Carvedilol Stereopharmacokinetics in Rats: Affinities to Blood Constituents and Tissues

Carvedilol, a lipophilic β‐adrenoceptor antagonist with vasodilating activities, is characterized by a high as well as stereoselective metabolic clearance and distribution volume. Tissue distribution of carvedilol enantiomers and their conjugates were determined under steady‐state conditions in rats...

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Veröffentlicht in:Archiv der Pharmazie (Weinheim) 1993, Vol.326 (9), p.529-533
Hauptverfasser: Stahl, Elke, Mutschler, Ernst, Baumgartner, Ulrich, Spahn-Langguth, Hildegard
Format: Artikel
Sprache:eng
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creator Stahl, Elke
Mutschler, Ernst
Baumgartner, Ulrich
Spahn-Langguth, Hildegard
description Carvedilol, a lipophilic β‐adrenoceptor antagonist with vasodilating activities, is characterized by a high as well as stereoselective metabolic clearance and distribution volume. Tissue distribution of carvedilol enantiomers and their conjugates were determined under steady‐state conditions in rats (p.o., 10 mg/kg, repetitive dosage; n = 5) and after single i.v. administration in control rats and rats with surgical portacaval shunt (pcs) (10 mg/kg; n = 3 each group). In addition, in vitro plasma protein binding was evaluated. ‐ The plasma protein binding of carvedilol in rats is > 98% for total plasma (tp) and > 96% for rat serum albumin (rsa) solution (4%), with enantioselectivity ratios of 1.53 (tp) and 1.27 (rsa). Significantly higher unbound fractions were observed in pcs rats, in part due to reduced protein concentrations. ‐ In contrast to plasma, where a preponderance of the R‐enantiomer with an S/R ratio of 0.6 was found, S‐carvedilol was predominant in all tissues (heart, liver, kidneys, lung, spleen, muscle, and adipose tissue), with S/R ratios of 1.3‐1.4 in most of these tissues and 2.3 in liver. This preferential tissue partitioning of S‐carvedilol was in accordance with its higher unbound fraction in plasma. Carvedilol accumulated predominantly in the highly perfused and/or eliminating organs liver, kidneys, and lung (tissue/plasma ratios; lung: S 76, R 34; liver: S 21, R 5; kidney: S 8, R 3). A similarly enantioselective distribution into the heart of control as well as pcs rats was observed, where the S‐enantiomer concentrations exceeded the plasma concentrations 7‐fold. Probably because of the impaired liver function in pcs rats with increased importance of the renal route, kidney concentrations were higher in these rats. The kidney/plasma ratio was elevated approximately 2‐fold for the parent compound (control: S 7, R 2; pcs: S 14, R 4) and 4‐fold for the R‐carvedilol conjugate (control: S 2, R 1; pcs: S 3, R 4). The conjugates of carvedilol were detectable in all organs, with significantly smaller concentrations than those of the aglycones and with varying stereoselectivities. Stereopharmakokinetik von Carvedilol bei der Ratte: Affinität zu Blutbestandteilen und Geweben Carvedilol, ein lipophiler β‐Adrenozeptor‐Antagonist mit zusätzlicher vasodilatierender Wirkung, ist charakterisiert durch eine hohe und stereoselektive metabolische Clearance sowie ein hohes und stereoselektives Verteilungsvolumen. Die Verteilung der Enantiomere von Carve
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Tissue distribution of carvedilol enantiomers and their conjugates were determined under steady‐state conditions in rats (p.o., 10 mg/kg, repetitive dosage; n = 5) and after single i.v. administration in control rats and rats with surgical portacaval shunt (pcs) (10 mg/kg; n = 3 each group). In addition, in vitro plasma protein binding was evaluated. ‐ The plasma protein binding of carvedilol in rats is &gt; 98% for total plasma (tp) and &gt; 96% for rat serum albumin (rsa) solution (4%), with enantioselectivity ratios of 1.53 (tp) and 1.27 (rsa). Significantly higher unbound fractions were observed in pcs rats, in part due to reduced protein concentrations. ‐ In contrast to plasma, where a preponderance of the R‐enantiomer with an S/R ratio of 0.6 was found, S‐carvedilol was predominant in all tissues (heart, liver, kidneys, lung, spleen, muscle, and adipose tissue), with S/R ratios of 1.3‐1.4 in most of these tissues and 2.3 in liver. This preferential tissue partitioning of S‐carvedilol was in accordance with its higher unbound fraction in plasma. Carvedilol accumulated predominantly in the highly perfused and/or eliminating organs liver, kidneys, and lung (tissue/plasma ratios; lung: S 76, R 34; liver: S 21, R 5; kidney: S 8, R 3). A similarly enantioselective distribution into the heart of control as well as pcs rats was observed, where the S‐enantiomer concentrations exceeded the plasma concentrations 7‐fold. Probably because of the impaired liver function in pcs rats with increased importance of the renal route, kidney concentrations were higher in these rats. The kidney/plasma ratio was elevated approximately 2‐fold for the parent compound (control: S 7, R 2; pcs: S 14, R 4) and 4‐fold for the R‐carvedilol conjugate (control: S 2, R 1; pcs: S 3, R 4). The conjugates of carvedilol were detectable in all organs, with significantly smaller concentrations than those of the aglycones and with varying stereoselectivities. Stereopharmakokinetik von Carvedilol bei der Ratte: Affinität zu Blutbestandteilen und Geweben Carvedilol, ein lipophiler β‐Adrenozeptor‐Antagonist mit zusätzlicher vasodilatierender Wirkung, ist charakterisiert durch eine hohe und stereoselektive metabolische Clearance sowie ein hohes und stereoselektives Verteilungsvolumen. Die Verteilung der Enantiomere von Carvedilol und der entsprechenden Konjugate in verschiedene Gewebe bei der Ratte wurde unter steady‐state‐Bedingungen (p.o., 10 mg/kg, Mehrfachgabe; n = 5) und 5 h nach einmaliger i.v.‐Gabe bei Kontrolltieren sowie bei Ratten mit operativ angelegtem portakavalem Shunt (pcs) (10 mg/kg; je n = 3) untersucht. Zusätzlich wurde die in‐vitro‐Plasmaproteinbindung von Carvedilol bestimmt. Sie betrug &gt; 98% für Gesamtplasma (tp) und &gt; 96% für Rattenserumalbumin (rsa) in 4proz. Lösung mit einem Enantioselektivitätsverhältnis der Bindung von 1.53 (tp) sowie 1.27 (rsa). Signifikant höhere ungebundene Fraktionen als bei Kontrolltieren wurden nach pcs beobachtet. Dies ist z.T. durch eine reduzierte Gesamtplasma‐ bzw. Albuminkonzentration zu erklären. ‐ Im Gegensatz zu Plasma, wo die Konzentration des R‐Enantiomers überwog und ein S/R‐Verhältnis von 0,6 gefunden wurde, dominierte S‐Carvedilol in allen untersuchten Geweben (Herz, Leber, Nieren, Lunge, Milz, Muskel und Fettgewebe) mit einem S/R‐Verhältnis von 1.3–1.4 außer in der Leber, wo es mit 2.3 deutlich höher lag. Die Anreicherung von S‐Carvedilol im Gewebe ist u.a. zu erklären über die höhere ungebundene Fraktion im Plasma. Carvedilol kumuliert überwiegend in gut perfundierten Organen und/oder Eliminationsorganen wie Leber und Nieren sowie in der Lunge (Gewebe/Plasma‐Verhältnisse; Lunge: S 76, R 34; Leber: S 21, R 5; Niere: S 8, R 3). Die Enantioselektivität der Verteilung in das Herz ist bei Kontroll‐ und pcs‐Ratten ähnlich, dabei wird das S‐Enantiomer gegenüber dem Gehalt in Plasma 7fach angereichert. Wahrscheinlich aufgrund der reduzierten Leberfunktionen bei pcs‐Ratten mit gleichzeitiger Erhöhung der renal ausgeschiedenen Fraktion waren die Konzentrationen in den Nieren bei den pcs‐Ratten deutlich höher. Der Nieren/Plasma‐Quotient der Muttersubstanz war 2mal (Kontrolle: S 7, R 2; pcs: S 14, R 4) und der für das R‐Carvedilolkonjugat (Kontrolle: S 2, R 1; pcs: S 3, R 4) 4mal so hoch bei den pcs‐Tieren. ‐ Die Konjugate des Carvedilols sind in allen Organen meßbar, allerdings mit signifikant niedrigeren Konzentrationen als ihre Aglyca und auch mit variteren den Stereoselektivitäten.</description><identifier>ISSN: 0365-6233</identifier><identifier>EISSN: 1521-4184</identifier><identifier>DOI: 10.1002/ardp.19933260907</identifier><identifier>PMID: 7902078</identifier><identifier>CODEN: ARPMAS</identifier><language>eng</language><publisher>Hannover: WILEY-VCH Verlag</publisher><subject>Adrenergic beta-Antagonists - blood ; Adrenergic beta-Antagonists - pharmacokinetics ; Animals ; Biological and medical sciences ; Carbazoles - blood ; Carbazoles - pharmacokinetics ; Cardiovascular system ; Carvedilol ; Male ; Medical sciences ; Miscellaneous ; Pharmacology. 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Pharm. Pharm. Med. Chem</addtitle><description>Carvedilol, a lipophilic β‐adrenoceptor antagonist with vasodilating activities, is characterized by a high as well as stereoselective metabolic clearance and distribution volume. Tissue distribution of carvedilol enantiomers and their conjugates were determined under steady‐state conditions in rats (p.o., 10 mg/kg, repetitive dosage; n = 5) and after single i.v. administration in control rats and rats with surgical portacaval shunt (pcs) (10 mg/kg; n = 3 each group). In addition, in vitro plasma protein binding was evaluated. ‐ The plasma protein binding of carvedilol in rats is &gt; 98% for total plasma (tp) and &gt; 96% for rat serum albumin (rsa) solution (4%), with enantioselectivity ratios of 1.53 (tp) and 1.27 (rsa). Significantly higher unbound fractions were observed in pcs rats, in part due to reduced protein concentrations. ‐ In contrast to plasma, where a preponderance of the R‐enantiomer with an S/R ratio of 0.6 was found, S‐carvedilol was predominant in all tissues (heart, liver, kidneys, lung, spleen, muscle, and adipose tissue), with S/R ratios of 1.3‐1.4 in most of these tissues and 2.3 in liver. This preferential tissue partitioning of S‐carvedilol was in accordance with its higher unbound fraction in plasma. Carvedilol accumulated predominantly in the highly perfused and/or eliminating organs liver, kidneys, and lung (tissue/plasma ratios; lung: S 76, R 34; liver: S 21, R 5; kidney: S 8, R 3). A similarly enantioselective distribution into the heart of control as well as pcs rats was observed, where the S‐enantiomer concentrations exceeded the plasma concentrations 7‐fold. 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Albuminkonzentration zu erklären. ‐ Im Gegensatz zu Plasma, wo die Konzentration des R‐Enantiomers überwog und ein S/R‐Verhältnis von 0,6 gefunden wurde, dominierte S‐Carvedilol in allen untersuchten Geweben (Herz, Leber, Nieren, Lunge, Milz, Muskel und Fettgewebe) mit einem S/R‐Verhältnis von 1.3–1.4 außer in der Leber, wo es mit 2.3 deutlich höher lag. Die Anreicherung von S‐Carvedilol im Gewebe ist u.a. zu erklären über die höhere ungebundene Fraktion im Plasma. Carvedilol kumuliert überwiegend in gut perfundierten Organen und/oder Eliminationsorganen wie Leber und Nieren sowie in der Lunge (Gewebe/Plasma‐Verhältnisse; Lunge: S 76, R 34; Leber: S 21, R 5; Niere: S 8, R 3). Die Enantioselektivität der Verteilung in das Herz ist bei Kontroll‐ und pcs‐Ratten ähnlich, dabei wird das S‐Enantiomer gegenüber dem Gehalt in Plasma 7fach angereichert. 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Significantly higher unbound fractions were observed in pcs rats, in part due to reduced protein concentrations. ‐ In contrast to plasma, where a preponderance of the R‐enantiomer with an S/R ratio of 0.6 was found, S‐carvedilol was predominant in all tissues (heart, liver, kidneys, lung, spleen, muscle, and adipose tissue), with S/R ratios of 1.3‐1.4 in most of these tissues and 2.3 in liver. This preferential tissue partitioning of S‐carvedilol was in accordance with its higher unbound fraction in plasma. Carvedilol accumulated predominantly in the highly perfused and/or eliminating organs liver, kidneys, and lung (tissue/plasma ratios; lung: S 76, R 34; liver: S 21, R 5; kidney: S 8, R 3). A similarly enantioselective distribution into the heart of control as well as pcs rats was observed, where the S‐enantiomer concentrations exceeded the plasma concentrations 7‐fold. Probably because of the impaired liver function in pcs rats with increased importance of the renal route, kidney concentrations were higher in these rats. The kidney/plasma ratio was elevated approximately 2‐fold for the parent compound (control: S 7, R 2; pcs: S 14, R 4) and 4‐fold for the R‐carvedilol conjugate (control: S 2, R 1; pcs: S 3, R 4). The conjugates of carvedilol were detectable in all organs, with significantly smaller concentrations than those of the aglycones and with varying stereoselectivities. Stereopharmakokinetik von Carvedilol bei der Ratte: Affinität zu Blutbestandteilen und Geweben Carvedilol, ein lipophiler β‐Adrenozeptor‐Antagonist mit zusätzlicher vasodilatierender Wirkung, ist charakterisiert durch eine hohe und stereoselektive metabolische Clearance sowie ein hohes und stereoselektives Verteilungsvolumen. 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Albuminkonzentration zu erklären. ‐ Im Gegensatz zu Plasma, wo die Konzentration des R‐Enantiomers überwog und ein S/R‐Verhältnis von 0,6 gefunden wurde, dominierte S‐Carvedilol in allen untersuchten Geweben (Herz, Leber, Nieren, Lunge, Milz, Muskel und Fettgewebe) mit einem S/R‐Verhältnis von 1.3–1.4 außer in der Leber, wo es mit 2.3 deutlich höher lag. Die Anreicherung von S‐Carvedilol im Gewebe ist u.a. zu erklären über die höhere ungebundene Fraktion im Plasma. Carvedilol kumuliert überwiegend in gut perfundierten Organen und/oder Eliminationsorganen wie Leber und Nieren sowie in der Lunge (Gewebe/Plasma‐Verhältnisse; Lunge: S 76, R 34; Leber: S 21, R 5; Niere: S 8, R 3). Die Enantioselektivität der Verteilung in das Herz ist bei Kontroll‐ und pcs‐Ratten ähnlich, dabei wird das S‐Enantiomer gegenüber dem Gehalt in Plasma 7fach angereichert. 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identifier ISSN: 0365-6233
ispartof Archiv der Pharmazie (Weinheim), 1993, Vol.326 (9), p.529-533
issn 0365-6233
1521-4184
language eng
recordid cdi_proquest_miscellaneous_76065220
source MEDLINE; Wiley Online Library Journals Frontfile Complete
subjects Adrenergic beta-Antagonists - blood
Adrenergic beta-Antagonists - pharmacokinetics
Animals
Biological and medical sciences
Carbazoles - blood
Carbazoles - pharmacokinetics
Cardiovascular system
Carvedilol
Male
Medical sciences
Miscellaneous
Pharmacology. Drug treatments
Propanolamines - blood
Propanolamines - pharmacokinetics
Rats
Rats, Sprague-Dawley
Stereoisomerism
title Carvedilol Stereopharmacokinetics in Rats: Affinities to Blood Constituents and Tissues
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