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http://hdl.handle.net/11422/27594
| Type: | Dissertação |
| Title: | Phase II metabolism study of stanozolol through Zebrafish Water Tank (ZWT) experimental setup and liquid chromatography coupled with high-resolution mass spectrometry (LC-HRMS/MS) |
| Author(s)/Inventor(s): | Matos, Rebecca Rodrigues |
| Advisor: | Pereira, Henrique Marcelo Gualberto |
| Abstract: | O esteroide anabólico androgênico estanozolol (STAN) é um dos esteroides androgênicos anabólicos mais frequentemente detectados em testes antidopagem em humanos. Por esta razão, seu extenso metabolismo foi exaustivamente estudado. O diagnóstico de seu uso indevido em humanos é alcançado principalmente pelo monitoramento de metabólitos de fase II intactos, conjugados com ácido glucurônico ou sulfato, através da cromatografia líquida acoplada a espectrometria de massas. Os estudos metabólicos são um elemento chave na toxicologia forense, auxiliando no melhor entendimento dos processos biológicos. Como resultado, obtém-se o aumento das janelas de detecção por meio de biomarcadores de longa excreção urinária. No entanto, os estudos de administração em humanos de substâncias tóxicas ou com toxicidade não determinada enfrentam um importante gargalo ético que foi contornado pelo uso de modelos in vitro e in vivo. Desta forma, o zebrafish (Danio rerio) water tank (ZWT) tem emergido como um modelo in vivo para o estudo do metabolismo de substâncias não aprovadas para uso em humanos principalmente porque seu genoma, que já foi sequenciado, apresenta importante homologia com mamíferos. Sabe-se que a configuração experimental do ZWT é capaz de produzir metabólitos de fase I do STAN. Portanto, no presente estudo, investigou-se o metabolismo de fase II in vivo de STAN por meio do modelo ZWT para determinar se este é capaz de produzir metabólitos relevantes para o controle de dopagem. Para isso, STAN foi adicionado a um recipiente de 200 mL contendo oito peixes a 32 ± 1 ° C, em triplicata. As amostras não invasivas (água do recipiente) foram analisadas com e sem pré-tratamento usando Cromatografia Líquida acoplada a Espectrometria de Massa de Alta Resolução (LC-HRMS/MS) nos modos de ionização positivo e negativo. Como resultado, o metabólito de fase I epímero, 17epi-STAN, e mais dez metabólitos de fase 9 II foram detectados. Desses, quatro metabólitos hidroxilados na forma sulfatada e outros quatro metabólitos hidroxilados glicoconjugados foram observados, sendo dois dos últimos identificados como 3'OH-STAN-Glucuronídeo e 16β-OH-STANGlucuronídeo. Dois derivados STAN-glicuronídeos foram produzidos: um confirmado como STAN-N-glicuronídeo e o outro foi identificado como o STAN-O-glicuronídeo. Após oito horas de experimento, STAN-O-glicuronídeo foi o metabólito de fase II mais produzido. As curvas de bioacacumulação sugerem que altas concentrações de peixes e substrato na água são necessárias para formar os metabólitos da fase II. Além disso, pelas curvas de bioacumulação prevê-se que com o aumento do tempo de experimento, a biossíntese de metabólitos de longa excreção também aumenta. Dessa forma, a partir dos resultados aqui obtidos, novos estudos almejando a obtenção de metabólitos de longa excreção de esteroides poderão ser elaborados. Pelos resultados, infere-se que o estudo estrutural dos metabólitos de fase II por espectrometria de massas requer a utilização de diferentes energias de colisão (baixas e altas) de forma a obter perfis de fragmentação mais diagnósticos. |
| Abstract: | The growth-promoting anabolic-androgenic steroid stanozolol (STAN) is one of the most frequently detected anabolic androgenic steroids in sports drug testing. Thus, its extensive metabolism has been exhaustively studied. Its misuse in humans is mainly detected by monitoring intact phase II metabolites as conjugated with glucuronic acid or sulfate moiety by liquid chromatography-tandem mass spectrometry. Metabolic studies are a crucial element in forensic toxicology that aids the better understanding of biological processes, increasing the detection windows through additional biomarkers. However, administration studies in humans of non-approved substances face an essential ethical bottleneck that has been circumvented using in vitro and in vivo models. In this way, the zebrafish (Danio rerio) water tank has been emerging as an in vivo model for studying non-approved drugs' metabolism mainly because zebrafish’s genome, which has already been sequenced, presents substantial homology with mammals. The Zebrafish Water Tank (ZWT) experimental setup can produce phase I STAN metabolites. In the present study, the in vivo phase II metabolism of STAN was investigated through the ZWT model to determine whether the ZWT produces metabolites relevant for doping control. To achieve that, STAN was added to a 200 mL recipient containing eight fish at 32 ± 1°C. The noninvasive samples (recipient water) were analyzed both with and without pretreatment using Liquid Chromatography coupled with High-Resolution Mass Spectrometry (LC-HRMS/MS) in positive and negative ionization modes. As a result, four hydroxylated-sulfate and four hydroxylated-glycoconjugate metabolites were formed, two of the last ones being 3’OH-STAN-Glucuronide and 16β-OH-STAN-Glucuronide. Additionally, two STANGlucuronide derivatives were produced: one was confirmed to be STAN-N11 Glucuronide, and the other was presumed to be STAN-O-Glucuronide. After eight hours of the experiment, STAN-O-Glucuronide was the most intense phase II metabolite produced. The accumulation curves suggest that high concentrations of fish and substrate in water are required to form phase II metabolites. In addition, it is possible to predict by the bioaccumulation curves that by increasing the experiment time, the biosynthesis of long-excreted metabolites will also increase. Thus, from the results obtained here, further studies aiming at obtaining metabolites of long steroid excretion may be elaborated. It is also possible to infer that to understand the fragmentation profile of phase II metabolites it is necessary to use low and high collision energies in order to obtain a comprehensive fragmentation profile. |
| Keywords: | Estanozolol Zebrafish Water Tank (ZWT) Espectroscopia de massa Testes antidopagem |
| Subject CNPq: | CNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::QUIMICA::QUIMICA ANALITICA |
| Program: | Programa de Pós-Graduação em Química |
| Production unit: | Instituto de Química |
| Publisher: | Universidade Federal do Rio de Janeiro |
| Issue Date: | May-2021 |
| Publisher country: | Brasil |
| Language: | eng |
| Right access: | Acesso Aberto |
| Citation: | MATOS, Rebecca Rodrigues. Phase II metabolism study of stanozolol through zebrafish water tank (ZWT) experimental set up and liquid chromatography coupled with high resolution mass spectrometry (LC-HRMS/MS). 2021. 125 f. Dissertação (Mestrado em Química) – Instituto de Química, Universidade Federal do Rio de Janeiro, Rio de Janeiro, 2021. |
| Appears in Collections: | Química |
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