O fracțiune butanolică din extractul stem standardizat de Cassia occidentalis L livrat de un

Subiecte

Abstract

Introducere

La nivel mondial, aproape 60% dintre pacienții cu poliartrită reumatoidă (RA) sunt tratați cu glucocorticoizi (GC) 1. Prednison/metilprednisolon, cel mai frecvent utilizat GC este administrat în asociere cu medicamente antireumatice care modifică boala (DMARD) pentru a oferi un beneficiu clinic mai bun. Cu toate acestea, utilizarea pe termen lung a GC are mai multe efecte adverse metabolice și cea mai proeminentă dintre acestea este osteoporoza și sarcopenia 2,3. Medicamentele utilizate clinic pentru osteoporoza indusă de GC (GIO) sunt anti-resorbtive (bifosfonați și denosumab), în timp ce boala este în primul rând un efect al afectării funcției osteoblaste 4. Deși singurul medicament osteoanabolic, hormonul paratiroidian 1-34 (teriparatidă) umană a demonstrat o eficacitate terapeutică mai mare decât bifosfonații în GIO 5,6,7,8,9,10 acest medicament nu a primit aprobarea pentru utilizare în această indicație de la brevetul SUA . Food & Drug Administration (FDA), lăsând astfel un scop pentru descoperirea unui nou agent de formare a oaselor. Tratamentul GC pe termen lung provoacă și sarcopenie 11. Mușchiul scheletic oferă un semnal pozitiv oaselor prin încărcare biomecanică și sarcopenie pentru care nu există niciun medicament care afectează în continuare sănătatea oaselor.

Cassia occidentalis L. (aparține Caesalpiniaceae familie) este o plantă anuală care este distribuită abundent în zone largi din Asia de Sud și America de Sud. Utilizări tradiționale ale frunzei și tulpinii de C. occidentalis pentru tratamentul fracturilor și a afecțiunilor osoase sunt cunoscute de la sfârșitul secolului al XIX-lea în Puttur, un oraș de recensământ al districtului Chittoor din Andhra Pradesh, un stat sudic al Indiei 12,13. Am arătat recent că o fracțiune butanolică obținută din extractul etanolic de C. occidentalisTulpina S promovează regenerarea osoasă la locul fracturii și protejată împotriva pierderii de masă și rezistență indusă de metilprednison (MP) la șobolani 14. În această privință, fracția butanolică (CSE-Bu) sa dovedit a fi mai puternică decât extractul etanolic. Deși CSE-Bu a oferit o protecție semnificativă împotriva pierderii osoase induse de MP, totuși, aceasta nu a fost completă, lăsând astfel o posibilitate de îmbunătățire a eficacității acesteia.

Fitochimicalele sunt cunoscute pentru biodisponibilitatea lor orală slabă și pentru realizare in vivo eficacitatea unui agent dat, sunt necesare doze mai mari care la rândul său reduc fereastra terapeutică 15. Sistemul de eliberare a medicamentului auto-nano (SEDDS) este o abordare eficientă pentru îmbunătățirea absorbției intestinale a compușilor hidrofobi care sunt prezenți în CSE-Bu, ducând la biodisponibilitatea lor îmbunătățită și la un profil temporal mai consistent al absorbției lor. CSE-Bu conține șase compuși osteogeni, dintre care izovitexina a avut cel mai bun efect osteogen in vitro 14 .

Aici, am dezvoltat un SEDDS de CSE-Bu pe bază de lipide (formulare CSE-Bu denumită în continuare CSE-BuF) pentru a spori absorbția și, prin urmare, biodisponibilitatea compușilor osteogeni prezenți în CSE-Bu. Am studiat apoi farmacocinetica și farmacodinamica CSE-BuF. Mai mult, am studiat efectul CSE-BuF asupra efectului antiinflamator al MP. Apoi, am folosit un model de osteotomie femurală de șobolan pentru a evalua regenerarea osoasă și un model de osteopenie indusă de MP pentru a evalua eficacitatea CSE-BuF și am studiat mecanismul său de acțiune în os. Deoarece MP este, de asemenea, cunoscut pentru a provoca sarcopenie care, la rândul său, contribuie la pierderea osoasă datorită încărcării mecanice reduse, am studiat astfel efectul CSE-BuF asupra impactului MP asupra mușchiului scheletic.

Rezultate

Caracterizarea CSE-BuF și efectul său asupra biodisponibilității orale a compușilor osteogeni

Mărimea globulelor CSE-BuF sa dovedit a fi în intervalul de 100-170 nm de emulsie diluată și potențialul zeta a fost de -28 mV (Fig. 1).

Mărimea globulelor și distribuția mărimii SEDDS după diluare. Dimensiunea medie a globulelor și PDI ale formulării după diluarea 1: 100 în apă distilată sa dovedit a fi de 166,7 d.nm și respectiv 0,186.

Anterior, am izolat cinci compuși osteogeni, inclusiv emodină, luteolină, 3 ′, 4 ′, 7-trihidroxiflavonă (THF), apigenină și izovitexină din CSE-Bu pe baza in vitro teste 14. Dintre acești compuși, emodina și luteolina ar putea fi măsurate în plasmă după administrarea orală unică de CSE-Bu, în timp ce apigenina, izovitexina și THF nu au fost detectabile (Tabelul 1). Cu toate acestea, dozarea orală unică de CSE-BuF a dus la creșteri ale concentrațiilor plasmatice de emodină și luteolină în timpul tratamentului cu CSE-Bu. Comparativ cu CSE-Bu, biodisponibilitatea relativă a emodinei și luteolinei a crescut cu 279% și, respectiv, 36% prin tratamentul cu CSE-BuF. Spre deosebire de CSE-Bu, nivelurile de apigenină, izovitexină și THP au fost detectabile și măsurate în plasma șobolanilor cărora li s-a administrat o doză orală unică de CSE-BuF (Tabelul 1).

CSE-BuF a îmbunătățit efectul regenerator osos

Regenerarea osoasă, evaluată prin marcarea calceinei la locul osteotomiei femurale, a fost comparată între CSE-BuF și CSE-Bu. În comparație cu vehiculul (apa), formularea vehiculului (SEDDS gol fără extract) nu a avut niciun efect asupra etichetării calceinei. La doza de 50 mg/kg, CSE-Bu nu a avut efect, dar CSE-BuF a crescut semnificativ intensitatea medie a calceinei. Evaluarea Micro CT (μCT) a arătat un volum crescut al osului calus (BV/TV) în CSE-BuF comparativ cu grupul CSE-Bu (Fig. 2).

CSE-BuF a prevenit complet efectul osteopenic al MP

Deoarece CSE-BuF în doză de 50 mg/kg a stimulat regenerarea osoasă semnificativă la locul osteotomiei, am testat dacă la această doză ar putea preveni impactul osteopenic al MP. În grupul MP, o scădere semnificativă a greutății corporale (26%) părea să fie contribuită atât de scăderea masei slabe (11%), cât și a grăsimii (40%) comparativ cu martorul. CSE-BuF a prevenit pierderea de greutate corporală indusă de MP, menținând masa slabă și grasă la nivelurile de control (Tabelul 2).

CSE-BuF a protejat complet metafiza femurului (oasele trabeculare), diafiza femurului (osul cortical) și vertebra L5 (osul trabecular) de pierderea indusă de MP (Fig. 3A - C). În metafiza femurului și L5, densitatea minerală osoasă (BMD), volumul osos (BV/TV%) și parametrii microarhitecturali [numărul trabecular (Tb.N), grosimea trabeculară (Tb.Th) și separarea trabeculară (Tb.Sp)] au fost comparabile între grupurile de control și grupurile CSE-BuF (Fig. 3A, B). Indicele modelului de structură (SMI), un indicator al geometriei osului trabecular, a fost, de asemenea, comparabil între aceste două grupuri (Fig. 3A, B). În plus, CSE-BuF a prevenit complet pierderea BMD indusă de MP, grosimea corticală și perimetrul periostal al diafizei femurale (Fig. 3C).

Am efectuat analize de calceină cu dublă etichetare la diafiza femurală pentru a măsura rata de formare osoasă. Micrografia reprezentativă a arătat o etichetare intensă și continuă a calceinei diafizei femurale, care a fost intercalată de o etichetare dublă strâns în grupurile de control și MP + CSE-BuF, spre deosebire de etichetarea unică slabă și ruptă observată în grupul MP (Fig. 4A, panoul superior ). Calculul parametrilor dinamici ai formării osoase pe baza experimentului de marcare a calceinei duble a arătat scăderi semnificative ale suprafeței mineralizante (pMS/BS), a ratei de apoziție minerală (pMAR) și a ratei de formare osoasă (pBFR/BS) în grupul MP comparativ cu vehiculul control ). Acești parametri au fost comparabili între grupurile de control și grupurile CSE-BuF (Fig. 4A, panoul inferior).