Metabolism and Disposition of Trimethadione in Pregnant Rats

Summary: The metabolism and disposition of a suspected human teratogen, trimethadione (TMO), was studied in pregnant rats following administration of the drug at doses of 60 and 240 mg/kg/day during 6 to 15 days of gestation, with a view to understanding the fetotoxicity of the drug. Following the last dose, animals were sacrificed at 6, 12, and 24 hr, and the fetuses were removed by caesarean section. The concentrations of TMO and its N‐demeth‐ylated metabolite, dimethadione (DMO), were determined by a specific GLC procedure in maternal plasma, urine, brain, and liver, as well as in placenta and whole fetus. The plasma and liver concentrations of TMO and DMO suggested that the parent drug is rapidly converted to DMO. Total 24 hr urinary recoveries of the unchanged drug and the metabolite were 61 and 82% following 240 and 60 mg/kg/day doses of TMO, respectively. The DMO concentrations in brain and all other tissues analyzed were far greater than those of TMO. The fetus to maternal plasma concentration ratios of TMO suggested that the placental transfer of the drug was greater than the clearance from the fetus over the periods examined, whereas the transfer of the metabolite seemed to be independent of dose. Furthermore, the rate of decline of DMO in fetus was far slower than that of the placenta and maternal plasma, causing accumulation of DMO in the fetus. The results suggest that the feto‐toxic effects produced by TMO when given to pregnant rats could be due to accumulation of DMO in fetus. RÉSUMÉ Le métabolisme et la répartition de la triméthadione (TMO), suspectée Ďavoir un effet tératogène chez les humains, ont étéétudiés chez des rates gravides ayant regu le produit à des doses variant de 60 à 240 mg/kg par jour pendant 6 à 15 jours de gestation. Les animaux ont ete sacrifies 6, 12, et 24 heures apres la dernière dose et les foetus ont été extraits par césarienne. La concentration de TMO et de son métabolite N‐démethylé (diméthadione, DMO) ont été déterminés par un precédé spécifique dans le plasma, les urines, le cerveau, et le foie de la mère, dans le placenta et dans le foetus entier. Les concentrations de TMO et de DMO dans le plasma et le foie suggèrent que la TMO est rapidement convertie en DMO. Le taux de TMO et de DMO dans les urines de 24 heures a atteint des valeurs de 61 et 82% consecutivement à des doses journalières de 240 et 60 mg/kg/jour de TMO, respectivement. La concentration de DMO dans le cerveau et les autres tissus analysés est beaucoup plus importante que celle de TMO. Le rapport des concentrations de TMO chez la mère et le foetus suggère que le transfert placentaire de la drogue est plus grand que la clearance du foetus pendant la periode examinee, tandis que le transfert du metabolite semble inde‐pendant de la dose. De plus, le taux de decroissance du DMO dans le foetus est beaucoup plus lent que celui observé dans le placenta et le plasma maternel, realisant ainsi une accumulation de DMO dans le foetus. Ces résultats suggèrent que les effets foetotoxiques du TMO chez la rate gravide pourraient résulter Ďune accumulation de DMO dans le foetus. RESUMEN Con la intentión de comprender su capacidad fetotóxica se ha estudiado el metabolismo y dis‐ponibilidad de un posible teratógeno en humanos, la trimetadiona TMO, en ratas embarazadas tras la administratión de la droga a razón de 60 y 240 mg/kg/dia durante 6 a 15 dias de gestateón. A partir de la última dosis se sacrificaron los animates a las 2, 12, y 24 horas y se extrajeron los fetos mediante cesárea. Las concentraciones de la TMO y de su metabolito N‐demetilado, la dimetadiona DMD, se determinaron mediante un procedimiento de cromatografia de gases en fase liquida, en el plasma materno, orina, cerebro e hígado y tambtén en la placenta y el feto completo. Las concentraciones en plasma e hígado de TMO y DMO sugirieron que la droga de origen se convierte rápidamente en DMO. Las muestras totales de la droga original en orina de 24 horas fueron el 61 y 82% tras la administration de 240 y 60 mg/kg/dia de TMO, respectivamente. Las concentraciones de DMO en el cerebro y en otros tejidos fueron mucho más elevadas que las de TMO. Las relaciones entre las concentraciones de TMO en el feto y el plasma materno sugieren que la transferencia placentaria de la droga fue mayor que el aclaramiento del feto en los periodos examinados mientras que la transferencia del metabolito parece ser independiente de la dosis. Además, el ritmo de desaparición de DMO en el feto es más lento que el de la placenta y el del plasma materno, causando un acúmulo de DMO en el feto. Los resultados sugieren que los efectos fetótoxicos del TMO, cuando se administra a las ratas embarazadas, pueden ser debidos a un acúmulo de DMO en el feto. ZUSAMMENFASSUNG Der Stoffwechsel und die Verwendung einer beim Menschen vermutlich teratogen wirkenden Substanz, Trimethadion (TMO), wurde bei trächtigen Ratten nach Verabfolgung von 60 und 240 mg/kg und Tag wahrend 6 bis 15 Gestationstagen untersucht. Die Toxizität der Droge auf den Fetus sollte untersucht wer‐den. Die Tiere wurden 6, 12, und 24 Stunden nach der letzten Dosis getötet, die Feten durch Sectio entwickelt. Die Konzentration des TMO und seines N‐demethylierten Metaboliten Dimethadion (DMO) wurden durch ein spezielles GLC Verfahren im mütter‐lichen Plasma, Urin, Hirn und in der Leber sowie in der Placenta und im gesamten Fetus bestimmt. Die Plasma Leberkonzentration von TMO und DMO lie ßen vermuten, daß die Muttersubstanz rasch zu DMO umgewandelt wird. Die totale renale Elimination der Droge und ihrer Metabolite während 24 Stunden betrugen 61 und 82% nach Gaben von 240 bzw. 60 mg TMO/kg/Tag. Die DMO Konzentration des Gehirns und aller analysierter Gewebe waren weitaus größer als die des TMO. Die Relation zwischen fetaler und maternaler Plasmakonzentration des TMO ließen vermuten, daß der Durchtritt der Droge durch die Placenta während der Beobachtungsperioden größer war als die Elimination aus dem Fetus, während der übergang der Metabolite dosisunabhängig zu sein schien. Darüberhinaus geschah der Abfall des DMO beim Fetus weitaus langsamer als das Verschwinden aus der Plancenta und aus dem mütterlichen Plasma; damit wurde eine Anreicherung des DMO beim Fetus verursacht. Die Ergebnisse lassen vermuten, daß die toxischen Effekte auf den Fetus durch TMO‐Verabfolgung an trächtige Ratten Folge einer Anreicherung des DMO in dem Fetus sein könnte.