Impact of Salt Form Modification on the Absorption Kinetics of Gemigliptin : A Comparative Study of Tartrate and Picolinate Salts = 염 형태 변경이 제미글립틴의 흡수 동역학에 미치는 영향: 주석산 염과 피콜린산 염의 비교 연구

국문 초록 (Abstract)

본 연구는 제미글립틴 주석산염과 피콜린산염의 비교약동학적 특성을 규명하고, 염 형태가 경구 생체이용률, 흡수 동태, 그리고 용량 비례성에 미치는 기전적 차이를 평가하는 것을 목적으로 하였다.랫드 혈장 중 제미글립틴 정량을 위해 민감하고 특이적인 LC-MS/MS 분석법을 개발하고 검증하였다. 해당 분석법은 2-1,000 ng/mL 농도 범위에서 우수한 직선성(r2 > 0.99)을 나타내었으며, 정확성(91.7-107.5%), 정밀성(CV 1.22-6.07%), 추출 회수율 및 매트릭스 효과 등 모든 밸리데이션 항목이 FDA 가이드라인 기준을 충족하였다.염 농도에 따른 pH 변화를 평가한 결과, 증류수에서 주석산염은 농도 의존적으로 pH를 감소시킨(1-1,000 µg/mL 범위에서 5.47 → 3.70) 반면, 피콜린산염은 pH를 증가시키는(1-1,000 µg/mL 범위에서 5.71 → 6.68) 상반된 경향을 보였다. 이는 용해된 염이 위장관의 국소 pH 미세환경을 변화시킬 수 있음을 시사한다. 정맥 투여(2 mg/kg) 후 제미글립틴의 말단 반감기(t1/2)는 2.76 h, 전신 청소율(CL)은 2.00 L/h/kg, 정상상태 분포용적(Vss)은 5.76 L/kg으로 산출되었다. 경구 투여(0.5, 2, 5 mg/kg) 시 두 염 형태는 상이한 용량 반응 특성을 나타내었다. Power model 분석 결과, 주석산염은 AUCinfinity에서 대체로 용량 비례적인 경향(β = 1.12, 95% CI [0.96-1.28])을 보였으며, 절대 생체이용률은 39-53% 범위를 나타내었다. 반면, 피콜린산염은 Cmax(β = 1.52)와 AUCinfinity(β = 1.32) 모두에서 뚜렷한 비선형 약동학을 보였으며, 절대 생체이용률은 0.5 mg/kg에서 24%였으나 5 mg/kg에서 52%로 현저히 증가하였다. 혈장 농도-시간 프로파일에서 두 염 모두 이중 피크(double peak) 현상을 나타내었다. 전형적인 흡수 포화 패턴과 달리, 고용량에서 초기 흡수(early phase absorption)가 오히려 강화되는 현상(AUC3-12h/AUC0-3h 비율 감소)이 관찰되었다. 이러한 이례적인 패턴은 고농도의 염이 상부 위장관의 막 투과도(membrane permeability)를 변화시킬 수 있음을 시사한다. 염 형태에 따른 흡수 프로파일의 차이는 염의 투과 촉진 효과가 상대적으로 더 중요한 저용량에서 더욱 두드러지게 나타났다. 결론적으로, 본 연구는 염 형태의 선택이 단순한 용해 특성뿐만 아니라 막 투과도에도 영향을 미침을 입증하였다. 이는 염 변경이 막 투과에는 영향을 주지 않는다는 기존의 통념과 대조되는 결과로, 국소 흡수 패턴을 보이는 약물의 경우 염 형태, 투여 용량, 그리고 흡수 부위 간의 상호작용을 종합적으로 고려하여 제형을 설계해야 함을 시사한다.

목차 (Table of Contents)

• Ⅰ. Introduction 1
• 1.1. Type 2 diabetes mellitus and DPP-4 inhibitors 1
• 1.2. Gemigliptin: A potent DPP-4 inhibitor 3
• 1.3. Salt formation and its impact on drug pharmacokinetics 5
• 1.4. Rationale for comparing tartrate and picolinate salts 7
• Ⅱ. Aims of study 8
• Ⅲ. Materials and Methods 10
• 3.1. Materials 10
• 3.1.1. Reagents and chemicals 10
• 3.1.2. Instrumentation and sofrtware 11
• 3.1.3. Animals 12
• 3.2. Quantitative analysis of gemigliptin in rat plasma 13
• 3.2.1. LC-MS/MS analysis conditions 13
• 3.2.2. Preparation of standard solutions, calibration curve and quality control samples 17
• 3.2.3. Sample preparation 18
• 3.3. Method validation 19
• 3.3.1. Selectivity, linearity and sensitivity 19
• 3.3.2. Accuracy and precision 20
• 3.3.3. Recovery 21
• 3.3.4. Matrix effect 22
• 3.3.5. Stability 23
• 3.4. Pharmacokinetics study in rats 24
• 3.4.1. Animal study 24
• 3.4.2. Non-compartmental analysis 26
• Ⅳ. Results and Discussions 27
• 4.1. Development of LC-MS/MS assay 27
• 4.1.1. Mass spectrometry 27
• 4.1.2. Chromatography and Selectivity 30
• 4.2. Validation of LC-MS/MS assay 32
• 4.2.1. Linearity and Sensitivity 32
• 4.2.2. Accuracy and precision 34
• 4.2.3. Recovery 36
• 4.2.4. Matrix effect 38
• 4.2.5. Stability 40
• 4.3. Effect of salt concentration on solution pH 42
• 4.4. Pharmacokinetics of gemigliptin in rats 45
• 4.4.1. Intravenous injection study of gemigliptin in rats 45
• 4.4.2. Oral administration study of gemigliptin in rats 48
• Ⅴ. Conclusions 59
• Ⅵ. Reference 62