Effects of Verapamil on Pharmacokinetics of Docetaxel in Rats

Abstract

The objective of this study was to investigate the effect of P-gp inhibition on the pharmacokinetics of docetaxel following IV and administration of docetaxel into rats in the presence and absence of verapamil treatment. Docetaxel and paclitaxel, an internal standard, were extracted from the rat plasma with acetonitrile. Under our validated HPLC analytical conditions, docetaxel and IS were eluted at 12.4 and 14.7 min in rat plasma, respectively. Their corresponding peaks were well separated from endogenous substances. The calibration curve was linear over the concentrations between 0.05 and 10.0 μg/mL. The intra- and inter-day precision and accuracy of 4 QC samples were quite acceptable. Apparent volume of distribution (Vd) and total clearance (Clt) of docetaxel were 2.85 L and 2.00 L/h, respectively. Elimination half-lives (t1/2) of docetaxel following IV and oral administration were 1.07 and 0.817 h, respectively. The maximum plasma concentration (Cmax) and the time required to reach Cmax (Tmax) of docetaxel were approximately 0.199 μg/mL and 0.367 h, respectively. The absolute bioavailability of docetaxel was determined to be 6.28%. After oral co-administration of docetaxel with verapamil at a dose of 10 and 20 mg/kg, the absolute bioavailability of docetaxel was increased to 9.99 and 16.8%, respectively. After pretreatment with verapamil at the oral doses of 10 and 20 mg/kg, the absolute bioavailability was increased to 17.4 and 16.6%, respectively. In conclusion, a simple HPLC method useful to quantify docetaxel in rat plasma was developed and validated with regard to specificity, linearity, precision and accuracy. It was found that oral absorption of docetaxel was very low. The pharmacokinetic parameters of docetaxel were significantly affected by verapamil, an inhibitor of P-gp efflux pump. The treatment of rats with verapamil led to considerable improvement in oral bioavailability of docetaxel.;도세탁셀은 유방, 난소와 폐암 치료 목적으로 사용되며 파클리탁셀의 반합성 유도체이다. 도세탁셀은 P-당단백질과 같은 약물 수송체의 높은 친화력과 광범위한 CYP 3A4 대사 때문에 경구 생체이용률이 매우 낮다. 따라서 본 연구에서는 P-당단백질 저해제인 베라파밀을 사용하여 도세탁셀의 경구 생체이용률을 향상시키고자 하였다. 쥐의 혈장에서 도세탁셀을 정량하기 위하여 혈장 중 도세탁셀과 내부표준물질인 파클리탁셀을 추출액인 아세토니트릴을 사용하여 한 번에 추출하였다. 도세탁셀과 내부표준 물질의 유지시간은 각각 12.4분 및 14.7분이었으며, 이 분석조건에서 도세탁셀의 검량선은 0.05-10.0 μg/mL의 농도 범위에서 양호한 직선성을 나타내었다. 또한 본 분석법은 도세탁셀을 검출하는데 충분한 감도, 정확성 및 정밀성을 갖고 있음을 보여주었다. 약동학 실험 결과, 도세탁셀의 분포용적(Vd)은 2.85 L, 총 클리어런스(Clt)는 2.00 h/L이었고, 소실반감기(t1/2)는 정맥 투여한 경우는 1.07시간, 경구 투여한 경우는 0.817시간이었다. 또한, 도세탁셀의 절대 생체이용률은 6.28%로 매우 낮게 나타났다. 도세탁셀과 베라파밀을 동시에 경구로 투여했을 때 절대 생체이용률은 베라파밀을 10 mg/kg로 투여한 경우 9.99%, 베라파밀을 20mg/kg로 투여한 경우 16.8%로 도세탁셀만 투여했을 때 보다 상당히 증가하였다. 베라파밀을 경구로 투여한 후 30분 뒤에 도세탁셀을 경구 투여했을 때의 절대 생체이용률은 베라파밀을 10 mg/kg로 투여한 경우 17.4%, 베라파밀을 20mg/kg로 투여한 경우 16.6%로 도세탁셀만 경구 투여한 경우보다 모두 통계적으로 유의하게 증가하였다. 결론적으로 쥐의 혈장 중 도세탁셀의 HPLC 분석법은 특이성, 직선성, 정밀성 및 정확성을 통해 검증되었고, 이는 동물실험 후 얻어진 혈장 샘플에서 도세탁셀의 농도를 검출하는데 유용하게 적용되었다. 또한 베라파밀은 소장에 존재하는 P-당단백질의 활성을 억제함으로써 도세탁셀의 위장관 흡수를 증가시켜 도세탁셀의 절대 생체이용률(경구 흡수율)을 1.6 ~2.8배 증가시켰다.