Questo studio è stato condotto in conformità con le Linee Guida per la Revisione Etica del Benessere degli Animali da Laboratorio (GB/T 35892-2018) e le Opinioni Guida sul Trattamento Umano degli Animali da Laboratorio. Tutte le procedure sugli animali sono state approvate dal Comitato Etico Sperimentale degli Animali dell'Università di Medicina Tradizionale Cinese di Chengdu (Approvazione n. TCM-09-315).
Animali sperimentali e alloggio
Sono stati utilizzati topi Kunming specifici privi di patogeni (SPF) (20~25 g, maschio/femmina = 1:1) e ratti SPF Sprague-Dawley (SD) (180~200 g). Gli animali venivano ospitati in condizioni controllate: un ciclo chiaro/scuro di 12 ore, una temperatura di 23 ± 2 °C e un'umidità del 60% ± 5%, con libero accesso a cibo e acqua. Per valutare in modo completo il profilo analgesico e antinfiammatorio di XJCA, è stata utilizzata una batteria di modelli topini in vivo. Il test della piastra calda ha valutato la soglia del dolore mediata centralmente; il test della formalina distingueva tra dolore neurogenico (Fase I) e dolore infiammatorio (Fase II); Il test dell'edema dell'orecchio indotto dallo xilene valutò l'attività antinfiammatoria acuta; e il test di contorsione indotto dall'acido acetico ha modellato il dolore infiammatorio viscerale. Nota che XJCA è un gel pronto all'uso per la formazione di pellicole (film forming gel). Non è necessaria alcuna preparazione aggiuntiva prima della domanda.
Effetto dell'area di applicazione sull'efficacia analgesica e antinfiammatoria
I topi di Kunming SPF sono stati divisi casualmente in 4 gruppi (maschio/femmina = 1:1): gruppo di controllo normale (NC), gruppo XJCA ad area piccola (1×1 cm, 1 cm2) (XJCASAAG), gruppo XJCA ad area media (1×2 cm, 2cm 2) (XJCAMAAG) e gruppo XJCA ad area grande (1,5×2 cm, 3 cm2) (XJCALAAG). XJCA è stato applicato a 0,015 g/cm 2 (0,15 mL per topo) per 7 giorni consecutivi. Il gruppo NC ha ricevuto soluzione salina normale allo stesso modo. A 120 minuti dall'ultima somministrazione, l'efficacia degli analgesici è stata valutata utilizzando i test della piastra calda e della formalina.
Per il test della piastra riscaldante, i topi sono stati pre-selezionati posizionandoli su una piastra riscaldante a temperatura costante mantenuta a 55 ± 0,5 °C. È stata registrata la latenza di ritiro delle zampe (PWL) e sono stati selezionati solo topi con PWL di base tra 5 e 30 s (n = 40, maschi/femmina = 1:1). Dopo 7 giorni di trattamento, la PWL è stata misurata a intervalli di 30 minuti tre volte e il valore medio è stato registrato. È stato applicato un tempo limite di 60 secondi per prevenire danni ai tessuti.
Nel test della formalina (n = 40, maschio/femmina = 1:1), dopo 7 giorni di trattamento, l'1% di formalina (1 mL/kg) è stato iniettato sottocutaneamente nella zampa posteriore destra. Immediatamente dopo l'iniezione, i topi venivano posti in singole camere di osservazione. I comportamenti legati al dolore (leccare, sollevare e fuggire) sono stati registrati durante la Fase I (0–10 min, dolore neurogenico) e la Fase II (15–30 min, dolore infiammatorio). L'iniezione riuscita è stata confermata da un visibile gonfiore della zampa.
Valutazione dell'efficacia analgesica e antinfiammatoria dipendente dal tempo
Centoventi topi di Kunming SPF sono stati divisi casualmente in tre gruppi (n = 10 per punto temporale, maschio/femmina = 1:1): un gruppo di controllo modello (MC), un gruppo XJCALAAG (1,5×2 cm, 3cm 2) e un gruppo di controllo positivo con emulgel di dietilamina diclofenaca (DDE). L'XJCA (0,015 g/cm2, 0,15 mL/topo) e il DDE (0,016 g/cm 2, 0,15 mL/topo) sono stati applicati per 7 giorni consecutivi, mentre il gruppo MC ha ricevuto soluzione salina normale. Alle 2, 4, 6 e 8 ore dopo l'ultima somministrazione, sono stati effettuati sia il test dell'edema dell'orecchio indotto dallo xilene sia il test della contorsione indotta dall'acido acetico.
Nel test dell'edema dell'orecchio indotto da xilene, sono stati applicati 30 μL di xilene su entrambi i lati dell'orecchio destro (il gruppo MC ha ricevuto soluzione fisiologica normale), e dopo 60 minuti i topi sono stati anestetizzati con pentobarbital sodio (30 mg/kg, i.p.) e sacrificati; i dischi auricolari (8 mm di diametro) venivano poi perforati e pesati. Il grado di edema dell'orecchio è stato calcolato come il peso del disco dell'orecchio destro meno il peso del disco sinistro, e il tasso di inibizione dell'edema è stato determinato come [(grado edema del gruppo MC – grado edema del gruppo di trattamento) / grado di edema del gruppo MC] × 100%. Un punzone circolare (diametro 8 mm) veniva prelevato dalla stessa posizione sia sull'auricola sinistra che su quella destra, e il tessuto auricolare veniva pesato con una bilancia elettronica.
Nel test di contorsione indotto dall'acido acetico, è stata iniettata una soluzione di acido acetico allo 0,6% (0,1 mL/10 g) intraperitoneale, e i tempi di risposta della contorsione (estensione dell'arto posteriore, contrazione addominale e torsione del tronco) sono stati registrati entro 20 minuti. Immediatamente dopo l'iniezione di acido acetico, i topi venivano posti in gabbie di osservazione individuali. Il tasso di inibizione della contorsione è stato calcolato secondo la seguente formula: [(tempi di contorsione: nel gruppo MC – tempi di contorsione, nel gruppo trattato)/tempi di contorsione×100%.
Confronto tra efficacia analgesica locale e sistemica
Per dissociare analgesia localmente limitata dagli effetti derivanti dall'assorbimento transdermico e dalla distribuzione sistemica, abbiamo concettualizzato due regimi di somministrazione con definizioni operative chiare. L'effetto locale si riferisce all'azione del farmaco in un sito localizzato ai tessuti immediatamente sotto o adiacenti al sito di applicazione, con un contributo minimo da parte del farmaco circolante. L'effetto sistemico, invece, si riferisce all'analgesia mediata da un farmaco che è entrato nel sangue e agisce in siti centrali o periferici lontani dal sito di applicazione. Abbiamo testato direttamente l'ipotesi secondo cui aumentare l'area di applicazione porta a un maggiore assorbimento sistemico del farmaco e, di conseguenza, produce effetti analgesici maggiori rispetto a quelli dovuti solo all'azione locale, mantenendo costante la dose per unità di area e variando l'area totale trattata. Questo design consente di quantificare come la scala spaziale dell'esposizione determini la biodisponibilità sistemica e il contributo conseguente degli effetti mediati sistemicamente.
Trenta topi di Kunming SPF (con PWL di 5~30 s nel test della piastra calda) sono stati divisi casualmente in 3 gruppi (n = 10 per gruppo, maschio/femmina = 1:1): gruppo NC, gruppo con farmaci topici (TMG) e gruppo farmaco sistemico (SMG). XJCA è stata somministrata a una dose fissa di 0,015 g/cm2, con un volume di 0,15 mL, per 7 giorni consecutivi.
Per il TMG, la formulazione è stata applicata su un'area localizzata della pelle dell'arto posteriore. Per la SMG, per simulare un aumento dell'assorbimento sistemico, la formulazione è stata applicata su un'area combinata che comprende sia gli arti posteriori che la pelle posteriore, mantenendo la stessa dose per unità di area (0,015 g/cm2). Questo disegno ha garantito che la quantità totale di XJCA applicata al gruppo SMG fosse proporzionalmente superiore a quella del gruppo TMG, facilitando un maggiore potenziale di assorbimento transdermico nella circolazione sistemica. A 120 minuti dall'ultima somministrazione, il PWL è stato misurato tramite il test della piastra calda (3 volte ogni 30 minuti, valore medio registrato). Confrontando TMG (effetto locale predominante) e SMG (effetto locale + sistemico), abbiamo potuto analizzare il contributo della distribuzione sistemica dei farmaci all'analgesia complessiva.
Studio di assorbimento transdermico in vitro
Lo studio ha utilizzato cellule di diffusione di Franz con un'area di diffusione efficace di 1,76625cm2. La cellula di diffusione di Franz è il punto di riferimento per valutare l'assorbimento percutaneo. Il sistema è composto da un compartimento donatore (contenente la formulazione del test), un compartimento recettore (riempito con tampone fisiologico) e pelle escamada montata tra di essi. Le molecole di farmaco diffondono attraverso la pelle nella soluzione recettoriale, e i campioni vengono raccolti nel tempo per quantificare la cinetica della permeazione. La pelle addominale espulsa dai ratti SD anestetizzata con pentobarbital sodio (30 mg/kg, i.p.) è stata preparata con cura rimuovendo il grasso sottocutaneo, risciacquata con soluzione salina normale e immersa in soluzione salina normale per 24 ore. È fondamentale proteggere l'integrità dello strato corneo. Non allungare, piegarti o toccare la superficie dell'epidermide. La permeabilità della pelle è fortemente influenzata dal suo stato idratante. Il tempo di idratazione produce risultati riproducibili.
La pelle preparata era montata tra i compartimenti donatore e recettore, con lo strato corneo rivolto verso il compartimento donatore. Il lato donatore riceveva 200 μL di XJCA (equivalente a 0,06 g di farmaco grezzo), mentre il compartimento recettore veniva riempito con 15 mL di soluzione ricevente (30% etanolo: 70% PBS, degassata tramite sonicazione per 15 minuti), mantenuta a 32 ± 0,5 °C sotto agitazione magnetica continua a 350 r·min⁻1. La soluzione ricevente deve essere degassata tramite sonicazione per 15 minuti prima dell'uso per prevenire la formazione di bolle durante l'esperimento.
Un campione di un mL è stato raccolto dal compartimento recettore alle 2, 4, 6, 8, 10, 12, 20 e 24 ore, ogni volta rifornito con un volume uguale di soluzione ricettrice fresca preriscaldata (32 °C).
Nota: La soluzione sostitutiva deve essere alla stessa temperatura per evitare fluttuazioni di temperatura che potrebbero influenzare la cinetica di diffusione. I campioni raccolti sono stati filtrati attraverso membrane microporose da 0,22 μm e successivamente analizzati da UPLC-MS/MS entro 24 ore. A causa dell'instabilità dell'aconitina, i campioni devono essere analizzati entro 24 ore dalla raccolta oppure dovrebbero essere aggiunti stabilizzatori. Se un'analisi immediata non è possibile, si aliciquotano i campioni e si conservano a -80 °C, ma si verifica la loro stabilità in queste condizioni prima di procedere.
Condizioni UPLC-MS/MS
L'analisi cromatografica è stata effettuata utilizzando una colonna Agilent ZORBAX SB-C18 (2,1 × 100 mm, 1,8 μm) mantenuta a 40 °C, con una portata di 0,3 mL/min e un volume di iniezione di 2 μL. La fase mobile era composta da acetonitrile (A) e 0,1 mol/L di soluzione di acetato di ammonio contenente 0,5 mL/L di acido acetico glaciale (B), utilizzando il seguente programma di gradiente: 0–5 min (26%–45% A), 5–7 min (45%–74% A), 7–10,1 min (74%–90% A), 10,1–12 min (90% A), 12–12,1 min (90%–26% A), e 12,1–15 min (26% A).
La rilevazione spettrometrica di massa è stata effettuata con una sorgente di ionizzazione elettrospray (ESI) in modalità ionica positiva sotto le seguenti impostazioni: temperatura del gas di essiccazione 500 °C, flusso del gas essiccante 50 L/min, pressione del nebulizzatore 50 psi, temperatura del gas di guaina 500 °C, flusso di gas di guaina 11 L/min, tensione capillare 5500 V e acquisizione dati in modalità monitoraggio a reazione multipla (MRM). Le transizioni e i parametri MRM erano impostati come segue: aconitina (m/z 646,6→586,4, tempo di permanenza 100 ms, DP 102,930 V, CE 49,810 V) e benzoilaconina (m/z 604,4→105,1, tempo di permanenza 100 ms, DP 105,120 V, CE 74,270 V).
Validazione del metodo e analisi dei dati
La validazione del metodo è stata condotta valutando specificità, linearità, precisione, stabilità e ripetibilità. La specificità è stata verificata analizzando la soluzione ricevente a vuoto, la soluzione standard e la soluzione campione per confermare l'assenza di interferenze da sostanze endogene. Per la linearità, le curve standard sono state costruite tracciando l'area di picco rispetto alla concentrazione utilizzando il metodo della regressione dei minimi quadrati. La precisione è stata valutata sia attraverso test intragiornalieri (6 repliche) che inter-giornati (2 repliche in 3 giorni) utilizzando una soluzione standard da 50 ng/mL, espressa come deviazione standard relativa (RSD) delle aree di picco. La stabilità è stata valutata determinando l'area massima di RSD delle soluzioni campionarie a 0, 2, 4, 6, 8, 12, 16, 18 e 24 ore. La ripetibilità è stata confermata misurando la RSD dell'area di picco da sei preparazioni campioni parallele. Le soluzioni standard di stock sono state preparate pesando con precisione 2,5 mg ciascuna di benzoilaconina e aconitina, quindi sciogliendole in una miscela isopropanolo:diclorometano (1:1) per ottenere una concentrazione finale di 25 μg/mL. Per la soluzione di prova, una quantità adeguata del campione veniva trasferita in un tubo centrifuga e sottoposta a centrifugazione ad alta velocità a 12.000 x g per 5 minuti, dopo di che veniva raccolto il soprannatante per l'analisi.
La quantità cumulativa di permeazione (Qn, ng/cm 2) in ogni momento è stata calcolata utilizzando la seguente formula:
Qn = [(Cn × V + ΣCi × Vi) / A]
Dove:
Qn: Quantità cumulativa di permeazione al n-esimo tempo di campionamento (ng/cm2).
Cn: Concentrazione del farmaco nella soluzione ricevente al n-esimo tempo di campionamento (ng/mL).
Ci: Concentrazione del farmaco nella soluzione ricevente al tempo di campionamento i-esimo (ng/mL).
V: Volume della soluzione ricevente (15 mL).
Vi: Volume di campionamento in ogni punto temporale (1 mL).
R: Area di diffusione effettiva della cella di diffusione di Franz (1,76625cm 2).
La curva cumulativa di quantità di permeazione-tempo (Q-t) è stata tracciata con Qn come ordinata e tempo (t, h) come ascissa. La parte lineare della curva Q-t è stata sottoposta a regressione lineare e la pendenza dell'equazione di regressione è stata presa come flusso transdermico a regime stazionario (Js, ng/cm2/h).
La curva Q-t è stata adattata al modello di ordine zero (Q = kt + b), al modello di primo ordine (ln(Qmax - Q) = -kt +lnQ max) e al modello di Higuchi (Q =kt 1/2 + b), dove Qmax è la massima quantità cumulativa di permeazione, k è la costante di velocità e b è l'intercetto. L'adattamento è stato valutato utilizzando il coefficiente di correlazione (R2), con un R2 più alto che indica un adattamento migliore.
Analisi statistica
I dati grezzi di singoli animali per tutti i test comportamentali in vivo e i dati cromatografici grezzi UPLC-MS/MS per lo studio di permeazione in vitro sono forniti rispettivamente come Supplementary Files 1 e 2. Tutti i dati sperimentali sono stati presentati come deviazione media ± standard (x̄ ± SD). L'analisi statistica è stata effettuata utilizzando GraphPad Prism 9.0. L'analisi unidirezionale della varianza (ANOVA) seguita dal test di confronto multiplo di Dunnett è stata utilizzata per confrontare le differenze tra i gruppi. P < 0,05 è stato considerato statisticamente significativo.