Effect of P-glycoprotein Inhibitor Silymarin on the Pharmacokinetics of Paclitaxel in Rats

Abstract

The objective of the present investigation was to examine the effect of P-glycoprotein inhibitor, silymarin (5, 10 and 20 mg/kg) on the pharmacokinetics of paclitaxel (25 mg/kg) administered orally in rats. For the determination of paclitaxel in rat plasma, a HPLC method was developed with a silght modification of the reported HPLC method (Lee et al., 1999). Paclitaxel and n-hexyl p-hydroxy benzoic acid (I.S.) were extracted from the plasma by one-step extraction with tert-butyl methyl ether. After centrifugation of the extracted sample at 3000 rpm for 15 min, organic layer was taken and evaporated at 40℃ for 30 min. The residue was then dissolved in 60 % acetonitrile and the 50㎕ of the sample solution was injected onto a Capcell-pak C18 column with a mobile phase of acetonitrile and 0.1% phosphoric acid (51:49, v/v) at a flow rate of 1.3 mL/min. The effluent was detected at 227 nm utilizing an ultraviolet detector. The paclitaxel and I.S. were eluted at 8.90 min and 16.9 min in rat plasma, respectively. The standard curve was linear over the concentration range from 0.01 to 50 ㎍/㎖. This method was validated with specificity, precision and accuracy. When the paclitaxel formulation (25 mg/kg) was co-administered with silymarin (20 mg/kg) orally, the peak plasma concentration (C_(max)) and the area under the plasma concentration-time curve from 0 hr to 24 hr (AUC_(0-24h) of paclitaxel were significantly greater than those of control (p < 0.05 and p < 0.01, respectively). The elimination half-life (t_(1/2)) and volume of distribution (V_(d)) of paclitaxel in the presence of 5 and 10 mg/kg silymarin were similar to those of control, while t_(1/2) and Vd of paclitaxel with 20 mg/kg silymarin were significantly decreased compared with control (p < 0.05 and p < 0.01, respectively). The absolute bioavailability of paclitaxel co-administered with 5, 10 or 20 mg/kg silymarin was increased approximately 1.2-, 1.5- or 3-fold as compared with control, respectively. The relative bioavailability, C_(max) and AUC_(0-24h) of paclitaxel were also increased with silymarin in a dose-dependent manner. On the basis of the results, the HPLC method developed and validated in the present study was successfully applied to determine the pharmacokinetic parameters of paclitaxel in the absence and presence of silymarin in rats. In addition, the pharmacokinetic parameters of paclitaxel were significantly affected by silymarin, an inhibitor of P-glycoprotein efflux pump present in the intestinal mucosa. In conclusion, oral bioavailability of paclitaxel was improved by the co-administration of a naturally occurring P-glycoprotein inhibitor, silymarin.;본 연구에서는 P-당단백질 활성 저해제인 실리마린 (5, 10 및 20 mg/kg)과 경구용 파클리탁셀 제형을 병용 투여하였을 때 파클리탁셀의 약물동태학에 미치는 실리마린의 효과를 검토하고자 하였다. 쥐의 혈장에서 파클리탁셀을 정량적으로 검출하기 위하여 기존에 보고된 HPLC 분석법을 약간 변형하여 분석법을 개발 및 검증하였다. 쥐 혈장으로부터 파클리탁셀과 내부표준물질인 n-hexyl p-hydroxybenzoic acid를 tert-butyl methyl ether를 사용하여 한번에 추출하였다. 이 시료를 15분 동안 3000rpm으로 원심분리한후 유기층을 취하여 40 ˚C 에서 30분 동안 증발시켰다. 이 잔사를 60% 아세트니트릴에 용해시킨후 Capcell-pak C18컬럼에 주입하였고, 이동상으로는 아세토니트릴과 0.1% 인산 혼합액(51:49, v/v)을 사용하여 자외선 파장 227 nm에서 검출하였다. 파클리탁셀과 내부표준물질은 쥐의 혈장에서 각각 8.90분과 16.9분에 검출되었다. 검량선은 0.01 ~ 50 μg/mL 범위에서 양호한 직선성을 나타내었으며 이 분석법은 충분한 특이성과 정확성 및 정밀성을 가지고 있었다. 경구용 파클리탁셀 제형을 실리마린(20 mg/kg)과 병용투여하였을 때 파클리탁셀의 최고 혈중농도(Cmax)과 혈장 중 약물농도-시간곡선 하 면적(AUC0-24h)은 대조군인 경구용 파클리탁셀 제형을 단독으로 투여한 것에 비해 그 값이 유의적으로 증가하였다 (p < 0.05 및 p < 0.01). 경구용 파클리탁셀 제형을 실리마린 (5 및 10 mg/kg)과 병용투여하였을 때 파클리탁셀의 소실반감기 및 겉보기 분포용적은 대조군과 유사한 값을 가졌다. 반면, 실리마린 (20 mg/kg)를 병용투여하였을 때는 대조군에 비해 그 값이 유의적으로 감소하였다 (p < 0.05 및 p < 0.01). 경구용 파클리탁셀 제형을 실리마린(5, 10 및 20 mg/kg)과 병용투여하였을 때 파클리탁셀의 절대 생체이용률은 대조군에 비해 각각 약 1.2배, 1.5배 및 3배 증가하였다. 상대 생체이용률, Cmax 및 AUC0-24h 또한 실리마린의 투여용량에 의존적으로 그 값이 증가하였다. 이 결과들을 바탕으로 쥐의 혈장 중 파클리탁셀의 HPLC 분석법은 성공적으로 확립되었음을 확인하였고, 파클리탁셀의 약물동태학적 파라미터들은 소장에 존재하는 P-당단백질 활성 저해제인 실리마린에 의해 상당한 영향을 받는다는 사실을 확인할 수 있었다. 결론적으로 파클리탁셀의 경구 생체이용률은 천연물로부터 유래된 P-당단백질 활성 저해제인 실리마린을 병용 투여함으로써 향상되었음을 이번 연구를 통해 확인할 수 있었다.