Pharmacokinetic study of novel compounds with potential antidepressant activity in mice

Celem badań była ocena profilu farmakokinetycznego dwóch nowych związków o działaniu przeciwdepresyjnym i przeciwpsychotycznym, roboczo nazwanych PZ_508 oraz PZ_549 u myszy. Związki te są przedstawicielami serii azynosulfonamidowych pochodnych długołańcuchowych arylopiperazyn. W ramach przeprowadzonych badań opracowano i zwalidowano metodę jedno-czesnego oznaczania badanych związków z zastosowaniem systemu LC-ESI/MS/MS w osoczu, hipokampie, korze mózgowej i wzgórzu myszy. Granica oznaczalności dla PZ_508 i PZ_549 we wszystkich matrycach wynosiła 2.5±0.5 ng/mL, natomiast granica wykrywalności była równa 1 ng/mL. Metodę poddano walidacji zgodnie z wytycznymi GLP. Próbki przygotowano w oparciu o technikę precypitacji, używając jako odczynnika strącającego acetonitrylu, uzyskując wysoką wydajność ekstrakcji. Dla badanych związków parametry farmakokinetyczne obliczono techniką bezmodelową, za pomocą programu komputerowego Phoenix 64, WinNonlin (Pharsight, USA). Badane substancje cechują się niską dostępnością biologiczną (F = 6.93% dla PZ_508 oraz F = 5.96% dla PZ_549), dużą objętością dystrybucji (Vss = 4734 mL/kg dla PZ_508 i Vss = 4036 mL/kg dla PZ_549) oraz stosunkowo krótkim okresem półtrwania wynoszącym odpowiednio 61.7 min dla PZ_508 oraz 59.6 min dla PZ_549 po ich poda-niu dożylnym, natomiast po podaniu dożołądkowym tych związków ich okresy półtrwa-nia wynoszą odpowiednio 68 min oraz 187.2 min, odpowiednio dla PZ_508 oraz PZ_549. Związek PZ_549 znacznie szybciej się wchłania (tmax = 5 min) w porównaniu z PZ_508 (tmax = 60 min). W przypadku związku PZ_549 krótki czas osiągnięcia stężenia maksymalnego może świadczyć o lepszej zdolności do przenikania przez błony biologiczne. Analiza stężeń badanych związków w wybranych strukturach mózgu myszy wykazała także niejednorodną dystrybucję tych substancji. W przypadku związku PZ_508 najsilniejszą ekspozycję obserwowano we wzgórzu, niezależnie od drogi podania substancji. Dystrybucja związku PZ_549 zależała od drogi podania substancji. Po podaniu dożylnym związek PZ_549 był najsilniej wychwytywany przez korę mózgową, natomiast po podaniu dożołądkowym przez hipokamp. Dodatkowo korzystając z programu Pallas (CompuDrug) wygenerowano in silico wybrane parametry fizykochemiczne (pKa, log P, log D7,4) oraz potencjalne metabolity badanych substancji. Dzięki temu wykazano, iż oba związki są lipofilnymi zasadami różniącymi się nieznacznie między sobą właściwościami fizykochemicznymi, co jednak może wpływać na profil ich wchłaniania. Obecność dużej ilości metabolitów może być przyczyną znacznego efektu pierwszego przejścia tych substancji i w efekcie końcowym niskiej biodostępności badanych związków.

The goal of the research conducted on mice was to assess the pharmacokinetic profile of two new antidepressant and antipsychotic compounds, called PZ_508 and PZ_549. These compounds belongs to azynosulfonamids series of derivatives of longchain arylopiperazin. Within the framework of the research, the method of simultaneous marking of the compounds under examination using the LC-ESI/MS/MS system in mice’s plasma, hippocampus, cerebral cortex and thalamus was worked out and validated. Limit of quantification for PZ_508 and PZ_549 was 2.5±0.5 ng/mL in all studied matrices, in turn limit of detection was 1 ng/mL. The method underwent the validation proccess according to GLP procedures. Samples were prepared in reference to precipitation technique, using acetonitrile as precipitating agent, which resulted in high efficiency of the extraction. Pharmacokinetic profile for the examined compounds were calculated according to noncompartmental technique, using computer software Phoenix 64, WinNonlin (Pharsight, USA). The substances under examination are characterised by low bioavailability (F = 6.93% for PZ_508 and F = 5.96% for PZ_549), high volume of distribution (Vss = 4734 mL/kg for PZ_508 and Vss = 4036 mL/kg for PZ_549) and relatively short half life which is 61.7 min for PZ_508 and 59.6 min for PZ_549 after intravenous administration, whereas after oral dosing their half lives are 68 min for PZ_508 and 187.2 min for PZ_549. PZ_549 is absorbed significantly faster (tmax = 5 min) than PZ_508 (tmax = 60 min). As for PZ_549 the short time needed for attaining the maximum concentration might indicate better ability to penetrate biological membranes. Analysis of concentration of examined substances in the selected parts of mice’s brains indicated heterogeneous distribution of these compounds. As for PZ_508 the strongest exposition was observed in thalamus, regardless of the method of application, whereas distribution of PZ_549 proved to rely on method of application. After being delivered intravenously, PZ_549 was most intensely absorbed by cerebral cortex and after oral application by hippocampus. What is more, using the Pallas (CompuDrug) programme selected physicochemical parameters (pKa, log P, log D7,4) and potential metabolites of examined substances were generated. This proved that both compounds were lipophilic base insignificantly differing from each other by their physicochemical properties, which however can influence the profile of the substances’ absorption. Presence of the considerable amount of metabolites can be the reason for the effect of the first passage of these substances and result in low bioavailability of the compounds under examination.