시험물질투여가이드 (Good Practice Guide for Administration of Substances) 출처 : J Applied Toxicol 21:15-23, 서론 안전성이확보되어있지않는미지의화학물질을실험동물에적용하는독성시험은과학적연구를위

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연홍 추
5 years ago
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1 시험물질투여가이드 (Good Practice Guide for Administration of Substances) 출처 : J Applied Toxicol 21:15-23, 서론 안전성이확보되어있지않는미지의화학물질을실험동물에적용하는독성시험은과학적연구를위해서뿐만아니라, 해당물질의안전성을확보하여임상시험을실시하기위해서도필요불가결하다. 한편, 제약기업들은동물애호적인측면과과학적연구의모두를만족시키기위하여오랫동안투여방법의기준을설정하기위한검토를진행해왔다 (Hull, 1995). 신약개발을위해전임상단계에서실시되는안전성평가시험에서는해당물질의안전역을확립하기위하여물질을여러단계의용량으로투여하는것이일반화되어있다. 따라서, 여기서는동물실험에널리사용되는각종의실험동물에대한투여용량의지침을제공하고자한다. 2. 투여용량 가장널리이용되고있는동물종을대상으로각투여경로별투여용량을표 1에기재하여두었다. 여기에제시된수치들은기존에발표된문헌또는각연구기관에서사용하고있는자료를참고로하여전문가들의합의가이루어진값이다. 한편, 최근유럽에서마모셋과미니돼지를이용한실험이증가되고있기때문에참고를위하여첨가해두었다. 표중의각난에는 2개의값이기재되어있는데, 각난의좌측에표시되어있는수치는단회혹은반복투여시의최적투여량을표시한것이다. 괄호로표시한 2번째의수치는투여가능한최대용량을표시한것이다. 본용량을초과하는경우에는동물복지뿐아니라과학적인측면에서도문제가제기될수있기때문에전문가의조언을받도록하여야한다. 아래에제시되어있는최대투여용량값의일부는최근에발표된문헌 (Flecknell 1996, Wolfensohn & Lloyd 1998) 에서인용한것이나, 최적의 투여용량값과비교하여보면약간높게책정되어있다. 많은양을반복적으로투여할경우에도동물의복지와시험물질의조제에대한고려가필요하다. 과도한양의투여로인한생리적변화가발생하고, 이로인해시험기간이제한되거나시험결과가영향을받을수도있다. 따라서, 시험계획

2 서를검토하는단계에서동물실험윤리위원회가이같은문제점을심사숙고하여야한다. 또한, 신규물질에대한대규모동물시험을실시할경우에도과학적인측면뿐아니라윤리적인측면에서도해당물질의물리ᆞ화학적성상에대한 in vitro 시험과적은수의동물을이용한예비시험의실시가선행되어야한다. 표 1. 권장투여용량 ( 허용최대투여용량 ) 동물종 투여경로와투여용량 (ml/kg, * 는 ml/ 투여부위 ) 경구피하복강내근육정맥 ( 급속 ) 정맥 ( 저속 ) 마우스 10 (50) 10 (40) 20 (80) 0.05* (0.1)* 5 (25) 랫드 10(40) 5(10) 10 (20) 0.1* (0.2)* 5 (20) 토끼 10(15) 1 (2) 5 (20) 0.25 (0.5) 2 (10) 개 5 (15) 1 (2) 1 (20) 0.25 (0.5) 2.5 (5) 원숭이 5 (15) 2 (5) - (10) 0.25 (0.5) 2 - 마모셋 10 (15) 2 (5) - (20) 0.25 (0.5) 2.5 (10) 미니돼지 5 (15) 1 (2) 1 (20) 0.25 (0.5) 2.5 (5) ᆞ (-): 이용가능한데이터가없음 ᆞ 수용성이아닌오일과같은물질을동일부위에반복적으로주사할경우에는해당물질이흡수되는시간을고려하여야한다. ᆞ 근육주사를할경우에는하루에 2군데이상의부위에주사를해서는안된다. ᆞ 피하주사를할경우에는주사부위를하루에 2~3군데로제한하여야한다. 그러나 Freund's adjuvant의경우는예외로한다. 3. 투여경로 1) 경구투여시험물질의흡수가영향을받을수있기때문에경우에따라서는투여전에사료의섭취를제한할필요가있다. 투여용량이많아지면 (40 ml/kg) 위장에부하가걸려내용물이급속히소장으로이동하거나, 식도로역류하기도한다 (Hejgaard et al. 1999). 절식기간은동물종의사료섭취패턴, 생리기능, 사료급여를제한하기시작하는시점, 시험물질을투여하는데소요되는시간, 사료공급및조명의주기에따라달라진다 (Vermeulen et al. 1997). 정확한양을투여하기위하여, 혹은투여중의사고를방지하기위하여용액상태의시험물질은경구용존대를이용하여투여한다.

3 2) 비경구투여약물을비경구로투여할경우에는투여용량, 조제물의안정성, ph, 점도, 삼투압, 완충능 (buffering capacity), 조제물의무균상태및생체적합성등을사전에충분히고려하여야한다. 반복투여시험을진행할경우에는상기의요인들이시험결과에중대한영향을미칠수있기때문에특히주의하여야한다. 투여용량, 주사액의점도, 주사속도및동물의크기를고려하여주사바늘도가능한가장작은사이즈의것을사용하여야한다. (1) 피하투여 가장널리이용되고있는경로중의하나이다. 조제물의조성에따라약물이흡수되는 정도및속도에차이가발생한다. (2) 복강투여복강투여는실수로장관내에주사를하거나, 자극성이있는물질의경우에는복막염과같은합병증을유발할수있기때문에반복투여시험에서는거의사용되지않는다. 약물을현탁액의형태로복강내에투여하는경우에는당해약물의입자특성과용매의성질에따라약물의흡수가영향을받으며, 투여된약물은체순환및문맥순환내로흡수된다. (3) 근육투여근육내에약물을주사하게되면주입된약물이근섬유를압박하여통증을동반하는경우가많다. 또한, 주입된약물에의해신경이손상을받을수있기때문에투여부위를신중히선택하여야한다. 따라서, 반복투여시험을할경우에는순번을정하여투여부위를바꾸어주어야한다. 또한, 반복적으로투여할경우에는투여부위에염증이발생할수도있다. 친수성의약물과소수성의약물은흡수속도에차가있기때문에 ( 소수성의약물은투여부위에 24시간이상저류되기도한다 ) 구별할필요가있다. (4) 정맥투여정맥으로약물을투여하는경우에는급속히주사를하는경우, 천천히주사를하는경우, 장시간에걸쳐지속적으로주입하는경우로분류할수있다. 표 1에는급속히주사하는경우와천천히주사하는경우에해당하는값만을기재하여두었다. 1 급속히주입하는경우 : 정맥내로투여하는대부분의경우는시험물질을대략 1 분

4 정도의짧은시간에종료한다. 이처럼비교적짧은시간에급속히주입을할경우에는약물이혈액과적합성이있으며, 점성이그다지높지않아야한다. 다량을투여하는경우에는주사액을체온정도로데워서투여를하여야한다. 정맥내로투여를하는경우는주입속도가매우중요하며, 설치류에서는주입속도가 3 ml/min을초과하면안되는것으로알려져있다. 개에게생리식염수 6 ml/kg을급속히주사하여도헤마토크리트치나심박수에아무런변화가관찰되지않았으나, 20 ml/kg을투여한경우에는 15% 의혈액희석과일과성의빈맥 (1분이상에걸쳐 46% 증가 ) 이발현되었다 (Zeoli et al. 1998). 2 천천히주입하는경우 : 시험물질의임상적응 ( 증 ), 용해도혹은자극성으로인해시험물질을천천히투여하여야하는경우가있다. 정맥내로천천히주입하는경우는시험물질이혈관바깥으로새는것을막기위하여여러가지방안을고려하여야한다. 일반적으로 5 ~ 10분간에걸쳐천천히주사를할경우에는표준주사침혹은날개가달린주사침을사용한다. 경우에따라서는투관침을피하정맥에주입하여테이프로고정을하거나 ( 단시간의경우 ), 외과적시술을통해정맥내에유치한후에사용하는 ( 장시간혹은반복적으로주입하는경우 ) 경우도있다. 랫드에게등장의생리식염수를 1 ml/min의속도로최대 80 ml/kg까지 4일간연속하여정맥내로투여하여도고통을느끼거나, 폐에서병변이관찰되지않았다 (Morton et al. 1997a). 그러나, 투여기간을 30일로연장하고, 주입속도를 0.25, 0.5, 1.0 ml/min로한경우에는폐에서의병변이증가하고, 증상도악화되었다 (Morton et al. 1997b). 이처럼투여기간에따라병변의발생에차이가나타나는것은전자의경우에도병변이나타나기는하였지만시간이짧아명확한병변으로발전하지못하였을가능성도배제할수없다. 3 장기간점적으로 (infusion) 주입하는경우 : 시험물질의임상적응 ( 증 ) 혹은자극성으로인해시험물질을점적하여장기간에걸쳐시험물질을주입하는경우가있다. 그러나이경우에는여러가지사항들에주의하여야한다. 먼저, 장기간에걸쳐지속적으로약물을주입할때는동물의구속을최소한으로하여스트레스를받지않도록하여야한다. 단회투여를할경우는투여되는용량이순환혈액량의 10% 미만이되도록하여, 2시간에걸쳐서천천히투여하여야한다 ( 참고로각동물별순환혈액량을표 3에기재하여두었다 ). 투여용량및투여속도도고려되어야할중요한요소들로서, 각동물별로시험물질을불연속적으로주입을할경우 (4시간/ 일 ) 와연속적으로주입을할경우 (24시간/ 일 ) 에권장되는주입속도와투여용량을표 2에정리해두었다. ( 이표가최종적으로완성되기위해서는데이터의보충적인축적이필요하다 ).

5 표 2. Infusion에의한반복투여 - 투여용량 / 투여속도 ( 허용최대투여량 / 투여속도를포함 ) a 마우스 랫드 토끼 b 개 원숭이 미니돼지 1일총투여액량 (ml/kg) 4시간 시간 96(192) 60(96) 24(72) 24(96) 속도 (ml/kg/h) 4시간 시간 4(8) 2.5(4) 1(3) 1(4) ᆞ (-): 이용가능한데이터가없음 a : 수용성이아닌물질의경우는본문내용을참조할것. 표중에 2개의값이기재되어있는데, 괄호로표시된수치는투여가능한최대용량을표시한것이다. b : 최기형성시험데이터에기초하여작성됨. 토끼의투여용량과투여속도는최기형성시험데이터에기초한수치이며, 이시험에서모체에게 2 ml/kg/h이상의속도로약물을투여한경우에태아에서는아무런영향이나타나지않았으나, 모체에서는혈관주위에과립구침윤 (perivascular granular leukocyte cuffing) 이나증식성심내막염이발생하였다 (McKeon et al. 1998). 일반적으로랫드에서의주입속도는 1 ~ 4 ml/kg/h이나 (Cave et al. 1995; Barrow & Heritier 1995; Loget et al. 1997), 최기형성시험을실시할경우에는 2 ml/kg/h을초과하여서는안된다. 마우스 (van Wijik 1997), 개및원숭이 (Perkin & Stejskal 1994), 미니돼지 ( 공식적으로발표되지않음 ) 의값은 1개월반복투여시험의성적에기초하여작성되었다. 고용량을투여하는경우에는용매의선택이중요하며 (Cornelius et al. 1978; Concannon et al. 1992; Manenti et al. 1992; Mann & Kinter 1993), 이들의발표에의하면용매의종류에따라정맥내로투여되는최대허용량에커다란차이가있다. (5) 피내투여 일반적으로피내투여는면역, 염증, 감작반응등의평가를위해널리이용되고있다 (Leenaars 1997; Leenaars et al. 1998). 투여물질을 adjuvant 와혼합하여투여하는

6 경우가많으며, 피부의두께에따라 0.05 ~ 0.1 ml 까지투여가가능하다. 4. 투여에사용되는용매 동물을사용하는모든시험에서용매의선택은중요한문제이다. 용매는시험물질의체내노출을최적화할수있어야하고, 시험물질의결과에영향을미쳐서도안된다. 따라서, 가장이상적인용매는생물학적으로는불활성이고, 시험물질의생물ᆞ물리학적특성에는영향을미치지않고, 동물에는아무런독성을나타내지않는물질이어야한다. 만약, 용매의성분이생물학적작용을나타내는경우는투여량을제한하여그같은작용을최소화하거나, 발현되지않도록하여야한다. 단순히시험물질의투여에사용되는용매로는등장성수용액, 완충액, co-solvent system, 현탁액, 기름등이있다. 수용성이아닌물질의경우는다시투여하기전에용매의흡수시간을확인하여야한다. 따라서, 기름에녹여서투여하는경우는투여용량을표 1과표 2에표시되어있는양의 50% 로줄여서투여하여야한다. 현탁액을투여하는경우에는투여액의점도, ph 및삼투압을고려하여야한다. Co-solvent system을사용하는경우는용매자체가 dose limiting toxicity를가지고있다는사실에유의하여야한다. 5. 참고문헌 1). Hull RM. Guideline limit volumes for dosing animals in the preclinical stage of safety evaluation, Hum. Exp. Toxicol. 1995; 14: ) Flecknell P. Laboratory Animal Anaesthesia (2nd edn). Harcourt Brace and Company: London ) Wolfensohn S, Lloyd M. Procedural data. In: Handbook of Laboratory Animal Management and Welfare, Wolfensohn S, Lloyd M (eds). Oxford University Press: Oxford, ) Hejgaard KC, Alban L, Thomsen P, Heller KE, Hansen AK. Assessing welfare of rats undergoing gavaging with varying volumes. Measurements on open field behaviour, temperature, plasma corticosterone and glucose [Abstract]. Rev. Cienc. 1999; 23/24: 16. 5) Vermeulen JK, De Vries A, Schlingmann F, Remie R. Food deprivation: common sense or nonsense? Anim. Technol. 1997; 48: ) Claassen V. Neglected factors in pharmacology and neuroscience research. In Techniques in the Behavioural and Neural Sciences, vol. 12, Huston JP (ed.). Elsevier: Amsterdam, 1994: 5-94.

7 7) Zeoli A, Donkin H, Crewell C, Fetrow N, Johnson DK, Kinter LB. A limit rapid intravenous injection volume in dogs [Abstract]. Toxicol Sci. 1998; 42: 58. 8) Morton D, Safron JA, Rice DW, Wilson DM, White RD. Effects of infusion rates in rats receiving repeated large volumes of saline solution intravenously. Lab. Anim. Sci. 1997; 47: ) Morton D, Safron JA, Glosson J, Rice DW, Wilson DM, White RD. Histologic lesions associated with intravenous infusions of large volumes of isotonic saline solution in rats for 30 days. Toxicol. Pathol. 1997; 25: ) McKeon ME, Walker MD, Wakefield AE, Machotka SV. Validation of infusion techniques in nonpregnant and pregnant rabbits using a novel harness system [Abstract]. Toxicol. Sci. 1998; 42: ) Cave DA, Schoenmakers ACM, van Wijk JH, Enninga IC, Van der Hoeven JCM. Continuous intravenous infusion in the unrestrained rat - procedures and results. Hum. Exp. Toxicol. 1995; 14: ) Barrow PC, Heritier B. Continuous deep intravenous infusion in rat embryotoxity studies: the effects of infusion volume and two different infusion fluids on pregnancy. Toxicol. Methods 1995; 5: ) Loget O, Nanuel C, Le Bigot J-F, Forster R. Corneal damage following continuous infusion in rats. In Advances in Ocular Toxicology, Green, Edelhauser HF, Hackett RB, Hull DS, Potter DE (eds.). Plenum Press: New York, 1997; ) Van Wijk H. A continuous intravenous infusion technique in the unrestrained mouse. Anim Technol. 1997; 48: ) Perkin CJ, Stejskal R. Intravenous infusion in dogs and primates. J Am. Coll. Toxicol. 1994; 13: ) Cornelius LM, Finco DR, Culver DH. Physiologic effects of rapid infusion of Ringer 's Lactate solution into dogs. Am. J. Vet. Res. 1978; 39: ) Concannon KT, Haskins SC, Feldman BF. Hemostatic defects associated with two infusion rates of dextran 70 in dogs. Am. J. Vet. Res. 1992; 53: ) Manenti A, Botticelli A, Buttazzi A, Gibertini G. Acute pulmonary edema after overinfusion of crystalloids versus plasma: histological observations in the rat. Pathologica 1992; 84: ) Mann WA, Kinter LB. Characterization of maximal intravenous dose volumes in the dog (Canis familiaris). Gen. Pharmacol. 1993; 24: ) Leenars PPAM. Adjuvants in Laboratory Animals (Synopsis of PhD thesis and

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