Sağlıklı ve tip 2 diyabet modeli oluşturulan ratlarda verapamilin saksagliptinin farmakokinetiği üzerine etkisi
The effect of verapamil on the pharmacokinetics of saxagliptin in healthy and type 2 diabetes modeled rats
Yazar: ORKUN ATİK
Danışman: PROF. DR. YAVUZ OSMAN BİRDANE
Afyon Kocatepe Üniversitesi / Sağlık Bilimleri Enstitüsü / Farmakoloji ve Toksikoloji (Veterinerlik) Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2023
Konu: Veteriner Hekimliği = Veterinary Medicine

Özet:
Diabetes Mellitus (DM) kronik hiperglisemi ile seyreden, insülin sekresyonunda tamamen ya da kısmen eksiklik ile karakterize metabolik bir hastalıktır. İnsülin sekresyonunda kısmen azalma ve/veya perifer dokularda insülin direnci ile karakterize olan ve diyabet vakalarının yaklaşık %90'ını oluşturan şekli ise Tip 2 Diabetes Mellitus (T2DM)'dir. T2DM hastalarının en önemli hastaneye yatış ve ölüm nedeni olarak kardiyovasküler yan etkiler gösterilmektedir. Bir dipeptidil peptidaz-4 (DPP-4) inhibitörü olan saksagliptinin, T2DM hastalarında glisemik kontrolü sağlamak amacıyla kullanımı önerilir. Verapamil ise bir kalsiyum kanal blokörü olup; hipertansiyon, supraventriküler taşiaritmi ve anjina pektoris gibi kardiyovasküler rahatsızlıklarda kullanımı önerilir. Bu çalışmada sağlıklı ve T2DM modeli oluşturulmuş ratlarda verapamilin, saksagliptinin farmakokinetiği üzerine etkisinin araştırılması amaçlanmıştır. Çalışmada dört farmakokinetik çalışma grubuna (n=192) ek olarak metot validasyon çalışmaları (n=20) ile beraber toplam 212 adet erkek Wistar Albino ırkı rat kullanıldı. Sağlıklı saksagliptin (SS, n=48), sağlıklı verapamil + saksagliptin (SVS, n=48), diyabetik saksagliptin (DS, n=48) ve diyabetik verapamil + saksagliptin (DVS, n=48) grupları farmakokinetik çalışma gruplarını oluşturdu. Ayrıca farmakokinetik çalışma gruplarında, farmakodinamik farklılıkların belirlenmesi için kan glikoz düzeyleri araştırıldı. Etkileşim gruplarındaki ratlara verapamil yedi gün boyunca 10 mg/kg dozunda, saksagliptin ise tüm gruplara sekizinci gün tek doz 20 mg/kg dozunda gastrik gavaj yardımıyla oral yolla uygulandı. Plazma saksagliptin ve 5-hidroksi saksagliptin (5-HS) düzeyleri, yüksek basınçlı sıvı kromatografisi-UV kullanılarak belirlendi. Farmakokinetik parametreleri hesaplamak için bölmesiz metot kullanıldı. SS grubunda saksagliptinin yarılanma ömrü (t1/2λz) 3,97 saat; eğri altında kalan alan (EAA0-∞) değeri 22,84 saat*μg/mL; ortalama kalış süresi (MRT0-∞) 5,11 saat; total klerensi (Cl/F) 875,3 mL/saat/kg; dağılım hacmi (Vdalan/F) 5017,51 mL/kg; doruk konsantrasyonu (Cdoruk) 4,8 ± 1,07 μg/mL ve doruk konsantrasyona ulaşma süresi (Tdoruk) ise 1,5 saat olarak belirlendi. Diyabet ve verapamilin kombine etkisiyle saksagliptine ait t1/2λz ve EAA0-∞ değerlerinde artış gözlenirken; Cl/F değerinde düşüş belirlendi. Verapamil uygulaması ve diyabetik durumun varlığı, saksagliptine ait Cdoruk değerinde artış; Tdoruk değerinde ise düşüşe neden oldu. Metabolit-Ana ilaç Oranı [MAO: (EAA0-∞(5-HS) / EAA0-∞(Saksagliptin))] SS, SVS, DS ve DVS grupları arasında sırasıyla 2,85; 1,5; 2,09 ve 1,01 değerlerinde tespit edildi. Saksagliptin uygulaması ile tüm gruplarda kan glikoz düzeylerinin azaldığı, verapamil ön tedavisi gören gruplardaki azalmanın da daha yüksek oranlarda gerçekleştiği tespit edildi. Verapamilin kan glikoz düzeylerindeki düşüşe katkısı diyabetik rat gruplarında, sağlıklı rat gruplarına kıyasla daha yüksek sayıda örnekleme zamanında istatistiksel olarak anlamlıydı. Diyabetik hastalarda verapamil, saksagliptinin terapötik etkinliğini artırabilir. Ancak bu çalışmada saksagliptinin tek doz kullanılması ve sınırlı sayıda rat üzerinde gerçekleştirilmesi sebebiyle, farmakokinetik ve farmakodinamik verilerin farklı popülasyonlarda tekrarlı uygulama ile ortaya çıkacak sonuçlarla tespit edilmesi ve bu sonuçların hangi mekanizmalar üzerinden şekillendiğinin belirlenmesi, T2DM hastalarında saksagliptin ve verapamil kullanımlarına katkı sağlayacaktır.

Abstract:
Diabetes Mellitus (DM) is a metabolic disease characterized by chronic hyperglycemia and a complete or partial deficiency in insulin secretion. Type 2 Diabetes Mellitus (T2DM), which is characterized by a partial decrease in insulin secretion and/or insulin resistance in peripheral tissues, and accounts for approximately 90% of diabetes cases. Cardiovascular side effects are shown as the most important cause of hospitalization and death in T2DM patients. Saxagliptin, a dipeptidyl peptidase-4 (DPP-4) inhibitor, is recommended for use in T2DM patients to achieve glycemic control. Verapamil, a calcium channel blocker, is recommended for use in cardiovascular disorders such as hypertension, supraventricular tachyarrhythmia and angina pectoris. In this study, it was aimed to investigate the effect of verapamil on the pharmacokinetics of saxagliptin in healthy and T2DM modeled rats. In addition to the four pharmacokinetic study groups (n=192), a total of 212 male Wistar Albino rats with method validation studies (n=20) were used in the study. Healthy saxagliptin (HS, n=48), healthy verapamil + saxagliptin (HVS, n=48), diabetic saxagliptin (DS, n=48) and diabetic verapamil + saxagliptin (DVS, n=48) groups formed the pharmacokinetic study groups. In addition, blood glucose levels were investigated to determine pharmacodynamic differences in pharmacokinetic study groups. Verapamil was administered to the rats in the interaction groups at a dose of 10 mg/kg for seven days, and saxagliptin was administered orally to all groups at a single dose of 20 mg/kg on the eighth day with the help of gastric gavage. Plasma saxagliptin and 5-hydroxy saxagliptin (5-HS) levels were determined using high pressure liquid chromatography-UV. The non-compartmental method was used to calculate the pharmacokinetic parameters. The half-life (t1/2λz) of saxagliptin in the HS group was 3,97 hours, area under the curve (AUC0-∞) value 22,84 h*μg/mL, mean residence time (MRT0-∞) 5,11 hours, total clearance (Cl/F) 875,3 mL/hr/kg, volume of distribution (Vdarea/F) 5017,51 mL/kg, The peak concentration (Cpeak) was 4,8 ± 1,07 μg/mL and the time to reach the peak concentration (Tpeak) was 1,5 hours. With the combined effect of diabetes and verapamil, an increase was observed in the t1/2λz and AUC0-∞ values of saxagliptin, while a decrease was observed in the Cl/F value. Verapamil administration and the presence of a diabetic condition caused an increase in the Cpeak value of saxagliptin and a decrease in the Tpeak value. The values of Metabolite to Parent drug Ratio [MPR: (EAA0-∞(5-HS) / EAA0-∞(Saxagliptin))] were determined as 2,85; 1,5; 2,09 and 1,01 among the HS, HVS, DS and DVS groups, respectively. It was determined that blood glucose levels decreased in all groups with saxagliptin administration, and the decrease was higher in the groups treated with verapamil pre-treatment. The contribution of verapamil to the reduction in blood glucose levels was statistically significant in diabetic rat groups at a higher number of sampling times compared to healthy rat groups. In diabetic patients, verapamil may increase the therapeutic efficacy of saxagliptin. However, since saxagliptin was used in a single dose and was performed on a limited number of rats in this study, determining the pharmacokinetic and pharmacodynamic data with the results that will occur with repeated administration in different populations and determining the mechanisms by which these results are shaped will contribute to the use of saxagliptin and verapamil in T2DM patients.