores, 2025.

Conhecendo os valores dos coeficientes de interseção (-6451,90) e angular da reta (14794) encontrados na curva de calibração da Fig. 3, chega-se ao Erro Padrão de 2209,95 e 205,19, respectivamente para essas duas grandezas. Fazendo o quociente dos coeficientes de interseção e angular da reta pelos Erros Padrão, tem-se -2,92 e 72,10 para o Teste , respectivamente para os coeficientes supracitados. Esses valores são mostrados na Tabela 3.

Tabela 3: Análise Estatística dos Coeficientes do Modelo de Regressão Linear.

Fonte: Autores, 2025.

Ainda em relação à Tab. 3, cabe verificar também os intervalos de confiança, pois esses fornecem um limite inferior e superior dentro do qual o verdadeiro valor do coeficiente deve estar com  de certeza. Os valores calculados do  e dos intervalos de confiança para  são ilustrados na Tab. 3 para os coeficientes de interseção (segunda linha) e angular (terceira linha). Ambos os valores do  se mostraram inferiores a < 0,05, demonstrando que o coeficiente é estatisticamente significativo.

A análise de variância (ANOVA) foi utilizada para verificar se a variável área exerce influência significativa sobre a concentração. Isso é evidenciado quando o valor de F é suficientemente elevado e o valor de significância ( ) é inferior a 0,05, indicando que o modelo de regressão apresenta um ajuste estatisticamente significativo. Com os valores obtidos de  e , conforme apresentado na Tabela 4, conclui-se que, de acordo com o teste F, a regressão é estatisticamente significativa.

Tabela 4: Teste F-ANOVA para significância da curva de calibração da dexametasona.

Fonte: Autores, 2025.

A Resolução RDC nº 166/2017 da ANVISA estabelece que, na avaliação da linearidade, a distribuição dos resíduos deve apresentar homoscedasticidade. Para verificar essa condição, aplicou-se o teste de Breusch–Pagan aos resíduos apresentados na Figura 4, resultando em um . Como esse valor é superior ao nível de significância de 0,05, não se rejeita a hipótese nula, o que indica ausência de evidências de heterocedasticidade. Dessa forma, o modelo de regressão linear satisfaz a suposição de homocedasticidade dos dados. Ainda em relação à Figura 4, necessitou-se verificar se os resíduos seguiam uma distribuição normal. Assim, fez-se o teste de Shapiro-Wilk, que apresentou um , maior que , indicando que a hipótese nula não pode ser rejeitada. Portanto, trata-se de uma distribuição normal.

Figura 4: Análise da distribuição normal dos resíduos do modelo de regressão linear para a concentração e resposta do método analítico.

Fonte: Autores, 2025.

Limite de detecção e quantificação

Neste estudo, os limites de detecção (LOD) e de quantificação (LOQ) foram calculados com base no desvio padrão dos resíduos e na curva de calibração apresentada na Figura 3. O LOD corresponde à menor concentração do analito que pode ser detectada pelo método analítico, ainda que sem a exigência de uma quantificação precisa. Trata-se, portanto, da menor quantidade detectável com confiança estatística, sem necessariamente atender aos critérios de precisão e exatidão. O cálculo foi realizado por meio da equação 1.

, (1)

Em que  representa o coeficiente angular da reta de calibração ilustrado na Fig. 3.

O LOQ, por sua vez, é a menor concentração do analito que pode ser determinada com níveis aceitáveis de precisão e exatidão, sendo estimado pela equação 2.

. (2)

Sendo assim, os cálculos resultaram em LOD igual a 0,442 μg/mL e LOQ igual a 1,339 μg/mL. Esses resultados indicam que o método desenvolvido é capaz de detectar e quantificar a presença de dexametasona em concentrações a partir de 0,442 e 1,339 μg/mL, respectivamente, embora as quantificações abaixo de 1,339 μg/mL não atendam aos critérios de confiabilidade exigidos para medições analíticas.

Precisão

 As Resoluções RDC nº 166/2017 e RE nº 899/2003 da ANVISA, dividem a análise da precisão em repetibilidade e precisão intermediária. A repetibilidade diz respeito às variações observadas durante uma única corrida analítica, conduzida sob condições controladas, sendo expressa pelo desvio padrão intra-ensaio. Por sua vez, a precisão intermediária abrange as variações observadas em diferentes corridas analíticas realizadas sob condições distintas, como alterações de analista, reagentes, solventes ou equipamentos, sendo expressa pelo desvio padrão inter-ensaio.

Para a avaliação da precisão, realizaram-se repetições em três níveis de concentração (4, 12 e 16 µg/mL). As amostras foram preparadas a partir de três soluções-mãe independentes, e cada diluição foi analisada em triplicata, sendo o mesmo operador e equipamento utilizados em todas as medições. Os resultados obtidos para a repetibilidade (intra-ensaio) e para a precisão intermediária (inter-ensaio) estão apresentados nas Tabelas 5 e 6. Dessa forma, pode-se observar na Tabela 5 que todos os resultados do DPR ficaram abaixo de 1%, conferindo repetibilidade ao método.

Tabela 5: Avaliação da repetibilidade (intra-ensaio).

Fonte: Autores, 2025.

Como mencionado anteriormente, a Tabela 6 apresenta os resultados referentes à precisão intermediária inter-dia das concentrações testadas entre dois analistas. Observa-se que o DPR permaneceu abaixo de 1% em todas as concentrações avaliadas, valor considerado aceitável de acordo com as diretrizes da ANVISA e do ICH, o que indica que o método apresenta boa precisão.

Tabela 6: Comparação da precisão intermediária inter-dia das concentrações testadas entre os analistas 1 e 2 em dois dias diferentes, utilizando o DPR% e o Teste t para médias.

Fonte: Autores, 2025.

Para verificar a existência de diferenças estatísticas entre os dois analistas, inicialmente foi aplicado o teste de Shapiro–Wilk para avaliar a normalidade dos dados. O teste resultou em um  superior a 0,05, indicando que as concentrações seguem uma distribuição normal. Em seguida, foi realizado o Teste t de Student para comparação das médias obtidas pelos dois analistas, o qual revelou que, nas concentrações de 8, 10 e 12 μg/mL, não houve diferença estatisticamente significativa entre as médias das áreas, demonstrando concordância entre os analistas e reforçando a reprodutibilidade do método.

Exatidão

De acordo com a Resolução RDC nº 166/2017 da ANVISA, a exatidão de um método analítico é obtida por meio do grau de concordância entre os resultados individuais do método em estudo em relação a um valor aceito como verdadeiro. Enquanto a ICH (2022), define a exatidão de um procedimento analítico como sendo a proximidade entre o valor aceito como verdadeiro ou como referência e o valor encontrado. Dessa forma, avaliou-se a exatidão utilizando o DPR, a concentração real e a taxa de recuperação, que é o quociente da concentração real pela concentração hipotética. A Tabela 7 apresenta os valores dessas três variáveis para as concentrações 4, 12 e 16 µg/mL.

Tabela 7: Exatidão para as concentrações 4, 12 e 16 µg/mL.

Fonte: Autores, 2025.

Observa-se que a taxa de recuperação entre 99,020% e 104,234%, inferior ao limite estabelecido nas diretrizes de 95% a 105%, indicando uma boa exatidão. Enquanto o DPR ficou abaixo de 2% reforçando a exatidão. Portanto, os resultados estão em conformidade com as diretrizes das diretrizes da ANVISA e ICH.

Robustez

A ICH (2022), descreve a robustez como uma medida da capacidade do método de permanecer inalterado diante de pequenas, mas deliberadas, variações nos parâmetros do método, indicando sua confiabilidade durante o uso normal. A Tabela 8 apresenta a robustez analisada através da concentração 12 μg/mL, variando o fluxo da fase móvel, temperatura da coluna e proporção de metanol, fornecendo uma análise de diversos parâmetros como RT, área do pico, concentração real, taxa de recuperação, TF e N.

Tabela 8: Avaliação da robustez utilizando o ponto central da solução padrão (12 μg/mL)

através da variação do fluxo, temperatura da coluna e proporção da fase móvel.

Fonte: Autores, 2025.

Utilizou-se uma coluna analítica com partícula de 5 μm, para a qual se espera um número de pratos teóricos entre 5000 e 7000. Os valores obtidos nos experimentos variaram dentro dessa faixa, indicando que a eficiência cromatográfica está compatível com o desempenho esperado. O fator de cauda variou de 1,036 a 1,062, o que indica uma boa simetria dos picos cromatográficos. Segundo os critérios estabelecidos pela ANVISA, a taxa de recuperação deve situar-se entre 98 % e 102 %; entretanto, observou-se que alguns valores excederam esse intervalo, especialmente sob variações no fluxo, logo, o método não foi robusto para a variação do fluxo. O tempo de retenção variou de 4,784 a 10,002 minutos, demonstrando uma amplitude considerável entre as condições avaliadas.

A análise da robustez do método indicou variações relevantes em parâmetros críticos (> 2 %), com destaque para o tempo de retenção e a taxa de recuperação sob alterações na vazão. Esses resultados indicam que o método não mantém desempenho consistente frente a pequenas variações dessa variável, o que evidencia a necessidade de o operador manter as condições analíticas pré-estabelecidas. Recomenda-se alto rigor para manter a taxa de fluxo e proporção de fase móvel selecionados neste método, a fim de garantir a conformidade com as diretrizes estabelecidas pela ICH e pela ANVISA, assegurando a confiabilidade dos resultados analíticos em aplicações farmacêuticas.

Referências

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BRASIL. Agência Nacional de Vigilância Sanitária. Resolução-RE nº 899, de 29 de maio de 2003. Guia para validação de métodos analíticos. Diário Oficial da União: seção 1, Brasília, DF, p. 56, 02 jun. 2003.

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CAPÍTULO 18

A UTILIZAÇÃO DE PLANTAS MEDICINAIS E FITOTERÁPICOS NO AUXÍLIO AO EMAGRECIMENTO

THE USE OF MEDICINAL PLANTS AND PHYTOTHERAPEUTICS IN SUPPORTING WEIGHT LOSS

DOI: https://doi.org/10.56001/22.9786500466386.18

Submetido em: 16/11/2025

Revisado em: 17/11/2025

Publicado em: 18/11/2025

Wlayz Matos Santos

Faculdade Edufor, Departamento de Farmácia, São Luís-MA

Gustavo Pereira Calado

Faculdade Edufor, Departamento de Farmácia, São Luís-MA

Resumo

A obesidade é uma condição de saúde pública crescente, associada a diversos agravos metabólicos e crônicos, o que reforça a busca por estratégias terapêuticas eficazes e seguras. Nesse contexto, as plantas medicinais e os fitoterápicos vêm sendo amplamente estudados e utilizados como alternativas complementares no processo de emagrecimento. Este trabalho teve como objetivo analisar a utilização de plantas medicinais e fitoterápicos no auxílio ao emagrecimento, identificando suas potencialidades e limitações. A partir da revisão de estudos recentes, observou-se que determinadas espécies vegetais apresentam propriedades termogênicas, diuréticas e moduladoras do apetite, favorecendo a redução de peso e a melhoria de parâmetros metabólicos. Contudo, também foram identificadas lacunas, como a ausência de padronização das doses, riscos de interações medicamentosas e necessidade de mais ensaios clínicos robustos para comprovar eficácia e segurança. Conclui-se que a fitoterapia não deve ser entendida como tratamento isolado, mas como ferramenta complementar, integrando programas multiprofissionais de combate à obesidade, aliados a mudanças no estilo de vida. Dessa forma, o uso racional e regulado das plantas medicinais pode contribuir significativamente para o manejo da obesidade e para a promoção da saúde.

Palavras-chave: Fitoterapia; Plantas medicinais; Obesidade

Abstract

Obesity is a growing public health condition, associated with several chronic and metabolic disorders, which reinforces the search for effective and safe therapeutic strategies. In this context, medicinal plants and herbal medicines have been increasingly studied and used as complementary alternatives in the weight loss process. This study aimed to analyze the use of medicinal plants and herbal medicines in weight management, identifying their potentialities and limitations. Based on a review of recent studies, it was observed that certain plant species present thermogenic, diuretic, and appetite-modulating properties, contributing to weight reduction and improvement of metabolic parameters. However, some limitations were also identified, such as the lack of dosage standardization, risks of drug interactions, and the need for further clinical trials to confirm efficacy and safety. It is concluded that phytotherapy should not be considered as an isolated treatment, but rather as a complementary tool, integrated into multidisciplinary programs to combat obesity, combined with lifestyle modifications. Therefore, the rational and regulated use of medicinal plants can significantly contribute to obesity management and health promotion.

Keywords: Phytotherapy; Medicinal plants; Obesity

Introdução

O uso de plantas medicinais pela população é considerado um hábito tradicional e é visto como uma das modalidades de medicina mais antigas, com registros datando de 2.500 a.C. (Bochner, Rosany, et al., 2012), caracteriza-se como um conhecimento que é transmitido entre gerações e foi influenciado pelas culturas indígenas, africanas e europeias e hoje em dia, mesmo com o uso constante dos medicamentos alopáticos, é influenciado pelas indústrias farmacêuticas, a população ainda continua utilizando as plantas para tratar doenças consideradas leves (Badke, Marcio Rossato, et al., 2016)

Atualmente, observa-se um crescimento notável no uso de plantas medicinais no Brasil. A sua utilização está ligada à ideia de que se trata de um tratamento natural e menos invasivo. No entanto, é um tratamento que pode causar efeitos tóxicos e adversos, algo que a maioria das pessoas desconhece. Portanto, além de as plantas medicinais representarem um potencial para a inovação de novos medicamentos, pesquisas destacam a relevância do avanço científico dessas plantas para disseminar seu uso adequado e tornar sua utilização mais segura o (Melo et al., 2017).

O Brasil abriga a maior variedade de espécies do mundo, que combinada com sua ampla diversidade étnica e cultural conserva um rico conhecimento tradicional sobre o uso de plantas medicinais, possui potencial necessário para o avanço de pesquisas que resulta em tecnologias e tratamentos adequados. Assim, esse setor se conecta com várias áreas de conhecimento (Brasil, 2006).

Estatísticas apontam que a utilização de plantas medicinais está se tornando cada vez mais comum. A Organização Mundial da Saúde (OMS) indica que 80% da população utiliza plantas medicinais. No entanto, destaca-se que essa prática não é realizada de maneira consciente, já que muitas dessas plantas são vendidas em farmácias, feiras ou mercados populares com a promessa de serem isentas de efeitos tóxicos. Isso pode ser arriscado, pois muitas dessas plantas não foram investigadas e não possuem comprovação científica de seus efeitos (Braga, 2016).

A questão de usar plantas medicinais sem qualquer orientação ou conhecimento é que algumas espécies de plantas são tidas como tóxicas podem provocar danos ou até mesmo resultar em morte. Normalmente, quando ocorre esse tipo de intoxicação em ambulatórios, não há ligação com o uso de plantas e nem são notificadas. Comprometendo a segurança do paciente, diversos fitoterápicos e plantas medicinais não possuem perfis farmacodinâmicos e toxicológicos bem estabelecidos e estudados (Campos et al., 2016)

No Brasil, existem especialidades que ajudam na perda de peso. Entre eles estão os anorexígenos, que atuam inibindo o apetite por alimentos, resultando na redução do peso corporal. A sibutramina age impedindo a recaptação de noradrenalina e serotonina através de seu mecanismo de ação. (Moreira et al., 2021). Os moduladores do apetite, como anfepramona e mazindole femproporex, atuam nos neurotransmissores adrenalina, noradrenalina e dopamina, seja impedindo a recaptação desses neurotransmissores ou estimulando a sua liberação. Essas drogas têm efeitos secundários significativos, por isso, sua utilização deve ser limitada a tratamentos específicos e sob supervisão médica (Duarte et al., 2020).

Entre os exemplos mais estudados, destacam-se o chá-verde (Camellia sinensis), rico em catequinas que estimulam a termogênese; a garcínia (Garcinia cambogia), que contém ácido hidroxicítrico, associado à inibição da síntese de lipídios; e a alcachofra (Cynara scolymus), conhecida por suas propriedades digestivas e depurativas. Os fitoterápicos, por sua vez, são medicamentos obtidos a partir de extratos vegetais padronizados, permitindo uma dosagem mais precisa e segura dos princípios ativos, oferecendo uma alternativa natural aos tratamentos farmacológicos convencionais (Melo et al., 2017).

Em 2011 a ANVISA publicou uma resolução onde proibia o uso de algumas substâncias químicas utilizadas até então como emagrecedores (ANVISA, 2011), certamente contribuiu para o aumento da procura por plantas medicinais como uma opção eficaz para perda de peso. (Oliveira et al., 2017). Por outro lado, o uso racional de plantas medicinais como uma prática integrativa e complementar em saúde (PICS) tem sido estimulada, inclusive com uma política nacional no Brasil desde o ano de 2006 e integrante das Práticas Integrativas e Complementares em saúde, desde o mesmo ano podendo ser uma aliada promissora para o tratamento de doenças (Ministério da Saúde, 2015).

 Dentre os profissionais de saúde, os farmacêuticos são acessíveis à população e possuem conhecimento específico, para a prescrição de plantas medicinais e de medicamentos fitoterápicos, de acordo com o Art. 5º da Resolução nº 586 de 29 de agosto de 2013, além disso, devem realizar a orientação aos usuários, incluindo a forma de utilização, posologia, tempo de tratamento, prevenir potenciais danos à saúde e devem monitorar a resposta terapêutica.

É relevante orientar o modo de uso dos fitoterápicos, mas é necessário ensinar acerca do cultivo, coleta, processamento e armazenamento das plantas medicinais, pois cada uma exige um cuidado específico. O fato de tais plantas serem encontradas nos quintais da população ou em hortas comunitárias, resultam no fácil acesso à estas, o que pode ser um risco caso não haja o manejo correto e a orientação de um profissional sobre como utilizá-las e manipulá-las de modo a fazer um uso eficiente e sem riscos (Brasil, 2006; Adeodato; Miranda, 2019).

O presente trabalho objetiva-se avaliar a eficácia e segurança de plantas medicinais e fitoterápicos no auxílio do emagrecimento com vistas a subsidiar o melhor entendimento da inserção destes conhecimentos relativos à saúde pública no âmbito brasileiro. Os objetivos específicos foram realizar um levantamento bibliográfico de plantas medicinais e suas partes citadas para tratamentos de doenças em artigos científicos; relacionar as principais plantas com maior possibilidade de serem prescritas/ recomendadas como estimulantes de emagrecimento e caracterizar os mecanismos de ação envolvidos pelas plantas medicinais e fitoterápicos comercializados.

Metodologia

O presente estudo consiste em uma revisão integrativa da literatura, conduzida no ano de 2025, com o propósito de reunir, analisar e sintetizar evidências científicas acerca do uso de plantas medicinais e fitoterápicos no processo de emagrecimento. A pesquisa foi orientada pela seguinte questão norteadora: de que forma o uso de plantas medicinais pode contribuir para a redução de peso e a melhora dos parâmetros metabólicos em adultos com sobrepeso ou obesidade?

A coleta de dados foi realizada por meio de buscas sistemáticas em bases de dados científicas amplamente reconhecidas, incluindo a Scientific Electronic Library Online (SciELO), Public Medical Library (PubMed), Literatura Latino-Americana e do Caribe em Ciências da Saúde (LILACS), Scopus e Google Scholar. As buscas foram realizadas entre os meses de janeiro e junho de 2025, abrangendo publicações disponíveis no período de 2018 a 2025, com o intuito de contemplar estudos recentes e relevantes sobre a temática.

Para estruturar a estratégia de busca, foram empregados descritores controlados conforme o vocabulário Descritores em Ciências da Saúde (DeCS) e termos equivalentes do Medical Subject Headings (MeSH), combinados através dos operadores booleanos “AND” e “OR”. Dessa forma, utilizaram-se expressões compostas por termos como: “plantas medicinais” OR “fitoterápicos” OR “medicina natural” AND “emagrecimento” OR “perda de peso” OR “obesidade” AND “tratamento” OR “efeito terapêutico”. As buscas foram conduzidas de forma independente por dois pesquisadores, garantindo a reprodutibilidade e a abrangência dos resultados obtidos.

Os critérios de inclusão consideraram artigos científicos originais e revisões sistemáticas que abordassem o uso de plantas medicinais ou fitoterápicos voltados ao emagrecimento, realizados em seres humanos adultos, publicados em português, inglês ou espanhol, e com texto completo disponível. Foram incluídos estudos que apresentassem desfechos relacionados à perda de peso, índice de massa corporal (IMC), circunferência abdominal, percentual de gordura corporal ou parâmetros metabólicos.

Foram excluídos estudos que envolvessem experimentos in vitro ou in vivo em modelos animais, artigos duplicados, editoriais, dissertações, monografias, relatos de caso, cartas ao editor, resumos de eventos científicos e estudos que não apresentassem relevância direta para a temática proposta. Trabalhos cuja composição do produto fitoterápico não estivesse devidamente descrita ou que apresentassem intervenções associadas a dietas ou fármacos sintéticos também foram desconsiderados.

A análise e síntese dos dados foram realizadas mediante leitura criteriosa e integral dos artigos selecionados, com extração padronizada de informações referentes ao autor, ano de publicação, país de origem, tipo de planta utilizada, parte empregada, forma farmacêutica, dose administrada, duração do tratamento, tipo de estudo, tamanho amostral e principais resultados obtidos. As informações foram organizadas em planilhas no software Microsoft Excel, dispostas em sequência cronológica e categorizadas conforme as espécies vegetais e seus respectivos efeitos sobre a perda de peso e parâmetros metabólicos.

Os resultados foram apresentados de maneira descritiva e interpretativa, sendo agrupados em categorias temáticas que permitiram a identificação das plantas com maior evidência científica no controle do peso corporal. Por fim, a síntese dos achados possibilitou comparar os efeitos relatados nos diferentes estudos, evidenciando os mecanismos de ação, a eficácia terapêutica e a segurança das plantas medicinais mais utilizadas.

Resultados e Discussão

• Tópico 1

A análise dos estudos recentes evidencia que o uso de plantas medicinais e fitoterápicos vem ganhando destaque como estratégia complementar no manejo da obesidade e no auxílio ao emagrecimento. Pesquisas apontam que espécies vegetais

com propriedades termogênicas, diuréticas e moduladoras do apetite têm sido frequentemente prescritas em contextos clínicos e nutricionais (Costa et al., 2020;

Souza et al., 2021). Em pacientes com sobrepeso e obesidade, a utilização de fitoterápicos demonstrou potencial na redução de medidas antropométricas, melhora do metabolismo energético e favorecimento da adesão a programas de reeducação alimentar (Oliveira et al., 2017; Castilho et al., 2021). De acordo com a metodologia empregada, foram encontrados 13 arquivos que estão descritos no quadro 1.