Association of the paclitaxel to a cholesterol-rich microemulsion (LDE): toxicity, biodistribution and therapeutic activity studies in animal model

Depois de ser injetada na circulação, a microemulsão rica em colesterol (LDE) é captada pelos receptores da lipoproteína de baixa densidade (LDL), os quais são super expressados em algumas células neoplásicas. Portanto, a LDE pode ser utilizada como veículo no direcionamento de agentes quimioterápicos para tecidos neoplásicos. O paclitaxel, uma droga de ação anti-neoplásica conhecida, é utilizado em câncer avançado de ovário e mama. Além dos efeitos colaterais causados pelo fármaco, o veículo usado para sua solubilização, é responsável por importantes reações de hipersensibilidade. Neste estudo, a adição do grupo oleíla a molécula de paclitaxel foi proposta com a finalidade de se aumentar a lipofilicidade do fármaco e permitir uma associação estável com a LDE. A pureza e o rendimento da reação foram obtidos por HPLC, RMN e espectrometria de massa. A estabilidade do complexo foi avaliada através de diálise contra plasma, ultracentrifugação e variação do tamanho da partícula. O seu mecanismo de captação, atividade citostática e mecanismo de ação foram testados em linhagens celulares de câncer, NCI-H292 e B16F10. A toxicidade aguda foi determinada em camundongos saudáveis e a biodistribuição, farmacocinética e atividade anti-tumoral foram determinadas em camundongos inoculados com tumor de melanoma B16. LDE-oleato de paclitaxel é estável, contudo sua atividade citostática é diminuída quando comparado à sua preparação comercial, fato que pode ser atribuído a citotoxicidade do veículo da formulação comercial. LDE-oleato de paclitaxel aumenta a fase G2/M do ciclo celular, assim como a formulação comercial o faz. A tolerabilidade do complexo aos camundongos foi surpreendente, de tal forma que a dose letal (DL50) é dose vezes maior do que a da formulação comercial (DL50=364 and 31,8 mg/kg, respectivamente). LDE concentrou o paclitaxet aproximadamente quatro vezes mais no tumor do que nos tecidos normais adjacentes. A eficácia terapêutica do complexo é maior do que a do fármaco comercial, e é atribuída ao retardamento do crescimento do tumor, aumento da sobrevida e % de cura dos animais tratados. Em conclusão, LDE-oleato de paclitaxel é um complexo estável com índice terapêutico superior ao da preparação comercial.After being injected in the blood stream, a cholesterol-rich microemulsion (LDE) is taken up by the low-density lipoprotein (LDL) receptors, that it is overexpressed in some neoplastic cells. Therefore, LDE may serve as vehicle to chemotherapeutic agents directed against neoplastic tissues. Paclitaxel, an antineoplastic drug is used in advanced ovarian and breast cancers. Besides to the drug side effects, the vehicle used for its solubilization in aqueous media, conveys important hypersensibility reactions. In this study, it was promoted the addition of an oleyl group to the paclitaxel molecule to increase lipophylicity and allow a stable association with the LDE particle. The sterification reaction yield and the purity were assessed by HPLC, RMN and mass spectrometry. The stability of the complex was tested by dialysis against plasma, ultracentrifugation and particle size measurement. The cellular uptake, the cytostatic activity and action mechanism were tested in NCI-H292 and B16F10 cancer cell lineages. Single dose acute toxicity was determined in healthy mice and the biodistribution, pharmacokinetics, and antitumor activity of the complex were evaluated in 816 melanoma bearing mice. LDE-paclitaxel oleate was stable but the cytostatic activity of the drug in the complex was diminished compared with the commercial preparation. This was largely due to the cytotoxicity of the vehicle Cremophor EL used in the commercial preparation. LDE-paclitaxel oleate showed to arrest the G2/M phase of cell cycle, similarly to commercial paclitaxel. The tolerability of LDE-paclitaxel oleate to mice was remarkable, such that the lethal dose (LD50) was twelvefold greater that of the commercial formulation (LD50=364 and 31,8 mg/kg, respectively). LDE concentrates paclitaxel in the tumor roughly fourfold relative to the normal adjacent tissues. The therapeutic efficacy of the complex is pronouncedly greater than that of the commercial paclitaxel, as indicated by the reduction in tumor growth and the increase in median survial and % cure of the treated mice. In conclusion, LDE-paclitaxel oleate is a stable complex with superior therapeutic index compared with the commercial preparation