Badanie to zostało przeprowadzone zgodnie z Wytycznymi dotyczącymi Etycznego Przeglądu Dobrostanu Zwierząt Laboratoryjnych (GB/T 35892-2018) oraz Opiniami Przewodnimi na temat Humanitarnego Traktowania Zwierząt Laboratoryjnych. Wszystkie procedury na zwierzętach zostały zatwierdzone przez Komitet Etyki Eksperymentalnych Zwierząt Uniwersytetu Tradycyjnej Medycyny Chińskiej w Chengdu (Nr Zatwierdzenia TCM-09-315).
Zwierzęta doświadczalne i zakwaterowanie
Użyto myszy Kunming wolnych od patogenów specyficznych (SPF) (20~25 g, samce/samice = 1:1) oraz szczurów SPF Sprague-Dawley (SD) (180~200 g). Zwierzęta były trzymane w warunkach kontrolowanych: 12-godzinny cykl światła/ciemności, temperatura 23 ± 2 °C oraz wilgotność 60% ± 5%, z swobodnym dostępem do jedzenia i wody. Aby kompleksowo ocenić profil przeciwbólowy i przeciwzapalny XJCA, zastosowano zestaw modeli myszy in vivo. Test na gorącej płytce oceniał próg bólu o centralnym pośredniczeniu; test formaliny rozróżniał ból neurogenny (faza I) i ból zapalny (faza II); Test na obrzęk ucha wywołany ksylenem ocenił ostrą aktywność przeciwzapalną; a test wicia się wywołany kwasem octowym modelował ból zapalny trzewny. Należy zauważyć, że XJCA to gotowy do użycia żel do formowania filmu. Nie jest wymagane dodatkowe przygotowanie przed złożeniem wniosku.
Wpływ obszaru aplikacji na skuteczność przeciwbólową i przeciwzapalną
Myszy Kunming z SPF zostały losowo podzielone na 4 grupy (samice/samice = 1:1): normalna grupa kontrolna (NC), XJCA małoobszarowa (1×1 cm, 1 cm2) grupa (XJCASAAG), XJCA średnia (1×2 cm, 2 cm2) grupa (XJCAMAAG) oraz XJCA duża (1,5×2 cm, 3 cm2) (XJCALAAG). XJCA stosowano w dawce 0,015 g/cm2 (0,15 mL na mysz) przez 7 kolejnych dni. Grupa NC otrzymała sól fizjologiczną w ten sam sposób. 120 minut po ostatnim podaniu oceniono skuteczność leku przeciwbólowego za pomocą testów na gorącej płytce i z formaliną.
W teście na gorącej płytce myszy zostały wstępnie przesiewane, umieszczając je na stałej temperaturze płyty utrzymywanej w temperaturze 55 ± 0,5 °C. Zarejestrowano opóźnienie wycofania łapy (PWL), a wybrano tylko myszy z bazowym PWL między 5 a 30 sekundami (n = 40, samica/samica = 1:1). Po 7 dniach leczenia PWL mierzono w odstępach 30 minut 3 razy i odnotowano średnią wartość. Zastosowano czas graniczny 60 sekund, aby zapobiec uszkodzeniom tkanek.
W teście na formalinę (n = 40, mężczyzna/kobieta = 1:1), po 7 dniach leczenia podskórnie wstrzykiwano 1% formaliny (1 mL/kg) do prawej tylnej łapy. Bezpośrednio po podaniu myszy umieszczono w indywidualnych komorach obserwacyjnych. Zachowania związane z bólem (lizanie, podnoszenie i ucieczka) były rejestrowane podczas fazy I (0–10 minut, ból neurogenny) oraz fazy II (15–30 minut, ból zapalny). Skuteczne wstrzyknięcie potwierdzono widocznym obrzękiem łapy.
Ocena skuteczności przeciwbólowych i przeciwzapalnych zależna od czasu
Sto dwadzieścia myszy z Kunming o SPF zostało losowo podzielonych na trzy grupy (n = 10 w punkcie czasowym, samice/samice = 1:1): grupę kontrolną modelową (MC), grupę XJCALAAG (1,5×2 cm, 3 cm2) oraz grupę pozytywną kontrolną z emulgelem diklofenakiem dietylaminowym (DDE). XJCA (0,015 g/cm2, 0,15 mL/mysz) i DDE (0,016 g/cm2, 0,15 mL/mysz) były stosowane przez 7 kolejnych dni, podczas gdy grupa MC otrzymywała prawidłową sól fizjologiczną. W 2, 4, 6 i 8 godzinach po ostatnim podaniu przeprowadzono zarówno test obrzęku ucha wywołanego ksylenem, jak i test wicia się wywołany kwasem octowym.
W teście na obrzęk ucha wywołany ksylenem podano 30 μL ksylenu po obu stronach prawego ucha (grupa MC otrzymała prawidłową sól fizjologiczną), a po 60 minutach myszy zostały znieczulone pentobarbitalem sodowym (30 mg/kg, doskołka) i poświęcone introtom; następnie przebijano i ważono dyski uszne (średnica 8 mm). Stopień obrzęku ucha obliczono jako masę dysku prawego ucha minus masę dysku lewego ucha, a tempo hamowania obrzęku jako [(stopień obrzęku grupy MC – stopień obrzęku grupy leczenia) / stopnia obrzęku grupy MC] × 100%. Wykonano okrągły dziurcz do uszu (średnica 8 mm) z tej samej pozycji na lewym i prawym uszu, a tkankę ucha ważono za pomocą elektronicznej wagi.
W teście wywołanym kwasem octowym wstrzykiwano 0,6% roztworu kwasu octowego (0,1 mL / 10 g) wewnątrzotrzewkowo, a czasy reakcji na wygięcie (wyprostowanie kończyn tylnych, skurcz brzucha i skręcenie tułowia) odnotowano w ciągu 20 minut. Bezpośrednio po wstrzyknięciu kwasu octowego myszy umieszczano w indywidualnych klatkach obserwacyjnych. Tempo hamowania wicia obliczono według następującego wzoru: [(czas wicia się w grupie z MC – czas wicia się w grupie leczonej)/czas wicia w grupie MC]×100%.
Porównanie skuteczności przeciwbólowej miejscowej i ogólnoustrojowej
Aby oddzielić lokalnie ograniczone środki przeciwbólu od efektów wynikających z wchłaniania transdermalnego i systemowej dystrybucji, opracowaliśmy dwa schematy podawania z jasnymi definicjami operacyjnymi. Efekt lokalny odnosi się do działania leku w miejscu zlokalizowanym w tkankach bezpośrednio pod lub obok miejsca aplikacji, przy minimalnym udziale krążącego leku. Efekt ogólnoustrojowy natomiast odnosi się do analgezji pośredniczonej przez lek, który dostał się do krwi i działa w centralnych lub peryferyjnych miejscach oddalonych od miejsca aplikacji. Bezpośrednio przetestowaliśmy hipotezę, że zwiększenie obszaru zastosowania prowadzi do większego systemowego przyjmowania leku, a tym samym powoduje efekty przeciwbólowe silniejsze niż te wynikające wyłącznie z działania lokalnego, utrzymując stałą dawkę na jednostkę powierzchni przy jednoczesnym zróżnicowaniu całkowitej objętości leczonej powierzchni. Ten projekt umożliwia ilościowe określenie, w jaki skala przestrzenna narażenia determinuje systemową biodostępność oraz wynikający z tego wkład systemowo pośredniczonych efektów.
Trzydzieści myszy z Kunming z SPF (z PWL 5~30 s w teście na gorącej płytce) zostało losowo podzielonych na 3 grupy (n = 10 na grupę, samiec/samica = 1:1): grupa NC, grupa miejscowa (TMG) oraz grupa ogólnoustrojowa (SMG). XJCA podawano w stałej dawce 0,015 g/cm2, o objętości 0,15 mL, przez 7 kolejnych dni.
W przypadku TMG formuła została zastosowana na zlokalizowanym obszarze skóry kończyn tylnych. W przypadku SMG, aby zasymulować zwiększone wchłanianie układowe, formuła została zastosowana na połączonym obszarze obejmującym oba tylne kończyny i skórę pleców, przy zachowaniu tej samej dawki na jednostkę powierzchni (0,015 g/cm2). Ten projekt zapewnił, że całkowita ilość XJCA zastosowana w grupie SMG była proporcjonalnie wyższa niż w grupie TMG, co ułatwiało większy potencjał transdermalnej absorpcji do krążenia układowego. 120 minut po ostatnim podaniu PWL zmierzono testem na grzewcy (3 razy co 30 minut, średnia wartość zarejestrowana). Porównując TMG (dominujący efekt lokalny) i SMG (efekt miejscowy + ogólnoustrojowy), mogliśmy rozłożyć na czynniki pierwsze wkład ogólnoustrojowego rozkładu leków w ogólną analgezję.
Badanie transdermalnego wchłaniania in vitro
Badanie wykorzystało komórki dyfuzyjne Franza o efektywnej powierzchni dyfuzji 1,76625 cm2. Ogniwo dyfuzyjne Franza jest złotym standardem oceny wchłaniania przezskórnego. System składa się z komory dawcy (zawierającej formułę testową), komory receptorowej (wypełnionej buforem fizjologicznym) oraz wyciętej skóry umieszczonej pomiędzy nimi. Cząsteczki leku dyfundują przez skórę do roztworu receptorowego, a próbki są zbierane w czasie, aby ilościowo określić kinetykę przenikania. Skóra brzucha usunięta przez szczury SD znieczulone pentobarbitalem sodowym (30 mg/kg, i.p.) była starannie przygotowywana przez usunięcie tłuszczu podskórnego, spłukana solą fizjologiczną i moczona w soli fizjologicznej przez 24 godziny. Ochrona integralności warstwy rogówki jest niezbędna. Nie rozciągaj, nie składaj ani nie dotykaj powierzchni naskórka. Przepuszczalność skóry jest w dużym stopniu uzależniona od jej nawilżenia. Czas nawodnienia daje powtarzalne rezultaty.
Przygotowana skóra była umieszczona pomiędzy komorą dawcy i receptorem, z warstwą rogówki skierowaną do komory dawcy. Strona dawcy otrzymała 200 μL XJCA (równowartość 0,06 g surowego leku), natomiast komora receptorowa została wypełniona 15 mL roztworu odbiorczego (30% etanolu: 70% PBS, odgazowanego przez sonikację przez 15 minut), utrzymywanego w temperaturze 32 ± 0,5 °C przy ciągłym mieszaniu magnetycznym przy 350 r·min⁻1. Roztwór odbierający powinien być odgazowany przez sonikację przez 15 minut przed użyciem, aby zapobiec powstawaniu pęcherzyków podczas eksperymentu.
Z komory receptorowej pobrano jedną próbkę mL po 2, 4, 6, 8, 10, 12, 20 i 24 godzinach, za każdym razem uzupełnianą równą objętością wcześniej podgrzanego (32 °C) świeżego roztworu odbiorczego.
Uwaga: Roztwór zastępczy musi mieć tę samą temperaturę, aby uniknąć wahań temperatury, które mogłyby wpływać na kinetykę dyfuzji. Zebrane próbki zostały przefiltrowane przez mikroporowate błony o średnicy 0,22 μm, a następnie przeanalizowane przez UPLC-MS/MS w ciągu 24 godzin. Ze względu na niestabilność akonytyny, próbki należy przeanalizować w ciągu 24 godzin od pobrania lub dodać stabilizatory. Jeśli natychmiastowa analiza nie jest możliwa, należy aliquotować próbki i przechowywać je w temperaturze -80 °C, ale przed kontynuacją należy potwierdzić ich stabilność w tych warunkach.
Warunki UPLC-MS/MS
Analizę chromatograficzną przeprowadzono przy użyciu kolumny Agilent ZORBAX SB-C18 (2,1 × 100 mm, 1,8 μm) utrzymywanej w temperaturze 40 °C, przepływu 0,3 mL/min i objętości wtrysku 2 μL. Faza mobilna składała się z roztworu acetonitrylu (A) i 0,1 mol/L octana amonu zawierającego 0,5 mL/L kwasu octowego lodowcowego (B), stosując następujący program gradientu: 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) oraz 12,1–15 min (26% A).
Detekcja spektrometryczna mas została przeprowadzona z użyciem źródła jonizacji elektroroztryskowej (ESI) w trybie dodatnich jonów przy następujących ustawieniach: temperatura gazu suszącego 500 °C, przepływ gazu wysychającego 5 L/min, ciśnienie w nebulizatorze 50 psi, temperatura gazu w otoczce 500 °C, przepływ gazu w osłonie 11 L/min, napięcie kapilarne 5500 V oraz akwizycja danych w trybie monitorowania wielokrotnych reakcji (MRM). Przejścia i parametry MRM zostały ustawione następująco: akonytyna (m/z 646,6→586,4, czas zatrzymania 100 ms, DP 102,930 V, CE 49,810 V) oraz benzoylakonina (m/z 604,4→105,1, czas zatrzymania 100 ms, DP 105,120 V, CE 74,270 V).
Walidacja metod i analiza danych
Walidacja metod przeprowadzono poprzez ocenę swoistości, liniowości, precyzji, stabilności i powtarzalności. Specyficzność została zweryfikowana poprzez analizę roztworu przyjmującego puste elementy, roztworu standardowego oraz roztworu próbki, aby potwierdzić brak interferencji ze strony substancji endogennych. Dla liniowości standardowe krzywe zostały skonstruowane przez narysowanie powierzchni szczytów względem stężenia przy użyciu metody regresji najmniejszych kwadratów. Precyzja była oceniana zarówno za pomocą testów wewnątrzdniowych (6 replikacji), jak i międzydniowych (2 repliki w ciągu 3 dni) z użyciem roztworu standardowego 50 ng/mL, wyrażonego jako względne odchylenie standardowe (RSD) obszarów szczytowych. Stabilność oceniano poprzez określenie szczytowej powierzchni RSD roztworów próbek w godzinach 0, 2, 4, 6, 8, 12, 16, 18 i 24 godzin. Powtarzalność potwierdzono poprzez pomiar RSD powierzchni szczytowej z sześciu równoległych preparatów próbek. Standardowe roztwory wywarte przygotowywano przez dokładne ważenie po 2,5 mg benzoylaconiny i akonytyny, a następnie rozpuszczenie ich w mieszaninach izopropanol:dichlorometan (1:1), aby uzyskać końcowe stężenie 25 μg/mL. Do roztworu testowego odpowiednia ilość próbki była przenoszona do rurki wirówki i poddawana wirowaniu o wysokiej prędkości w stężeniu 12 000 x g przez 5 minut, po czym pobierano supernatant do analizy.
Skumulowana ilość przenikliwości (Qn, ng/cm 2) w każdym punkcie czasowym została obliczona według następującego wzoru:
Qn = [(Cn × V + ΣCi × Vi) / A]
Gdzie:
Pytanien: Skumulowana ilość przeniknienia w czasie n-tego próbkowania (ng/cm2).
Cn: Stężenie leku w roztworze przyjmującym w czasie n-tego pobierania próbek (ng/mL).
Ci: Stężenie leku w roztworze przyjmującym w czasie i-tego pobierania próbek (ng/mL).
V: Objętość roztworu odbierającego (15 mL).
Vi: Objętość próbkowania w każdym punkcie czasowym (1 mL).
O: Efektywna powierzchnia dyfuzji komórki dyfuzyjnej Franza (1,76625 cm2).
Krzywa skumulowanej permeacji i czasu ilościowego (Q-t) została wykreślona z Qn jako orzędnym, a czasem (t, h) jako cizą. Liniowa część krzywej Q-t została poddana regresji liniowej, a nachylenie równania regresji przyjmowano jako strumień transdermalny w stanie stacjonarnym (Js, ng/cm2/h).
Krzywa Q-t została dopasowana do modelu zerowego rzędu (Q = kt + b), modelu pierwszego rzędu (ln(Qmax - Q) = -kt + lnQmax) oraz modelu Higuchiego (Q = kt1/2 + b), gdzie Qmax to maksymalna skumulowana ilość przenikliwości, k to stała szybkości, a b to przecięcie. Dopasowanie oceniano za pomocą współczynnika korelacji (R2), przy czym wyższy R2 wskazywał na lepsze dopasowanie.
Analiza statystyczna
Dane surowe dla wszystkich testów behawioralnych in vivo oraz surowe dane chromatograficzne UPLC-MS/MS dla badania permeacji in vitro są udostępnione odpowiednio jako Pliki Uzupełniające 1 i 2. Wszystkie dane eksperymentalne zostały przedstawione jako średnia ± odchylenie standardowe (x̄ ± SD). Analiza statystyczna została przeprowadzona przy użyciu GraphPad Prism 9.0. Do porównania różnic grupowych zastosowano jednokierunkową analizę wariancji (ANOVA), a następnie test wielokrotnych porównań Dunnetta. P < 0,05 uznano za istotne statystycznie.