Pesquisadores da USP desenvolvem tecnologia para tratar inflamações nos pulmões

O tratamento de doenças pulmonares é feito, na maioria das vezes, com medicamentos por via oral, como comprimidos. No entanto, esse tipo de administração nem sempre garante que o princípio ativo chegue em quantidade suficiente aos pulmões, onde ele precisa agir.

A busca por uma solução mais eficiente fez com que pesquisadores da USP em Ribeirão Preto, em parceria com a Universidade de Genebra, na Suíça, desenvolvessem uma nova plataforma capaz de levar diretamente aos pulmões a dose necessária de medicamento. O objetivo, segundo Yugo Araújo Martins, responsável pelo estudo e pesquisador da Faculdade de Ciências Farmacêuticas de Ribeirão Preto (FCFRP) da USP, é melhorar o combate a infecções respiratórias, tornando o tratamento mais preciso e eficaz.

A insuficiência da medicação que chega aos tecidos pulmonares é explicada pelo caminho que a droga faz no organismo. Martins informa que o medicamento passa primeiro pelo fígado, que pode alterar sua estrutura e reduzir seu efeito antes que alcance o local da infecção. Como consequência, antibióticos e antivirais muitas vezes chegam aos pulmões em concentrações muito baixas, comprometendo a eficácia do tratamento.

“Uma forma de contornar esse problema é prolongar o tratamento ou aumentar a dose do medicamento. No entanto, isso eleva o risco de efeitos colaterais e pode sobrecarregar outros órgãos, como fígado e rins — especialmente em tratamentos mais longos”, avisa o cientista. Já a inovação que criaram usa nanopartículas lipídicas que podem ser administradas por nebulização e, como foi projetada para imitar o comportamento dos vírus respiratórios, consegue atravessar o sistema de defesa natural dos pulmões.

As nanopartículas lipídicas são estruturas minúsculas feitas à base de gordura — tão pequenas que podem ser até mil vezes menores que o diâmetro de um fio de cabelo humano. Dentro delas, os cientistas colocaram bromexina, um medicamento já conhecido e usado como expectorante que ajuda a dissolver o muco e aliviar a tosse.

Quando inaladas, essas nanopartículas chegam diretamente ao sistema respiratório e entram em contato com o muco, que é a principal barreira de proteção dos pulmões. Nesse momento, elas reproduzem o mesmo “caminho” que os vírus usam para atravessar essa barreira e atingir as células do pulmão — o que aumenta a eficiência do tratamento.

Trata-se de uma abordagem inédita para aumentar a eficácia do tratamento de doenças do sistema respiratório pela via pulmonar. “Ao serem administradas diretamente nos pulmões, as nanopartículas precisam superar as barreiras naturais de defesa das vias aéreas: a camada de muco (que recobre as células e aprisiona organismos invasores) e o movimento ciliar das células pulmonares (promovido por pequenos ‘pelos’ presentes no topo das células que batem ritmicamente e varrem os invasores para fora das vias aéreas)”, informa o pesquisador.

Para quebrar essa ligação com o muco e se livrar do movimento ciliar, os vírus respiratórios possuem proteínas em sua superfície. Assim, não são aprisionados nem varridos para fora das vias aéreas. “Com essas proteínas, os vírus conseguem ‘rolar’ entre as mucinas, as principais moléculas que formam o muco, e alcançar as células”, continua Martins.

Inspirado nessas características dos vírus, as nanopartículas lipídicas contendo bromexina também vencem o obstáculo do muco, pois se ligam e quebram as ligações com as mucinas e, consequentemente, conseguem adentrar as células pulmonares. O pesquisador acredita que imitar características dos vírus em estruturas nanométricas é uma estratégia inteligente. “Essa abordagem ajuda a controlar melhor o comportamento das nanopartículas no corpo, além de aumentar a precisão e a eficácia dos tratamentos para diversas doenças”, afirma.

Controle da inflamação exacerbada de infecções virais

Ao alcançar as células das vias aéreas, os vírus desencadeiam uma resposta inflamatória no organismo. É que eles são reconhecidos pelo sistema imunológico que passa a liberar citocinas e quimiocinas – proteínas sinalizadoras responsáveis por recrutar células de defesa para o local da infecção. Esse processo agrava a inflamação e estimula a produção demasiada de muco.

O acúmulo excessivo de muco atrapalha a defesa exercida pelos batimentos ciliares, dificultando a eliminação do agente invasor. O resultado da infecção viral é o aparecimento de sintomas como febre, tosse, dificuldade respiratória ou falta de ar. Em casos mais graves, a inflamação pode atingir níveis tão intensos que acaba comprometendo funções vitais e levando à morte.

Segundo o pesquisador, esse modus operandi é comum a todos os principais vírus respiratórios, como o vírus da gripe (influenza), o vírus sincicial respiratório (vírus comum de infecções respiratórias, principalmente em crianças e idosos) e os coronavírus. Durante a pandemia de covid-19, esse mecanismo ficou evidente e teve um impacto profundo na saúde pública – a doença causou a morte de mais de 716 mil pessoas no Brasil, de acordo com dados do Ministério da Saúde.

Considerando o processo de inflamação provocado por vírus respiratórios, a plataforma de nanopartículas com bromexina tem um segundo objetivo: controlar a inflamação excessiva causada por infecções nos pulmões. Nos testes realizados, o tratamento das células infectadas por sars-cov-2 com as nanopartículas reduziu significativamente a inflamação e aumentou a produção de uma glicoproteína chamada MUC1, que está presente na superfície das células pulmonares e tem um papel de proteção natural contra inflamações.

A nova plataforma nanotecnológica não apenas consegue atravessar a barreira de muco dos pulmões como também ajuda a modular a resposta do sistema imunológico frente à infecção. Para o pesquisador Yugo Martins, trata-se de uma nova e promissora estratégia para tratar doenças respiratórias que envolvem inflamação e excesso de muco.

Os resultados foram obtidos em testes com células do epitélio respiratório humano infectadas com o vírus da covid-19, células estas que foram cultivadas em laboratório de forma a reproduzir as condições reais do sistema respiratório. “Criamos um ambiente em que a parte de cima das células fica em contato com o ar e a parte de baixo mergulhada em um líquido nutritivo”, conta o pesquisador, afirmando que esse método faz com que as células se desenvolvam de forma parecida com a que acontece no corpo humano, passando a produzir muco em sua superfície. “Os testes simulam de forma mais fiel a realidade do trato respiratório humano”, completa.

Nanopartículas com bromexina atravessam sistema de defesa respiratório para alcançar células infectadas. Foto: Arquivo Pessoal

Plataforma nanotecnológica pode servir para veicular diversos fármacos

Para Martins, a incorporação de princípios ativos em estruturas nanométricas, como as criadas em sua pesquisa, é uma estratégia promissora para tratar doenças do sistema respiratório, como asma, tuberculose e outras infecções bacterianas e virais. As nanopartículas, afirma, melhoram a solubilidade dos fármacos, protegendo-os e colaborando na chegada ao tecido pulmonar em dose suficiente.

A nova plataforma foi projetada para “carregar diferentes tipos de substâncias ativas, como antivirais que combatem infecções causadas por vírus, entre eles o coronavírus e o vírus influenza. Além disso, a tecnologia também pode ser adaptada para transportar antibióticos usados no tratamento de infecções bacterianas e outros fármacos voltados a diferentes problemas respiratórios. A versatilidade da plataforma nanotecnológica abre caminho para novas abordagens terapêuticas mais eficazes e direcionadas”, acrescenta.

Apesar dos lipídios e da bromexina (que fazem parte das nanopartículas) serem aprovados pela Agência Nacional de Vigilância Sanitária (Anvisa), mais testes e investigações devem ser realizados para concretizar plenamente o potencial terapêutico das nanopartículas lipídicas no tratamento de doenças respiratórias.