Experimentação farmacológica in vitro: explorando novas fronteiras no desenvolvimento de fármacos

Authors

  • Beatriz de Castro Silva
  • Rafael André Lunardi
  • Amanda Letícia Santos Costa
  • Luísa Taynara Silvério da Costa
  • Pedro Castro Baltazar
  • Lucinéia dos Santos

DOI:

https://doi.org/10.34119/bjhrv6n6-119

Keywords:

anti-inflamatório, princípio dos 3Rs, metodologias in vitro

Abstract

Os testes in vitro atualmente em ascensão se apresentam como uma importante ferramenta para o desenvolvimento de pesquisas farmacológicas que visam o desenvolvimento de novos medicamentos. Isto porque, a utilização de animais em pesquisas farmacológicas tem sido questionada desde longa data. Inclusive, há um compromisso da comunidade científica mundial em seguir o princípio dos 3Rs. O primeiro “R” refere-se a Reduction (redução), o segundo “R” a Replacement (substituição) e o terceiro “R” a Refinement (refinamento). Assim, de acordo com o princípio dos 3Rs é necessário refletir sobre a necessidade de se reduzir o número de animais nos procedimentos experimentais e sempre que possível substituir o seu uso por métodos in vitro. Considerando que os anti-inflamatórios se apresentam como uma das classes mais comercializadas de medicamentos no mundo, e tendo como propósito contribuir para a redução do número de animais nas análises experimentais, este estudo teve como objetivo realizar uma revisão bibliográfica a respeito das metodologias realizadas in vitro que foram empregadas em ensaios de avaliação da atividade anti-inflamatória, e que já tiveram seu uso validado por meio da literatura.

References

ANDRADE, A.; PINTO, S.C.; OLIVEIRA, R.S., orgs. Animais de Laboratório: criação e experimentação [online]. Rio de Janeiro: Editora FIOCRUZ, 2002. 388 p. ISBN: 85-7541-015-6. Available from SciELO Books http://books.scielo.org – Acesso em 16 fevereiro de 2018.

ANGELIS R.C.; TIRAPEGUI, 2007. J. Fisiologia da nutrição humana. Aspectos básicos, aplicados e funcionais. São Paulo: Atheneu, 2007.

APPELBERG, R. As células fagocíticas. Azevedo C. Biologia Celular e Molecular. Lisboa: Lidel, 2005. Terceira edição. p. 491-502.

ARULSELVAN, P., et al. “Role of Antioxidants and Natural Products in Inflammation.” Oxidative Medicine and Cellular Longevity, 10 de outubro de 2016, www.hindawi.com/journals/omcl/2016/5276130/.

BATTU, G. R.; PARIMI R.; CHANDRA, K. B.; SHEKAR. In vivo and in vitro pharmacological activity of Aristolochia tagala (syn: Aristolochia acuminata) root extracts. Journal of Pharmaceutical Biology, v.49, n.11, p.1210-1214, ago. 2011.

BINGHAM, CO 3rd. The pathogenesis of rheumatoid arthritis: pivotal citokynes involved in bone degradation and inflammation. The Journal of Rheumatology, v.65, p. 3-9, set. 2002.

BLOTT, E. J.; GRIFFITHS, G. M. Secretory lysosomes. Nature Reviews Molecular Cell Biology. v. 3, n. 1, p. 122-131, fev. 2002.

BORREGAARD, N. Neutrophils, from marrow to microbes. Immunity, v. 33, n. 5, p. 657-670, nov. 2010.

BOTTING, R. COX-1 and COX-3 inhibitors. Thrombosis Research, v. 110, p. 269-272, 2003.

BRATER, D. C.; HARRIS, C.; REDFERN, J. S.; GERTZ, B. J. Renal Effects of COX- Selective Inhibitors. American Journal of Nephrology, v. 21, n. 1, p. 1–15, jan. 2001.

BUTOVICH, I. A.; LUKYANOVA, S. M. Inhibition of lipoxygenases and cyclooxy- genases by linoleyl hydroxamic acid: comparative in vitro studies. Journal of Lipid Research, v. 49, n.1, p. 1284-1294, Junho de 2008.

BYEON, S.; LEE, Y.; KIM, J.-C.; HAN, J.; LEE, H.; CHO, J. Hinokitiol, a Natural Tropolone Derivative, Inhibits TNF-α Production in LPS-Activated Macrophages via Suppression of NF-κB. Planta Medica, v.74, n.8, p. 828–833, abr. 2008.

CAMILA et al. Própolis verde brasileira: citotoxicidade e potencial anti-inflamatório in vitro. Brazilian Journal of Development, v. 8, n. 11, p. 76609–76626, 30 nov. 2022.

CEBENELLI, GCM. Papel dos monócitos inflamatórios na sepse. Dissertação de mestrado. Universidade de São Paulo (USP), Faculdade de Medicina de Ribeirão Preto; 2019.

CHO, J.Y.; BAIK, K.U.; PARK, M.H.; JUNG, J.H. In vitro anti- inflammatory effects of cynaropicrin, a sesquiterpenelactone, from Saussurea lappa. European Journal of Pharmacology, v.398, n.3, p. 399–407, jun. 2000.

CHOPADE A.R.; SOMADE P.M.; SAYYAD F.J. Membrane Stabilizing Activity and Protein Denaturation: A Possible Mechanism of Action for the AntiInflammatory Activity of Phyllanthus amarus. JKIMSU, v.1, n.1, p.67-72, mar. 2012.

CHOWDHURY, A.; AZAM, S.; JAINUL, M.A.; ISLAM, A. Antibacterial Activities and In Vitro Anti-Inflammatory (Membrane Stability) Properties of Methanolic Extracts of Gardenia coronaria Leaves. International Journal of Microbiology, v.2014, n. único, p.1-5, fev. 2014.

DE, D. J. et al. Inflammation versus regulation: how interferon-gamma contributes to type 1 diabetes pathogenesis. Frontiers in Cell and Developmental Biology, v. 11, 24 de maio de 2015.

DESJARDINS, M.; HUBER, L. A.; PARTON, R. G.; & GRIFFITHS, G. Biogenesis of phagolysosomes proceeds through a sequential series of interactions with the endocytic apparatus. J. Cell. Biol. v. 124, p. 677–688, 1994.

DIAS, THANISE ANTUNES. “Estudo in Vitro de Ações Biológicas Da Ficocianina Livre E Microencapsulada." Tede.upf.br, 8 mar. 2021, tede.upf.br/jspui/handle/tede/2061. Acesso em 11 de outubro de 2023.

DIRSCH, V. M.; STUPPNER, H.; VOLLMAR, A. M. The Griess Assay: Suitable for a Bio-Guided Fractionation of Anti-Inflammatory Plant Extracts? Journal of Medicinal Plant and Natural Product Research, v.64, n.5, p.423-426, jun. 1998.

DOBROVOLSKAIA, M.A.; MCNEIL, S.E. Understanding the correlation between in vitro and in vivo immunotoxicity tests for nanomedicines. Journal of Controlled Release, v.172, n.2, p.456-466, dez. 2013.

ESCRIG, V; UBEDA, A.; FERRANDIZ, M. L.; SANCHEZ, J. M.; ALCARAZ, M. J.; PAYA, M. Variabilin: A dual inhibitor of human secretory and cytosolic phospholipase A2 with anti-inflammatory activity. The Journal of Pharmacology and Experimental Therapeutics, v.282, n.1, p. 123-131, jul. 1997.

EZEKOWITZ, R. A.; GORDON, S. Interaction and regulation of macrophage receptors. Ciba Foundation Repository, v.118, n. único, p. 127-136, dez. 1985.

FRASON, R.; PATRIARCA, P.; ELSBACH, P. Phospholipid metabolism by phagocytic cells. Phospholipases A2 associated with rabbit polymorphonuclear leukocyte granules. Journal of Lipid Research, v. 15, n.1, p.380-388, jul. 1974.

GARRIDO, G. et. al. In vivo and in vitro anti-inflammatory activity of Mangifera indica L. extract (VIMANG®). Pharmacological Research, v.50, n.2, p.143-149, ago. 2004.

GEISSMAN, F.; MANZ, M.G.; JUNG, S.; SIEWEKE, M.H.; MERAD, M.; LEY, K. Development of Monocytes, Macrophages, and Dendritic Cells. Science. v, 327, n. 5966, p.656-661, fev. 2010.

GE, W.; LI, D.; GAO, Y.; & CAO, X. The Roles of Lysosomes in Inflammation and Autoimmune Diseases. International Reviews of Immunology, v.34, n.5, p. 415– 431, jul. 2014.

GONZAL, T. E. et al. In vitro anti-inflammatory, anti-oxidant and in vivo anti-arthritic properties of stem bark extracts from Nauclea pobeguinii (Rubiaceae) in rats. Asian Pacific Journal of Tropical Biomedicine, v. 10, n. 2, p. 65, 2020.

GORDON, S. Alternative Activation of macrophages. Nature Reviews Immunology, v. 3, n. 1, p. 23-25, jan. 2003.

GOVINDAPPA, M.; NAGA, S.S.; POOJASHRI, M.N.; SADANANDA, T.S.; CHAN- DRAPPA, C.P.; SANTOYO, G.; SHARANAPPA, P.; ANIL, K.N.V. Antimicrobial, antioxidant and in vitro anti-inflammatory activity and phytochemical screening of water extract of Wedelia trilobata (L.) Hitchc. J. Med. Plants Res., v.5, n.24, p.5718-5729, out. 2011.

GROULX, N.; BOUDREAULT, F.; ORLOV, S. N.; GRYGORCZYK, R. Membrane Reserves and Hypotonic Cell Swelling. The Journal of Membrane Biology, v.214, n.1, p.43-56, jun. 2007.

HAAS, ROBERT. et al. Lactate Regulates Metabolic and Pro-inflammatory Circuits in Control of T Cell Migration and Effector Functions. PLOS Biology, v. 13, n. 7, p. e1002202–e1002202, 16 de julho de 2015.

HULKOWE, K.I.; POLLOCK, J.S.; WALSH, R.E.; HUANG, R.; OTIS, E.R.; BROOKS, C.D.; Leukotrienes do not regulate nitric oxide production in RAW 264.7 macrophages. Prostaglandins. Leukot Essent Fatty Acids, v.55, n.3, p.145–149, set. 1996.

KASSIM, M.; ACHOUI, M.; MUSTAFA, R.M.; MOHD, M.A.; YUSOFF, K.M.; Ellagic acid, phenolic acids, and flavonoids in Malaysian honey extracts demonstrate in vitro anti-inflammatory activity. Nutrition Research, v.30, n.9, p. 650-659, set. 2010.

KENNEDY, A. D.; DELEO, F. R. Neutrophil apoptosis and the resolution of infection. Immunologic Research, v. 43, n. 1-3, p. 25–61, 9 de dezembro de 2008.

KOBAYASHI, S. D.; DELEO, F. R. Towards a comprehensive understanding of the role of neutrophils in innate immunity: a systems biology-level approach. Wiley Interdiscip. Rev. Syst. Biol. Med., v. 1, n. 3, p. 309-333, 2009.

LEELAPRAKASH G.; DASS S. In Vitro Anti-Inflammatory Activity of Methanol Extract of Enicostemma Axillare, Int. J. Drug Dev. & Res., v.3, n.3, p.189-196, set. 2011.

MARONE, G.; CASOLARO, V.; PATELLA, V.; FLORIO, G.; TRIGGIANI, M. Molecular and Cellular Biology of Mast Cells and Basophils. International Archives of Allergy and Immunology, v. 114, n. 3, p. 207–217, mar. 1997.

MOHN, H.; Le CABEC, V.; FISCHER, S.; MARIDONNEAU-PARINI, I. The src-family protein-tyrosine kinase p59hck is located on the secretory granules in human neutrophils and translocates towards the phagosome during cell activation. Biochem. J. v. 309, p. 657–665, 1995.

NICOLAS, J.P.; LIN, Y.; LAMBEAU, G.; GHOMASCHCHI, F.; LAZDUNSKI, M.; GELB, M. H. Localization of Structural Elements of Bee Venom Phospholipase A2 Involved in N-type Receptor Binding and Neurotoxicity. The Journal of Biological Chemistry, v.272, p. 7173-7181, mar. 1997.

NORDENFELT, P.; TAPPER, H. Phagosome dynamics during phagocytosis by neutrophils. Journal of Leukocyte Biology, v. 90, n. 2, p. 271-284, Agosto de 2011.

OYEDAPO, O. O.; FAMUREWA, A. J. Antiprotease and membrane stabilizing activities of extracts of Fagarhia zanthoxylozdes, Olax subscorpzozdes and Tetrapleura tetraptera. International Journal of Pharmacology, v. 33, n.1, p.65-69, 1995.

OYELEKE, S. A.; AJAYI, A. M.; UMUKORO, S.; ADERIBIGBE, A.O.; ADEMOWO, O.G. Anti-inflammatory activity of Theobroma cacao L. stem bark ethanol extract and its fractions in experimental models. Journal of Ethnopharmacology, v. 222, n. 1, p. 239-248, ago. 2018.

PRADELLES, P.; GRASSI, J.; MACLOUF, J. Enzyme immunoassays of eicosanoids using acetylcholinesterase as label: An alternative to radioimmunoassay. Anal. Chem., v.57, n. 1, p. 1170-1173, Abril de 1985.

PIXLEY, F.J.; STANLEY, R. CSF-1 regulation of the wandering macrophage: complexity in action. Trends in Cell Biology, v. 14, n 11, p. 628-638, nov. 2004.

PUGLIA C.; SANTAGATI N.A.; BONINA F.; TROMBETTA D.; CRISTANI M.; SPECIALE A.; SAIJA A. Protective effect of Mediterranean fish oil extracts on heat-induced denaturation of albumin. J Pharm Pharmacol., v.58, n.10, p.1411- 1413, jun. 2006.

RADI, S.; KANWAR. Cardio-renal safety of non-steroidal anti-inflammatory drugs. Journal of Toxicological Sciences, v. 44, n. 6, p. 373–391, 1 de janeiro de 2019.

RAMSAY, R. G., CIZNADIJA, D., VANEVSKI, M., MANTAMADIOTIS, T. Transcriptional regulation of cyclo-oxygenase: Three pillars of control. International Journal of Immunopathology and Pharmacology, Austrália, v. 16, n.2: 59-67 suppl., 2003.

ROMERO, R.B. et al. "Inibição de Ciclooxigenases 1 (COX-1) E 2 (COX-2) Por Monoterpenos: Um Estudo in Silico Cyclooxygenase 1 (COX-1) and 2 (COX-2) Inhibition by Monoterpenes: An in Silico Study". UNOPAR Cient Ciênc Biol Saúde, vol.16, no.4, 2014, httpp.journalhealthscience.pgsscogna.com.br/JHealthSci/article/download/373/350. Acesso em outubro de 2023.

READ, R.W. Basic and Clinical Science Course. USA: American Academy of Ophtalmology, Janeiro de 2019.

REGO, E.A. Avaliação da Actividade Anti-inflamatória de Plantas dos Açores 2012. P.84. Universidade de Açores, departamento de ciências tecnológicas e desenvolvimento, Ponta Delgada, 2012.

SAKAT, S; JUVEKAR, A.R.; GAMBHIRE, M.N. In vitro antioxidant and anti-inflammatory activity of methanol extract of Oxalis corniculata Linn. Int. J. Pharm. Pharmacol. Sci., v.2, n.1, p. 146-155, jan. 2010.

SASO, L. et al. Inhibition of heat-induced denaturation of albumin by nonsteroidal anti-inflammatory drugs (NSAIDs): Pharmacological implications. Archives of Pharmacal Research, v. 24, p. 150-158, 2001.

SASO, L.; VALENTINI, G.; CASINI, M.L.; MATTEI, E.; BRAGHIROLI, L.; MOZZANTI, G.; PANZIRONI, C.; GRIPPA, E.; SILVESTRINI, B. Inhibition of protein denaturation by fatty acids, bile salts and other natural substances: a new hypothesis for the mechanism of action of fish oil in rheumatic diseases. Jpn. J. Pharmacol., v.79, n.1, p.89-99, Fevereiro de 1999.

SCHWAB, J. M., SCHLUESENER, H. J., MEYERMANN, R., SERMAN, C. N. Cox-3 the enzyme and the concept: steps towards highly specialized pathways and precision therapeutics? Prostaglandins Leukotrienes and Essential Fatty Acids, Alemanha, v. 69, n. 5, p. 339-343, 2003.

SETHI, R. et al. Neurobiology and Therapeutic Potential of Cyclooxygenase-2 (COX-2) Inhibitors for Inflammation in Neuropsychiatric Disorders. Frontiers in Psychiatry, v. 10, 4 de setembro de 2019.

SHINDE, U.A.; PHADKE, A. S.; NAIR, A. M.; MUNGANTIWAR, A. A.; DIKSHIT, V. J.; SARAF, M. N. Membrane stabilizing activity — a possible mechanism of action for the anti-inflammatory activity of Cedrus deodara wood oil. Fitoterapia, v.70, n.3, p.251-257, jun. 1999.

SILVA, I. C. Neutrófilos: aspectos clássicos, plasticidade e novas funções imunorregulatórias. Revista Interdisciplinar de Estudos Experimentais, v. 7, n. único, p. 35-46, 2015.

SIMMONS, D. L. Variants of ciclooxygenase-1 and their roles in medicine. Thrombosis Research, USA, v. 110, p. 265-268, 2003.

SMITH, WL. The eicosanoids and their biochemical mechanisms of action. Biochemical Journal, v 259, n 2, p 315–324, abr. 1989.

SOLINAS, G.; GERMANO, G.; MANTOVANI, A.; ALLAVENA, P. Tumor‐associated macrophages (TAM) as major players of the cancer‐related inflammation. Journal of Leukocyte Biology, v. 86, n. 5, p. 1065-1073, nov. 2009.

SOMVANSHI, R. K., KUMAR, A., KANT, S., GUPTA, D., SINGH, S. B., DAS, U., SRINIVASAN, A., SINGH, T. P., DEY, S. Surface Plasmon Resonance Studies and Biochemical Evaluation of a Potent Peptide Inhibitor Against Cyclooxygenase-2 as an Anti-inflammatory Agent. Biochemical and Biophysical Research Communications, v. 361, p. 37-42, 2007.

SYAHIDA, A.; ISRAF, D.A.; LAJIS, N.H.; KHORIZAH, S.; HABSAH, M.; PERMANA J.D.; NORHADIANI, I. Effect of compounds isolated from natural products on IFN- γ/LPS–induced nitric oxide production in RAW 264.7 macrophages. Pharmaceutical biology, v. 44, n. 1, p. 50-59, Outubro de 2006.

TANIURA, S., KAMITANI, H., WATANABE, T., ELING, T. E. Transcriptional regulation of cyclooxygenase-1 by histone deacetylase inhibitors in normal human astrocyte cells. J. Biol. Chem. Japão, v. 277, n. 19, p. 16823-16830, 2002.

TAYLOR, P. R.; MARTINEZ-POMARES, L.; STACEY, M.; LIN, H-H.; BROWN, G. D.; GORDON, S. Macrophages receptors and immune recognition. Annual Review of Immunology, v. 23, p. 901-944, abr. de 2005.

TEIXEIRA, K. Determinação Da Concentração de Hemoglobina Livre Em Concentrados de Hemácias Pela Espectrofotometria Direta: Método de Harboe. 10 Apr. 2018, https://doi.org/10.11606/d.17.2017.tde-06062017-165908. Acesso em 28 de agosto de 2023.

UNIÃO EUROPEIA, 1986 - Diretiva 86/906/EEC of European Parliament and of Council Directive 67/548/EEC of 27 June 1967 on the approximation of the laws, regulations and administrative provisions relating to the classification, packaging and labelling of dangerous substances. – Jornal Oficial das Comunidades Europeias, 18 de dezembro de 1986.

UNIÃO EUROPEIA, 2010 - Diretiva 2010/63/EU DO PARLAMENTO EUROPEU E DO CONSELHO de 22 de setembro de 2010 - relativa à proteção dos animais utilizados para fins científicos –Jornal Oficial da União Europeia, 20 out. 2010. Disponível em: http://3dmfsx6ameqwfda31pu5rjxq.wpengine.netda-cdn.com/wp-content/uploads/2015/10/diretiva_201063UE.pdf.

VITOR BORGES JAPIASSU; DE, S. Nefrotoxicidade de anti-inflamatórios não esteroidais e sua relação com a gota: uma breve revisão de literatura / Nephrotoxicity of nonsteroidal anti-inflammatories and its relation with gout: a brief literature review. Brazilian Journal of Development, v. 8, n. 1, p. 2549–2562, 11 de janeiro de 2022.

WOODS, J. A.; LU, Q.; LOWDER, T. Exercise-induced modulation of macrophage function. Immunology and Cell Biology, v. 78, n.5, p. 545-553, out. 2000.

YANG, J.; ZHANG, L.; YU, C.; YANG, X.; WANG, H. Monocyte and macrophage differentiation: circulation inflammatory monocyte as biomarker for inflammatory diseases. Biomarker Research, v. 2, n.1, n1-9, janeiro de 2014.

ZHANG, L. et al. Inhibitory effect of raspberries on starch digestive enzyme and their antioxidant properties and phenolic composition. Food Chemistry, v. 119, n. 2, p. 592–599, 15 de março de 2010.

Published

2023-11-15

How to Cite

Silva, B. de C., Lunardi, R. A., Costa, A. L. S., da Costa, L. T. S., Baltazar, P. C., & dos Santos, L. (2023). Experimentação farmacológica in vitro: explorando novas fronteiras no desenvolvimento de fármacos. Brazilian Journal of Health Review, 6(6), 28032–28056. https://doi.org/10.34119/bjhrv6n6-119

Issue

Section

Original Papers