PHARMACOKINETIC PROPERTIES OF A NEW KAPPA-OPIOID ANALGESIC RU-1205 COMPOUND AT A SINGLE PERORAL ADMINISTRATION


Cite item

Abstract

The aim of the study is the investigation of the pharmacokinetic properties of the RU-1205 compound, with previously identified kappa-agonistic and analgesic effects, at a single oral administration, as well as comparison of the relationship between its pharmacokinetic and analgesic properties.Materials and methods. Pharmacokinetic parameters of RU-1205 after the oral administration at the dose of 50 mg / kg were investigated using the method of High Performance Liquid Chromatography with determination of the concentration of the compound according to the previously constructed calibration schedule. The indices of the area under the pharmacokinetic curve, clearance, half-life, residence time of the drug molecule in the body, a total (apparent) volume of distribution, as well as the indicator of absolute bioavailability, were calculated. The tissue distribution and excretion of RU-1205 were studied.Potential metabolites of RU-1205 were predicted using the PALLAS 3.00 program. The study of the analgesic activity was carried out on a model of central somatogenic pain with electricalstimulation, with the dynamics assessment of the voltage amplitude of the corresponding reaction of the "tail-flick" reflex.Results. The compound under study is rapidly adsorbed from the gastrointestinal tract, reaching a maximum concentration by the end of the first hour of the study, and is determined in plasma within 12 hours. Its half-life is 17.7 hours. The absolute oral bioavailability is 37.3%. It was found out that the compound is withdrawn within 3-4 days. The main route of excretion is extrarenal. Biotransformation of a substance probably proceeds mainly with the formation of oxidized forms of the initial molecule by reactions of the first phase of metabolic transformation. The analgesic effect is long-lasting: it starts after 15 minutes and lasts for 12 hours with flattening of the curve by the 8th hour.Conclusion. When administered orally, the test substance undergoes a long process of elimination, has the greatest tropism for the elimination organs and undergoes active biotransformation processes in the body of animals. As a result of it, active metabolic products with an analgesic activity are, possibly, formed.

Full Text

ВВЕДЕНИЕНа протяжении многих десятилетий опиоидные анальгетики продолжают оставаться основой фар-макотерапии сильных болевых синдромов. Однако глобальный опиоидный кризис требует смены устояв-шейся общепринятой практики клинического исполь-зования опиоидов с необходимостью замены части традиционно используемых наркотических анальгети-ков, обладающих узким терапевтическим индексом, выраженным наркогенным потенциалом, а также неоптимальной фармакокинетикой [1, 2]. Неселек-тивные агонисты опиоидных рецепторов (например, морфин), особенно в инъекционных лекарственных формах, имеют достаточно высокой риск немедицин-ского использования в связи с выраженным нарко-генным потенциалом (за счет активации преимуще-ственно μ-опиоидных рецепторов). Это существенно затрудняет их нормативную доступность, осложняет работу медицинского персонала за счет сложных пра-вил учета наркотических анальгетиков, повышения степени контроля в соответствии с Постановлением Правительства РФ No 681 от 30 июня 1998 года (ред. от 03.12.2020), и тем самым значительно лимитирует их клиническое применение, не обеспечивая в пол-ной мере потребность пациентов в разрешенных для использования сильнодействующих анальгетиках [3]. 151 RESEARCH ARTICLEVolume IX, Issue 2, 2021Для решения проблемы наркогенности опиоид-ных обезболивающих средств предложено несколь-ко направлений, одним из которых является поиск и разработка новых опиоидных анальгетиков с более безопасным профилем рецепторной активности, обусловленным избирательностью действия препа-рата на различные подтипы опиоидных рецепторов, что позволит обеспечить повышение эффективности проводимой анальгезии совместно с минимизацией побочных эффектов [4, 5]. Парциальные агонисты и смешанные агонисты-антагонисты различных субпо-пуляций опиоидных рецепторов (бупренорфин, бу-торфанол, налбуфин), разрабатываемые с целью повышения селективности рецепторного профиля, нашли лишь ограниченное применение в клиниче-ской практике, поскольку сохранили ряд негативных свойств традиционных опиатов, в частности нарко-генность [6].Изучение обезболивающих свойств RU-1205 на экспериментальных ноцицептивных моделях показа-ло, что исследуемое соединение по анальгетической активности превосходит морфин и буторфанол [7] и, в отличие от препаратов сравнения, не вызывает уг-нетения дыхания и не обладает фармакологическими свойствами, которые можно расценить как специфи-ческие предикторы способности вещества формиро-вать физическую зависимость, вызывать аверсию или аддикцию [8, 9]. Согласно современной концепции терапии выраженной хронической боли, неинвазив-ные лекарственные формы опиоидных анальгетиков признаны наиболее эффективными и безопасными препаратами, обеспечивающими наилучшее каче-ство жизни пациентов (кроме заключительных ста-дий заболевания). Одним из важных преимуществ тестируемого вещества является его эффективность при различных способах введения, в том числе и при пероральном приеме. Это открывает перспективы создания на его основе эффективной пероральной таблетированной лекарственной формы, в отличие от буторфанола, который подвергается интенсивному метаболизму в печени и используется в медицинской практике только в виде раствора для инъекций [10].Одной из необходимых стадий доклинических ис-следований, на этапе создания новых оригинальных лекарственных средств препаратов, является изучение фармакокинетических параметров разрабатываемого соединения. Данные параметры позволят решить це-лый спектр прикладных вопросов, таких как изучение степени всасывания и скорости адсорбции, биотранс-формации, проницаемости лекарственных веществ че-рез тканевые барьеры и распределения между кровью и периферическими тканями, выведения изучаемых препаратов, а также оценку биодоступности при внесо-судистом введении лекарственного вещества [11].ЦЕЛЬ. Исследование фармакокинетических свойств соединения RU-1205 при однократном пе-роральном введении, а также изучение корреляции между его фармакокинетическими и обезболиваю-щими свойствами.МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫЭкспериментальные животныеИсследования проводились на половозрелых крысах-самцах, массой 200-230 г в количестве 74 осо-бей, полученных из питомника лабораторных живот-ных «Рапполово» РАМН (Санкт-Петербург, Россия). Животные до начала эксперимента подверглись адап-тационному карантину в течение 14 дней в виварии кафедры фармакологии и биоинформатики ФГБОУ ВО ВолгГМУ Минздрава России. Крысы имели круглосу-точный доступ к кормушкам и поилкам ad libitum, и со-держались в стандартизированных условиях вивария (Постановление от 29.08.2014 No 51 «Об утверждении СП 2.2.1.3218-14 «Санитарно-эпидемиологические требования к устройству, оборудованию и содержа-нию экспериментально-биологических клиник (вива-риев)»; директива Европейского парламента и Совета Европейского Союза 2010/63/ЕС от 22 сентября 2010 г. «О защите животных, использующихся для научных целей».). Животных содержали группами по 5 особей при регулируемом совмещенном световом режиме (12/12 ч) и температуре 20-22оС. За 12 часов до экспе-римента животных лишали еды, но при этом имелся свободный доступ к воде. Эксперименты были одо-брены региональным исследовательским этическим комитетом Волгоградской области (регистрационный номер IRB 00005839 IORG 0004900 (OHRP), протокол No 2077-2018 от 30 октября 2018 г.).Исследуемые веществаСоединение RU-1205 представляет собой (диги-дрохлорид 2-(4-фторфенил)-9-[2-(морфолин-4-ил)этил]-9H-имидазо[1,2-а]-бензимидазола) (рис. 1) в виде субстанции синтезированой в НИИ физической и органической химии Южного Федерального Уни-верситета г. Ростов-на-Дону. Чистота соединения со-ставляла не менее 99,46%.Дизайн исследованияНа первом этапе исследования проводилось из-учение фармакокинетических свойств соединения RU-1205 в дозе 50 мкг/кг при однократном внутри-желудочном введении методом высокоэффективной жидкостной хроматографии. Животные случайным образом были разделены на 7 групп - контрольную, получавшую растворитель 0,9% раствор натрия хло-рида в объеме 100 мкл на 100 г веса животного, и 6 групп, получавших соединение RU-1205 в дозе 50 мкг/кг (n=6). Для внутрижелудочного введения использовался атравматический зонд No14 (Kent Scientific, США). С целью определения фоновых пи-ков перед экспериментом производился забор кро-ви у всех 42 животных с последующим получением образцов плазмы объемом 1,5-2 мл. После введе-DOI: 10.19163/2307-9266-2021-9-2-149-160 152ОРИГИНАЛːНАЯ СТАТːЯISSN 2307-9266 e-ISSN 2413-2241Том 9, Выпуск 2, 2021ния соединения RU-1205 через 30 минут, 1, 2, 4, 8, 12 часов животные подвергались декапитации с по-мощью гильотины (OpenScience, Россия) с последую-щим забором крови и органов. Декапитация и забор материала у животных из группы контроля произво-дились через 20 минут после введения растворителя. Образцы крови стабилизировали 5% водным раство-ром цитрата натрия («Полисинтез», Россия) (рН 6,0) с последующим центрифугированием в режиме 15 мин при 3000 об/мин, RCF=604g (ELMI, Латвия) для получения плазмы. Для преципитации белков плаз-мы и извлечения исследуемого вещества к образцам крови добавляли ацетонитрил в соотношении 1:1. Исследуемые органы (головной мозг, печень, почки, сердце, легкие, сальник и мышечная ткань) подвер-гались измельчению и гомогенизации (Silent Crusher, Германия) до получения 20% водного гомогената.Изучение тканевой биодоступности является не-отъемлемой частью фармакокинетических исследо-ваний новых соединений. После получения результа-тов можно судить об интенсивности распределения веществ между периферическими тканями и органом мишенью (для соединения RU-1205 органом-мише-нью является головной мозг). При изучении тканевой доступности соединения RU-1205 была исследована концентрация соединения в головном мозге, органах элиминации (печень, почки), в особенно васкуляри-зированных тканях (сердце, легкие), умеренно кро-воснабжаемых тканях (мышцы, для эксперимента выбрана четырехглавая мышца бедра), в слабо ва-скуляризированных тканях (сальник) [12]. Количественное определение соединения RU-1205 в плазме крови и гомогенатах органов изучалось по ранее разработанной методике [13] с помощью метода высокоэффективной жидкостной хромато-графии (ВЭЖХ) с диодноматричным детектировани-ем на жидкостном хроматографе (Shimadzu, Япония). Определение осуществлялось установке, состоящей из хроматографической колонки SUPELCOSIL LC-18 (5мкм 100 х 4,6мм) с диодноматричным ультрафи-олетовым детектором (температура термостатиро-вания 500С). Для приготовления подвижной фазы использовался ацетонитрил (УФ210) (Россия) в соот-ношении 1:1 с буферной системой (однозамещен-ный фосфат калия 50 mМоль, pH=5.0). Длина волны при детектировании составляла 205 нм, скорость потока подвижной фазы 1мл/мин. Концентрация со-единения RU-1205 в пробах определялась по пред-варительно построенному калибровочному графику. Для этого строили зависимость стандартных концен-траций (0.5; 1; 5; 10; 25 мкг/мл) от площадей хрома-тографических пиков по методу абсолютных стандар-тов. Коэффициентом регрессии (R2) составлял 0,998.Для оценки фармакокинетических свойств сое-динения RU-1205 с помощью программного обеспе-чения Microsoft Office Excel 2007 (США) рассчитыва-лись следующие фармакокинетические параметры: 1. AUC (Area Under the Curve) - площадь под фарма-кокинетической кривой «концентрация - время» (модельно-независимым методом статистиче-ских моментов [14]);2. Kel - константа элиминации; 3. Cl - клиренс;4. T1/2 - продолжительность периода полувыведе-ния;5. MRT - среднее время пребывания в организме молекулы соединения RU-1205; 6. Vd - общий (кажущийся) объём распределения. Оценка интенсивности проникновения соедине-ния RU-1205 в различные органы и ткани проводи-лась с использованием параметра тканевой доступ-ности (fT), который представляет собой отношение значения AUC органа/ткани к AUC плазмы крови.На втором этапе исследования проводилось изу-чение экскреции соединения RU-1205 методом ВЭЖХ в пробах мочи и кала при однократном внутрижелу-дочном введении. Эксперименты проводились на 20 половозрелых крысах-самцах, случайным обра-зом разделенных на контрольную и опытные группы (n=10). Опытной группе однократно вводилось соеди-нение RU-1205 в дозе 50 мг/кг внутрижелудочно при помощи атравматического зонда, животные из груп-пы контроля получали растворитель - 0,9% раствор натрия хлорида. После 24, 48, 72 и 96 часов в метабо-лических камерах «Термопласт» (Италия) проводился забор проб. Образцы подвергались пробоподготовке и анализу, описанным выше методом ВЭЖХ.На третьем этапе изучалась динамика анальге-тической активности в зависимости от концентрации соединения RU-1205 в плазме крови при однократ-ном внутрижелудочном введении в тесте электриче-ского раздражения корня хвоста. Исследования про-водились на 12 половозрелых крысах-самцах(n=6). Соединения RU-1205 вводилось однократно внутри-желудочно в дозе 5 мг/кг при помощи атравматиче-ского зонда, животным контрольной группы - 0,9% раствор натрия хлорида. В течение 12-ти часов про-водилось изучение анальгетической активности в тесте электрического раздражения корня хвоста при нанесении стимуляции через подкожные электроды (прямоугольные импульсы с частотой 100 Гц, дли-тельностью 10 мсек, продолжительность стимуляции 1 сек) (Электростимулятор лабораторный ЭСЛ-2, Рос-сия) при постепенном последовательном увеличении напряжения [15, 16]. Величина болевого порога (до проявления спинального рефлекса «отдергивания хвоста») оценивалась, как показатель напряжения, выражаемый в вольтах. О наличии анальгетических свойств соединения RU-1205 судили на основании изменения амплитуды напряжения по сравнению с показателями контрольных животных.Для прогнозирования возможных метаболи-тов соединения RU-1205 использовали программу «PALLAS 3.00» (CompuDrug Chemistry Ltd.). 153 RESEARCH ARTICLEVolume IX, Issue 2, 2021Рисунок 1 - Структурная формула соединения RU-1205А БРисунок 2 - Хроматограмма субстанции соединения RU-1205 в концентрации 5 мкг/млв водном растворе (А) и биологическом материале (Б). время удерживания - 8,00-8,83 мин.Рисунок 3 - Кинетическая кривая соединения RU-1205 в плазме крови крыс Примечание: введение - перорально, доза 50 мг/кг А БРисунок 4 - Кумулятивная экскреция соединения RU-1205 через почки (А) и ЖКТ (Б) при внутрижелудочном введенииПримечание: по оси абсцисс - время, ч; по оси ординат - количество RU-1205, мкг DOI: 10.19163/2307-9266-2021-9-2-149-160 154ОРИГИНАЛːНАЯ СТАТːЯISSN 2307-9266 e-ISSN 2413-2241Том 9, Выпуск 2, 2021Таблица 1 - Прогноз возможных метаболитов соединения RU-1205 in silico (программа «PALLAS 3.00»)АБВГ ДЕЖСтруктура соединения RU-1205Рисунок 5 - Зависимость динамики антиноцицептивной активности RU-1205 при внутрижелудочном введении от концентрации соединения в плазме крови и времениПримечание: по оси абсцисс - время (часы); по оси ординат: слева - изменение порога болевой чувствительности (∆% по отношению к контролю), справа - концентрация соединения в плазме крови (мкг/мл) 155 RESEARCH ARTICLEVolume IX, Issue 2, 2021Статистическая обработка результатовСтатистическая обработка полученных данных проводилась с использованием программного обе-спечения Microsoft Office Excel 2007 (США).РЕЗУЛЬТАТЫ Используя разработанный метод количествен-ного определения, были получены хроматограммы стандартных водных и плазменных растворов соеди-нения RU-1205 (рис. 2).Фармакокинетическая кривая изменения кон-центрации субстанции соединения RU-1205 в плаз-ме крови при пероральном введении представлена на рисунке 3. Как видно из рисунка, кинетическая кривая имеет двухфазный характер динамики из-менения концентрации. Первая фаза повышения концентрации характеризует процесс всасывания ве-щества. Быстрый этап повышения концентрации на-чинается с 30 минуты, а максимальная концентрация соединения в плазме (Cmax=1,05 мкг/мл) достигается уже к 60 минуте исследования, что свидетельствует о быстрой адсорбции соединения RU-1205 из жеду-дочно-кишечного тракта (рис.3). Вторая часть фарма-кокинетической кривой характеризует элиминацию субстанции соединения из плазмы крови вначале с резким снижением концентрации в течение второ-го часа исследования и последующим постепенном снижении на протяжении 12 часов, что свидетель-ствует о длительном процессе элиминации. Пло-щадь под фармакокинетической кривой составила 27,56 мкг*час/мл. Продолжительный характер эли-минации соединения RU-1205 также подтверждают высокие значения таких показателей, как Т1/2 и MRT, которые составляют 17,7 ч и 7,85 ч, соответственно, а также невысокий показатель - Cl - 1,81 л/час/кг.Для характеристики распределения лекарствен-ного вещества был рассчитан показатель кажущегося объема распределения (Vd), дающий возможность определить один из вариантов распределения сое-динения: нахождение в плазме крови, не выходя за пределы сосудистого русла (при показателе меньше объема плазмы); распределение во внеклеточной и внутриклеточной жидкости (при сопоставимых пока-зателях с общим количество жидкости в организме) или же нахождение в основном в тканях (при значе-ниях выше общего объема жидкости организма). По-лученное значение - 43,88 л/кг превосходит реальный объем жидкости в организме крыс (0,67 л/кг) более чем в 65 раз, что может указывать на интенсивное проникновение соединения в органы и ткани организ-ма и депонирование в периферических тканях [17]. Абсолютную биодоступность определяли путем сравнительного изучения динамики концентраций исследуемого вещества в плазме крови после прие-ма при пероральном и внутривенном пути. Данный показатель рассчитывали, как отношение площади под кривой при пероральном введении лекарствен-ного вещества к показателю площади под кривой при внутривенном пути. На основании предыдущих исследований показатель AUC при внутривенном введении RU-1205 составляет 14,76 мкг*час/мл [18], исходя из чего абсолютная биодоступность при перо-ральном пути соответствует 37,3%.Основным результатом процессов распределе-ния лекарственного вещества в организме является дальнейший транспорт его в зону потенциального действия, где оно взаимодействует со специфиче-скими мишенями, представляющими из себя как целый орган, так и отдельные клетки или специфиче-ские молекулярные структуры, определяющие фар-макологический эффект препарата. Интенсивность проникновения изучаемого вещества в перифериче-ские ткани характеризуются тканевой доступностью. Соединение RU-1205 интенсивно распределяется в тканях исследуемых органов, при этом было опре-делено, что в распределении препарата по органам прослеживается значительная неоднородность. Ана-лиз абсолютных величин тканевой доступности (fТ) соединения RU-1205 показал, что оно имеет наи-меньшую тропность к сердцу, легким, селезенке, мышце. В печени и почках отмечается значительное содержание изучаемого вещества, с показателями AUC 17,65 и 82,94 мкг*час/мл, соответственно. Пара-метр тканевого распределения для почечной ткани составил 3,01 и 0,64 для тканей печени соответствен-но. Изучаемое вещество определяется в данных ор-ганах-мишенях в течение 12 часов в печени и 8 часов в почках. Наибольшее содержание отмечалось в тка-нях почек, что может свидетельствовать о преимуще-ственном почечном выведении RU-1205. В высоких концентрациях соединение также определяется в жировой ткани, в сальнике, что, по-видимому, обу-славливается его липофильностью. В головном мозге при пероральном введении содержание изучаемого вещества находится ниже порога определения. При исследовании экскреции RU-1205 после пе-рорального введения было определено, что выведе-ние соединения происходит посредством почечной экскреции и через кишечник. Так, с мочой исследу-емое соединение выводится четверо суток и двое суток с калом. Интенсивность процесса экскреции в течение последующих трех суток исследования по-сле перорального приема соединения представлена данными кумулятивной мочевой и кишечной экс-креции (рис. 4). Кумулятивная экскреция с мочой со-ставляет 65,12 мкг, что соответствует порядка 0,65% от введенной дозы. Также было обнаружено, что в моче определяется большее количество изучаемого вещества, чем в фекалиях (Рис. 4А.). При этом было выявлено, что внепочечный (метаболический) кли-ренс соединения RU-1205 значительно преобладает над почечным, что по литературным данным свиде-тельствует об активном метаболизме изучаемого ве-щества в печени [19, 20]. DOI: 10.19163/2307-9266-2021-9-2-149-160 156ОРИГИНАЛːНАЯ СТАТːЯISSN 2307-9266 e-ISSN 2413-2241Том 9, Выпуск 2, 2021Изучение обезболивающих свойств соедине-ния показало, что достоверное анальгетическое действие отмечается уже через 15 минут после пе-рорального введения RU-1205. При этом латентный период ноцицептивной реакции возрастает на 16%. Антиноцицептивное действие постепенно нарастает и достигает наивысших значений к 4-ому часу после введения, затем плавно снижается, достигая порядка 50% от максимальных показателей эффективности к 8-ми часам наблюдения (рис. 5). Наблюдаемый обе-зболивающий эффект носит продолжительный ха-рактер, сохраняясь в течение 12 часов. Компьютерный прогноз метаболитов изучаемо-го вещества in silico с использованием программы «PALLAS 3.00» позволил определить семь возможных метаболитов. Данные метаболиты в основном пред-ставляют собой продукты реакций окисления, в част-ности 3 прогнозируемых метаболита под шифрами «а», «г» и «ж», возможно, образуются в результате реакции гидроксилирования (табл.1).ОБСУЖДЕНИЕ Одной из перспективных групп опиоидных аналь-гетиков с избирательным механизмом действия без риска развития респираторной депрессии и наркоти-ческой зависимости (характерной для μ-агонистов) в последние годы рассматриваются селективные каппа-опиоидные агонисты, которые в отличие от μ- или δ-агонистов наряду с высокой обезболивающей активностью не стимулируют дофаминергическую «reward» систему [6, 21-23]. Хотя агонисты каппа-о-пиоидного рецептора уже давно признаны аналь-гетиками с низким потенциалом злоупотребления, лимитирующим фактором продвижения каппа-се-лективных анальгетиков первого поколения являют-ся серьезные побочные эффекты, связанные с дисфо-рией, ангедонией и галлюцинациями [24].На сегодняшний день существуют агонисты опи-оидных рецепторов, которые способны оказывать антиноцицептивное действие, при этом, не вызывая нежелательных психотропных эффектов. Возмож-ность подобной активности объясняется избиратель-ной активацией путей передачи сигнала от опиоид-ного рецептора (избирательный функциональный сигналинг). Так, например, стимуляция μ -опиоидных рецепторов морфином, а κ-рецепторов селективным каппа-агонистом U 50488 вызывает активацию двух внутриклеточных каскадов Gi/0 и β - аррестинового [25, 26]. Это реализуется в эффективном обезболи-вании, а также побочных эффектах в виде эйфории, формировании зависимости, угнетении дыхания (для морфина) и дисфории (для U 50488). Антиноци-цептивные эффекты при активации любого из опи-оидных рецепторов реализуются за счет активации Gi-протеинового пути, тогда как аддиктивный потен-циал, дисфория и большинство других неблагопри-ятных сопутствующих эффектов опиоидов обуслов-лены β - аррестиновым каскадом внутриклеточных сигналов. За последнее десятилетие были идентифи-цированы Gi-смещенные μ- и κ-опиоидные агонисты (PZM21, Oliceridine, Herkinorin), κ-агонисты с β -арре-стин-смещенной антагонистической активностью, а также лиганды (Noribogaine), сочетающие свойства высокоэффективных Gi- активаторов и ингибиторов β-аррестина [27-29].Механизм формирования дисфории и аверсии, индуцируемой каппа-рецепторными агонистами, состоит в активации митоген-активируемой протеин-киназы - р38-МАРК по β -аррестиновому сигнально-му пути [30]. Гипотеза о том, что высокоселективные каппа-рецепторные агонисты, выраженно не акти-вирующие или же ингибирующие р38-MAP-киназ-ный каскад внутриклеточных сигнальных реакций, стимуляция которого реализуется в каппа-опосре-дованной аверсии, гипералгезии и воспалении, бу-дут оказывать более выраженное обезболивающее действие без риска развития дисфории [31], послу-жила предпосылкой к разработке новой технологии поиска каппа-селективных агонистов со свойствами ингибиторов р38-МАРК и перспективой создания на их основе конкурентно-способных анальгетиков без респираторного дистресс синдрома, наркогенного потенциала и дисфории. Большинство избиратель-ных каппа-рецепторных лигандов и селективных ингибиторов р38-МАРК являются производными циклических азотсодержащих гетеросистем, к кото-рым также относятся производные бензимидазола и конденсированные системы на его основе [32].В результате целенаправленного комплексного изучения производных бензимидазола с помощью методов компьютерного моделирования in silico, а также в ходе экспериментальных исследований in vitro и in vivo были определены основные законо-мерности каппа-рецепторных взаимодействий, ко-торые были реализованы в интегральном скаффолде (2-п-фторфенилимидазо[1, 2-a]бензимидазол) [33-35], и позволили выявить оригинальную молекулу - соединение под лабораторным шифром ̶̶ RU-1205. Каппа-рецепторный механизм действия соединения был лабораторно подтвержден на эксперименталь-ной модели семявыносящего протока кролика(по-казатель ингибирования электрически-индуциро-ванного сокращения изолированного протока IC50 = 2 nM), а также доказан с использованием неселек-тивного опиоидного антагониста - налоксона и кап-па-селективного антагониста норбинолторфимина, которые блокировали анальгетическую активность исследуемого соединения в тестах in vivo [36].При пероральном введении в дозе 50 мг/кг мак-симальное значение концентрации соединения RU-1205 наблюдалось через 1 час после введения - время необходимое для проникновения через стенку ЖКТ и прохождения через печеночный барьер. Изучаемое вещество длительно циркулирует в плазме крови на 157 RESEARCH ARTICLEVolume IX, Issue 2, 2021протяжении 12-ти часов. Продолжительный харак-тер элиминации соединения RU-1205 также подтвер-ждают высокие значения периода полувыведения и среднего времени пребывания в организме молекулы соединения RU-1205. Отмечается, что абсолютная био-доступность субстанции соединения RU-1205 при пе-роральном введении составляет 37%. Для сравнения, применяемый в клинике агонист каппа-опиоидных рецепторов буторфанола тартрат, в эксперименте на животных имеет низкое значение биодоступности при пероральном введении, составляющее менее 10%.Полученные результаты изучения экскреции показа-ли, что внепочечный (метаболический) клиренс соеди-нения RU-1205 значительно преобладает над почечным. Это согласуется с данными литературы по изучению экскреции производных бензимидазола, из которых следует, что производные бензимидазола подвергаются интенсивным метаболическим превращениям в орга-низме. Так показано, что афобазол (фабомотизол) после введения разными способами регистрируется в моче и кале лишь в незначительных количествах [37, 38], 80% введенной дозы омепразола выводится с мочой в виде метаболитов и небольшая часть - с калом [39].При оценке компьютерного прогнозирования возможных метаболитов RU-1205 следует отметить, что во всех образующихся соединениях радикалом у атома С2 остается фторфенильный радикал, который предположительно участвует в развитии анальге-тичекого эффекта [33]. Для всех метаболитов, кро-ме метаболитов «д» и «е» характерно сохранение морфолинового радикала, который также участву-ет в развитии обезболивания. Также на основании компьютерного анализа было установлено, что в процессе метаболизма RU-1205 возможен отрыв морфолинового радикала и, вероятно, изменение анальгетической активности (метаболит «д»).Как в доклинических исследованиях, так и при дальнейшем клиническом применении новых пре-паратов целесообразно проводить поиск взаимос-вязей между фармакокинетическими показателями и эффектами лекарственного средства. Обсуждение таких корреляций является важным для понимания системы взаимоотношений фармакокинетических и фармакодинамических механизмов в действии будущего препарата. Поэтому следующим этапом исследования было изучение зависимости фармако-динамических свойств (обезболивания) от фармако-кинетики соединения RU-1205. В ранее проведенных исследованиях было вы-явлено, что соединение оказывает дозозависимый анальгетический эффект, а среднеэффективная доза RU-1205 при пероральном пути введения составляет 5 мг/кг [8]. Основной параметр, характеризующий сте-пень биологической доступности препарата, площадь под фармакокинетической кривой RU-1205, увеличи-вается с увеличением дозы линейно [40]. Учитывая чувствительность разработанного метода ВЭЖХ и возможность сопоставления данных фармакокине-тики и фармакодинамики при линейной кинетике была оценена корреляция анальгетических эффек-тов и фармакокинетики при разных дозах. При сопо-ставлении фармакокинетических и обезболивающих свойств было определено, что разница в максималь-ном обезболивающем эффекте и пике концентрации вещества в плазме составляет 3 часа. Данную разни-цу можно объяснить особенностями проникновения соединения RU-1205 через гематоэнцефалический и печеночный барьер. При данном пути введения RU-1205 проникает в головной мозг в концентраци-ях ниже пороговых и не определяется при изучении тканевой доступности, однако при этом наблюдается центральный анальгетический эффект, что позволяет предположить, что при биотрансформации соедине-ния RU-1205, возможно, образуются активные мета-болиты, обладающие анальгетическими свойствами. Из литературных источников известно, что для не-которых опиоидных анальгетиков характерно обра-зование активных метаболитов [41]. Так, например, в результате глюкуронизации морфина образуются основные метаболиты морфина, один из которых - морфин-6-глюкуронид, обладает выраженными обе-зболивающими свойствами, превосходящими сам препарат морфин [42]. Другой опиоидный анальгетик (смешанного действия) - трамадол метаболизируется путем N- и О-деметилирования с последующей конъ-югацией с глюкуроновой кислотой с образованием активного метаболита - моно-О-десметилтрамадо-ла, который вызывает более выраженную активацию мю-рецепторов по сравнению с самим трамадолом [41]. Гидроморфон- полусинтетическое производное морфина, по фармакологическим свойствам близок к морфину, в том числе в плане биотрансформации. Он также интенсивно метаболизируется посредством глюкоронизации до гидроморфон-3-глюкуронида; другие второстепенные метаболиты включают не-конъюгированный и конъюгированный дигидромор-фин и дигидроизоморфин, гидроморфон-3-сульфат, норгидроморфон и нордигидроизоморфин [41]. Его метаболиты дигидроморфин и норгидроморфон об-ладают той же потенцией, что и морфин. Метадон - опиоид, применяемый в ряде стран как анальгетик, а также при лечении наркотической зависимости (обо-рот препарата в России запрещен, согласно I списку Постановления Правительства РФ No 681 от 30 июня 1998 года (ред. от 03.12.2020)), представляет собой рацемическую смесь R- и S-метадона. причем R-мета-дон обладает почти в 50 раз более мощным анальге-тическим эффектом, нежели S-метадон. В результате окислительной биотрансформации он подвергается стереоселективному метаболизму (N-деметилиро-ванию), и с участием CYP2C19 из энантиомера S-ме-тадона образуются метаболиты α-(3S6S)-метадол и α-(3S6S)-N-десметилметадол, последний из которых обладает анальгетической активностью, сравнимой с DOI: 10.19163/2307-9266-2021-9-2-149-160 158ОРИГИНАЛːНАЯ СТАТːЯISSN 2307-9266 e-ISSN 2413-2241Том 9, Выпуск 2, 2021R-метадоном (активный энантиомер) [42]. Анальгетик оксикодон (в пероральной форме рассматривающий до недавнего времени как альтернатива морфину, за счет менее выраженного аддиктивного действия) подвергается метаболизму с N-деметилированием до нороксикодона и кодеина, О-деметилированием до оксиморфона через CYP3A4 и CYP2D6 соответственно [41, 42]. Оксиморфон дополнительно метаболизиру-ется посредством глюкуронизации в 3-положении в оксиморфон-3-глюкуронид. Сам оксикодон и норок-сикодон имеют более низкое сродство, а оксиморфон более высокое сродство к μ-опиоидному рецептору [43, 44].ЗАКЛЮЧЕНИЕТаким образом, в результате проведенного ис-следования были изучены основные фармакокине-тические параметры соединения RU-1205 при од-нократном пероральном введении. Исследованы процессы тканевого распределения изучаемого сое-динения по органам организма крыс, а также его экс-креция. Величина абсолютной биодоступности при данном пути введения составила 37,3%. Несмотря на то, что при разработанных хроматографических ус-ловиях соединение RU-1205 при пероральном пути введения в головном мозге не обнаруживается, на-блюдаемый центральный обезболивающий эффект (реализующийся в результате проникновение через гематоэнцефалический барьер) может свидетель-ствовать о возможном наличии активных продук-тов метаболизма с анальгетической активностью. Совокупность полученных результатов позволяет полагать, что соединение RU-1205 подвергается ак-тивным процессам биотрансформации в организме животных. На основании выявленных фармакокине-тических параметров исследуемого соединения воз-можно планирование оптимальной схемы проведе-ния последующих клинических испыта
×

About the authors

A. A. Spasov

Volgograd State Medical University

Email: aspasov@mail.ru
1, Pavshikh Bortsov Square, Volgograd, Russia 400131

L. A. Smirnova

Volgograd State Medical University ; Volgograd Medical Research Center

Email: smirlusi@yandex.ru
1, Pavshikh Bortsov Square, Volgograd, Russia 400131; 1, Pavshikh Bortsov Square, Volgograd, Russia, 400131

O. Yu. Grechko

Volgograd State Medical University

Email: olesiagrechko@mail.ru
1, Pavshikh Bortsov Square, Volgograd, Russia 400131

N. V. Eliseeva

Volgograd State Medical University

Email: nvkirillova@rambler.ru
1, Pavshikh Bortsov Square, Volgograd, Russia 400131

Yu. V. Lifanova

Volgograd State Medical University

Email: j_semenova_pharm@mail.ru
1, Pavshikh Bortsov Square, Volgograd, Russia 400131

A. I. Rashchenko

Volgograd State Medical University

Email: a.rashencko@yandex.ru
1, Pavshikh Bortsov Square, Volgograd, Russia 400131

O. N. Zhukovskaya

Scientific Research Institute of Physical and Organic Chemistry, Southern Federal University

Email: zhukowskaia.ol@yandex.ru
Bldg. 2, 194, Stachki Ave., Rostov-on-Don, Russia, 344090

A. S. Morkovnik

Scientific Research Institute of Physical and Organic Chemistry, Southern Federal University

Email: asmorkovnik@sfedu.ru
Bldg. 2, 194, Stachki Ave., Rostov-on-Don, Russia, 344090

V. A. Anisimova

Scientific Research Institute of Physical and Organic Chemistry, Southern Federal University

Email: j_semenova_pharm@mail.ru
Bldg. 2, 194, Stachki Ave., Rostov-on-Don, Russia, 344090

References

  1. Harbaugh C.M., Suwanabol P.A. Optimizing Pain Control During the Opioid Epidemic // Surg Clin North Am. - 2019. - Vol. 99, No.5. - P. 867-883. doi: 10.1016/j.suc.2019.06.002.
  2. Арбух Д.М., Абузарова Г.Р., Алексеева Г.С. Опиоидные анальгетики в терапии болевых синдромов (часть 1). // Вестник анестезиологии и реаниматологии. - 2017. - Т. 14., № 3. - С. 58-67. doi: 10.21292/2078-5658-2017-14-3-58-67
  3. Wang S. Historical Review: Opiate Addiction and Opioid Receptors // Cell Transplant. - 2019. - V. 28(3). - P.233-238. doi: 10.1177/0963689718811060.
  4. Палехов А.В., Введенская Е.С. Опиоидные анальгетики: проблемы сегодняшнего дня и поиск путей их решения // Российский журнал боли. - 2017. - Т. 3-4, № 54. - С. 89-94.
  5. FDA (Food and Drug Administrtion). Analysis of Long-Term Trends in Prescription Opioid Analgesic Products: Quantity, Sales, and Price Trends // FDA Report. - 2018. - P. 1-12.. Режим доступа: https://www.fda.gov/media/111695/download.
  6. Prisinzano T.E., Tidgewell K, Harding W.W. Kappa opioids as potential treatments for stimulant dependence // J. AAPS. - 2005. - Vol.7, No.3. - P.592-599. doi: 10.1208/aapsj070361.
  7. Grechko O.Y., Litvinov R.A., Spasov A.A., Rashchenko A.I., Shtareva D.M., Anisimova V.A. Study of μ- and δ-Opioid Activities in Agents with Various κ-Receptor Selectivity // Bull Exp Biol Med. - 2017. - Vol.162, No.5. - P.632-635. doi: 10.1007/s10517-017-3674-5.
  8. Spasov A.A., Grechko O.Yu., Shtareva D.M., Rashchenko A.I., Eliseeva N.V., Anisimova V.A. Analgesic activity of the kappa opioid receptor agonist - RU-1205 in rats // Journal of Clinical and Health Sciences. - 2018. - Vol. 3, No.2. - P.13-18. doi: 10.24191/jchs.v3i2.7275.
  9. Spasov A.A., Grechko O.Yu., Eliseeva N.V., Litvinov R.A., Shamshina D.D. Toxic effect of single treatment with kappa-opioid agonist, RU-1205 compound, on the neurological status of wild type mice // JSM Clinical Pharmaceutics. - 2017. - Vol. 3. No. 1.- 1014.
  10. Thigpen J.C., Odle B.L., Harirforoosh S. Opioids: A Review of Pharmacokinetics and Pharmacodynamics in Neonates, Infants, and Children // Eur J Drug Metab Pharmacokinet. - 2019. - Vol. 44, No.5. - P. 591-609. doi: 10.1007/s13318-019-00552-0.
  11. Нормативные правовые акты в сфере обращения лекарственных средств в рамках Евразийского экономического союза. Том 2. Разработка и проведение исследований лекарственных средств - М.: Ремедиум, 2017. - 308 с.
  12. Su M., Dong C., Wan J., Zhou M. Pharmacokinetics, tissue distribution and excretion study of trans-resveratrol-3-O-glucoside and its two metabolites in rats // Phytomedicine. - 2019. - 152882. doi: 10.1016/j.phymed.2019.152882.
  13. Смирнова Л.А., Спасов А.А., Ращенко А.И., Сучков Е.А., Рябуха А.Ф., Кузнецов К.А. Аналитические особенности количественного определения производных бензимидазола методом высокоэффективной жидкостной хроматографии // Волгоградский научно-медицинский журнал. - 2013. - № 2 (38). - С. 9-13.
  14. Пиотровский В.К. Метод статистических моментов и интегральные модельно-независимые параметры фармакокинетики // Фармакология и токсикология. - 1986. - Т.49, №5. - С.118-127.
  15. Romita V.V., Henry J.L. Intense peripheral electrical stimulation differentially inhibits tail vs. limb withdrawal reflexes in the rat // Brain Res. - 1996. - Vol.720, No.1-2. - P.45-53. doi: 10.1016/0006-8993(96)00105-9.
  16. Millan M.J. Kappa-opioid receptor-mediated antinociception in the rat. I. Comparative actions of mu- and kappa-opioids against noxious thermal, pressure and electrical stimuli // J Pharmacol Exp Ther. - 1989. - Vol.251, No.1. - P.334-341.
  17. Smith DA, Beaumont K, Maurer TS, Di L. Volume of Distribution in Drug Design. J Med Chem. 2015 Aug 13;58(15):5691-8. doi: 10.1021/acs.jmedchem.5b00201. Epub 2015 Apr 1. PMID: 25799158.
  18. Davies B, Morris T. Physiological parameters in laboratory animals and humans // Pharm Res. - 1993. - Vol.10, No.7. - P.1093-1095. doi: 10.1023/a:1018943613122.
  19. Спасов А.А., Смирнова Л.А., Гречко О.Ю., Ращенко А.И., Штарева Д.М., Анисимова В.А. Фармакокинетические и обезболивающие свойства инъекционной лекарственной формы нового производного имидазобензимидазола - соединения РУ-1205 с каппа-агонистической активностью // Биомедицинская химия. - 2015. - Т. 61. № 5. - С. 636-639. doi: 10.18097/PBMC20156105636
  20. Fagerholm U. Prediction of human pharmacokinetics - renal metabolic and excretion clearance // J Pharm Pharmacol. - 2007. - Vol. 59, No.11. -P. 1463-1471. doi: 10.1211/jpp.59.11.0002.
  21. Stowe C.M., Plaa G.L. Extrarenal excretion of drugs and chemicals // Annu Rev Pharmacol. - 1968. - Vol.8. - P.337-356. doi: 10.1146/annurev.pa.08.040168.002005.
  22. Minervini V., Lu H.Y., Padarti J., Osteicoechea D.C., France C.P. Interactions between kappa and mu opioid receptor agonists: effects of the ratio of drugs in mixtures // Psychopharmacology (Berl). - 2018. - Vol.235, No.8. - P. 2245-2256. doi: 10.1007/s00213-018-4920-x.
  23. Carlezon W.A. Jr., Miczek K.A. Ascent of the kappa-opioid receptor in psychopharmacology // Psychopharmacology (Berl). - 2010. - Vol.210, No.2. - P.107-108. doi: 10.1007/s00213-010-1849-0.
  24. Shippenberg T.S., Zapata A., Chefer V.I. Dynorphin and the pathophysiology of drug addiction // Pharmacol Ther. - 2007. - Vol.116, No.2. - P.306-21. doi: 10.1016/j.pharmthera.2007.06.011.
  25. Margolis E.B., Karkhanis A.N. Dopaminergic cellular and circuit contributions to kappa opioid receptor mediated aversion // Neurochem Int. - 2019. - Vol.129. - 104504. doi: 10.1016/j.neuint.2019.104504.
  26. Siuda E.R., Carr R. 3rd, Rominger D.H., Violin J.D. Biased mu-opioid receptor ligands: a promising new generation of pain therapeutics // Curr Opin Pharmacol. - 2017. - Vol.32. - P.77-84. doi: 10.1016/j.coph.2016.11.007.
  27. Bruchas M.R., Chavkin C. Kinase cascades and ligand-directed signaling at the kappa opioid receptor // Psychopharmacology (Berl). - 2010. - Vol.210, No.2. - P.137-147. doi: 10.1007/s00213-010-1806-y.
  28. Bedini A., Di Cesare Mannelli L., Micheli L., Baiula M., Vaca G., De Marco R., Gentilucci L., Ghelardini C., Spampinato S. Functional Selectivity and Antinociceptive Effects of a Novel KOPr Agonist // Front Pharmacol. - 2020. - Vol.11. - 188. doi: 10.3389/fphar.2020.00188.
  29. Maillet E.L., Milon N., Heghinian M.D., Fishback J., Schürer S.C., Garamszegi N., Mash D.C. Noribogaine is a G-protein biased κ-opioid receptor agonist // Neuropharmacology. - 2015. - Vol.99. - P.675-688. doi: 10.1016/j.neuropharm.2015.08.032.
  30. Markham A. Oliceridine: First Approval // Drugs. - 2020. - Vol.80, No.16. - P.1739-1744. doi: 10.1007/s40265-020-01414-9. e. 537, 185-190 (2016). doi: 10.1038/nature19112.
  31. Ehrich J.M., Messinger D.I., Knakal C.R., Kuhar J.R., Schattauer S.S., Bruchas M.R., Zweifel L.S., Kieffer B.L., Phillips P.E., Chavkin C. Kappa Opioid Receptor-Induced Aversion Requires p38 MAPK Activation in VTA Dopamine Neurons // J Neurosci. - 2015. - Vol.35, No.37. - P.12917-12931. doi: 10.1523/JNEUROSCI.2444-15.2015.
  32. Bruchas M.R., Land B.B., Aita M., Xu M., Barot S.K., Li S., Chavkin C. Stress-induced p38 mitogen-activated protein kinase activation mediates kappa-opioid-dependent dysphoria // J Neurosci. - 2007. - Vol.27, No.43. - P.11614-11623. doi: 10.1523/JNEUROSCI.3769-07.2007.
  33. Shanware N.P., Williams L.M., Bowler M.J., Tibbetts R.S. Non-specific in vivo inhibition of CK1 by the pyridinyl imidazole p38 inhibitors SB 203580 and SB 202190 // BMB Rep. - 2009. - Vol.42, No.3. - P.142-147. doi: 10.5483/bmbrep.2009.42.3.142.
  34. Гречко О.Ю., Спасов А.А., Анисимова В.А., Петров В.И., Васильев П.М., Елисеева Н.В., Жуковская О.Н. 2-п-фторфенилимидазобензимидазол - перспективный скаффолд для создания селективных каппа-опиоидных агонистов // В книге: XX Менделеевский съезд по общей и прикладной химии. Тезисы докладов в 5 томах. Уральское отделение Российской академии наук. - 2016. -С. 482.
  35. Анисимова В.А., Спасов А.А., Толпыгин И.Е., Минкин В.И., Черников М.В. и др. Синтез и фармакологическая активность 9-R-2-галогенфенилимидазобензимидазолов // Химико-фармацевтический журнал. - 2010. - Т. 44, № 7. - С. 7-13. doi: 10.30906/0023-1134-2010-44-7-7-13
  36. Спасов А.А., Гречко О.Ю., Елисеева Н.В., Васильев П.М., Анисимова В.А. Новый класс агонистов каппа-опиоидных рецепторов // Экспериментальная и клиническая фармакология. - 2010. - Т. 73, № S. - P. 8-9.
  37. Середенин С. Б., Виглинская А. О., Колыванов Г. Б., Литвин А. А., Кравцова О. Ю., Жердев В. П. Фармакокинетика афобазола у крыс // Экспериментальная и клиническая фармакология. - 2007. - Т. 70, № 2. - С. 59-64.
  38. Середенин С.Б., Виглинская А.О., Можаева Т.Я., Колыванов Г.Б., Литвин А.А., Авдюнина Н.И., Савельев В.Л., Жердев В.П. Метаболизм афобазола у крыс // Экспериментальная и клиническая фармакология. - 2008. - Т. 7, № 2. - С. 50-52. doi: 10.30906/0869-2092-2008-71-2-50-52
  39. Сереброва С.Ю., Стародубцев А.К., Писарев В.В., Кондратенко С.Н., Василенко Г.Ф., Добровольский О.В. Фармакокинетика, продолжительность антисекреторного эффекта омепразола и эзомепразола, вероятные причины их изменений при язвенной болезни двенадцатиперстной кишки // Экспериментальная и клиническая гастроэнтерология. - 2009. - Т.4. - С.86-92.
  40. Смирнова Л.А., Ращенко А.И., Рябуха А.Ф., Кузнецов К.А., Сучков Е.А. Количественное определение нового агониста к-опиоидных рецепторов производного бензимидазола // В книге: Инновации в современной фармакологии. IV съезд фармакологов России. - 2012. - С. 171-172.
  41. Smith H.S. The metabolism of opioid agents and the clinical impact of their active metabolites. Clin J Pain. - 2011. - Vol.27, No.9. - P.824-838. doi: 10.1097/AJP.0b013e31821d8ac1.
  42. Sverrisdóttir E., Lund T.M., Olesen A.E., Drewes A.M., Christrup L.L., Kreilgaard M. A review of morphine and morphine-6-glucuronide's pharmacokinetic-pharmacodynamic relationships in experimental and clinical pain // Eur J Pharm Sci. - 2015. - Vol.74. - P.45-62. doi: 10.1016/j.ejps.2015.03.020. Epub 2015 Apr 7.
  43. Coller J.K., Christrup L.L., Somogyi A.A. Role of active metabolites in the use of opioids // Eur J Clin Pharmacol. - 2009. - Vol.65, No.2. - P.121-139. doi: 10.1007/s00228-008-0570-y.
  44. Lalovic B., Phillips B., Risler L.L., Howald W., Shen D.D. Quantitative contribution of CYP2D6 and CYP3A to oxycodone metabolism in human liver and intestinal microsomes // Drug Metab Dispos. - 2004. - Vol.32, No.4. - P.447-454. doi: 10.1124/dmd.32.4.447.

Copyright (c) 2021 Spasov A.A., Smirnova L.A., Grechko O.Y., Eliseeva N.V., Lifanova Y.V., Rashchenko A.I., Zhukovskaya O.N., Morkovnik A.S., Anisimova V.A.

Creative Commons License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.

СМИ зарегистрировано Федеральной службой по надзору в сфере связи, информационных технологий и массовых коммуникаций (Роскомнадзор).
Регистрационный номер и дата принятия решения о регистрации СМИ: ПИ № ФС 77 - 67428 от 13.10.2016. 

This website uses cookies

You consent to our cookies if you continue to use our website.

About Cookies