Tissue distribution of artemisinin in broiler chickens following single or multiple oral administration

Document Type: Pharmacology

Authors

1 Department of Pharmacology, School of Veterinary Medicine, Shahrekord University

2 Department of Pharmacology, Faculty of Veterinary Medicine, University of Tehran

3 Department of Pathobiology, School of Veterinary Medicine, University of Tabriz, Tabriz

Abstract

Background: Artemisinin is commonly used for the treatment of malaria, but recently has been considered as a potential substance to control poultry coccidiosis. OBJECTIVES: The aim of the present study was to determine the tissue distribution of artemisinin following single or multiple oral administration of different doses in broiler chickens. METHODS: A total number of 390 one day old Ross broiler chicks were divided randomly into two main groups, in the first group 0, 1, 5, 25, 125, 250, 500 or 1000 mg/kg artemisinin as a single oral dose was administered on day 44, but the second group were treated with 0, 17, 34, 68 or 136 ppm artemisinin from day 8 to day 44. The HPLC system was used to determine the level of artemisinin in different tissue samples. Data were assessed using one way analysis of variance (ANOVA) followed by the Tukey’s test (p<0.05). RESULTS: Maximum concentrations of artemisinin were found in the liver of chickens in both groups in a dose dependent manner.  While, the minimum level was determined in the brain and the kidney of chickens received multiple artemisinin administration;  in the spleen of those chickens a single oral dose was administered. The concentration of artemisinin in the brain reached a plateau at 68 ppm in multiple administration and 125mg/kg at single dose, no shift was found with dose increment. CONCLUSIONS: It can be concluded that tissue accumulation of artemisinin is time and dose dependent. Moreover, redistribution, saturation effect and tissue selectivity were also observed.

Keywords


Article Title [Persian]

توزیع بافتی آرتمیزینین در طیور گوشتی پس از تجویز دارو به صورت تک دوز و دوزهای چندگانه

Authors [Persian]

  • سعید حبیبیان دهکردی 1
  • حسینعلی عرب 2
  • مطهره اسماعیلی 1
  • جهانگیر کبوتری 1
  • امیرعلی شهبازفر 3
1 گروه فارماکولوژی، دانشکده دامپزشکی دانشگاه شهرکرد، شهرکرد، ایران
2 گروه فارماکولوژی، دانشکده دانپزشکی دانشگاه تهران، تهران، ایران
3 گروه پاتولوژی، دانشکده دامپزشکی دانشگاه تبریز، تبریز، ایران
Abstract [Persian]

زمینه مطالعه:  آرتمیزینین معمولاً برای درمان مالاریا استفاده می‌شود ولی به تازگی به عنوان یک ماده بالقوه برای کنترل کوکسیدیوز طیور بکار می‌رود. هدف: هدف از مطالعه حاضر تعیین توزیع بافتی آرتمیزینین بدنیال مصرف خوراکی تک دوز یا چندگانه دوزهای بالای آن در جوجه های گوشتی بود. روش کار: 390 جوجه گوشتی یک روز نژاد راس به دو گروه اصلی تقسیم شدند، در جوجه‌های گروه اول مقادیر mg 0، 1، 5، 25، 125، 250 ، 500 و 1000 به ازای هر کیلوگرم وزن بدن آرتمیزینین به صورت تک دوز خوراکی در روز 44 و در گروه دوم جوجه‌ها مقادیر ppm 0 ، 17، 34، 68 و یا 136 آرتمیزینین از روز 8 تا 44 تجویز گردید. برای تعیین سطح آرتمیزینین در نمونه‌های بافتی مختلف از سامانه HPLC و برای بررسی آماری داده‌ها از آزمون آنالیز واریانس یک طرفه (ANOVA) و آزمون تکمیلی، توکی (Tukey) استفاده گردید (0.05>p). نتایج: در هر دو گروه بیشترین غلظت آرتمیزینین در کبد جوجه‌های گوشتی دیده شد که به صورت وابسته به دوز بود. اما، کمترین سطح آرتمیزینین در گروه دریافت کننده دوزهای چندگانه دارو در در مغز وکبد و در گروه دریافت کننده تک دوز در طحال دیده شد. غلظت آرتمیزینین در مغز بدنبال تجویز چندگانه دوز  ppm‌68 و در تجویز تک دوز در دوز mg/kg 125 به حالت ثابت رسیده بود و هیچ تغییری هم با افزایش دوز ایجاد نشد. نتیجهگیرینهایی: می‌توان نتیجه گرفت که تجمع بافتی آرتمیزینین وابسته به زمان و دوز است. علاوه بر این، بازتوزیع، اثر اشباعی و انتخاب بافتی نیز دیده شد.

Keywords [Persian]

  • آرتیمزینین
  • وضعیت زیستی
  • جوجه گوشتی
  • دریافت چندگانه خوراکی
  • تک دوز
Allen, P.C., Lydon, J., Danforth, H.D. (1997) Effects of components of Artemisia annua on coccidia infections in chickens. Poult Sci. 76: 1156-163.##

Arab, H.A., Rahbari, S., Rassouli, A., Moslemi, M.H., Khosravirad, F. (2006) Determination of artemisinin in Artemisia sieberi and anticoccidial effects of the plant extract in broiler chickens. Trop Anim Health Prod. 38: 497-503.##

Arab, H.A., Mardjanmehr, S.H., Shahbazfar, A.A, Rassouli, A., Abdollahi, M., Nekouie, O. (2009) Toxicopathologic effects of artemisinin in broiler chickens following a single oral dose: An LD50 Study. Int J Poultry Sci. 8: 808-812.##

Ashton, M., Hai, T.N., Sy, N.D., Huong, D.X., Van Huong, N., Niêu, N.T. (1998) Artemisinin pharmacokinetics is time-dependent during repeated oral administration in healthy male adults. Drug Metab Dispos. 26: 25-27.##

Cheeramakara, C., Khachonsaksumet, V., Suthisai, N., Nakosiri, W., Songmuaeng, K., Saenghirun, C., Phienpicharn, D., Nontprasert, A. (2008) Distribution of C14-labelled arteether in kidneys and livers of experimental mice after intramuscular injection. Southeast Asian J Trop Med Public Health. 39: 195-199.##

Dien, T.K., de Vries, P.J., Khanh, N.X., Koopmans, R., Binh, L.N., Duc, D.D., Kager, P.A., van Boxtel, C.J. (1997) Effect of food intake on pharmacokinetics of oral artemisinin in healthy Vietnamese subjects. Antimicrob Agents Chemother. 41: 1069-1072.##

Efferth, T., Kaina, B. (2010) Toxicity of the antimalarial artemisinin and its dervatives. Crit Rev Toxicol. 40: 405-421.##

Efferth, T., Dunstan, H., Sauerbrey, A., Miyachi, H., Chitambar, C.R. (2001) The anti-malarial artesunate is also active against cancer. Int J Oncol. 18: 767-773.##

Efferth, T., Rucker, G., Falkenberg, M., Manns, D., Olbrich, A., Fabry, U., Osieka, R. (1996) Detection of apoptosis in KG-1a leukemic cells treated with investigational drugs. Arzneimittelforschung. 46: 196-200.##

Fishwick, J., McLean, W.G., Edwards, G., Ward, S.A. (1995) The toxicity of artemisinin and related compounds on neuronal and glial cells in culture. Chem Biol Interact. 96: 263-271.##

Genovese, R.F., Newman, D.B., Gordon, K.A., Brewer, T.G. (1999) Acute high dose arteether toxicity in rats. Neurotoxicology. 20: 851-859.##

Gordi, T., Lepist, E.I. (2004) Artemisinin derivatives: toxic for laboratory animals, safe for humans? Toxicol Lett. 147: 99-107.##

Kaboutari, J, Arab, HA., Ebrahimi, K, Rahbari, S. (2014) Prophylactic and therapeutic effects of a novel granulated formulation of Artemisia extract on broiler coccidiosis. Trop Anim Health Prod. 46: 43-48.##

Liersch, R., Soicke, H., Stehr, C., Tüllner, H.U. (1986) Formation of artemisinin in Artemisia annua during one vegetation period. Planta Med. 5: 387-390.##

Moore, J.C., Lai, H., Li, J.R., Ren, R.L., McDougall, J.A., Singh, N.P., Chou, C.K. (1995) Oral administration of dihydroartemisinin and ferrous sulfate retarded implanted fibrosarcoma growth in the rat. Cancer Lett. 98: 83-87.##

Rawa-Adkonis, M., Wolska, L.,Namieśnik, J. (2003) Modern techniques of extraction of organic analytes from environmental matrices. Crit Rev Anal Chem. 33: 199-248.##

Shah, V.P., Midha, K.K., Dighe, S., McGilveray, I.J., Skelly, J.P., Yacobi, A., Layloff, T., Viswanathan, C.T., Cook, C.E., McDowall, R.D. (1992) Analytical methods validation: bioavailability, bioequivalence and pharmacokinetic studies. Eur J Drug Metab Pharmacokinet. 16: 249-255.##

Shahbazfar, A.A., Mardjanmehr, S.H., Arab, H.A., Rassouli, A., Abdollahi, M. (2011) Effects of artemisinin in broiler chickens following multilpe oral intake. Trop Anim Health Prod. 43: 843-849.##

Smith, F.M., West, N.H., Jones, D.R. (1999) The Cardiovascular System. In: Sturkie’s Avian Physiology. Whittow, G.C. (ed.). (5th ed.) Academic Press, London, UK. p. 171-172.##

Woerdenbag, H.J., Lugt, C.B., Pras, N. (1990) Artemisia annua L.: a source of novel antimalarial drugs. Pharm Weekbl Sci. 12: 169-181.##

Xie, L.H., Li, Q., Zhang, J., Weina, P.J. (2009) Pharmacokinetics, tissue distribution and mass balance of radiolabeled dihydroartemisinin in male rats. Malar J. 8, 112: 1-14.##