Una innovación hace posible aplicar el veneno de la serpiente de cascabel para tratar el dolor crónico
AGENCIA FAPESP/DICYT – La crotoxina, una sustancia extraída del veneno de la cascabel tropical austral (Crotalus durissus terrificus), ha venido siendo estudiada desde hace casi un siglo debido a su potencial analgésico, antiinflamatorio, antitumoral e incluso como un paralizante muscular más potente que la toxina botulínica. Sin embargo, la toxicidad de su molécula constituye aún un factor que limita su aplicación como medicamento.
Un nuevo estudio, publicado por científicos brasileños en la revista Toxins, muestra ahora que es posible potenciar los efectos terapéuticos y reducir su toxicidad al encapsular a la crotoxina con un material conocido como sílice nanoestructurada SBA-15, originariamente desarrollado para su uso en fórmulas de vacunas.
Este trabajo se llevó adelante en el ámbito del Instituto Nacional de Ciencia y Tecnología (INCT) en Toxinas –uno de los INCTs apoyados por la FAPESP - Fundación de Apoyo a la Investigación Científica del Estado de São Paulo, en São Paulo, en alianza con el Consejo Nacional de Desarrollo Científico y Tecnológico (CNPq) de Brasil, vinculado al gobierno federal– bajo la coordinación de Osvaldo Augusto Sant’Anna. Y forma parte de la tesis doctoral de Morena Brazil Sant’Anna, dirigida por la profesora Gisele Picolo, quien también coordinó un proyecto sobre el tema. Las investigadoras Flavia Souza Ribeiro Lopes y Louise Faggionato Kimura participaron también en el estudio, realizado en el Instituto Butantan, en São Paulo.
Osvaldo Sant’Anna coordina en el Butantan un Proyecto Temático en cuyo marco se estudia la sílice mesoporosa como adyuvante vacunal (una sustancia capaz de potenciar el efecto de las vacunas), en colaboración con la profesora Márcia Fantini, del Instituto de Física de la Universidad de São Paulo (USP).
“Las personas que responden mal a las vacunas suelen tener macrófagos que catabolizan muy rápido el antígeno, sin dar tiempo para que los linfocitos induzcan la respuesta completa de producción de anticuerpos”, le explicó Osvaldo Sant’Anna. “Y hay trabajos que muestran que la sílice nanoestructurada logra dejar a esos macrófagos un poco más lentos.”
En sus estudios, el investigador observó que los ratones producen más anticuerpos contra el antígeno cuando se lo administra con sílice. Este mineral está conformado por microestructuras y puede moldeárselo para encapsular moléculas de distintos tamaños y formas.
Cuando se testeó la sílice con otras toxinas, se descubrió un nuevo efecto protector. “Realizamos ensayos en caballos con la producción del suero diftérico y con la toxina del tétanos, y notamos que la sílice hace que los antígenos sean menos potentes y, además, disminuye el efecto adverso de la toxina diftérica”, explicó Osvaldo Sant’Anna.
Para Picolo y Brazil Sant’Anna, vecinas de Osvaldo Sant’Anna en el Instituto Butantan, estos resultados cayeron como anillo al dedo. “Estudio la crotoxina desde 2011, con resultados analgésicos alentadores, pero su toxicidad constituía un factor limitador. Surgió entonces la idea de utilizar la sílice. Es la primera vez que se juntan ambas moléculas”, comentó Picolo.
El dolor neuropático
El objetivo del estudio publicado en Toxins consistió en investigar los efectos de la crotoxina combinada con sílice SBA-15 en el tratamiento del dolor neuropático. Se trata de un tipo de dolor crónico causado por lesiones en nervios sensitivos. Su tratamiento se erige como un reto para los médicos, pues los analgésicos comunes, entre ellos los antiinflamatorios y los opiáceos, no tienen la eficacia anhelada.
Para evaluar el potencial terapéutico de la crotoxina en este escenario, los investigadores realizaron experimentos con ratones. Se les indujo a los animales una condición similar al dolor neuropático mediante una lesión en el nervio ciático.
El primer buen resultado surgió al probar con la dosis máxima de crotoxina con y sin sílice. “Vimos que fue posible administrar una cantidad mayor de la toxina conjugada sin los efectos adversos, entonces pudimos elevar la dosis”, comentó Brazil Sant’Anna. Con el mineral, fue posible administrar una dosis un 35% mayor de la molécula.
Luego se puso a prueba la fórmula en los animales. Se les aplicó una dosis del complejo crotoxina-sílice (CTX:SBA-15) durante la fase aguda de la dolor (inmediatamente después de la cirugía que lesionó los nervios) y durante la fase crónica (14 días después de la intervención) en distintas variantes: en dosis única o cinco días consecutivos de medicación.
Tanto durante la fase aguda como durante la fase crónica, el efecto analgésico se mostró más prolongado cuando la crotoxina estaba conjugada con sílice. En una de las pruebas, una sola administración fue capaz de revertir parcialmente la hipernocicepción –la sensibilidad aumentada a estímulos– hasta 48 horas después del tratamiento.
Los mecanismos de acción
La crotoxina constituye un analgésico poderoso porque actúa en diferentes vías implicadas en el dolor. Para verificar si los mecanismos de acción se mantendrían en la nueva fórmula, los investigadores aplicaron un poco antes del fármaco conjugado sustancias antagonistas de receptores implicados en el dolor ya conocidos para el efecto de la crotoxina.
Si la crotoxina conjugada con sílice actuase efectivamente con esos receptores bloqueados, esto constituiría una señal de que su vía de acción podría ser distinta a la de la molécula convencional.
“Observamos que los mismos receptores, tales como los muscarínicos y adrenérgicos, que actúan en el sistema nervioso, y los péptidos formil, que son blancos de compuestos antiinflamatorios naturales, estaban implicados en la acción de la crotoxina conjugada. Es decir que el mecanismo de acción no se alteró”, comenta Brazil Sant’Anna.
El equipo observó cambios en las citoquinas pro y antiinflamatorias en circulación. “La interleucina 6 [IL-6], ligada a la inflamación, disminuyó, mientras que los niveles de la IL-10, que controla el proceso inflamatorio, subieron. Y notamos también una disminución de la activación de astrocitos y microglías, células del sistema nervioso central implicadas en la respuesta inflamatoria”, comentó Picolo.
Como la sílice influye sobre la respuesta inmune, subsistía la duda con relación a si la defensa contra la toxicidad que esta desencadenaba no terminaría yendo en detrimento de la acción beneficiosa de la crotoxina. Esta variable también se puso a prueba (y se la dejó de lado) en el estudio. Los ratones produjeron efectivamente una alta dosis de anticuerpos, pero eso no obstaculizó el resultado final.
“Probablemente fue así porque la crotoxina está encapsulada y los anticuerpos producidos no logran llegar a la molécula”, dijo Picolo.
Esta protección dota de otra ventaja al compuesto conjugado: pudo administrárselo por vía oral a los ratones por primera vez y con resultados positivos. Esto fue posible porque la SBA-15 posee una estructura similar a la de los panales de miel, que protegen al principio activo contra el proceso de degradación que sufriría en el estómago.
“Asimismo, permite promover una liberación controlada de la crotoxina en el organismo, lo que puede explicar el efecto analgésico prolongado”, dijo Picolo.
Los próximos pasos
El grupo investiga ahora si la conjunción de crotoxina y SBA-15 puede aplicarse en el tratamiento de la esclerosis múltiple. Los resultados de esta línea de investigación, también alentadores, se publicarán en poco tiempo más.
Con todo, para que esta combinación se convierta en un medicamento, es necesario avanzar en los estudios. “La crotoxina es una molécula grande y con una estructura compleja: es difícil replicarla en laboratorio, lo cual a su vez inviabiliza su empleo a gran escala”, dijo Picolo.
Lo ideal sería hallar los fragmentos de la molécula responsables de la acción terapéutica. Actualmente las pruebas se llevan a cabo con veneno purificado, extraído directamente de las víboras de cascabel.
Puede leerse el artículo intitulado Crotoxin Conjugated to SBA-15 Nanostructured Mesoporous Silica Induces Long-Last Analgesic Effect in the Neuropathic Pain Model in Mice en el siguiente enlace: www.mdpi.com/2072-6651/11/12/679.
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