Comparison of microbial biotransformation pathways of selected drugs used to treat CNS disorders

Rosnące zanieczyszczenia środowiska ksenobiotykami, w szczególnościpozostałościami leków stanowią poważne wyzwanie dla naukowców, którzyintensywnie badają możliwości wykorzystywania wszelkich mikroorganizmów do oczyszczania otaczającego nas środowiska ze szkodliwych dla zdrowia substancji.Celem pracy było porównanie ścieżek biotransformacji pięciu wybranychleków stosowanych w terapii schorzeń OUN: amitryptyliny, fluoksetyny,karbamazepiny, lamotryginy oraz donepezilu. Proces przemiany zostałprzeprowadzony przy udziale grzyba Trametes versicolor.Przebieg biotransformacji badanych leków był monitorowany za pomocąmetody UHPLC-MS/MS. Analiza pozwoliła na identyfikację powstałychmetabolitów oraz określenie ich procentowej zawartości w mieszaninachporeakcyjnych, dzięki temu można było ocenić zdolność mikroorganizmów do degradacji poszczególnych związków.Wyniki badań wskazują na brak skutecznej biotransformacji wybranychleków przez grzyba Trametes versicolor. Porównano otrzymane wyniki z analizą tych samych związków przy udziale innego modelu grzyba z rodzajuCunninghamella, który wykazał wysoką zdolność do degradacji tych leków.Szczególnie wyróżniającym modelem okazał się C. echinulata, posiadającynajwiększy potencjał biotransformacyjny. Lamotrygina okazała się związkiem z najwyższą stabilnością metaboliczną, żaden badany mikroorganizm nie był w stanie jej rozłożyć.

Increasing environmental pollution by xenobiotics, especially drug residues,poses a serious challenge to scientists, who are intensively studying the possibility of using any microorganisms to clean the surrounding environment of harmful substances.The aim of this study was to compare the biotransformation pathways offive selected drugs used to treat CNS disorders: amitriptyline, fluoxetine,carbamazepine, lamotrigine and donepezil. The transformation process was carried out with the fungus Trametes versicolor.The course of biotransformation of the studied drugs was monitored usingthe UHPLC-MS/MS method. The analysis allowed the identification of the formed metabolites and the determination of their percentage content in the post-reaction mixtures, so it was possible to assess the ability of microorganisms to degrade individual compounds.The results of the study indicate the lack of efficient biotransformation ofselected drugs by the fungus Trametes versicolor. The obtained results werecompared with the analysis of the same compounds using another fungus model of the genus Cunninghamella, which showed a high capacity to degrade these drugs. C. echinulata proved to be a particularly distinctive model, having the highest biotransformation potential. Lamotrigine turned out to be the compound with the highest metabolic stability; any tested microorganism wasn't able to decompose it.