RESUMO

After the implementation of the Arouca Law in Brazil, the use of animals in experimentation and teaching began to be strictly controlled. CEUAs are great allies in reducing the use of animals in experimentation protocols, and although many methods can be replaced, many still need to be validated. The 3R’s (replacement, reduction and refinement) are fundamental for implementing and developing new methodologies. Hyperimmune sera represent a large part of the production of biological products at the Butantan Institute, and the assessment of pyrogenic contamination is an essential test for evaluating new products for registration and release of production batches. Currently, the in vivo pyrogen test is in a transition phase for total replacement of the use of laboratory animals, the same way, the anti-tetanus serum potency test, which presentes an alternative method described in the Brazilian Pharmacopoeia but not yet recognized by CONCEA and not fully accepted by ANVISA for total replacement of the use of animals. The proposed results demonstrate the great national and global interest in reducing and completely replacing the use of animals, therefore traditional methods and alternative methods must be understood according to their applications and limitations.

A partir da implementação da Lei Arouca no Brasil, o uso de animais na experimentação e no ensino começou a ser controlado rigorosamente. As CEUAs são grandes aliadas para redução ao uso de animais nos protocolos de experimentação, e apesar de muitos métodos poderem ser substituídos, muitos ainda precisam ser validados. Os 3R’s (replace, reduction e refinement) são fundamentais para execução e elaboração de novas metodologias. Os soros hiperimunes representam grande parte da produção de produtos biológicos no Instituto Butantan, e a avaliação de contaminação pirogênica é um teste imprescindível para avaliação dos novos produtos para registro e liberação de lotes de produção. Atualmente o teste de pirogênio in vivo está na fase de transição para substituição total ao uso de animais de laboratório, do mesmo modo o teste de potência de soro antitetânico cujo método alternativo já está descrito na Farmacopeia Brasileira mas não está reconhecido pelo CONCEA e não é totalmente aceito pela ANVISA para substituição total ao uso de animais. Os resultados discutidos demostram o grande interesse nacional e mundial para redução e substituição total ao uso de animais, dessa forma os métodos tradicionais e métodos alternativos devem ser compreendidos de acordo com suas aplicações e limitações.

RESUMO

RESUMEN Introducción: Los productos naturales con actividad farmacológica requieren de evaluaciones preclínicas que justifiquen su empleo sobre una base científica. El ensayo de pirógenos es una prueba dentro de la Farmacología de Seguridad que se realiza para determinar la presencia de endotoxinas y constituye un método valioso, para demostrar la seguridad de bioderivados con potencial prebiótico en el campo de la inmunonutrición. Objetivo: Evaluar la pirogenicidad de bioproductos fúngicos de Pleurotus ostreatus (extractos acuosos del micelio y cuerpos fructíferos) y un biopreparado de levadura Kluyveromyces marxianus, empleando el ensayo de pirógenos en conejos Nueva Zelanda. Método: Se ensayaron concentraciones de 1,0 y 10,0 mg/mL de cada muestra por vía endovenosa en dosis de 0,5 y 5,0 mg/kg de peso. El diseño experimental cumplió las buenas prácticas de laboratorio según lo establecido por el International Council for Laboratory Animals Science y se realizó de acuerdo a los procedimientos normalizados de trabajo del Centro de Toxicología y Biomedicina, Santiago de Cuba. Resultados: Los extractos de Pleurotus ostreatus y el biopreparado de levadura (0,5 mg/kg) no mostraron signos de pirogenicidad. En los resultados del biopreparado (5,0 mg/kg), los valores de temperatura caen en un rango de incertidumbre, según la Farmacopea de Estados Unidos (USP) y se sugirió repetir el estudio. Conclusiones: Los extractos de Pleurotus ostreatus y el biopreparado de Kluyveromyces marxianus (0,5 mg/kg) no indujeron un aumento de temperatura significativo en los animales, lo cual sugiere que en estos bioproductos no existen niveles de endotoxinas que puedan provocar pirogenicidad.

ABSTRACT Introduction: Natural products with pharmacological activity require preclinical evaluations to justify their uses scientifically. The pyrogen assay is a safety pharmacology test performed to determine the presence of endotoxins and it is a valuable method to demonstrate the bio-derivative products safety and their prebiotic potential in the field of immunonutrition. Objective: To evaluate the pyrogenicity of fungal bioproducts from Pleurotus ostreatus (aqueous extracts from mycelium and fruiting bodies) and a biopreparation from Kluyveromyces marxianus yeast, using a pyrogen assay in New Zealand rabbits. Method: Concentrations of 1.0 and 10.0 mg/mL of each sample were tested intravenously at doses of 0.5 and 5.0 mg/kg body weight. The experimental design complied with good laboratory practices as established by the International Council for Laboratory Animal Science and was carried out according to the standard work procedures of the Centro de Toxicología y Biomedicina, Santiago de Cuba. Results: Pleurotus ostreatus extracts and the yeast biopreparation (0.5 mg/kg) showed no signs of pyrogenicity. In the biopreparation results (5.0 mg/kg), temperature values fall in the uncertainty range according to the United States Pharmacopoeia (USP), and therefore it was suggested to repeat the study. Conclusions: Pleurotus ostreatus extracts and Kluyveromyces marxianus biopreparation (0.5 mg/kg) did not induce a significant temperature increase in the animals, thereby suggesting that there are no endotoxin levels in such bioproducts that could cause pyrogenicity.

RESUMO Introdução: Produtos naturais com atividade farmacológica requerem avaliações pré-clínicas que justifiquem seu uso em bases científicas. O ensaio de pirogênio é um teste dentro da Farmacologia de Segurança que é realizado para determinar a presença de endotoxinas e é um método valioso para demonstrar a segurança de bioderivados com potencial prebiótico no campo da imunonutrição. Objetivo: Avaliar a pirogenicidade de bioprodutos fúngicos de Pleurotus ostreatus (extratos aquosos do micélio e corpos de frutificação) e de uma biopreparação da levedura Kluyveromyces marxianus, utilizando o ensaio pirogênico de coelho da Nova Zelândia. Método: Concentrações de 1,0 e 10,0 mg/mL de cada amostra foram testadas por via intravenosa nas doses de 0,5 e 5,0 mg/kg de peso. O desenho experimental obedeceu às boas práticas laboratoriais estabelecidas pelo Conselho Internacional para a Ciência dos Animais de Laboratório e foi realizado de acordo com os procedimentos de trabalho padrão do Centro de Toxicologia e Biomedicina, Santiago de Cuba. Resultados: Os extratos de Pleurotus ostreatus e a biopreparação de leveduras (0,5 mg/kg) não apresentaram sinais de pirogenicidade. Nos resultados da biopreparação (5,0 mg/kg), os valores de temperatura estão dentro de uma faixa de incerteza, segundo a Farmacopeia dos Estados Unidos (USP) e foi sugerido repetir o estudo. Conclusões: Os extratos de Pleurotus ostreatus e a biopreparação de Kluyveromyces marxianus (0,5 mg/kg) não induziram um aumento significativo da temperatura nos animais, o que sugere que não há níveis de endotoxinas nesses bioprodutos que possam causar pirogenicidade.

RESUMO

The rabbit pyrogen test was used to evaluate veterinary products, suggesting the temperature rise of 0.6°C as the ending point for the positive results. The test doses were calculated based on the therapeutic dose increased from three to seven times. The semi-quantitative Limulus amoebocyte lysate (LAL) gel clot test was performed and compared to the LAL spectrophotometric chromogenic, quantitative assay. The comparative evaluation of the samples showed correlation and reproducibility of the results. The interference test was carried out, the procedure validated and the maximum valid dilution established for the analysis of the products without Pharmacopoeial specifications. Two of the twenty-eight products of different pharmacological groups evaluated didn't meet the requirements and were reproved. The specifications investigated are suggested to be used for the purity evaluation of the veterinary parenteral products, as a contribution to assure the quality and safety of the products.

Realizou-se a avaliação de pirogênios em produtos veterinários de uso parenteral, pelo método da hipertermia em coelhos, calculando-se, para o teste das amostras, doses com concentrações de três a sete vezes superiores à terapêutica. Preconizou-se como resposta positiva o aumento de temperatura de 0,6°C. Utilizou-se também o ensaio do lisado de amebócitos do Limulus (LAL) por geleificação, semiquantitativo, executando o teste de interferentes, validando o procedimento e estabelecendo a máxima diluição válida para a análise de cada produto. Paralelamente, efetuou-se avaliação comparativa de amostras com o método do LAL cromogênico, quantitativo, demonstrando correlação e reprodutibilidade dos resultados. Avaliaram-se vinte e oito produtos de diferentes classes farmacológicas, observando-se que dois não cumpriram as especificações, sendo reprovados. Sugere-se que as especificações estudadas sejam adotadas, contribuindo para aprimorar o controle de contaminantes, garantindo a qualidade e a segurança dos produtos veterinários.

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The rabbit pyrogen test was used to evaluate veterinary products, suggesting the temperature rise of 0.6°C as the ending point for the positive results. The test doses were calculated based on the therapeutic dose increased from three to seven times. The semi-quantitative Limulus amoebocyte lysate (LAL) gel clot test was performed and compared to the LAL spectrophotometric chromogenic, quantitative assay. The comparative evaluation of the samples showed correlation and reproducibility of the results. The interference test was carried out, the procedure validated and the maximum valid dilution established for the analysis of the products without Pharmacopoeial specifications. Two of the twenty-eight products of different pharmacological groups evaluated didn't meet the requirements and were reproved. The specifications investigated are suggested to be used for the purity evaluation of the veterinary parenteral products, as a contribution to assure the quality and safety of the products.

Realizou-se a avaliação de pirogênios em produtos veterinários de uso parenteral, pelo método da hipertermia em coelhos, calculando-se, para o teste das amostras, doses com concentrações de três a sete vezes superiores à terapêutica. Preconizou-se como resposta positiva o aumento de temperatura de 0,6°C. Utilizou-se também o ensaio do lisado de amebócitos do Limulus (LAL) por geleificação, semiquantitativo, executando o teste de interferentes, validando o procedimento e estabelecendo a máxima diluição válida para a análise de cada produto. Paralelamente, efetuou-se avaliação comparativa de amostras com o método do LAL cromogênico, quantitativo, demonstrando correlação e reprodutibilidade dos resultados. Avaliaram-se vinte e oito produtos de diferentes classes farmacológicas, observando-se que dois não cumpriram as especificações, sendo reprovados. Sugere-se que as especificações estudadas sejam adotadas, contribuindo para aprimorar o controle de contaminantes, garantindo a qualidade e a segurança dos produtos veterinários.

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A comparison of methodologies for detection of pyrogens in pharmaceutical products was performed. The rabbit pyrogen test was optimized and the dose-response curve was obtained for the 2nd International Standard for bacterial endotoxins, establishing 13.81 EU/mL/kg as the concentration of endotoxin necessary to induce a temperature rise of 0.5ºC. The 0.5ºC cut-off was shown to give results that were more compatible with the pyrogenic doses for humans. The Limulus amoebocyte lysate test (LAL) was standardized with gel-clot and chromogenic endpoints, and used for the comparative evaluation of pharmaceutical products showing good agreement. The use of beta-glucan-reactive and non-reactive LAL reagents identified some products with false-positive results. The interference test was carried out and the specifications validated for some new products as the maximum valid dilution. The results emphasized the importance and limitations of the assays recommended for the evaluation of purity and quality control of parenteral medicinal products, improving the existing methodologies in the context of reduction and replacement in the use of animal models.

Realizou-se a comparação de metodologia para avaliação de pirogênios em produtos farmacêuticos. Otimizou-se o teste da hipertermia em coelhos elaborando a curva dose-resposta com o 2º Padrão Internacional de endotoxinas bacterianas, com base na qual determinou-se a concentração de 13,81 UE/mL por kg de peso corporal, necessária para produzir aumento de temperatura de 0,5ºC. Observou-se que o limite de 0,5ºC forneceu resultados comparáveis com as doses pirogênicas para o homem. Padronizou-se o teste do lisado de amebócitos do Limulus (LAL) com determinação do ponto final cromogênico e por geleificação, que foram utilizados para a avaliação de produtos farmacêuticos obtendo-se resultados concordantes. Avaliaram-se as respostas de reagentes LAL reativos e não-reativos a beta-glicanos, observando diferenças que poderiam reprovar amostras com base em resultados falso-positivos. Executou-se o teste de interferências, validou-se o procedimento e estabeleceu-se a máxima diluição válida para produtos farmacêuticos sem especificações farmacopéicas. Os resultados enfatizam a importância e as limitações dos ensaios preconizados para avaliação da pureza e controle da qualidade de produtos farmacêuticos parenterais, contribuindo para aprimorar as metodologias existentes no contexto da redução e substituição dos modelos animais.

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A comparison of methodologies for detection of pyrogens in pharmaceutical products was performed. The rabbit pyrogen test was optimized and the dose-response curve was obtained for the 2nd International Standard for bacterial endotoxins, establishing 13.81 EU/mL/kg as the concentration of endotoxin necessary to induce a temperature rise of 0.5ºC. The 0.5ºC cut-off was shown to give results that were more compatible with the pyrogenic doses for humans. The Limulus amoebocyte lysate test (LAL) was standardized with gel-clot and chromogenic endpoints, and used for the comparative evaluation of pharmaceutical products showing good agreement. The use of beta-glucan-reactive and non-reactive LAL reagents identified some products with false-positive results. The interference test was carried out and the specifications validated for some new products as the maximum valid dilution. The results emphasized the importance and limitations of the assays recommended for the evaluation of purity and quality control of parenteral medicinal products, improving the existing methodologies in the context of reduction and replacement in the use of animal models.

Realizou-se a comparação de metodologia para avaliação de pirogênios em produtos farmacêuticos. Otimizou-se o teste da hipertermia em coelhos elaborando a curva dose-resposta com o 2º Padrão Internacional de endotoxinas bacterianas, com base na qual determinou-se a concentração de 13,81 UE/mL por kg de peso corporal, necessária para produzir aumento de temperatura de 0,5ºC. Observou-se que o limite de 0,5ºC forneceu resultados comparáveis com as doses pirogênicas para o homem. Padronizou-se o teste do lisado de amebócitos do Limulus (LAL) com determinação do ponto final cromogênico e por geleificação, que foram utilizados para a avaliação de produtos farmacêuticos obtendo-se resultados concordantes. Avaliaram-se as respostas de reagentes LAL reativos e não-reativos a beta-glicanos, observando diferenças que poderiam reprovar amostras com base em resultados falso-positivos. Executou-se o teste de interferências, validou-se o procedimento e estabeleceu-se a máxima diluição válida para produtos farmacêuticos sem especificações farmacopéicas. Os resultados enfatizam a importância e as limitações dos ensaios preconizados para avaliação da pureza e controle da qualidade de produtos farmacêuticos parenterais, contribuindo para aprimorar as metodologias existentes no contexto da redução e substituição dos modelos animais.