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Jun 24, 2023

Scientific Reports volumen 13, número de artículo: 14012 (2023) Citar este artículo

Detalles de métricas

¿Se pueden utilizar los parámetros bioquímicos e inmunológicos relacionados con la brucelosis como indicadores de diagnóstico y tratamiento? El objetivo de este proyecto era observar parámetros bioquímicos, oligoelementos y factores inflamatorios en las etapas aguda y crónica de la brucelosis después del tratamiento con estreptomicina y nanopartículas lipídicas sólidas cargadas con hidroxicloroquina (STR-HCQ-SLN). Para la síntesis de nanopartículas se utilizó el método de doble emulsión. Se midieron los niveles séricos de oligoelementos, vitamina D, PCR y parámetros bioquímicos en ratas afectadas por brucelosis. Se comparó el efecto terapéutico de STR-HCQ-SLN con el de los fármacos libres. Tanto en ratas sanas como infectadas, las concentraciones séricas de cobre, zinc, hierro, magnesio, potasio y los parámetros bioquímicos del hígado fueron significativamente diferentes. Al alterar los niveles séricos de los factores antes mencionados, el tratamiento con STR-HCQ-SLN tuvo un efecto terapéutico positivo sobre la brucelosis crónica. Los niveles de vitamina D disminuyeron (46,4%) y los niveles de PCR aumentaron (de 7,5 mg a menos de 1 mg) durante las etapas aguda y crónica de la brucelosis. Este estudio demostró que al comparar los parámetros bioquímicos y los niveles de oligoelementos en el suero de ratones sanos y enfermos en las etapas aguda y crónica de la brucelosis, es posible obtener ayuda de otros métodos rutinarios de diagnóstico.

La brucelosis es una enfermedad zoonótica que afecta comúnmente a humanos y animales y está causada por varias especies del género Brucella. Esta enfermedad puede provocar síntomas clínicos inespecíficos, numerosos efectos secundarios y daños en diversos órganos1,2. Las cuatro especies de Brucella que tienen potencial para infectar a los humanos son Brucella abortus, Brucella melitensis, Brucella suis y Brucella canis. Brucella, que vive dentro de los macrófagos y está protegida del ambiente extracelular, también puede volverse resistente a antibióticos in vivo que anteriormente solo eran efectivos en condiciones in vitro3,4. Las vacas, ovejas, cabras y otros pequeños rumiantes pueden excretar bacterias en su leche y secreciones, causando infecciones en humanos y otros animales. Una de las principales formas de transmisión de la enfermedad al ser humano es a través del contacto con animales infectados y el consumo de productos lácteos no pasteurizados. Incluso con grandes avances en el control de la brucelosis en los países desarrollados, esta infección sigue siendo una enfermedad importante en Medio Oriente (ME)5,6.

Tras la entrada de Brucella en los macrófagos y la prevención de la apoptosis, la capacidad de las bacterias para adaptarse a nuevas condiciones ambientales, el crecimiento bacteriano en las células de los macrófagos, la ausencia de autoprotección del huésped y el posterior fracaso del tratamiento dificultan la erradicación de las bacterias y, por tanto, se produce una reinfección7 ,8. Durante los primeros seis meses de tratamiento, casi el 30% de los pacientes experimentan una recurrencia de la enfermedad más leve que en las etapas anteriores. Para ello, se necesitan nuevos enfoques que reduzcan la recurrencia de la enfermedad9.

La utilización de nanoportadores es una estrategia prometedora. La formulación precisa de nanoportadores aumenta su estabilidad y tiene el potencial de acelerar su disolución, nivel biológico adecuado, efecto terapéutico y biodisponibilidad10,11,12. Como resultado, los sistemas de administración de fármacos se consideran un método prometedor para superar las limitaciones del tratamiento convencional13.

Los oligoelementos son esenciales para la nutrición, la bioquímica y la estructura enzimática del cuerpo. Determinar la función de estos elementos durante la pubertad, la actividad y la defensa podría ser una herramienta prometedora en biología molecular y genética12. Las células del sistema inmunológico necesitan oligoelementos en cantidades suficientes para su correcta estructura y funcionamiento14,15. Por ejemplo, el cobre es esencial para la citocromo C oxidasa en la cadena de transporte de electrones mitocondrial, y el hierro es necesario para las funciones de la succinato deshidrogenasa (SDH) y del citocromo A, B, C y NADH16. Para mejorar la actividad de las enzimas que mejoran la función de defensa celular se requieren oligoelementos17. Además, más de 300 enzimas involucradas en la biosíntesis de azúcares, proteínas y grasas requieren magnesio, necesario para su estabilidad y correcto funcionamiento12.

La vitamina D es otro oligoelemento importante porque ayuda a mantener la homeostasis del calcio, que es fundamental tanto para el sistema inmunológico innato como para el adquirido18. Según los estudios, un nivel saludable de vitamina D en el suero del huésped aumenta la fuerza del sistema inmunológico contra las infecciones. Se ha descubierto que los niveles de vitamina D en la sangre se correlacionan con el riesgo de infección. Además, la vitamina D ayuda a la función de los macrófagos y esta vitamina es necesaria para la actividad antimicrobiana INF1 en los macrófagos humanos19.

La brucelosis tiene efectos destructivos en los órganos del cuerpo humano como el hígado, el bazo, las articulaciones, etc. Como resultado, también cambia la cantidad de enzimas y proteínas en el cuerpo. Por ejemplo, el nivel de proteína C reactiva (PCR) en el suero normalmente cae por debajo de 1 mg/L en adultos sanos; sin embargo, el nivel de PCR aumenta rápidamente en la mayoría de las enfermedades infecciosas. La brucelosis provoca la destrucción de enzimas hepáticas como la alanina transaminasa, la bilirrubina total, la fosfatasa alcalina y la aspartato aminotransferasa.

Las nanopartículas lipídicas sólidas (SLN) se han concentrado como estructura portadora para muchas aplicaciones. Se cargan con éxito varias moléculas, péptidos y fármacos en los SLN. El sistema de administración de fármacos regula la liberación del fármaco y también mejora la estabilidad química del fármaco20. En este sentido, el objetivo de este experimento in vivo fue determinar el efecto terapéutico de SLN que contiene estreptomicina (STR) e hidroxicloroquina (HCQ) (STR-HCQ-SLN) en las fases aguda y crónica de la brucelosis y su efecto sobre los niveles séricos de Proteína C reactiva, vitamina D, parámetros de función renal y enzimas hepáticas.

Para preparar nanopartículas se utilizó la técnica de doble emulsión/dispersión fundida10. Para lograr una formulación óptima, se evaluaron diferentes cantidades de dos tipos de lípidos, tensioactivos solubles en agua y lípidos solubles, y fármacos. En resumen, primero se calienta aceite de palma o ácido esteárico a 70 °C a baño maría (una especie de baño de agua caliente). Luego se añadieron la lecitina/poloxámero y los fármacos (estreptomicina y HCQ) al aceite fundido y se mezclaron con un agitador magnético. La mezcla se homogeneizó después de la adición de agua destilada calentada y sonicación a 45 °C durante 60 s. En el segundo paso, la emulsión inicial preparada se mezcló con Tween-80 precalentado, que se homogeneizó con un dispositivo ultrasónico durante un minuto a 45 °C. En este paso, la emulsión final preparada se añadió lentamente a la solución de agua destilada y telururo de cadmio de punto cuántico a 4 °C, que se colocó en un agitador magnético, para estabilizar las nanopartículas sintetizadas. Se realizó el mismo proceso para preparar SLN libre. Finalmente, las nanopartículas sintetizadas se lavaron tres veces con agua destilada en una centrífuga de alta velocidad (35.000 rpm durante 20 min).

Luego de la síntesis de STR-HCQ-SLN se evaluaron sus características como tamaño promedio, potencial zeta e índice de polidispersidad. También se evaluó la longitud de onda máxima (λmax) de STR y HCQ. Luego, se dibujó una curva estándar usando un espectrofotómetro en la λmax de cada fármaco. Se utilizaron métodos directos (espectrómetro) e indirectos (cromatografía líquida de alta resolución (HPLC)) para determinar la cantidad de encapsulación y carga de fármacos en SLN. El índice térmico de la nanopartícula y sus componentes se examinó mediante calorimetría diferencial de barrido (DSC) (METTLER TOLEDO-DSC 1). Para el examen espectroscópico de las muestras, el polvo liofilizado de nanopartículas sintetizadas y componentes de nanopartículas se mezcló al mismo tiempo con una cierta cantidad de bromuro de potasio (kb) y se convirtió en discos comprimidos mediante un compresor hidráulico. Luego, los discos se grabaron utilizando espectroscopía infrarroja por transformada de Fourier (FTIR) (PerkinElmer Spectrum 400, Estados Unidos) en el rango de IR medio (400–4000 cm) de la trayectoria de la luz infrarroja. Se utilizó el método de la bolsa de diálisis para evaluar la tasa de liberación del fármaco a partir del sustrato de nanopartículas sintéticas (peso molecular de 14.000 a 12.000 Dalton y tamaño de poro de 2,5 nm).

Se examinaron los aspectos de la estabilidad de las nanopartículas tanto a corto plazo (una semana de revisión en términos de apariencia y un mes en términos de propiedades fisicoquímicas y apariencia) como a largo plazo (desde aspectos de propiedades fisicoquímicas y apariencia, de seis a doce meses). Se utilizó la línea celular de macrófagos de ratón J774-A.1 para evaluar la citotoxicidad de las nanopartículas sintetizadas de acuerdo con las instrucciones del kit (Kiasyst Kit/Irán). La morfología de las nanopartículas se observó mediante microscopía electrónica de barrido por emisión de campo (FE-SEM)10,21.

Se obtuvieron ratas Wistar macho que pesaban 250 ± 25 gy tenían edades comprendidas entre 6 y 8 semanas del galpón de animales de la Universidad de Ciencias Médicas de Hamadan. Se inoculó en ratones la cepa m16 de B. melitensis a una concentración de 1,5 × 106 UFC/ml mediante inyección intraperitoneal (IP). Después de 10 días (fase de infección aguda) y 6 semanas (fase de infección crónica), los ratones se dividieron en 8 grupos.

Se estudiaron cinco ratas de cada grupo durante la fase aguda de la infección: (1) un control positivo (el grupo infectado no tratado), (2) un control negativo (las ratas sanas), (3) tratadas con STR libre (2,5 mg/ kg), (4) tratado con HCQ libre (2,6 mg/kg), (5) tratado con STR y HCQ libres, (6) tratado con STR-SLN (2,5 mg/kg), (7) tratado con HCQ-SLN y (8) tratados con STR-HCQ-SLN once, trece y quince días después de la infección.

Además, se evaluaron diez ratas de cada grupo durante la fase crónica de la infección: (1) un control positivo (el grupo infectado no tratado), (2) un control negativo (las ratas sanas), (3) tratadas con STR libre (2,5 mg/kg), (4) tratado con HCQ libre (2,6 mg/kg), (5) tratado con STR y HCQ libres, (6) tratado con STR-SLN (2,5 mg/kg), (7) tratado con HCQ -SLN, y (8) tratados con STR-HCQ-SLN durante 10 días (una vez al día). Un día después de la última dosis parenteral, se utilizaron 87/13 mg/kg de ketamina y xilazina para anestesiar a las ratas. Se tomó sangre de corazones de ratas para realizar más estudios20. Los estudios en animales se realizaron de acuerdo con las directrices ARRIVE. El comité de ética de la Universidad de Ciencias Médicas de Hamadan dio su aprobación para este estudio, de acuerdo con las directrices de los Institutos Nacionales de Salud de EE. UU. Teniendo en cuenta la naturaleza patógena de Brucella, se consideraron todos los protocolos de seguridad, incluido el Nivel de Bioseguridad 3 (BSL-3) y el uso de equipo de protección personal (EPP) adecuado.

Los niveles séricos de oligoelementos (zinc, cobre, hierro, calcio, fósforo y magnesio) se determinaron fotométricamente utilizando un kit de auditoría (Irlanda) y un AutoAnalyzer (Hitachi 902, Japón). Luego se midieron los niveles séricos de sodio y potasio utilizando Convergys® ISE (Alemania)12.

Los niveles séricos de aspartato aminotransferasa (AST), alanina transaminasa (ALT), fosfatasa alcalina (ALP), creatinina, bilirrubina total (TBil) y urea se determinaron utilizando el kit Audit (Irlanda) y el AutoAnalyzer (Hitachi 902, Japón) con el método de fotometría12.

Los niveles séricos de PCR en ratas se comprobaron utilizando el kit NycoCard™ CRP (Noruega). Este kit es un ensayo inmunoquímico para la determinación cuantitativa de PCR en sangre total, suero y plasma. La medición de la PCR proporciona información para el diagnóstico y evaluación de infecciones, trastornos inflamatorios y enfermedades relacionadas. Para medir los niveles de vitamina D en diferentes grupos de estudio, se utilizó el kit Elisa (Arka Fanazma-Irán) según las instrucciones del kit18.

Se calcularon la media y la desviación estándar de todos los parámetros séricos estudiados en las etapas aguda y crónica de la enfermedad. Los grupos se compararon utilizando las pruebas de rango múltiple y Análisis de varianza (ANOVA) de Duncan porque había múltiples grupos en las dos etapas. La relación entre los diferentes parámetros se obtuvo mediante el análisis de correlación de Pearson y se consideró significativo un valor de p ≤ 0,05.

El estudio se realizó bajo el código de aprobación ética IR.UMSHA.REC.1401.916.

El tamaño promedio y el índice de polidispersidad óptimo (índice PDI) de las nanopartículas óptimas (F4) fueron 312,5 ± 26 y 0,433 ± 0,09 nm, respectivamente. Las nanopartículas óptimas (F4) encapsularon STR y HCQ a tasas de 94,2 y 85%, respectivamente, con un potencial zeta de -15,2 mV. La tasa media de carga de fármaco en las diferentes formulaciones fue del 13,07%. El contenido cargado en la formulación F4 fue del 16,6%; las nanopartículas óptimas, según los hallazgos de FE-SEM, tenían una forma morfológicamente esférica, una superficie lisa y una dispersión uniforme. (Tabla 1, Figura 1).

Imagen FE-SEM de formulación óptima.

Los resultados de las pruebas de toxicidad mostraron que el fármaco libre y las nanopartículas sintetizadas en una concentración de 100 mg/ml no tuvieron efectos tóxicos. Además, los efectos de las nanopartículas y del fármaco libre en las células no fueron estadísticamente diferentes (P > 0,05) (Fig. 2). En particular, según los resultados de la concentración mínima inhibitoria (CMI), las dosis antibacterianas en condiciones in vivo e in vitro fueron inferiores a las dosis utilizadas en la prueba tóxica.

El efecto de fármacos y nanopartículas libres en la célula J774A.1. *Valor de P < 0,05, **Valor de P < 0,001).

El nivel sérico de enzimas hepáticas fue significativamente diferente entre el grupo de ratas de control positivo y el grupo de ratas sanas. El grupo de control positivo tuvo un aumento del 65% en el nivel sérico de AST en comparación con las ratas sanas. El tratamiento con STR-HCQ-SLN disminuyó significativamente el nivel de AST (P <0,001). Además, las ratas tratadas con STR libre tuvieron niveles más bajos de AST, pero esta disminución fue estadísticamente insignificante (P > 0,05) en comparación con el control positivo. Los niveles séricos de TBil y ALP en los grupos tratados con STR-HCQ-SLN y STR-SLN mostraron una disminución significativa en comparación con el grupo de control positivo. Los niveles séricos de ALT no cambiaron mucho en los distintos grupos examinados en este estudio. Según la Tabla 2, no hubo diferencias estadísticamente significativas (P <0,05) entre los niveles séricos de urea y creatinina en diferentes grupos.

Los datos indicaron que las ratas sanas tenían más niveles de sodio que el control positivo (P <0,05). Los niveles de sodio en las ratas tratadas con STR-HCQ-SLN fueron casi idénticos a los del grupo de ratas sanas. Además, los niveles de calcio sérico en ratas tratadas con STR-HCQ-SLN fueron significativamente más cercanos a los de ratas sanas. El nivel de potasio sérico fue el mismo que el nivel de sodio. El grupo tratado con STR-HCQ-SLN experimentó el mayor nivel de recuperación y el fármaco pudo restaurar los niveles séricos de potasio de ratas sanas a su rango normal. Según los hallazgos, los niveles séricos de fósforo no difirieron significativamente entre los grupos sanos y de control. Además, no se observaron diferencias destacables en las concentraciones séricas de los oligoelementos mencionados en los diferentes grupos y en las fases crónica y aguda (fig. 3).

Niveles de oligoelementos en el suero; en las etapas aguda y crónica de la brucelosis. Sodio (A), calcio (B), potasio (C) y fósforo (D).

La Figura 4 muestra que el nivel sérico de zinc (Zn) del grupo de control positivo es significativamente más bajo que el de ratas sanas (P <0,05). El nivel sérico de zinc aumentó notablemente en ratas tratadas con STR-HCQ-SLN en brucelosis aguda y crónica (P <0,05). Tanto en la fase aguda como en la crónica, los grupos infectados tuvieron un aumento en la cantidad de cobre (Cu) en comparación con las ratas sanas. Por el contrario, los niveles séricos de hierro (Fe) y magnesio (Mg) disminuyeron significativamente durante las etapas aguda y crónica de la brucelosis. El grupo tratado en este estudio con fármacos libres y nanopartículas sintetizadas normalizó en general el nivel de oligoelementos. En conclusión, al comparar los grupos, STR-SLN y STR-HCQ-SLN tuvieron el mayor impacto en la recuperación de las ratas.

Concentración de oligoelementos en el suero durante las etapas aguda y crónica de la brucelosis. Concentraciones de Zn (A), Cu (B), Mg (C) y Fe (D).

Entre las ratas sanas y el grupo de control positivo, el nivel sérico de vitamina D disminuyó notablemente (P <0,05). Además, las ratas mostraron niveles séricos de vitamina D significativamente más bajos durante la fase crónica en comparación con la fase aguda. Finalmente, el uso del fármaco STR-HCQ-SLN aumentó la vitamina D en ratas infectadas. La PCR aumentó en ambas etapas de la enfermedad en ratas infectadas (P = 0,001). El tratamiento de ratones con STR-HCQ-SLN, STR-SLN y STR libre redujo los niveles de PCR durante la fase inflamatoria de las ratas infectadas (Fig. 5).

Nivel sérico de vitamina D y PCR en la etapa aguda y crónica de la brucelosis.

Se sabe que los oligoelementos son importantes componentes del cuerpo y reguladores del sistema inmunológico, que pueden regular directa o indirectamente la sensibilidad del cuerpo a las infecciones virales y bacterianas. Por ejemplo, todas las células inmunitarias, incluidas las células B, las células T, los neutrófilos y los macrófagos, tienen receptores de vitamina D en sus superficies celulares. Cuando los macrófagos se exponen al LPS en las células bacterianas, los genes que producen vitamina D comienzan a expresarse. La síntesis de catelicidina, un péptido antimicrobiano, se inicia al aumentar la producción de vitamina D. La catelicidina producida ayuda al sistema inmunológico del huésped a eliminar el patógeno extraño. Además, muchas enzimas y hormonas necesitan oligoelementos para su función. Los estudios han demostrado que pequeños cambios en los niveles séricos de oligoelementos pueden afectar negativamente a las células inmunitarias del huésped. El sistema inmunológico es incapaz de combatir los microorganismos como resultado del debilitamiento de los oligoelementos del cuerpo contra agentes infecciosos causado por las fluctuaciones en la concentración sérica.

El hígado es uno de los órganos cruciales del cuerpo huésped que puede verse afectado por la brucelosis. Las células bacterianas de Brucella son fagocitadas por macrófagos hepáticos y la actividad intracelular de la bacteria provoca la muerte de las células hepáticas y la liberación de enzimas hepáticas. Además, el crecimiento intracelular de Brucella y las condiciones ácidas en los fagosomas de los macrófagos han permitido al agente infeccioso evadir los efectos de los antibióticos extracelulares y permanecer oculto dentro de los macrófagos durante meses. Por otro lado, los sistemas de administración de nanofármacos ayudan a los agentes antibacterianos a penetrar más tiempo en los macrófagos liberando fármacos lenta y continuamente específicamente en los sitios objetivo.

En este estudio, ratas infectadas con B. abortus en diferentes grupos (etapas agudas y crónicas de la enfermedad) fueron tratadas con fármacos libres y fármacos nanoportadores. También se midieron los niveles séricos de minerales, enzimas hepáticas y renales, vitamina D y PCR.

En nuestro estudio, se utilizó un método repetible, económico y simple llamado doble emulsión para planificar nanopartículas, que requiere solventes naturales y una cantidad limitada de surfactante. Los fármacos hidrófilos como STR y HCQ se pueden encapsular utilizando una emulsión doble.

Las nanopartículas STR-HCQ-SLN preparadas tienen un diámetro de (26 ± 312,5), que es un tamaño razonable para absorber células fagocíticas. El estudio encontró que el tamaño de las nanopartículas disminuye a medida que aumenta el tiempo de la sonda de ultrasonido, lo que concuerda con los hallazgos de Liu et al. [27]. Además, el presente estudio demostró que la carga de fármaco aumentó el tamaño del STR-HCQ-SLN en comparación con el fármaco libre. Además, después de la liofilización, el tamaño de las nanopartículas aumentó, lo que concuerda con los hallazgos de Chantaburanan et al. estudio16. Severino et al. utilizó un método de homogeneización de alta presión para crear nanopartículas con un diámetro de 439,5 nm [28]. Cuando el valor del PDI se acerca a cero, las partículas se vuelven más homogéneas. El factor que aumenta la estabilidad del nanofármaco como tratamiento es el alto potencial zeta. La estabilidad de los nanofármacos está influenciada por el potencial zeta, una propiedad fisicoquímica crucial (18). En el presente estudio, las nanopartículas tenían una carga eléctrica de -15,2 mV. Este hallazgo muestra una menor toxicidad y un alto rendimiento de encapsulación sin utilizar disolventes orgánicos.

En 2022, Elbehiry et al. investigó el efecto de nanopartículas de plata y oro en cepas de Brucella mellitenensis y Brucella abortus. Utilizando el método MIC, descubrieron que la plata y el oro pueden tener un efecto inhibidor sobre el crecimiento de las cepas bacterianas mencionadas. En el estudio actual, se comparó la eficacia de las nanopartículas con la del fármaco libre, mientras que Elbehiry et al. no llevó a cabo esta investigación y sólo se investigaron nanopartículas. Otro punto importante es que Elbehiry y sus colegas descubrieron al examinar la histopatología de las nanopartículas de oro y plata que el uso de 2 mg de éstas tenía un efecto tóxico en los tejidos de animales de laboratorio (ratas), lo que contradice los hallazgos del presente estudio. estudio5.

Según los hallazgos del estudio, diferentes grupos mostraron un aumento en los niveles de enzimas hepáticas tanto en la etapa aguda como en la crónica de la enfermedad. En comparación con ratones sanos, cuyo nivel sérico era de 105 U/L, el nivel de AST en la fase aguda en este estudio fue de 173 U/L en el grupo de control positivo y de 115 U/L en el grupo STR-HCQ-SLN. Este artículo muestra el buen efecto de STR-HCQ-SLN al aumentar el nivel sérico de AST al rango normal.

En la etapa aguda de la enfermedad, los niveles séricos de AST, ALP y TBil del grupo positivo aumentaron en un 10,5, 271 y 346 por ciento, respectivamente, en comparación con el grupo sano. Este aumento también fue evidente durante la fase crónica de la brucelosis (P <0,05). La Tabla 2 muestra que el grupo tratado con STR-SLN tuvo niveles séricos significativamente reducidos de oligoelementos en comparación con el control positivo (P <0,05), pero el efecto del tratamiento de reducir las enzimas hepáticas y la bilirrubina total fue mayor en el grupo que utilizó STR-HCQ- GC (p < 0,001). De manera similar a los hallazgos de Bozukluhan y sus colegas, nuestros resultados muestran un aumento en AST y ALT del 42 y 61%, respectivamente, después de la infección [24].

Singa et al. ganado infectado con cepas de brucelosis. Los niveles de ALT y AST aumentaron un 20 y un 15%, respectivamente, de acuerdo con los hallazgos de este estudio [25]. Además, se ha encontrado que los niveles de enzimas hepáticas aumentan tanto en la fase aguda como en la crónica de la brucelosis, como se informa en otros artículos10,16. Resumiendo los resultados de este estudio y los de otros artículos relacionados con él, se puede concluir que la medición de los niveles de enzimas hepáticas puede ser un marcador apropiado para el diagnóstico de brucelosis. El hecho de que los niveles de enzimas disminuyan más rápidamente en la fase crónica que en la fase aguda indica que la brucelosis requiere más tiempo de tratamiento. Los hallazgos indican que la HCQ puede aumentar la eficiencia y efectividad de STR contra Brucella, acelerando así el proceso de curación. Los oligoelementos desempeñan un papel importante en la protección del organismo contra muchas enfermedades infecciosas [29].

En este estudio, los niveles séricos de zinc en las fases aguda y crónica de la brucelosis disminuyeron aproximadamente un 90%, lo que aumentó después del tratamiento con Free STR, Free STR-HCQ, STR-SLN y STR-HCQ-SLN. En general, no hubo diferencias perceptibles en los niveles de oligoelementos entre el grupo de control y las ratas infectadas con brucelosis tratadas con HCQ libre o HCQ-SLN. De hecho, las interleucinas liberadas por los leucocitos y fagocitos inducen el transporte activo de zinc desde la sangre al hígado y, como resultado, el nivel sérico de zinc (Zn) disminuye en las enfermedades infecciosas [30]. Además, el grupo que recibió STR-HCQ-SLN experimentó la mayor elevación en los niveles séricos de sodio. Además, después de infectar ratas con Brucella, el nivel de potasio sérico disminuyó significativamente. Después de varias pruebas experimentales, STR-HCQ-SLN mostró el mejor efecto terapéutico en comparación con el grupo positivo. En comparación con los grupos sanos, no hubo cambios significativos en los niveles séricos de cobre tanto en enfermedades agudas como crónicas (P > 0,05).

En comparación con el grupo de ratas sanas, nuestra investigación reveló que tanto en la etapa aguda como en la crónica de la enfermedad, el nivel sérico de Fe disminuyó significativamente, mientras que en la etapa crónica, el nivel sérico de Fe aumentó significativamente después del tratamiento con STR-HCQ- SLN. Además, en Bozukluhan et al. estudio, de acuerdo con los hallazgos de este estudio, las vacas con brucelosis tenían un nivel sérico de Fe 50% más bajo que los grupos sanos [24]. Cabe señalar que los niveles bajos de Fe causan daño y disfunción hepática, así como una mayor absorción de Fe por parte de las bacterias [29]. No hubo diferencias notables en los niveles séricos de Ca y Ph en diferentes grupos tanto en las etapas agudas como crónicas.

Este estudio encontró que las ratas sanas tenían niveles séricos de vitamina D más altos que las ratas en las etapas aguda y crónica de la enfermedad. Arabestani y sus colegas llevaron a cabo en 2019 una investigación exhaustiva sobre los efectos de las nanopartículas portadoras de rifampicina sobre los niveles séricos de vitamina D en la brucelosis. Los resultados mostraron que los niveles séricos de vitamina D disminuyeron drásticamente en ratas infectadas con Brucella y luego aumentaron después del tratamiento16. Se obtuvieron resultados similares en el estudio de Beltrán et al., que demostró que los niveles séricos de vitamina D eran 9,6 ng más bajos en pacientes con brucelosis que en individuos sanos. [26]. El nivel sérico de vitamina D de pacientes con tuberculosis y sujetos sanos se midió y comparó en otro estudio que es consistente con el nuestro. Según los hallazgos, el nivel sérico de vitamina D del grupo de pacientes fue de 15 ng/dL, significativamente menor que el rango de 17 ng/dL para las personas sanas en el grupo de control [27]. Otro estudio de Atai et al. en 2016 evaluó los niveles séricos de vitamina D en personas con hepatitis C. En esta investigación, el nivel sérico de vitamina D en individuos sanos fue de 29,6 ng/dL, que es más alto que los niveles de vitamina D en pacientes VHC positivos con un rango de 26,23 ng/dL. [28].

Algunos pacientes con cirrosis hepática crónica no tienen niveles séricos adecuados de vitamina D [26]. En nuestro estudio, un grupo de pacientes mostró un aumento significativo en los niveles séricos de vitamina D después del tratamiento con STR-HCQ-SLN durante las fases aguda y crónica de la enfermedad. STR-HCQ-SLN puede proporcionar una eficacia terapéutica superior. En comparación con los ratones sanos del grupo de control, el nivel de PCR en el grupo de control positivo aumentó durante las etapas aguda y crónica del estudio actual. El nivel de PCR sérica se evaluó antes y después del tratamiento de la brucelosis [31]. Según los hallazgos de la investigación de Demirdag et al. sobre el nivel sérico de PCR en la brucelosis aguda, el nivel sérico disminuye significativamente de 52,4 mg/litro durante la fase aguda de la enfermedad a 11 mg/litro después del tratamiento [32].

Tanto en la etapa aguda como en la crónica de la brucelosis, el presente estudio muestra que el uso simultáneo de nanopartículas STR y HCQ puede ser más efectivo como tratamiento. Al medir y comparar los niveles séricos de parámetros bioquímicos y oligoelementos en ratones sanos y enfermos, se sugiere que estos parámetros se puedan utilizar junto con otros métodos de diagnóstico, como cultivos y pruebas serológicas, para diagnosticar y controlar el tratamiento de la brucelosis.

Las contribuciones originales presentadas en el estudio se incluyen en el artículo/Material complementario; Se pueden dirigir más consultas al autor correspondiente.

Succinato deshidrogenasa

Proteína C-reactiva

Sistemas de secreción intravenosa.

Nanopartícula lipídica sólida

Estreptomicina

Hidroxicloroquina

Cromatografía líquida de alta resolución

Espectroscopía infrarroja por transformada de Fourier

Microscopio electrónico de barrido de emisión de campo.

Dispersión dinámica de la luz

Borohidruro de sodio

agua bidestilada

ácido tioglicólico

Punto cuántico de telururo de cadmio

Índice de polidispersidad

Calorimetría diferencial de barrido

Aspartato aminotransferasa

Alanina transaminasa

Bilirrubina total

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Los autores desean agradecer al vicerrector de la Universidad de Ciencias Médicas de Hamadan por la financiación y el apoyo del estudio.

Este estudio fue apoyado por la Universidad de Ciencias Médicas de Hamadan (Proyecto No. 1401120910665).

Centro de Investigación de Enfermedades Infecciosas, Universidad de Ciencias Médicas de Hamadan, Hamadan, Irán

Narjes Morovati Moez, Seyed Mostafa Hosseini, Leili Shokoohizadeh y Mohammad Reza Arabestani

Departamento de Microbiología, Facultad de Medicina, Facultad de Medicina, Universidad de Ciencias Médicas de Hamadan, Hamadan, Irán

Narjes Morovati Moez, Seyed Mostafa Hosseini, Leili Shokoohizadeh y Mohammad Reza Arabestani

Departamento de Ciencias Anatómicas, Facultad de Medicina, Universidad de Ciencias Médicas de Hamadan, Hamadan, Irán

Fereshte Kalhori

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SMH y LS diseñaron el estudio. NM y MRA contribuyeron a los estudios experimentales y redactaron el trabajo. SMH, LS y NM contribuyeron en el cultivo celular. MRA, FK realizó el análisis de los datos y redactó el artículo. Todos los autores leyeron y aprobaron el manuscrito final.

Correspondencia a Leili Shokoohizadeh o Mohammad Reza Arabestani.

Los autores declaran no tener conflictos de intereses.

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Reimpresiones y permisos

Moez, NM, Hosseini, SM, Kalhori, F. et al. Administración conjunta de estreptomicina e hidroxicloroquina mediante nanopartículas lipídicas sólidas marcadas para tratar la brucelosis: un estudio en animales. Representante científico 13, 14012 (2023). https://doi.org/10.1038/s41598-023-41150-0

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Recibido: 05 de julio de 2023

Aceptado: 22 de agosto de 2023

Publicado: 28 de agosto de 2023

DOI: https://doi.org/10.1038/s41598-023-41150-0

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