TRABAJO FIN DE GRADO NANOSISTEMAS EN EL TRATAMIENTO DEL ...147.96.70.122/Web/TFG/TFG/Memoria/IRENE...

FACULTAD DE FARMACIA

UNIVERSIDAD COMPLUTENSE

TRABAJO FIN DE GRADO

NANOSISTEMAS EN EL TRATAMIENTO

DEL PARKINSON

Irene Torrijos Sánchez

D.N.I.: 50486961-Y

Tutor: Mª Sofía Elisa Negro Álvarez

Febrero 2016

Nanosistemas en el tratamiento del Parkinson Irene Torrijos Sánchez

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ÍNDICE

1. RESUMEN ………………………………………………………………………….2

2. INTRODUCCIÓN Y ANTECEDENTES ………………………………….…….2

2.1. Enfermedad de Parkinson ……………………………………………………….2

2.2. Diagnóstico de la Enfermedad de Parkinson ………………………………..….3

2.3. Tratamiento de la Enfermedad de Parkinson …………………….………….....3

2.3.1. Tratamiento no farmacológico ……………………………………….………....3

2.3.2. Tratamiento farmacológico ……………………………….………………….…4

2.3.3. Tratamiento quirúrgico …………………………………………………….…...6

3. OBJETIVOS ……………………………………………………………….……….7

4. MATERIAL Y MÉTODOS ………………………………………..……………....7

5. RESULTADOS Y DISCURSIÓN …………………………………..……………..7

5.1. Características generales de los Nanosistemas ………………..………………..7

5.2. Factores que influyen en el paso de las nanopartículas a través de la BHE....10

5.3. Nanosistemas desarrollados para el tratamiento del Parkinson ….………….11

5.3.1. Nanosistemas de administración intravenosa …..………………….………....11

5.3.2. Nanosistemas de administración intracraneal …………………..…………....15

5.3.3. Nanosistemas de administración intranasal ……………………..…………...17

6. CONCLUSIÓN ………………………………………….……………..……….....18

7. BIBLIOGRAFÍA ………………………………………….………..…………..…19


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1. RESUMEN

En los últimos años, ha existido un creciente interés en la lucha contra las enfermedades

neurodegenerativas como la enfermedad de Parkinson. Esto es debido a la creciente

prevalencia con la que encontramos esta enfermedad en la población. Los tratamientos

actuales están enfocados en lograr una mejoría sintomática para conseguir con ellos una

mejora en la calidad de vida de los pacientes, pero no evitan la neurodegeneración de las

neuronas dopaminérgicas ni proporcionan una adecuada neuroprotección.

Actualmente existen investigaciones sobre nuevas terapias para esta enfermedad donde

se han desarrollado sistemas de liberación controlada como los nanosistemas. Éstos

permiten transportar la sustancia activa hasta su correspondiente diana, evitando así los

inconvenientes de las terapias actuales.

En este trabajo se analizan los sistemas nanométricos desarrollados en los últimos años,

realizando una clasificación de los mismos en función de la vía de administración.

2. INTRODUCCIÓN Y ANTECEDENTES

2.1. Enfermedad de Parkinson

La Enfermedad de Parkinson (EP) es la segunda enfermedad neurodegenerativa más

relevante tras la Enfermedad de Alzheimer (EA), no sólo es importante a nivel sanitario,

sino que además se está convirtiendo en un problema socioeconómico por su creciente

prevalencia en los últimos años. Se estima que 150-200 de cada 100.000 habitantes la

padecen, llegando a afectar al 1,5% de la población mayor de 65 años (Bergareche y

cols., 2004).

Se trata de un trastorno crónico del Sistema Nervioso Central causado por la degenera-

ción selectiva de neuronas dopaminérgicas en la región de la sustancia negra que culmi-

na con el agotamiento de dopamina en el cuerpo estriado y, además, se caracteriza por

la existencia de los Cuerpos de Lewy; unas inclusiones neuronales constituidas por neu-

rofilimentos que se acumulan tras su fragmentación y fosforilación anormal. La causa

final que induce a la muerte de las neuronas dopaminérgicas de la sustancia negra es

desconocida, aunque se considera que un posible aumento del estrés oxidativo, excito-

toxicidad, alteraciones del funcionamiento mitocondrial y apoptosis podrían desencade-


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nar esta muerte, no obstante, ninguno de ellos justifica por si solo el desarrollo de la

enfermedad (Arpa y cols., 2004).

La sintomatología de esta enfermedad se caracteriza por una lentitud/dificultad del mo-

vimiento (bradicinesia), temblor, rigidez y alteraciones de la postura y la marcha. Sin

embargo, el proceso degenerativo afecta también a otras estructuras neuronales provo-

cando unas manifestaciones clínicas variables donde podemos encontrar trastornos del

olfato, sueño, anímicos, cognitivos, digestivos o genitourinarios (Bergareche y cols.,

2004).

2.2. Diagnóstico de la Enfermedad de Parkinson

La EP es un proceso degenerativo cerebral de etiología desconocida, que carece de un

marcador biológico que permita su diagnóstico definitivo. En general, el diagnóstico es

básicamente clínico y para que sea confirmado por un especialista el paciente tiene que

tener bradicinesia y al menos uno de los siguientes síntomas: rigidez muscular, temblor

de reposo de 4 a 6 Hz (ciclos por segundo) o inestabilidad postural (Hughes y cols.,

1992).

Las pruebas complementarias que se realizan habitualmente tales como analíticas o téc-

nicas de imagen, no suelen aportar datos relevantes para el diagnóstico de la enferme-

dad.

2.3. Tratamiento de la Enfermedad de Parkinson

Los tratamientos actuales para esta enfermedad están enfocados en lograr una mejoría

sintomática (Arpa y cols., 2004). Podemos divirlos en tratamiento no farmacológico,

tratamiento farmacológico y tratamiento quirúrgico. Hoy en día, no existe ningún trata-

miento preventivo que impida el desarrollo de la enfermedad.

2.3.1. Tratamiento no farmacológico

El abordaje no farmacológico del paciente con EP, debe incluir la educación-

información del mismo, medidas de soporte, con valoración de las necesidades emocio-

nales, puesta en contacto con grupos de apoyo (Asociación Parkinson España), consejos

profesionales sobre todo de médicos y psiquiatras, así como consejos legales, financie-

ros y laborales. El ejercicio físico debe ser aeróbico, de bajo consumo energético, y en

cuanto a la nutrición es aconsejable una dieta equilibrada incluyendo todo tipo de comi-


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da, rica en fibra y fluidos para evitar el estreñimiento, con restricción de proteínas sólo

en estadios avanzados (Arpa y cols., 2004).

2.3.2. Tratamiento farmacológico

Cuando una persona es diagnosticada, la decisión de comenzar con tratamiento farma-

cológico (cuándo y con qué) por parte del especialista ha de ser individualizada para

cada paciente atendiendo a sus características: edad, perfil clínico, actividad diaria, co-

morbilidad, cumplimiento terapéutico, preferencias etc. Actualmente, disponemos prin-

cipalmente de tres agentes terapéuticos para tratar la enfermedad; levodopa, agonistas

dopaminérgicos e inhibidores de la monoaminooxidasa B.

o Levodopa

Está compuesta por un aminoácido de cadena larga que requiere de un transporte

activo para poder atravesar la barrera hematoencefálica. Es muy efectiva en la

sintomatología motora, especialmente en cuanto a la bradicinesia y la rigidez, su

introducción supuso un incremento en la esperanza de vida de estos pacientes.

Es un fármaco de primera elección, de manera que prácticamente todos los pa-

cientes son tratados con Levodopa a lo largo de la evolución de la enfermedad.

Este fármaco, aunque en el inicio de tratamiento muestra un gran beneficio clíni-

co, sin embargo, su uso continuado está asociado con la aparición precoz de

complicaciones motoras (discinesias coreiformes, distonias y fluctuaciones mo-

toras) (Fahn y cols., 2004).

La levodopa se administra con carbidopa o benserazida (inhibidores de la dopa

descarboxilasa) para mejorar su biodisponibilidad y tolerancia. Se recomienda

comenzar a dosis bajas e ir incrementando gradualmente hasta poder ajustar con

la dosis mínima que produzca respuesta satisfactoria. Además, podríamos añadir

un inhibidor de la catecol-orto-metiltransferasa (ICOMT) como entecapona que

mejora la biodisponibilidad de la levodopa y podría inducir una estimulación

dopaminérgica más fisiológica (Stocchi y cols., 2010).

o Agonistas Dopaminérgicos

Son fármacos que actúan directamente sobre receptores dopaminérgicos. Aun-

que tienen un menor beneficio sintomático en comparación con la levodopa, han

demostrado su utilidad en la prevención y tratamiento de las fluctuaciones moto-


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ras y las discinesias (Arpa y cols., 2004). Estos fármacos han demostrado ser

equipotentes a la levodopa en estadios precoces y provocan menos complicacio-

nes motoras, pudiendo permanecer en monoterapia durante años por lo que se

piensa en un posible efecto neuroprotector (Rascol y cols., 2000).

Los agonistas dopaminérgicos presentan efectos adversos que en algunos casos

pueden limitar su uso. Existen dos grupos:

- No ergóticos: ropinirol y pramipexol de administración oral, rotigotina

de administración transdérmica que resulta útil cuando se quiera evitar la

vía oral, aunque puede originar efectos adversos cutáneos y apomorfina

de administración subcutánea y no indicada en la EP inicial.

- Ergóticos: carbergolina, pergolida, lisurida y bromocriptina. En la

actualidad estos fármacos se usan como alternativa cuando ocurre un fra-

caso con el tratamiento de los no ergóticos y siempre monitorizados, de-

bido a la tendencia de inducir valvulopatías cardiacas de tipo fibrótico

(Schade y cols., 2007).

o Inhibidores de la Monoaminoxidasa B (IMAO-B)

Dentro de éste grupo de fármacos destacan la segilina y rasagilina, por su capa-

cidad de controlar los síntomas motores y de retrasar el uso de levodopa. Los in-

hibidores de la MAO en el tratamiento de la enfermedad de Parkinson se consi-

deran una alternativa de la levodopa para los pacientes en etapas iniciales de la

afección, dado que, si bien son menos eficaces que los agonistas dopaminérgi-

cos, son mejor tolerados que ellos. Por ello, son útiles como monoterapia en las

etapas iniciales de la enfermedad de Parkinson y como tratamiento complemen-

tario en los pacientes que reciben terapia de sustitución dopaminérgica. La rasa-

gilina suele preferirse a la selegilina debido a que carece de metabolitos posi-

blemente tóxicos y se asocia con menor frecuencia de hipotensión ortostática,

además ha generado gran interés por su efecto neuroprotector. En el caso de pa-

cientes con enfermedad más avanzada, que presentan fluctuaciones motoras y

disquinesias, la rasagilina es una alternativa de primera elección (Guay, 2006).


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o Otros agentes terapéuticos

Se han utilizado otros fármacos en la terapia de esta enfermedad, entre ellos, te-

nemos:

- Anticolinérgicos: Como pueden ser trihexifenidilo y biperideno. Se

usan en pacientes con sintomatología predominantemente tremórica, so-

bre la hipersialorrea y en el tratamiento de la dístonia. Son poco eficaces

sobre otros síntomas y es difícil suspende su utiliozación.. Su retirada

debe ser lenta para evitar un efecto rebote y algunos estudios sugieren

que podrían empeorar las discinesias inducidas por la levodopa (Lina-

zasoro, 1994).

- Amantidina: Se trata de un fármaco antiviral que tiene efecto anticoli-

nérgico, aumenta la liberación de dopamina e inhibe su recaptación. Re-

cientemente, al haberse comprado que bloquea los receptores NMDA (N-

metil-d-aspartato) se le atribuye un posible papel neuroprotector y anti-

discinético (Metman y cols., 1998). Es útil en fases iniciales con sinto-

matología leve, así como asociado a la levodopa en caso de respuesta dé-

bil al final del día, acinesia postprandial y discinesias pico de dosis. Su

eficacia es limitada en el tiempo, es difícil de suspender el tratamiento y

puede desarrollar tolerancia.

2.3.3. Tratamiento quirúrgico

El tratamiento quirúrgico se plantea para mejorar el control sintomático en pacientes

que, aunque tienen una buena respuesta a la terapia farmacológica resulta insuficiente

por la aparición de efectos secundarios limitantes. En los países desarrollados, la esti-

mulación cerebral profunda (ECP) prácticamente ha desplazado a las técnicas ablativas

(talamotomía, palidotomía, subtalamotomía) por su mejor perfil beneficio-riesgo, espe-

cialmente al permitir procedimientos bilaterales.

Finalmente indicar que en el momento actual no existe un tratamiento efectivo contra la

EP. Las nuevas estrategias terapéuticas en investigación están orientadas hacia la pre-

vención y disminución de la muerte de neuronas dopaminérgicas en la zona nigroestria-

tal, a través del uso de agentes neuroprotectores (Clarck, 2004), tales como agentes an-


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tioxidantes, antiinflamatorios, factores tróficos, etc. Asimismo, resulta de gran interés el

desarrollo de nuevos sistemas terapéuticos capaces de mejorar los tratamientos actuales,

tales como los nanosistemas.

3. OBJETIVOS

El objetivo de este trabajo es llevar a cabo una revisión bibliográfica sobre los distintos

Nanosistemas que existen actualmente como terapia innovadora de la enfermedad del

Parkinson, y a su vez clasificarlos en función de su vía de administración describiendo

todas sus características.

4. MATERIAL Y MÉTODOS

Para cumplir con los objetivos del trabajo la metodología que se utilizó fue una revisión

bibliográfica de alguno de los trabajos publicados en los últimos años en la base de da-

tos de Pubmed. La búsqueda se realizó con palabras clave en inglés como: “Nanoparti-

cles Parkinson”, “Nanospheres Parkinson”, “Parkinson disease” o “Nanosystems Par-

kinson disease”. Además de esta base de datos, se consultaron artículos cient íficos en

español y alguna guía clínica sobre el Parkinson.

5. RESULTADOS Y DISCURSIÓN

5.1. Características generales de los Nanosistemas

Los NS utilizados en la administración de fármacos para terapia o para diagnóstico son

estructuras coloidales formadas por macromoléculas, lípidos, materiales inorgánicos o

polímeros con un tamaño entre 1- 1000 nm. Sin embargo, partículas mayores de 200

nm no son muy utilizadas debido a que pueden activar el sistema inmunológico y ser

eliminadas en la sangre por las células Kupffer (Bawarski y cols., 2008). Dentro de los

nanosistemas se encuentran, entre otros, los nanoliposomas, las nanopartículas y las

micelas.

o Los nanoliposomas son vesículas esféricas compuestas de fosfolípidos anfifíli-

cos y colesterol, que se autoasocian en bicapas para encapsular un interior acuo-

so. Las moléculas anfifílicas de los fosfolípidos forman una bicapa cerrada en

forma de esfera de manera que intentan proteger sus grupos hidrófobos del me-

dio acuoso, mientras se mantiene en contacto con la fase acuosa a través del


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grupo de la cabeza hidrofílica. Los fármacos muy hidrofóbicos pueden ser en-

capsulados en estos liposomas, en el interior de la bicapa de fosfolipídica o en su

interfase. Aunque los liposomas varían mucho en tamaño, la mayoría son meno-

res de 400 nm. Las ventajas que presentan es que son capaces de incorporar mo-

léculas hidrofílicas, hidrofóbicas y anfifílicas. Además, sus propiedades físicas

como la carga superficial, el tamaño, la permeabilidad, rigidez de la pared o su

capacidad de carga pueden ser fácilmente modificadas. Y, por otro lado, evitan

el empleo de disolventes en la preparación de nanoformulaciones y tiene un am-

plio espectro de utilidad. Sin embargo, como desventajas tenemos que destacar

sus problemas de estabilidad, la pobre reproducibilidad de lote a lote y la dificul-

tad en su esterilización (Fahmy y cols., 2007).

o Nanopartículas son sistemas nanométricos constituidos por vesículas sólidas

formadas por macromoléculas, materiales inorgánicos, lípidos o polímeros. El

activo es incorporado en el interior de la nanopartícula o bien adsorbido en su

superficie. Según su composición pueden clasificarse en nanopartículas polimé-

ricas, lipídicas, nanopartículas de oro, etc.

Las nanopartículas poliméricas se preparan utilizando polímeros naturales o sin-

téticos. Los polímeros naturales utilizados en la preparación de nanopartículas

incluyen; polisacáridos (quitosano y alginato), aminoácidos; poli-lisina y poli-

ácido aspártico (PASA) o proteínas como la gelatina o albúmina. Estas nanopar-

tículas tienen la ventaja de proporcionar señales biológicas para interactuar con

receptores/transportadores específicos expresados por las células endoteliales,

pero tienen la desventaja de variabilidad de lote a lote, capacidad limitada para

la modificación controlada y pobre capacidad de seguimiento por las platafor-

mas de imágenes. Los polímeros sintéticos son los más utilizados en la prepara-

ción de nanopartículas poliméricas, y entre ellos tenemos; poli-etilenimina

(PEI), poli-alquilcianoacrilatos, poli-amidoamina (PAMAN), poli-ε-caprolatona

(PCL), poli ácido láctico-co-glicólico (PGLA), poliésteres poli ácido láctico

(PLA). A este respecto resultan de gran interés la utilización de polímeros bio-

degradables capaces de ser eliminados por el organismo una vez que el sistema

terapéutico ha realizado su efecto.

Las nanopartículas también pueden elaborase mediante la utilización de materia-

les inorgánicos, como el oro o el dióxido de sílice entre otros. Estos materiales


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ofrecen ventajas sobre los poliméricos en términos de control sobre el tamaño, la

forma, la sencillez de preparación y capacidad de funcionalización. Lo más im-

portante, es que los materiales inorgánicos son más fáciles de ser detectados me-

diante técnicas de microscopía o analíticas. También tiene desventajas, ya que

no pueden ser degradados o presentan toxicidad no deseada (Saraiva y cols.,

2016).

Las nanopartículas sólidas lipídicas (SLNs) generalmente son de forma esférica,

con un diámetro comprendido entre 50 y 1000 nm, y están compuestas mayorita-

riamente por lípidos biocompatibles y biodegradables. Entre sus ventajas se en-

cuentran el que, sea posible la encapsulación tanto de fármacos hidrófilos como

lipófilos, su habilidad para la liberación sostenida del fármaco incorporado, su

capacidad de prevenir la degradación química, fotoquímica y oxidativa del fár-

maco, la inmovilización del fármaco en su matriz sólida, el fácil escalado para la

producción y elaboración y el uso de lípidos sólidos de bajo coste en compara-

ción con los fosfolípidos y polímeros biodegradables. Sin embargo, presentan las

siguientes desventajas: capacidad de carga de fármaco relativamente baja, expul-

sión del fármaco desde la matriz durante el almacenamiento. Por ello, las SLNs,

surgieron los lípidos nanoestructurados (Nanostructured Lipid Carriers, NLCs).

Los NLCs están formados por moléculas lipídicas de diferente naturaleza, de tal

manera que contienen lípidos sólidos y líquidos a temperatura ambiente. La ma-

triz lípidica está más desstructurada lo que permite una mayor carga y se reduce

la expulsión del ingrediente activo durante el almacenamiento (Wissing y cols.,

2004)

o Las micelas son partículas coloidales manométricas, generalmente esféricas, con

un interior hidrofóbico y un exterior hidrofílico. Son ampliamente utilizadas en

la preparación de formulaciones farmacéuticas como agentes solubilizantes. Los

fármacos pueden ser atrapados en el interior de las micelas o adherirse covalen-

temente a las superficies de ellas. El tamaño de estas partículas es inferior a 50

nm de diámetro. Pueden circular durante períodos prolongados en la sangre,

evadiendo el sistema inmunológico del paciente. Por ello, se pueden utilizar para

la liberación gradual de fármacos y facilitar el diagnóstico in vivo. El exterior

hidrofílico de las micelas está diseñado para ser termodinámicamente estable y

biocompatible (Gaucher y cols., 2005). Al igual que en el caso de los liposomas


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y las NP, las micelas poliméricas pueden modificarse con ligandos para la admi-

nistración dirigida hacia células específicas. Entre las ventajas que poseen los

sistemas micelares se encuentran: su diámetro apropiado para permanecer de

forma prolongada en el organismo, no acumulación a largo plazo, gran solubili-

dad en agua, elevada estabilidad estructural.

Finalmente, los nanosistemas resultan útiles para facilitar simultáneamente la entrega de

fármacos o para el diagnóstico. En concreto, permiten dirigir el fármaco hacia zonas

concretas, tales como tumores y son capaces de atravesar la BHE. Esto se logra median-

te la funcionalización de la superficie del material con péptidos y ligandos permitiendo

que el material cargado con el ingrediente activo pueda ser administrado por vía sisté-

mica, aunque estos aún se dirigen específicamente al endotelio del tumor (Orive, 2010).

Además, los NS son interesantes para dirigir fármacos al cerebro debido a la posibilidad

de modularlos en términos de forma, tamaño, hidrofobicidad, capa, química y la carga

superficial. El control de estas características puede mejorar la capacidad de los Nano-

sistemas para mejorar la estabilidad del agente terapéutico en la circulación, para con-

trolar la liberación de carga en el sitio diana deseado, para mejorar la penetración de la

BHE y para escapar del sistema retículo endotelial (Saraiva y cols., 2016). Estas caracte-

rísticas se resumen a continuación y quedan recogidas en la figura 1.

Figura 1. Resumen de las características de las nanopartículas (Tomado de Saraiva y cols., 2016).

5.2. Factores que influyen en el paso de las nanopartículas a través de la BHE

Existen varios parámetros como hemos mencionado anteriormente que afectan a la

permanencia de la nanopartículas en circulación general, su paso a través de la BHE y

liberación del ingrediente activo a nivel celular (Saraiva y cols., 2016). Estos son:


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Tamaño-penetración: Existe una correlación inversa entre estos dos parámetros y

hasta ahora la mayoría de los estudios realizados han utilizado nanopartículas

con un diámetro entre 50-100 nm.

Forma: Influye en la distribución y la captación celular. En la mayoría de estu-

dios se han utilizado con forma esférica ya que son más fáciles de preparar.

Aunque en estudios in vitro, se ha demostrado que nanopartículas de poliestireno

con forma de barra recubiertas con un anticuerpo contra el receptor de la transfe-

rrina mostraron una acumulación de 7 veces más en comparación con su homó-

logo esférico.

El potencial zeta: La mayoría de los nanosistemas descritos tienen un potencial

zeta moderado porque se ha visto que los de potencial alto o muy alto causan to-

xicidad.

Número de ligandos: El número de ligando, así como su afinidad por el receptor

tiene un impacto importante en el transporte de nanosistemas a través de la BHE.

5.3. Nanosistemas desarrollados para el tratamiento del Parkinson

5.3.1. Nanosistemas de administración intravenosa

o Nanopartículas de PLGA cargadas con dopamina (DA-PLGA)

Puhaja y cols (Pahuja y cols., 2015) han desarrollado unas nanopartículas poli-

méricas de poli (ácido láctico-co-glicólico) (PLGA) cargadas con dopamina, con

un diámetro medio de 120 nm, y un potencial zeta de -3mV. Estas nanopartícu-

las fueron evaluadas en un modelo animal de Parkinson utilizado ratas tratadas

con 6-OHDA. El sistema desarrollado fue capaz de mejorar el comportamiento

de los animales. En concreto producían una reducción de la rotación inducida

por anfetaminas 7 días después de haber finalizado con el tratamiento sin mos-

trar ningún signo de alteraciones cardiacas o cambios significativos en el cere-

bro. Este efecto atenuante de las NPs sobre el comportamiento rotatorio confir-

mó su actividad antiparkinsoniana en el modelo animal utilizado (figura 2).

Las nanopartículas eran capaces de atravesar la BHE accediendo a la sustancia

negra y el cuerpo estriado, localizándose en las proximidades y en el inte-

rior de las neuronas dopaminérgicas. Por otra parte, lograba una libera-

ción lenta y controlada de DA, así como una reducción del aclaramiento


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plasmático y la auto-oxidación. Las nanopartículas lograron aumentar los

niveles de DA y sus metabolitos; ácido homovanílico (HCA) y ácido

dihidroxifenilacético (DOPAC) casi hasta niveles similares a los obteni-

dos en las ratas control.

Figura 2. Comparación de los resultados obtenidos de la rotación inducida por anfetami-

nas antes y después de 7 días de tratamiento en grupo control (Sham), grupo de ratas tratada

con 6-OHDA (Les), grupo ratas tratadas con NPS-DA en dosis única ( DA NPS-SD ) y en do-

sis múltiple (DA NPS-DD)( 2 dosis espaciadas por un día). * Significativamente diferente (* p

<0,05, ** p <0,01, *** p <0,001). A = vs respectivo puntaje de pretratamiento, b = frente a

control (Tomado de Pahuja y cols., 2015).

o Nanopartículas de PAMAN y PEG modificadas por lactoferrina cargadas con un

plásmido para el gen del factor humano glial derivado de la línea celular neuro-

trófica (hGDNF)

En la enfermedad de Parkinson, tanto en pacientes como en modelos animales se

incrementan los niveles de receptores de lactoferrina en las neuronas dopami-

nérgicas del Sistema Nervioso. Estos receptores están potencialmente implica-

dos en la captación neuronal de hierro neuronal, lo que contribuye a la degenera-

ción neuronal dopaminérgica. Esto sugiere que la eficacia de las nanopartículas

en esta enfermedad podría mejorarse uniéndose a lactoferrina. Además, ésta

puede proteger y ejercer un efecto antioxidante sobre las neuronas dopaminérgi-

cas por quelación de los altos niveles de hierro presentes en el sistema nervioso

y en el estriado de pacientes con EP y modelos animales, lo que sugiere que la

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lactoferrina puede tener un doble efecto, actuando como un ligando para promo-

ver la afinidad de las nanopartículas con los receptores de lactoferrina en las re-

giones dopaminérgicas lesionadas y al inducir la reparación de las mismas (Sa-

raiva y cols., 2016).

Basándose en todas estas suposiciones, Huang y sus colaboradores (Huang y

cols., 2010) desarrollaron nanopartículas poliméricas de Poli(amidoamina)

(PAMAN) y polietilenglicol (PEG) con un diámetro aproximadamente 200 nm y

un potencial zeta 30mV, utilizando como ligando lactoferrina y cargado con un

plásmido con gen del factor neurotrófico derivado de la línea glial humana

(hGDNF). El factor neurotrófico derivado de la línea celular glial (GDNF) tiene

efectos neuroprotectores sobre las neuronas dopaminérgicas (DA) tanto in vivo

como in vitro, sin embargo, no es capaz de atravesar la BHE (Chen y cols.,

2014). Esta nanoformulación fue capaz de atravesar la BHE, suministrar GDNF

y ejercer un efecto neuroprotector sobre las neuronas dopaminérgicas, así como

mejorar la actividad locomotora, en un modelo animal de Parkinson (ratas) indu-

cido por rotenona. Estos efectos fueron más marcados después de de la adminis-

tración de dosis múltiple.

Finalmente, se logró la recuperación funcional de dopamina como se muestra

por el incremento de neurotransmisores de monoamina en los modelos inducidos

con rotenona.

o Nanopartículas de PEG-PGLA funcionalizadas con lactoferrina cargadas con

urocortina

La urocortina es un péptido relacionado con la hormona liberadora de cortico-

tropina, es también un objetivo prometedor para proteger las neuronas dopami-

nérgicas, pero es incapaz de cruzar la BHE. Por ello, Saraiva y cols (Saraiva y

cols., 2016) han desarrollado unas nanopartículas poliméricas de polietilenglicol

(PEG) y poli (ácido láctico-co-glicólico) (PLGA) funcionalizadas con lactoferri-

na, con un diámetro aproximadamente de 90 nm y un potencial zeta -24 mV, pa-

ra la administración de urocortina al cerebro. El sistema elaborado fue ensayado

en un modelo animal de Parkinson (ratas tratadas con 6-OHDA). Los niveles del

péptido en cerebro (corteza y regiones estriadas) después de la administración de


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las nanopartículas funcionalizadas con lactoferrina fueron muy superiores a los

obtenidos con las nanopartículas no funcionalizadas. Además, con la última

formulación los valores encontrados fueron prácticamente nulos. Esta formula-

ción fue capaz de proteger las neuronas dopaminérgicas, mejorar los déficits

funcionales locomotores (evaluados mediante la prueba de rotación de apomor-

fina) y aumentar los niveles de dopamina y sus metabolitos; ácido homovanílico

(HVA) y ácido dihidroxifenilacético (DOPAC), sin observar un incremento sig-

nificativo de la toxicidad (detectada por pruebas de inmunohistoquímica CD 68

y viabilidad celular) (Hu y cols., 2011).

5.3.2. Nanosistemas de administración intracraneal

o Combinación de Nanoesferas de factor derivado de la glía-línea celular neurotró-

fico (GDNF) y factor de crecimiento endotelial vascular (VEGF)

La eficacia de los factores neurotróficos (FNT) como el GDNF o factores angio-

génicos como el VEGF en la regulación positiva de los procesos neurogénicos

esenciales los convierte en candidatos ideales para modificar la evolución de la

EP. Sin embargo, los problemas esenciales para su uso son su corta semivida y

su rápida degradación in vivo. Es por eso que muchos estudios se centran en el

diseño de diferentes sistemas de suministro de fármacos para mejorar la libera-

ción de estas proteínas en el tejido cerebral. Así, Herran y cols (Herrán y cols.,

2014) han obtenido nanopartículas de PGLA cargadas con VEGF y GDNF, con

un tamaño de aproximadamente 250 nm y un potencial zeta alrededor de -30mV.

Éstas se administraron directamente en el cuerpo estriado, y en el estudio se ana-

liza su capacidad sinérgica para restaurar las 6-OHDA-áreas dañadas, así como

su capacidad para mejorar el comportamiento en un modelo animal de Parkinson

(ratas) inducido con 6-OHDA. Los estudios de liberación in vitro realizado con

nanopartículas cargadas con VEGF y GDNF mostraron un perfil bifásico similar

con una liberación sostenida de VEGF y GDNF durante 30 días.

Por otra parte, se evaluó el efecto neuroprotector del VEGF y GDNF liberados

de las nanopartículas frente a la neurotoxicidad 6-OHDA, en la línea celular

PC12. En este ensayo se demostró que la combinación de VEGF y GDNF au-

mentó la viabilidad celular y atenuó la apoptosis inducida por 6-OHDA, incluso


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cuando se administró la mitad de la dosis de los factores individuales, mostrando

los efectos sinérgicos de VEGF y GDNF.

Finalmente indicar que las nanopartícula elaboradas han sido estudiadas in vivo,

analizando el potencial de la administración combinada, a la dosis más baja

(1.25µg) de VEGF y GDNF para lograr la restauración de las áreas cerebrales

dañadas. Para ello se seleccionó un modelo de rata parcialmente lesionada, con

el objetivo de probar la eficacia del sistema durante 10 semanas de tratamiento.

Los resultados obtenidos del análisis de esta área específica (substancia negra)

mostraron un aumento considerable de la densidad de neuronas en el grupo tra-

tado con la combinación de nanopartículas de VEGF y GDNF (figura 3A). Esta

mejora se puede observar claramente en las imágenes en serie de la figura 3B.

Figura 3. A Densidad de las neuronas dopaminérgicas en sustancia negra. (# P<0,05 grupo

ratas administradas NS-GDNF frente al grupo rata tratada con 6-OHDA; *** P<0,001 grupo

ratas administradas con VEGF- NS y NS-GDNF frente a ratas tratadas con 6-OHDA y grupo

de NS-no cargados). B Fotomicrografías de la sustancia negra inmunotinadas para la tirosi-

na hidroxilasa a partir de un hemisferio intacto (control) y hemisferios lesionados con 6-

OHDA de los diferentes grupos experimentales.

Control: rata control, Sham: rata tratada con 6-OHDA, Empty-NS: NP no cargadas, VEGF-

NS: NP cargadas con VEGF, GDNF-NS: Np cargadas con GDNF (tomado de Herrán y cols.,

2014).

3B


- 16 -

5.3.3. Nanosistemas de administración intranasal

o Nanopartículas de gelatina a base de fosfolípidos cargadas con sustancia P (SP-

GNP)

Como miembro de la familia de péptido de la taquiquinina, la sustancia P (SP)

puede desempeñar un papel importante en el tratamiento de la neurona dopami-

nérgica enferma a través de la desactivación de la vía quinasas c-Jun N-terminal

(JNK) y la inhibición de la apoptosis neuronal. Pero la SP es una macromolécula

que no puede penetrar en la BHE. Los investigadores han demostrado que la na-

nopartículas lipídicas de gelatina modificada con polaxamer 188 (tensioactivo

no iónico) pueden utilizarse para la administración de fármacos vía intranasal, ya

que pueden evitar la BHE y acceder al SNC a través de la vía olfativa y la vía

del trigémino. Además, las nanopartículas de gelatina poseen carga negativa lo

que permite reducir el aclaramiento mucociliar, extender el tiempo de residencia

en el lugar de administración y mejorar el efecto terapéutico (Zhao y cols., 2016).

Basado en lo anteriormente mencionado, Zhao y cols han preparado nanopartí-

culas de gelatina a base de fosfolípidos. Dichas nanopartículas han sido evalua-

das in vitro e in vivo. Los estudios in vitro se realizaron utilizando la línea celu-

lar PC-12 tratadas con 6- OHDA para examinar el efecto de la SP en el creci-

miento celular. La SP dentro del rango de concentraciones 1-100 nmol/L puede

mejorar el crecimiento celular y disminuir la apoptosis, por lo que podría ser útil

para el tratamiento de la enfermedad de Parkinson. Además, la incubación de la

línea celular PC-12 con nanopartículas aumentó la viabilidad celular en compa-

ración con la incubación con SP en solución (Figura 4).

Figura 4. Porcentaje viabilidad celular de la solución de SP vs. SP-GNP en diferentes con-

centraciones en células PC-12 tratadas con 6-OHDA. ** representa p < 0,01 frente a células

enfermas 6-OHDA sin tratamiento con SP (Tomado de Zhao y cols., 2016).

4


- 17 -

Para el experimento in vivo, se inyectó 6-OHDA en el cuerpo estriado derecho

de ratas para crear modelo de rata hemiparkinsoniana. Estas ratas se dividieron a

continuación en 6 grupos y se administraron SP o NP de gelatina cargada con SP

por vía intranasal o intravenosa. Finalmente, las ratas fueron sacrificadas y se

evaluaron los niveles de tirosina hidrolasa (TH), proteína c-Jun fosforilada (p-c-

Jun) y caspasa-3 mediante estudios de inmunohistoquímica y análisis Western

Blot. El estudio indica que la SP puede desempeñar un papel importante en la

desactivación de la vía JNK y la inhibición de la expresión de la capasa-3, recu-

perando así las neuronas dopaminérgicas enfermas y disminuyendo la apoptosis

neuronal en ratas hemiparkinsonianas. Aunque los niveles de p-c-Jun y caspasa-

3 disminuyen cuando se administra SP se desconoce si la reducción del nivel de

caspasa-3 causada por la desactivación de la vía JNK o por la inhibición de la

expresión de la capasa-3. Además, se midió el efecto de las nanopartículas- SP

y solución SP mediante la cuantificación de comportamiento rotacional y los ni-

veles de TH. La administración de nanopartícula produjo una mejoría en el com-

portamiento, la regeneración neuronal, aumentos de niveles TH en sustancia ne-

gra y una menor medida de pc-jun y caspasa-3, en relación a la solución de SP.

Por tanto, las nanopartículas mostraron una penetración más eficaz para células

PC-12 y BHE, junto a una inhibición más fuerte de apoptosis de las células tanto

in vitro como in vivo.

6. CONCLUSIÓN

Las investigaciones actuales apuntan como algo innovador la formulación de nanosis-

temas en el tratamiento de la enfermedad de Parkinson, al dirigir de forma controlada

y/o selectiva los principios activos al lugar de acción. Sobre todo, son importantes

cuando las características físico-químicas, biofarmacéuticas y/o farmacocinéticas com-

prometan su uso terapéutico.


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7. BIBLIOGRAFÍA

- Arpa, J., Vivancos, F. Tratamiento de la enfermedad de Parkinson. Inf Ter Sist

Nac Salud. 28: 57-69, 2004.

- Bawarski, N., Chidlowsky, E., Bharali, DJ. et al. Emerging nanopharmaceuti-

cals. Nanomed Nanotech Biol Med. 4:273-282, 2008.

- Bergareche, A., De La Puente, E., López de Munain, A. Prevalence of Par-

kinson’s disease and other types of Parkinsonism. A door-to-door survey in Bi-

dasoa, Spain. J Neurol. 251: 340-345, 2004.

- Chen, SS., Yang, C., Hao, F.et al. Intrastriatal GDNF gene transfer by induci-

ble lentivirus vectors protects dopaminergic neurons in a rat model of parkinson-

ism. Exp Neurol, 261; 87-96. 2014.

- Clarck, C. Neuroprotection and pharmacotherapy for motor symptoms in Par-

kinson’s disease. Lancet Neurol., 3:466-474, 2004.

- Fahmy, TM., Fong, PM., Park, J. et al. Nanosystems for simultaneous Imag-

ing and drug delivery to T cells. Amer Assoc Pharm Scient J. 9:171-180, 2007.

- Fahn, S., Oakes, D., Shoulson, I. et al. Levodopa and the progression of Par-

kinson´s disease. N Engl J Med.351:2489-2508, 2004.

- Gaucher, G., Dufresn, MH., Sant, VP. Et al. Block copolymer micelles: prep-

aration, characterization and application in drug delivery. J Contr Rel.109:169-

88, 2005.

- Guay, Dr. Rasagiline (TVP-1012): A New Selective Monoamine Oxidase Inhib-

itor for Parkinson's Disease. Am J Geriatr Pharmacother. 4:330-346, 2006.

- Herrán, E., Requejo, C., Ruiz-Ortega, JA. et al. Increased antiparkinson effi-

cacy of the combined administration of VEGF- and GNDF- loaded nanospheres

in a partial lesion model of Parkinson’s disease. Int J Nanomedicine 9: 2677-

2687, 2014.

- Hu, K., Shi, Y., Jiang, W.et al. Lactoferrin conjugated PEG-PLGA nanoparti-

cles for brain delivery: Preparation, characterization, and efficacy in Parkinson's

disease. Int. J.Pharmaceutics. 415; 273-283. 2011.

- Huang, R., Ke, W., Liu, Y.et al. Gene therapy using lactoferrin-modified nano-

particles in a rotenone-induced chronic Parkinson model. J Neurol Sci. 290:

123–130, 2010.

https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/?term=Chen%20SS%5BAuthor%5D&cauthor=true&cauthor_uid=24997241

https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/?term=Yang%20C%5BAuthor%5D&cauthor=true&cauthor_uid=24997241

https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/?term=Hao%20F%5BAuthor%5D&cauthor=true&cauthor_uid=24997241


- 19 -

- Hughes, AJ., Be-Sholomo, Y., Daniel SE, Lees A. What features improve the

accurancy of clinical diagnosis in Parkinson´s disease. Neurology.42: 1142-

1146, 1992.

- Linazasoro, G. Antocholinergics and dyskinesia. Mov Disord. 1994; 9: 689,

1994.

- Metman, LV., Del Dotto, P., Van der Munckoff, P. et al. Amantadine as

treatment for dyskinesias and motor fluctuations in Parkinson´s disease. Neurol-

ogy .50: 1323-1326, 1998.

- Orive G. Biomaterial-based technologies for brain anti-cancer therapeutics and

imaging. (Biochim Biophys Acta). 1806:96-107, 2010.

- Pahuja, R., Seth, K., Shukla, A. et al. Trans-blood brain barrier delivery of do-

pamine loaded nanoparticles reverses functional deficits in parkinsonian rats.

ACS Nano. 9: 4850-4871, 2015.

- Rascol, O., Brooks, DJ., Korcyn, Ad. Et al. A five-year study of dyskinesias in

patients with early Parkinson´s disease who were treated with ronipirole or levo-

dopa. N Engl J Med. 342: 1484-1491, 2000.

- Saraiva, C., Praça, C., Ferreira, R. et al. Nanoparticle-mediated brain drug de-

livery: Overcoming blood-brain barrier to treat neurodegenerative diseases. J.

Control. Release 235: 34-47, 2016.

- Schade, R., Andersohn, F., Suissa, S. et al. Dopamine agonist and the risk of

cardiac-valve regurgitacion. N Engl J Med. 356: 29-38, 2007.

- Stocchi, F., Rascol, O., Kieburtz, K. et al. Initiating levodopa/carbidopa thera-

py with and without entacapone in early Parkinson disease: the STRIDE-PD

study. Ann Neurol. 68: 18-27, 2010.

- Wissing, SA., Kayser, O., Müller, RH. Solid lipid nanoparticles for parenteral

drug delivery. Adv Drug Dely Rev. 56:1257-1272, 2004.

- Zhao, Y-Z., Jin, R-R., Yang, W. et al. Using Gelatin Nanoparticle Mediated

Intranasal Delivery of Neuropeptide Substance P to Enhance Neuro-Recovery in

Hemiparkinsonian Rats. PLoS ONE 11: 1-18, 2016.

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