Nouvelles méthodes pour l’Administration intranasale sous anesthésie par Inhalation pour évaluer des nez-de-Brain Drug Delivery
Summary
Nous décrivons ici deux nouvelles méthodes d’administration intranasale stable sous anesthésie par inhalation avec le stress physique minimale pour les animaux de laboratoire. On décrit également une méthode pour l’évaluation quantitative des niveaux de distribution de drogues dans le cerveau via la voie de nez-à-cerveau à l’aide de radioactif [14C]-inuline comme substrat modèle de macromolécules soluble dans l’eau.
Abstract
Administration par voie nasale a été signalée à être une voie potentielle pour les livraison de nez-à-cerveau d’agents thérapeutiques qui contourne la barrière hémato – encéphalique. Toutefois, on a peu de rapports en ce qui concerne non seulement l’analyse quantitative, mais aussi des conditions optimales d’administration et de schémas pour les enquêtes de nez-à-cerveau livraison de dosage. Des progrès limités dans la recherche sur les mécanismes de voie nez-à-cérébrale utilisant des rongeurs représentant un obstacle important en termes de conception de systèmes de livraison du nez-à-cerveau de médicaments candidats.
Pour obtenir des progrès à cet égard, nous avons développé et évalué deux nouvelles méthodes d’administration intranasale stable sous anesthésie par inhalation pour les animaux de laboratoire. On décrit également une méthode pour l’évaluation des niveaux de distribution de drogues dans le cerveau via la voie de nez-à-cerveau à l’aide de radio-marquées [14C]-inuline (poids moléculaire : 5 000) comme substrat modèle de macromolécules soluble dans l’eau.
Au départ, nous avons développé un protocole d’administration intranasale axée sur la pipette à l’aide de masques temporairement ouvrantes, qui nous a permis d’effectuer une administration fiable aux animaux sous anesthésie stable. Grâce à ce système, [14C]-inuline pouvait être envoyé au cerveau avec peu d’erreurs expérimentales.
Par la suite, nous avons développé un protocole d’administration intranasale entraînant une canulation inverse du côté des voies respiratoires par le biais de le œsophage, ce qui a été développé pour minimiser les effets de la clairance mucociliaire (MC). Cette technique a conduit à des taux significativement plus élevés [14C]-inuline, qui détecta quantitativement dans le bulbe olfactif, cerveau et bulbe rachidien, que la méthode de la pipette. Cela semble être parce que la rétention de la solution médicamenteuse dans la cavité nasale a été considérablement augmentée par l’administration active à l’aide d’une pompe à seringue dans la direction opposée du MC dans la cavité nasale.
En conclusion, les deux méthodes d’administration intranasale développée dans cette étude peuvent s’attendre à être des techniques extrêmement utiles pour l’évaluation pharmacocinétique chez les rongeurs. La méthode inverse de canulation, en particulier, pourrait être utile pour évaluer le potentiel de nez-à-cerveau livraison de candidats-médicaments.
Introduction
Biomédicaments tels que les anticorps, les oligonucléotides et les peptides sont considérés comme ayant des applications potentielles comme de nouveaux agents thérapeutiques pour les troubles du système nerveux central réfractaires qui n’ont actuellement aucun traitement curatif. Toutefois, étant donné que la plupart des biomédicaments sont des macromolécules soluble dans l’eau, livraison du sang dans le cerveau via l’administration par voie intraveineuse ou orale est extrêmement difficile en raison de l’impédance de la barrière sang – encéphalique (BHE).
Ces dernières années, l’administration intranasale a été signalée à être une voie potentielle pour les livraison de nez-à-cerveau d’agents thérapeutiques qui évite le BBB1,2,3,4,5. Toutefois, on a relativement peu de rapports au sujet de l’analyse quantitative des nez-à-cerveau voie livraison6. En outre, il n’y a eu pratiquement aucun rapport sur les conditions d’administration optimale mis en place et les schémas posologiques, tels que volume, fois, périodes de temps et la vitesse, des enquêtes de la livraison de nez-à-cerveau. Les lacunes susmentionnées peuvent être attribuées pour les raisons suivantes : (i) une méthode optimale d’administration intranasale pour souris doit être établi, et (ii) par voie nasale administration en pipettant également, qui est généralement utilisée, est généralement caractérisée par variation interindividuelle chez les animaux en raison de la clairance mucociliaire (MC), menant ainsi souvent à sous-estimer le potentiel de la livraison effective de nez-à-cerveau d’un médicament particulier.
Anesthésie par inhalation, l’isoflurane (initiation : 4 %, entretien : 2 %) avec une inhalation masque pour rongeurs a gagné l’utilisation répandue, dans le but de réduire ou d’éliminer la douleur associée à la chirurgie effectuée sur des animaux de laboratoire. L’utilisation de masques rend relativement simple à exécuter typique de médicaments chez les animaux expérimentaux sous anesthésie par inhalation par voies intraveineuse et sous-cutanée, intrapéritonéales. Toutefois, dans le cas de l’administration intranasale, le masque doit être retiré temporairement des animaux pour l’administration de médicaments. Avec moins de 2 % d’entretien isoflurane, animaux typiquement réveille rapidement de l’anesthésie par inhalation. Lorsque le volume d’administration par dose est important, cela pourrait provoquer la solution médicamenteuse s’écouler de la cavité nasale dans le œsophage, et donc une grande dose peut devoir être décomposé en plusieurs plus petites doses pour l’administration intranasale de petites animaux. Comme l’administration intranasale nécessite le retrait du masque pour une administration répétée et suffisamment de temps pour la livraison de la cavité nasale soutenue, il est fort probable que souris éveillerait de l’anesthésie au cours de la procédure d’administration. Cela rend très difficile d’effectuer l’administration intranasale sous un état stable d’anesthésique et contribue probablement à la variation inter-individuelle de nez-à-cerveau livraison chez les rongeurs.
Dans cette étude, nous avons donc mis au point deux nouvelles méthodes d’administration intranasale stable sous anesthésie par inhalation, qui imposent des contraintes physiques minimes sur les animaux de laboratoire. La première méthode, nous avons utilisé un masque temporairement ouvrant qui permet l’administration intranasale pendant l’anesthésie par inhalation. La partie ouvrante du masque intègre une fiche de silicone qui peut être utilisée conformément au calendrier d’administration pour faciliter l’administration intranasale stable à l’aide d’une pipette. Pour la seconde méthode, une canule a été chirurgicalement insérée pour passer de le œsophage dans la cavité nasale et une pompe à seringue a ensuite été attachée à cela afin que la solution de drogue pourrait être distribuée directement et de manière fiable dans la cavité nasale sous inhalation stable anesthésie. Cette méthode peut améliorer la livraison de médicaments dans le cerveau via la route de nez-à-cerveau, parce qu’en considérablement réduisant au minimum les effets de la MC, médicament mémorisable dans la cavité nasale s’améliorerait. En outre, les auteurs décrivent une méthode d’évaluation quantitative des niveaux de distribution de drogue (% pour le cerveau de la dose injectée/g) dans le cerveau à l’aide de radio-marquées [14C]-inuline [masse moléculaire (mm) : 5 000] comme substrat modèle de soluble dans l’eau macromolécules.
Protocol
Representative Results
Discussion
La livraison de nez-à-cerveau de médicaments devrait avoir un effet prononcé sur les troubles du système nerveux central parce que cette voie représente une voie de transport directe qui contourne la BHE. Trois voies différentes de nez-à-cerveau ont été signalés à la date8. La première est la voie du nerf olfactif, qui passe de la muqueuse olfactive dans la muqueuse nasale pour le cerveau via le nerf olfactif. La seconde est la voie du nerf trijumeau, qui passe de la muqueuse respirato…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Cette étude a été financée en partie par le projet de Branding privé recherche universitaire du MEXT ; une subvention pour Research (C) scientifique (17 K 08249 [à T.K. et T.S.]) de la société japonaise pour la Promotion de la Science (JSPS) ; une subvention pour la recherche de la Fondation Hamaguchi pour la promotion de biochimie [à T.S.] et la Fondation des sciences Takeda [à T.K.]. Nous remercions M. Yuya Nito et Mme Akiko Asami pour leur précieuse assistance technique dans les expériences.
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 |
References
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