mesЭкстремальная биомедицинаExtreme Medicine3033-89643033-8972Centre for Strategic Planning of the Federal Medical and Biological Agency10.47183/mes.2025-303mes-303Research ArticleГЛАВНАЯ ТЕМА: ВОПРОСЫ СОВРЕМЕННОЙ ТОКСИКОЛОГИИMAIN TOPIC: CURRENT ISSUES IN TOXICOLOGYОценка острой токсичности и фармакокинетики производного природного феосферида А на лабораторных грызунахEvaluation of acute toxicity and pharmacokinetics of a natural phaeosphaeride A derivative in laboratory rodentshttps://orcid.org/0000-0003-2432-0116АбзианидзеВ. В.AbzianidzeV. V.

Абзианидзе Виктория Вадимовна - канд. хим. наук.

Ленинградская область

Victoria V. Abzianidze - Cand. Sci. (Chem.)

Leningrad Region

vvaavv@mail.ruhttps://orcid.org/0000-0002-7953-7630СкворцовН. В.SkvortsovN. V.

Скворцов Никита Владиславович

Ленинградская область

Nikita V. Skvortsov

Leningrad Region

aelu@yandex.ruhttps://orcid.org/0000-0001-7702-8544КаракашевГ. В.KarakashevG. V.

Каракашев Георгий Васильевич - канд. биол. наук.

Ленинградская область

Georgii V. Karakashev - Cand. Sci. (Biol.)

Leningrad Region

Karakashev58@mail.ruhttps://orcid.org/0000-0003-4050-6172БельтюковП. П.BeltyukovP. P.

Бельтюков Петр Петрович - канд. мед. наук.

Ленинградская область

Petr P. Beltyukov - Cand. Sci. (Med.)

Leningrad Region

biochem2005@rambler.ruhttps://orcid.org/0009-0004-2746-9658СупонинаД. С.SuponinaD. S.

Супонина Диана Сергеевна

Ленинградская область

Diana S. Suponina

Leningrad Region

dina.lykina.97@mail.ruhttps://orcid.org/0009-0007-6238-0925МусатоваВ. О.MusatovaV. O.

Мусатова Валерия Олеговна

Ленинградская область

Valeriya O. Musatova

Leningrad Region

musatova@gpech.ruhttps://orcid.org/0000-0003-0797-3457БогаченковА. С.BogachenkovA. S.

Богаченков Александр Сергеевич - канд. хим. наук.

Ленинградская область

Alexander S. Bogachenkov - Cand. Sci. (Chem.)

Leningrad Region

alexterve@gmail.comhttps://orcid.org/0000-0002-6077-2534КриворотовД. В.KrivorotovD. V.

Криворотов Денис Викторович - канд. хим. наук.

Ленинградская область

Denis V. Krivorotov - Cand. Sci. (Chem.)

Leningrad Region

denhome@bk.ruНаучно-исследовательский институт гигиены, профпатологии и экологии человека Федерального медико-биологического агентстваРоссияResearch Institute of Hygiene, Occupational Pathology and Human EcologyRussian Federation202517112025274441452Copyright © Абзианидзе В.В., Скворцов Н.В., Каракашев Г.В., Бельтюков П.П., Супонина Д.С., Мусатова В.О., Богаченков А.С., Криворотов Д.В., 20252025Абзианидзе В.В., Скворцов Н.В., Каракашев Г.В., Бельтюков П.П., Супонина Д.С., Мусатова В.О., Богаченков А.С., Криворотов Д.В.Abzianidze V.V., Skvortsov N.V., Karakashev G.V., Beltyukov P.P., Suponina D.S., Musatova V.O., Bogachenkov A.S., Krivorotov D.V.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://www.extrememedicine.ru/jour/article/view/303Введение

Введение. Определение метаболизма и фармакокинетики является важным условием при разработке любого лекарственного препарата, в том числе противоракового феосферида А (PPA), который относится к группе природных соединений, обладающих противоопухолевыми свойствами, и был впервые выделен из эндофитного гриба FA39 гарвардскими учеными (Клауди и его коллегами) в 2006 году. Объектом исследования выбрано соединение AV6 — производное природного феосферида А.

Цель

Цель. Изучение острой токсичности и особенностей фармакокинетики полусинтетической субстанции AV6 на платформе природного фитотоксина феосферида А, обладающего противоопухолевыми свойствами, при однократном внутрижелудочном введении соединения AV6 на лабораторных грызунах.

Материалы и методы

Материалы и методы. Исследование острой токсичности AV6 выполнено на самцах мышей Balb/c (30 самцов были разделены на 5 групп по 6 животных в каждой группе). Контрольной группе однократно внутрижелудочно вводили растворитель (масляно-спиртовую эмульсию в объеме 300 мкл), четыре группы (экспериментальные животные) получали AV6 в дозах 5, 50, 300 и 2000 мг/кг м.т. Оценивали динамику массы тела животных, рассчитывали массовые коэффициенты органов. Исследования фармакокинетики выполнены при однократном внутрижелудочном введении AV6 в дозе 25 мг/кг м.т. аутбредным крысам-самцам Wistar. Доза AV6 для фармакокинетического исследования рассчитана на основании данных об острой токсичности с учетом коэффициента межвидового переноса. Для количественного определения AV6 в плазме крови и моче использован МС/МС метод. Статистический анализ проведен с использованием ПО GraphPad Prism 5.

Результаты

Результаты. На основании данных об острой токсичности при внутрижелудочном введении производное феосферида А — AV6 можно отнести к 3-му классу опасности (гибель животных наблюдали исключительно в группе 2000 мг/кг м.т.). При визуальной оценке внутренних органов явных макроскопических признаков патологии выявлено не было. Также не было обнаружено статистически значимых изменений массовых коэффициентов внутренних органов экспериментальных животных по сравнению с контролем. Разработана процедура количественного определения AV6 на основе ВЭЖХ-МС/МС анализа. Определены метаболиты, образующиеся в организме крыс in vivo. При сравнении хроматограмм плазмы крови крысы через 1 час после внутрижелудочного введения AV6 и спустя 10 часов после введения установлено, что через час после введения пик AV6 по интенсивности в 20 раз превосходил пик М2. Однако через 10 часов интенсивность пика AV6 уменьшилась, в то время как интенсивность пика метаболита М2 увеличилась.

Выводы

Выводы. Соединение AV6 относится к умеренно опасным веществам. Данные о структуре метаболитов AV6, производного природного феосферида А, полученные в ходе фармакокинетического исследования на крысах, свидетельствуют о невысокой скорости метаболизма вещества, что обусловлено преимущественно химическими превращениями у атома азота лактамного цикла, в результате чего образуются метаболиты, которые могут выделяться в составе мочи. Наиболее вероятными механизмами таких превращений являются окислительное деацилирование и следующий за ним гидролиз. Выполненное доклиническое исследование по оценке острой токсичности AV6, его метаболизма и фармакокинетики является одним из этапов для переноса полученных ранее авторами данных о противоопухолевом потенциале этого производного природного феосферида А и дальнейшей реализации исследований in vivo.

Introduction

Introduction. The determination of metabolism and pharmacokinetics is an essential requirement in the development of any drug. Phaeosphaeride A (PPA) is an anticancer agent belonging to the group of natural compounds with antitumor properties, which was first isolated from the endophytic fungus FA39 by Harvard scientists (Claudy et al.) in 2006. In this study, we investigate compound AV6, which is a derivative of natural phaeosphaeride A.

Objective

Objective. To study the acute toxicity and pharmacokinetic characteristics of the semi-synthetic substance AV6 obtained based on phaeosphaeride A, a natural phytotoxin with antitumor properties, following a single intragastric administration of AV6 in laboratory rodents.

Materials and methods

Materials and methods. The acute toxicity of AV6 was studied using 30 male Balb/c mice, which were divided into five groups of six animals each. The control group received a single intragastric administration of a solvent (oil-alcohol emulsion, 300 µL volume), while four experimental groups received AV6 at doses of 5, 50, 300, and 2000 mg/kg bw. Body weight dynamics were evaluated, and organ mass coefficients were calculated. The pharmacokinetic study was performed following a single intragastric administration of AV6 at a dose of 25 mg/kg bw to outbred male Wistar rats. The AV6 dose for the pharmacokinetic study was determined based on acute toxicity data, accounting for the interspecies conversion factor. Quantitative determination of AV6 in blood plasma and urine was performed using the MS/MS method. Statistical analysis was conducted using GraphPad Prism 5 software.

Results

Results. According to the acute toxicity data following intragastric administration, the AV6 phaeosphaeride A derivative  can be classified as hazard class 3 (animal mortality was observed exclusively in the 2000 mg/kg bw group). Visual examination of internal organs revealed no apparent macroscopic signs of pathology. No statistically significant changes in the mass coefficients of internal organs were detected in experimental animals compared to controls. A quantitative determination procedure for AV6 was developed based on HPLC–MS/MS analysis. Metabolites formed in rats in vivo were identified. A comparison of rat blood plasma chromatograms 1 h and 10 h after intragastric AV6 administration showed that, after 1 h, the AV6 peak intensity was 20 times higher than the M2 peak. However, after 10 h, the AV6 peak intensity decreased, while the metabolite M2 peak intensity increased.

Conclusion

Conclusion. Compound AV6 is classified as a moderately hazardous substance. Data on the structure of AV6 metabolites (a derivative of natural phaeosphaeride A) obtained during pharmacokinetic studies in rats indicate a relatively low metabolic rate of the compound. This is primarily due to chemical transformations at the nitrogen atom of the lactam ring, resulting in metabolites that may be excreted in urine. The most probable mechanisms of these transformations are oxidative deacylation followed by hydrolysis. The completed preclinical study evaluating the acute toxicity, metabolism, and pharmacokinetics of AV6 represents a crucial step in translating previous findings on the antitumor potential of this derivative of natural phaeosphaeride A and advancing in vivo research.

природный феосферид Aфармакокинетикаметаболизмострая токсичностьВЭЖХ-МС анализnatural phaeosphaeride Apharmacokineticsmetabolismacute toxicityHPLC–MS analysisисследование выполнено без спонсорской поддержкиthe study was performed without any financial supportReferencesMoten A, Schafer D, Farmer P, Kim J, Ferrari M. Redefining global health priorities: Improving cancer care in developing settings. Journal of Global Health. 2014;4(1):010304. https://doi.org/10.7189/jogh.04.010304Moten A, Schafer D, Farmer P, Kim J, Ferrari M. Redefining global health priorities: Improving cancer care in developing settings. Journal of Global Health. 2014;4(1):010304. https://doi.org/10.7189/jogh.04.010304Delahaye C, Figarol S, Pradines A, Favre G, Mazieres J, Calvayrac O. Early steps of resistance to target therapies in non-small-cell lung cancer. Cancer.2022;14(11):2613. https://doi.org/10.3390/cancers14112613Delahaye C, Figarol S, Pradines A, Favre G, Mazieres J, Calvayrac O. Early steps of resistance to target therapies in non-small-cell lung cancer. Cancer.2022;14(11):2613. https://doi.org/10.3390/cancers14112613Whitmire M, Ammerman J, de Lisio P, Killmer J, Kyle D, Mainstone E, et al. LC-MS/MS Bioanalysis Method Development, Validation, and Sample Analysis: Points to Consider When Conducting Nonclinical and Clinical Studies in Accordance with Current Regulatory Guidances. Journal of Analytical and Bioanalytical Techniques. 2011;1(1):S4–001. https://doi.org/10.4172/2155-9872.S4-001Whitmire M, Ammerman J, de Lisio P, Killmer J, Kyle D, Mainstone E, et al. LC-MS/MS Bioanalysis Method Development, Validation, and Sample Analysis: Points to Consider When Conducting Nonclinical and Clinical Studies in Accordance with Current Regulatory Guidances. Journal of Analytical and Bioanalytical Techniques. 2011;1(1):S4–001. https://doi.org/10.4172/2155-9872.S4-001Maloney KN, Hao W, Xu J, Gibbons J, Hucul J, Roll D, et al. Phaeosphaeride A, an inhibitor of STAT3-dependent signaling isolated from an endophytic fungus. Organic Letters 2006;8(18):4067–70. https://doi.org/10.1021/ol061556fMaloney KN, Hao W, Xu J, Gibbons J, Hucul J, Roll D, et al. Phaeosphaeride A, an inhibitor of STAT3-dependent signaling isolated from an endophytic fungus. Organic Letters 2006;8(18):4067–70. https://doi.org/10.1021/ol061556fAbzianidze VV, Efimova KP, Poluektova EK, Trishin YuG, Kuznetsov VA. Synthesis and characterization of natural phaeosphaeride A and semi-natural phaeosphaeride B derivatives. Mendeleev Communications. 2017;27(5):490–2. https://doi.org/10.1016/j.mencom.2017.09.020Abzianidze VV, Efimova KP, Poluektova EK, Trishin YuG, Kuznetsov VA. Synthesis and characterization of natural phaeosphaeride A and semi-natural phaeosphaeride B derivatives. Mendeleev Communications. 2017;27(5):490–2. https://doi.org/10.1016/j.mencom.2017.09.020Abzianidze VV, Zakharenkova S, Kuznetsov VA, Beltyukov P, Moiseeva N, Mejia J, et al. Synthesis and Biological Evaluation of Phaeosphaeride A Derivatives as Antitumor Agents. Molecules. 2018;23(11):3043. https://doi.org/10.3390/molecules23113043Abzianidze VV, Zakharenkova S, Kuznetsov VA, Beltyukov P, Moiseeva N, Mejia J, et al. Synthesis and Biological Evaluation of Phaeosphaeride A Derivatives as Antitumor Agents. Molecules. 2018;23(11):3043. https://doi.org/10.3390/molecules23113043Abzianidze VV, Moiseeva NI, Suponina DS, Zakharenkova SA, Rogovskaya NYu, Laletina LA, et al. Natural Phaeosphaeride A Derivatives Overcome Drug Resistance of Tumor Cells and Modulate Signaling Pathways. Pharmaceuticals. 2022;15(4):395. https://doi.org/10.3390/ph15040395Abzianidze VV, Moiseeva NI, Suponina DS, Zakharenkova SA, Rogovskaya NYu, Laletina LA, et al. Natural Phaeosphaeride A Derivatives Overcome Drug Resistance of Tumor Cells and Modulate Signaling Pathways. Pharmaceuticals. 2022;15(4):395. https://doi.org/10.3390/ph15040395Abzianidze VV, Kadochnikov VV, Suponina DS, Skvortsov NV, Beltyukov PP, et al. X-ray structure and in silico molecular docking of a natural phaeosphaeride A derivative for targets associated with kinase cascades. Mendeleev Communications. 2023;33:534–6. https://doi.org/10.1016/j.mencom.2023.06.030Abzianidze VV, Kadochnikov VV, Suponina DS, Skvortsov NV, Beltyukov PP, et al. X-ray structure and in silico molecular docking of a natural phaeosphaeride A derivative for targets associated with kinase cascades. Mendeleev Communications. 2023;33:534–6. https://doi.org/10.1016/j.mencom.2023.06.030Абзианидзе ВВ, Бельтюков ПП, Захаренкова СА, Кузнецов ВА, Лукина ДС, Уколов АИ и др. Новые производные феосферида, обладающие противоопухолевой активностью, способ получения и применение этих соединений. Патент Российской Федерации № 2748533;2021. EDN: HBRZRKAbzianidze VV, Beltyukov PP, Zakharenkova SA, Kuznetsov VA, Lukina DS, Ukolov AI, et al. New phaeosphaeride derivatives with antitumor activity, method for obtaining and application of these compounds. Patent of Russian Federation No. 2748533;2021 (In Russ.). EDN: HBRZRKАбзианидзе ВВ, Моисеева НИ, Бельтюков ПП, Захаренкова СА, Кузнецов ВА, Супонина ДС и др. Новые производные феосферида, обладающие цитотоксической, противоопухолевой активностью и способностью преодолевать лекарственную устойчивость. Патент Российской Федерации № 2809986;2023. EDN: LVBHXGAbzianidze VV, Moiseeva NI, Beltyukov PP, Zakharenkova SA, Kuznetsov VA, Suponina DS, et al. New phaeosphaeride derivatives with cytotoxic, antitumor activity and the ability to overcome drug resistance. Patent of Russian Federation No. 2809986;2023 (In Russ.). EDN: LVBHXGBijsterbosch MK, Duursma AM, Bouma JM, Gruber M. The plasma volume of the Wistar rat in relation to the body weight. Experientia. 1981;37(4):381–2. https://doi.org/10.1007/BF01959874Bijsterbosch MK, Duursma AM, Bouma JM, Gruber M. The plasma volume of the Wistar rat in relation to the body weight. Experientia. 1981;37(4):381–2. https://doi.org/10.1007/BF01959874Diehl KH, Hull R, Morton D, Pfister R, Rabemampianina Y, Smith D, et al. A good practice guide to the administration of substances and removal of blood, including routes and volumes. Journal of Applied Toxicology. 2001;21(1):15–23. https://doi.org/10.1002/jat.727Diehl KH, Hull R, Morton D, Pfister R, Rabemampianina Y, Smith D, et al. A good practice guide to the administration of substances and removal of blood, including routes and volumes. Journal of Applied Toxicology. 2001;21(1):15–23. https://doi.org/10.1002/jat.727

The authors declare that there are no conflicts of interest present.