Deze studie is uitgevoerd in overeenstemming met de Richtlijnen voor Ethische Beoordeling van het Welzijn van Proefdieren (GB/T 35892-2018) en de Richtlijnen over de Humane Behandeling van Proefdieren. Alle dierprocedures zijn goedgekeurd door de Ethische Commissie voor Experimentele Dieren van de Chengdu Universiteit voor Traditionele Chinese Geneeskunde (Goedkeuring nr. TCM-09-315).
Proefdieren en huisvesting
Specifieke pathogenevrije (SPF) Kunming-muizen (20~25 g, mannetje/vrouwtje = 1:1) en SPF Sprague-Dawley (SD) ratten (180~200 g) werden gebruikt. De dieren werden onder gecontroleerde omstandigheden gehouden: een licht/donker cyclus van 12 uur, een temperatuur van 23 ± 2 °C en een luchtvochtigheid van 60% ± 5%, met vrije toegang tot voedsel en water. Om het analgetische en ontstekingsremmende profiel van XJCA volledig te evalueren, werd een reeks in vivo muismodellen gebruikt. De warmplaattest beoordeelde centraal gemedieerde pijndrempel; de formalinetest onderscheidde neurogene (Fase I) en inflammatoire pijn (Fase II); De xyleen-geïnduceerde ooroedemtest evalueerde acute ontstekingsremmende activiteit; en de door azijnzuur veroorzaakte kronkeltest modelleerde viscerale ontstekingspijn. Let op: XJCA is een kant-en-klare filmvormende gel. Er is geen extra voorbereiding vereist voorafgaand aan de aanvraag.
Effect van het toepassingsgebied op de effectiviteit van pijnstillende en ontstekingsremmende middelen
SPF Kunming-muizen werden willekeurig verdeeld in 4 groepen (mannetje/vrouwtje = 1:1): normale controlegroep (NC), XJCA kleine oppervlakte (1×1 cm, 1 cm2) groep (XJCASAAG), XJCA medium-area (1×2 cm, 2 cm2) groep (XJCAMAAG) en XJCA large-area (1,5×2 cm, 3 cm2) groep (XJCALAAG). XJCA werd 7 dagen achter elkaar aangebracht bij 0,015 g/cm2 (0,15 mL per muis). De NC-groep kreeg op dezelfde manier normale zoutoplossing. Na 120 minuten na de laatste toediening werd de effectiviteit van het pijnstillende middel geëvalueerd met behulp van de warmplaat- en formalinetests.
Voor de hot plate-test werden muizen vooraf gescreend door ze op een constant-temperatuur warme plaat te plaatsen die op 55 ± 0,5 °C werd gehouden. De onttrekkingslatentie van de poot (PWL) werd geregistreerd, en alleen muizen met een basis-PWL tussen 5 en 30 seconden werden geselecteerd (n = 40, mannetje/vrouwtje = 1:1). Na 7 dagen behandeling werd de PWL 3 keer om 30 minuten gemeten en werd de gemiddelde waarde geregistreerd. Er werd een afkaptijd van 60 seconden toegepast om weefselschade te voorkomen.
Bij de formalinetest (n = 40, mannelijk/vrouw = 1:1) werd na 7 dagen behandeling 1% formaline (1 mL/kg) subcutaan in de rechterachterpoot geïnjecteerd. Direct na de injectie werden muizen in individuele observatiekamers geplaatst. Pijngerelateerd gedrag (likken, tillen en ontsnappen) werd geregistreerd tijdens fase I (0–10 min, neurogene pijn) en fase II (15–30 min, ontstekingspijn). Succesvolle injectie werd bevestigd door zichtbare zwelling van de poot.
Evaluatie van de effectiviteit van tijdsafhankelijke pijnstillers en ontstekingsremmende middelen
Honderdtwintig SPF Kunming-muizen werden willekeurig verdeeld in drie groepen (n = 10 per tijdstip, mannetje/vrouwtje = 1:1): een modelcontrolegroep (MC), een XJCALAAG (1,5×2 cm, 3 cm2) groep en een Diclofenac Diethylamine Emulgel (DDE) positieve controlegroep. De XJCA (0,015 g/cm2, 0,15 mL/muis) en DDE (0,016 g/cm2, 0,15 mL/muis) werden 7 dagen achter elkaar toegepast, terwijl de MC-groep normale zoutoplossing kreeg. Om 2, 4, 6 en 8 uur na de laatste toediening werden zowel de door xyleen veroorzaakte ooroedeem als de door azijnzuur veroorzaakte kronkeltest uitgevoerd.
In de xyleen-geïnduceerde ooroedemtest werd 30 μL xyleen aan beide zijden van het rechteroor toegediend (de MC-groep kreeg normale zoutoplossing), en na 60 minuten werden muizen verdoofd met pentobarbitanatrium (30 mg/kg, i.p.) en geofferd; Oorschijfjes (8 mm diameter) werden vervolgens geponst en gewogen. De mate van oedeem werd berekend als het gewicht van de rechter oorschijf minus het gewicht van de linker oorschijf, en de remmingsgraad van oedeem werd bepaald als [(MC groep oedeem graad – behandelgroep oedeem) / MC groep oedeem graad] × 100%. Een ronde oorpunch (8 mm diameter) werd genomen vanuit dezelfde positie op zowel de linker- als rechter oorspoortjes, en het oorweefsel werd gewogen met een elektronische weegschaal.
In de door azijnzuur geïnduceerde kronkeltest werd 0,6% azijnzuuroplossing (0,1 mL /10 g) intraperitoneaal geïnjecteerd, en werden de wriebelingstijden (achterpootextensie, buikcontractie en rompdraai) binnen 20 minuten geregistreerd. Direct na de injectie van azijnzuur werden muizen in individuele observatiekooien geplaatst. Het remmingspercentage van het kronkelen werd berekend volgens de volgende formule: [(kronkeltijden in de MC-groep – kronkeltijden in de behandelgroep)/kronkelingstijden in de MC-groep]×100%.
Vergelijking van lokale versus systemische analgetische effectiviteit
Om lokaal beperkte analgesie te onderscheiden van effecten die voortvloeien uit transdermale absorptie en systemische distributie, hebben we twee toedieningsregimes met duidelijke operationele definities bedacht. Lokaal effect verwijst naar de werking van het geneesmiddel op een plek die gelokaliseerd is op weefsels direct onder of naast de toepassingsplaats, met weinig bijdrage van het circulerende geneesmiddel. Systemisch effect daarentegen verwijst naar analgesie die wordt gemedieerd door een geneesmiddel dat het bloed is binnengedrongen en werkt op centrale of perifere locaties die ver van de toepassingsplaats liggen. We testten direct de hypothese dat het vergroten van het toepassingsgebied leidt tot een grotere systemische opname van het geneesmiddel en daardoor pijnstillende effecten veroorzaakt die groter zijn dan die door lokale werking alleen, door de dosis per oppervlakte-eenheid constant te houden terwijl het totale behandelde gebied varieert. Dit ontwerp maakt het mogelijk te kwantificeren hoe de ruimtelijke schaal van blootstelling systemische biobeschikbaarheid bepaalt en de resulterende bijdrage van systemisch gemedieerde effecten.
Dertig SPF Kunming-muizen (met een PWL van 5~30 s in de hot plate-test) werden willekeurig verdeeld in 3 groepen (n = 10 per groep, man/vrouw = 1:1): NC-groep, topische medicatiegroep (TMG) en systemische medicatiegroep (SMG). XJCA werd toegediend met een vaste dosis van 0,015 g/cm2, met een volume van 0,15 mL, gedurende 7 opeenvolgende dagen.
Voor de TMG werd de formulering toegepast op een gelokaliseerd gebied van de huid van de achterledemaat. Voor de SMG werd, om verhoogde systemische absorptie te simuleren, de formulering toegepast op een gecombineerd gebied met beide achterpoten en de rughuid, terwijl dezelfde dosis per oppervlakte-eenheid (0,015 g/cm2) behouden bleef. Dit ontwerp zorgde ervoor dat de totale hoeveelheid XJCA die op de SMG-groep werd toegepast proportioneel hoger was dan die van de TMG-groep, waardoor het potentieel voor transdermale absorptie in de systemische circulatie groter werd. Op 120 minuten na de laatste toediening werd PWL gemeten met de hot plate-test (3 keer per 30 minuten, gemiddelde waarde geregistreerd). Door TMG (lokaal effect dominant) en SMG (lokaal + systemisch effect) te vergelijken, konden we de bijdrage van systemische geneesmiddelverdeling aan de algehele analgesie ontleden.
In vitro transdermale absorptiestudie
De studie maakte gebruik van Franz-diffusiecellen met een effectief diffusiegebied van 1,76625 cm2. De Franz-diffusiecel is de gouden standaard voor het beoordelen van percutane absorptie. Het systeem bestaat uit een donorcompartiment (met de testformulering), een receptorcompartiment (gevuld met fysiologische buffer) en verwijderde huid die ertussen is gemonteerd. Geneesmiddelmoleculen diffunderen via de huid naar de receptoroplossing, en monsters worden in de loop van de tijd verzameld om de permeatiekinetiek te kwantificeren. Buikhuid die werd verwijderd van SD-ratten die verdoofd waren met pentobarbitalnatrium (30 mg/kg, i.p.), werd zorgvuldig bereid door onderhuidig vet te verwijderen, gespoeld met normale zoutoplossing en 24 uur in normale zoutoplossing geweekt. Het is van vitaal belang om de integriteit van het stratum corneum te beschermen. Rek, vouw of raak het oppervlak van de opperhuid niet aan. De doorlatendheid van de huid wordt sterk beïnvloed door haar hydratatiestatus. De hydratatietijd levert reproduceerbare resultaten op.
De voorbereide huid werd gemonteerd tussen het donor- en receptorcompartiment, waarbij het stratum corneum naar het donorcompartiment was gericht. De donorzijde ontving 200 μL XJCA (gelijk aan 0,06 g ruwe geneesmiddel), terwijl het receptorcompartiment werd gevuld met 15 mL ontvangsoplossing (30% ethanol: 70% PBS, ontgassend door sonicatie gedurende 15 minuten), gehandhaafd op 32 ± 0,5 °C onder continue magnetische roering bij 350 r·min⁻1. De ontvangende oplossing moet 15 minuten door sonicatie worden ontgassd voordat het wordt gebruikt om bubbelvorming tijdens het experiment te voorkomen.
Er werd één ml monsters genomen uit het receptorcompartiment op 2, 4, 6, 8, 10, 12, 20 en 24 uur, telkens aangevuld met een gelijke hoeveelheid voorverwarmde (32 °C) verse ontvangstoplossing.
Opmerking: De vervangende oplossing moet op dezelfde temperatuur zijn om temperatuurfluctuaties te voorkomen die de diffusiekinetiek kunnen beïnvloeden. De verzamelde monsters werden gefilterd door 0,22 μm microporeuze membranen en vervolgens binnen 24 uur geanalyseerd door UPLC-MS/MS. Vanwege de instabiliteit van aconitine moeten monsters binnen 24 uur na afname worden geanalyseerd, of stabilisatoren worden toegevoegd. Als onmiddellijke analyse niet mogelijk is, aliquot de monsters en bewaar ze bij -80 °C, maar valideer hun stabiliteit onder deze omstandigheden voordat je verder gaat.
UPLC-MS/MS-voorwaarden
Chromatografische analyse werd uitgevoerd met behulp van een Agilent ZORBAX SB-C18 kolom (2,1 × 100 mm, 1,8 μm) die op 40 °C werd gehouden, met een debiet van 0,3 mL/min en een injectievolume van 2 μL. De mobiele fase bestond uit acetonitril (A) en 0,1 mol/L ammoniumacetaatoplossing met 0,5 mL/L glaciaal azijnzuur (B), met het volgende gradiëntprogramma: 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), en 12,1–15 min (26% A).
Massaspectrometrische detectie werd uitgevoerd met een elektrospray-ionisatie (ESI) bron in positieve ionenmodus onder de volgende instellingen: drooggastemperatuur 500 °C, drooggasstroom 5 L/min, vernevelaarsdruk 50 psi, mantelgastemperatuur 500 °C, mantelgasstroom 11 L/min, capillaire spanning 5500 V en gegevensverzameling in meervoudige reactiemonitoring (MRM) modus. De MRM-overgangen en parameters werden als volgt ingesteld: acolitine (m/z 646,6→586,4, verblijftijd 100 ms, DP 102,930 V, CE 49,810 V) en benzoylaconine (m/z 604,4→105,1, verblijftijd 100 ms, DP 105,120 V, CE 74,270 V).
Methodevalidatie en data-analyse
Methodevalidatie werd uitgevoerd door specificiteit, lineariteit, precisie, stabiliteit en herhaalbaarheid te beoordelen. De specificiteit werd geverifieerd door het analyseren van de blanke ontvangende oplossing, standaardoplossing en monsteroplossing om de afwezigheid van interferentie door endogene stoffen te bevestigen. Voor lineariteit werden standaardcurven geconstrueerd door het piekoppervlak tegen concentratie uit te zetten met behulp van de least squares regressiemethode. De precisie werd geëvalueerd via zowel intra-dag (6 replicaten) als inter-dag (2 replicaties over 3 dagen) assays met een 50 ng/mL standaardoplossing, uitgedrukt als de relatieve standaarddeviatie (RSD) van piekgebieden. De stabiliteit werd beoordeeld door de piekoppervlakte RSD van monsteroplossingen te bepalen op 0, 2, 4, 6, 8, 12, 16, 18 en 24 uur. De herhaalbaarheid werd bevestigd door het meten van het piekoppervlak RSD uit zes parallelle monstervoorbereidingen. De standaardoplossingen werden bereid door nauwkeurig elk 2,5 mg benzoylaconine en aconitine te wegen en vervolgens op te lossen in een isopropanol:dichloromethaan (1:1) mengsel om een uiteindelijke concentratie van 25 μg/mL te bereiken. Voor de testoplossing werd een geschikte hoeveelheid van het monster overgebracht in een centrifugebuis en onderworpen aan hogesnelheidscentrifugatie van 12.000 x g gedurende 5 minuten, waarna het supernatant werd verzameld voor analyse.
De cumulatieve permeatiehoeveelheid (Qn, ng/cm2) op elk tijdstip werd berekend met de volgende formule:
Qn = [(Cn × V + ΣCi × Vi) / A]
Waar:
Qn: Cumulatieve permeatiehoeveelheid bij de n-de bemonsteringstijd (ng/cm2).
Cn: Concentratie van het geneesmiddel in de ontvangende oplossing bij de n-de bemonsteringstijd (ng/mL).
Ci: Concentratie van het geneesmiddel in de ontvangende oplossing bij de i-de bemonsteringstijd (ng/mL).
V: Volume van de ontvangende oplossing (15 mL).
Vi: Bemonsteringsvolume op elk tijdstip (1 mL).
A: Effectief diffusiegebied van de Franz-diffusiecel (1,76625 cm2).
De cumulatieve permeatiehoeveelheid-tijd (Q-t) kromme werd uitgezet met Qn als ordinaat en tijd (t, h) als abscissa. Het lineaire deel van de Q-t-kromme werd onderworpen aan lineaire regressie, en de helling van de regressievergelijking werd genomen als de stationaire transdermale flux (Js, ng/cm2/h).
De Q-t-curve werd aangepast aan het nul-orde model (Q = kt + b), het eerste-orde model (ln(Qmax - Q) = -kt + lnQmax) en het Higuchi-model (Q = kt1/2 + b), waarbij Qmax de maximale cumulatieve permeatiehoeveelheid is, k de snelheidsconstante en b het interceptiepunt. De fit werd geëvalueerd met behulp van de correlatiecoëfficiënt (R2), waarbij een hogere R2 een betere fit aangaf.
Statistische analyse
De individuele dierlijke ruwe gegevens voor alle in vivo gedragstests en de ruwe UPLC-MS/MS chromatografische gegevens voor de in vitro permeatiestudie worden respectievelijk als Aanvullende Bestanden 1 en 2 verstrekt. Alle experimentele gegevens werden gepresenteerd als gemiddelde ± standaarddeviatie (x̄ ± SD). De statistische analyse werd uitgevoerd met GraphPad Prism 9.0. Eenrichtingsvariantieanalyse (ANOVA) gevolgd door Dunnetts meervoudige vergelijkingstest werd gebruikt om groepsverschillen te vergelijken. p < 0,05 werd als statistisch significant beschouwd.