Protective role of melatonin and taurine against carbamazepine-induced toxicity in freshly isolated rat hepatocytes / Rol protector de la melatonina y taurina contra la toxicidad inducida por la carbamazepina en hepatocitos de rata recién aislados

Carbamazepine is widely used in a broad spectrum of psychiatric and neurological disorders. Idiosyncratic hepatotoxicity is a well-known adverse reaction associated with carbamazepine. Hepatotoxicity is rare, but a real concern when initiating therapy. It was found that oxidative stress is a potential mechanism for carbamazepine-induced hepatotoxicity. Present study evaluated the hepato protective role of taurine and melatonin against carbamazepine-induced hepatotoxicity. Hepatocytes were prepared by the method of collagenase enzyme perfusion via portal vein. Cells were treated with 400 uM carbamazepine, 1mM taurine, and 1mM melatonin. Cell death, reactive oxygen species formation, lipid peroxidation, and mitochondrial membrane depolarization were assessed as toxicity markers and the effects of taurine and melatonin administration on them were investigated. Our results showed that carbamazepine induced oxidative stress; increased ROS formation and lipid peroxidation products and also decreased mitochondrial membrane potential (DYm). Carbamazepine caused a decrease in cellular glutathione content and an elevation in oxidized glutathione levels. Our investigation showed that preincubation of hepatocytes with taurine (1 mM) could alleviate oxidative damages induced by carbamazepine; melatonin was also a good antioxidant to protect hepatocytes against cytotoxicity induced by carbamazepine. It may be concluded that taurine and melatonin are effective antioxidants to prevent carbamazepine-induced hepatotoxicity. Following our findings, further studies are suggested on the antioxidant effects of taurine and melatonin in patients receiving carbamazepine.

La carbamazepina es ampliamente utilizada en un gran espectro de trastornos psiquiátricos y neurológicos. La hepatotoxicidad idiosincrásica es una conocida reacción adversa asociada con la carbamazepina. La hepatotoxicidad es rara, pero es una preocupación real al iniciar el tratamiento. Se ha reportado que el estrés oxidativo es un potencial mecanismo para la hepatotoxicidad inducida por carbamazepina. El presente estudio evaluó la función hepato-protectora de la taurina y melatonina contra la hepatotoxicidad inducida por carbamazepina. Los hepatocitos se prepararon por el método de perfusión de la enzima colagenasa a través de la vena porta. Las células fueron tratadas con 400 uM de carbamazepina, 1 mM de taurina, y 1 mM de melatonina. La muerte celular, formación de especies reactivas de oxígeno (ERO), peroxidación de lípidos, y despolarización de la membrana mitocondrial fueron evaluadas como marcadores de toxicidad, junto con investigar los efectos de la taurina y melatonina administrada en ellos. Nuestros resultados mostraron estrés oxidativo inducido por carbamazepina, con aumento de las ERO, formación de productos de la peroxidación lipídica y disminución del potencial de membrana mitocondrial (DYm). La carbamazepina causó una disminución en el contenido celular de glutatión y una elevación de los niveles de glutatión no-oxidado. Se observó que la preincubación de los hepatocitos con taurina (1 mM) podría aliviar los daños oxidativos inducidos por carbamazepina; además la melatonina también fue un buen antioxidante para proteger a los hepatocitos. Se puede concluir que tanto la taurina y melatonina son antioxidantes eficaces para prevenir la hepatotoxicidad inducida por carbamazepina. Tras nuestros resultados, se sugiere estudiar los efectos antioxidantes de la taurina y melatonina en pacientes tratados con carbamazepina.

A quantitative structure–toxicity relationship of drugs on rat / Una correlación cuantitativa entre la estructura molecular de fármacos y la toxicidad en ratas

A quantitative structure toxicity relationship (QSTR) is proposed to correlate the toxicity of drugs on rat after intravenous administration. The computational descriptors of 319 drug molecules are calculated using HyperChem software and regressed against LD50 of drugs collected from the literature. Correlation coefficient (R), F value and average percentage deviation (APD) between calculated and experimental LD50 are used to evaluate the accuracy of the proposed QSTR model. The best QSTR model is:LD50= − 639.254 + 3.773 SAA − 4.786 VOL − 21.050 HE − 50.753 log P − 51.440 REF + 121.219 POL + 12.932 MASS + 0.011 TE − 95.494 HOMO N= 319, R= 0.748, F= 43where, SAA is surface area (approximate), VOL molar volume, HE hydration energy, log P is the logarithm of partition coefficient, REF molar refractivity, POL polarizability, MASS molecular weight, TE total energy and HOMO energy of the highest occupied molecular orbital. The APD of a number of drugs are very high and this resulted in high APD for the data set. These drugs include busulfan, calcitriol, epinephrine, triaziquone etc. and could be considered as outliers. After excluding these data points, the model is:LD50= - 740.217 + 4.050 SAA - 5.138 VOL - 21.909 HE - 50.713 log P - 49.662 REF + 120.843 POL + 12.742 MASS + 0.010 TE - 106.513 HOMO N=309, R=0.0751, F=43.Small changes in the model constants showed that the model is robust and could be considered as a predictive model. Because of various toxic mechanisms, high discrepancy in reported LD50 of some drugs from different references, high APD value could be justified. As an example, LD50s of dixyrazine are 37.5 and 3.75 in different references. After excluding the outliers, APD reduces to 977%. The APD could be considered as acceptable over range if the experimental discrepancies between reported LD50 from different laboratories are kept in mind.

En este trabajo se plantea una correlación cuantitativa entre la estructura molecular de fármacos y la toxicidad (QSTR) en ratas después de la administración intravenosa. Se calcularon los descriptores computacionales de la estructura molecular de 319 fármacos utilizando el programa HyperChem. Los descriptores computacionales fueron relacionados matemáticamente contra los respectivos valores LD50 tomados de la literatura. Para evaluar la precisión del modelo QSTR propuesto se utilizaron el coeficiente de correlación (R), el valor F y el porcentaje de desviación promedio (APD) entre los valores calculados y experimentales de LD50. El mejor modelo QSTR es:LD50= − 639.254 + 3.773 SAA − 4.786 VOL − 21.050 HE − 50.753 log P − 51.440 REF + 121.219 POL + 12.932 MASS + 0.011 TE − 95.494 HOMO N= 319, R= 0.748, F= 43Donde, SAA es el área superficial (aproximada), VOL es el volumen molar, HE es la energía de hidratación, log P es el logaritmo del coeficiente de reparto, REF es la refractividad molar, POL es la polarizabilidad, MASS es la masa molar, TE es la energía total y HOMO es la energía del orbital molecular más altamente ocupado. El valor de APD de un cierto número de fármacos es muy alto y esto incidió en un alto valor de APD para el total de compuestos estudiados. Estos fármacos incluyeron busulfán, calcitriol, epinefrina, triaziquona, entre otros, por lo que fueron considerados como descartables. Después de excluir estos puntos, el modelo obtenido es:LD50= - 740.217 + 4.050 SAA - 5.138 VOL - 21.909 HE - 50.713 log P - 49.662 REF + 120.843 POL + 12.742 MASS + 0.010 TE - 106.513 HOMO N=309, R=0.0751, F=43. Con algunos pequeños cambios en las constantes el modelo demostró ser robusto y por lo tanto se consideró como altamente predictivo. El alto valor de APD obtenido podría justificarse gracias a los diferentes mecanismos de toxicidad y a la gran dispersión de los valores de LD50 presentados en la literatura...