ANTIDEPRESSANT DRUG ADMINISTRATION TO MICE THROUGH INTRANASAL, INTRAVENOUS AND ORAL ROUTES: FROM BIOANALYSIS TO PHARMACOKINETICS

Abstract

A depressão é uma doença crónica que afeta mais de 300 milhões de pessoas a nível mundial. Apesar da vasta panóplia de fármacos antidepressivos disponíveis na prática clínica, cerca de 1/3 dos doentes é resistente aos mesmos devido, entre outros fatores, à sobreexpressão de transportadores da superfamília ATP-binding cassette (ABC) na barreira hematoencefálica (BHE). Estes transportadores de efluxo, entre os quais se destacam a glicoproteína-P e a Breast Cancer Resistance Protein (BCRP), diminuem a concentração de fármaco que atinge o cérebro, aumentando o risco de desencadear efeito sub-terapêutico.Um antidepressivo de primeira linha e inibidor seletivo da recaptação de serotonina (SSRI)foi identificado como substrato da BCRP in vitro. Como tal, foi aqui avaliado se a sua administração intranasal (IN) poderia ser uma alternativa para uma libertação direta do fármaco para o cérebro, evitando a passagem pela BBB e pelos transportadores de efluxo aíexpressos. Assim, primeiramente desenvolveu-se e validou-se, de acordo com guidelines internacionais, uma técnica de cromatografia líquida de elevada resolução (HPLC) com deteção de fotodíodos (DAD) de forma a quantificar o SSRI no plasma, cérebro e pulmão. A separação cromatográfica foi conseguida eluição isocrática de uma fase móvel composta por tampão fosfato 20 mM (pH=3.8) e acetonitrilo (65:35, v/v). O fármaco e o padrão interno, perampanel, foram extraídos das amostras de plasma, e homogeneizados de cérebro e pulmão através de uma dupla extração líquido-líquido com diclorometano. As recuperações absolutas do fármaco variaram entre 50,51 e 67,40% no plasma, 49,99 e 54,38% no homogeneizado de cérebro e de 68,09 e 80,03% no homogeneizado de pulmão. O método mostrou ser linear nas gamas de concentrações de 0,08 – 3 μg/mL, 0,04 – 1,5 μg/mL e 0,5 – 18 μg/mL no plasma, homogeneizado de cérebro e homogeneizado de pulmão, respetivamente. Os valores de precisão e exatidão intra- e inter-dia inseriram-se dentro dos critérios de aceitação definidos pelas guidelines internacionais.O método aqui otimizado e validado foi, então, aplicado para quantificar o fármaco em amostras obtidas nos ensaios in vivo não-clínicos, os quais compararam a farmacocinética do fármaco após a sua administração por três vias de administração distintas: intravenosa (IV), IN e oral. Nestes ensaios, os murganhos foram divididos em três grupos de acordo com a via de administração do SSRI. Administrou-se a mesma dose única (4,87 mg/kg) por via IV e IN, enquanto a dose oral foi de 10 mg/kg. As concentrações do SSRI foram determinadas emplasma, homogeneizado de cérebro e homogeneizado de pulmão aos 5, 15, 30, 60, 120 e 180 min pós-dose. De acordo com os resultados obtidos, a via IN parece ter um comportamento farmacocinético semelhante à via oral.Portanto, a administração por via IN parece uma estratégia relevante para a administração de antidepressivos.

Depression is a chronic disease that affects more than 300 million people worldwide. Despite the vast array of antidepressant drugs, approximately 1/3 of the patients develop drug resistance due to the overexpression of ATP-binding cassette (ABC) transporters at the blood-brain barrier (BBB). Efflux transporters, including P-glycoprotein and Breast Cancer Resistance Protein (BCRP), decrease the amount of substrate drug that reaches the brain, increasing the risk of sub-therapeutic antidepressant effects. A first-line antidepressant and selective serotonin reuptake inhibitor (SSRI) was identified as a BCRP substrate in vitro. As such, it was herein hypothesized whether the intranasal (IN) route could be an alternative to deliver the drug into the brain, avoiding the BBB and the efflux transporters therein expressed. Firstly, a high-performance liquid chromatography technique (HPLC) with diode-array detection (DAD) was developed and validated to quantify the SSRI in mouse plasma, brain, and lungs, according to international guidelines. Chromatographic separation was achieved by isocratic elution with a mobile phase composed of 20 mM phosphate buffer (pH=3.8) and acetonitrile (65:35, v/v). The drug and the internal standard (IS) were extracted from biological matrices through double liquid-liquid extraction with dichloromethane. Absolute recoveries varied from 50.51 to 67.40% in plasma, 49.99 to 54.38% in brain homogenate, and 68.09 to80.03% in lung homogenate. The method revealed to be linear in the range of 0.08 – 3 μg/mL,0.04 – 1.5 μg/mL, and 0.5 – 18 μg/mL in plasma, brain, and lung, respectively. Linearity, intra- and inter-day accuracy and precision were within acceptance criteria. The method herein optimized was, then, applied to quantify the SSRI in biological samples obtained from in vivo pharmacokinetic studies, in which three routes of administration were compared: intravenous (IV), IN, and oral. Mice were randomly divided into three groups according to the administration route of the SSRI. The same single dose (4.87 mg/kg) was administered by IV and IN route, while the oral dose was 10 mg/kg. SSRI concentrations were determined in plasma, brain and lung homogenates at 5, 15, 30, 60, 120 and 180 min postadministration. According to the results attained, the IN route seems to have a comparable pharmacokinetic behavior to the oral route. Therefore, IN delivery appears to be a relevant strategy for administering antidepressants.