toxreviewТоксикологический вестникToxicological Review0869-79223034-4611Federal Scientific Center of Hygiene named after F.F. Erisman10.47470/0869-7922-2023-31-3-192-203toxreview-713Research ArticleЭКОЛОГИЧЕСКАЯ ТОКСИКОЛОГИЯECOLOGICAL TOXICOLOGYВлияние залеплона на метаболические изменения нейротрансмиттеров и токсические эффекты у рыбок ДаниоThe effect of zaleplon on metabolic changes in neurotransmitters and toxic effects in Danio fishВолковаАлла АндреевнаVolkovaAlla Andreevna

Кандидат фармацевтических наук, научный сотрудник ФГБУ «Российский центр судебно-медицинской экспертизы» МЗ РФ, 125284, Москва, Россия.

e-mail: himija@rc-sme.ru

noemail@neicon.ruКалёкинРоман АнатольевичKalekinRoman Anatolievich

Доктор фармацевтических наук, научный сотрудник ФГБУ «Российский центр судебно-медицинской экспертизы» МЗ РФ, 125284, Москва, Россия.

e-mail: himija@rc-sme.ru

noemail@neicon.ruОрловаАлевтина МихайловнаOrlovaAlevtina Mikhailovna

Кандидат фарм. наук, ведущий научный сотрудник ФГБУ «Российский центр судебно-медицинской экспертизы», Москва.

e-mail: himija@rc-sme.ru

Ph.D. in Pharmaceutical Sciences, Leading Researcher of Russian Center of Forensic Medical Examination, Moscow.

e-mail: himija@rc-sme.ru

himija@rc-sme.ruПавловаАльбина ЗахаровнаPavlovaAlbina Zakharovna

Доктор биологических наук, научный сотрудник ФГБУ «Российский центр судебно-медицинской экспертизы» МЗ РФ, 125284, Москва, Россия.

e-mail: himija@rc-sme.ru

noemail@neicon.ruАсташкинаОльга ГенриховнаAstashkinaOlga Genrikhovna

Доктор медицинских наук, научный сотрудник ФГБУ «Российский центр судебно-медицинской экспертизы» МЗ РФ, 125284, Москва, Россия.

e-mail: himija@rc-sme.ru

noemail@neicon.ruПавловАндрей ЛеонидовичPavlovAndrey Leonidovich

Врач, ГБУ г. Москвы «Центр реабилитации инвалидов «Царицыно»» Департамента труда и социальной защиты населения города Москвы, 117534, Москва, Россия.

e-mail: himija@rc-sme.ru

noemail@neicon.ruФГБУ «Российский центр судебно-медицинской экспертизы» Министерства здравоохранения Российской Федерации; ФГАОУ ВО «Российский университет дружбы народов»РоссияFGBU “Russian Center of Forensic Medical Examination”; FGAOU VO “Peoples’ Friendship University of Russia”Russian FederationФГБУ «Российский центр судебно-медицинской экспертизы» Министерства здравоохранения Российской ФедерацииРоссияFGBU “Russian Center of Forensic Medical Examination”Russian FederationФГБУ «Российский центр судебно-медицинской экспертизы» Министерства здравоохранения Российской Федерации; ФГБНУ «Научно-исследовательский институт морфологии человека имени академика А.П. Авцына» Минобрнауки РоссииРоссияFGBU “Russian Center of Forensic Medical Examination”; FGBNU “Scientific Research Institute of Human Morphology named after Academician A.P. Avtsyn” Ministry of Education and Science of RussiaRussian FederationФГБУ «Российский центр судебно-медицинской экспертизы» Министерства здравоохранения Российской Федерации; ГБУЗ «Бюро судебно-медицинской экспертизы» Департамента здравоохранения МосквыРоссияFGBU “Russian Center of Forensic Medical Examination”; GBUZ “Bureau of Forensic Medical Examination” of the Moscow Department of HealthRussian FederationФГБУ «Российский центр судебно-медицинской экспертизы» Министерства здравоохранения Российской Федерации; ГБУ города Москвы «Центр реабилитации инвалидов "Царицыно"» Департамента труда и социальной защиты населения города МосквыРоссияFGBU “Russian Center of Forensic Medical Examination”; GBU of Moscow Center for Rehabilitation of disabled people “Tsaritsyno”Russian Federation202328062023313192203Copyright © Волкова А.А., Калёкин Р.А., Орлова А.М., Павлова А.З., Асташкина О.Г., Павлов А.Л., 20232023Волкова А.А., Калёкин Р.А., Орлова А.М., Павлова А.З., Асташкина О.Г., Павлов А.Л.Volkova A.A., Kalekin R.A., Orlova A.M., Pavlova A.Z., Astashkina O.G., Pavlov A.L.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://www.toxreview.ru/jour/article/view/713Введение

Введение. Z-препараты представляют собой группу “небензодиазепиновых” препаратов с основным способом действия, регулирующим поведение во сне у человека посредством воздействия на ГАМК-рецепторы. Имеются сообщения, указывающие на токсические последствия передозировки и злоупотребления залеплоном. Тем не менее, информация о влиянии Z-препаратов на уровни нейротрансмиттеров скудна.

Цель исследования — изучение влияния воздействия залеплона на уровни нейротрансмиттеров у личинок рыбок Данио с помощью целенаправленной метаболомики.

Материал и методы

Материал и методы. 4-часовое воздействие залеплона в концентрациях 0,1, 1,0, 10, 100 и 1000 мкг/л проводили на личинках рыбок Данио. Группы вмешательства сравнивались с контрольными группами. Каждая группа состояла из 20 личинок рыбок Данио. Нейромедиаторы и их метаболиты были измерены с использованием метода высокоэффективной жидкостной хроматографии в сочетании с тандемной масс-спектрометрией (ВЭЖХ-МС/МС).

Результаты

Результаты. Были количественно определены двадцать два метаболита, связанных с нейротрансмиссией. Значительно увеличенными метаболитами были триптофан, серотонин, 5-гидроксииндолуксусная кислота, ацетилсеротонин, адреналин и холин. Значительно сниженными метаболитами были 5-гидрокситриптофан, 5-метокситриптамин, дофамин, норметанефрин, метанефрин, кинуренин, 3-гидроксикинуренин, антраниловая кислота и гамма-аминомасляная кислота.

Ограничение исследования

Ограничение исследования. При изучении метаболических изменений нейротрансмиттеров и токсических эффектов у рыбок Данио были проанализированы результаты группы из 20 личинок, что представляет собой достаточную выборку для констатации полученных результатов.

Заключение

Заключение. Воздействие Залеплона вызывало метаболические изменения в концентрациях нейромедиаторов, связанных с большинством основных нейромедиаторных систем.

Соблюдение этических стандартов. Исследование не требует представления заключения комитета по биомедицинской этике или иных документов, так как исследование проводилось на эмбрионах рыб в соответствии с SIS 33774-2016 “Тестирование химических веществ, представляющих опасность для окружающей среды. Острая токсичность эмбрионов рыб (FET)”.

Участие авторов

Участие авторов. Все соавторы внесли равнозначный вклад в исследование и подготовку статьи к публикации.

Конфликт интересов

Конфликт интересов. Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.

Финансирование

Финансирование. Исследование не имело спонсорской поддержки.

Поступила в редакцию

Поступила в редакцию: 27 декабря 2022 / Принята в печать: 26 мая 2023 / Опубликована: 30 июня 2023

Introduction

Introduction. Z-drugs are a group of “non-benzodiazepine” drugs with the main mode of action regulating sleep behavior in humans through exposure to GABA receptors. There are reports indicating the toxic effects of overdose and abuse of zaleplon. However, information on the effect of Z-drugs on neurotransmitter levels is scarce.

The aim of this study was to study the effect of zaleplon exposure on neurotransmitter levels in the larvae of Danio fish using targeted metabolomics.

Material and methods

Material and methods. 4-hour exposure to zaleplon in concentrations of 0.1, 1.0, 10, 100 and 1000 μg/l was carried out on the larvae of Danio fish. Intervention groups were compared with control groups. Each group consisted of 20 larvae of Danio fish. Neurotransmitters and their metabolites were measured using high-performance liquid chromatography combined with tandem mass spectrometry (HPLC-MS/MS).

Results

Results. Twenty-two metabolites associated with neurotransmission were quantified. Significantly increased metabolites were tryptophan, serotonin, 5-hydroxyindolacetic acid, acetylserotonin, epinephrine and choline. Significantly reduced metabolites were 5-hydroxytryptophan, 5-methoxytryptamine, dopamine, normetanephrine, metanephrine, kynurenine, 3-hydroxykinurenine, anthranilic acid and gamma-aminobutyric acid.

Limitation

Limitation. When studying metabolic changes in neurotransmitters and toxic effects in Danio fish, the results of a group of 20 larvae were analyzed, which is a sufficient sample to state the results obtained.

Conclusion

Conclusion. Exposure to zaleplon caused metabolic changes in the concentrations of neurotransmitters associated with most major neurotransmitter systems.

Compliance with ethical standards. The study does not require the submission of a biomedical ethics committee opinion or other documents, as the study was conducted on fish embryos in accordance with SIS 33774-2016 “Testing chemicals that pose a danger to the environment. Acute toxicity of fish embryos (FET)”.

Author contribution

Author contribution. All co-authors made an equal contribution to the research and preparation of the article for publication.

Conflict of interests

Conflict of interests. The authors declare no conflict of interest. 

Funding

Funding. The study was not sponsored.

Received

Received: December 27, 2022 / Accepted: May 26, 2023 / Published: June 30, 2023

Z-препаратызалеплонметаболомикарыбки ДаниотоксичностьнейротрансмиссиZ-drugszaleplonmetabolomicsDanio fishtoxicityneurotransmissionReferencesBrandt J., Leong C. Benzodiazepines and Z-Drugs: An Updated Review of Major Adverse Outcomes Reported on in Epidemiologic Research. Drugs in R and D. 2017; 17(4). https://doi.org/10.1007/s40268-017-0207-7Brandt J., Leong C. Benzodiazepines and Z-Drugs: An Updated Review of Major Adverse Outcomes Reported on in Epidemiologic Research. Drugs in R and D. 2017; 17(4). https://doi.org/10.1007/s40268-017-0207-7Gunja N. The Clinical and Forensic Toxicology of Z-drugs. Journal of Medical Toxicology. 2013; 9(2). https://doi.org/10.1007/s13181-013-0292-0Gunja N. The Clinical and Forensic Toxicology of Z-drugs. Journal of Medical Toxicology. 2013; 9(2). https://doi.org/10.1007/s13181-013-0292-0Gunja N. In the Zzz Zone: The Effects of Z-Drugs on Human Performance and Driving. Journal of Medical Toxicology. 2013; 9(2). https://doi.org/10.1007/s13181-013-0294-yGunja N. In the Zzz Zone: The Effects of Z-Drugs on Human Performance and Driving. Journal of Medical Toxicology. 2013; 9(2). https://doi.org/10.1007/s13181-013-0294-ySchifano F., Chiappini S., Corkery J.M., Guirguis A. An Insight into Z-Drug Abuse and Dependence: An Examination of Reports to the European Medicines Agency Database of Suspected Adverse Drug Reactions. International Journal of Neuropsychopharmacology. 2019; 22(4). https://doi.org/10.1093/ijnp/pyz007Schifano F., Chiappini S., Corkery J.M., Guirguis A. An Insight into Z-Drug Abuse and Dependence: An Examination of Reports to the European Medicines Agency Database of Suspected Adverse Drug Reactions. International Journal of Neuropsychopharmacology. 2019; 22(4). https://doi.org/10.1093/ijnp/pyz007Волкова А.А., Калёкин Р.А., Орлова А.М., Москалева Н.Е., Маркин П.А., Асташкина О.Г. Химико-токсикологическое исследование залеплона и его метаболитов в биологическом объекте моче. Вопросы биологической, медицинской и фармацевтической химии. 2022; 25(4): 15–22. https://doi.org/10.29296/25877313-2022-04-03Volkova A.A., Kalekin R.A., Orlova A.M., Moskaleva N.E., Markin P.A., Astashkina O.G. Chemical and toxicological examination of zaleplon and its metabolites in the biological object urine . Voprosy biologicheskoj, medicinskoj i farmacevticheskoj himii. 2022; 25(4): 15–22. https://doi.org/10.29296/25877313-2022-04-03 (in Russian)Калёкин Р.А., Москалева Н.Е., Волкова А.А., Орлова А.М., Маркин П.А., Невмя-това С.Р., Апполонова С.А. Определение залеплона и клобазама методом высокоэффективной жидкостной хроматографии — тандемной масс-спектрометрии с высоким разрешением с использованием технологии Orbitrap. Судебно-медицинская экспертиза. 2022; 65(2): 24–8. https://doi.org/10.17116/sudmed20226502124Kalekin R.A., Moskaleva N.E., Volkova A.A., Orlova A.M., Markin P.A., Nevmyatova S.R., Appolonova S.A. Determination of zaleplon and klobazam by high-performance liquid chromatography – tandem mass spectrometry with high resolution using Orbitrap technology. Sudebno-medicinskaya ekspertiza. 2022; 65(2): 24–8. https://doi.org/10.17116/sudmed20226502124 (in Russian)Маркин П.А., Москалева Н.Е., Апполонова С.А., Волкова А.А., Орлова А.М., Калёкин Р.А., Невмятова С.Р. Разработка метода тонкослойной хроматографии для одновременного определения клобазама и залеплона в смеси. В сборнике: Актуальные вопросы судебной медицины и права. Сборник научно-практических статей. Казань: 2021; 158–61.Markin P.A., Moskaleva N.E., Appolonova S.A., Volkova A.A., Orlova A.M., Kalekin R.A., Nevmyatova S.R. Development of a thin-layer chromatography method for simultaneous determination of klobazam and zaleplon in a mixture. In the collection: Topical issues of forensic medicine and law. Collection of scientific and practical articles. Kazan: 2021; 158–61. (in RussianCassar S., Adatto I., Freeman J.L., Gamse J.T., Iturria I., Lawrence C., Muriana A., Peterson R.T., van Cruchten S., Zon L.I. Use of Zebrafish in Drug Discovery Toxicology. Chemical Research in Toxicology. https://doi.org/10.1021/acs.chemrestox.9b00335Cassar S., Adatto I., Freeman J.L., Gamse J.T., Iturria I., Lawrence C., Muriana A., Peterson R.T., van Cruchten S., Zon L.I. Use of Zebrafish in Drug Discovery Toxicology. Chemical Research in Toxicology. https://doi.org/10.1021/acs.chemrestox.9b00335Robinson N.B., Krieger K., Khan F., Huffman W., Chang M., Naik A., Yongle R., Hameed I., Krieger K., Girardi L.N., Gaudino M. The current state of animal models in research: a review. International Journal of Surgery. 72: 9–13. https://doi.org/10.1016/j.ijsu.2019.10.015Robinson N.B., Krieger K., Khan F., Huffman W., Chang M., Naik A., Yongle R., Hameed I., Krieger K., Girardi L.N., Gaudino M. The current state of animal models in research: a review. International Journal of Surgery. 72: 9–13. https://doi.org/10.1016/j.ijsu.2019.10.015Kalueff A.v., Stewart A.M., Gerlai R. Zebrafish as an emerging model for studying complex brain disorders. In Trends in Pharmacological Sciences. 2014: 35(2): 63–75. https://doi.org/10.1016/j.tips.2013.12.002Kalueff A.v., Stewart A.M., Gerlai R. Zebrafish as an emerging model for studying complex brain disorders. In Trends in Pharmacological Sciences. 2014: 35(2): 63–75. https://doi.org/10.1016/j.tips.2013.12.002Markin P.A., Brito A., Moskaleva N.E., Tagliaro F., la Frano M.R., Savitskii M.V., Appolonova S.A. Short- and long-term exposures of the synthetic cannabinoid 5F-APINAC induce metabolomic alterations associated with neurotransmitter systems and embryotoxicity confirmed by teratogenicity in zebrafish. Comparative Biochemistry and Physiology Part C: Toxicology & Pharmacology. 2021; 243: 109000. https://doi.org/10.1016/j.cbpc.2021.109000Markin P.A., Brito A., Moskaleva N.E., Tagliaro F., la Frano M.R., Savitskii M.V., Appolonova S.A. Short- and long-term exposures of the synthetic cannabinoid 5F-APINAC induce metabolomic alterations associated with neurotransmitter systems and embryotoxicity confirmed by teratogenicity in zebrafish. Comparative Biochemistry and Physiology Part C: Toxicology & Pharmacology. 2021; 243: 109000. https://doi.org/10.1016/j.cbpc.2021.109000Markin Pavel A., Brito A., Moskaleva N.E., Tagliaro F., Tarasov V.v., la Frano M.R., Savitskii M.v., Appolonova S.A. Short- and medium-term exposures of diazepam induce metabolomic alterations associated with the serotonergic, dopaminergic, adrenergic and aspartic acid neurotransmitter systems in zebrafish (Danio rerio) embryos/larvae. Comparative Biochemistry and Physiology Part D: Genomics and Proteomics. 2021; 38: 100816. https://doi.org/10.1016/j.cbd.2021.100816Markin Pavel A., Brito A., Moskaleva N.E., Tagliaro F., Tarasov V.v., la Frano M.R., Savitskii M.v., Appolonova S.A. Short- and medium-term exposures of diazepam induce metabolomic alterations associated with the serotonergic, dopaminergic, adrenergic and aspartic acid neurotransmitter systems in zebrafish (Danio rerio) embryos/larvae. Comparative Biochemistry and Physiology Part D: Genomics and Proteomics. 2021; 38: 100816. https://doi.org/10.1016/j.cbd.2021.100816Haleem D.J., Batool F. Regionally specific effects of diazepam on brain serotonin metabolism in rats: Sustained effects following repeated administration. Life Sciences. 1996; 59(15): PL239–46. https://doi.org/10.1016/0024-3205(96)00452-3Haleem D.J., Batool F. Regionally specific effects of diazepam on brain serotonin metabolism in rats: Sustained effects following repeated administration. Life Sciences. 1996; 59(15): PL239–46. https://doi.org/10.1016/0024-3205(96)00452-3Mets M.A.J., de Vries J.M., de Senerpont Domis L.M., Volkerts E.R., Olivier B., Verster J.C. Next-day effects of ramelteon (8 mg), zopiclone (7.5 mg), and placebo on highway driving performance, memory functioning, psychomotor performance, and mood in healthy adult subjects. Sleep. 2011; 34(10): 1327–34. https://doi.org/10.5665/SLEEP.1272Mets M.A.J., de Vries J.M., de Senerpont Domis L.M., Volkerts E.R., Olivier B., Verster J.C. Next-day effects of ramelteon (8 mg), zopiclone (7.5 mg), and placebo on highway driving performance, memory functioning, psychomotor performance, and mood in healthy adult subjects. Sleep. 2011; 34(10): 1327–34. https://doi.org/10.5665/SLEEP.1272Boyda H.N., Ho A.A., Tse L., Procyshyn R.M., Yuen J.W.Y., Kim D.D., Honer W.G., Barr A.M. Differential Effects of Acute Treatment With Antipsychotic Drugs on Peripheral Catecholamines. Frontiers in Psychiatry. 2020; 11: 617428. https://doi.org/10.3389/fpsyt.2020.617428Boyda H.N., Ho A.A., Tse L., Procyshyn R.M., Yuen J.W.Y., Kim D.D., Honer W.G., Barr A.M. Differential Effects of Acute Treatment With Antipsychotic Drugs on Peripheral Catecholamines. Frontiers in Psychiatry. 2020; 11: 617428. https://doi.org/10.3389/fpsyt.2020.617428Roy-Byrne P., Fleishaker J., Arnett C., Dubach M., Stewart J., Radant A., Veith R., Graham M. Effects of acute and chronic Alprazolam treatment on cerebral blood flow, memory, sedation, and plasma catecholamines. Neuropsychopharmacology. 1993; 8(2): 161–9. https://doi.org/10.1038/npp.1993.18Roy-Byrne P., Fleishaker J., Arnett C., Dubach M., Stewart J., Radant A., Veith R., Graham M. Effects of acute and chronic Alprazolam treatment on cerebral blood flow, memory, sedation, and plasma catecholamines. Neuropsychopharmacology. 1993; 8(2): 161–9. https://doi.org/10.1038/npp.1993.18Schwarcz R., Stone T.W. The kynurenine pathway and the brain: Challenges, controversies and promises. Neuropharmacology. 2017; 112: 237–47. https://doi.org/10.1016/j.neuropharm.2016.08.003Schwarcz R., Stone T.W. The kynurenine pathway and the brain: Challenges, controversies and promises. Neuropharmacology. 2017; 112: 237–47. https://doi.org/10.1016/j.neuropharm.2016.08.003Eissa A.A.H.M., Soliman G.A.E.H., Khataibeh M.H. Design, synthesis and anti-inflammatory activity of structurally simple anthranilic acid congeners devoid of ulcerogenic side effects. Chemical and Pharmaceutical Bulletin. 2012; 60(10): 1290–300. https://doi.org/10.1248/cpb.c12-00516Eissa A.A.H.M., Soliman G.A.E.H., Khataibeh M.H. Design, synthesis and anti-inflammatory activity of structurally simple anthranilic acid congeners devoid of ulcerogenic side effects. Chemical and Pharmaceutical Bulletin. 2012; 60(10): 1290–300. https://doi.org/10.1248/cpb.c12-00516Richter G., Liao V.W.Y., Ahring P.K., Chebib M. The Z-Drugs Zolpidem, Zaleplon, and Eszopiclone Have Varying Actions on Human GABAA Receptors Containing γ1, γ2, and γ3 Subunits. Frontiers in Neuroscience. 2020; 14: 599812. https://doi.org/10.3389/fnins.2020.599812Richter G., Liao V.W.Y., Ahring P.K., Chebib M. The Z-Drugs Zolpidem, Zaleplon, and Eszopiclone Have Varying Actions on Human GABAA Receptors Containing γ1, γ2, and γ3 Subunits. Frontiers in Neuroscience. 2020; 14: 599812. https://doi.org/10.3389/fnins.2020.599812

The authors declare that there are no conflicts of interest present.