Découverte des pyridones comme activateurs oraux de l’AMPK

AMPK, un hétérotrimère bien connu

sérine / thréonine-protéine kinase,

est un acteur clé dans la régulation du métabolisme énergétique. En raison de la différence

isoformes de sous-unités existantes, 12 complexes AMPK différents peuvent théoriquement

exister. L’AMPK a été établi en tant que capteur et régulateur de

homéostasie énergétique.1,2 Activation allostérique de cette

kinase en raison de la hausse des niveaux d’AMP se produit dans les états de l’énergie cellulaire

épuisement. La phosphorylation résultante de la sérine / thréonine de la cible

enzymes conduit à une adaptation du métabolisme cellulaire à la basse énergie

Etat. L’effet net des changements induits par l’activation de l’AMPK est l’inhibition

des processus consommant de l’ATP et activation des voies génératrices d’ATP

et donc la régénération des magasins ATP. Exemples de substrats AMPK

inclure l’acétyl-CoA-carboxylase (ACC) et HMG-CoA-réductase.3 Phosphorylation et donc l’inhibition de l’ACC

entraîne une diminution de la synthèse des acides gras (consommation d’ATP)

en même temps à une augmentation de l’oxydation des acides gras (génération d’ATP).

Phosphorylation et inhibition résultante de la HMG-CoA réductase

à une diminution de la synthèse du cholestérol. D’autres substrats de l’AMPK comprennent

lipase hormono-sensible, 4 glycérol-3-phosphate

l’acyltransférase 5 et la malonyl-CoA décarboxylase 6, dont certaines sont des cibles potentielles

composants du syndrome métabolique. Des processus supplémentaires qui sont crus

être réglementé par l’activation de l’AMPK, mais pour lequel l’AMPK exacte

les substrats n’ont pas été identifiés, comprennent la stimulation du glucose

transport dans le muscle squelettique et la régulation expressionnelle des gènes clés

par exemple, diminution de l’expression de la glucose-6-phosphatase, 8 une enzyme clé dans la production de glucose hépatique, et

SREBP-1c, 9 une transcription lipogénique clé

facteur, a été trouvé suite à une stimulation par l’AMPK.

d’AMPK est considéré comme un médicament pharmacologique attrayant

approche pour le traitement du diabète de type 2 et d’autres métaboliques

troubles. Plus récemment, l’AMPK a également été suggéré comme potentiel

cible pour l’intervention pharmacologique dans le cancer10. Une pléthore de petites molécules a été signalée

AMPK, mais la plupart d’entre eux de manière indirecte. Seuls quelques-uns ont été décrits

activer directement l’AMPK par activation allostérique de son

activité mais également par protection contre la déphosphorylation de l’AMPK-Thr172 11,11b incluant le composé mimétique 212 de Metabasis AMP et le composé A769662 1.13 d’Abbott. Malheureusement, A769662 1 a été trouvé pour activer seulement

Les hétérotrimères contenant l’AMPK β 1, 14 et ni le composé 2 ni A769662 1 sont utiles comme orale

médicament pour explorer les effets de l’utilité d’activation AMPK à long terme

traitements.Notre programme de découverte précoce nous a conduit à enquêter

la pyridone

noyau à partir de A769662, 1. Nous avons concentré nos efforts

en remplaçant le cycle thiophène du composé d’Abbott 1 par des hétérocycles à 5 segments pour améliorer l’absorption orale

et le profil de sélectivité sur les hétérotrimères AMPK.

efforts nous ont permis d’identifier la pyrrolopyridone 2 comme

un nouvel échafaudage pour l’activation directe de l’AMPK (graphique 1) .15Chart 1Identification de

Pyrrolopyridones Comme activateurs AMPK DirectShown dans le Schéma 1 est le général

synthétique

route pour la préparation des pyrrolopyridones discutés dans cette lettre.16 3-Amino-pyrroles 3 ont d’abord été protégés

comme acétates 4 en utilisant du chlorure d’acétyle en présence de

triéthylamine dans du DCM à TA. Un couplage Chan – Lam en utilisant la norme

conditions ont ensuite été effectuées pour introduire le phényle para-substitué

anneau conduisant aux composés 5 avec de bons rendements. Déprotection

dans des conditions acides de l’acétate a donné les amino-pyrroles 6 qui ont ensuite été soumis à des conditions de couplage de peptide

conduire à des amides 7. Finalement, la cyclisation des composés 7 en présence d’une base forte a donné les pyrrolopyridones désirées 8. Dans certains cas, le substituant R2 est davantage élaboré.

soit à partir du composé 6 ou 8 en utilisant des chimies connues

comme indiqué dans la section Informations de support.Schéma 1Route synthétique générale pour les pyrrolopyridonesComme indiqué dans le tableau 1, le composé 2 est un puissant activateur direct de l’AMPK de α 1 β 1 γ 1

heterotrimer légèrement moins puissant que A769662, 1. Le composé 2 a été directement évalué dans l’expérience pharmacokinetic de souris

afin de déterminer le potentiel de la série. Le composé était

ainsi dosé à 30 mg / kg po et a donné une meilleure exposition au sang et orale

biodisponibilité supérieure à 1 mais a montré une clairance sanguine plus élevée.

Ayant identifié pyrrolopyridones comme un nouveau modèle intéressant d’activation

AMPK, l’objectif principal des efforts de chimie médicinale de 2 était d’introduire la biodisponibilité orale en réduisant le sang

clairance et améliorer l’absorption pour cette série de composés. nous

d’abord essayé de remplacer le phénol dans R2 avec un groupe de méthoxy pour essayer

réduire le dédouanement; la puissance a chuté de façon spectaculaire quelle que soit la position

sur le cycle phényle est (composés 9 à 11). Lorsque des substituants sur les composés 2 et 10 ont été mélangés, le composé 12 s’est révélé puissant avec

une clairance sanguine réduite de 2,4 mL / min / kg. Probablement en raison de son très

faible perméabilité, la biodisponibilité orale de 12 était encore

très lent. Introduction d’un atome de chlore en position 2 du pyrrole

anneau (composé 13) conduit à une belle augmentation de la puissance

en nous donnant le composé le plus puissant de la série. Ce substituant supplémentaire

n’a pas amélioré la perméabilité ni la clairance sanguine, mais l’exposition orale

de 13 a commencé à intéresser un activateur aussi puissant.

Le remplacement de la fraction guaiacol par un groupe tolyle (composé 14) a donné un composé moins puissant mais avec une pharmacocinétique améliorée

profil. Le composé 14 présentait une clairance sanguine très faible

et une perméabilité légèrement améliorée qui a abouti à une très belle

exposition orale et une biodisponibilité orale de 14%. L’anneau phényle supérieur

pourrait être remplacé par un thiophène qui a donné un composé puissant 15. Encore une fois, malgré une faible perméabilité, ce composé

une bonne exposition orale et une biodisponibilité orale de 21%. Tous les composés

de cette série ont montré une liaison aux protéines plasmatiques très élevée (> 99%)

cette

pourrait être attribuée en partie à la nature très acide de la 3-cyanopyridone

anneau (pKa pour le composé 15 a été mesuré plus bas que 2). Nous avons pensé à moduler le pKa de l’anneau en remplaçant le groupe cyano par

un anneau phényle. Composé 16, ayant un phényle substitué

fragment attaché à l’anneau de pyrrole affiché, puissance réduite et

aucune amélioration réelle de la liaison aux protéines plasmatiques

composés précédents. Néanmoins, il a montré une bonne perméabilité

pourrait provenir d’un pKa plus élevé de la pyridone

anneau, résultant en une biodisponibilité orale de 50%. Quand le gaïacol

fragment a été introduit sur ce modèle, le composé 17 exposé

une activité améliorée par rapport au composé 16. Le pKa acide a été mesuré à 6,0 pour ce composé

notre hypothèse sur le groupe cyano conduisant le pKa et donc la perméabilité vers le bas. La pharmacocinétique de la souris a été trouvée

être très encourageant pour 17 affichant un très faible sang

clairance et une biodisponibilité orale de 15%. Enfin, introduction

d’un acide carboxylique sur la position méta du phényle de droite

anneau (composé 18) a donné une réelle amélioration de la puissance

avec une perte de perméabilité. Cela a entraîné une très mauvaise pharmacocinétique

profil par rapport au composé précédent.Tableau 1SAR Résultats

pour Pyrrolopyridones 2 – 18Malgré des améliorations sur la plupart des paramètres, la recherche de

Activateurs AMPK

avec une absorption orale élevée reste difficile. Compte tenu de la faible perméabilité

de cette série de composés, nous avons ensuite évalué leur susceptibilité

contre la P-glycoprotéine (P-gp). P-gp est une pompe d’efflux dépendante de l’ATP

avec une large spécificité de substrat qui pourrait être la cause de leur

problème d’absorption ainsi que leur faible perméabilité.Nous avons sélectionné

composés 13, 15 et 17 pour

une évaluation plus poussée chez la souris pharmacocinétique où la

composés (5 mg / kg pour 13 et 15, 30 mg / kg

pour 17) ont été co-administrés avec l’inhibiteur de la P-gp GF12091817 (30 mg / kg). Figure ​ Figure11 montre

une amélioration marquée de l’ASC moyenne du sang pour les trois composés

conditions suggérant que les composés de cette série sont des substrats de la P-gp.

Le composé à faible perméabilité 13 montre une augmentation de 10 fois

dans l’exposition au sang lorsque codé avec GF120918. Le composé 15 présentait le même niveau d’amélioration de l’exposition orale. Le composé 17, probablement dû à une affinité réduite pour la P-gp, ne montre que

une augmentation de 2 fois de l’ASC du sang (voir

Tableau d’information S1 pour les données détaillées) .Figure 1Influence de l’inhibition de la P-gp

sur l’AUC sanguine moyenne des pyrrolopyridones 13, 15 et 17.Having composés identifiés de la série pyridone

étaient

compatible avec une voie orale, nous avons tourné nos efforts sur leur AMPK

sélectivité des hétérotrimères. Comme expliqué plus haut dans cette lettre,

afin d’explorer la voie AMPK in vivo, un composé activant tous

ou la plupart des hétérotrimères AMPK semblent intéressants. Le composé A769662, 1, a été décrit comme étant des hétérotrimères 1-sélectifs de l’AMPK, et nous avons évalué des composés de la pyrrolopyridone.

série sur les sept hétérotrimères AMPK qui étaient à notre disposition (Figure ​ (Figure2) .2). Composés 13, le composé le plus puissant

de la série sur l’hétérotrimère AMPK α 1 β 1 γ 1

pour activer les sept hétérotrimères AMPK que nous avons testés. Malgré le fait

ce composé 13 est plus puissant sur le β 1 contenant

hétérotrimères, il active α 2 β 2 γ 1 et α 2 β 2 γ 3

avec un pEC200 = 7,3 pour les deux hétérotrimères (voir Information de soutien pour les hétérotrimères complets

Les données). Même composé 14, un composé plus faible sur le α 1 β 1 γ 1

AMPK heterotrimer, était capable d’activer modestement certains β contenant 2

hétérotrimères (α 2 β 2 γ 1 et α 2 β 2 γ 3

avec un pEC200 = 5.5, mais pour α 1 β 2 γ 1,

pEC200 < 4.5). Les composés 15 et 17 ont également été testés sur β hétérotrimères contenant 2 α 2 β 2 γ 1

et trouvé actif (voir l’information à l’appui). Profil des hétérotrimères de la figure 2AMPK pour les pyridones 13 et 14. Les composés 13, 15 et 17 ont été sélectionnés

profilage in vivo compte tenu de leur supplémentaire

Profils PK. Les composés 13 et 15 ont été évalués

dans un traitement oral chronique chez des souris ob / ob pendant 5 jours à 30 et 100

mg / kg bid en combinaison avec GF120918. Inhibiteur P-gp GF120918 par

lui-même n’a aucun effet sur la glycémie (figure ​ (figure3) .3). Les deux composés 13 et 15 ont pu

réduire la glycémie de 55 mg / dL (réduction de 18% et 17% de la glycémie,

respectivement) à la dose de 100 mg / kg (P < 0,001)

lorsqu’il est administré avec l’inhibiteur de la P-gp mettant en évidence le potentiel

de nos activateurs AMPK pour le contrôle de la glycémie stimulateur cardiaque. Le composé 17 ayant une meilleure exposition orale a été administré par voie orale pendant 5 jours

10 et 30 mg / kg sans inhibiteur de la P-gp. La glycémie a été surveillée

12 h après le dernier gavage, et le composé 17 a été trouvé

pour le diminuer significativement de 53 mg / dL (réduction de 17% de la glycémie)

à la dose de 30 mg / kg (P < 0,05, figure ​ figure3) .3). Nous avons seulement observé une tendance à la réduction de la glycémie

(13%) à 10 mg / kg qui n’était pas statistiquement significatif.Figure 3 Les composés 13, 15 et 17 réduisent le sang par voie orale

glucose chez les souris ob / ob. Les objectifs de cette étude étaient d’améliorer la pharmacocinétique

de composés de pyridone afin d’obtenir des activateurs directs d’AMPK actifs

in vivo et explorer les effets de l’utilité d’activation AMPK dans plus longtemps

traitements à terme. Après modification structurelle de l’anneau thiophène,

une nouvelle série de pyrrolopyridones a été trouvé pour activer directement

Hétérotrimères AMPK avec un profil pan. En ce qui concerne son oral approprié

Profil PK, le composé 17 a été encore testé chez l’animal

modèle de diabète et a montré une activité à 30 mg / kg sur le glucose sanguin.

Toutes les données suggèrent que nous avons identifié une série de composés

utile pour explorer l’activation directe de l’AMPK in vivo.