Enantiomeric characteristics of non-synthetic cannabidiol by two-dimensional nuclear magnetic resonance

SUMMARY Introduction: Cannabidiol (CBD) has become a promising bioactive for the next decades after the recent recognition of the medical potential of Cannabis derivatives by United Nations member countries, as it has no psychotropic potential as your isomer A9-tetrahydrocannabinol (Δ9-THC). The differentiation of these isomers has been studied for decades. Recent studies demonstrate that even with more subtle chemical characteristics, such as those of the CBD enantiomers, there are considerable bioactive differences. However, there are still not many studies on their chemical structures. Aim: This work aims to present experimental data obtained by Nuclear Magnetic Resonance (NMR) to better elucidate the three-dimensional structure of this enantiomeric bioactive. Materials and methods: For this, a sample of non-synthetic high purity CBD was subjected to different one-dimensional (1D-NMR) and two-dimensional (2D-NMR) analyses related to the hydrogen (1H) and carbon (13C) nuclei. Results and discussion: The 1D-NMR techniques used are sufficient to distinguish the CBD and Δ 9-THC isomers, but not to identify the enantiomeric characteristics of the non-synthetic CBD. Conclusions: It is concluded that the two-dimensional homonuclear (1H,1H) and heteronuclear (1H,13C) techniques analyzed are suitable to help distinguish CBD enantiomers.

Introducción: El cannabidiol (CBD) se ha convertido en un bioactivo prometedor para las próximas décadas tras el reciente reconocimiento del potencial medicinal de los derivados del Cannabis por parte de los países miembros de las Naciones Unidas, ya que no tiene potencial psicotrópico como su isómero Δ9-tetrahidrocannabinol (Δ 9-THC). La diferenciación de estos isómeros se ha estudiado durante décadas. Estudios recientes demuestran que incluso con características químicas más sutiles, como las de los enan-tiómeros del CBD, existen diferencias bioactivas considerables. Sin embargo, no existen muchos estudios sobre sus estructuras químicas. Objetivo: Este trabajo tiene como objetivo presentar datos experimentales obtenidos por Resonancia magnética nuclear (RMN) para dilucidar mejor la estructura tridimensional de este bioactivo enantiomérico. Materiales y métodos: Para ello, una muestra de CBD no sintético de alta pureza se sometió a diferentes análisis unidimensionales (RMN-1D) y bidimensionales (RMN-2D) relacionados con los núcleos del hidrógeno (1H) y carbono (13C). Resultados y discusión: Las técnicas de RMN-1D utilizadas son suficientes para distinguir los isómeros de CBD y Δ 9-THC, pero no para identificar las características enantioméricas del CBD no sintético. Conclusiones: Se concluye que las técnicas bidimensionales homonucleares (1H,1H) y heteronucleares (1H,13C) analizadas son adecuadas para ayudar a distinguir los enantiómeros del CBD.

Introdução: O canabidiol (CBD) se tornou um bioativo promissor para as próximas décadas após o recente reconhecimento do potencial medicinal dos derivados da Cannabis pelos países membros das Nações Unidas, uma vez que não tem potencial psicotrópico como seu isômero Δ 9-tetrahidrocanabinol (A9-THC). A diferenciação desses isômeros é estudada há décadas. Estudos recentes demonstram que mesmo com características químicas mais sutis, como as dos enantiômeros do CBD, há consideráveis diferenças bioativas. Todavia, ainda não há muitos estudos sobre suas estruturas químicas. Objetivo: Este trabalho tem como objetivo apresentar dados experimentais obtidos por Ressonância magnética nuclear (RMN) para melhor elucidar a estrutura tridimensional deste bioativo enantiomérico. Materiais e métodos: Para isso, uma amostra de CBD não sintético de alta pureza foi submetida a diferentes análises unidimensionais (RMN-1D) e bidimensionais (RMN-2D) relacionadas aos núcleos de hidrogênio (1H) e carbono (13C). Resultados e discussão: As técnicas de RMN-1D usadas são suficientes para distinguir os isômeros CBD e Δ 9-THC, mas não para identificar as características enantioméricas do CBD não sintético. Conclusões: Conclui-se que as técnicas bidimensionais homonucleares (1H,1H) e heteronucleares (1H,13C) analisadas são adequadas para auxiliar na distinção dos enantiômeros do CBD.

Estudo comparativo da atividade antiinflamatória, ulcerogênica e citotóxica do S-ibuprofeno e ibuprofeno racêmico / Comparative study of anti-inflammatory, ulcerogenic and cytotoxic activities of racemate and S-ibuprofen

Ibuprofen is widely commercialized in racemic form. Although metabolic chiral inversion occurs through the conversion of R(-)-ibuprofen to S(+)-ibuprofen and the latter enantiomer is considered the active form, clinical trials involving the administration of a racemate to S-enantiomer dosage ratio of 1:0.5 have demonstrated that S(+)-ibuprofen is as efficacious as the racemic formulation. Moreover, the R(-)-enantiomer has been implicated in adverse gastrointestinal effects found with the racemic form, but the mechanisms involved in this process are not yet fully understood. The aim of the present study was to evaluate the anti-inflammatory activity of a racemate to S(+)-ibuprofen dosage ratio of 1:0.5 using the carrageenan air pouch model of inflammation and determine both ulcerogenic activity and the chiral conversion rate in rats. An in vitro study of the cytotoxicity of racemate and S(+)-ibuprofen in gastric cells was also performed. Although the plasma level of S(+)-ibuprofen was raised after racemate administration, no significant difference was found in anti-inflammatory activity, as assessed by exudate formation, PGE2 production and leukocyte migration to the air pouches. Fewer gastric lesions were found after S(+)-ibuprofen administration, despite the low gastric PGE2 content. In the in vitro study, the racemic compound proved more cytotoxic than S(+)-ibuprofen. The present findings suggest that the S-enantiomer of ibuprofen could be considered a therapeutic alternative to minimize gastrointestinal side effects, since the chiral inversion of R(-)-ibuprofen to S(+)-ibuprofen did not result in an improved anti-inflammatory response.

O Ibuprofeno é normalmente comercializado na forma racêmica. Embora ocorra inversão quiral convertendo a forma R(-)- em S(+)-ibuprofeno e, a última seja considerada a forma ativa, a administração da proporção 1:0,5 (racemato: S-enantiômero) demonstrou que o S(+)-ibuprofeno é mais eficaz que a formulação racêmica. Adicionalmente, o R(-)-enantiômero está envolvido nos efeitos adversos gastrintestinais descritos para a formulação racêmica, embora os mecanismos não sejam complemente compreendidos. O objetivo deste estudo foi avaliar a atividade antiinflamatória da proporção 1:0,5 (racemato:S-ibuprofeno) utilizando o modelo experimental de bolsa de ar, a atividade ulcerogênica e a taxa de conversão quiral em ratos. Também estudamos in vitro, a citotoxicidade provocada pelo racemato e S(+)-ibuprofeno em células gástricas. Embora os níveis plasmáticos de S(+)-ibuprofeno tenham aumentado após a administração do racemato, a atividade antiinflamatória avaliada pela formação de exsudato, produção de PGE2 e migração de leucócitos para a bolsa de ar não foram diferentes. As lesões gástricas foram reduzidas após a administração de S(+)-ibuprofeno, apesar da inibição de PGE2 gástrica. In vitro, o composto racêmico foi mais citotóxico que o S(+)-ibuprofeno. Nossos resultados sugerem que o S-enantiômero do ibuprofeno pode ser considerado uma alternativa terapêutica visando a redução dos efeitos colaterais gastrintestinais, visto que a inversão quiral do R(-)- para o S(+)-ibuprofeno não resultou em melhora do efeito antiinflamatório observado.

Investigação da influência da velocidade de liberação do fármaco metoprolol a partir da forma farmacêutica sobre seu processo de absorção e de seus enantiômeros / Influence of the input rate of metoprolol on the absorption of its enantiomers

A Agência Nacional de Vigilância Sanitária (ANVISA) não exige a realização de ensaios de bioequivalência utilizando métodos enantiosseletivos de quantificação de fármacos para o registro de medicamentos genéricos ou similares contendo fármacos racêmicos. Porém, existe a possibilidade das diferenças de concentrações plasmáticas dos enantiômeros entre o medicamento referência e os genéricos e/ou similares comercializados no Brasil serem maiores que as estabelecidas pelos limites de bioequivalência. Esse estudo teve a finalidade de investigar a influência da velocidade de liberação do fármaco metoprolol, a partir da forma farmacêutica, sobre o processo de absorção do fármaco total e de seus enantiômeros por meio da avaliação das concentrações plasmáticas de metoprolol total, (S)-metoprolol e (R)-metoprolol, e da relação entre as concentrações dos enantiômeros (S/R) após a administração oral de medicamentos contendo mistura racêmica deste fármaco. Para isso, foi realizado ensaio de biodisponibilidade in vivo, em um grupo de 20 voluntários saudáveis, de acordo com procedimentos éticos estabelecidos internacionalmente. Foram empregados três esquemas de administração do metoprolol, com a finalidade de simular diferentes velocidades de liberação do fármaco a partir da forma farmacêutica, na Fase 1 foi administrado uma dose única de 100 mg de metoprolol em solução, na Fase 2 e Fase 3 essa mesma dose foi particionada em duas e cinco administrações, respectivamente, com intervalo de 30 minutos entre elas. Foram coletadas amostras de sangue, e estas foram analisadas utilizando método convencional e método quiral para quantificação do metoprolol total e seus enantiômeros, respectivamente, utilizando cromatografia líquida de alta eficiência, com detector de fluorescência. Os parâmetros farmacocinéticos de ASC0-t, Cmáx e Tmáx foram utilizados para comparação entre as três velocidades de liberação do fármaco a partir da forma farmacêutica. A análise farmacocinética para o fámaco (R,S) metoprolol e seus enantiômeros e a comparação entre seus parâmetros farmacocinéticos obtidos após administração oral do metoprolol, indicam uma cinética enantioseletiva para o metoprolol, que pode ter ocorrido devido a uma biotransformação pré-sistêmica dose-dependente, ou a uma inibição do metabolismo do (S)-metoprolol pela forma (R)-metoprolol

ANVISA, brazilian regulatory agency for drug products, does not require the use of enantioselective bioanalytical methods in bioequivalence assays of generic and similar drug products containing racemic drugs. Therefore, it is possible that two formulations are bioequivalent based on plasmatic concentration of total drug, but are not bioequivalent on the basis of the comparison of the data of the stereoisomers. The objective of this study was to investigate the influence of the release rate of metoprolol from the dosage form on its absorption process and on its enantiomers' absorption process by measuring plasmatic concentrations of total metoprolol, (S)-metoprolol and (R)-metoprolol after oral administration of drug products containing racemic metoprolol. An in vivo bioavailability study was conducted in a group of 20 healthy volunteers, according to national and international guidelines for biomedical research, in which the administration rate of metoprolol was varied. In Phase 1 a single dose of 100 mg metoprolol was administered in solution, in Phase 2 and Phase 3 the same dose was partitioned into two and five administrations, respectively, with an interval of 30 minutes between them. Blood samples were collected, and these were analyzed using the conventional method and chiral method for quantification of (R,S)-metoprolol and for its enantiomers, using high performance liquid chromatography with fluorescence detection. The pharmacokinetic parameters AUC0-t, Cmax and Tmax were used for comparisons between three different drug release rates. Pharmacokinetic analysis for (R, S) metoprolol and its enantiomers and comparison of their pharmacokinetic parameters obtained after oral administration of metoprolol, to indicate an enantioselective kinetic, which may be due to a biotransformation pre-systemic dose dependent or the inhibition of metabolism of the (S)-form for metoprolol (R)-metoprolol

Efectos de los isómeros en la práctica clínica / Isomers effects in clinical practice

Las isoformas estructurales de los medicamentos actúan de manera diferente en el organismo y se precisa un conocimiento básico para conocer sus efectos. El presente artículo tiene por objetivo presentar una revisión general sobre la estereoquímica de los agentes farmacológicos, cuya acción no siempre es la que desea el clínico, debido a que sus formas espaciales difieren a pesar de que estructuralmente sean idénticas. Para la realización del trabajo se realizó una revisión de la literatura mediante base de datos Embase y Medline. La farmacodinímica es la acción que ejercen los medicamentos en el organismo; sin embargo aún falta conocerse muchos efectos químicos producidos por sus propiedades espaciales, mientras que la farmacogénetica puede ser un gran aporte para aclarar el origen de muchas respuestas disímiles entre individuos, a pesar que los compuestos sean similares desde el punto de vista molecular.

The drugs structural isoforms work differently in the body and require a basic understanding for their effects. This articles aims to present a comprehensive review on the stereochemistry of pharmacological agents whose actions are not always desired by the clinician because, even though they are structurally identical, their spatial configuration differ. To carry out this work, a review of the literature by database Embase and medline has been made. Pharmacodynamics is the action exerted by drugs in the body, but we still need to know many chemical effects produced by their spatial properties, in the meanwhile pharmacogenetics may be an important contribution to clarify the origin many dissimilar response between individuals, although compounds are similar from the molecular standpoint of view.

Ácidos aril-2-propiónicos o profenos: [revisión] / Acid-2-aryl propionic or profens: [review]

Los ácidos aril-2-propiónicos o profenos constituyen un grupo de medicamentos antiinflamatorios que tienen como característica estructural un carbono asimétrico que les permite existir bajo la forma de dos enantiómeros R-(-) y S-(+). Los enantiómeros pueden diferir ampliamente en sus propiedades farmacodinámicas y farmacocinéticas. La enantioselectividad es un aspecto importante en su acción inhibitoria sobre la ciclooxigenasa, pues el enantiómero-S es el único activo. Dependiendo del ácido aril-2-propiónico, el enantiómero-R inducido puede servir de sustrato al proceso de inversión quiral y a otras vías metabólicas alternativas, formar acilglucurónidos potencialmente reactivos, formar tioésteres con coenzima A y ser incorporados en glicerolípidos interfeririendo con el metabolismo lipídico y/o procesos de la membrana biológica, apareciendo así como potenciales vías toxicológicas. El proceso de inversión quiral, permite la transformación de un enantiómero en otro, proceso que repercute desde el punto de vista terapéutico. La tendencia actual es investigar las implicaciones biológicas de cada enantiómero, con el objetivo de ejercer un uso terapéutico racional de la forma enantiomérica activa o del racemato y de evitar consecuencias toxicológicas.

Aryl-2-propionic acids are a group of anti-inflammatory drugs that have as structural characteristic an asymetric carbon. This allows them to exist under the form of two enantiomers R-(-) and S-(+). Enantiomers can differ extensively in their pharmacodynamic and pharmacokinetic properties. Enantioselectivity is an important aspect in their inhibitory activity on cyclooxigenase, since only the S enantiomer is active. Depending on the aryl-2-propionic acid, the induced R-enantiomer can serve as substrate to the process of chiral inversion and to other alternative metabolic routes, form potentially reactive acylglucuronides, form thioesters with coenzyme A and be incorporated in glycerolipids. These compounds can interfere with the lipidic metabolism and with processes of the biological membrane and so appear as potentially toxicological routes. The chiral inversión process of an enantiomer into another has consequences from the therapeutical point of view. The present tendency is to investigate the biological incidences of each enantiomer with the aim of using the active enantiomeric form or the racemic one in a rational therapeutic manner, thus avoiding toxicological consequences.