Formulation and Development of Ligustrazine-Loaded Liposomes: A promising drug Repurposing approach for treating Nephrotoxicity

Resumen Técnico: Formulación y Desarrollo de Liposomas Cargados con Ligustrazina para la Nefrotoxicidad

Planteamiento del Problema
La nefrotoxicidad, caracterizada por el daño renal derivado de la exposición a productos químicos, toxinas o fármacos, es un efecto adverso prevalente que conduce a la lesión renal aguda y crónica. Aunque los fitoconstituyentes como la ligustrazina (un alcaloide de Ligusticum wallichii) demuestran un potencial nefroprotector a través de mecanismos antiinflamatorios y antioxidantes, su eficacia terapéutica se ve limitada por una baja biodisponibilidad y una distribución no específica. Las terapias convencionales a menudo sufren de una acumulación inadecuada del fármaco en los riñones o de una acumulación excesiva del mismo, lo que resulta en un tratamiento insuficiente y efectos secundarios. El estudio aborda la necesidad de un sistema de entrega dirigido para mejorar la acumulación renal de la ligustrazina y mitigar la nefrotoxicidad inducida por paracetamol.

Metodología
La investigación empleó un enfoque de reposicionamiento de fármacos utilizando tecnología de nanoformulación.

• Desarrollo de la Formulación: Los liposomas cargados con ligustrazina (L-Liposomas) se prepararon mediante el método de hidratación de película fina utilizando fosfatidilcolina, colesterol y surfactantes (Tween 80 y Span 60). Se utilizó un diseño factorial de 2 factores y 3 niveles para optimizar las concentraciones de lípidos y surfactantes.
• Modificación de Superficie: Los liposomas optimizados fueron recubiertos con polietilenimina (PEI), un polímero catiónico, para crear liposomas cargados con ligustrazina recubiertos con PEI (PCL-Liposomas). Este recubrimiento tuvo como objetivo mejorar la captación celular y el direccionamiento renal.
• Caracterización: Las formulaciones fueron evaluadas para determinar el tamaño de partícula, el índice de polidispersidad (PDI), el potencial zeta, la eficiencia de encapsulación (EE) y la liberación de fármacos in vitro. El análisis morfológico se realizó mediante microscopía electrónica de barrido (SEM) y microscopía electrónica de transmisión (TEM). La integridad estructural y las interacciones fármaco-polímero se evaluaron mediante FTIR, DSC y XRD.
• Estudios Computacionales: Se realizaron simulaciones de acoplamiento molecular para investigar las interacciones de unión de la ligustrazina con la epóxido hidrolasa soluble (sEH, PDB ID: 3ANS) y el factor nuclear kappa-B (NF-κB, PDB ID: 1SVC).
• Evaluación In Vivo: Se estableció un modelo de nefrotoxicidad inducida por paracetamol en ratas Wistar machos. Los animales se dividieron en cinco grupos: control negativo, control positivo (solo paracetamol), tratamiento estándar (N-acetilcisteína), solución de ligustrazina y PCL-Liposomas. Los tratamientos se administraron durante 7 días.
• Análisis Bioquímico e Histopatológico: La función renal se evaluó mediante creatinina sérica, nitrógeno ureico en sangre (BUN), TNF-α y marcadores de estrés oxidativo (MDA, SOD, CAT, GSH). El examen histopatológico de los tejidos renales se realizó mediante tinción de H&E. La citotoxicidad se evaluó mediante un ensayo MTT en células HEK293.

Resultos Clave

• Propiedades Fisicoquímicas: Los PCL-Liposomas optimizados exhibieron un tamaño de partícula de aproximadamente 152.8 nm, un PDI de 0.314 y un potencial zeta de 14.4 mV. El recubrimiento con PEI resultó en un ligero aumento en el tamaño de partícula en comparación con los liposomas no recubiertos, pero mantuvo una morfología esférica.
• Encapsulación y Liberación: La eficiencia de encapsulación de los PCL-Liposomas fue del 94.1%, ligeramente superior a la de los liposomas no recubiertos (93.3%), atribuido a la reducción de la fuga de fármaco debido a la interacción con el PEI. Los estudios de liberación in vitro mostraron una liberación acumulativa del 72% durante 24 horas, ajustándose al modelo de Korsmeyer-Peppas (difusión no Fickiana).
• Acoplamiento Molecular: La ligustrazina demostró una unión efectiva con la sEH con una puntuación de acoplamiento de -5.184 kcal/mol, involucrando contactos hidrofóbicos significativos. La unión con NF-κB arrojó una puntuación de -1.744 kcal/mol, indicando una afinidad moderada.
• Eficacia In Vivo: La inducción por paracetamol causó una pérdida de peso significativa, elevación de los niveles de BUN, creatinina sérica y TNF-α, y reducción de los niveles de enzimas antioxidantes (SOD, CAT, GSH). El tratamiento con PCL-Liposomas mitigó significativamente estos efectos, restaurando los marcadores bioquímicos a niveles más cercanos al control en comparación con la solución de fármaco no recubierta. La histopatología reveló que las ratas tratadas con PCL-Liposomas presentaban glomérulos bien preservados y un daño tubular mínimo, contrastando con la necrosis y degeneración observadas en el grupo no tratado con nefrotoxicidad.
• Seguridad: El ensayo MTT en células HEK293 indicó que los PCL-Liposomas mantuvieron más del 80% de viabilidad celular en concentraciones altas, lo que sugiere una baja citotoxicidad.
• Estabilidad: La formulación se mantuvo estable a 4 °C durante tres meses, aunque se observó agregación a 25 °C y 37 °C.

Significancia y Reivindicaciones
El artículo postula que los liposomas cargados con ligustrazina recubiertos con PEI representan una estrategia prometedora para el tratamiento dirigido de la nefrotoxicidad inducida por fármacos. El estudio afirma que la nanoformulación supera con éxito las limitaciones de la ligustrazina libre al mejorar la entrega renal y la acumulación intracelular. Los autores concluyen que la formulación no solo exhibe propiedades nefroprotectoras, sino que también ayuda en la restauración del tejido renal tras la lesión, ofreciendo un nuevo enfoque potencial para el manejo de la nefrotoxicidad mediante el reposicionamiento de fármacos y la nanotecnología. Los autores señalan que, si bien los resultados son prometedores, se requiere investigación clínica adicional para evaluar la seguridad a largo plazo.