Neuartige Methoden für intranasale Verabreichung unter Inhalation Anästhesie auszuwertende Nase zu Gehirn Drug Delivery
Summary
Hier beschreiben wir zwei neuartige Methoden der stabile intranasale Verabreichung unter Inhalation Anästhesie mit minimaler körperlicher Belastung für die Versuchstiere. Wir beschreiben auch eine Methode zur quantitativen Bewertung der Droge-Verteilung-Spiegel im Gehirn über die Nase zu Gehirn Weg mit radioaktiven [14C]-Inulin als Modell Substrat von wasserlöslichen Makromolekülen.
Abstract
Intranasale Verabreichung wurde berichtet, um einen möglichen Weg für die Nase-zu-Gehirn-Lieferung von Therapeutika werden, die die Blut – Hirn-Schranke umgeht. Allerdings gab es einige Berichte über nicht nur die Quantitative Analyse, sondern auch die optimale Verwaltung Bedingungen und Dosierung Therapien für Untersuchungen von Nase zu Gehirn Lieferung. Die geringen Fortschritte in der Forschung auf Nase, Gehirn Weg Mechanismen mit Nagetieren stellt eine erhebliche Behinderung in Bezug auf die Gestaltung von Nase zu Gehirn-Delivery-Systeme für Kandidat Drogen.
Um einige Fortschritte in dieser Hinsicht zu gewinnen, haben wir entwickelt und evaluiert zwei neuartige Methoden der stabilen intranasale Verabreichung unter Inhalation Anästhesie für Versuchstiere. Wir beschreiben auch eine Methode für die Bewertung der Droge-Verteilung-Spiegel im Gehirn über die Nase zu Gehirn Weg mit Radio-Label [14C]-Inulin (Molekulargewicht: 5.000) als Modell Substrat von wasserlöslichen Makromolekülen.
Zunächst entwickelten wir eine Pipette-basierte intranasale Verabreichung-Protokoll unter Verwendung vorübergehend öffenbare Masken, die ermöglicht, zuverlässige Verabreichung an Tiere unter stabilen Anästhesie durchführen. Mit diesem System [14C]-Inulin an das Gehirn mit wenig experimentellen Fehler übermittelt werden konnten.
Wir haben anschließend eine intranasale Verabreichung Protokoll mit umgekehrter Kanülierung seitens der Atemwege durch die Speiseröhre, die entwickelt wurde, zur Minimierung der Auswirkungen von Mucociliary Clearance (MC) entwickelt. Diese Technik führte zu einer deutlich höheren [14C]-Inulin, die quantitativ in den Riechkolben, Großhirn und Medulla Oblongata, als die Pipette Methode entdeckt wurde. Dies scheint da Eigentumsvorbehalt der Wirkstofflösung in der Nasenhöhle durch aktive Administration über eine Spritzenpumpe in Richtung gegenüber der MC in der Nasenhöhle deutlich erhöht wurde.
Abschließend können die beiden Methoden der intranasale Verabreichung entwickelt in dieser Studie voraussichtlich sehr nützliche Techniken für die Bewertung der Pharmakokinetik bei Nagetieren. Die umgekehrte Kanülierung Methode könnte insbesondere für die Bewertung des vollen Potenzials von Nase zu Gehirn Lieferung von Wirkstoffkandidaten nützlich sein.
Introduction
Biopharmaka wie Peptide, Oligonukleotide und Antikörper werden als mögliche Anwendung als neuartiger Therapeutika für feuerfeste Zentralnervensystem Störungen haben, die derzeit keine kurative Therapie. Da die meisten Biopharmaka wasserlösliche Makromoleküle sind, ist Lieferung aus dem Blut in das Gehirn Über intravenöse oder orale Verabreichung jedoch extrem schwierig, da die Impedanz der Blut – Hirn-Schranke (BBB).
In den letzten Jahren wurde intranasale Verabreichung berichtet, einen möglichen Weg für die Nase-zu-Gehirn-Lieferung von Therapeutika, die die BBB1,2,3,4,5vermeidet. Allerdings gab es relativ wenige Berichte über die Quantitative Analyse von Nase zu Gehirn Weg Lieferung6. Darüber hinaus gab es praktisch keine Berichte über etablierte optimale Verwaltung Bedingungen und Dosierung Therapien, wie Lautstärke, Zeiten, Fristen und Geschwindigkeit, für Untersuchungen von Nase zu Gehirn Lieferung. Die genannten Mängel können aus folgenden Gründen zugeschrieben werden: (i) eine optimale Methode der intranasale Verabreichung für Mäuse muss noch festgelegt werden, und (Ii) intranasale Verwaltung durch pipettieren, die in der Regel verwendet wird, zeichnet sich in der Regel durch interindividuelle Unterschiede zwischen den Tieren aufgrund Mucociliary Clearance (MC), führt dabei häufig zu Unterschätzungen von Nase zu Gehirn Realerfüllung Potenzial eines bestimmten Medikaments.
Inhalation Anästhesie mit Isofluran (Einleitung: 4 %, Wartung: 2 %) mit einer Inhalation Maske für Nager erlangt hat weit verbreiteten Einsatz, mit dem Ziel der Verringerung oder Beseitigung der Schmerzen im Zusammenhang mit Operation an Versuchstieren durchgeführt. Die Verwendung von Masken macht es relativ einfach, typische Medikamentengabe bei Versuchstieren Narkose Einatmen über die subkutane, intraperitonealen und intravenösen Routen durchführen. Die Maske muss jedoch bei der intranasale Verabreichung von den Tieren für Medikamentengabe vorübergehend entfernt werden. Mit Wartung unter 2 % Isofluran, Tiere erwachen in der Regel rasch aus der Inhalation Narkose. Wenn die Verwaltung Volumen pro Dosis groß ist, könnte dadurch die Wirkstofflösung aus der Nasenhöhle in die Speiseröhre fließen, und daher eine einzelne große Dosis müssen möglicherweise in mehrere kleinere Dosen für intranasale Verabreichung an kleine zerlegt werden Tiere. Wie intranasale Verabreichung Maske entfernen für wiederholte Anwendung und ausreichend Zeit für die nachhaltige Nasenhöhle Lieferung erfordert, gibt es eine hohe Wahrscheinlichkeit, die Mäuse bei der Verwaltung aus der Narkose erwachen würde. Dies macht es sehr schwierig, intranasale Verabreichung unter Narkose stabil durchzuführen und wahrscheinlich trägt zu der beobachteten interindividuelle Variation von Nase zu Gehirn Lieferung unter Nagetieren.
In dieser Studie entwickelten wir daher zwei neuartige Methoden der stabilen intranasale Verabreichung unter Inhalation Anästhesie, die minimalen körperliche Belastung auf Versuchstiere zu verhängen. Für die erste Methode benutzten wir eine vorübergehend öffenbare Maske, die intranasale Verabreichung während der Inhalation Anästhesie ermöglicht. Die öffenbare Teil der Maske enthält einen Silikon-Stecker, der nach Verwaltung Timing verwendet werden kann, um stabile intranasale Verabreichung mit einer Pipette zu erleichtern. Für die zweite Methode eine Kanüle wurde operativ eingefügt, um vom Ösophagus in die Nasenhöhle gelangen und eine Spritzenpumpe wurde dann dazu befestigt, so dass die Wirkstofflösung direkt und zuverlässig in die Nasenhöhle unter stabilen Inhalation zugestellt werden konnte Anästhesie. Diese Methode kann die Abgabe von Medikamenten in das Gehirn über die Nase zu Gehirn-Route verbessern, weil erheblich minimieren die Auswirkungen von MC, Droge retentively in der Nasenhöhle verbessert werden würde. Darüber hinaus beschreiben wir eine Methode zur Bewertung der Droge Verteilerebenen (% der injizierten Dosis/g Gehirn) im Gehirn mit Radio-Label [14C] quantitativ-Inulin [Molekulargewicht (MW): 5.000] als Modell Substrat von wasserlöslichen Makromoleküle.
Protocol
Representative Results
Discussion
Die Nase-zu-Gehirn-Abgabe von Medikamenten wird voraussichtlich eine ausgeprägte Wirkung auf Erkrankungen des zentralen Nervensystems haben, weil dieser Weg eine direkte Transportroute darstellt, die die BBB umgeht. Datum8wurden drei verschiedene Nase zu Gehirn Wege beschrieben. Der erste ist der Riechnerv Weg, die von der olfaktorischen Schleimhaut in der Nasenschleimhaut auf Vorderhirn über den Riechnerv übergeht. Die zweite ist den Trigeminus-Weg von der respiratorischen Schleimhaut in der N…
Divulgazioni
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Diese Studie wurde zum Teil durch die Private Universität Branding Forschungsprojekt von MEXT unterstützt; eine Beihilfe für wissenschaftliche Research (C) (17 K 08249 [, t.k. und T.S.]) von der Japan Society for the Promotion of Science (JSPS); ein Zuschuss für die kooperative Forschung aus der Hamaguchi Foundation for Advancement of Biochemistry [zu T.S] und der Takeda Science Foundation [TK]. Wir danken Herrn Yuya Nito und Frau Akiko Asami für ihre wertvolle technische Hilfe bei der Durchführung der Experimente.
Materials
| ddY mouse | Japan SLC, Inc. | Male, 4-6 weeks, 20-30 g | |
| Isoflurane | Pfizer | v002139 | |
| Isoflurane setup | SHINANO manufacturing CO. LTD. | SN-487-OTAir, SN-489-4 | |
| Isoflurane mask | SHINANO manufacturing CO. LTD. | For small rodents | |
| Isoflurane mask (Opneable type) | SHINANO manufacturing CO. LTD. | Special orders | |
| Anesthesia Box | SHINANO manufacturing CO. LTD. | SN-487-85-02 | |
| Animal experiments scissors-1 | NATSUME SEISAKUSHO CO., LTD. | B-27H | |
| Animal experiments scissors-2 | NATSUME SEISAKUSHO CO., LTD. | B-13H | |
| Tweezers-1 | FINE SCIENCE TOOLS Inc. | 11272-30 | Dumont #7 Dumoxel |
| Tweezers-2 | NATSUME SEISAKUSHO CO., LTD. | A-12-1 | |
| Cannula tube (PE-50) | Becton, Dickinson and Company. | 5069773 | I.D.: 0.58 mm, O.D.: 0.965 mm |
| Cannula tube (SP-10) | NATSUME SEISAKUSHO CO., LTD. | KN-392 | I.D.: 0.28 mm, O.D.: 0.61 mm |
| Shaver | MARUKAN, LTD. | DC-381 | |
| Stereoscopic microscope | Olympus Corporation | SZ61 | |
| Needle 27G 1/2 in 13 mm | TERUMO CORPORATION | NN-2738R | |
| 1 mL syringe | TERUMO CORPORATION | SS-01T | |
| Syringe pump | Neuro science | NE-1000 | |
| Cellulose membrane | Toyo Roshi Kaisya, Ltd. | 00011090 | |
| Micro spatula | Shimizu Akira Inc. | 91-0088 | |
| Micropipette (0.5-10 uL) | Eppendorf AG | Z368083 | |
| Pipette chip | Eppendorf AG | 0030 000.811 | |
| Tape | TimeMed Labeling System, Inc. | T-534-R | For fixing mouse |
| [14C]-Inulin | American Radiolabeled Chemicals Inc. | ARC0124A | 0.1 mCi/mL |
| EtOH | Wako Pure Chemical Industries, Ltd. | 054-00461 | |
| Liquid scintillation counter | Perkin Elmer Life and Analytical Sciences, Inc | Tri-Carb 4810TR |
Riferimenti
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