Stiftung Tierärztliche Hochschule Hannover (TiHo)

Vergleichende Untersuchungen zur dermalen Penetration und Permeation in Diffusionszellen

Riedel, Silke

Object of the present studies was to show differences in transdermal penetration and permeation. A comparative in vitro examination dependent on species and anatomical sites was done under identical conditions. It was examined whether it was possible to arrange a general ranking for different anatomical sites of skin, species and substances with various chemical and physical characteristics. Static `Franz´ diffusion cells were used as in vitro model with non perfused skin. These experiments with diffusion cells allow statements about dermal penetration and permeation, but not about absorption of topically applied substances. Skin samples of the costal, lumbar and umbilical region of rats, dogs, horses, pigs and cattle were used in the experiments. Rat skin was only taken from the lumbar and umbilical region. Additionally, udder skin was taken from the lateral udder region. Benzoic acid, testosterone and hydrocortisone dissolved in ethanol were used as test substances and were applied to the skin (400 µg/cm² skin). The drugs diffused over six hours into the receptor fluid of the diffusion cells. Benzoic acid was detected via high performance liquid chromatography, while hydrocortisone and testosterone were measured with enzyme linked immuno assays. The anatomical sites of the skin of each tested species were compared. Differences in permeability, dependent on the anatomical site, were shown in tendencies. Using skin samples of the back from horse, pig and cattle, hydrocortisone and testosterone were not detectable in the receptor fluid after six hours. The different species were compared according to their anatomical sites. A decrease in the rank of the skin permeability could be shown for rat > horse > dog > pig on the costal skin for each of the tested substances benzoic acid, hydrocortisone and testosterone. This ranking did not apply to the skin of the lumbar and umbilical region. The comparison of permeation rates of benzoic acid, hydrocortisone and testosterone showed the skin as most permeable to benzoic acid. In conclusion, species dependent and regional differences do exist in transdermal penetration and permeation which must be considered in pharmacological and toxicological studies and require test standardization. Based on in vitro studies, predictive statements for mankind or other species concerning transdermal penetration and permeation appear to be difficult.

Ziel der vorliegenden Arbeit war es, tierartliche und regionale Unterschiede der transdermalen Penetration und Permeation in einer vergleichenden In-vitro-Untersuchung unter identischen Bedingungen darzustellen. Es wurde untersucht, ob eine allgemein gültige Reihenfolge für verschiedene Hautlokalisationen, Tierarten und Untersuchungssubstanzen mit variablen chemisch-physikalischen Eigenschaften aufgestellt werden kann. Als In-vitro-Modell mit nicht perfundierter Haut wurden statische Diffusionszellen nach FRANZ (1975) eingesetzt. Diese Versuchsanordnung erlaubt Aussagen zur dermalen Penetration und Permeation, nicht jedoch zur Resorption topisch applizierter Substanzen. In den Versuchen wurde Haut aus den Regionen der seitlichen Brustwand, des Rückens und des Bauches der Tierarten Ratte, Hund, Pferd, Schwein und Rind untersucht. Rattenhaut stammte nur aus der Rücken- und Bauchregion. Zusätzlich wurde Euterhaut von der seitlichen Euterwand gewonnen. Als Testsubstanzen dienten Benzoesäure, Testosteron und Hydrocortison, die in Ethanol gelöst auf die Hautstücke appliziert wurden. Der Nachweis der während einer Versuchsdauer von sechs Stunden in die Rezeptorflüssigkeit der Diffusions-zellen diffundierten Testsubstanzen erfolgte mittels Enzymimmunoassay (Hydrocortison und Testosteron) und Hochdruck-Flüssigkeits-Chromatographie (Benzoesäure). Beim Vergleich der Hautlokalisationen innerhalb der Tierarten konnten regionale Permeabilitätsunterschiede teilweise nur tendenziell dargestellt werden. Für Pferd, Schwein und Rind wurde festgestellt, daß bei der Rückenhaut während einer Versuchsdauer von sechs Stunden sowohl die Hydrocortison- als auch die Testosteronkonzentrationen in der Rezeptorflüssigkeit unterhalb der Nachweisgrenze lagen. Beim Vergleich der Tierarten anhand der Körperregionen konnte für Benzoesäure, Hydrocortison und Testosteron eine für die Hautpermeabilität absteigende Reihenfolge Ratte > Pferd > Hund > Schwein für die Haut der Brustwand aufgestellt werden. Für die Rücken- bzw. Bauchhaut galt diese Reihenfolge nicht. Der Vergleich der Permeationsraten von Benzoesäure, Hydrocortison und Testosteron zeigte, daß die Permeabilität der verschiedenen Häute für Benzoesäure am größten war. Insgesamt bleibt festzustellen, daß speziesbedingte und regionale Unterschiede der transdermalen Penetration und Permeation vorliegen, welche bei pharmakologischen und toxikologischen Untersuchungen zu berücksichtigen sind und eine sorgfältige Standardi-sierung durchzuführender Versuche erforderlich machen. Basierend auf In-vitro-Studien erscheinen allgemein gültige prädiktive Aussagen für den Menschen oder andere Spezies zur transdermalen Penetration und Permeation schwierig.

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Riedel, Silke: Vergleichende Untersuchungen zur dermalen Penetration und Permeation in Diffusionszellen. Hannover 2003. Tierärztliche Hochschule.

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