A cross-comparative pharmacokinetic study of Klimalanin (ingestion or sublingual intake)

Full Text

Abstract

Beta-alanine (Klimalanin) is generally used for the treatment and prevention of vasomotor disturbances (hot flushes) in menopausal period. This paper presents the results of a comparative analysis of the beta-alanine pharmacokinetics with a single ingestion and sublingual intake in the group of 12 volunteers. The comparison showed that sublingual administration was characterized by a faster and more intense pharmacokinetics, and higher concentrations of active beta-alanine in the blood plasma.

Full Text

Приливы – вегетативные расстройства периода климактерия, проявлениями которых являются волна интенсивного жара, профузный пот, покраснение кожи лица и шеи. Приливы начинаются за несколько лет до наступления менопаузы и продолжаются в течение нескольких лет. Несмотря на то что этиология приливов далеко не полностью изучена, приливы связывают с падением уровней эстрогенов в перименопаузе и нарушениями функционирования терморегуляторного ядра головного мозга. Проведенные ранее систематические анализы аминокислоты b-аланина, являющегося основой препарата Клималанин для терапии приливов, наряду с результатами биофизического моделирования позволили предположить существование быстрого нейрорегуляторного механизма купирования приливов при приеме b-аланина. Воздействие препарата обусловлено взаимодействием с глициновыми, гистаминовыми и другими рецепторами, а также стабилизацией энергетического метаболизма за счет образования карнозина [1]. Препарат Клималанин (1 таблетка – 400 мг b-аланина) используется для терапии и профилактики приливов. Предварительные клинические наблюдения указывают на существование «быстрого» эффекта на начинающийся прилив при сублингвальном применении Клималанина, что может быть обусловлено более быстрым нарастанием уровня b-аланина в плазме крови при рассасывании. Однако для подтверждения этой гипотезы необходимо проведение детального фармакокинетического (ФК) анализа b-аланина и его метаболитов. Результаты такого анализа с использованием бескамерной модели представлены в настоящей работе. Заметим, что различают бескамерные и камерные (однокамерные, двухкамерные и многокамерные) подходы к анализу фармакокинетики лекарственных средств. Преимущество бескамерного подхода – минимально возможное число допущений о механизме ФК-взаимодействий по сравнению с камерными моделями. Поэтому, когда необходимо охарактеризовать основные ФК-параметры препарата при разных способах приема (например, площадь под кривой – AUC, клиренс – CL, период полувыведения – Т1/2, время и максимальное значение достигаемой концентрации Tmax, Cmax, объем распределения – VD и т.д.), бескамерный ФК-анализ является, как правило, предпочтительной методологией [2]. Материалы и методы В исследовании участвовали 12 женщин в постменопаузе (возраст 48–56 лет). У всех участниц менструации прекратились за полгода-год до начала исследования. Всем обследованным был поставлен постоянный катетер на локтевую вену. В 9:00, 9:10, 9:20, 9:30, 10:00, 11:00, 12:00 были взяты образцы венозной крови объемом 10 мл исходно до приема препарата Клималанин в дозе 1200 мг (3 таблетки), а затем с 10-минутными интервалами в течение первых 30 мин, затем через 1 ч (в 10:00, т.е. через 60 мин), затем через 2 ч (в 11:00, т.е. через 120 мин), через 3 ч (в 12:00, т.е. через 180 мин). Затем в каждом образце определялись уровни b-аланина, карнозина, пантотеновой кислоты и глюкозы. Определение концентраций b-аланина в плазме крови Для определения b-аланина отбирали 2 мл крови в обработанные гепарином центрифужные пробирки, центрифугировали 3000 об/мин в течение 5 мин. Полученная плазма депротеинизировалась с помощью 200 мкл 30%W=V 50-сульфосалициловой кислоты, с последующим 20-кратным разведением и подщелачиванием с 0,1 М боратным буфером. Раствор доводили до рН 9,65, 1 мл экстракта дериватизировали, подвергали анализу с помощью высокоэффективной жидкостной хроматографии с флуоресцентной детекцией, сравнением со стандартами от 1 до100 ммоль/л [3]. Анализ карнозина в плазме Образцы крови центрифугировали 2000 об/мин 10 мин при 4°С. Плазму (5 мл) перемешивали с 0,36 М раствора хлорной кислоты 30 с, нагревали на кипящей водяной бане 5 мин. Пробы центрифугировали 2000 об/мин 10 мин, отфильтровывали, обрабатывали 120 мкмоль о-фтальальдегида 2 мин при комнатной температуре. Концентрации карнозина были определены высокоэффективной жидкостной хроматографией с помощью модифицированного метода K.Teahon и J.Rideout [4, 5]: отделение проводили с использованием 5 μм колонки Hypersil ODS. Подвижная фаза состояла из одной части метанола и трех частей ацетата натрия (0,3 М, рН 5,5) и пропускалась со скоростью 1,5 мл/мин. Температура колонки поддерживалась на уровне 30°C. Карнозин определяли с помощью детектора флуоресценции с возбуждением и испусканием на длинах волн 310 и 375 нм соответственно. Фармакокинетический анализ В ходе настоящего анализа был использован бескамерный метод ФК-анализа, который позволяет охарактеризовать такие ФК-параметры препарата, как AUC, CL, Т1/2, Tmax, Cmax, VD и т.д. Параметры бескамерной модели, рассчитанные в настоящем исследовании на основании ФК-кривых (зависимостей концентрации от времени) b-аланина и его метаболитов, описаны в табл. 1. Для расчета этих параметров использовался программный пакет P.Solver [6]. Результаты В исследовании ФК-параметров b-аланина участвовали 6 пациенток с историей приливов и 6 женщин, не имевших приливов после окончания менструаций. Общая характеристика участниц исследования представлена в табл. 2. Несмотря на то что у всех участвовавших в исследовании пациенток менструации прекратились за полгода-год до начала исследования, пациентки с приливами характеризовались рядом отличий в клинических параметрах. Так, у пациенток с приливами менструации закончились в более позднем возрасте (53±3 года, без приливов – 48±1 год, p=0,038), у 5 из 6 пациенток отмечены нарушения менструальной функции (предменструальный синдром – ПМС – или нерегулярные менструации, p=0,08). Три пациентки с приливами имели также мастопатию (p=0,09) и не более одних родов в анамнезе (0,67±0,58), в то время как у пациенток без приливов в анамнезе одни и более роды (1,67±0,58, p=0,05). Все пациентки входили в исследование дважды (7 и 21 февраля 2013 г.). В первый раз все женщины принимали Клималанин внутрь, а через 2 нед – сублингвально. После приема препарата у пациенток проводился 8-кратный забор крови – в 9:00, 9:10, 9:20, 9:30, 10:00, 11:00, 12:00 и 15:00. Из каждого образца выделяли плазму крови, в которой определяли уровни b-аланина, его основного метаболита карнозина, вторичного метаболита b-аланина пантотеновой кислоты, а также уровни глюкозы и строились ФК-кривые (т.е. зависимости концентрации от времени) для каждого из исследованных веществ. Полученные ФК-кривые пациенток при приеме Клималанина внутрь и сублингвально представлены на рис. 1. Для каждой из ФК-кривых был проведен расчет ФК-параметров по бескамерной модели. Затем сделан анализ статистически достоверных различий в рассчитанных значениях параметров для установления ФК-различий как при разных способах приема препарата, так и для установления особенностей ФК-реакции на b-аланин у здоровых участниц и пациенток с приливами. Различия в фармакокинетике b-аланина и его метаболитов при разных способах приема препарата Клималанин (бескамерная модель) Сравнительный анализ ФК-параметров b-аланина (бескамерная модель) при приеме внутрь и сублингвально показал достоверные отличия по каждому из ФК-параметров, рассчитанных в соответствии с бескамерной моделью (табл. 3). В целом сублингвальный прием таблеток Клималанина характеризовался более быстрой и более интенсивной фармакокинетикой. При сублингвальном приеме Cmax и Clast были достоверно выше, а Tmax было существенно ниже (в среднем на 18±16 мин). Cmax при приеме сублингвально составила 319±62 мкмоль/л, а при приеме внутрь – только 210±60 мкмоль/л. Таким образом, всасывание b-аланина из ротовой полости в плазму крови проходит существенно быстрее, чем системное всасывание через желудочно-кишечный тракт. AUC, MRTt и Т1/2 были существенно выше при сублингвальном приеме. AUC (параметр AUCt в табл. 1, 3) обычно используется для оценки относительной биодоступности при сравнении ряда препаратов или разных методов приема (время, доза, способ приема) одного и того же препарата. Достоверно более высокое (p=0,001) значение AUC (прием внутрь – 547±102 мкмоль/л*ч, сублингвально – 763±55 мкмоль/л*ч) обусловлено более выраженным пиком концентрации препарата в плазме крови и указывает на то, что больший процент препарата поступает в кровь именно при рассасывании таблеток. Тренды к более высоким значениям MRTt (среднее общее время молекулы препарата проводят в организме после его приема в заданной дозе; внутрь – 2,51±0,21 ч, сублингвально – 2,63±0,24 ч, p=0,089) и T1/2, внутрь – 14±7 ч, сублингвально – 52±88 ч, p=0,098) подтверждают более высокую степень удержания препарата в плазме крови при рассасывании. В ходе анализа данных, собранных в настоящем исследовании, было установлено, что сублингвальный прием Клималанина характеризуется более низкими значения CL и VD. CL препарата определяется как объем крови, из которого весь препарат удаляется за единицу времени, и составил CL=9,33±5,46 л/ч при приеме внутрь и CL=7,39±5,80 л/ч при приеме сублингвально (p=0,065). Более низкие значения CL при приеме сублингвально свидетельствуют о гораздо меньшей степени «рассеивания» препарата при приеме сублингвально, чем при приеме внутрь. VD также известен как кажущийся объем распределения и вычисляется для оценки распределения препарата между плазмой и другими тканями после перорального или парентерального введения. VD – это некоторый «фармакологический», или теоретический, объем воды, в котором лекарство должно быть растворено (при условии равномерного распределения), чтобы обеспечить такой же диапазон концентраций, как и наблюдаемый при измерении ФК-кривой. Достоверно большее значение VD при приеме внутрь (VD=141±21 л) по сравнению с сублингвальным (VD=88±17 л, p=0,004) показывает, что препарат более разбавлен, т.е. в большей степени распределен по другим тканям, а не в плазме крови. Поэтому сублингвальный прием Клималанина обеспечивает более высокие действующие концентрации b-аланина в плазме крови по сравнению с приемом внутрь. Уникальность настоящего ФК-исследования в том, что помимо исследования уровней b-аланина были также изучены динамика концентраций основных метаболитов b-аланина (карнозина и пантотеновой кислоты), а также уровней глюкозы в плазме крови при приеме внутрь и сублингвально. Анализ динамики концентраций метаболитов b-аланина дает возможность независимо подтвердить выводы, сделанные на основе ФК-анализа концентраций b-аланина, и наряду с уровнями глюкозы отчасти отражает состояние энергетического баланса организма при приеме препарата. Совместный анализ данных по динамике концентраций b-аланина и его метаболитов также позволяет оценить фармакодинамические особенности препарата, но подобного рода анализ выходит за рамки настоящей статьи. В данной работе для анализа достоверности различий в динамике концентраций метаболитов b-аланина, карнозина и пантотеновой кислоты при приеме Клималанина внутрь и сублингвально была использована та же методология сравнительного анализа значений ФК-параметров, рассчитанных для индивидуальных ФК-кривых, что и для b-аланина в рамках бескамерной ФК-модели. Несмотря на то что карнозин не вводится в организм, а образуется из вводимого в организм b-аланина, использование бескамерной модели для анализа все же позволило установить существенные различия в эффективности приема Клималанина внутрь и сублингвально. Рассчитанные значения ФК-параметров для карнозина указывают на то, что сублингвальный прием b-аланина приводит к достоверно более высоким уровням карнозина в плазме крови (табл. 4, рис. 2). Так, при приеме b-аланина сублингвально отмечается более Cmax карнозина – 56±23 мг/л, чем при приеме внутрь (34±17 мг/л, p=0,0309). При этом Tmax карнозина в плазме крови отмечается гораздо раньше при приеме сублингвально (36±36 мин), чем при приеме внутрь (1,50±0,77 ч, p=0,0256). Более низкие значения MRTt и Lz, по всей видимости, соответствуют более эффективному накоплению карнозина в клетках. С использованием бескамерного ФК-анализа не было установлено достоверных различий в ФК-показателях образующейся из b-аланина пантотеновой кислоты (витамин В5) при сравнении данных по приему Клималанина внутрь и сублингвально. Последнее обусловлено, вероятно, значительным разбросом абсолютных значений уровней пантотеновой кислоты между индивидуальными пациентами (рис. 3). Достоверные различия в динамике пантотеновой кислоты потенциально могут быть установлены с использованием нестандартных, более сложных ФК и фармакодинамических моделей. Следует отметить, что измерения уровней глюкозы в плазме крови после приема b-аланина позволили установить интересный факт: сублингвальный прием Клималанина способствовал снижению уровней глюкозы в плазме крови в конце наблюдений (т.е. через 6 ч после приема Клималанина). Так, на момент окончания наблюдения (15:00) уровни глюкозы составили 6,58±1,59 ммоль/л при приеме внутрь и 5,90±1,08 ммоль/л (p=0,0562) при сублингвальном приеме при норме 4,1–5,9 ммоль/л для возраста 14–60 лет. При этом тренд к более низким уровням глюкозы наблюдается уже через 30 мин после приема Клималанина (прием внутрь – 5,82±1,43 ммоль/л, 4,88±0,59 ммоль/л, p=0,083). Более низкие уровни глюкозы натощак соответствуют более сбалансированному энергетическому метаболизму [1]. Заключение В настоящей работе представлены результаты комплексного анализа фармакокинетики b-аланина, в ходе которого измерялись не только уровни b-аланина, но и его основных метаболитов – карнозина и пантотеновой кислоты. Сравнительный анализ ФК-параметров b-аланина по так называемой бескамерной ФК-модели при приеме внутрь и сублингвально достоверно показал, что прием таблеток Клималанина сублингвально характеризуется более быстрым и более интенсивным накоплением b-аланина и его главного метаболита карнозина в плазме крови. Прием Клималанина сублингвально также способствует снижению уровней глюкозы в плазме крови. Таким образом, сублингвальный прием Клималанина может более эффективно стабилизировать энергетический метаболизм (за счет накопления карнозина в клетках и снижения уровня глюкозы) и тем самым способствовать большему снижению риска сосудистых пароксизмов (приливов), чем просто при приеме внутрь. Результаты настоящего исследования также указывают на перспективные направления дальнейших исследований фармакокинетики и фармакодинамики препаратов на основе b-аланина. 1. Существенный интерес представляет проведение ФК-анализа b-аланина и его метаболитов с использованием камерных (компартментных) моделей. Такого рода анализ позволит не только получить более полное представление о механизмах накопления b-аланина в организме, но и аргументированно показать, что всасывание b-аланина из ротовой полости непосредственно в плазму крови гораздо ближе, чем это принято считать, к внутривенному введению препаратов по сравнению с системным всасыванием через желудочно-кишечный тракт. 2. Использование компартментных моделей может позволить установить достоверные различия в уровнях пантотеновой кислоты, которые не были найдены с использованием бескамерной модели фармакокинетики вследствие существенного разброса уровней пантотеновой кислоты между индивидуальными пациентами. 3. Совместный анализ данных по динамике концентраций b-аланина и его метаболитов с использованием нестандартных ФК и фармакодинамических моделей позволит оценить фармакодинамические особенности препарата. 4. Представляет интерес проведение отдельного анализа по установлению различий в фармакокинетике b-аланина у пациенток с приливами и здоровых пациенток. В частности, особый интерес представляет сравнение особенностей ФК b-аланина у здоровых женщин и пациенток с приливами при двух формах приема препарата Клималанин (внутрь и сублингвально).
×

References

  1. Громова О.А., Торшин И.Ю., Лиманова О.А., Никонов А.А. Патофизиология вегетативно - сосудистых пароксизмов (приливы) в период менопаузы у женщин и механизмы воздействия b - аланина. Новая клинико - фармакологическая концепция. Гинекология. 2010; 12 (2): 1–12.
  2. Gabrielsson J, Weiner D. Non - compartmental analysis. Methods Mol Biol 2012; 929: 377–89.
  3. Harris R.C, Tallon M.J, Dunnett M et al. The absorption of orally supplied b - alanine and its effect on muscle carnosine synthesis in human vastus lateralis. Amino Acids 2006; 30: 279–89.
  4. Teahon K, Rideout J. A sensitive and specific high performance liquid chromatographic assay for imidazole dipeptides and 3-methylhistidine in human muscle biopsies, serum and urine. Biomed Chromatogr 1992; 6: 16–22.
  5. Park Y.J, Volpe S.L, Decker E.A. Quantitation of Carnosine in Humans Plasma after Dietary Consumption of Beef. J Agric Food Chem 2005; 53: 4736–9.
  6. Zhang Y, Huo M, Zhou J et al. An add - in program for pharmacokinetic and pharmacodynamic data analysis in Microsoft Excel. Comput Methods Programs Biomed 2010; 99 (3): 306–14.

Statistics

Views

Abstract: 149

Article Metrics

Metrics Loading ...

Refbacks

  • There are currently no refbacks.


Creative Commons License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution-NonCommercial-ShareAlike 4.0 International License.

This website uses cookies

You consent to our cookies if you continue to use our website.

About Cookies