げっ歯類の血漿中のキノキシン誘導体の酸化代謝

2型糖尿病のGタンパク質結合受容体119アゴニストプログラムに向けられた取り組みの一環として、イソプロピル-4-（3-シアノ-5-（キノキサリン-6-イル）ピリジン-2-イレイジーによって例示される一連のシアノピリジン誘導体誘導体）ピペラジン-1-カルボン酸（1）は、さらにヒットからリードへの最適化に値する新しい化学型として特定されました。しかし、化合物1は、ラット（T（1/2）= 16分）、マウス（T（1/2）= 61分）、およびモルモットの血漿（37°C、pH 7.4）で不安定であることがわかりました（37°C、pH 7.4）。（T（1/2）= 4分）。血漿インキュベーション（4-25°C）の温度を下げると、1の分解が減衰し、酵素媒介プロセスの関与が含まれます。ラットのタンパク質結合および薬物動態研究からの血漿サンプルのかなりの量の1つの量を検出できなかったことは、血漿中のその不安定な性質と一致していました。げっ歯類の血漿で指摘された不安定性は、犬、サル、および人間の血漿では観察されませんでした（37°C、pH 7.4でT（1/2）> 370分）。げっ歯類血漿の代謝物同定研究により、単一の代謝物（M1）の形成が明らかになりました。これは、分子量1（化合物1、MH（+）= 403; M1、MH（+）= 419）よりも16 DA高かった。ラロキシフェンではなくアロプリノールでラット血漿を前処理すると、1からM1の変換が廃止され、キサンチンオキシダーゼ（XO）が酸化不安定性の原因であることを示唆しています。XOの既知の触媒メカニズムと一致して、M1に組み込まれた酸素の供給源は、分子酸素ではなく水に由来していました。M1の形成は、精製されたウシXOとの1のインキュベーションでも実証されました。M1の構造は、NMR分析により、イソプロピル-4-（3-シアノ-5-（3-オキソ-3,4-ジヒドロキノキサリン-6-イル）ピリジン-2-イル）ピペラジン-1-カルボン酸であると決定されました。1のキノキサリン環酸化の調節化学は、ウシXOの公開された結晶構造を使用したAB initio計算および分子ドッキング研究と一致していました。キノキサリンモチーフを欠いていた1の近い類似体（例：5-（4-シアノ-3-メチルフェニル）-2-（4-（3-イソプロピル-1,2,4-オキサディアゾール-5-イル）ピペリジン-1-イル）ニコチニトリル（2））は、ラット血漿で安定しており、GPR119アゴニスト特性を大幅に改善しました。私たちの知る限り、私たちの研究は、血漿における酸化薬物代謝におけるげっ歯類XOの関与に関する最初の報告を構成しています。

As part of efforts directed at the G protein-coupled receptor 119 agonist program for type 2 diabetes, a series of cyanopyridine derivatives exemplified by isopropyl-4-(3-cyano-5-(quinoxalin-6-yl)pyridine-2-yl)piperazine-1-carboxylate (1) were identified as novel chemotypes worthy of further hit-to-lead optimization. Compound 1, however, was found to be unstable in plasma (37 °C, pH 7.4) from rat (T(1/2) = 16 min), mouse (T(1/2) = 61 min), and guinea pig (T(1/2) = 4 min). Lowering the temperature of plasma incubations (4-25 °C) attenuated the degradation of 1, implicating the involvement of an enzyme-mediated process. Failure to detect any appreciable amount of 1 in plasma samples from protein binding and pharmacokinetic studies in rats was consistent with its labile nature in plasma. Instability noted in rodent plasma was not observed in plasma from dogs, monkeys, and humans (T(1/2) > 370 min at 37 °C, pH 7.4). Metabolite identification studies in rodent plasma revealed the formation of a single metabolite (M1), which was 16 Da higher than the molecular weight of 1 (compound 1, MH(+) = 403; M1, MH(+) = 419). Pretreatment of rat plasma with allopurinol, but not raloxifene, abolished the conversion of 1 to M1, suggesting that xanthine oxidase (XO) was responsible for the oxidative instability. Consistent with the known catalytic mechanism of XO, the source of oxygen incorporated in M1 was derived from water rather than molecular oxygen. The formation of M1 was also demonstrated in incubations of 1 with purified bovine XO. The structure of M1 was determined by NMR analysis to be isopropyl-4-(3-cyano-5-(3-oxo-3,4-dihydroquinoxalin-6-yl)pyridine-2-yl)piperazine-1-carboxylate. The regiochemistry of quinoxaline ring oxidation in 1 was consistent with ab initio calculations and molecular docking studies using a published crystal structure of bovine XO. A close-in analogue of 1, which lacked the quinoxaline motif (e.g., 5-(4-cyano-3-methylphenyl)-2-(4-(3-isopropyl-1,2,4-oxadiazol-5-yl)piperidin-1-yl)nicotinitrile (2)) was stable in rat plasma and possessed substantially improved GPR119 agonist properties. To the best of our knowledge, our studies constitute the first report on the involvement of rodent XO in oxidative drug metabolism in plasma.