Chitosan und Curcumin für die Behandlung von Grünem Star oder Krebs

Grüner Star (Glaukom) ist eine Gruppe von Erkrankungen des Auges, bei der im fortgeschrittenen Stadium Sehnerv und Netzhaut geschädigt werden, was bis zur Erblindung führen kann. Verursacher ist unter anderem ein erhöhter Augeninnendruck. Wir stellen hier zwei Veröffentlichungen vor, die die Kombination von Chitosan und Curcumin für die Behandlung von Glaukom und Krebspatienten erforscht haben.

Curcumin beladene Nanopartikel und Latanoprost enthaltendes thermosensitives Hydrogel auf Chitosan-Gelatine-Basis, als duales Wirkstoffabgabesystem zur Glaukombehandlung

Thermosensitive chitosan-gelatin-based hydrogel containing curcumin-loaded nanoparticles and latanoprost as a dual-drug delivery system for glaucoma treatment. Yung-Hsin Cheng, Yu-Chieh Ko, Yu-Fan Chang, Shu-Huei Huang, Catherine Jui-Ling Liu. Exp Eye Res . 2019 Feb; 179:179-187. doi: 10.1016/j.exer.2018.11.017. Epub 2018 Nov 22.

Der Kammerwinkel ist der Bereich zwischen Hornhaut und Iris durch den das Kammerwasser abfließt. Bei einer krankhaften Veränderung ist der Abfluss des Kammerwassers gestört und der Augeninnendruck steigt, was zu der Ausbildung eines Glaukoms führen kann.

Das Trabekelwerk ist eine Struktur im Kammerwinkel, das für den Abfluss des Kammerwassers über den Schlemm-Kanal sorgt. Der kleinere Anteil des Kammerwassers verlässt das Auge über den uveoskleralen Abfluss. Der uveosklerale Abfluss kann durch Prostagladine wie Latanoprost erhöht werden. Problematisch jedoch sind die unerwünschten Nebenwirkungen von Latanoprost, wie das Syndrom des trockenen Auges, konjunktivale Hyperämie und periokulare Hauthyperpigmentierung, bei der dauerhaften täglichen Anwendung.

Neuere Studien zeigen, dass auch oxidativer Stress im Trabekelmaschenwerk eine wichtige Rolle beim gestörten Abfluss des Kammerwassers spielt. In der vorgestellten Studie entwickelten die Forscher deshalb ein Chitosan-Gelatin-basiertes Hydrogel, welches mit Latanoprost und Curcumin-beladene Nanopartikel enthält. Curcumin besitzt antioxidative und entzündungshemmende Eigenschaften, jedoch ist die Wirksamkeit bei oraler Einnahme beschränkt. Mit Hydrogelen ist die topische Verabreichung am Auge eine Möglichkeit Wirkstoffe ortsspezifisch, langfristig und anhaltend freizugeben. Für die Studie wurde Chitosan mit einem Deacetylierungsgrad von 95% und einer Viskosität von 581 mPas für die Herstellung eines thermosensitiven Hydrogels eingesetzt. Die Gelierungstemperatur des Chitosan Hydrogels lag bei circa 34°C. Die Biokompatibiltität des entwickelten Chitosan-basierten Hydrogels mit Latanoprost und Curcumin-Nanopartikeln wurde in vitro (Kaninchen-Hornhaut-Epithelzellen) und in vivo (Kaninchen) getestet. Des Weiteren wurde dessen Wirkung an Trabekelmaschenwerk-Zellen unter oxidativem Stress getestet.

Ergebnisse

• Optimale Konzentration bei 20 µM Curcumin-Nanopartikeln (=nicht zelltoxisch)
• Langzeitfreisetzung von Latanoprost und Curcumin über 7 Tage
• Reduzierung von oxidativem Stress für die Zellen
  • Reduktion entzündungsbedingter Genexpression
  • Reduktion von ROS (reaktiven Sauerstoffspezies)
  • Reduktion des Apoptose-Levels (Zelltod)
• Keine Entzündungsanzeichen bei in vivo-Biokompatibilitätstestung mit Kaninchen (topische Applikation des Hydrogels)

Schlussfolgerung: Die Ergebnisse der Studie zeigen, dass das entwickelte Chitosan-basierte Hydrogele, beladen mit Latanoprost und Curcumin-Nanopartikeln, den Abfluss des Kammerwassers auf trabekulären und uveoskleralen Weg verbessert und somit Potential für die Behandlung von Glaukom-Patienten bietet.

Quelle: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/30471279/

Die zweite Veröffentlichung beschäftigt sich mit der oralen Verabreichung von Curcumin mit N,O-Carboxylmethyl-Chitosan modifizierten Nanopartikeln.

Anti-angiogene Aktivität von unbeschichteten und N,O-Carboxymethyl-Chitosan oberflächenmodifizierten, festen Lipid-Nanopartikeln auf Basis von Gelucire® 50/13 zur oralen Verabreichung von Curcumin

Anti-angiogenic activity of uncoated- and N,O-carboxymethyl-chitosan surface modified-Gelucire® 50/13 based solid lipid nanoparticles for oral delivery of curcumin. Sara Perteghellaa, Delia Mandracchiab, Maria Luisa Torrea, Roberto Tammac, Domenico Ribattic, Adriana Trapanib, Giuseppe Tripodoa. Journal of Drug Delivery Science and Technology, Volume 56, Part A, April 2020

Krebserkrankungen sind besonders in der westlichen Welt eine der häufigsten Todesursachen. Ein Faktor der das Wachstum von soliden Tumoren entscheidend beeinflusst, ist die Bildung neuer Blutgefäße (Angiogenese) zur Versorgung des Tumorgewebes. Deshalb ist die Kombination von Anti-Tumor-Medikamenten mit Anti-Angiogenese Wirkstoffen eine etablierte Therapiestrategie. Problematisch ist jedoch, dass die Inhibitoren der Angiogenese das Tumorgewebe erreichen müssen, um dort lokal ihre Wirkung zu entfalten.

In der vorgestellten Veröffentlichung testeten Forscher mit N,O-Carboxymethylchitosan (N,O-CMC) oberflächenmodifizierte Curcumin-beladene feste Lipid-Nanopartikel (basierend auf Gelucire® 50/13) für die orale Verabreichung von Curcumin. In früheren Studien wurde gezeigt, dass N,O-CMC die Angiogenese hemmt und das Immunsystem stimuliert. Für die Studie wurde N,O-Carboxymethylchitosan von Heppe Medical Chitosan mit einem Deacetylierungsgrad von 92,8% verwendet. Die Forscher untersuchten die modifizierten Nanopartikel hinsichtlich ihrer Stabilität in simulierter Magen-Darm-Flüssigkeit, sowie in Zytotoxizitäts-, Aufnahme- und Transportstudien mit Caco-2-Zellen (Darmzellen). Die anti-angiogene Aktivität wurde außerdem in vivo im Chorioallantoismembran-Assay an Kükenembryonen getestet.

Ergebnisse

• N,O-CMC-Curcumin Lipid-Nanopartikel schützten das Curcumin vor oxidativem und hydrolytischen Abbau
• anhaltende Freisetzung des Curcumins
• N,O-CMC-Curcumin Lipid-Nanopartikel zeigten Zytokompatibilität in Caco-2-Zellen
• vaskuläre Angiogenese wurde durch die Oberflächenmodifikation mit N,O-CMC gehemmt

Schlussfolgerung: Die entwickelten und getesteten N,O-CMC-oberflächenmodifizierten Curcumin-beladenen Lipid-Nanopartikel haben Potential für die orale Verabreichung von Curcumin. Das System könnte die Hemmung von vasuklärer Angiogenese und die orale Verabreichung von Krebsmedikamenten kombinieren, wofür jedoch weitere in vivo Studien notwendig sind.

Quelle: https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S1773224719313814

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