Идентификация и синтез метаболитов нового противоглаукомного препарата

Авторы

  • Александр Л. Хохлов Ярославский государственный медицинский университет ORCID logo https://orcid.org/0000-0002-0032-0341
  • Илья И. Яичков Ярославский государственный педагогический университет им. К.Д. Ушинского ORCID logo https://orcid.org/0000-0002-0066-7388
  • Антон А. Шетнев Ярославский государственный педагогический университет им. К.Д. Ушинского ORCID logo https://orcid.org/0000-0002-4389-461X
  • Сергей А. Ивановский Ярославский государственный педагогический университет им. К.Д. Ушинского ORCID logo https://orcid.org/0000-0002-1421-9236
  • Михаил К. Корсаков Ярославский государственный педагогический университет им. К.Д. Ушинского ORCID logo https://orcid.org/0000-0003-0913-2571
  • Михаил A. Алексеев Ярославский государственный педагогический университет им. К.Д. Ушинского ORCID logo https://orcid.org/0009-0009-2865-2776
  • Ольга A. Гасилина Ярославский государственный педагогический университет им. К.Д. Ушинского ORCID logo https://orcid.org/0000-0001-9701-9207
  • Никита Н. Вольхин Ярославский государственный педагогический университет им. К.Д. ушинского ORCID logo https://orcid.org/0000-0002-4275-9037
  • Сергей C. Петухов Ярославский государственный педагогический университет им. К.Д. Ушинского ORCID logo https://orcid.org/0009-0007-8435-7689

DOI:

https://doi.org/10.18413/rrpharmacology.10.431

Аннотация

Актуальность: Определение продуктов биотрансформации является обязательной частью доклинического изучения оригинальных лекарственных средств. Для нового препарата 5-[5-(трифторметил)-1,2-оксазол-3-ил]-фуран-2-сульфонамида данных исследований ранее не проводилось. Идентификация и синтез субстанций метаболитов необходимы для последующих испытаний биодоступности, линейности фармакокинетики, кумуляции, распределения и экскреции.

Материалы и методы: Исследование проводилось на крысах линии Wistar и кроликах породы Советская шиншилла. Субстанция изучаемого препарата вводилась животным внутрибрюшинно. Забор образцов крови животных осуществлялся до введения и через 1 ч, 2 ч, 4 ч, 24 ч после введения в пробирки с К3ЭДТА. Часть каждого образца центрифугировалась для отделения плазмы. Пробы мочи крыс были отобраны до введения и в промежутки 0-2 ч, 2 - 4 ч, 4-6 ч, 6-24 ч после введения препарата. Метод ВЭЖХ-МС/МС применяли для идентификации метаболитов в биологических жидкостях.  После предварительного анализа субстанции предполагаемых продуктов биотрансформации были синтезированы. Структура полученных субстанции подтверждалась методами ЯМР-спектроскопии и масс-спектрометрии высокого разрешения. Затем с помощью ВЭЖХ-МС/МС проводилось сравнение с идентифицированными в биологических жидкостях веществами по времени удерживания, соотношениям площадей хроматографических пиков на основных MRM-переходах.

Результаты и обсуждение: При анализе образцов плазмы и крови обнаружен метаболит, образовавшийся путём присоединения атома кислорода к молекуле препарата, а также ацилированный метаболит. В моче крыс также присутствовало соединение с увеличенной на 1 дальтон молекулярной массой по сравнению с лекарственным веществом.  Были синтезированы N-гидрокси-5-[5-(трифторметил)-1,2-оксазол-3-ил]-фуран-2-сульфонамид, 5-[5-(трифторметил)-1,2-оксазол-3-ил]-фуран-2-сульфононовая кислота, которые потенциально могли быть получены в процессе биотрансформации, а также N-ацетил-5-[5-(трифторметил)-1,2-оксазол-3-ил]-фуран-2-сульфонамид. Повторные ВЭЖХ-МС/МС-испытания подтвердили правильность начальной гипотезы. Установлено, что производное сульфоновой кислоты образуется в моче в результате разложения N-гидроксиметаболита в процессе забора и хранения образцов.

Вывод: Изучаемый препарат метаболизируется с образованием двух метаболитов: N-гидрокси-5-[5-(трифторметил)-1,2-оксазол-3-ил]-фуран-2-сульфонамида и N-ацетил-5-[5-(трифторметил)-1,2-оксазол-3-ил]-фуран-2-сульфонамида. N-гидроксиметаболит способен разлагаться в образцах биологических жидкостей с образованием 5-[5-(трифторметил)-1,2-оксазол-3-ил]-фуран-2-сульфононовой кислоты.

 

Графическая аннотация

Ключевые слова:

биотрансформация, селективный ингибитор карбоангидразы II, ВЭЖХ-МС/МС, N-гидроксисульфонамид, N-ацетилсульфонамид, сульфонамид

Библиографические ссылки

Alseekh S , Aharoni A, Brotman Y, Contrepois K, D’Auria J, Ewald J (2021) Mass spectrometry-based metabolomics: a guide for annotation, quantification and best reporting practices. Nature Methods 18(7): 747–756. https://doi.org/10.1038/s41592-021-01197-1

Begou O, Drabert K, Theodoridis G, Tsikas D (2020) GC-NICI-MS analysis of acetazolamide and other sulfonamide (R-SO2-NH2) drugs as pentafluorobenzyl derivatives [R-SO2-N(PFB)2] and quantification of pharmacological acetazolamide in human urine. Journal of Pharmaceutical Analysis 10(1): 49–59. https://doi.org/10.1016/j.jpha.2019.11.006

Dhandar AG, Chaudhari SR, Ganorkar SB, Patil AS, Surana SJ (2022) Mini-review on bioanalytical estimation of brinzolamide. Current Pharmaceutical Analysis 18(3): 265–272. https://doi.org/10.2174/1573412917666210812103414

Ferraroni M, Lucarini L, Masini E, Korsakov M, Scozzafava A, Supuran CT, Krasavin M (2017) 1,3-Oxazole-based selective picomolar inhibitors of cytosolic human carbonic anhydrase II alleviate ocular hypertension in rabbits: Potency is supported by X-ray crystallography of two leads. Bioorganic & Medicinal Chemistry 25 (17): 4560–4565. https://doi.prg/10.1016/j.bmc.2017.06.054 [PubMed]

1.2.1.1.0008.15 «The mass-spectrometry» (2023) The State Pharmacopoeia of Russian Federation. XV edition https://pharmacopoeia.regmed.ru/pharmacopoeia/izdanie-15/

1.2.1.2.0001.15 «The Chromatography» (2023) The State Pharmacopoeia of Russian Federation. XV edition https://pharmacopoeia.regmed.ru/pharmacopoeia/izdanie-15/

Khokhlov AL (ed.), Pyatigorskaya NV (ed.) (2019) Industrial Pharmacy: The Way to Create a Product. The Russian Scientific Academy, Moscow, 394 pр. ISBN: 978-5-907036-57-4.

Khokhlov AL, Shetnev AA, Korsakov MK, Fedorov VN, Tyushina AN, Volkhin NN, Vdovichenko VP (2023) Pharmacological properties of sulfonamide derivatives – new inhibitors of carbonic anhydrase. Bulletin of Experimental Biology and Medicine 175 (2): 166–170. https://doi.org/10.47056/0365-9615-2023-175-2-166-170

Khokhlov AL, Yaichkov II, Korsakov MK, Shetnev AA, Volkhin NN, Petukhov SS (2023) Development of quantification methods of a new selective carbonic anhydrase II inhibitor in plasma and blood and study of the pharmacokinetics of its ophthalmic suspension in rats. Research Results in Pharmacology 9(4): 53–64. https://doi.org/10.18413/rrpharmacology.9.10056

Lo Faro AF, Tini A, Gottardi M, Pirani F, Sirignano A, Giorgetti R, Busardò FP (2021) Development and validation of a fast ultra-high-performance liquid chromatography tandem mass spectrometry method for determining carbonic anhydrase inhibitors and their metabolites in urine and hair. Drug Testing and Analysis 13(8): 1552–1560. https://doi.org/10.1002/dta.3055 [PubMed] [PMC]

Ma Y, Modrzynski JJ, Yang Y, Aamand J, Zheng Y (2021) Redox-dependent biotransformation of sulfonamide antibiotics exceeds sorption and mineralization: Evidence from incubation of sediments from a reclaimed water-affected river. Water Research 205: 117616. https://doi.org/10.1016/j.watres.2021.117616

Mironov AN (ed.) (2012) Guidelines for Conducting Preclinical Studies of Medicines. Volume 1. Polygraph Plus, Moscow, 944 pp.

Reddy GN, Laltanpuii C, Sonti R (2021) Review on in vivo profiling of drug metabolites with LC-MS/MS in the past decade. Bioanalysis 13(22): 1697–1722. https://doi.org/10.4155/bio-2021-0144

Sibinčić N, Kalinin S, Sharoyko V, Efimova J, Gasilina OA, Korsakov M et al (2023) A series of trifluoromethylisoxazolyl- and trifluoromethylpyrazolyl-substituted (Hetero) aromatic sulfonamide carbonic anhydrase inhibitors: Synthesis, and convenient prioritization workflow for further in vivo studies. Medicinal Chemistry 19(2): 193–210. https://doi.org/10.2174/1573406418666220831112049

Vree TB, Hekster YA, Tijhuis MW (1985) Metabolism of sulfonamides. Antibiotics and Chemotherapy. Pharmacokinetics of Sulfonamides Revisited 34: 5–65. https://doi.org/https://doi.org/10.1159/000410271

Вклад авторов

Александр Л. Хохлов, Ярославский государственный медицинский университет

Doctor Habil. of Medical Sciences, Professor, Member of The Russian Academy of Sciences, Head of the Department of Pharmacology and Clinical Pharmacology, rector of Yaroslavl State Medical University; e-mail: al460935@yandex.ru; ORCID ID https://orcid.org/0000-0002-0032-0341. The author’s contribution: formulation and development of the aim and objectives; analysis and interpretation of the obtained data; critical review of the draft copy and provision of valuable comments.

Илья И. Яичков, Ярославский государственный педагогический университет им. К.Д. Ушинского

Candidate of Pharmaceutical Sciences, research fellow of the Department of Analytical Development and Quality Control of M.V. Dorogov Pharmaceutical Technology Transfer Center of Yaroslavl State Pedagogical University named after K.D. Ushinsky; research fellow of the Institute of Pharmacy of Yaroslavl State Medical University; e-mail: i.yaichkov@yspu.org; ORCID ID https://orcid.org/0000-0002-0066-7388. The author’s contribution: concept development; development of design of biotransformation study; development of bioanalytical methods; analysis of samples; analysis and interpretation of the obtained data; writing the bioanalytical part and editing the manuscript.

Антон А. Шетнев, Ярославский государственный педагогический университет им. К.Д. Ушинского

Candidate of Chemical Sciences, Head of the Department of Pharmaceutical Development of M.V. Dorogov Pharmaceutical Technology Transfer Center of Yaroslavl State Pedagogical Universitynamed after K.D. Ushinsky; e-mail: a.shetnev@list.ru; ORCID ID https://orcid.org/0000-0002-4389-461X. The author’s contribution: formulation and development of the aim and objectives; development of synthesis technology of the drug and its metabolite; writing the synthesis part and interpretation of the obtained data.

Сергей А. Ивановский, Ярославский государственный педагогический университет им. К.Д. Ушинского

Candidate of Chemical Sciences, Head of Department of Analytical Development and Quality Control of M.V. Dorogov Pharmaceutical Technology Transfer Center of Yaroslavl State Pedagogical University named after K.D. Ushinsky; e-mail: main_engine@mail.ru; ORCID ID https://orcid.org/0000-0002-1421-9236. The author’s contribution: quality control and characterization of structure of the drug and its metabolites.

Михаил К. Корсаков, Ярославский государственный педагогический университет им. К.Д. Ушинского

Doctor Habil.of Chemical Sciences, Professor of the Department of Chemistry, Theory and Methods of Teaching Chemistry, Head of The Center of Transfer of Pharmaceutical Technology named after M.V. Dorogov of Yaroslavl State Pedagogical University named after K.D. Ushinsky; e-mail: m.korsakov@yspu.org; ORCID ID https://orcid.org/0000-0003-0913-2571. The author’s contribution: formulation and development of the aim and objectives; analysis and interpretation of the obtained data; critical review of the draft copy and provision of valuable comments.

Михаил A. Алексеев, Ярославский государственный педагогический университет им. К.Д. Ушинского

Engineer of the Department of Pharmaceutical Development of M.V. Dorogov Pharmaceutical Technology Transfer Center of Yaroslavl State Pedagogical University named after K.D. Ushinsky; e-mail: michael.alekseew@yandex.ru; ORCID ID https://orcid.org/0009-0009-2865-2776. The author’s contribution: synthesis of the drug and its metabolites.

Ольга A. Гасилина, Ярославский государственный педагогический университет им. К.Д. Ушинского

Engineer of the Department of Pharmaceutical Development of M.V. Dorogov Pharmaceutical Technology Transfer Center of Yaroslavl State Pedagogical University named after K.D. Ushinsky, post-graduate student of Department of organic chemistry of Kosygin State University of Russia; e-mail: olgagasilina23@yandex.ru; ORCID ID https://orcid.org/0000-0001-9701-9207. The author’s contribution: synthesis of the drug and its metabolites.

Никита Н. Вольхин, Ярославский государственный педагогический университет им. К.Д. ушинского

Junior research fellow of the Department of Pharmacological Studies of M.V. Dorogov Pharmaceutical Technology Transfer Center of Yaroslavl State Pedagogical University named after K.D. Ushinsky; e-mail: nnvolkhin@ysmu.ru; ORCID ID https://orcid.org/0000-0002-4275-9037. The author’s contribution: blood and plasma sample collection; analysis and interpretation of the data obtained.

Сергей C. Петухов, Ярославский государственный педагогический университет им. К.Д. Ушинского

Engineer of the Department of Pharmacological Studies of M.V. Dorogov Pharmaceutical Technology Transfer Center of Yaroslavl State Pedagogical University named after K.D. Ushinsky; junior research fellow of the Institute of Pharmacy of Yaroslavl State Medical University; e-mail:sspp465@mail.ru; ORCID ID https://orcid.org/0009-0007-8435-7689. The author’s contribution: blood and plasma sample collection; analysis and interpretation of the obtained data.

Загрузки

Опубликован

31.03.2024

Как цитировать

Khokhlov AL, Yaichkov II, Shetnev AА, Ivanovsky SA, Korsakov MK, Alexeev MA, Gasilina OA, Volkhin NN, Petukhov SS (2024) Identification and synthesis of metabolites of the new antiglaucoma drug. Research Results in Pharmacology 10(1): 53–66. https://doi.org/10.18413/rrpharmacology.10.431

Выпуск

Том 10 № 1 (2024)

Раздел

Экспериментальная фармакология

Лицензия

Copyright (c) 2024 Alexander L. Khokhlov, Ilya I. Yaichkov, Mikhail K. Korsakov, Anton A. Shetnev, Sergey A. Ivanovskiy, Mikhail A. Alexeev, Olga A. Gasilina, Nikita N. Volkhin, Sergey S. Petukhov

Лицензия Creative Commons

Это произведение доступно по лицензии Creative Commons «Attribution» («Атрибуция») 4.0 Всемирная.

Наиболее читаемые статьи этого автора (авторов)