Некоторые аспекты фармакокинетики нового анальгетика из класса гексаазаизовюрцитана у крыс
- Авторы: Лопатина К.А.1, Брюшинина О.С.2, Гурто Р.В.1, Крылова С.Г.1, Зюзькова Ю.Г.1, Кулагина Д.А.3, Сафонова Е.А.1, Зуева Е.П.1, Сысолятин С.В.3
-
Учреждения:
- ФГБНУ «Томский национальный исследовательский медицинский центр» РАН, НИИ фармакологии и регенеративной медицины им. Е.Д. Гольдберга
- ФГБНУ «Томский национальный исследовательский медицинский центр» РАН, НИИ фармакологии и регенеративной медицины им. Е.Д. Гольдберга
- ФГБУН «Институт проблем химико-энергетических технологий» Сибирского отделения РАН
- Выпуск: Том 17, № 4 (2019)
- Страницы: 51-56
- Раздел: Оригинальные исследования
- Статья получена: 18.06.2019
- Статья опубликована: 23.02.2020
- URL: https://journals.eco-vector.com/RCF/article/view/13498
- DOI: https://doi.org/10.17816/RCF17451-56
- ID: 13498
Цитировать
Полный текст
Аннотация
Важным этапом доклинического исследования нового лекарственного средства является изучение его фармакокинетики: всасывания, распределения, метаболизма и выведения лекарственного соединения.
Целью настоящего исследования стало изучение фармакокинетики у здоровых животных нового анальгетика на основе гексаазаизовюрцитана (тиовюрцина).
Материалы и методы. Разработана и валидирована методика определения концентрации тиовюрцина в плазме крови и экскретах крыс. С помощью высокоэффективной жидкостной хроматографии и тандемной масс-спектрометрии была определена динамика концентраций тиовюрцина в плазме крови и экскретах крыс после однократного внутрижелудочного введения в дозе 100 мг/кг.
Результаты. Пик концентрации тиовюрцина в плазме крови крыс приходится на 2 ч, что согласуется с данными фармакодинамики нового анальгетика, среднее время удерживания вещества в организме достигало 17,15 ч после введения. Возможно наличие фармакологически активных метаболитов.
Ключевые слова
Полный текст
ВВЕДЕНИЕ
Важным этапом доклинического исследования нового лекарственного средства является изучение его фармакокинетики [1, 2]. Всасывание, распределение, метаболизм и выведение лекарственного соединения — взаимосвязанные процессы. Все они подвержены влиянию множества факторов: скорость всасывания зависит от физико-химических свойств, лекарственной формы препарата, концентрации действующего вещества, рН среды, в которой происходит растворение вещества, перистальтики кишечника и состояния площади поверхности всасывания [3]. На показатели распределения и биотрансформации лекарственного препарата влияют пол, возраст, соматическое состояние организма, а также состояние ферментативных систем организма, что часто обусловлено индивидуальными различиями. Высокоэффективная жидкостная хроматография и тандемная масс-спектрометрия являются приоритетными инструментами при постановке методик, позволяющих проводить количественную оценку целевых молекул в сложных биологических матрицах [4–6].
Целью настоящего исследования было изучение у крыс фармакокинетики нового анальгетика, синтезированного в Институте проблем химико-энергетических технологий СО РАН (г. Бийск) на основе гексаазаизовюрцитана. К настоящему времени закончен этап испытаний на животных. Новый препарат на основе гексаазаизовюрцитана будет рекомендован для лечения болевого синдрома различной этиологии, благодаря своему мощному анальгетическому потенциалу и низкому профилю токсичности.
МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ
Сведения об исследуемом веществе. Инновационная молекула представляет собой полиазотистое полициклическое соединение каркасного строения — 4-[(3,4-дибромтиофен)-2-карбонил]-2,6,8,12-тетраацетил-2,4,6,8,10,12-гексаазатетрацикло [5.5.0.03,11.05,9]додекан) (далее — тиовюрцин, TVC) (рис. 1). Получено впервые ацилированием промышленно доступного 2,6,8,12-тетраацетил- 2,4,6,8,10,12-гексаазатетрацикло[5.5.0.03,11.05,9]додекана хлорангидридом 3,4-дибромтиофенкарбоновой кислоты. Процесс проводили в среде ацетонитрила при температуре кипения реакционной массы.
Рис. 1. Синтез 4-[(3,4-дибромтиофен)-2-карбонил]-2,6,8,12-тетраацетил-2,4,6,8,10,12-гексаазатетрацикло[5.5.0.03,11.05,9]-додекана (тиовюрцина)
Дизайн исследования. Эксперименты выполнены на половозрелых аутбредных крысах-самцах (возраст 3 мес., масса тела 270–330 г), стока SD разводки отдела экспериментальных биологических моделей Научно-исследовательского института фармакологии и регенеративной медицины им. Е.Д. Гольдберга (НИИФиРМ) Томского НИМЦ РАН.
В рамках выполненного исследования были изучены процессы: всасывания — оценена динамика концентраций тиовюрцина в плазме крови крыс после однократного внутрижелудочного введения; экскреции — исследована динамика выведения тиовюрцина с мочой и калом у крыс.
Тиовюрцин вводили крысам однократно внутрижелудочно в дозе 100 мг/кг на 1 % крахмальном геле. В качестве основного биоматериала была использована кровь. Для оценки экскреции препарата животным натощак, однократно внутрижелудочно вводили тиовюрцин в дозе 100 мг/кг, после чего животных помещали в индивидуальные метаболические клетки с доступом к воде и пище, и в течение 1 сут. был проведен забор экскретов (фекалии и моча) для оценки динамики выведения тиовюрцина и определения приоритетного пути выведения препарата.
Пробы крови у крыс отбирали до введения лекарственного средства и через 20, 40 мин и 1, 1,5, 2, 4, 6, 8, 16 и 24 ч после введения.
Животных, находящихся под наркозом в камере с СО2, декапитировали и проводили забор органов и крови. Образцы крови собирали в гепаринизированные пробирки и центрифугировали при 1600 g в течение 10 мин. Отобранная плазма помещалась в пластиковые пробирки и хранилась при температуре –24 °C до проведения аналитического этапа работы.
Методика количественного определения тиовюрцина. Методика количественного определения тиовюрцина в плазме крови и экскретах была впервые разработана и валидирована перед исследованием в лаборатории молекулярной и клинической физиологии НИИФиРМ им. Е.Д. Гольдберга (Томский НИМЦ). Количественное определение тиовюрцина в биологических образцах животных проводили чувствительным, избирательным и точным хромато-масс-спектрометрическим методом. Исследование было проведено с использованием жидкостного хроматографа Prominence (Shimadzu) и гибридного масс-спектрометрического детектора AB Sciex 3200 Qtrap (AB Sciex, США), оснащенного линейной ловушкой. Источник ионизации — электроспрей Turbo V (ESI). Обработку хроматографических данных проводили с помощью программного обеспечения Analyst.
Условия хроматографического анализа и масс-спектрометрического детектирования были оптимизированы для обеспечения максимальной чувствительности детектора в режиме мониторинга множественных реакций (Multiple Reaction Monitoring, MRM) с использованием источника ионизации распылением в электрическом поле (ESI+). Давление газа-распылителя азота составило (GS1) — 35 psi, турбогаза для пробоввода TurboIonSpray (GS2) — 45 psi; температура турбогаза — 525 °C; напряжение на иглораспылителе — 4,75 кВ; газовая завеса — 10 psi. Для детектирования использовали MRM-переходы: TVC — 604,8/268,8 (DP = 60, EP = 5,80, CE = 60, CEP = 27,57, CXP = 2,30, CAD = high).
Масс-спектр аналита тиовюрцина представлен на рис. 2.
Рис. 2. Масс-спектр тиовюрцина
Хроматографическое разделение аналита проводили на колонке ProntoSIL 120-3-С18 (ЗАО «ЭкоНова», Россия) 85 % элюентом B. Скорость потока была установлена 0,25 мл/мин, температура колонки 40 °C, в качестве элюента А использовали 5 mM формиат аммония (pH = 2,8), элюента В — ацетонитрил. Перед хроматографическим анализом подвижную фазу дегазировали на ультразвуковой бане и фильтровали. Хроматографический анализ проводили в градиентном режиме, объем инжекции аналита — 5 мкл. Среднее время удерживания тиовюрцина составляло 1,60 ± 0,02 мин. Экспериментальные значения концентрации лекарственного средства в плазме крови рассчитывали после однократного введения тиовюрцина в динамике.
РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ
Динамика концентраций тиовюрцина в плазме крови крыс. Результаты исследования показали, что вещество достигает максимальной концентрации в течение 1,8 ч после введения. Затем наблюдается 2 фазы снижения концентрации вещества. В первой фазе (α-фазе) происходит резкое снижение, по-видимому, за счет быстрого распределения его в ткани органов (фаза распределения), полупериод распределения составляет 51 мин. Вторая фаза характеризуется более медленным снижением концентрации тиовюрцина и описывает кинетику выведения вещества из организма (фаза элиминации), полупериод элиминации — 16,3 ч. Значение среднего времени удерживания (17,15 ч) свидетельствует о медленном выведении тиовюрцина из организма.
Усредненный фармакокинетический профиль лекарственного средства в плазме крови крыс после однократного внутрижелудочного введения в дозе 100 мг/кг представлен на рис. 3.
Рис. 3. Усредненный фармакокинетический профиль тиовюрцина в плазме крови крыс после однократного внутрижелудочного введения в дозе 100 мг/кг
Оценка концентрации тиовюрцина в моче и кале крыс. Для оценки процесса элиминации лекарственного соединения из организма крыс использовали методику изучения кинетики выведения с мочой и калом. Концентрации тиовюрцина в моче и кале крыс на протяжении 1 сут после однократного введения препарата в дозе 100 мг/кг, суточный объем полученного экскрета на протяжении изучаемого периода и процент дозы представлены в табл. 1 и 2.
Таблица 1. Результаты оценки количества тиовюрцина в моче крыс после однократного внутрижелудочного введения в дозе 100 мг/кг
№ пробы | Концентрация, нг/мл | Суточный объем мочи крыс, мл | Количество, мг | Процент дозы |
1 | 390,7 | 8,5 | 0,0033 | 0,011 |
2 | 452,9 | 3,6 | 0,0016 | 0,005 |
3 | 195,6 | 11,2 | 0,0022 | 0,007 |
4 | 429,1 | 6,4 | 0,0027 | 0,009 |
5 | 224,2 | 6,0 | 0,0013 | 0,004 |
6 | 677,5 | 8,7 | 0,0059 | 0,020 |
M | 395,0 | 7,4 | 0,0029 | 0,010 |
± m | 195,7 | 2,9 | 0,0018 | 0,006 |
CV, % | 49,6 | 39,0 | 63,8911 | 63,891 |
Таблица 2. Результаты оценки количества тиовюрцина в кале крыс после однократного внутрижелудочного введения в дозе 100 мг/кг
№ пробы | Концентрация, нг/г | Суточный объем кала крыс, г | Количество, мг | Процент дозы |
1 | 151257,0 | 4,0 | 0,61 | 2,02 |
2 | 202125,9 | 3,6 | 0,74 | 2,45 |
3 | 164212,9 | 3,0 | 0,49 | 1,64 |
4 | 379210,8 | 5,7 | 2,17 | 7,22 |
5 | 286761,6 | 5,4 | 1,54 | 5,13 |
6 | 215931,5 | 2,4 | 0,53 | 1,75 |
M | 233250,0 | 4,0 | 1,01 | 3,37 |
± m | 84938,6 | 1,4 | 0,73 | 2,45 |
CV, % | 36,4 | 35,9 | 72,67 | 72,67 |
Результаты исследования экскреции тиовюрцина у крыс после внутрижелудочного введения в дозе 100 мг/кг показали, что основная часть вещества выводится в течение первых суток: с калом — в среднем 3,37 % от введенной дозы, а с мочой — в среднем 0,01 % от введенной дозы.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Таким образом, проведенные фармакокинетические исследования показали, что максимальные значения концентрации тиовюрцина в плазме крови крыс достигаются через 2 ч после введения препарата в терапевтической дозе 100 мг/кг, что согласуется с данными фармакодинамики нового анальгетика: максимум анальгетической активности наблюдался в экспериментах «Горячая пластина», начиная с 1 ч после применения тиовюрцина, и длился до 4 ч наблюдения. В тесте механической соматической боли при раздражении основания хвоста крыс по Гаффнеру анальгетический эффект длился до 16–17 ч, что соответствует фармакокинетическим данным, полученным в настоящем исследовании: среднее время удерживания вещества в организме достигало 17,15 ч после введения.
Низкое количество тиовюрцина, выделенного в неизменном виде, свидетельствует об активном процессе биотрансформации, возможно наличие фармакологически активных метаболитов.
Работа выполнена в рамках Федеральной целевой программы «Развитие фармацевтической и медицинской промышленности Российской Федерации на период до 2020 года и дальнейшую перспективу», госконтракт от 15 августа 2017 г. № 14.N08.11.0179 «Доклинические исследования лекарственного средства на основе производных гексаазаизовюрцитана для терапии болевого синдрома различной этиологии».
Об авторах
Ксения Александровна Лопатина
ФГБНУ «Томский национальный исследовательский медицинский центр» РАН, НИИ фармакологии и регенеративной медицины им. Е.Д. Гольдберга
Автор, ответственный за переписку.
Email: k.lopatina@pharmso.ru
канд. мед. наук, старший научный сотрудник лаборатории онкофармакологии
Россия, ТомскОльга Сергеевна Брюшинина
ФГБНУ «Томский национальный исследовательский медицинский центр» РАН, НИИ фармакологии и регенеративноймедицины им. Е.Д. Гольдберга
Email: k.lopatina@pharmso.ru
канд. биол. наук, научный сотрудник лаборатории молекулярной и клинической физиологии
Россия, ТомскРоман Владимирович Гурто
ФГБНУ «Томский национальный исследовательский медицинский центр» РАН, НИИ фармакологии и регенеративной медицины им. Е.Д. Гольдберга
Email: roman.gurto@pharmso.ru
канд. мед. наук, ведущий научный сотрудник лаборатории молекулярной и клинической физиологии
Россия, ТомскСветлана Геннадьевна Крылова
ФГБНУ «Томский национальный исследовательский медицинский центр» РАН, НИИ фармакологии и регенеративной медицины им. Е.Д. Гольдберга
Email: krylova5935@gmail.com
д-р биол. наук, ведущий научный сотрудник лаборатории онкофармакологии
Россия, ТомскЮлия Геннадьевна Зюзькова
ФГБНУ «Томский национальный исследовательский медицинский центр» РАН, НИИ фармакологии и регенеративной медицины им. Е.Д. Гольдберга
Email: roman.gurto@pharmso.ru
младший научный сотрудник лаборатории молекулярной и клинической физиологии
Россия, ТомскДарья Александровна Кулагина
ФГБУН «Институт проблем химико-энергетических технологий» Сибирского отделения РАН
Email: imbiri@rambler.ru
кандидат химических наук, научный сотрудник лаборатории медицинской химии
Россия, БийскЕлена Андреевна Сафонова
ФГБНУ «Томский национальный исследовательский медицинский центр» РАН, НИИ фармакологии и регенеративной медицины им. Е.Д. Гольдберга
Email: safonova_7@mail.ru
канд. мед. наук, старший научный сотрудник лаборатории онкофармакологии
Россия, ТомскЕлена Петровна Зуева
ФГБНУ «Томский национальный исследовательский медицинский центр» РАН, НИИ фармакологии и регенеративной медицины им. Е.Д. Гольдберга
Email: zep0929@mail.ru
д-р биол. наук, заведующая лабораторией онкофармакологии
Острова Святой Елены, Вознесения и Тристан-да-Кунья, ТомскСергей Викторович Сысолятин
ФГБУН «Институт проблем химико-энергетических технологий» Сибирского отделения РАН
Email: imbiri@rambler.ru
д-р хим. наук, директор
Россия, БийскСписок литературы
- Мирошниченко И.И. Основы фармакокинетики. – М.: ГЭОТАР-МЕД, 2002. – 192 с. [Miroshnichenko II. Osnovy farmakokinetiki. Moscow: GEOTAR-MED; 2002. 192 p. (In Russ.)]
- Руководство по проведению доклинических исследований лекарственных средств / Под ред. А.Н. Миронова. Ч. 1. – М.: Гриф и К, 2013. – 944 с. [Rukovodstvo po provedeniyu doklinicheskikh issledovaniy lekarstvennykh sredstv. Ed. by A.N. Mironov. Part 1. Moscow: Grief and K; 2013. 944 p. (In Russ.)]
- Сергиенко В.И., Джеллифф Р., Бондарева И.Б. Прикладная фармакокинетика: основные положения и клиническое применение. – М.: Издательство РАМН, 2003. – 208 с. [Sergienko VI, Jellyff R, Bondareva IB. Prikladnaya farmakokinetika: osnovnye polozheniya i klinicheskoe primenenie. Moscow: Izdatel’stvo RAMN; 2003. 208 p. (In Russ.)]
- Каркищенко Н.Н., Хоронько В.В., Сергеева С.А., Каркищенко В.Н. Фармакокинетика. – Ростов-на-Дону: Феникс, 2001. – 384 с. [Karkishchenko NN, Khoron’ko VV, Sergeeva SA, Karkishchenko VN. Farmakokinetika. Rostov-na-Donu: Phoenix; 2001. 384 p. (In Russ.)]
- Лебедев А.Т. Масс-спектрометрия в органической химии. – М.: БИНОМ. Лаборатория знаний, 2003. – 493 с. [Lebedev AT. Mass-spektrometriya v organicheskoy khimii. Moscow: BINOM. Laboratoriya znaniy; 2003. 493 p. (In Russ.)]
- Niessen W.M.A. MS–MS and MSn. Encyclopedia of Spectroscopy and Spectrometry. 3rd ed. Ed. by J.C. Lindon, G.E. Tranter, D. Koppenaal. Academic Press; 2016. P. 936-941.
