A potencial aplicação da epiderme humana em estudos de permeação cutânea

Os estudos de permeação cutânea in vitro tem ganhado cada vez mais espaço no desenvolvimento de formulações tópicas pela indústria farmacêutica e cosmética.

A utilização de modelos animais em testes de toxicidade, farmacologia e estudos de absorção de compostos pela pele têm sido fortemente questionadas. Além dos problemas translacionais para humanos, as questões éticas quanto ao bem-estar animal enfraquecem ainda mais a utilização de tais modelos.

Dessa forma, busca-se desenvolver métodos alternativos que sejam eficazes e que substituam as metodologias convencionais. Dentre estes modelos, a reconstrução da epiderme humana em laboratório representa grande potencial.

O modelo de Epiderme Humana Reconstruída

O modelo de Epiderme Humana Reconstruída (RHE) é o desenvolvimento de uma epiderme artificial em laboratório que simula, de forma bastante semelhante, a anatomia e fisiologia da pele humana.

A RHE é obtida a partir de processos in vitro, onde queratinócitos humanos (células que compõem o tecido epitelial) são cultivadas sob condições controladas e em meios que contenham os nutrientes necessários para a multiplicação e desenvolvimento celular.

Estudos científicos de validações demonstraram que a RHE após o seu crescimento apresenta biomarcadores característicos da epiderme humana, como a presença de biomoléculas como integrinas, citoqueratina e filagrina. A RHE é considerada satisfatória quando as observações histológicas indicam que a epiderme reconstruída in vitro tem um arranjo semelhante à epiderme humana, com queratinócitos funcionais e que inclusive podem conter melanócitos semelhantes à epiderme in vivo.

Aplicabilidade da RHE em ensaios de permeação cutânea

Para sua utilização em ensaios de permeação cutânea, são necessárias validações de performance do modelo que são avaliadas por instituições independentes, como o Comitê Europeu de Validação de Metodologias Alternativas.

Um estudo científico avaliou se alguns modelos de RHE são adequados ou não para testes de absorção cutânea in vitro. Tais modelos foram comparados aos tipos convencionais de pele utilizadas nestes testes, como a epiderme humana ex vivo e a pele de porco (Schäfer-Korting et al., 2008).

Em geral, o peso molecular e a lipofilicidade das substâncias utilizadas em testes de absorção cutânea são parâmetros muito importantes que influenciam a taxa de permeação dérmica. Para esta validação, este estudo investigou substâncias que possuíam diferenças dentro destes parâmetros, de acordo também com as normas estabelecidos pela OECD (Test Guidelines - Organisation for Economic Cooperation and Development).

Algumas das substâncias selecionadas foram: ácido benzóico, cafeína, testosterona, nicotina e outros fármacos utilizados para terapia tópica de doenças de pele (clotrimazol) e administração tópica em animais (ivermectina).

Todos os testes foram realizados em condições estritamente controladas em laboratório, utilizando as substâncias em condições de doses infinitas e doses finitas. Os resultados indicaram que após 6 horas, os valores do coeficiente de permeação (Papp) e o coeficiente de variação (cv%) estavam de acordo com os valores médios de Papp encontrados para pele de porco em estudos anteriores (Schäfer-Korting et al., 2008).

Algumas substâncias foram escolhidas por suas características de permeação “problemáticas”, como a ivermectina, de modo a desafiar o modelo RHE em situações mais complicadas. Os resultados não indicaram diferenças entre os modelos de RHE e as preparações de peles aprovadas pela OCDE revelando este modelo in vitro como um bom modelo substituto.

Além disso, a RHE apresenta uma tendência a menor variabilidade dos dados. Os dados de permeação analisados mostraram uma correlação suficiente entre todas as preparações examinadas no estudo. Em geral, a permeação dos modelos RHE ultrapassou a da epiderme humana e da pele de porco, mas a classificação da permeação da substância através dos modelos de RHE testados e da pele de porco refletiu a permeação através da pele humana.

Dessa forma, os pesquisadores concluíram neste estudo que o modelo de RHE pode ser uma alternativa adequada para a avaliação in vitro da permeação e penetração de substâncias quando aplicadas como soluções aquosas (Schäfer-Korting et al., 2008).

Modelo RHE: múltiplas aplicações

Além de estudos de permeação cutânea, o modelo de epiderme reconstruída oferece uma plataforma para múltiplas aplicações. Ensaios de toxicidade e segurança para dermocosméticos podem ser realizados utilizando este modelo, assim com testes de irritação e corrosão da pele.

Outras aplicações incluem ensaios de eficácia farmacológica, onde é possível avaliar o nível de permeação de fármacos tópicos, de modo que os mesmos sejam formulados para atingir a circulação sistêmica, por exemplo.

Além disso, com a RHE é possível desenvolver modelos in vitro para o estudo de doenças na pele, como infecções fúngicas. A partir destes modelos, é possível estudar, com segurança e precisão, os mecanismos celulares envolvidos na fisiopatologia da doença, assim como propicia o desenvolvimento de estratégias terapêuticas por meio de novos agentes antifúngicos.

Em suma, o modelo de Epiderme Humana Reconstruída representa maior versatilidade, precisão e rapidez na geração dos resultados. É um modelo altamente replicável em laboratório, além de estar em consonância com as principais questões éticas envolvidas no uso da experimentação animal.

Gostou deste conteúdo? Então continue nos acompanhando para mais atualizações científicas a respeito de metodologias alternativas!

A Eleve Science é uma startup de base tecnológica que oferece inovações na área de drug delivery e predição de segurança e eficácia de produtos, empregando métodos alternativos que atendem às indústrias farmacêuticas, veterinárias, cosméticas e afins.

Referências:

Faway, É., Lambert de Rouvroit, C., & Poumay, Y. (2018). In vitro models of dermatophyte infection to investigate epidermal barrier alterations. Experimental dermatology, 27(8), 915-922.

Schäfer-Korting, M., Bock, U., Diembeck, W., Düsing, H. J., Gamer, A., Haltner-Ukomadu, E., ... & Weimer, M. (2008). The use of reconstructed human epidermis for skin absorption testing: results of the validation study. Alternatives to Laboratory Animals, 36(2), 161-187.

Setijanti, H. B., Rusmawati, E., Fitria, R., Erlina, T., & Adriany, R. (2019). Development the Technique for the Preparation and Characterization of Reconstructed Human Epidermis (RHE). In Alternatives to Animal Testing (pp. 20-32). Springer, Singapore.

Vitorino, C., Sousa, J., & Pais, A. (2015). Overcoming the skin permeation barrier: challenges and opportunities. Current Pharmaceutical Design, 21(20), 2698-2712.