Pharmacokinetic Study of Nox Inhibitor in Rats Using Validated HPLC Method

Abstract

Reduced nicotinamide adenine dinucleotide phosphate (NADPH) oxidase, 즉 Nox 효소는 활성산소 (·O₂-) 의 생성을 촉매하는 효소로, 이것은 숙주방어, 세포의 증식과 분화, apoptosis, growth-related signaling pathway의 활성과 쇠퇴를 포함한 다양한 생리작용에 관여하는 것으로 알려져 있다. NADPH 효소의 활성과 발현의 잘못된 조절로 인해 ROS의 제거가 비효율적으로 되면 oxidative stress가 발생하며, 이는 주요한 심혈관계 질환의 발달로 이어질 수 있다. 따라서, 이 효소의 선택적인 억제제의 개발이 필요하다. Nox inhibitor의 스크리닝 과정 중 발견한 # 89403, (3-phenyl-1-(pyridin-2-yl)-1H-pyrazol-5-ol)은 in vitro상에서 효과를 보였다. 일곱 가지의 Nox isoform들 중, Nox inhibitor # 89403은 특히 Nox 1 와 4 에 선택성을 보였고, 이는 심혈관계 질환의 감소 가능성을 보여준다. 이번 연구의 목적은 쥐 혈장 중에서 Nox inhibitor #89403의 정량을 위한 specific HPLC 분석 기법을 개발하고 검증한 후, 이 물질을 쥐에게 경구투여와 정맥투여 한 후 얻은 샘플을 약물동태학적으로 평가하는 것이었다. 이번 연구에서 개발한 HPLC 분석 기법은 쥐 혈장중의 Nox inhibitor # 89403을 분석하기 위해 특이성, 직선성, 정확성과 정밀성 부분에서 성공적으로 검증되었다. Nox inhibitor # 89403은 빠른 흡수 후, 넓은 분포용적을 나타냈으며, 또한 체내에서의 소실이 매우 빨랐고, 반감기도 매우 짧았다. 절대 생체이용률 또한 매우 낮게 나타났다. 이는 이 물질의 난용성인 성질과 체액에서의 낮은 안정성 때문인 것으로 보인다. 따라서, 이 물질의 수용해도와, 체액 중 안정성을 향상시켜 이상적인 약물동태학적 profile을 나타내는 물질로 변형 시키는 것이 필요하다. 이번 실험에서 가장 의미있는 결과는 쥐에서 Nox inhibitor # 89403 의 약물동태학적 파타미터를 처음으로 구하였다는 것이라 할 수 있겠다.;Reduced nicotinamide adenine dinucleotide phosphate (NADPH) oxidase, Nox enzyme, catalyzes the production of superoxide (·O₂-). It has been known that Nox enzymes are involved in various physiological events including host defense, cell proliferation, differentiation, apoptosis, senescence, and activation of growth-related signaling pathways. The dys-regulation of the expression and activation of NADPH oxidase coupled with inefficient ROS removal often results in the development of major cardiovascular diseases by oxidative stress. Therefore, there is an obvious need for the development of selective inhibitors of these enzymes. In the screening process of Nox inhibitors, # 89403 (3-phenyl-1-(pyridin-2-yl)-1H-pyrazol-5-ol) was found to be effective in vitro. Of the seven Nox isoforms, Nox inhibitor # 89403 was selectively inhibit the function of Nox 1 and 4, suggesting the possibility of the reduction of cardiovascular diseases. The purposes of the present study were to develop and validate a specific HPLC method for the quantification of Nox inhibitor # 89403 in rat plasma and to evaluate its pharmacokinetics in rats after IV and oral administrations. The HPLC method developed in this study was successfully validated with specificity, linearity, precision, and accuracy for the analysis of Nox inhibitor # 89403 in rat plasma. Nox inhibitor # 89403 was quickly absorbed, highly distributed to body organs, and cleared from the body quickly with short elimination half-life. Absolute bioavailability of the compound was very low due, at least in part, to its poor aqueous solubility and low stability in biological fluids. Thus, aqueous stability and biological stability of the compound should be improved to obtained favorable pharmacokinetic profile. To the best of our knowledge, this is the first report on pharmacokinetics of Nox inhibitor # 89403 in rats.