Φυσικοχημικά χαρακτηριστικά των περιεχομένων του γαστρεντερικού σωλήνα και η σημασία τους στη διαλυτότητα φαρμάκων

Abstract

The objectives of the present study were to characterize under conditions simulating Bioavailability Bioequivalence studies the luminal composition of the upper GI tract of fasted and fed healthy adults, to characterize the luminal composition of the upper GI contents of dogs under the same conditions and to compare the usefulness of artificial media and canine contents in the assessment of solubility of two weak bases (ketoconazole and dipyridamole) in fasted and fed human aspirates. Twenty healthy volunteers received 250 ml water or 500 ml Ensure plusO (a complete nutrient drink) through a nasogastric tube and samples were aspirated from the antrum of the stomach or the duodenum for a period up to 3.5h post ‘meal’ administration. Samples were analyzed for PEG, pH, buffer capacity, osmolality, surface tension, pepsin, total carbohydrates, total protein content, bile salts and lipid content. Four dogs were administered the same ‘meals’ through a nasogastric tube and samples were aspirated from the gastric antrum or collected from a jejunal fistula for a period up to 3h. Canine samples were analyzed for the same physicochemical parameters as the human samples. The solubility of dipyridamole and ketoconazole were measured in artificial media (FaSSIF and FeSSIF containing various bile salts and buffer species), in pooled canine contents and in pooled human aspirates. Following Ensure plusO administration in humans, gastric pH was elevated, buffer capacity ranged from 14 and 28 mmol/L/DpH (vs. 7 mmol/L/DpH), contents were hyperosmolar, gastric pepsin levels doubled and surface tension was 30% lower than after administration of water. Post- and preprandial duodenal pH values were initially similar, but slowly decreased to 5.2 postprandially, while buffer capacity increased from 5.6 mmol/l/DpH (fasted) to 18-30 mmol/l/DpH (p<0.05). Postprandial surface tension in the duodenum decreased by > 30%, bile salt levels were 2-4 times higher, luminal contents were hyperosmotic and the presence of peptides, sugars and lipids (mainly as free fatty acids) was confirmed. In dogs, pH, buffer capacity and osmolality in stomach and jejunal contents, in fasted and fed state conditions, followed similar patterns with those in humans. Surface tension was lower than in humans in all occasions and pepsin levels were negligible. Bile salts levels in canine jejunal contents were higher than in humans. For both dipyridamole and ketoconazole, solubility in media prepared with pure sodium taurocholate and simulating the fasting intestinal conditions, was lower than the solubility in human intestinal aspirates. Solubility in canine intestinal contents collected after water administration was higher than in human intestinal aspirates. However, the difference, although significant, it was very small for the two first samples of canine intestinal contents, for which the influence of administered water was apparent. Solubility of both dipyridamole and ketoconazole in human aspirates collected after administration of 500 ml Ensure plusO was not significantly affected by aspiration times, for times up to 120 min. post Ensure plusO administration. For dipyridamole, solubility increased significanlty in aspirates collected 180 minutes after meal’s administration (due to big drop of pH). In contrast, ketoconazole’s solubility was significantly decreased 180 minutes after Ensure plusO in comparison with the solubility in aspirates collected up to 120 post Ensure plusO administration (due to big drop of bile salts level). For dipyridamole, only the solubility in FeSSIFcr,c was similar to the solubility in human aspirates collected at times up to 120 min. after Ensure plusO administration. For ketoconazole, only the solubility in FeSSIFcr and FeSSIFcr,c were similar to the solubility in human aspirates collected at 180 min. For both compounds the solubility in fed canine intestinal contents overestimated the solubility in human intestinal contents, especially for the more lipophilic ketoconazole. Briefly, although evaluation of solubility in the upper small intestinal is generally possible by using artificial media containing crude taurocholic acid, estimation of luminal solubility of highly lipophilic compounds in the fed state, requires the addition of lipolytic products. Canine luminal contents may also be valuable for estimating intralumenal solubility in the fasted small intestine if contents are collected early after oral administration of a glass of water.

Οι στόχοι της παρούσας μελέτης ήταν, η μέτρηση των φυσικοχημικών χαρακτηριστικών των περιεχομένων του ανώτερου ΓΕ αυλού υγιών εθελοντών κατά τη διαπεπτική περίοδο και την περίοδο πέψης, σε συνθήκες που προσομοιώνουν αυτές που επικρατούν στις μελέτες απορρόφησης φαρμάκων, η μέτρηση των φυσικοχημικών χαρακτηριστικών των περιεχομένων του ανώτερου ΓΕ αυλού σκύλων στις ίδιες συνθήκες και η συγκριτική αξιολόγηση της χρησιμότητας των προσομοιωμένων μέσων και των περιεχομένων της νήστιδας σκύλων στην εκτίμηση της διαλυτότητας δύο λιπόφιλων ασθενών βάσεων (διπυριδαμόλης και κετοκοναζόλης) στα δωδεκαδακτυλικά περιεχόμενα υγιών εθελοντών. Στην περίοδο πέψης (μετά τη χορήγηση του Ensure plusO), το pH των περιεχομένων του στομάχου αυξήθηκε σε σχέση με αυτό που μετρήθηκε κατά τη διαπεπτική περίοδο (μετά τη χορήγηση νερού), όπως αυξήθηκε και η ρυθμιστική χωρητικότητα (εύρος διάμεσων τιμών 14-28 mmol/L/DpH έναντι 7 mmol/L/DpH). Τα περιεχόμενα του στομάχου παρέμειναν υπερωσμωτικά για 3 τουλάχιστον ώρες, τα επίπεδα της πεψίνης διπλασιάστηκαν και η επιφανειακή τάση μειώθηκε κατά 30% περίπου σε σχέση με τη διαπεπτική περίοδο. Στα περιεχόμενα του δωδεκαδάκτυλου, το pH μετά τη χορήγηση του Ensure PlusO ήταν παρόμοιο με αυτό που μετρήθηκε κατά τη διαπεπτική περίοδο, αλλά στη συνέχεια μειώθηκε μέχρι την τιμή 5,2, 3,5 h μετά τη χορήγηση του «γεύματος». Η ρυθμιστική χωρητικότητα αυξήθηκε από 5,6 mmol/l/DpH κατά τη διαπεπτική περίοδο σε 18-30 mmol/l/DpH κατά την περίοδο της πέψης. Η επιφανειακή τάση μειώθηκε κατά 30% περίπου σε σχέση με τη διαπεπτική περίοδο, τα χολικά άλατα αυξήθηκαν 2 έως 4 φορές, τα υγρά ήταν συνεχώς υπερωσμωτικά και υπήρχε σταθερή παρουσία θρεπτικών συστατικών (πρωτεΐνες, υδατάνθρακες και λίπη). Αξιοσημείωτο είναι το γεγονός της παρουσίας λιπολυτικών προϊόντων (κυρίως ελεύθερων λιπαρών οξέων) τουλάχιστον 3,5h μετά τη χορήγηση του γεύματος. Στους σκύλους, το pH, η ρυθμιστική χωρητικότητα και η ωσμωτικότητα των περιεχομένων του στομάχου και της νήστιδας τόσο κατά τη διαπεπτική περίοδο όσο και κατά την περίοδο της πέψης, ήταν παρόμοια με αυτά που μετρήθηκαν και στους ανθρώπους. Αντίθετα, η επιφανειακή τάση ήταν σταθερά χαμηλότερη και η παρουσία της πεψίνης σχεδόν αμελητέα σε όλες τις περιπτώσεις. Τέλος, στα περιεχόμενα της νήστιδας των σκύλων η συγκέντρωση των χολικών αλάτων ήταν σημαντικά μεγαλύτερη σε όλες τις περιπτώσεις. Σε ότι αφορά στις διαλυτότητες, τόσο για τη διπυριδαμόλη όσο και για την κετοκοναζόλη, οι διαλυτότητές τους στα υγρά που αναρροφήθηκαν από ανθρώπους ήταν υψηλότερες από εκείνες στα μέσα που προσομοίωναν τα υγρά του λεπτού εντέρου κατά τη διαπεπτική περίοδο και είχαν παρασκευαστεί με καθαρό ταυροχολικό νάτριο και χαμηλότερες από εκείνες στα υγρά που συλλέχθηκαν από σκύλους. Ωστόσο οι διαλυτότητες στα δείγματα που συλλέχθηκαν από σκύλους αμέσως μετά την χορήγηση νερού, ήταν πολύ πιο κοντά με τις αντίστοιχες στα ανθρώπινα υγρά. Οι διαλυτότητες στα υγρά που αναρροφήθηκαν από ανθρώπους μέχρι και 120 min. μετά τη χορήγηση του Ensure plusO δεν διέφεραν σημαντικά μεταξύ τους. Για τη διπυριδαμόλη, η διαλυτότητα στα υγρά που αναρροφήθηκαν από ανθρώπους 180 min. μετά τη χορήγηση του Ensure plusO ήταν σημαντικά υψηλότερη από ότι η διαλυτότητα σε άλλους χρόνους (λόγω της μεγάλης μείωσης του pH), ενώ για την κετοκοναζόλη συνέβαινε το αντίθετο (λόγω της μεγάλης μείωσης της συγκέντρωσης των χολικών). Στην περίπτωση της διπυριδαμόλης μόνο η διαλυτότητα στο FeSSIFcr,c δε διέφερε σημαντικά από τις διαλυτότητες στα υγρά που αναρροφήθηκαν από ανθρώπους μέχρι και 120 min. μετά τη χορήγηση του Ensure plusO, ενώ για την κετοκοναζόλη οι διαλυτότητες σε δύο FeSSIFcr και FeSSIFcr,c δεν ήταν σημαντικά διαφορετικές από τις τιμές που μετρήθηκαν στα υγρά που αναρροφήθηκαν από ανθρώπους 180 min. μετά τη χορήγηση του Ensure plusO. Τέλος, για τα δύο φάρμακα (ιδιαιτέρως όμως για την πιο λιπόφιλη κετοκοναζόλη) οι διαλυτότητες που μετρήθηκαν στα υγρά που συλλέχθηκαν από τη νήστιδα σκύλων κατά τη περίοδο της πέψης, υπερεκτιμούσαν την πραγματικότητα. Συνοπτικά, αν και η εκτίμηση της διαλυτότητας στον ανώτερο εντερικό αυλό είναι γενικά δυνατή με τη χρήση μέσων που προσομοιώνουν τη διαπεπτική περίοδο και την περίοδο πέψης και περιέχουν μίγμα χολικών αλάτων, για τα πολύ λιπόφιλα μόρια είναι απαραίτητη η προσθήκη λιπολυτικών προϊόντων. Τα περιεχόμενα του εντέρου σκύλων μπορούν να φανούν χρήσιμα στην εκτίμηση της διαλυτότητας μορίων κατά τη διαπεπτική περίοδο, εφόσον έχουν συλλεχθεί αμέσως μετά από τη χορήγηση νερού.