Crotoxina, extraído del veneno de la serpiente de cascabel sudamericana Crotalus durissus terrificus, ha sido estudiado durante casi un siglo por su analgésico, actividades antiinflamatorias y antitumorales y como un paralizador muscular aún más poderoso que la toxina botulínica. Sin embargo, la toxicidad de la crotoxina limita su uso medicinal.

Un nuevo estudio publicado por investigadores brasileños en la revista Toxinas , muestra que los efectos terapéuticos de la crotoxina se pueden mejorar y su toxicidad se reduce cuando se encapsula en sílice nanoestructurada SBA-15, un material desarrollado originalmente para su uso en formulaciones de vacunas.

El estudio se llevó a cabo bajo los auspicios del Instituto Nacional de Ciencia y Tecnología (INCT) de Brasil en Toxinas , uno de los INCT apoyados por la FAPESP (Fundación de Investigación de São Paulo) en el estado de São Paulo en alianza con el Consejo Nacional de Desarrollo Científico y Tecnológico (CNPq), una agencia del gobierno brasileño. El investigador principal del INCT es Osvaldo Augusto Sant'Anna.

El estudio fue parte de la investigación doctoral de Morena Brasil Sant'Anna, cuya directora de tesis es Gisele Picolo. La propia Picolo fue la investigadora principal de un proyecto sobre el mismo tema. En el estudio participaron las investigadoras Flavia Souza Ribeiro Lopes y Louise Faggionato Kimura, que se realizó en el Instituto Butantan de São Paulo.

Osvaldo Sant'Anna es el investigador principal de un proyecto temático en el Instituto Butantan para estudiar la sílice mesoporosa como adyuvante de vacunas en colaboración con Márcia Fantini, profesor del Instituto de Física de la Universidad de São Paulo (IF-USP). Un adyuvante es un agente que se usa junto con un antígeno de vacuna para aumentar la respuesta inmune específica del antígeno del huésped.

"Las personas que responden mal a las vacunas suelen tener macrófagos que catabolizan el antígeno muy rápidamente, por lo que no hay tiempo para que sus linfocitos induzcan una respuesta completa en términos de producción de anticuerpos, Osvaldo Sant'Anna dijo a Agência FAPESP:"Las investigaciones han demostrado que la sílice nanoestructurada ralentiza los macrófagos".

Los estudios de Osvaldo Sant'Anna muestran que los ratones producen más anticuerpos contra un antígeno cuando se administra con sílice, que se compone de microestructuras y se puede moldear para encapsular moléculas de diferentes formas y tamaños.

Cuando se probó la sílice con otras toxinas, Se descubrió un nuevo efecto protector. "En pruebas realizadas en caballos para producir suero antidiftérico y con toxina tetánica, Descubrimos que la sílice hace que los antígenos sean menos potentes y reduce el efecto adverso de la toxina diftérica. "Dijo Osvaldo Sant'Anna.

Estos hallazgos fueron bienvenidos por Picolo y Morena Brazil Sant'Anna, colegas de Osvaldo Sant'Anna en el Instituto Butantan. "Estudio la crotoxina desde 2011. Los resultados son positivos en cuanto a su efecto analgésico, pero su toxicidad siempre ha sido una limitación. Usar sílice fue una gran idea. Esta es la primera vez que se combinan las dos moléculas, "Dijo Picolo.

Dolor neuropático

El artículo publicado en Toxinas informa sobre un estudio diseñado para investigar los efectos de la crotoxina combinada con sílice SBA-15 cuando se usa para tratar el dolor neuropático, una condición crónica causada por lesiones en los nervios sensibilizados. El tratamiento del dolor crónico es un desafío para los médicos porque los analgésicos comunes, como los medicamentos antiinflamatorios y los opioides, no tienen el efecto deseado.

Para evaluar el potencial terapéutico de la crotoxina en este entorno, los investigadores realizaron experimentos con ratones, inducir una condición similar al dolor neuropático al lesionar el nervio ciático.

El primer hallazgo positivo fue el resultado de una prueba para determinar la dosis máxima de crotoxina con y sin sílice. "Observamos que se podría administrar una mayor cantidad de la toxina combinada con sílice sin efectos secundarios adversos y que, por lo tanto, se podría aumentar la dosis, Morena Brasil dijo Sant'Anna. Era posible administrar una dosis 35% mayor de crotoxina cuando se combinaba con sílice.

El siguiente paso fue probar la formulación en animales. Se les administró el complejo crotoxina / sílice (CTX:SBA-15) mientras experimentaban dolor agudo (inmediatamente después de un procedimiento de lesión del nervio ciático) o dolor crónico (quince días después). En ambos casos, el complejo se administró en una sola dosis o en cinco dosis (una dosis diaria durante cinco días consecutivos).

Tanto en la etapa aguda como en la crónica, el efecto analgésico duró más cuando se combinó crotoxina con sílice. En una de las pruebas, una sola dosis fue suficiente para revertir la hipernocicepción (mayor sensibilidad a los estímulos dolorosos) hasta 48 horas después de su administración.

Mecanismos de acción

La crotoxina es un potente analgésico porque actúa sobre diferentes vías del dolor. Para determinar si sus mecanismos de acción serían los mismos en la nueva formulación, los investigadores administraron antagonistas de los receptores implicados en el dolor poco antes del complejo crotoxina / sílice. Si el complejo fue eficaz incluso con los receptores bloqueados, esto significaría que su mecanismo de acción podría ser diferente al de la molécula convencional.

"Descubrimos que los receptores muscarínicos y adrenérgicos, que actúan sobre el sistema nervioso, y receptores de formilo, que son objetivos de compuestos antiinflamatorios naturales, participaron en la acción del complejo crotoxina / sílice. En otras palabras, no hubo cambios en el mecanismo de acción, "Morena Brasil Sant'Anna dijo.

El equipo observó cambios en los niveles de citocinas proinflamatorias y antiinflamatorias. "Expresión de interleucina 6 [IL-6], que está asociado con la inflamación, disminuido, mientras que el nivel de IL-10, que controla el proceso inflamatorio, aumentado. También observamos una reducción en la activación de astrocitos y microglia, células del sistema nervioso central involucradas en respuestas inflamatorias, "Dijo Picolo.

Debido a que la sílice influye en la respuesta inmune, los investigadores decidieron ver si la defensa contra la toxicidad que desencadena terminaría obstaculizando la acción beneficiosa de la crotoxina. Esta posibilidad fue probada y descartada en el estudio. Los ratones produjeron altos niveles de anticuerpos, pero esto no afectó el resultado, según Picolo.

"Probablemente porque la crotoxina estaba encapsulada y los anticuerpos producidos no pudieron alcanzarla, " ella dijo.

El complejo obtiene otra ventaja de esta protección:podría administrarse por vía oral a ratones, por primera vez, con resultados positivos. Esto fue posible porque la estructura de SBA-15 es similar a la de un panal, protegiendo el ingrediente activo contra la degradación en el estómago.

"También garantiza la liberación controlada de la crotoxina en el organismo, lo que puede explicar el efecto analgésico duradero, "Dijo Picolo.

Próximos pasos

Los investigadores ahora están investigando si la combinación de crotoxina con SBA-15 puede usarse para tratar la esclerosis múltiple. Los resultados de esta investigación también han sido positivos hasta ahora, y pronto se publicará un artículo.

Sin embargo, serán necesarios más estudios antes de que la combinación pueda convertirse en medicación. "La crotoxina es una molécula grande con una estructura compleja que es difícil de replicar en el laboratorio, por lo que el uso ampliado está muy lejos, "Dijo Picolo.

Alguna forma de síntesis sería la solución ideal. Actualmente se están realizando ensayos con veneno purificado extraído directamente de la serpiente de cascabel.