Untersuchung zur Wirkung von intranasal verabreichtem Xylometazolin bei brachy- und normozephalen Hunden: Impuls-Oszillometrie und akustische Rhinometrie P. Franco, J. P. Hueber, G. U. Oechtering Klinik für Kleintiere, Arbeitsgruppe Brachyzephalie, Universität Leipzig Einleitung: Die zuchtbedingte Verkürzung des Gesichtsschädels brachy - zephaler Hunderassen hat zu einer Reihe klinisch relevanter morphologischer und physiologischer Veränderungen geführt. Hierzu zählen stenotische Naseneingänge, eine durch fehlgebildete Conchen obstruierte Nasenhöhle sowie ein verdicktes und verlängertes Gaumensegel. Diese Einengung der oberen Atemwege führt zu Atemnot und ausgeprägter Belastungsintoleranz, was als Brachyzephales Atemnotsyndrom (BAS) bezeichnet wird. Xylometazolin ist ein für den Menschen zugelassenes Alpha-Sympathomime - tikum. Topische und systemische Sympathomimetika werden beim Menschen zur Behandlung nasaler Kongestionen zum Abschwellen der Nasenschleimhaut eingesetzt. Zielstellung: Ausgehend von der Hypothese, dass Xylometazolin auch bei Hunden zu einem Abschwellen der Nasenschleimhaut führt und dass die Morphologie der Nasenmuscheln sich zwischen den zwei Zielgruppen unterscheidet, sollte der intranasale Strömungswiderstand bei brachy- und normozephalen Hunden vor und nach Xylometazolingabe mit Impuls- Oszillometrie untersucht werden. Zusätzlich wurden in der Beaglegruppe mit akustischer Rhinometrie das Nasenhöhlenvolumen und die minimale Querschnittsfläche bestimmt. Methodik: Die Messungen erfolgten nach dem Prinzip der Impuls-Oszillometrie (IOS) und akustischer Rhinometrie. In einer prospektiven klini - schen Studie wurden 10 brachyzephale Hunde (5 Möpse, 5 Französische Bulldoggen) und 6 Beagles untersucht. Bei den anästhesierten, spontan atmenden Tieren wurde der intranasale Strömungswiderstand mit Impuls- Oszillometrie unmittelbar vor und 30 Minuten nach intranasal verabreichtem Xylometazolin gemessen. Messungen mit akustischer Rhinometrie erfolgten zusätzlich vor und nach Xylometazolingabe. Bei allen Tieren wurden die oberen Atemwege endoskopisch und computertomographisch untersucht. Ergebnisse: Der aus drei Messungen gemittelte intranasale Strömungswiderstand bei Patienten mit BAS betrug vor Xylometazolingabe 0,87 ± 0,097 kPa/(L/s). Nach Xylometazolingabe reduzierte sich der intranasale Strömungswiderstand um etwa 48% auf 0,42 ± 0,55 kPa/(L/s). Vergleich - bare Ergebnisse ermittelten wir in der Beaglegruppe. Nach Xylometazolingabe ergab sich bei den Beagles eine Zunahme des Nasenvolumens und der minimalen Querschnittsfläche. Schlussfolgerungen: Wir konnten erstmals zeigen, dass Xylometazolin auch bei Hunden zum Abschwellen der Nasenschleimhaut führt und sich das Abschwellverhalten zwischen brachy- und normozephalen Hunden kaum voneinander unterscheidet. A13 Abstracts 18. Jahrestagung der DVG-FG InnLab © Schattauer 2010 Tierärztliche Praxis Kleintiere 1/2010

Für die Therapie maligner intranasaler Neoplasien beim Hund existieren nur mäßig be-friedigende Behandlungsstrategien. Als Therapiemodalität der Wahl wird die Radiothe-rapie angesehen, die gegenwärtig v.a. in Form einer perkutanen Bestrahlung (Telethe-rapie) mit aufwendigen, bis zu 20 Fraktionen umfassenden Protokollen kurativer Intenti-on angewendet wird. Die erreichbaren Überlebenszeiten sind meist limitiert durch das Auftreten eines Rezidivs des Nasentumors innerhalb des Bestrahlungsfeldes, sodass eine Erhöhung der applizierten Gesamtdosis nötig erscheint. Dies ist jedoch im Rahmen einer Teletherapie aufgrund nicht vertretbarer akuter Nebenwirkungen nicht möglich. Alternativ steht die Brachytherapie zur Verfügung, die aufgrund ihrer physikalischen Charakteristika zur besseren Schonung des umliegenden Normalgewebes beiträgt. Ge-genwärtig existieren keine anderen Untersuchungen zur Anwendung der fraktionierten High-Dose-Rate-Brachytherapie bei Nasentumoren des Hundes. Ziel dieser Studie war es daher, die Durchführbarkeit dieser Therapiemodalität beim Hund erstmals zu unter-suchen und die akuten und chronischen Nebenwirkungen sowie die erzielbare progres-sionsfreie Zeit und die Überlebenszeit zu dokumentieren. Im Zeitraum von 2001 bis 2007 gingen 18 Hunde in die Studie ein. Das diagnostische Vorgehen beinhaltete neben einer klinischen Untersuchung und der Röntgenuntersu-chung von Nase und Thorax auch die kernspintomographische Beurteilung der Nasen-höhlen und eine nachfolgende Rhinoskopie inklusive Biopsie. Die Therapie bestand aus zwei wöchentlichen Fraktionen, bei denen in Vollnarkose über einen in der Nasenhöhle applizierten Katheter mithilfe des Radioisotops 192Iridium jeweils 5 Gy appliziert wurden. Die damit über vier Wochen erreichte Gesamtdosis lag bei 40 Gy, und entsprach damit der biologischen Effizienz einer perkutan applizierten konventionell fraktionierten Ge-samtdosis von circa 60 Gy. Im Anschluss an die Therapie wurden die Hunde monatlich klinisch untersucht und die auftretenden Nebenwirkungen anhand des Radiation Morbi-dity Scores der VRTOG beschrieben. Es wurden außerdem weiterführende Untersu-chungen in Form von MRT, Rhinoskopie und Biopsie durchgeführt. Die aufgetretenen Nebenwirkungen waren mit denen in der Literatur nach Teletherapie beschriebenen vergleichbar, beziehungsweise fielen im Bereich von Augen und Maulschleimhaut ge-ringer aus. Nebenwirkungen im Bereich der Haut traten in Form von Alopezie, Hyper-pigmentation oder Leukotrichie auf. Im Bereich der Nasenschleimhaut zeigten fast alle Hunde eine leichte chronische Rhinitis. Als problematische Nebenwirkungen traten bei drei Patienten Osteoradionekrosen auf, die einer aufwendigeren chirurgischen Versor-gung bedurften. Die mediane progressionsfreie Zeit lag bei 13 Monaten, die mediane Überlebenszeit bei 17 Monaten. Die Adenokarzinome wiesen die längste Überlebens-zeit auf, dies war jedoch aufgrund der insgesamt kleinen Patientenzahl nicht signifikant. Ein Zusammenhang zwischen dem Tumorstadium und der progessionsfreien Zeit oder Überlebenszeit bestand nicht. Bei dem beschriebenen Protokoll handelt es sich um eine unter klinischen Bedingungen praktikable Therapieform, die mit ihren insgesamt acht Fraktionen für Besitzer und Tier wesentlich weniger belastend ist als teletherapeutische kurative Protokolle mit 12-20 Fraktionen. Gleichzeitig gelingt es, eine Gesamtdosis von verhältnismäßig hoher biolo-gischer Effizienz zu applizieren, ohne jedoch stärkere Nebenwirkungen in Kauf nehmen zu müssen. Im Bereich von Auge und Maulschleimhaut sind die Nebenwirkungen sogar geringer. Bei einem kleinen Teil der Patienten treten jedoch auch hier, ebenso wie nach teletherapeutischen Protokollen, problematische chronische Nebenwirkungen auf, die die Lebensqualität der betroffenen Tiere beeinträchtigen und die einer aufwendigeren Therapie zwingend bedürfen. Die mit diesem Protokoll erreichten Remissions- und Ü-berlebenszeiten sind mit denen aus der Literatur vergleichbar bis tendenziell besser. Aufgrund der oben genannten Vorteile erscheint die vorgestellte Therapie daher als Al-ternative zu Teletherapie bei der Behandlung kaniner Nasentumoren durchaus geeig-net. Weitere Studien mit größeren Patientenzahlen unter Einbeziehung einer anders therapierten Kontrollgruppe sind jedoch notwendig

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Hospital Universitário Antonio Pedro / Hospital Federal de Ipanema / Hospital Municipal Souza Aguiar / Introdução: Gliomas são tumores cerebrais primários caracterizados pelo crescimento difuso e invasivo. Estudo biomatemático de proliferação e migração dos gliomas propõe que o crescimento de tumores na substância cinzenta profunda cerebral teria um intervalo de tempo maior comparado a lesões situadas na substância branca lobar, onde a invasão e migração seriam mais rápidas. Objetivo: Estabelecer uma correlação da topografia tumoral e edema peritumoral com a resposta terapêutica à administração intranasal do álcool perílico (AP) em pacientes com glioblastoma (GBM) recidivo após tratamento convencional. Métodos: A coorte incluiu o estudo retrospectivo de 119 pacientes com glioma recidivo, sendo 52 em tratamento paliativo de suporte (grupo controle não pareado) e 67 que foram incluídos no Estudo Fase I/II do álcool perílico e receberam administração pela via inalatória de 440 mg de AP diariamente durante o período de Janeiro 2005 a Dezembro 2009. Os parâmetros avaliados incluíram aspectos clínicos e de neuroimagem: topografia tumoral, volume tumoral, presença de desvio da linha média e extensão de edema peritumoral; análise dos dados demográficos, sintomas iniciais e sobrevida global. Análise estatística foi realizada usando testes log rank. A sobrevida global foi determinada pelo método de Kaplan-Meier, incluindo intervalos de confiança de 95%. Resultados: Pacientes do grupo controle apresentaram sobrevida reduzida (p < 0,0001) em relação ao grupo tratado com AP. Dentre os 67 pacientes com GBM, 14 (21%) apresentavam localização talâmica e 53 (79%) localização lobar. Pacientes com tumor localizado na região do tálamo sobreviveram significativamente mais tempo do que aqueles com tumor localizado na região lobar (log rank test, p = 0,0003). Pacientes que apresentaram regressão tumoral acompanhada de redução do edema peritumoral apresentaram resposta clínica positiva, enquanto aqueles com regressão tumoral sem redução do edema peritumoral apresentaram evolução clínica desfavorável, independentemente da topografia tumoral. Presença de desvio da linha média (> 1 cm) foi estatisticamente significante como fator de risco para menor sobrevida (log rank test, p = 0,0062). Conclusões: Este estudo sugere que: (1) pacientes com tumor localizado na região profunda (tálamo) apresentaram sobrevida média maior do que pacientes com tumor localizado na região lobar; (2) edema peritumoral foi um fator determinante na sintomatologia, provavelmente implicado na morbidade podendo estar relacionado com a característica de invasividade do glioma maligno. Esses achados apóiam a teoria de que fatores presentes em diferentes microambientes do tecido cerebral (tálamo, córtex) possam contribuir para o processo de progressão tumoral, para o prognóstico clínico e a resposta terapêutica ao álcool perílico administrado pela vias inalatória / Introduction: Gliomas are primary brain tumors are characterized by diffuse and invasive growth. Study biomathematical proliferation and migration of gliomas suggests that the growth of tumors in deep brain gray matter would have a longer time interval compared with lesions in the lobar white matter, where the invasion and migration would be faster. Objective: To establish a correlation of peritumoral edema and tumor topography with the therapeutic response to intranasal administration of perillyl alcohol (PA) in patients with glioblastoma (GBM) relapsing after conventional treatment. Methods: The cohort included a retrospective study of 119 patients with relapsing glioma, 52 palliative care support (control group) and 67 that were included in the Study Phase I / II and received perillyl alcohol administration by inhalation of 440 mg AP daily during the period January 2005 to December 2009. The parameters evaluated included clinical and neuroimaging: topography tumor, tumor volume, presence of midline shift and extent of peritumoral edema, analysis of demographic data, initial symptoms and overall survival. Statistical analysis was performed using log rank tests. Overall survival was determined by Kaplan-Meier, including 95% confidence intervals. Glioma is a primary brain tumor characterized by diffuse growth and invasiveness. The pattern of differential tumor growth and invasiveness suggest that patients with tumoral lesion located in the lobar white matter region present lower survival rate than patients with lesion located in deep brain gray matter (thalamo). Objective: To establish a correlation between tumor topography and peritumoral edema with the therapeutic response to intranasal administration of perillyl alcohol (POH). Methods: This retrospective study analyzed 119 patients with recurrent glioma being 52 under supportive treatment (control group) and 67 included in the Phase I/II clinical trial that received intranasal administration of 440 mg daily AP from January 2005 to December 2009. The following parameters were analyzed: clinical assessment; demographic data, symptoms and overall survival, neuroimage analysis of topography including tumor volume, midline shift and extent of peritumoral edema. Statistical analysis was performed using log rank tests. The overall survival was determined by the Kaplan-Meier method, including 95% confidence intervals. Results: Patients from control group showed reduced overall survival (p < 0,0001) in comparison with patients included in the Phase I/II that received treatment with perillyl alcohol. Among 67 GBM patients, 14 (21%) had tumoral lesion in the thalamic region and 53 (79%) in the lobar region. Patients with thalamic tumor survived significantly longer than those with tumor located in the lobar region (log rank test, p = 0.0003). Patients with tumor regression with reduction of peritumoral edema had positive clinical response, whereas poor prognosis was observed in those with tumor regression but without reduction of peritumoral edema. Presence of midline shift (> 1 cm) was statistically significant as a risk factor for shorter survival (log rank test, p = 0062). Conclusions: This study indicates that: 1) patients with tumoral lesion in the deep region (thalamic) have longer overall survival than GBM patients with tumors in the lobar region; 2) presence of peritumoral edema contributes strongly to symptoms and is likely to influence morbidity and the invading potential of malignant glioma. These findings support the hypothesis that interaction between glioma cells and different brain microenvironment (thalamo, cortex) can influence the process of glioma progression, clinical prognosis and therapeutic response to intranasal delivery perillyl alcohol

As proteínas de classe 3 são candidatas na preparação de uma vacina contra a doença meningocócica. O objetivo deste estudo é determinar a imunogenicidade da proteína de classe 3 purificada da cepa de Neisseria meningitidis do sorogrupo B juntamente com a capacidade adjuvante de whole cells de Bordetella pertussis. Foram imunizados camundongos BALB/c neonatos em um intervalo de 3 a 12 dias entre 1 e 4 doses da proteína de classe 3 mais adjuvante, pela via intranasal e no 21º dia pela via intramuscular com a proteína de classe 3 emulsificada com hidróxido de alumínio. Os resultados demonstraram que após 2 doses pela via intranasal e 1 dose pela via intramuscular houve rápido estímulo das células imunes nos camundongos adultos BALB/c e neonatos BALB/c e outbred. Todos os soros foram analisados por ELISA e immunoblot. O adjuvante B. pertussis administrado pelas vias intranasal ou intramuscular, aumentou a resposta imune comparada com os controles. Anticorpos bactericidas e de alta afinidade foram produzidos. / Proteins of class 3 sound candidates in the preparation of vaccine against meningococcal illness. The aim of this study was to determine the immunogenicity of class 3 proteins purified of Neisseria meningitidis of the serogroup B along with whole cells of Bordetella pertussis as adjuvant. BALB/c and outbred neonate mice between 3 and 12 days old were immunized with 1 to 4 doses of the purified class 3 proteins with or without adjuvant given by the intranasal route, and on the 21st day the animals received an intramuscular dose of the class 3 proteins with or without aluminum hydroxide. The results demonstrated that after 2 doses by the intranasal route and 1 dose intramuscular there was a rapid stimulation of the immune cells in BALB/c adult mice as well as BALB/c and outbred neonates mice. All sera were analyzed by ELISA and immunoblot. The adjuvant B. pertussis used in the present investigation and given via the intranasal or intramuscular route increased the immune response compared with the controls. High affinity and bactericidal antibodies were produced.

Für die Therapie maligner intranasaler Neoplasien beim Hund existieren nur mäßig be-friedigende Behandlungsstrategien. Als Therapiemodalität der Wahl wird die Radiothe-rapie angesehen, die gegenwärtig v.a. in Form einer perkutanen Bestrahlung (Telethe-rapie) mit aufwendigen, bis zu 20 Fraktionen umfassenden Protokollen kurativer Intenti-on angewendet wird. Die erreichbaren Überlebenszeiten sind meist limitiert durch das Auftreten eines Rezidivs des Nasentumors innerhalb des Bestrahlungsfeldes, sodass eine Erhöhung der applizierten Gesamtdosis nötig erscheint. Dies ist jedoch im Rahmen einer Teletherapie aufgrund nicht vertretbarer akuter Nebenwirkungen nicht möglich. Alternativ steht die Brachytherapie zur Verfügung, die aufgrund ihrer physikalischen Charakteristika zur besseren Schonung des umliegenden Normalgewebes beiträgt. Ge-genwärtig existieren keine anderen Untersuchungen zur Anwendung der fraktionierten High-Dose-Rate-Brachytherapie bei Nasentumoren des Hundes. Ziel dieser Studie war es daher, die Durchführbarkeit dieser Therapiemodalität beim Hund erstmals zu unter-suchen und die akuten und chronischen Nebenwirkungen sowie die erzielbare progres-sionsfreie Zeit und die Überlebenszeit zu dokumentieren. Im Zeitraum von 2001 bis 2007 gingen 18 Hunde in die Studie ein. Das diagnostische Vorgehen beinhaltete neben einer klinischen Untersuchung und der Röntgenuntersu-chung von Nase und Thorax auch die kernspintomographische Beurteilung der Nasen-höhlen und eine nachfolgende Rhinoskopie inklusive Biopsie. Die Therapie bestand aus zwei wöchentlichen Fraktionen, bei denen in Vollnarkose über einen in der Nasenhöhle applizierten Katheter mithilfe des Radioisotops 192Iridium jeweils 5 Gy appliziert wurden. Die damit über vier Wochen erreichte Gesamtdosis lag bei 40 Gy, und entsprach damit der biologischen Effizienz einer perkutan applizierten konventionell fraktionierten Ge-samtdosis von circa 60 Gy. Im Anschluss an die Therapie wurden die Hunde monatlich klinisch untersucht und die auftretenden Nebenwirkungen anhand des Radiation Morbi-dity Scores der VRTOG beschrieben. Es wurden außerdem weiterführende Untersu-chungen in Form von MRT, Rhinoskopie und Biopsie durchgeführt. Die aufgetretenen Nebenwirkungen waren mit denen in der Literatur nach Teletherapie beschriebenen vergleichbar, beziehungsweise fielen im Bereich von Augen und Maulschleimhaut ge-ringer aus. Nebenwirkungen im Bereich der Haut traten in Form von Alopezie, Hyper-pigmentation oder Leukotrichie auf. Im Bereich der Nasenschleimhaut zeigten fast alle Hunde eine leichte chronische Rhinitis. Als problematische Nebenwirkungen traten bei drei Patienten Osteoradionekrosen auf, die einer aufwendigeren chirurgischen Versor-gung bedurften. Die mediane progressionsfreie Zeit lag bei 13 Monaten, die mediane Überlebenszeit bei 17 Monaten. Die Adenokarzinome wiesen die längste Überlebens-zeit auf, dies war jedoch aufgrund der insgesamt kleinen Patientenzahl nicht signifikant. Ein Zusammenhang zwischen dem Tumorstadium und der progessionsfreien Zeit oder Überlebenszeit bestand nicht. Bei dem beschriebenen Protokoll handelt es sich um eine unter klinischen Bedingungen praktikable Therapieform, die mit ihren insgesamt acht Fraktionen für Besitzer und Tier wesentlich weniger belastend ist als teletherapeutische kurative Protokolle mit 12-20 Fraktionen. Gleichzeitig gelingt es, eine Gesamtdosis von verhältnismäßig hoher biolo-gischer Effizienz zu applizieren, ohne jedoch stärkere Nebenwirkungen in Kauf nehmen zu müssen. Im Bereich von Auge und Maulschleimhaut sind die Nebenwirkungen sogar geringer. Bei einem kleinen Teil der Patienten treten jedoch auch hier, ebenso wie nach teletherapeutischen Protokollen, problematische chronische Nebenwirkungen auf, die die Lebensqualität der betroffenen Tiere beeinträchtigen und die einer aufwendigeren Therapie zwingend bedürfen. Die mit diesem Protokoll erreichten Remissions- und Ü-berlebenszeiten sind mit denen aus der Literatur vergleichbar bis tendenziell besser. Aufgrund der oben genannten Vorteile erscheint die vorgestellte Therapie daher als Al-ternative zu Teletherapie bei der Behandlung kaniner Nasentumoren durchaus geeig-net. Weitere Studien mit größeren Patientenzahlen unter Einbeziehung einer anders therapierten Kontrollgruppe sind jedoch notwendig

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[ES] Los tumores malignos del cerebro y del sistema nervioso central representan el 21% de los tumores en niños y son la segunda causa principal de muerte por cáncer pediátrico después de la leucemia. Los gliomas de alto grado siguen siendo incurables y poseen altas tasas de mortalidad: una supervivencia a cinco años del 4,7 % para pacientes con glioblastoma multiforme (GBM) y menos de un año en pacientes con glioma pontino intrínseco difuso (DIPG). Los bajos niveles de penetración del fármaco a través de la barrera hematoencefálica y la baja tasa de supervivencia asociada resaltan en la necesidad de nuevas propuestas de tratamiento para esta necesidad clínica no cubierta. La administración intranasal ofrece un enfoque no invasivo prometedor que elude el metabolismo hepato-gastrointestinal y la barrera hematoencefálica, constituyendo una ruta directa de la nariz al cerebro. Los poliglutamatos (PGA) representan excelentes candidatos para la administración de agentes terapéuticos en el cerebro debido a su biodegradabilidad y multivalencia, lo que permite la unión covalente de fármacos y grupos directores que puedan contribuir a cruzar las diferentes barreras biológicas existentes desde la nariz hasta el cerebro. La conjugación covalente del agente terapéutico a la cadena polimérica ofrece una estabilidad prolongada en la circulación sanguínea y un mayor control sobre la liberación del fármaco en el microambiente tumoral. Esta tesis se centra en el diseño racional y desarrollo de nuevos conjugados PGA-fármaco y una plataforma intranasal segura y eficiente para la administración dirigida y la liberación del fármaco en el cerebro como tratamiento del glioma pediátrico. Se desarrolló una familia de conjugados de poliglutamatos que incorporan palbociclib, un inhibidor de CDK, utilizando diferentes espaciadores sensibles a estímulos, así como diferente carga de fármacos. Estudiamos el efecto de la carga y conjugación de un fármaco sobre la conformación en solución de PGAs lineales y en forma de estrella. Con dispersión de rayos X de ángulo pequeño y dicroísmo circular, demostramos la evolución del conjugado polipeptídico al aumentar la carga de fármaco. Además, establecimos el vínculo entre la conformación de los conjugados y su actividad biológica en células GBM y DIPG derivadas de pacientes. Nuestros hallazgos ilustran la necesidad de una comprensión profunda de las propiedades fisicoquímicas de los nanosistemas estudiados que pueden ayudar a predecir su resultado biológico. Para el cribado rápido y la validación de la formulación intranasal, establecimos con éxito una plataforma de detección ex vivo basada en células de difusión verticales de Franz con mucosa nasal de oveja. Varios sistemas basados en PGA lineal y en forma de estrella modificadas con diferentes ligandos (incluyendo el ácido docosahexaenoico, ácido hialurónico (HA), odorranalectina), así como sistemas entrecruzados del PGA en forma de estrella y la mezcla física con un HA entrecruzado (HA-CP®). A continuación, se realizó estudios de biodistribución mediante administración intranasal de los candidatos seleccionados, seguidos de la cuantificación ex vivo con la técnica IVIS y el ensayo de fluorescencia estándar después de la homogeneización de órganos y los estudios histológicos del cerebro. Los datos obtenidos mostraron claramente la presencia de las diferentes plataformas en el cerebro e, su internalización en células del bulbo olfativo y una buena difusión en el cerebro a través de diferentes áreas, llegando incluso a detectarse en el hipocampo. Los candidatos seleccionados se han escalado y en la actualidad su evaluación biológica en un modelo in vivo está en curso. En conclusión, se ha diseñado, desarrollado y validado diferentes plataformas basadas en PGA capaces de llegar al cerebro a través de la administración intranasal, constituyendo una base prometedora para el tratamiento de múltiples trastornos relacionados con el cerebro. / [CA] Els tumors malignes del cervell i del sistema nerviós central representen el 21% dels tumors en nens i són la segona causa principal de mort per càncer pediàtric després de la leucèmia. Els gliomes d'alt grau que continuen sent incurables amb taxes de mortalitat altes: una supervivència a cinc anys del 4,7 % per a pacients amb glioblastoma multiforme (GBM) i menys d'un any en pacients amb glioma pontí intrínsec difús (DIPG). Els nivells baixos de penetració del fàrmac a través de la barrera hematoencefàlica i la baixa taxa de supervivència associada ressalten en la necessitat de noves propostes de tractament per a una necessitat clínica no satisfeta. L'administració intranasal ofereix un enfocament no invasiu prometedor que eludeix el metabolisme hepatogastrointestinal i la barrera hematoencefàlica, cosa que permet l'administració directa del nas al cervell. Els poliglutamats (PGA) representen excel·lents candidats per a l'administració al cervell a causa de la seva biodegradabilitat i multivalència, la qual cosa dóna suport a la introducció covalent de fàrmacs i grups objectiu i pot facilitar la transició del nas al cervell. La conjugació covalent de l'agent terapèutic a la cadena polimèrica ofereix una estabilitat prolongada en la circulació sanguínia i un major control sobre l'alliberament del fàrmac al microambient tumoral. Aquesta tesi se centra en el desenvolupament de nous conjugats PGA-fàrmac dissenyats racionalment i una plataforma intranasal segura i eficient per a l'administració dirigida i l'alliberament del fàrmac al cervell com a tractament del glioma pediàtric. Es va desenvolupar una família de conjugats de poliglutamat que incorporen l'inhibidor de CDK palbociclib, utilitzant diferents enllaçadors sensibles a estímuls i nivells variables de càrrega de fàrmacs. Estudiem l'efecte del fàrmac hidrofòbic conjugat sobre la conformació en solució de PGA lineals i en forma d'estrella. Amb dispersió de raigs X d'angle petit i dicroisme circular, demostrem l'evolució del sistema conjugat en augmentar la càrrega de fàrmac. A més, establim el vincle entre la conformació dels conjugats i la seva activitat biològica provada en cèl·lules GBM i DIPG derivades de pacients. Les nostres troballes van il·lustrar la necessitat d'una comprensió profunda de les propietats fisicoquímiques dels nanosistemes estudiats que poden ajudar a predir-ne el resultat biològic. Per a la detecció ràpida de la formulació intranasal basada en els portadors de PGA, vam establir amb èxit una plataforma de detecció ex vivo basada en cèl·lules de difusió verticals de Franz amb mucosa d'ovella. Diversos sistemes basats en PGA lineal i en forma d'estrella amb fraccions conjugades (inclòs l'àcid docosahexaenoic, àcid hialurònic (HA), odorranalectina), així com partícules reticulades (a través de cicloaddició azida-alquí o enllaços disulfur) i la barreja física amb un HA es van provar els polímers creuats (HA-CP®). Els estudis de biodistribució després de l'administració intranasal es van fer en candidats seleccionats, seguits de la quantificació ex vivo amb la tècnica IVIS i l'assaig de fluorescència estàndard després de l'homogeneïtzació d'òrgans i els estudis histològics del cervell. Les dades obtingudes van mostrar clarament el transport del nas al cervell, la internalització cel·lular dels conjugats al bulb olfactiu i, el que és més interessant, una bona difusió del cervell a través de diferents àrees, arribant fins i tot a l'hipocamp. Els sistemes seleccionats es van ampliar i la preparació per a l'avaluació biològica en un model in vivo està en curs. En general, vam ser capaços de dissenyar, desenvolupar i validar diferents plataformes basades en PGA capaces d'arribar al cervell mitjançant l'administració intranasal, la qual cosa podria ser la base per al tractament de múltiples trastorns relacionats amb el cervell. / [EN] Malignant brain and central nervous system tumors account for ~21% of tumors in children and represent the second leading cause of pediatric cancer deaths after leukemia. Standard chemotherapy allows a ~95% five-year survival rate for patients with low-grade gliomas. Unfortunately, high-grade gliomas remain generally incurable and suffer from high mortality rates - a 4.7% five-year survival for glioblastoma multiform (GBM) patients and less than one year in patients with diffuse intrinsic pontine glioma (DIPG). Low levels of drug delivery through the blood-brain barrier (BBB) and the associated poor survival rate highlight the necessity for novel treatment approaches for an unmet clinical need. Intranasal administration offers a promising non-invasive approach that circumvents hepato-gastrointestinal metabolism and the BBB, thereby enabling direct nose-to-brain delivery. Polyglutamates (PGAs), represent excellent candidates for brain delivery due to their biodegradability and multivalency, which supports the covalent introduction of drugs and targeting moieties to facilitate the nose-to-brain transition. Covalent conjugation of therapeutic agents to the polymeric main chain offers prolonged stability in the blood circulation and increased control over the drug release in the tumor microenvironment if adequately designed considering endogenous triggers, including acidic pH, an increased reductive environment, or the overexpression of specific proteases. This thesis focuses on developing novel, rationally-designed PGA-drug conjugates as a safe and efficient intranasal platform for targeted delivery and drug release in the brain as a pediatric glioma treatment. We developed a family of PGA-drug conjugates incorporating the CDK inhibitor palbociclib that employed different stimuli-responsive linkers and varying drug loading levels and studied the effect of drug loading on the solution conformation of linear and star-shaped PGAs. We demonstrated system evolution upon increased drug loading with SAXS and CD. Moreover, we established a link between conjugate conformation and their biological activity, as evaluated in patient-derived GBM and DIPG cells. Our findings illustrated the necessity of a deep understanding of the physico-chemical properties of studied nanosystems that can aid in predicting their biological outcome. For the development of an intranasal formulation, we successfully established an ex vivo screening platform based on vertical Franz diffusion cells with sheep mucosa. We evaluated several systems based on linear and star-shaped PGA with conjugated moieties (including docosahexaenoic acid, hyaluronic acid, odorranalectin), crosslinked particles (via azide-alkyne cycloaddition or disulfide bonds), and physical mixtures with a hyaluronic acid cross polymer (HA-CP®). After intranasal administration with selected candidates, we performed biodistribution studies, followed by ex vivo quantification with the IVIS spectrum in vivo imaging system and fluorescent assays after organ homogenization and brain histological studies. The obtained data demonstrated nose-to-brain transportation, internalization of conjugates in the olfactory bulb and robust diffusion through different brain areas, even reaching the hippocampus. We also scaled up selected systems and preparations for biological evaluation in an in vivo model that is currently ongoing. Overall, we were able to design, develop, and validate different PGA-based platforms capable of arriving at the brain via intranasal, which might be the base for the treatment of multiple brain-related disorders. / Melnyk, T. (2024). Drug Dellivery to the Brain Using Polymer Therapeutics as an Intranasal Platform for Pediatric Glioblastoma Treatment [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/203498

A malária mata mais de um milhão de pessoas por ano, sendo uma das doenças infecciosas mais relevantes e um grande problema de saúde pública. Além disso, o surgimento de cepas resistentes aos quimioterápicos utilizados faz necessário o estudo de novos alvos para tratamentos contra esta doença. No nosso laboratório foi demonstrada a biossíntese de isoprenóides, em P. falciparum pela via MEP. Sabe-se que substâncias inibidoras da biossíntese de isoprenóides, dentre essas os terpenos, apresentam atividade antimalárica. Levando em consideração o anterior, nós avaliamos o potencial antimalárico do álcool perilico (POH) em P. falciparum e P. berghei. Nossos resultados demonstraram que o POH teve efeito inibitório contra o crescimento do P. falciparum in vitro, nas cepas 3D7 e K1 com uma IC50 de 4,8 ± 0,5 &mu;M, e 10,41±2,33 &mu;M, respectivamente. Além disso, o POH não teve efeito tóxico na linhagem celular Vero. Ainda, Comprovamos que o POH inibiu a farnesilação de proteinas entre 20 e 37 KDa de P. falciparum. Por outro lado, os experimentos in vivo não mostraram eficácia do tratamento do POH contra PbGFP em camundongos Balb/c. Em contraste, foi demostrada a eficácia do POH na de malária cerebral experimental (MCE), , indicando uma redução na taxa de incidência da MCE no grupo tratado com POH, comparado o não tratado ( P<0,05). Além disso, o POH reduziu a inflamação no cérebro dos animais tratados, uma vez que teve uma redução significativa na adesão de leucócitos aos vasos cerebrais (P<0.001), como também, o numero de hemorragias foi menor comparados com os animais não tratados. (P<0.0001). Portanto, os resultados obtidos nesta pesquisa abrem novas alternativas no estudo do mecanismo de ação do POH como um terpeno com grande potencial para tratar MC. / Malaria kills over one million people a year worldwide, and is one of the most important infectious diseases and a major public health problem. Furthermore, the emergence of resistant strains to chemotherapeutic agents used, make it necessary to study new targets for treatments against this disease. In our laboratory we have demonstrated the isoprenoids biosynthesis in P. falciparum, by the MEP pathway. It is known that the substances that inhibit isoprenoid biosynthesis, among these terpenes, have antimalarial activity in vitro and in vivo. Considering this, we evaluate the antimalarial potential of PA (POH) in P. falciparum and P. berghei. Our results showed that the POH had inhibitory effect against the growth of strains 3D7 and K1 of P. falciparum in vitro, with an IC50 of 4.8 &mu;M ± 0.5, and 10.41 ± 2.33 &mu;M, respectively. Furthermore, the POH had no toxic effect on cell line Vero. Moreover, the POH proved that inhibited proteins farnesylation from 20 to 37 kDa of P.falciparum. On the other hand, in vivo experiments did not show efficacy on treatment against POH PbGFP in BALB/c mice. In contrast, the effectiveness of POH in the experimental cerebral malaria (MCE) was demonstrated, indicating a reduction in the incidence rate of MCE in the group treated with POH, compared with of untreated animals (P <0.05). In addition, the POH reduced inflammation in the brain of treated animals, since it had a significant reduction in leukocyte adhesion to cerebral vessels (P <0.001), as also the number of bleeding was lower compared to untreated animals (P<0.0001). Therefore, the results obtained in this work provide new alternatives to study the POH\'s mechanism of action as a terpene with great potential to treat MC.

A malária mata mais de um milhão de pessoas por ano, sendo uma das doenças infecciosas mais relevantes e um grande problema de saúde pública. Além disso, o surgimento de cepas resistentes aos quimioterápicos utilizados faz necessário o estudo de novos alvos para tratamentos contra esta doença. No nosso laboratório foi demonstrada a biossíntese de isoprenóides, em P. falciparum pela via MEP. Sabe-se que substâncias inibidoras da biossíntese de isoprenóides, dentre essas os terpenos, apresentam atividade antimalárica. Levando em consideração o anterior, nós avaliamos o potencial antimalárico do álcool perilico (POH) em P. falciparum e P. berghei. Nossos resultados demonstraram que o POH teve efeito inibitório contra o crescimento do P. falciparum in vitro, nas cepas 3D7 e K1 com uma IC50 de 4,8 ± 0,5 &mu;M, e 10,41±2,33 &mu;M, respectivamente. Além disso, o POH não teve efeito tóxico na linhagem celular Vero. Ainda, Comprovamos que o POH inibiu a farnesilação de proteinas entre 20 e 37 KDa de P. falciparum. Por outro lado, os experimentos in vivo não mostraram eficácia do tratamento do POH contra PbGFP em camundongos Balb/c. Em contraste, foi demostrada a eficácia do POH na de malária cerebral experimental (MCE), , indicando uma redução na taxa de incidência da MCE no grupo tratado com POH, comparado o não tratado ( P<0,05). Além disso, o POH reduziu a inflamação no cérebro dos animais tratados, uma vez que teve uma redução significativa na adesão de leucócitos aos vasos cerebrais (P<0.001), como também, o numero de hemorragias foi menor comparados com os animais não tratados. (P<0.0001). Portanto, os resultados obtidos nesta pesquisa abrem novas alternativas no estudo do mecanismo de ação do POH como um terpeno com grande potencial para tratar MC. / Malaria kills over one million people a year worldwide, and is one of the most important infectious diseases and a major public health problem. Furthermore, the emergence of resistant strains to chemotherapeutic agents used, make it necessary to study new targets for treatments against this disease. In our laboratory we have demonstrated the isoprenoids biosynthesis in P. falciparum, by the MEP pathway. It is known that the substances that inhibit isoprenoid biosynthesis, among these terpenes, have antimalarial activity in vitro and in vivo. Considering this, we evaluate the antimalarial potential of PA (POH) in P. falciparum and P. berghei. Our results showed that the POH had inhibitory effect against the growth of strains 3D7 and K1 of P. falciparum in vitro, with an IC50 of 4.8 &mu;M ± 0.5, and 10.41 ± 2.33 &mu;M, respectively. Furthermore, the POH had no toxic effect on cell line Vero. Moreover, the POH proved that inhibited proteins farnesylation from 20 to 37 kDa of P.falciparum. On the other hand, in vivo experiments did not show efficacy on treatment against POH PbGFP in BALB/c mice. In contrast, the effectiveness of POH in the experimental cerebral malaria (MCE) was demonstrated, indicating a reduction in the incidence rate of MCE in the group treated with POH, compared with of untreated animals (P <0.05). In addition, the POH reduced inflammation in the brain of treated animals, since it had a significant reduction in leukocyte adhesion to cerebral vessels (P <0.001), as also the number of bleeding was lower compared to untreated animals (P<0.0001). Therefore, the results obtained in this work provide new alternatives to study the POH\'s mechanism of action as a terpene with great potential to treat MC.

Garantir la qualité des produits sanguins est crucial. Les lysats plaquettaires (LP) riches en facteurs de croissance (FC) s’imposent comme le complément idéal pour l’expansion ex vivo des cellules souches, et comme produit thérapeutique pour la régénération cellulaire. L’intérêt est croissant pour les microparticules (MPs) extracellulaires, mais l’expression de phosphatidylsérine à leur surface peut induire des effets thrombotiques et inflammatoires. L’autre risque transfusionnel, la transmission de virus, dont le virus de l’hépatite C (VHC), est maîtrisable par traitements de réduction virale par solvant/détergent (S/D), chauffage, ou nanofiltration. Nous avons étudié des technologies de sécurisation des produits sanguins: (a) élimination des MPs par nanofiltration sur filtres de 75 nm et (b) traitements S/D, chauffage à 56°C ou nanofiltration pour inactiver ou éliminer le VHC. Les informations ont été utilisées pour développer des LP utiles en médecine régénérative. L’un d’eux destiné à la neurorégénération, a été préparé en émettant l’hypothèse qu’un lysat de culot plaquettaire (LCP) enrichi en facteurs neurotrophiques et dépourvu de protéines plasmatiques se montrerait efficace contre les maladies neurodégénératives. Nos résultats montrent que la nanofiltration sur des filtres de 75 nm préserve la composition en protéines plasmatiques, et le pouvoir hémostatique. La nanofiltration retire les MPs et évite, in vitro, la génération de thrombine. Par ailleurs le traitement S/D à 31°C pour 30 minutes élimine le pouvoir infectieux du VHC. Pris globalement les traitements de nanofiltration et S/D apparaissent donc comme des méthodes de choix pour l’amélioration de la sécurité du plasma vis à vis de risques thrombogènes et infectieux. Nous avons ensuite préparé un LCP appauvri en protéines plasmatiques (dont le fibrinogène) et enrichi en un mélange pléiotrope physiologique de FC destiné à l’administration cérébrale. Les analyses par ELISA et par protéomique ont montré qu’un chauffage de 56°C pour 30 min réduisait le contenu en protéines et modifiait favorablement la composition relative en facteurs neurotrophiques. Par ailleurs le chauffage améliore l’action neuroprotectrice et, associé aux traitements S/D et de nanofiltration, contribue à l’inactivation du VHC. Ce LCP exerce une neuroprotection élevée dans des modèles de la maladie de Parkinson (MP) tout à la fois (a) in vitro (cellules LUHMES différentiées en neurones dopaminergiques et exposées au MPP+) et (b) in vivo (souris intoxiquées par MPTP). L’expression de la tyrosine hydroxylase (TH) dans la Substantia nigra pars compacta montre que l’administration intracérébroventriculaire (ICV) ou intranasale (i.n.) apparait comme une option thérapeutique possible des maladies neuro-dégénératives. Les études cellulaires In vitro sur LUHMES et NSC34 ont montré que l’inhibition spécifique des voies signalétiques relayées par AkT et ERK altère l’activité neuroprotectrice du LC. Des événements neuro-inflammatoires pouvant aggraver l’évolution des maladies neurodégénératives, nous avons vérifié que le LCP n’induit pas de marqueurs inflammatoires (COX-2, iNOS) chez des cellules microgliales BV2, et pouvait même diminuer celle de COX-2 après exposition à des lipopolysaccharides. De plus, nous avons identifié que le LCP contenait 1.7 x 1012 MP/mL d’une taille moyenne de 160 nm. Isolées, ces MPs pourraient exercer un rôle neuroprotecteur des cellules LUHMES exposées à des agents neurotoxiques. En conclusion, nos résultats montrent la faisabilité technique à préparer des lysats plaquettaires viro-inactivés pour des usages dans le domaine de la médecine régénérative, y compris comme agent neuroprotecteur du système nerveux central. / Ensuring quality and safety of blood products is crucial. Platelet lysates (PL) rich in growth factors (GFs) have emerged as ideal clinical-grade supplement for ex vivo expansion of mesenchymal stromal cells, and as therapeutic product promote cellular regeneration. Interest for platelet extracellular microparticles (MPs) is growing but expression of phosphatidylserine on their surface may cause thrombotic and inflammatory side effects. Another transfusional risk, transmission of viruses, including hepatitis C virus (HCV), can be fully controlled by dedicated viral reduction methods as solvent/detergent (S/D) or heat treatments, or nanofiltration. We have evaluated technologies to secure therapeutic blood products: (a) removal of MPs by 75nm-nanofiltration and (b) inactivation/removal of HCV by S/D or 56°C heat treatments, or nanofiltration. Data have been used to develop LP of interest for regenerative medicine. In particular, one, targeting neuroregenerative applications, has been prepared based on the hypothesis that a platelet pellet lysate (PPL) enriched in multiple neurotrophic growth factors and depleted of plasma proteins could exert potent neuroprotective actions in neurodegenerative disease models. Our data show that 75 nm-plasma nanofiltration preserved plasma protein biochemical profile, and hemostatic power. Nanofiltration removes MPs and avoids in vitro the generation of thrombin. In addition, the S/D treatment at 31°C for 30 minutes fully inactivates HCV infectivity. Therefore, altogether, nanofiltration and S/D emerge as choice procedures to improve the safety of plasma for thrombogenic and infectious risks. We have then prepared a PPL depleted of plasma proteins (in particular fibrinogen), and rich in a physiological pleiotropic mixture of neurotrophins for brain administration. ELISA and proteomics studies revealed that the heat-treatment at 56°C for 30 min decreased the protein content and favorably modified the relative composition in neurotrophic factors. Heat-treatment improved the neuroprotective activity and, together with S/D and nanofiltration contributed to HCV inactivation. This PPL exerted strong neuroprotective effects in Parkinson’s disease (PD) models (a) in vitro, using LUHMES cells exposed to MPP+ neurotoxin, and (b) in vivo, in mice intoxicated by MPTP neurotoxin. Expression of tyrosine hydroxylase (TH) in the Substantia nigra pars compacta indicated that brain delivery by intracerebroventricular (ICV) or intranasal (i.n.) administration may be a therapeutic option for disease-modifying strategies of neurodegenerative diseases. In vitro studies in LUHMES and NSC34 cells showed that specific inhibition of signal transduction pathways through AkT and ERK influenced PPL neuroprotective function. Since neuro-inflammation detrimentally affects neurodegenerative disorders, we verified that the PPL did not stimulate the release of inflammatory markers (e.g. COX-2, iNOS) by BV2 microglial cells in culture, and could even restrict COX-2 expression when cells were exposed to LPS. In addition, the PPL was found to contain 1.7 x 1012 MP/mL with a mean size of 160 nm. These MPs may exert neuroprotective activity on LUHMES cells exposed to neurotoxins. Altogether, our data demonstrate the technical feasibility of developing virally-safe customized platelet lysate preparations with specific applications for cell therapy and regenerative medicine, in particular as neuroprotective agents of the central nervous system.