Diese Studie wurde gemäß den Richtlinien für die ethische Überprüfung des Wohlergehens von Labortieren (GB/T 35892-2018) und den Leitmeinungen zur humanen Behandlung von Labortieren durchgeführt. Alle Tierverfahren wurden vom Ethikkomitee für experimentelle Tiere der Chengdu-Universität für traditionelle chinesische Medizin genehmigt (Genehmigungsnummer TCM-09-315).
Versuchstiere und Unterbringung
Spezifische pathogenfreie (SPF) Kunming-Mäuse (20~25 g, männlich/weiblich = 1:1) und SPF Sprague-Dawley (SD) Ratten (180~200 g) wurden verwendet. Die Tiere wurden unter kontrollierten Bedingungen gehalten: ein 12-Stunden-Hell/Dunkel-Zyklus, eine Temperatur von 23 ± 2 °C und eine Luftfeuchtigkeit von 60 % ± 5 %, mit freiem Zugang zu Futter und Wasser. Um das analgetische und entzündungshemmende Profil von XJCA umfassend zu bewerten, wurde eine Reihe von in-vivo-Mausmodellen verwendet. Der Hot Plate-Test bewertete die zentral vermittelte Schmerzschwelle; der Formalintest unterschied zwischen neurogenen (Phase I) und entzündlichen Schmerzen (Phase II); Der Xylol-induzierte Ohrödemtest bewertete die akute entzündungshemmende Wirkung; und der durch Essigsäure induzierte Windungstest modellierte viszerale entzündliche Schmerzen. Beachten Sie, dass XJCA ein gebrauchsfertiges Filmform-Gel ist. Vor der Bewerbung ist keine zusätzliche Vorbereitung erforderlich.
Wirkung des Anwendungsbereichs auf die Wirksamkeit von Schmerzmitteln und entzündungshemmenden Mitteln
SPF-Kunming-Mäuse wurden zufällig in 4 Gruppen eingeteilt (Männchen/Weibchen = 1:1): normale Kontrollgruppe (NC), XJCA-Kleinfläche (1×1 cm, 1 cm2) Gruppe (XJCASAAG), XJCA-Mittelfläche (1×2 cm,2 cm) Gruppe (XJCAMAAG) und XJCA-Großflächengruppe (1,5×2 cm, 3 cm2) (XJCALAAG). XJCA wurde 7 aufeinanderfolgende Tage mit 0,015 g/cm 2 (0,15 mL pro Maus) aufgetragen. Die NC-Gruppe erhielt auf die gleiche Weise normale Kochsalzlösung. 120 Minuten nach der letzten Verabreichung wurde die Wirksamkeit des analgetischen Medikaments mittels der Hot-Plate- und Formalintests bewertet.
Für den Heißplattentest wurden die Mäuse vorgescreent, indem sie auf eine Heizplatte mit konstanter Temperatur gelegt wurden, die bei 55 ± 0,5 °C gehalten wurde. Die Pfotenentzugslatenz (PWL) wurde erfasst, und es wurden nur Mäuse mit Ausgangs-PWL zwischen 5 und 30 Sekunden ausgewählt (n = 40, Männchen/Weibchen = 1:1). Nach 7 Tagen Behandlung wurde der PWL dreimal im 30-Minuten-Intervall gemessen und der Durchschnittswert erfasst. Eine Grenzzeit von 60 Sekunden wurde angelegt, um Gewebeschäden zu verhindern.
Im Formalintest (n = 40, männlich/weiblich = 1:1) wurde nach 7 Tagen Behandlung 1 % Formalin (1 ml/kg) subkutan in die rechte Hinterpfote injiziert. Unmittelbar nach der Injektion wurden die Mäuse in einzelne Beobachtungskammern gesetzt. Schmerzbedingte Verhaltensweisen (Lecken, Heben und Entkommen) wurden während Phase I (0–10 Min., neurogener Schmerz) und Phase II (15–30 Min., entzündliche Schmerzen) dokumentiert. Die erfolgreiche Injektion wurde durch eine sichtbare Schwellung der Pfote bestätigt.
Bewertung der zeitabhängigen Wirksamkeit von Analgetika und entzündungshemmenden Mitteln
Einhundertzwanzig SPF-Kunming-Mäuse wurden zufällig in drei Gruppen eingeteilt (n = 10 pro Zeitpunkt, männlich/weiblich = 1:1): eine Modellkontrollgruppe (MC), eine XJCALAAG (1,5×2 cm, 3 cm2) Gruppe und eine Diclofenac-Diethylamine-Emulgel (DDE) positive Kontrollgruppe. Die XJCA (0,015 g/cm2, 0,15 mL/Maus) und DDE (0,016 g/cm2, 0,15 mL/Maus) wurden 7 aufeinanderfolgende Tage angewendet, während die MC-Gruppe normale Kochsalzlösung erhielt. Nach 2, 4, 6 und 8 Stunden nach der letzten Verabreichung wurden sowohl der xyleng-induzierte Ohrödem-Test als auch der Essigsäure-induzierte Wring-Test durchgeführt.
Im xylenguzierten Ohrödemtest wurden 30 μL Xylen auf beide Seiten des rechten Ohrs aufgetragen (die MC-Gruppe erhielt normales Kochsalzlösung), und nach 60 Minuten wurden die Mäuse mit Pentobarbitalnatrium (30 mg/kg, I.P.) betäubt und geopfert; Ohrscheiben (8 mm Durchmesser) wurden dann gestanzt und gewogen. Der Grad des Ohrödems wurde als Gewicht der rechten Ohrscheibenscheibe minus das Gewicht der linken Ohrscheibe berechnet, und die Ödemhemmungsrate wurde als [(MC-Gruppe Ödem-Grad – Behandlungsgruppe Ödem-Grad) / MC-Gruppe Ödem-Grad] × 100 % berechnet. Ein kreisförmiger Ohrstanz (8 mm Durchmesser) wurde von derselben Position an beiden linken und rechten Ohren entnommen, und das Ohrgewebe wurde mit einer elektronischen Waage gewogen.
Im durch Essigsäure induzierten Wringtest wurde 0,6 % Essigsäurelösung (0,1 ml /10 g) intraperitoneal injiziert, und die Windungsreaktionszeiten (Hintergliedmaßenverlängerung, Bauchkontraktion und Rumpfdrehung) wurden innerhalb von 20 Minuten aufgezeichnet. Unmittelbar nach der Essigsäureinjektion wurden die Mäuse in individuelle Beobachtungskäfige gesetzt. Die Hemmungsrate des Windens wurde nach folgender Formel berechnet: [(Windungszeiten in der MC-Gruppe – Windungszeiten in der Behandlungsgruppe)/Windungszeiten in der MC-Gruppe]×100 %.
Vergleich der lokalen vs. systemischen analgetischen Wirksamkeit
Um lokal eingeschränkte Analgesie von den Effekten der transdermalen Absorption und systemischen Verteilung zu trennen, konzipierten wir zwei Verabreichungsregime mit klaren operativen Definitionen. Lokaler Effekt bezeichnet die Wirkung des Medikaments an einer Stelle, die auf Gewebe direkt unter oder neben der Anwendungsstelle lokalisiert ist, wobei das zirkulierende Medikament nur wenig mitwirkt. Systemischer Effekt hingegen bezeichnet eine Analgesie, die durch ein Medikament vermittelt wird, das ins Blut eingedrungen ist und an zentralen oder peripheren Stellen wirkt, die vom Anwendungsort entfernt sind. Wir haben direkt die Hypothese getestet, dass eine Vergrößerung der Anwendungsfläche zu einer höheren systemischen Aufnahme des Medikaments führt und dadurch schmerzlindernde Effekte erzeugt, die stärker sind als allein durch lokale Wirkung, indem die Dosis pro Flächeneinheit konstant gehalten und die gesamte behandelte Fläche variiert wird. Dieses Design ermöglicht die Quantifizierung dessen, wie der räumliche Maßstab der Exposition die systemische Bioverfügbarkeit und den daraus resultierenden Beitrag systemisch vermittelter Effekte bestimmt.
Dreißig SPF-Kunming-Mäuse (mit einem PWL von 5~30 s im Hot Plate-Test) wurden zufällig in 3 Gruppen eingeteilt (n = 10 pro Gruppe, männlich/weiblich = 1:1): NC-Gruppe, topische Medikamentengruppe (TMG) und systemische Medikamentengruppe (SMG). XJCA wurde in einer festen Dosis von 0,015 g/cm2 mit einem Volume von 0,15 ml an 7 aufeinanderfolgenden Tagen verabreicht.
Für das TMG wurde die Formulierung auf einen lokalisierten Bereich der Hintergliedmaßenhaut aufgetragen. Für das SMG wurde zur Simulation einer erhöhten systemischen Absorption die Formulierung auf einen kombinierten Bereich angewendet, der sowohl Hintergliedmaßen als auch Rückenhaut umfasste, wobei die gleiche Dosis pro Flächeneinheit (0,015 g/cm2) beibehalten wurde. Dieses Design stellte sicher, dass die Gesamtmenge von XJCA, die auf die SMG-Gruppe aufgetragen wurde, proportional höher war als die der TMG-Gruppe, was ein größeres Potenzial für transdermale Absorption in den systemischen Kreislauf ermöglichte. 120 Minuten nach der letzten Verabreichung wurde die PWL durch den Heizplattentest gemessen (dreimal in 30-Minuten-Intervallen, Durchschnittswert erfasst). Durch den Vergleich von TMG (vorherrschender lokaler Effekt) und SMG (lokaler + systemischer Effekt) konnten wir den Beitrag der systemischen Wirkstoffverteilung zur Gesamtanalgesie analysieren.
In vitro transdermale Absorptionsstudie
Die Studie nutzte Franz-Diffusionszellen mit einer effektiven Diffusionsfläche von 1,76625 cm2. Die Franz-Diffusionszelle ist der Goldstandard zur Bewertung der perkutanen Absorption. Das System besteht aus einem Spenderkompartiment (mit der Testformulierung), einem Rezeptorkompartiment (gefüllt mit physiologischem Puffer) und herausgeschnittener Haut zwischen ihnen. Arzneimittelmoleküle diffundieren durch die Haut in die Rezeptorlösung, und Proben werden über die Zeit gesammelt, um die Permeationskinetik zu quantifizieren. Die Bauchhaut, die von SD-Ratten entfernt wurde, die mit Pentobarbitalnatrium (30 mg/kg, i.p.) betäubt wurden, wurde sorgfältig durch Entfernung des subkutanen Fetts vorbereitet, mit normaler Kochsalzlösung ausgespült und 24 Stunden lang in normaler Kochsalzlösung eingeweicht. Es ist entscheidend, die Integrität des Stratum corneum zu schützen. Dehnen, falten oder berühren Sie nicht die Oberfläche der Epidermis. Die Durchlässigkeit der Haut wird stark durch ihren Feuchtigkeitsstatus beeinflusst. Die Hydrationszeit liefert reproduzierbare Ergebnisse.
Die vorbereitete Haut wurde zwischen dem Spender- und dem Rezeptorkompartiment montiert, wobei das Stratum corneum dem Spenderkompartiment zugewandt war. Die Spenderseite erhielt 200 μL XJCA (entspricht 0,06 g Rohstoff), während das Rezeptorkompartiment mit 15 ml Aufnahmelösung (30 % Ethanol: 70 % PBS, durch Sonikation für 15 Minuten entgast) gefüllt wurde, gehalten bei 32 ± 0,5 °C unter kontinuierlichem magnetischem Rühren bei 350 r·min⁻1. Die Aufnahmelösung sollte vor der Anwendung 15 Minuten durch Sonikation entgast werden, um die Bildung von Blasen während des Experiments zu verhindern.
Eine mL-Proben wurden im Rezeptorkompartiment bei 2, 4, 6, 8, 10, 12, 20 und 24 Stunden entnommen, wobei jedes Mal mit einem gleichen Volumen vorgewärmter (32 °C) frischer Empfangslösung nachgefüllt wurde.
Hinweis: Die Ersatzlösung muss die gleiche Temperatur haben, um Temperaturschwankungen zu vermeiden, die die Diffusionskinetik beeinflussen könnten. Die gesammelten Proben wurden durch 0,22 μm mikroporöse Membranen gefiltert und anschließend innerhalb von 24 Stunden von UPLC-MS/MS analysiert. Aufgrund der Instabilität von Aconitin sollten Proben innerhalb von 24 Stunden nach der Entnahme analysiert oder Stabilisatoren hinzugefügt werden. Wenn eine sofortige Analyse nicht möglich ist, werden die Proben mit einem Aliquot gelagert und bei -80 °C gelagert, aber ihre Stabilität unter diesen Bedingungen vor dem Fortfahren validiert.
UPLC-MS/MS-Bedingungen
Die chromatographische Analyse erfolgte mit einer Agilent ZORBAX SB-C18-Säule (2,1 × 100 mm, 1,8 μm), die bei 40 °C gehalten wurde, mit einer Durchflussrate von 0,3 mL/min und einem Einspritzvolumen von 2 μL. Die mobile Phase bestand aus Acetonitril (A) und 0,1 mol/L Ammoniumacetat-Lösung mit 0,5 mL/L Gletscheressig (B), wobei folgendes Gradientenprogramm verwendet wurde: 0–5 Minuten (26%–45% A), 5–7 Minuten (45%–74% A), 7–10,1 Minuten (74%–90% A), 10,1–12 Minuten (90% A), 12–12,1 Min (90%–26% A), und 12,1–15 Minuten (26 % A).
Die Massenspektrometrie erfolgte mit einer Elektrosprüh-Ionisationsquelle (ESI) im positiven Ionenmodus unter folgenden Einstellungen: Trocknungsgastemperatur 500 °C, Trocknungsgasstrom 5 L/min, Verneblerdruck 50 psi, Mantelgastemperatur 500 °C, Mantelgasstrom 11 L/min, Kapillarspannung 5500 V und Datenerfassung im Mehrfachreaktionsüberwachungsmodus (MRM). Die MRM-Übergänge und Parameter wurden wie folgt gesetzt: Aconitin (m/z 646,6→586,4, Verweilzeit 100 ms, DP 102,930 V, CE 49,810 V) und Benzoyllaconin (m/z 604,4→105,1, Verweilzeit 100 ms, DP 105,120 V, CE 74,270 V).
Methodenvalidierung und Datenanalyse
Die Methodenvalidierung erfolgte durch Bewertung von Spezifität, Linearität, Genauigkeit, Stabilität und Wiederholbarkeit. Die Spezifität wurde durch die Analyse von Blankaufnahmelösung, Standardlösung und Probelösung bestätigt, um das Fehlen von Interferenzen durch endogene Substanzen zu bestätigen. Für die Linearität wurden Standardkurven konstruiert, indem die Spitzenfläche gegen die Konzentration mit der kleinsten Quadrat-Regressionsmethode dargestellt wurde. Die Präzision wurde sowohl durch intra-tagige (6 Replikate) als auch inter-day (2 Replikate über 3 Tage) Assays mit einer 50 ng/mL Standardlösung bewertet, ausgedrückt als relative Standardabweichung (RSD) der Spitzenbereiche. Die Stabilität wurde durch Bestimmung des Peak-Flächen-RSD der Probenlösungen bei 0, 2, 4, 6, 8, 12, 16, 18 und 24 Stunden bewertet. Die Wiederholbarkeit wurde durch die Messung des RSD der Spitzenfläche aus sechs parallelen Probevorbereitungen bestätigt. Die Standardlösungen wurden hergestellt, indem jeweils 2,5 mg Benzoyllaconin und Aconitin genau gewogen und anschließend in einer Isopropanol:Dichlormethan-(1:1)-Mischung gelöst wurden, um eine Endkonzentration von 25 μg/mL zu erreichen. Für die Testlösung wurde eine angemessene Menge der Probe in ein Zentrifugenrohr übergeben und für 5 Minuten einer Hochgeschwindigkeitszentrifugation bei 12.000 x g unterzogen, danach wurde das Überstandsmittel zur Analyse gesammelt.
Die kumulative Permeationsmenge (Qn, ng/cm 2) zu jedem Zeitpunkt wurde mit folgender Formel berechnet:
Qn = [(Cn × V + ΣCi × Vi) / A]
Wobei:
Qn: Kumulative Permeationsmenge zur n-ten Probezeit (ng/cm2).
Cn: Konzentration des Arzneimittels in der Aufnahmelösung zur n-ten Probezeit (ng/mL).
Ci: Konzentration des Arzneimittels in der empfangenden Lösung zur i-ten Probezeit (ng/mL).
V: Volumen der Empfangslösung (15 mL).
Vi: Abtastvolumen an jedem Zeitpunkt (1 mL).
A: Effektive Diffusionsfläche der Franz-Diffusionszelle (1,76625 cm2).
Die kumulative Durchdringungsmenge-Zeit-Kurve (Q-t) wurde mit Qn als Ordinat und Zeit (t, h) als Abscissa dargestellt. Der lineare Teil der Q-t-Kurve wurde einer linearen Regression unterzogen, und die Steigung der Regressionsgleichung wurde als stationärer transdermaler Fluss (Js, ng/cm2/h) betrachtet.
Die Q-t-Kurve wurde dem Nullordnungsmodell (Q = kt + b), dem Modell erster Ordnung (ln(Qmax - Q) = -kt + lnQmax) und dem Higuchi-Modell (Q = kt1/2 + b) angepasst, wobei Qmax die maximale kumulative Permeationsmenge ist, k die Geschwindigkeitskonstante und b der Interzept ist. Die Passung wurde mit dem Korrelationskoeffizienten (R2) bewertet, wobei ein höheres R2 eine bessere Passung anzeigte.
Statistische Analyse
Die Einzeltier-Rohdaten für alle in vivo Verhaltenstests und die rohen UPLC-MS/MS-CHROMATOGRAPHISCHEN Daten für die in-vitro-Permeationsstudie werden als Supplementary Files 1 bzw. 2 bereitgestellt. Alle experimentellen Daten wurden als Mittelwert ± Standardabweichung (x̄ ± SD) präsentiert. Die statistische Analyse wurde mit GraphPad Prism 9.0 durchgeführt. Eine Einweg-Varianzanalyse (ANOVA), gefolgt von Dunnetts Mehrfachvergleichstest, wurde verwendet, um Gruppenunterschiede zu vergleichen. p < 0,05 wurde als statistisch signifikant angesehen.