DOI: https://doi.org/10.1038/s41598-025-25180-4
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/41203721
تاريخ النشر: 2025-11-07
المؤلف: Aylina Glasenapp وآخرون
الموضوع الرئيسي: علم الأدوية البيطرية والتخدير
نظرة عامة
تدرس هذه الدراسة حركية الدواء، والسلامة، وتأثيرات السلوك لمادة ميلوكسيكام، وهو دواء مضاد للالتهابات غير ستيرويدي (NSAID)، في فئران C57BL/6J، حيث لا يوجد حاليًا تركيبة معتمدة لهذا النوع. تم تقييم طريقتين للإدارة: الحقن تحت الجلد (5 ملغ/كغ) والتناول الذاتي عن طريق الفم عبر مياه الشرب المحلاة (20 ملغ/كغ/24 ساعة لمدة 5 أيام). أظهرت تركيزات البلازما التي تم قياسها بواسطة LC-MS/MS أن الإناث أظهرت مستويات أعلى بعد الحقن، وظلت ضمن النطاق العلاجي (390-911 نانوغرام/مل) لمدة تصل إلى 6 ساعات، مع عمر نصف (T 1/2) قدره 2.32 ساعة. بالمقابل، أظهرت مستويات البلازما أثناء التناول الفموي تقلبات كبيرة.
كشفت التقييمات السلوكية عن آثار سلبية، بما في ذلك انخفاض قوة القبضة، وزيادة الصوت، وارتفاع الدرجات السريرية (لا سيما في الإناث)، وتغيرات في مستويات النشاط، مثل انخفاض الجري على العجلات وزيادة زمن الحفر في الذكور. أشارت النتائج النسيجية إلى التهاب وتضخم في المعدة والاثني عشر. تستنتج الدراسة أن حركية الدواء لميلوكسيكام تجعل الإدارة الفموية غير مناسبة للفئران، وأن الآثار الجانبية الملحوظة تشير إلى أن العلاج المطول بالجرعات المدروسة غير مناسب. تسلط هذه الأبحاث الضوء على الحاجة إلى النظر بعناية في طرق إدارة المسكنات في نماذج القوارض، لا سيما في سياق التدخلات الجراحية أو حالات المرض التي تتطلب إدارة فعالة للألم.
الطرق
تتكرر الطرق المستخدمة في هذه الدراسة إلى حد كبير مع تلك التي تم استخدامها في بحث سابق، مما يضمن التناسق في التصميم التجريبي. تم استخدام حيوانات تحكم غير معالجة متطابقة في العمر لتحليل معايير الدم والتحليلات النسيجية، مما يعكس نهج الدراسة السابقة. تضمنت التصميم التجريبي تعويد الحيوانات على التعامل والتدخلات، مع التركيز على سلوك الحفر. تم جمع بيانات الأساس على مدى فترة خمسة أيام (مرحلة الأساس 1، BL1)، مع تقييم معايير مختلفة مثل استهلاك الطعام والماء، ووزن الجسم، ومستويات النشاط. بعد ذلك، تم إعطاء الحقن تحت الجلد، وتم جمع عينات الدم في نقاط زمنية متعددة للتحليل الحركي.
بعد فترة استرداد مدتها أسبوعين، تم إجراء مرحلة أساس ثانية (BL2)، مماثلة لـ BL1. خلال مرحلة الاسترداد، تم مراقبة الفئران كل أسبوعين، وتم إعطاء الميلاتونين (MEL) عبر مياه الشرب لمدة خمسة أيام، مع أخذ عينات دم لاحقة في فترات محددة. تم جمع الدم باستخدام طريقة أقل تدخلاً من الوريد الجانبي للذيل، وتم معالجة العينات لتخزين البلازما. التزمت الدراسة بالإرشادات الأخلاقية لرعاية الحيوان، باستخدام استنشاق CO₂ للقتل الرحيم، مما قلل من الضغط الإضافي على الحيوانات. شملت التحليلات النهائية عد دم كامل، ومستويات الكهارل، والجلوكوز، واللاكتات، بالإضافة إلى تشريح الجثة للفحص النسيجي لمختلف الأعضاء.
النتائج
تشير النتائج إلى أن الإدارة الفموية المطولة لميلوكسيكام (MEL) تؤدي إلى انخفاض كبير في نشاط الجري الطوعي على العجلات في كل من الفئران الذكور والإناث، وهو ما لوحظ بشكل خاص بعد 72 ساعة من العلاج، مع انخفاضات قدرها 47% (p = 0.0004) في الذكور و42% (p < 0.0001) في الإناث. استمر هذا الانخفاض في الذكور عند 120 ساعة، مع انخفاض قدره 39% (p = 0.0070). بينما انخفضت مسافة الجري أيضًا بنسبة 49% (p = 0.0148) في الذكور و39% (p = 0.0055) في الإناث بعد 72 ساعة، ظلت سرعة الجري غير متأثرة. لم تُلاحظ أي تغييرات في معايير الجري على العجلات خلال المرحلة الضوئية. فيما يتعلق بسلوك الحفر، أظهرت الفئران الذكور انخفاضًا في زمن البدء في الحفر عند 96 ساعة (من 11.86 ± 11.08 دقيقة في الأساس إلى 3.14 ± 3.53 دقيقة خلال علاج MEL، p = 0.0039)، بينما أظهرت الفئران الإناث تباينًا كبيرًا في نشاط الحفر. ظل سلوك التعشيش غير متغير إحصائيًا خلال علاج MEL لكلا الجنسين. كانت نشاطات العناية الشخصية في الإناث ملحوظة ببطء عند 72 ساعة (p = 0.01)، مع تأخير في الوقت للوصول إلى درجة العناية الشخصية 5 (p = 0.0054) بعد التطبيق الثاني للزيت الفلوري. على العكس، لم تُلاحظ تغييرات كبيرة في سلوك العناية الشخصية في الفئران الذكور تحت علاج MEL.
المناقشة
تحققت الدراسة في حركية الدواء (PK) والآثار الجانبية لميلوكسيكام (MEL) في فئران C57BL/6 J بعد كل من الحقن تحت الجلد (s.c.) والإدارة الفموية المطولة عبر مياه الشرب (d.w.). أدى حقن واحد تحت الجلد بجرعة 5 ملغ/كغ من MEL إلى عمر نصف قصير يبلغ حوالي 2.32 ساعة، مع بقاء مستويات البلازما علاجية لمدة تصل إلى 6 ساعات. بالمقابل، أدت الإدارة الفموية بجرعة 20 ملغ/كغ يوميًا إلى تقلبات في تركيزات البلازما بسبب التغيرات اليومية في استهلاك الماء والإزالة السريعة لـ MEL، مما يشير إلى أن هذه الطريقة غير مناسبة لتحقيق تأثيرات علاجية متسقة. كشفت الفحوصات النسيجية عن التهاب كبير في الجهاز الهضمي وتضخم في الفئران المعالجة بـ MEL، لا سيما في المعدة والاثني عشر، إلى جانب ضعف سلوكي وانخفاض مستويات النشاط، خاصة في الإناث.
أظهرت التحليلات الإحصائية انخفاضات كبيرة في معايير كريات الدم الحمراء وتغيرات في مستويات الكهارل في الفئران المعالجة بـ MEL مقارنة بالتحكم، على الرغم من أن مستويات إنزيمات الكبد كانت منخفضة بشكل ملحوظ. خلصت الدراسة إلى أنه بينما قد يكون MEL فعالًا لإدارة الألم على المدى القصير، فإن استخدامه المطول، خاصة عند الجرعات العالية، يمثل مخاطر كبيرة من الآثار الجانبية، مما يثير تساؤلات حول قابليته للاستخدام في إدارة الألم بعد الجراحة. تشير النتائج إلى الحاجة إلى مسكنات بديلة ذات ملفات تحمل أفضل، مثل كاربروفين، للاستخدام في الفئران.
DOI: https://doi.org/10.1038/s41598-025-25180-4
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/41203721
Publication Date: 2025-11-07
Author(s): Aylina Glasenapp et al.
Primary Topic: Veterinary Pharmacology and Anesthesia
Overview
The study investigates the pharmacokinetics, safety, and behavioral effects of meloxicam, a non-steroidal anti-inflammatory drug (NSAID), in C57BL/6J mice, as there is currently no approved formulation for this species. Two administration routes were evaluated: subcutaneous injection (5 mg/kg) and oral self-intake via sweetened drinking water (20 mg/kg/24h for 5 days). Plasma concentrations measured by LC-MS/MS indicated that females exhibited higher levels post-injection, remaining within the therapeutic range (390-911 ng/mL) for up to 6 hours, with a half-life (T 1/2) of 2.32 hours. In contrast, plasma levels during oral intake showed significant fluctuations.
Behavioral assessments revealed adverse effects, including reduced grip strength, increased vocalization, elevated clinical scores (notably in females), and changes in activity levels, such as decreased wheel-running and increased burrowing latency in males. Histopathological findings indicated inflammation and hyperplasia in the stomach and jejunum. The study concludes that the pharmacokinetics of meloxicam make oral administration unsuitable for mice, and the observed side effects suggest that prolonged treatment at the studied doses is inappropriate. This research highlights the need for careful consideration of analgesic administration methods in rodent models, particularly in the context of surgical interventions or disease states requiring effective pain management.
Methods
The methods employed in this study largely replicate those from a previously conducted research, ensuring consistency in the experimental design. Age-matched untreated control animals were utilized for blood parameter and histological analyses, mirroring the previous study’s approach. The experimental design involved habituating the animals to handling and interventions, with a focus on burrowing behavior. Baseline data were collected over a five-day period (Baseline Phase 1, BL1), assessing various parameters such as food and water consumption, body weight, and activity levels. Following this, subcutaneous injections were administered, and blood samples were collected at multiple time points for pharmacokinetic analysis.
After a two-week recovery period, a second baseline phase (BL2) was conducted, identical to BL1. During the recovery phase, mice were monitored biweekly, and melatonin (MEL) was administered via drinking water for five days, with subsequent blood sampling at specified intervals. Blood was collected using a less invasive method from the lateral tail vein, and samples were processed for plasma storage. The study adhered to ethical guidelines for animal welfare, employing CO₂ inhalation for euthanasia, which minimized additional stress on the animals. Final analyses included a full blood count, electrolyte levels, glucose, and lactate, alongside necropsy for histological examination of various organs.
Results
The results indicate that prolonged oral administration of meloxicam (MEL) leads to a significant reduction in voluntary wheel running activity in both male and female mice, particularly noticeable at 72 hours post-treatment, with decreases of 47% (p = 0.0004) in males and 42% (p < 0.0001) in females. This reduction persisted in males at 120 hours, with a 39% decrease (p = 0.0070). While running distance also decreased by 49% (p = 0.0148) in males and 39% (p = 0.0055) in females after 72 hours, running velocity remained unaffected. No changes were observed in wheel running parameters during the light phase. In terms of burrowing behavior, male mice exhibited a reduced latency to start burrowing at 96 hours (from 11.86 ± 11.08 min at baseline to 3.14 ± 3.53 min during MEL treatment, p = 0.0039), while female mice displayed considerable variability in burrowing activity. Nesting behavior remained statistically unchanged during MEL treatment for both sexes. Grooming activity in females was notably slowed at 72 hours (p = 0.01), with a delayed time to reach a grooming score of 5 (p = 0.0054) after the second application of fluorescent oil. Conversely, no significant changes in grooming behavior were observed in male mice under MEL treatment.
Discussion
The study investigated the pharmacokinetics (PK) and side effects of meloxicam (MEL) in C57BL/6 J mice following both subcutaneous (s.c.) injection and prolonged oral administration via drinking water (d.w.). A single s.c. injection of 5 mg/kg MEL resulted in a short half-life of approximately 2.32 hours, with plasma levels remaining therapeutic for up to 6 hours. In contrast, the oral administration of 20 mg/kg per day led to fluctuating plasma concentrations due to circadian variations in water intake and rapid elimination of MEL, indicating that this route is unsuitable for consistent therapeutic effects. Histological examinations revealed significant gastrointestinal inflammation and hyperplasia in MEL-treated mice, particularly in the stomach and jejunum, alongside behavioral impairments and reduced activity levels, especially in females.
Statistical analyses showed significant reductions in red blood cell parameters and alterations in electrolyte levels in MEL-treated mice compared to controls, although liver enzyme levels were notably decreased. The study concluded that while MEL may be effective for short-term pain management, its prolonged use, especially at high doses, poses considerable risks of adverse effects, questioning its applicability in post-surgical pain management. The findings suggest a need for alternative analgesics with better tolerability profiles, such as carprofen, for use in mice.