Examen des formes de curcumine hautement biodisponibles et pistes prometteuses pour la recherche et l’application à base de curcuminoïdes

Examen des formes de curcumine hautement biodisponibles et pistes prometteuses pour la recherche et l’application à base de curcuminoïdes

Chercheurs : Sidney J. Stohs , 1, * † Oliver Chen , Sidhartha D. Ray , Jin Ji , Luke R. Bucci , 5 et Harry G. Preuss 6

Situons la curcumine

La curcumine exerce une large gamme d’activités physiologiques et pharmacologiques bénéfiques, notamment des effets antioxydants, anti-amyloïdes, anti-inflammatoires, antimicrobiens, antinéoplasiques, immunomodulateurs, régulateurs du métabolisme, antidépresseurs, neuroprotecteurs et protecteurs tissulaires. 

Cependant, sa faible solubilité et sa mauvaise absorption sous forme libre dans le tractus gastro-intestinal et sa biotransformation rapide en métabolites inactifs limitent grandement son utilité en tant qu’agent de promotion de la santé et complément alimentaire. 

Les progrès récents dans les micro et nano-formulations de curcumine avec une absorption grandement améliorée entraînant des taux sanguins souhaitables des formes actives de curcumine permettent désormais de traiter un large éventail d’applications potentielles, y compris la gestion de la douleur et la protection des tissus. 

L’utilisation de ces formes de curcumine hautement biodisponibles permet désormais de mener un large spectre d’études appropriées. 

Cette article (en plusieurs pages) traite des formulations conçues pour améliorer la biodisponibilité, le métabolisme de la curcumine, les relations entre la solubilité et la taille des particules par rapport à la biodisponibilité.

Aussi, les études pharmacocinétiques humaines impliquant des produits combinés avec de la curcumine, la pratique largement utilisée mais inappropriée d’hydrolyser des échantillons de plasma pour la quantification de la curcumine sanguine, les applications actuelles à base de curcumine et de ses métabolites ainsi que des directions prometteuses pour le maintien de la santé et ses applications.

Curcumine et biodisponibilité

La curcumine est le principal constituant polyphénolique biologiquement actif du curcuma, également appelé diferuloylméthane (1 E , 6 E ) -1,7-bis (4-hydroxy-3-méthoxyphényl) hepta-1,6-diène-3,5-dione) ( https://pubchem.ncbi.nlm.nih.gov/compound/curcumin ).

La curcumine se trouve principalement dans les racines et les rhizomes de la plante de curcuma ( Curcuma longa ). 

En plus de la curcumine, deux autres curcuminoïdes sont présents en moindre quantité dans le curcuma, à savoir la déméthoxycurcumine (DMC) et la bis-déméthoxycurcumine (BDMC). 

L’élimination des groupes méthoxyle donnant du DMC et du BDMC entraîne des propriétés chimiques et biologiques différentes par rapport à la curcumine. 

Les curcuminoïdes représentent 2 à 4% de la poudre de racine de curcuma sèche [ 1 , 2 , 35 , 6 , 7 ].

Formes d’administration de la curcumine

La curcumine peut être administrée sous forme de curcuma, de concentrés de curcuma, de curcuminoïdes essentiellement purs (95%) ou de curcumine seule. 

Malheureusement, toutes ces entités discrètes et disparates ont été appelées «curcumine», ce qui cause beaucoup de confusion dans la littérature médicinale et rend nombres d’allégations sur les produits, risible, inefficace et limite mensonger.

La curcumine présente un large éventail d’effets bénéfiques, notamment des propriétés anti-inflammatoires, antioxydantes, chimioprotectrices, protectrices des tissus, antibactériennes, antifongiques, antivirales, régulatrices du métabolisme, immuno-modulantes, antinéoplasiques et antidépressives [ 1 , 2 , 3 , 4 , 5 , 6 , 7 , 8 , 10 , 11 , 1213 , 14 , 15 ].

Les problèmes qui limitent considérablement l’efficacité et l’utilité de la curcumine sont sa faible biodisponibilité attribuée à l’insolubilité dans l’eau et son métabolisme rapide en métabolites inactifs. 

curcuma-curcumine

La curcumine est un composé soluble dans l’huile, pratiquement insoluble à température ambiante dans l’eau à pH acide et neutre. 

Bien qu’il soit soluble dans les alcalis, il est très sensible à l’autodégradation. 

La solubilité dans l’eau de la curcumine est estimée à 11 ng / mL ( https://pubchem.ncbi.nlm.nih.gov/compound/curcumin ). 

Par conséquent, diverses formulations ont été développées pour améliorer la solubilité ou la dispersibilité dans le but d’améliorer la biodisponibilité et la bio-efficacité conséquente [ 14 , 15 , 16 , 17 , 18 , 1920 , 21 , 22 , 23 , 24 , 25 , 26 , 27 , 28 , 29 , 30 , 31 , 32 , 33 , 34 , 35 , 36 , 37 ]. 

Les systèmes de délivrance rapportés pour la curcumine comprennent les micelles, les liposomes, les complexes de phospholipides, les microémulsions, les nano-émulsions, les émulsions, les nanoparticules lipidiques solides, les supports lipidiques nanostructurés, les nanoparticules de biopolymère et les microgels. 

Ils améliorent non seulement l’efficacité [ 14 , 1516 , 17 , 18 , 19 , 20 , 21 , 22 , 23 , 24 , 25 , 26 , 27 , 28 , 29 , 30 , 31 , 32 , 33 , 34 , 35 , 36 , 37 , 38 , 39 , 40 , 41 , 42], mais aussi augmente la biodisponibilité de la curcumine par une permeation optimale dans l’intestin grêle et en prévenant une éventuelle dégradation dans le tractus gastro-intestinal [ 43 ].

Cet article, par rapport à d’autres liés à la curcumine, résume les trois grandes stratégies de formulation qui ont été utilisées pour améliorer l’absorption et la biodisponibilité, en fournissant des exemples spécifiques pour chaque catégorie. 

Il passe également en revue et compare les études pharmacocinétiques humaines qui ont été menées avec diverses formulations, et discute des problèmes inhérents à la majorité des études concernant l’utilisation de l’hydrolyse enzymatique d’échantillons de plasma avant l’extraction et l’analyse. 

Enfin, les applications potentielles de santé, de bien-être et thérapeutiques qui peuvent bénéficier de la curcumine hautement biodisponible sont résumées. 

Dans cet article, les produits de curcumine formulés qui fournissent une absorption> 100 fois meilleure que la curcumine non formulée sont considérés comme hautement biodisponibles.

Stratégies de formulation

Les diverses formulations conçues pour améliorer la biodisponibilité de la curcumine peuvent être largement divisées en un certain nombre d’approches avec des exemples spécifiques donnés. 

La curcumine est liposoluble, et donc la consommation de curcumine avec un repas gras améliore l’absorption. 

Les premières approches pour améliorer l’absorption ont été l’ajout d’huile de curcuma (BCM-95 ® ; BioCurcumax ® ; Curcugreen ™) [ 17 , 18 , 19 , 20 ], une petite quantité de pipérine (Curcumin C 3 Complex ® ) [ 21 , 22 , 23] pour stimuler le système gastro-intestinal et empêcher l’efflux de curcumine, ou sous forme d’oléorésine de curcuma (Curcugen ™), qui ont entraîné de petites augmentations progressives de l’absorption de la curcumine.

Les nouvelles formulations ont utilisé l’ adsorption et la dispersion de la curcumine sur diverses matrices que:
  • γ-cyclodextrine (Cavacurmin ® ) [ 24 ]
  • protéine de lactosérum (CurcuminPro ® )
  • farine de riz, acide stéarique, silice et stéarate de magnésium (CurcuFresh ™)
  • cellulose microcristalline associée à la lécithine de soja phosphatidylcholine (Meriva ® ) [ 18 , 19 , 20 , 24 , 25 , 26 ]
  • séché par atomisation sur du dioxyde de silicium poreux combiné avec de la triacétine et du Panodan ® (curcumine micronisée) [ 27 ]
  • dérivés cellulosiques complexés avec un support hydrophobe et des antioxydants naturels (CurcuWIN® ) [ 20 ]
  • une formulation de matrice de curcuma naturelle composée d’hydrates de carbone, de protéines, de fibres et d’huile volatile (Acumin ® / Cureit ® ) [ 19 ].
Notre recommandation
Un certain nombre de formulations ont utilisé diverses techniques pour diminuer la taille des particules que l’ incorporation de la curcumine à :
  • gouttelette de liquide contenant des nano-micelles lauroyl polyoxy 32-glycérides (Gelucire ® )
  • le polysorbate 20 (BioCurc ® ) [ 15 ]
  • fibre de galactomannane dérivée de fenugrec (CurQfen ® ) [ 28 ]
  • des gouttelettes liquides contenant du Gelucire ®
  • des polyoxyglycérides de caprylocaproyl (Labrasol ® )
  • une formulation BioCurc ® [ 29 ]
  • dispersions colloïdales utilisant de la gomme ghatti et de la glycérine (Theracurmin ® ) [ 30 , 31 , 32 , 33]
  • une matrice d’esters glycéroliques d’acides gras, de triglycérides à chaîne moyenne, d’hydroxyméthylcellulose et d’alginate de sodium (MicroActive Curcumin®) [ 34 ]
  • un mélange exclusif de tensioactifs, de lipides polaires et de solvants (HydroCurc ® ) [ 35 ]
  • particules solides de curcumine lipidique composées d’acide docosahexaénoïque (DHA), de lécithine de soja, d’acide stéarique et d’esters de vitamine C (Longvida ® ) [ 36 ]
  • un mélange de caséinate de sodium et de Tween 20 [ 37 ]
  • microcapsules propriétaires (Curcushine ™)
  • un complexe avec gomme d’acacia, quillaia (riche en saponines) et huile de tournesol (TurmiPure ® ).
  • Ces stratégies de formulation sont résumées dans le Tableau 1

En outre, le tableau indique si des études pharmacocinétiques humaines ont été publiées concernant les différentes formulations et si l’hydrolyse enzymatique d’échantillons de plasma avant l’extraction et l’analyse de la curcumine a été utilisée. 

curcuma-longa-curcumine
Des informations supplémentaires concernant les études pharmacocinétiques et l’hydrolyse enzymatique sont fournies ci-dessous.
Tableau 1

Stratégies de formulation de curcumine pour améliorer l’absorption.

Approches techniquesProduits commerciauxÉtudes PKHydrolyseLes références
A. Additions lipidiques
Huile de curcumaBCM-95 ® 
 BioCurcumax ®
OuiOui17–20
PipérineCurcumine C3 Comples ®OuiOui21–23
Oléorésine de curcumaCurcugen ®NonN / ANon
B. Adsorption et dispersion sur les matrices
ɣ-cyclodextrineCavacurmin ®OuiOui24
Cellulose microcristalline / lécithineMeriva ®OuiOui18–20,24–26
Dérivés cellulosiquesCurcuWIN ®OuiOui20
Dioxyde de silicium / triacétine / Panodan®Curcumine microniséeNonN / A27
Glucides / protéines / huile / fibresCureit ® 
 Acumin ®
OuiNon19
Protéine de lactosérumCurcuminPro ™NonN / ANon
Farine de riz / silice / magnésium / stéarateCurcufresh ™NonN / ANon
C.Réduction de la taille des particules
Gelucire® / Polysorbate 20BioCurc ®OuiNon15
Fibre de galactomannaneCurQfen ®OuiOui28
Gelucire® / Labrasol®NonNonN / A29
Gomme ghatti / glycérine / lipides / hydroxyméthyleTheracurmin ®OuiOui30–33
cellulose / alginate de sodiumMicroActive Curcumin ™NonN / A34
Tensioactifs / lipides polaires SolvantsHydroCurc ™NonN / A35
Acide docosahexaénoïque / lécithine / acide stéariqueLongvida ®OuiNON36
Gazon. Caséinate / Tween 80NonNonN / A37
Microcapsules propriétaires Curcushine ™Curcushine ™NonN / ANon
Gomme d’acacia / quillaia / huile de tournesolTurmiPure ®NonN / ANon
Notre recommandation

En plus des formulations commerciales ci-dessus, une large gamme de formulations micellaires et nanoparticules de curcumine a été préparée impliquant l’utilisation d’ingrédients tels que Tween 80, polysorbate 80, particules céramiques, polyéthylèneglycol (PEG), alginate, poly (lactique- acide co-glycolique) (PLGA), acides gras oméga-3, chitosane et autres substances [ 38 , 39 , 40 , 41 , 42 ]. 

Des variations chimiquement modifiées de la curcumine ainsi que des conjugués en plus des formulations ci-dessus ont également été développées. 

Cependant, aucune étude pharmacocinétique n’a démontré une amélioration de l’absorption et de la biodisponibilité [ 38 , 39 , 40 , 4142 ]. 

En conséquence, seules des allégations limitées pour une biodisponibilité et une efficacité accrues peuvent être justifiées. 

En outre, il n’est pas clair si tous les ingrédients utilisés dans ces diverses formulations ont généralement un statut de sécurité (GRAS) reconnu et peuvent donc être utilisés chez des sujets humains.

Un certain nombre des formulations énumérées ci-dessus n’ont pas de données pharmacocinétiques humaines publiées mais ont revendiqué une absorption et une biodisponibilité améliorées sur la base d’une solubilité accrue dans l’eau ou de liquides gastriques simulés. 

Ce que ces formulations ne prennent pas en compte, c’est l’interaction solubilité-perméabilité dans le tractus gastro-intestinal [ 44 ]. 

Une formulation améliorant la solubilité peut entraîner une diminution de la perméabilité, rester inchangée ou même augmenter la perméabilité. Par conséquent, une formule améliorant la solubilité peut ne pas améliorer l’absorption globale [ 44 ]. 

Les allégations de biodisponibilité améliorée ne peuvent pas être faites uniquement sur la base d’une solubilité accrue.

Les systèmes d’administration tels que micelles, liposomes, complexes phospholipidiques, microémulsions, nano-émulsions, émulsions, nanoparticules lipidiques solides, supports lipidiques nanostructurés, nanoparticules de biopolymère et microgels sont les plus prometteurs. 

Ils améliorent l’efficacité [ 38 , 39 , 40 , 41 , 42 ], et augmentent également la biodisponibilité de la curcumine en augmentant la perméation de l’intestin grêle, en prévenant une éventuelle dégradation dans le micro-environnement, en augmentant la demi-vie plasmatique et en améliorant l’efficacité de la curcumine [ 43 ].

L’absorption cellulaire d’une substance dépend de la taille et des propriétés de surface. Une étude a comparé la biodisponibilité de la poudre de curcumine libre et de cinq formulations de curcumine impliquant l’hydroxy propyl méthyl cellulose, le poly (acide lactique-co-glycolique) (PLGA), la cyclodextrine, dendrimérique (structures macromoléculaires globulaires ramifiées) et magnétique [ 45 ]. 

Les formulations de curcumine avaient des tailles de particules sphériques allant de ~ 5 à 58 nm, tandis que la curcumine non formulée présentait des grappes très agrégatives et plus grandes (> 1,2 μm). 

Toutes les formulations ont montré une absorption cellulaire significativement plus élevée par rapport à la poudre de curcumine libre. 

La formulation d’hydroxypropylméthylcellulose-curcumine, qui avait la plus petite taille de particule de 5,2 nm et comparée aux quatre autres formulations, a montré la biodisponibilité et l’efficacité les plus élevées dans les cellules cancéreuses de la prostate.

Les propriétés de surface des micro et nanoparticules telles que les propriétés de charge et d’adhérence sont également des facteurs clés pour déterminer la bio-absorption. 

Les particules à charge de surface neutre sont rapidement reconnues par le système phagocytaire mononucléaire comme des entités étrangères et éliminées rapidement avec une demi-vie de 3 à 5 minutes après l’administration intraveineuse [ 38 , 39 , 40 , 41 , 42]. 

Les propriétés d’adhérence de surface améliorées favorisent le contact avec l’épithélium de la muqueuse intestinale, ce qui améliore la biodisponibilité. 

Ainsi, des modifications de surface sont appliquées pour générer une charge de surface ou une adhérence sur les nanoparticules de curcumine pour une meilleure bio-absorption. 

Une charge de surface légèrement positive est préférée à une charge négative, car les membranes cellulaires sont chargées négativement, conduisant à une interaction avec une cellule pour l’internalisation [ 38 , 39 , 40 , 41 , 42 ].

Divers stabilisants de surface polymères ou tensioactifs tels que l’alcool polyvinylique (PVA), la polyvinylpyrrolidone (PVP) et les tensioactifs le dodécyl sulfate de sodium (SDS), le sel de sodium de carboxyméthylcellulose, le Tween 80, le polysorbate 20 et le succinate de D-α tocophéryl polyéthylène glycol 1000 (TPGS) ont été utilisé pour obtenir la stabilité des nanoparticules de curcumine dans des conditions physiologiques. 

Leur incorporation augmente également la perméabilité des membranes cellulaires, ce qui permet une meilleure absorption des nanoparticules [ 38 , 39 , 40 , 41 , 42 ].

En plus des stabilisants de surface, des supports ayant une affinité cellulaire sont conjugués à ces nanoparticules pour faciliter l’absorption cellulaire. 

Des exemples de supports comprennent , mais ne sont pas limités à l’ acide poly lactique-co-glycolique (PLGA), Gelucire ® , le chitosane, le glycérol monooléate (OGM), la polycaprolactone (PCL), les galactomannanes, les différents dérivés de la cellulose et de l’ albumine de sérum humain (HSA) [ 38 , 39 , 40 , 41 , 42 ]. 

Parmi ces supports, Gelucire ® en association avec le polysorbate 20 semble être le plus prometteur pour une application clinique en raison de sa petite taille de particules et de sa biodisponibilité élevée [ 15 ].

à suivre … Chimie et métabolisme de la curcumine

Mots clés: curcumine, métabolites de la curcumine, tétrahydrocurcumine, mécanismes d’action, applications, solubilité, absorption, biodisponibilité, hydrolyse, applications

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