Découverte d’un puissant agoniste du récepteur de l’acide nicotinique pour le traitement de la dyslipidémie

L’acide nicotinique (NA) a été utilisé comme médicament pour abaisser le taux de cholestérol des lipoprotéines de très basse densité (VLDL), faible lipoprotéine de densité (LDL) -cholestérol, et lipoprotéine-a (LPa), et il est également efficace pour élever le taux de cholestérol des lipoprotéines de haute densité (HDL) dans le plasma.1 − 7 Des études ont démontré que l’acide nicotinique est capable de réduire le taux d’infarctus du myocarde non mortel (IM) et diminuer la mortalité totale des patients ayant des antécédents de maladie cardiaque.8,9 En association avec les statines, l’acide nicotinique a fourni un meilleur bénéfice thérapeutique que la prise de statines seul.10,11 Malgré tout cela encourager g avantages cliniques, l’acide nicotinique est connu pour avoir des effets secondaires qui limitent son utilisation clinique. La plus notable est une sensation de rougeur cutanée sévère sur le haut du corps et le visage.12,13 D’autres problèmes incluent les effets secondaires gastro-intestinaux (GI) et l’hépatotoxicité15. De plus, les patients doivent prendre de grandes quantités de médicament (grammes par jour) en raison de sa courte demi-vie, ce qui entraîne également des problèmes de conformité. Pour atténuer cet effet secondaire associé, une formulation à libération prolongée d’acide nicotinique (NIASPAN) est disponible sur ordonnance.18 Plus récemment, une combinaison d’acide nicotinique à libération prolongée et d’un antagoniste du récepteur de la prostaglandine D2 (DP) (Tredaptive) a été introduit en Europe. Des études ont montré que les patients prenant cette combinaison de médicaments présentaient des symptômes de bouffées réduites par rapport à la prise d’acide nicotinique seul.19 L’acide nicotinique se lie avec une haute affinité à un récepteur couplé aux protéines G, GPR109a, exprimé dans le tissu adipeux humain. Un récepteur couplé à la protéine G, GPR109b, qui présente 95% d’identité et est exprimé uniquement chez l’humain et le chimpanzé, a également été identifié20. 23 GPR109b est un récepteur à faible affinité pour l’acide nicotinique. Il a été émis l’hypothèse que l’activation de GPR109a par l’acide nicotinique diminue les niveaux intracellulaires d’AMPc dans les adipocytes. En tant qu’effet en aval, l’activité de la protéine kinase A est réduite, conduisant à une diminution de l’activité lipase hormono-sensible, entraînant finalement la réduction de l’hydrolyse des triglycérides intracellulaires (TG) et de la sécrétion d’acide gras libre (FFA).Cette diminution de la production d’AGL par les adipocytes entraîne une pénurie de substrat pour la synthèse du foie et la sécrétion de TG et de VLDL, ce qui entraîne finalement une diminution des taux de VLDL, de LDL et de TG dans le plasma.24 Cependant, le mécanisme de L’augmentation induite par l’acide nicotinique des taux de HDL dans le plasma n’est pas connue.29,30 Notre objectif était d’identifier un composé ayant une meilleure puissance et un meilleur profil pharmacocinétique que l’acide nicotinique, mais pas d’effet secondaire. Notre structure et les études d’activité ont commencé à partir du composé frappé 1 (tableau 1), un dérivé d’acide thiobarbiturique qui a été obtenu à partir d’un criblage à haut débit. Il a montré une activité modérée in vitro en tant qu’agoniste du GPR109a. Afin d’améliorer l’activité in vitro de 1, nous avons décidé d’explorer d’abord le SAR de la région C-2 tout en maintenant le groupe éthyle comme substituant C-5. Une variété d’analogues avec différents substituants C-2 (R1) ont été préparés (Tableau 1). Le type de substitution a clairement influencé l’activité. Lorsque le groupe thiol de 1 a été remplacé par un atome d’hydrogène (2), un groupe alkyle (3), cyclopropyle (6), alcényle (7), aromatique (8), ester (9), nitrile (10), cycloaminoalkyle (11), ou un groupe phénylsulfonylalkyle (12), l’activité a été perdue. Dans le cas de 13, lorsque R1 était un groupe hydroxyméthyle, une activité modérée a été obtenue. Cependant, les analogues d’éther 14 et 15 étaient trois fois moins puissants. D’autre part, le groupe fluoroalkyle en R1 présentait un profil intéressant. Le composé 16 avec un groupe trifluorométhyle a montré une activité modérée similaire à celle de 13. Les analogues moins fluorés 17 et 18 étaient beaucoup plus puissants et présentaient une activité légèrement meilleure que le composé 1 touché. Changer R1 du difluorométhyle (17) en fluorochlorométhyle (19) était préjudiciable à l’activité. Les dérivés fluoroalkylés sont devenus moins tolérés avec un encombrement stérique croissant (20 et 21). En raison de la possibilité de produire de l’acide toxique à partir de 18, le groupe difluorométhyle de 17 a été choisi pour être le substituant R1 optimal pour la réalisation de SAR supplémentaire sur la région C-5. Tableau 1Potence des composés dans l’hu- GPR109a cAMP Assay Ayant identifié le groupe difluorométhyle comme le substituant C-2 optimal, nous avons entrepris le SAR de la région C-5. Une série d’analogues avec différents substituants alkyle en tant que R2 a été préparée (tableau 2). L’activité était très sensible aux changements subtils du substituant R2. Bien que les analogues méthyle et propyle, 22 et 23, soient beaucoup moins puissants que le dérivé éthylique 17, les composés 24 avec des chaînes latérales plus longues que le propyle conservent une activité similaire à celle de 17, le dérivé pentyle 25 étant le meilleur. L’introduction d’un grand groupe cyclohexyle ou cyclopentyle (28 et 29) n’a pas été tolérée. Cependant, les composés avec des substituants cyclobutyle ou cyclopropyle plus petits (30 et 31) ont montré une bonne activité. Table 2Potence des composés dans le dosage de l’AMPc hu-GPR109aEnviron les données prometteuses du composé 30, nous avons exploré plus loin le SAR sur cette entité intéressante. Plusieurs dérivés de cyclobutyle ayant des longueurs de lieur différentes (32 Ȣ 34) et des substituants de cycle (35 Ȣ 36) ont été préparés (tableau 3). Le groupe cyclobutyléthyle de 30 a conservé la meilleure activité in vitro. Augmenter ou diminuer la longueur de l’éditeur de liens dans le cas de 32 − 34 a eu un effet négatif sur l’activité. Pendant ce temps, un substituant méthyle sur le cycle cyclobutyle (35) était 3 fois moins puissant que 30. Cependant, l’analogue spirocyclobutyle 36 conservait une activité similaire à celle de 30. Avec les résultats SAR ci-dessus, nous remarquons que la puissance est très sensible aux changements subtils En raison de la nature imprévisible du DAS de la région C-5, nous avons décidé d’effectuer des DAS plus détaillées sur le composé 31. Cela pourrait potentiellement permettre d’identifier des composés ayant une meilleure activité que la série cyclobutyle. Nous avons synthétisé une série de dérivés de cyclopropyle avec différentes longueurs de liaison et des substituants sur le cycle cyclopropyle. Les données du tableau 3 confirment à nouveau la nature imprévisible du SAR. Lorsque le substituant est passé du cyclopropyléthyle de 31 au cyclopropyle (37) ou au cyclopropylméthyle (38), l’activité est perdue. Heureusement, le dérivé de cyclopropylpropyle 39 {5- (3-cyclopropylpropyl) -2- (difluorométhyl) -3H-pyrano [2,3-d] pyrimidine-4,7-dione} a montré une puissance nettement améliorée par rapport à 31 (EC50). = 59 nM), mais ce n’était pas le cas pour l’analogue cyclopropylbutyle 40. L’introduction d’un substituant méthyle sur le cycle cyclopropyle a maintenu une excellente activité (41; CE50 = 49 nM). Cependant, la substitution tolérée sur le cycle cyclopropyle est très limitée, comme démontré dans les cas de 42 − 47. L’encombrement stérique a joué un rôle important. Les études SAR de cette série cyclopropyle ont finalement conduit à la découverte des composés 39 et 41 avec une puissante activité in vitro. Les composés testés actifs, en tant qu’agonistes du GPR109a, sont des agonistes complets et montrent une affinité de liaison beaucoup plus faible pour le GPR109b (données non présentées).La présence du NH est importante pour l’activité du GPR109a, et la liaison NH acide imite le rôle de l’acide nicotinique. Tableau 3Potence des composés dans le cAMP hu-GPR109a AssayScheme 1Synthèse du composé 39La synthèse des composés est illustrée par celle de 39 dans le schéma 1 La condensation du malonamide 48 avec du difluoroacétate d’éthyle dans des conditions basiques a donné 49, qui a ensuite été cyclisée avec du cétoester 51 dans de l’acide acétique pour fournir du cétoester 51 à partir du précurseur d’acide 50 en une étape. Le reste des analogues a été synthétisé par des méthodes similaires à celles de 39. Bien que les composés 39 et 41 aient présenté une puissance in vitro presque identique (tableau 4), ils se sont comportés très différemment in vivo. Ces deux composés ont été dosés par voie orale dans un test de rat conçu pour mesurer les réductions de FFA et TG. Alors que 39 ont démontré une efficacité robuste in vivo (rat FFA 𢈒 77%, TG − 49%, 1 h post dosage 1 mg / kg po), l’analogue 41 était beaucoup moins actif (FFA − %, TG &#x02212, 23%, 1 h après administration de 1 mg / kg po). Un examen détaillé de leur pharmacocinétique a révélé que 39 avaient une bien meilleure exposition plasmatique que 41 (39 AUC0 & rat; 6h = 34,1 μ g / mL · h, 41 AUC0 − 6h = 3,0 μ g / mL · h, posologie de 10 mg / kg po) .31 Une étude comparative entre 39 et l’acide nicotinique a démontré que 39 avait aussi une puissance améliorée par rapport à l’acide nicotinique in vitro et in vivo (voir Information complémentaire) . Le composé 39 a inhibé de manière dose-dépendante les AGL plasmatiques de rat avec une DE50 de 0,2 mg / kg et une dose maximale efficace de 1,0 mg / kg. La DE50 pour l’acide nicotinique sur FFA plasmatique était difficile à calculer en raison de l’effet dose-réponse abrupt de l’acide nicotinique dans ce modèle. La dose maximale efficace pour l’acide nicotinique sur FFA plasmatique était de 10 mg / kg. De plus, 39 doses de triglycérides plasmatiques ont diminué de façon dose-dépendante 1 et 6 h après l’administration chez le rat. En revanche, l’acide nicotinique a abaissé le taux de triglycérides plasmatiques chez les rats 1 h après l’administration, mais il n’était pas actif à 6 h, ce qui indique que 39 avait une durée d’action plus longue. Une étude de 39 mg / kg chez le rat a montré qu’il réduisait significativement les triglycérides plasmatiques de 1 à 8 h après l’administration. En revanche, la durée de l’activité avec l’acide nicotinique à 10 mg / kg de traitement ne s’est pas prolongée au-delà de 2 h après l’administration. Le composé 39 a été étudié pour son efficacité et son profil de chasse chez les chiens beagle mâles à jeun. Bien que 39 ait eu une activité in vitro très similaire à l’acide nicotinique chez le chien GPR109a, il a montré une efficacité in vivo beaucoup plus grande que l’acide nicotinique. Le composé 39 présentait une inhibition dose-dépendante des FFA plasmatiques et une réduction de 70% de FFA à la dose de 3 mg / kg. À cette dose, les chiens n’avaient aucun signe manifeste de bouffées vasomotrices, tel que déterminé par la quantification des changements dans le flux sanguin cutané (Figure 1) et / ou des changements dans la couleur et le comportement de la peau. En revanche, l’acide nicotinique a obtenu une réduction similaire de FFA à la dose de 30 mg / kg, mais cette dose a provoqué une réaction de bouffée prononcée chez 9 chiens sur 13, observée comme moyenne d’une augmentation de 5 fois du flux sanguin cutané par rapport aux valeurs initiales. # x200B; (Figure1) 1) ainsi que des réponses comportementales caractérisées par un tremblement de la tête et un grattage de l’oreille. Dans l’ensemble, 39 était environ 10 fois plus puissant que l’acide nicotinique dans les FFA plasma plasmatique. A la dose efficace, la sévérité et l’incidence des bouffées vasomotrices étaient nettement réduites ou absentes par rapport au cas de l’acide nicotinique. Ce composé a également démontré un profil PK acceptable chez le chien (39 chiens AUC0 − 24h = 70,2 μ g / mL · h, 3 mg / kg de dosage po). Le composé 39 n’a eu aucun effet sur hERG à des concentrations allant jusqu’à 6 μ M, n’était pas un inhibiteur des CYP humains 1A2, 2C9, 2D6 ou 3A4 (IC50 > 50 μ M), et n’a pas montrer l’induction de CYP3A4 dans le dosage de PXR humain jusqu’à 10 μ M. Aucune activité significative n’a été observée pour 39 dans les contre-écrans Cerep et GPCR. Dans l’expérience de liaison de radioligand, la liaison du composé 39 avec GPR109a est compétitive avec l’acide nicotinique. Figure 1: Augmentation du nombre de plis par voie cutanée chez les chiens recevant 39 (0,1 − 3 mg / kg, po) d’acide nicotinique , ou véhicule (données pour les chiens individuels). Table 4In Vitro et in Vivo Potences de 39, 41, et Nicotinic Acid En résumé, nous avons identifié un puissant agoniste 39 de récepteur de l’acide nicotinique, qui a démontré une excellente activité in vivo dans des modèles animaux. De plus, l’incidence et l’ampleur des augmentations du débit sanguin cutané observées avec l’acide nicotinique dans les modèles canins n’ont pas été observées avec le composé 39, ce qui suggère qu’il a une fenêtre thérapeutique améliorée par rapport à l’acide nicotinique. Ce composé a été étudié et développé davantage pour son potentiel clinique. Ces résultats feront l’objet de futures publications.