Avaliação do potencial de carreadores lipídicos nanoestruturados funcionalizados com CEACAM-1 para incorporação de curcumina no tratamento de infecções por Helicobacter pylori

Abstract

Helicobacter pylori é uma bactéria Gram-negativa que coloniza o epitélio gástrico e é responsável por vários distúrbios gástricos. Suas altas taxas de resistência a antibióticos, juntamente com sua capacidade de penetrar no muco gástrico e formar biofilmes, dificultam seu tratamento. No presente trabalho, a curcumina (CUR) foi incorporada em transportadores lipídicos nanoestruturados (NLC), revestidos com quitosana (CS) e funcionalizados com CEACAM-1 objetivando garantir uma mucoadesão e direcionamento da ação dos sistemas. NLC com CUR ou NLC branco, revestidos ou não com CS e funcionalizados ou não com CEACAM-1, apresentaram formato esférico, diâmetro hidrodinâmico médio entre 82 a 130 nm, com distribuição monodispersa. O potencial zeta foi de -22 mV, com inversão de carga para +30 mV após o revestimento de CS e com carga final de +16 mV após funcionalização. NLCCUR e NLC-CSCUR apresentaram eficiência de encapsulação de ~90%, enquanto NLC-CS-CAMCUR apresentou 76%. A interação de CUR com o sistema foi analisada por análises de FTIR-ATR e Calorimetria diferencial de varredura (DSC). A integridade da proteína foi verificada por espectroscopia de fluorescência. A morfologia das NLCs foi verificada por microscopia eletrônica de transmissão (MET). NLCs mostraram taxa de liberação de CUR controlada por 48 horas, no ambiente gástrico. As concentrações inibitórias e bactericidas mínimas (MIC/MBC) contra H. pylori J99 foram 1010/1011 partículas/mL (NLCCUR/NLC) e 109/1010 partículas/mL (NLC-CSCUR/NLC-CS/ NLC-CS-CAMCUR, NLC-CS-CAM), respectivamente. A erradicação bacteriana foi obtida após 12 h de incubação com todos os NLCs em meio de cultura, e foi possível verificar deformações de membrana após tratamento com NLCs em branco. Além disso, uma redução de >3 log foi obtida em ensaios de biofilme. Uma redução de 32%, 22% e 18% na adesão de H. pylori às células MKN-74 após contato com NLC, NLC-CS e NLC-CS-CAM, respectivamente, foi obtida em concentrações de MIC. Nenhuma das formulações foi citotóxica para as linhagens celulares GES-1, AGS e MKN-74 em concentrações bactericidas. Além disso, os NLCs em branco e revestidos com CS apresentaram atividade significativa de proteção gástrica contra úlceras induzidas por indometacina, sendo que o sistema foi importante para preservar a ação da CUR. Esses achados mostram que novos NLCs com atividade bactericida foram desenvolvidos com sucesso, sendo capazes de atuar em biofilmes de H. pylori e proteger contra a formação de úlcera induzida por indometacina

Helicobacter pylori is a Gram-negative bacterium that colonizes the gastric epithelium and is responsible for several gastric disorders. Its high rates of antibiotic resistance, together with its ability to penetrate gastric mucus and form biofilms, make its treatment difficult. In the present study, curcumin (CUR) was incorporated into nanostructured lipid carriers (NLC), coated with chitosan (CS) and functionalized with CEACAM-1, aiming to ensure mucoadhesion and targeting of the action of the systems. NLC with CUR or white NLC, coated or not with CS and functionalized or not with CEACAM-1, presented a spherical shape, average hydrodynamic diameter between 82 and 130 nm, with monodisperse distribution. The zeta potential was -22 mV, with charge inversion to +30 mV after CS coating and with a final charge of +16 mV after functionalization. NLCCUR and NLC-CSCUR showed encapsulation efficiency of ~90%, while NLC-CS-CAMCUR showed 76%. The interaction of CUR with the system was analyzed by FTIR-ATR and differential scanning calorimetry (DSC) analyses. Protein integrity was verified by fluorescence spectroscopy. The morphology of NLCs was verified by transmission electron microscopy (TEM). NLCs showed controlled CUR release rate of 48 h in the gastric environment. The minimum inhibitory and bactericidal concentrations (MIC/MBC) against H. pylori J99 were 1010/1011 particles/mL (NLCCUR/NLC) and 109 /1010 particles/mL (NLCCSCUR/NLC-CS/ NLC-CS-CAMCUR, NLC-CS-CAM), respectively. Bacterial eradication was achieved after 12 h of incubation with all NLCs in culture medium, and membrane deformations were observed after treatment with blank NLCs. Furthermore, a >3 log reduction was obtained in biofilm assays. A 32%, 22%, and 18% reduction in H. pylori adhesion to MKN-74 cells after contact with NLC, NLC-CS, and NLC-CS-CAM, respectively, was obtained at MIC concentrations. None of the formulations were cytotoxic to GES-1, AGS, and MKN-74 cell lines at bactericidal concentrations. Furthermore, blank and CS-coated NLCs showed significant gastric protective activity against indomethacin-induced ulcers, and the system was important for preserving the action of CUR. These findings demonstrate that novel NLCs with bactericidal activity were successfully developed, capable of acting on H. pylori biofilms and protecting against indomethacin-induced ulcer formation.