Pharmacokinetics of Quinolone Derivatives in Rats

Abstract

In many cancers, heat shock protein (HSP) 27 is overexpressed and increases resistance to chemotherapy. In order to overcome chemotherapeutic resistance of cancers, the inhibitors of HSP 27 should be developed. HSP-9 and HSP-16, quinolone derivatives are newly synthesized and show the inhibitory effect on HSP 27 function. In this study, pharmacokinetics of HSP-9 and HSP-16 were examined. When HSP-9 was exposed to plasma, it was changed to HSP-16 because ester bond of HSP-9 was broken. Thus, HPLC/UV method was established for the quantification of HSP-16 in rat plasma. The analysis method was valid in terms of specificity, linearity, accuracy, precision, and sensitivity. It was successfully applied for the determination of plasma concentrations of HSP-16 after intravenous (2 mg/kg), oral (20 mg/kg) and intraperitoneal (10 mg/kg) administration of HSP-9 and HSP-16 to rats. The elimination half-life (t1/2), total clearance (Clt), and apparent volume of distribution (Vd) following intravenous injection of HSP-9 were 0.682 h, 41.8 mL/h, and 35.8 mL respectively. The absolute bioavailability of HSP-9 was 49.5%. However, the t1/2 and Clt were 0.167 h and 2.86 L/h, respectively, after intravenous injection of HSP-16, suggesting that this compound was quickly eliminated from the body. The absolute bioavailability of HSP-16 following oral and intraperitoneal administration were 7.2% and 55.3%, respectively, suggesting that HSP-16 has poor solubility and low permeability compared to HSP-9 due to the loss of ester bond. Therefore, further study is required to develop compounds which have high solubility and permeability with HSP 27 inhibitory activity.;이 연구의 목적은 HSP27 저해제 후보물질인 HSP-9 와 HSP-16을 쥐 혈장 중에서 정량하기 위한 HPLC 방법을 확립하고, 쥐에 HSP-9 와 HSP-16을 정맥 주사, 복강내 투여 그리고 경구 투여한 뒤 얻은 혈장 샘플을 분석하여 약물동태학적으로 평가하는 것이다. HSP-9은 체내에서 ester bond가 깨지면서 HSP-16으로 변하므로 모든 정량은 HSP-16으로 진행하였다. 쥐 혈장에서 HSP-16를 정량하기 위해 혈장에 HSP-16과 내부표준물질인 HSP-3를 순서대로 첨가한 뒤 아세토니트릴을 이용하여 한번에 추출하였다. HSP-16과 내부표준물질의 유지시간은 각각 23.6분, 26.9분이었으며, 이 분석조건에서 두 물질 모두 다른 혈장 성분들로부터 잘 분리되었다. HSP-16의 표준 검량선은 0.025 - 5 μg/mL의 농도 범위에서 직선성을 나타내었다. 이 분석법은 생체시료분석법 밸리데이션 가이드라인에 따라 특이성, 직선성, 정확성, 정밀성, 감도, 안정성 측면에서 모든 기준에 적합함을 검증하였으며, 이는 동물실험 후 얻어진 혈장 샘플을 분석하여 HSP-16의 농도를 검출하는데 적절히 적용되었다. 혈장 중 HSP-16는 실온에서 6시간 동안 안정했고, 전처리 후 안정성을 비롯하여 반복적인 냉, 해동과 장기 보관에 있어서도 모두 안정함을 확인하였다. 또한 HSP-9을 경구투여 하였을 때 생체 이용률은 49.5%였으며, HSP-16을 10 mg/kg 로 복강내 투여하였을 경우에는 생체 이용률이 55.3%였고, 20mg/kg로 경구투여 하였을 때는 7.2%로 낮은 수치를 나타내었다. 이는 HSP-16이 유망한 경구투여제제로 개발하기 위해 용해성과 침투성을 높일 필요가 있음을 시사한다. 결론적으로, 본 연구는 최근 다양한 암환자에서 발현되어 열충격단백질 27을 특이적으로 저해하는 열충격단백질 27 억제제 후보물질 HSP-9과 HSP-16의 체내 동태를 처음으로 연구한 것으로, 본 연구에서 검증한 HPLC-UV 분석법이 향후 HSP-16 유도체의 체내 동태 연구에 활용 가능하다는데 의의가 있다.