Preliminary Study of the Effects of Carbamazepine on Congenital Orofacial Defects in Offspring of A/J Mice

Summary: Carbamazepine (CBZ; Tegretol*) is an effective anticonvulsant drug. We assessed putative CBZ teratogenicity in a sensitive animal model, the A/J mouse. Plasma CBZ levels were determined by gas‐liquid chromatography. To achieve the accepted human plasma therapeutic range (TR) of CBZ (8–12 ig/ml), up to a 6× human oral dose was given. Test Group A received 300 mg pure crystalline CBZ/kg, suspended in 1.25% carboxymethylcellulose (CMC), at 6 a.m., noon, 6 p.m., and midnight on gestational day 10 (previously determined to be the peak sensitive time for cleft lip and palate induction in the A/J) and at 6 a.m. on day 11. Test Group B received 150 mg/kg of an experimental CBZ elixir (Tegretal® Sirup) on the same regimen. Plasma levels rose to above TR within 15 min, then fell steadily, exiting the TR by 5 hr postgavage. Test Group C was given the experimental CBZ elixir at 4‐h intervals for 36 hr. The rapid rise and fall of CBZ plasma levels again occurred, but the time within the therapeutic range was greatly increased (through 6 p.m. day 11). Control groups received the appropriate quantity of the CMC vehicle. Fetuses were harvested on day 17. Compared to control animals, none of the CBZ regimens was associated with a major increase in incidence of cleft lip or palate. RÉSUMÉ Carbamazepine (CBZ; Tegretal®) est une médicament très efficace contre l'épilepsie. Nous avons evalué la teratogenicité de CBZ, avec utilization d'une modelle animal, la A/J souris. La gas‐chromatographie etait utilise pour détérminé la quantité de CBZ dans le sang. Pour gagné 8–12 μg/ml CBZ dans le sang, nous avons administré jusqu'à 6× la dose humaine. Test‐groupe A a reçu 300 mg CBZ per kg (comme suspension dans 1.25% carboxymethylcellulose) à 06:00, 12:00, 18:00 et 24:00 dés lOìeme jour de grossesse, et à 06:00 des 1 lième jour. Le 10ième jour de la grossesse est le temps de sensitivité la plus extrème pour la A/J souris, concernant le developpement de levre fendu. Test‐groupe B a reçu 150 mg/kg d'un elixir de CBZ (Tegretal® Sirup) à la meme regime. Le plasma niveau de CBZ s'eleve rapidement jusqu'à plus de 20 μg/ml, et puis a tombé aussi rapidement. Cinq heurs apres l'administration, le plasma niveau de CBZ a exité la range thérapeutique. Test‐groupe C a reçu l' elixir dans une regime de 4 heurs, pendant 36 heurs. Le plasma niveau de CBZ a encore beaucoup varié, mais le temps total dans la range thérapeutique a était très prolongé (jusqu'a 18:00 heur, 1 lième jour). Les control‐groupes appropriés ont recu le carboxymethylcellulose seule‐ment. Au 17ième jour de la grossesse, nous avons re‐colté tout les embryos chirurgiquement. Les animaux traite avec CBZ n'ont pas exhibité un plus grand nombre de levre fendu que les animaux de la control‐groupe. RESUMEN La Carbamazepina (CBZ; Tegretol®) es una medicación anticonvulsiva eficaz. Hemos determinado la teratogenicidad putativa de la CBZ en un modelo animal sensible, el raton A/J. Los niveles plasmáticos de CBZ se determinaron mediante cromatografía gaslíquido. Para alcanzar el aceptado nivel terapeiitico de CBZ en plasma (8–12 μg/ml), se administraron dosis orales de 6 veces la dosis humana. El grupo A recibio 300 mg. por kilo de CBZ cristalina pura, en suspensión de carboximetilcelulosa al 1.25% (CMC), a las 6 horas, a las 12 horas, a las 18 horas y a las 24 horas en el día 10 de gestación (determinado previamente como día clave para la induccion del labio leporino o paladar hendido en el ratón A/J) y a las 6 horas en el día on‐ceavo. El grupo B recibió 150 mg/Kg. de un jarabe experimental (Tegretol® sirup), con el mismo regimen. Los niveles plasmaticos se elevaron por encima del nivel terapeútico en 15 minutos y, entonces, descendió gradualmente, existiendo niveles terapeúticos a las 5 horas del lavado de estómago. El grupo C recibió el jarabe experimental de CBZ durante 36 horas en intervals de 4 horas. La rápida elevación y caida de los niveles plasmáticos se repitió pero aumento consid‐erablemente el tiempo dentro del nivel terapeiitico (hasta las 18 horas del día 11). Los grupos control re‐cibieron cantidades apropiadas del vehículo CMC. Los fetos se coleccionaron en el día 17. Ninguno de los regímenes se asoció a un incremento significativo en la incidencia del labio leporino o el paladar hendido, comparándolos con los animales control. ZUSAMMENFASSUNG Carbamazepin (CBZ; Tegretal®) ist ein wirksames Antiepileptikum. Im vorliegenden Versuch wurde in einem empfindlichen Tiermodell (A/J‐Maus) die Teratogenizität von CBZ geprüft. Der CBZ Blutspiegel wurde mittels Gas‐Chromatographie bestimmt. Um die menschlichen CBZ therapeutische Breite (TB) (8–12 μg/ml) zu erreichen, musste bis 6X der üblichen menschlichen (per os) Dosis gegeben werden. Test‐Gruppe A erhielt 300 mg reine CBZ pro Kg, in Form einer Suspension in 1,25% Carboxymethylcellulose (CMC), um 06:00, 12:00, 18:00, und 24:00 Uhr am 10. Schwangerschaftstag, und um 06:00 am 11. Tag. Der 10. Schwangerschaftstag stellt für die Entwicklung von Lippen/Gaumenspalten in A/J‐Mäusern die höch‐stempfindliche Zeit dar. Test‐Gruppe B erhielt 150 mg/Kg einer CBZ‐Sirup (Tegretal®), im gleichen Re‐gimschema. Der Blutspiegel von CBZ stieg rasch bis über die TB, sinkte aber danach und verlies die TB 5 Stunden nach Verabreichung des CBZ. Test‐Gruppe C erhielt CBZ‐Sirup jede 4 Studen während 36 Stunden. Der CBZ Blutspiegel stieg und sinkte wiederum recht schnell, aber die Gesamtzeit innerhalb die TB wurde signifikant verlängert (bis 18:00 Uhr am 11. Tag). Die entsprechenden Kontrollgruppen erhielten nur das CMC‐Vehikel. Alle Embryos wurden am 17. Schwangerschaftstag chirurgisch entnommen und mikroskopisch beobachtet. Im Vergleich mit Kontroll‐Tieren, zeighten die mit CBZ behandelten Embryos keine signifikanten Erhöhung in Inzidenz von Lippen‐Gaumenspalten.