pharmjournalРазработка и регистрация лекарственных средствDrug development & registration2305-20662658-5049LLC «CPHA»10.33380/2305-2066-2022-11-3-195-201pharmjournal-1301Research ArticleДОКЛИНИЧЕСКИЕ И КЛИНИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯPRECLINICAL AND CLINICAL STUDIESИзучение кишечной проницаемости на модели Caco-2 производного фенилтетрагидрохинолиндиона с TRPA₁-антагонистической активностьюCaco-2 Intestinal Permeability Study of Phenyltetrahydroquinolinedione Derivative – TRPA₁ Antagonisthttps://orcid.org/0000-0003-4901-4625ПятигорскаяН. В.PyatigorskayaN. V.

119991, г. Москва, ул. Трубецкая, д. 8, стр. 2

8/2, Trubetskaya str., Mosсow, 119991

https://orcid.org/0000-0001-6476-0138КравченкоА. Д.KravchenkoA. D.

119991, г. Москва, ул. Трубецкая, д. 8, стр. 2

8/2, Trubetskaya str., Mosсow, 119991

aleksej_kravchenko97@mail.ruФГАОУ ВО Первый МГМУ им. И. М. Сеченова Минздрава России (Сеченовский университет)I. M. Sechenov First MSMU of the Ministry of Health of the Russian Federation (Sechenov University)202231082022113195201Copyright © Пятигорская Н.В., Кравченко А.Д., 20222022Пятигорская Н.В., Кравченко А.Д.Pyatigorskaya N.V., Kravchenko A.D.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://www.pharmjournal.ru/jour/article/view/1301Введение

Введение. Данная работа посвящена изучению кишечной проницаемости инновационного биологически активного вещества – 7-(2-хлорфенил)-4-(4-метил-1,3-тиазол-5-ил)-4,6,7,8-тетрагидрохинолин-2,5(1H,3H)-диона с TRPA1-антагонистической активностью. Данное производное фенилтетрагидрохинолиндиона может стать перспективным анальгетическим и противовоспалительным средством, для разработки лекарственной формы которого необходимо обладать информацией о механизмах и степени его абсорбции в желудочно-кишечном тракте.

Цель

Цель. Целью данного исследования являлось изучение кишечной проницаемости производного фенилтетрагидрохинолиндиона на культуре клеток Сасо-2 и сопоставление полученных результатов с рассчитанными значениями коэффициентов распределения октанол/вода.

Материалы и методы

Материалы и методы. Исследование проницаемости проводилось со стороны апикальной мембраны к базолатеральной (А-В) и в обратном направлении (В-А). В качестве контрольных соединений выступали: ранитидин (низкая проницаемость), пропранолол (высокая проницаемость) и родамин 123 (субстрат Pgp-транспортера). Определение концентрации исследуемого соединения проводили c помощью УЭЖХ-МС/МС системы, состоящей из жидкостного хроматографа и тандемного масс-спектрометра с тройным квадруполем и электрораспылительным ионным источником. Расчет logP проводился с помощью следующих ресурсов: ChemDraw Professional 16.0, Molinspiration, ALOGPS 2.1.

Результаты и обсуждение

Результаты и обсуждение. Для исследуемого и контрольных соединений были получены значения коэффициента кажущейся проницаемости (Papp) и коэффициента эффлюкса, на основании которых были сделаны следующие выводы: исследуемое соединение обладает высокой кишечной проницаемостью как в прямом направлении от апикальной к базолатеральной мембране клеток, так и в обратном направлении (Papp больше 10 × 10-6 см/с); асимметрии транспорта, характерной для субстратов Pgp (P-гликопротеина) и других активных транспортеров, не наблюдается (коэффициент эффлюкса менее 2 единиц); зависимости проницаемости от концентрации исследуемого соединения не наблюдается. Рассчитанные экспериментальные значения Papp согласуются с полученными in silico значениями коэффициентов распределения октанол/вода, наилучшая корреляционная зависимость была установлена для milogP (Molinspiration) и ClogP (ChemDraw).

Заключение

Заключение. Таким образом, полученные in vitro и in silico данные говорят о пассивной диффузии – как об основном механизме всасывания производного фенилтетрагидрохинолиндиона в желудочно-кишечном тракте.

Introduction

Introduction. This work is devoted to the intestinal permeability study of 7-(2-chlorophenyl)-4-(4-methyl-1,3-thiazol-5-yl)-4,6,7,8-tetrahydroquinoline-2,5(1H,3H)-dione – innovative biologically active substance with TRPA1 antagonist activity. The phenyltetrahydroquinolinedione derivative is a promising analgesic and anti-inflammatory drug. To develop a dosage form of this new substance, it is necessary to study the mechanism and degree of its absorption.

Aim

Aim. The aim of this work was to investigate the intestinal permeability of the phenyltetrahydroquinolinedione derivative using Caco-2 cell model and to compare experimental results with the in silico obtained values of the octanol/water partition coefficients.

Materials and methods

Materials and methods. The study of permeability was carried out from the apical membrane to the basolateral (A-B) and in the opposite direction (B-A). Ranitidine (low permeability), propranolol (high permeability) and rhodamine 123 (P-glycoprotein substrate) were used as control compounds. The concentration of the test compound was determined by UHPLC-MS/MS system consisting of a liquid chromatograph and a tandem mass spectrometer with a triple quadrupole and an electrospray ion source. The logP was calculated using the following resources: ChemDraw Professional 16.0, Molinspiration, ALOGPS 2.1.

Results and discussion

Results and discussion. The values of the apparent permeability (Papp) and efflux ratios of the test and control compounds were obtained. According to the results of the study, the following conclusions were made: the test compound has high permeability both in the forward direction from the apical to the basolateral cell membrane, and in the opposite direction (Papp > 10 × 10-6 cm/s). P-glycoprotein-mediated efflux activity was not observed (the efflux ratio was less than 2 units). The permeability did not depend on the test compound input concentration. The obtained experimental Papp values were correlated with the in silico obtained values of partition coefficients. The best correlation was obtained for milogP (Molinspiration) and ClogP (ChemDraw).

Conclusion

Conclusion. Thus, the in vitro and in silico obtained data indicate that passive diffusion is the main mechanism of absorption of the test compound in the gastrointestinal tract.

кишечная проницаемостьСаcо-2TRPA1intestinal permeabilityСасо-2TRPA₁ReferencesXu Y., Shrestha N., Préat V., Beloqui A. An overview of in vitro, ex vivo and in vivo models for studying the transport of drugs across intestinal barriers. Advanced Drug Delivery Reviews. 2021;175:113795. DOI: 10.1016/j.addr.2021.05.005.Xu Y., Shrestha N., Préat V., Beloqui A. An overview of in vitro, ex vivo and in vivo models for studying the transport of drugs across intestinal barriers. Advanced Drug Delivery Reviews. 2021;175:113795. DOI: 10.1016/j.addr.2021.05.005.Skolnik S., Lin X., Wang J., Chen X.-H., He T., Zhang B. Towards Prediction of In Vivo Intestinal Absorption Using a 96-Well Caco-2 Assay. Journal of Pharmaceutical Sciences. 2010;99(7):3246–3265. DOI: 10.1002/jps.22080.Skolnik S., Lin X., Wang J., Chen X.-H., He T., Zhang B. Towards Prediction of In Vivo Intestinal Absorption Using a 96-Well Caco-2 Assay. Journal of Pharmaceutical Sciences. 2010;99(7):3246–3265. DOI: 10.1002/jps.22080.Volpe D. A., Faustino P. J., Ciavarella A. B., Asafu-Adjaye E. B., Ellison C. D., Yu L. X., Hussain A. S. Classification of Drug Permeability with a Caco-2 Cell Monolayer Assay. Clinical Research and Regulatory Affairs. 2007;24(1):39–47. DOI: 10.1080/10601330701273669.Volpe D. A., Faustino P. J., Ciavarella A. B., Asafu-Adjaye E. B., Ellison C. D., Yu L. X., Hussain A. S. Classification of Drug Permeability with a Caco-2 Cell Monolayer Assay. Clinical Research and Regulatory Affairs. 2007;24(1):39–47. DOI: 10.1080/10601330701273669.Yee S. In Vitro Permeability Across Caco-2 Cells (Colonic) Can Predict In Vivo (Small Intestinal) Absorption in Man – Fact or Myth. Pharmaceutical Research. 1997;14(6):763–766. DOI: 10.1023/a:1012102522787.Yee S. In Vitro Permeability Across Caco-2 Cells (Colonic) Can Predict In Vivo (Small Intestinal) Absorption in Man – Fact or Myth. Pharmaceutical Research. 1997;14(6):763–766. DOI: 10.1023/a:1012102522787.Lee J. B., Zgair A., Taha D. A., Zang X., Kagan L., Kim T. H., Kim M. G., Yun H.-Y., Fischer P. M., Gershkovich P. Quantitative analysis of lab-to-lab variability in Caco-2 permeability assays. European Journal of Pharmaceutics and Biopharmaceutics. 2017;114:38–42. DOI: 10.1016/j.ejpb.2016.12.027.Lee J. B., Zgair A., Taha D. A., Zang X., Kagan L., Kim T. H., Kim M. G., Yun H.-Y., Fischer P. M., Gershkovich P. Quantitative analysis of lab-to-lab variability in Caco-2 permeability assays. European Journal of Pharmaceutics and Biopharmaceutics. 2017;114:38–42. DOI: 10.1016/j.ejpb.2016.12.027.Volpe D. A. Variability in Caco-2 and MDCK cell-based intestinal permeability assays. Journal of Pharmaceutical Sciences. 2008;97(2):712–725. DOI: 10.1002/jps.21010.Volpe D. A. Variability in Caco-2 and MDCK cell-based intestinal permeability assays. Journal of Pharmaceutical Sciences. 2008;97(2):712–725. DOI: 10.1002/jps.21010. DOI: 10.1002/jps.21010.Waiver of in vivo bioavailability and bioequivalence studies for immediate-release solid oral dosage forms based on a biopharmaceutics classification system, Guidance for industry. U.S. Department of Health and Human Services Food and Drug Administration. Center for Drug Evaluation and Research. Dec. 2017. Available at: https://www.gmp-compliance.org/files/guidemgr/UCM070246.pdf. Accessed: 27.01.2022.Waiver of in vivo bioavailability and bioequivalence studies for immediate-release solid oral dosage forms based on a biopharmaceutics classification system, Guidance for industry. U.S. Department of Health and Human Services Food and Drug Administration. Center for Drug Evaluation and Research. Dec. 2017. Available at: https://www.gmp-compliance.org/files/guidemgr/UCM070246.pdf. Accessed: 27.01.2022.Бесхмельницына Е. А., Покровский М. В., Должиков А. А., Автина Т. В., Жернакова Н. И., Пересыпкина А. А. Исследование анальгетической и противовоспалительной активности нового неопиоидного анальгетика на основе селективного ингибитора ионных каналов TRPA1. Кубанский научный медицинский вестник. 2019;26(1):77–87.Beskhmelnitsyna E. A., Pokrovskii M. V., Dolzhikov A. A., Avtina T. V., Zhernakova N. I., Peresypkina A.A. Study of the Analgesic and Anti-Inflammatory Activity of a New Non-Opioid Analgesic Based on a Selective Inhibitor of TRPA1 Ion Channels. Kubanskii Nauchnyi Meditsinskii Vestnik. 2019;26(1):77–87. (In Russ.)Демина Н. Б. Биофармацевтическая классификационная система как инструмент разработки дизайна и технологии лекарственной формы. Разработка и регистрация лекарственных средств. 2017;(2):56–60.Demina N. B. Biopharmaceutical classification system as a tool for the development of drug formulations and their designs. Drug development & registration. 2017;(2):56–60. (In Russ.)Phillips J., Arena А. Optimization of Caco-2 cell growth and differentiation for drug transport studies. Millipore Corporation Protocol Note. PC1060EN00. 2003.Phillips J., Arena А. Optimization of Caco-2 cell growth and differentiation for drug transport studies. Millipore Corporation Protocol Note. PC1060EN00. 2003.Kasim N. A., Whitehouse M., Ramachandran C., Bermejo M., Lennernäs H., Hussain A. S., Junginger H. E., Stavchansky S. A., Midha K. K., Shah V. P., Amidon G. L. Molecular Properties of WHO Essential Drugs and Provisional Biopharmaceutical Classification. Molecular Pharmaceutics. 2004;1(1):85–96. DOI: 10.1021/mp034006h.Kasim N. A., Whitehouse M., Ramachandran C., Bermejo M., Lennernäs H., Hussain A. S., Junginger H. E., Stavchansky S. A., Midha K. K., Shah V. P., Amidon G. L. Molecular Properties of WHO Essential Drugs and Provisional Biopharmaceutical Classification. Molecular Pharmaceutics. 2004;1(1):85–96. DOI: 10.1021/mp034006h.Dahan A., Wolk O., Agbaria R. Provisional in-silico biopharmaceutics classification (BCS) to guide oral drug product development. Drug Design, Development and Therapy. 2014;24(8):1563–1575. DOI: 10.2147/DDDT.S68909.Dahan A., Wolk O., Agbaria R. Provisional in-silico biopharmaceutics classification (BCS) to guide oral drug product development. Drug Design, Development and Therapy. 2014;24(8):1563–1575. DOI: 10.2147/DDDT.S68909.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.