Découverte des spiro [cyclohexane-dihydropyrano [3,4-b] indole] -amines en tant qu’agonistes puissants des récepteurs NOP et opioïdes

Depuis des décennies , peptide opioïde

les récepteurs ont été ciblés pour le traitement de la douleur, et le présent

les opioïdes de jour demeurent les médicaments cliniquement utilisés les plus efficaces

traitement de la douleur aiguë et chronique modérée à sévère. Cependant, les opioïdes

portent également le risque d’effets secondaires graves tels que la dépression respiratoire,

la nausée, le vomissement et la constipation, et leur utilisation peut mener à la

dépendance et tolérance.1 La nociceptine

récepteur et son ligand endogène nociceptine / orphanine FQ (N / OFQ),

un neuropeptide de 17 acides aminés, ont été décrits près de 20 ans

En raison de son homologie partielle avec les trois

sous-types de récepteurs peptidiques opioïdes mu peptide opioïde (MOP), kappa opioïde

peptide (KOP), et le peptide delta-opioïde (DOP) et son insensibilité

aux agonistes opioïdes (par exemple la morphine) et aux antagonistes (par exemple, la naloxone),

le récepteur a été initialement appelé “ opioïde-récepteur 1 ”

(ORL 1). Plus récemment, cependant, il a été renommé après son endogène

ligand à la nociceptine / orphelinine FQ peptide (NOP) récepteur. Malgré son

homologie structurelle et fonctionnelle des récepteurs opioïdes, le récepteur NOP

n’est pas un récepteur peptidique opioïde d’un point de vue pharmacologique

et, en tant que tel, est considéré comme un membre nonopioïde du peptide opioïde

récepteur famille.4NOP et MOP récepteur

les agonistes modulent la douleur et la nociception

objectifs distincts mais liés. Adresser les deux mécanismes peut constituer

une nouvelle approche pour le développement d’analgésiques innovants. Effectivement,

publications récentes indiquent que l’activation simultanée de NOP et

Les récepteurs MOP peuvent potentialiser l’analgésie opiacée et en même temps

conduire à un profil d’effets secondaires amélioré.5,6 Nous avons donc

visant à identifier le récepteur de NOP et de MOP à petites molécules très puissant

agonistes.Cette initiative a commencé avec une approche de la littérature à

basé

sur cyclohexanone 1, qui a déjà été signalé

par Lednicer et al. comme une nouvelle classe d’analgésiques.7,8 Comme point de départ il était clair que, en raison de sa taille, le composé 1 manquerait d’interactions clés dans la poche de liaison de

à la fois les récepteurs NOP et MOP et aurait donc seulement minime

affinités de liaison au récepteur (Ki (NOP) =

1,5 μ M; Ki (MOP) = 1,7 μ M).

C’était notre stratégie d’utiliser 1 comme un noyau et sa cétone

fragment pour la fonctionnalisation. Ainsi, en fixant la tête 4-N, N-diméthylamino-4-phényl-cyclohexane, nous avons initié

un exercice de dépistage explorant une gamme d’aryle simple et plus complexe

L’impact de la fonctionnalité de liaison et de l’éditeur de liens

longueur sur le

Les affinités de liaison aux récepteurs NOP et MOP devaient être étudiées en premier.

Les alcools 3a – 5a, les éthers 6a, b et 7a, les amines 8a &#x02013, 10a, l’amide 11a et l’urée 12a ont été

scruté en tant que parties de liaison.Essentiellement, tous les exemples dans

Cet article est basé sur la 4-diméthyl-4-phényl-cyclohexanone 1 (Schéma 1), qui a été préparé à partir de

1,4-cyclohexanedione protégée par le monoketal 13. Utilisant

ceci dans une synthèse de Strecker a donné l’aminonitrile 14, qui,

lorsqu’il est employé dans une réaction de Bruylants, fourni le cétal protégé

phényl diméthylamino-cyclohexane 15. Déprotection du cétal

a donné 1.Schéma 1Synthèse des chimiothèques examinéesLes alcools tertiaires 3 – 5 ont été obtenus

par addition de réactifs de Grignard à 1,9 éthers 6 et 7 ont été obtenus

dans une séquence en 5 étapes à partir de la 1,4-dicétone 13 protégée par le monokétal. La réduction de la cétone en alcool secondaire 16 et l’alkylation subséquente ont donné les éthers 17 et 18, qui ont été déprotégés, convertis en diméthylamino-nitriles 19 et 20, et soumis à la réaction de Bruylants

On a préparé des amines par amination réductrice de cyclohexanone 1 avec des amines primaires ou secondaires pour obtenir des cyclohexyl-1,4-diamines 8 à 10. Les amides ont été préparés en réduisant la cyclohexanone.

oxime 21 à l’amine primaire correspondante 22, qui a ensuite été convertie en amide 11a et

urée 12a.Les alcools tertiaires 3a – 5a autorisés

nous d’évaluer l’impact de la longueur de l’espaceur, entre le cyclohexyle

noyau et le nouveau fragment aryle, sur la liaison au récepteur NOP et MOP

affinités. Composés phényle et benzyle 3a et 4a, représentant un carbone C0 et C1

spacer, n’a montré que des activités de liaison modérées au niveau du récepteur NOP.

L’extension de l’espaceur de carbone par un autre atome de carbone (espaceur C2), illustré par l’exemple phénéthylique 5a, a résulté

dans les puissances nanomolaires à un chiffre. En outre, avec 5a nous avons identifié un composé qui a démontré une liaison égale

affinités pour les récepteurs NOP et MOP.

induite par l’espaceur étendu pourrait être rationalisé

grâce à des études d’amarrage. Les composés avec une entretoise prolongée sont capables

pour atteindre plus profondément dans la poche lipophile du site de liaison et

former des interactions hydrophobes supplémentaires avec les résidus Ile127, Val126,

et Trp116 (voir figure ​ Figure 11). Figure 1 Mode de liaison de 2a / 10a dans le récepteur NOP. D’autres linkers ont également été bien tolérés (6a et 7a) entraînant des puissances nanomolaires à deux chiffres pour 6a. Fait intéressant, 6a et 7a étaient

significativement plus puissant au niveau du récepteur MOP qu’au niveau du récepteur NOP,

et le diastéréoisomère trans 6a a démontré une puissance supérieure

sur les deux récepteurs sur le diastéréoisomère 6b cis. Amine

la liaison a également été bien tolérée, comme illustré par les exemples 8a à 10a. L’analogue dibasique 8a a conduit à un saut dans la puissance de liaison au récepteur NOP, par rapport à

à l’éther 6a, étant équipotent à l’alcool correspondant 5a. On pourrait supposer que le don de liaison hydrogène permette

un montant supplémentaire de

interaction avec le récepteur, d’autant plus que le carboxamide 11a et l’urée 12a présentaient également un nanomolaire à un seul chiffre

Les études de dopage ont renforcé cette hypothèse révélatrice

potentiel

interactions avec Tyr131 ou Gln107 (voir Figure ​ Figure1) .1). Par analogie avec la série des alcools, les

la série d’amines augmente avec la longueur de l’espaceur comme en 9a et 10a. L’incorporation d’une simple fraction aryle

a déjà abouti

dans une augmentation significative des puissances de liaison au récepteur par rapport

à 1 (tableau 1), ce qui était conforme

avec les découvertes précédentes de Lednicer et al.11 Apprentissages clés, qui devaient être considérés tout en optimisant davantage

les composés, étaient l’impact bénéfique des donneurs H-obligations et la

longueur d’espacement sur les affinités de liaison au récepteur ainsi que

l’impact de la stéréochimie.Table 1Alcohol, Ether, et

Linkers aminésPour la plupart des exemples, les deux diastéréoisomères ont été isolés

du mélange

par chromatographie sur colonne. Configuration relative des composés clés

a été attribué par des mesures de RMN de NOESY homonucléaires 2D.

deuxième tour, nous avons entrepris d’appliquer nos apprentissages clés et explorer

nos options pour modifier la fraction phényle elle-même (voir le tableau 2). Élimination complète du résidu aryle, comme illustré

en diamine 22, a entraîné seulement des activités faibles à la

NOP et surtout les récepteurs MOP. Remplacements non-aromatiques, illustrés

par 1-pipéridinyl 23 ou 4-morpholinyl 24 à nouveau

n’a pas atteint les puissances nanomolaires faibles souhaitées. En outre, puissant

La liaison au récepteur NOP et MOP n’est renvoyée qu’après la liaison d’un long aliphatique

Chaîne latérale par l’intermédiaire d’un groupe amide. Tableau 2Amine et Amide Linked ExamplesProbing le rôle d’un lipophile

pendentif et le potentiel

pour identifier d’autres interactions bénéfiques des récepteurs donneurs de liaisons H

déclenché l’utilisation d’indoles et la synthèse des exemples 26 à 28. Le dérivé indol NH libre 26a présentait de bons niveaux de puissance aux récepteurs NOP et MOP (voir

Tableau 2). Augmenter la longueur de l’entretoise de

un atome de carbone à deux 27a a donné un exemple avec haute

affinités de liaison aux récepteurs NOP et MOP.Après

observation à partir du composé 27a que fortement

une liaison puissante avec le récepteur NOP peut être obtenue, même si

Affinités des récepteurs MOP, il a été estimé qu’il pourrait être possible de

regagner la puissance du récepteur MOP en remplaçant le linker amino avec

la liaison éther comme exemplifié par hMOPr biaisé

(× 6.5) composé 6a. Nous avons donc entrepris de synthétiser

composé 29 (Schéma 2) .Scheme 2Spirocyclisation

de Tryptophol et Analogues avec 1We envisagé une éthérification réductrice de

cétone 1 avec l’éther triméthylsilylique de tryptophol 30 sous

TMSOTf Catalysis.10 À notre grande déception

nous n’avons pas obtenu le produit désiré 21, mais plutôt

Spiroéthers isolés 2a et 2b. Ces produits

résulte d’une cyclisation connue depuis un certain temps

et a récemment été inventé oxa-Pictet – réaction de Spengler.12Le chlorhydrate trans diastéréoisomère 2a exposé

des affinités de liaison très élevées au NOP ainsi qu’aux récepteurs MOP Ki (hNOPr) = 0,3 nM (N = 4, SEM = 0,05 nM), Ki (hMOPr) = 0,6 nM (N = 2, SEM = 0,14 nM),

tandis que le cis-diastéréoisomère 2b était significativement moins

actif (% Inh (hNOPr) = 30% @ 1 μ M, Ki (hMOPr) = 310 nM). Cette observation

est en ligne avec la détérioration de l’affinité de liaison observée précédemment

dans la série non-cyclisée (6a vs 6b) et

pourrait être expliqué rétrospectivement par des études d’amarrage. Plus détaillé

la caractérisation a révélé que le chlorhydrate de 2a avait une liaison

affinités de 4,9 nM (N = 3, SEM = 0,8 nM) et 2,3

nM (N = 3, SEM = 0,63 nM) au niveau des récepteurs hDOP et hKOP. Des exemples ont montré une augmentation d’affinité de liaison par étapes sur le côté

prolongation de la chaîne. Le mode de liaison du composé allongé 10a (vert) est représenté par rapport à 2a (orange). Il occupe

l’espace libre sur le côté droit formé par des hélices membranaires trans

7 (caché pour plus de clarté) et 1 et 2 (hélices membranaires bleues trans).

Les interactions au sein de cette poche sont déterminées par hydrophobe

résidus et interactions cationiques supplémentaires entre Arg302

et l’anneau de phényle.Pour rationaliser davantage notre compréhension

de la structure – activité

relation (SAR), les composés 2a et 10a ont été ancrés dans la structure de rayons X récemment publiée du NOP

récepteur (code PDB 4EA3) 13,14 en gardant les chaînes latérales flexibles (voir Figure ​ Figure1) .1). En accord avec d’autres protéines G aminergiques couplées

récepteurs l’Asp130 central joue un rôle majeur dans l’interaction

entre le ligand et le récepteur. L’amine tertiaire, qui est protonée

dans des conditions physiologiques, forme une interaction ionique avec Asp130.

Dans le cas du trans configuré 2a, configuration cis

des deux azotes, l’indole NH forme une liaison hydrogène supplémentaire

avec Asp130. Cela reflète un mode de liaison bidenté, chélatant. Dans

contraste, la configuration cis 2b, configuration trans

des deux azotes, ne permet pas la liaison hydrogène supplémentaire

à Asp130, ce qui entraîne une baisse de l’affinité de liaison.15 En outre, la poche hydrophobe dans la liaison

le site du récepteur est occupé par le fragment phényle de 2a et 10a. La poche hydrophobe formée par la membrane transmembranaire

les hélices 4, 5 et 6 (TM rouges) sont représentées sur le côté gauche de la figure ​ Ces deux groupes fonctionnels, une amine tertiaire

groupe et le groupe phényle à une orientation spatiale distincte, forme

le pharmacophore basique présent dans tous les exemples. C’était possible

pour dériver des interactions de ligand de résidu de cet exercice de soutien

le DAS observé, bien que le récepteur NOP ait été co-cristallisé

avec l’antagoniste C-24 et la structure cristalline reflète donc

la forme inactive du récepteur. La configuration relative de spiroether

a été attribué par 2D NOESY

mesures (voir Informations de soutien). Analogue non cyclisé 29 a finalement été obtenu

en construisant

l’indole dans la dernière étape de la séquence via une cyclisation de Larock, 16 en utilisant de la 2-iodoaniline et la

triéthylsilylalcyne (Ki (hNOPr) = 20 nM; Ki (hMOPr)

= 2 nM). Investigations fonctionnelles in vitro d’exemples sélectionnés,

en utilisant

un test GTP γ S, sur les récepteurs NOP et MOP a révélé que non

tous les composés agissent comme des agonistes complets sur les deux récepteurs (tableau 3). L’exemple 12a semble être partiel

agoniste aux récepteurs NOP et MOP, tandis que les composés 27a et 2a présentaient des niveaux élevés de puissance et une efficacité totale

à la fois les récepteurs NOP et MOP.Table 3Functional Human

NOP et MOP Receptor

EfficaciesPlus de caractérisations in vitro détaillées

révélé que 2a avait un très faible potentiel de perturbation

électrophysiologie cardiaque.

En utilisant des enregistrements de patch-clamp à cellules entières17 dans des cellules CHO transfectées de manière stable avec l’éther humain – Gogo – à -gogo

gène apparenté (hERG), il a été démontré que jusqu’à 30 μ M 2a inhibe le canal hERG de moins de 30%. En outre,

repolarisation cardiaque mesurée par des techniques conventionnelles de microélectrodes

dans le muscle papillaire isolé de cobaye18 n’était que légèrement prolongé. À 10 μ M, le potentiel d’action

durée de 90% de repolarisation (APD90) a été augmenté de

8 ± 4% (moyenne ± SD; n = 4) en fonction du temps

contrôle du véhicule. La plage de concentration à laquelle 2a peut

induire une prolongation de la repolarisation cardiaque est donc par un facteur

d’environ 10 000 × plus élevé que les valeurs Ki aux récepteurs NOP et MOP. Nous considérons donc le risque

des changements de l’ECG in vivo très peu probable.Cytochrome-P450 inhibition

sur 1A2, 2C9, 2C19, 2D6 et 3A4 était

évalué pour 2a et trouvé pour aboutir à IC50 valeurs ≥ 5 μ M.Après ces prometteurs in vitro

résultats, 2a a progressé

pour l’évaluation pharmacocinétique (PK) et l’efficacité chez les rongeurs. Le composé

montré de mauvaises propriétés PK chez le rat avec une grande clairance, un grand volume

de distribution, demi-vie modérée (Cl = 4,0 L / h · kg; Vss = 7,52 L / kg; t1 / 2 = 1,6 h), et faible

biodisponibilité orale (F = 4%; Cmax = 0,48 nM à une dose de 50 μ g / kg). Cependant, parce que

de sa puissance élevée, l’exposition a été jugée suffisante pour avancer

dans le profilage de l’efficacité.Le composé 2a a été évalué

pour son activité chez un rat

modèle queue-feuillet de douleur nociceptive aiguë ainsi que dans une moelle épinière de rat

modèle de la ligature nerveuse (SNL) de la douleur neuropathique.

le test a été effectué chez la femelle Sprague – Dawley

rats en utilisant une modification de la méthode décrite par D ’ Amour

et Smith.19 Une augmentation du tail-flick

la latence, c’est-à-dire le temps nécessaire pour retirer la queue d’une source de chaleur rayonnante,

a été mesurée comme un indicateur de l’activité antinociceptive d’un test

compound20 Composé 2a induit

antinociception dose-dépendante avec des valeurs ED50 (IC 95%)

de 3,63 (2,95 – 4,38) nmol / kg i.v. (Figure ​ (figure 2), 2), 19,05 (15,51 – 23,43) nmol / kg i.p., et 72,93 (59,79 – 89,35)

nmol / kg p.o., et une efficacité totale à la dose maximale testée. Un mononeuropathique

l’état de la douleur a été induit chez des rats mâles Sprague & Dawley par ligature

des nerfs spinaux gauche L5 / L6.

l’efficacité anti-hypersensible du composé 2a a été évaluée

après i.v. et i.p. administration au moyen d’un von Frey électronique

filament.20 Le composé 2a a montré

une inhibition dose-dépendante de l’hypersensibilité mécanique. Puissance

a été quantifié par les valeurs ED50 (IC 95%) de 1,05 (0,79 – 1,40)

nmol / kg i.v. et 4,82 (4,07 – 5,80) nmol / kg i.p. calculé à partir de

l’effet de crête en fonction des valeurs de contrôle appariées dans le temps dans sham exploité

animaux. Une efficacité maximale de 75% a été atteinte après l’administration de 2,19 nmol / kg

i.v. (Figure ​ (Figure33) .Figure 2Antinociceptive effet

de 2a citrate après intraveineuse

administration dans le test de coup de queue de rat. Chaque point du graphique

représente la moyenne ± SEM de l’effet maximal possible; n = 10 animaux par groupe. *, p < 0,05

par rapport au contrôle du véhicule. … Figure 3Dose effets dépendants du citrate 2a sur l’hypersensibilité tactile

(ligature du nerf spinal), nociception par la chaleur (coup de queue), à ​​l’horizontale

distance parcourue (champ ouvert), et sur la pCO2 artérielle (analyse des gaz sanguins) après administration intraveineuse

les rats. #, … Composé 2a montrant antinociceptif ainsi

comme antihypersensible

efficacité chez les rats après i.v. dosage avec une puissance comparable à la

fort opioïde fentanyl22 était encourageant

et considéré comme preuve de concept pour notre stratégie d’une efficacité

point de vue. Afin d’évaluer plus avant si agonistique combinée

l’activité des récepteurs NOP et MOP a également entraîné une plus grande

fenêtre de ces composés, le profil d’effets secondaires de 2a a été évalué. En raison des faibles propriétés PK de 2a, une voie d’administration parentérale a été utilisée pour étudier typique

Effets secondaires médiés par le récepteur MOP comme la sédation de type opioïde, respiratoire

dépression, inhibition du transit gastro-intestinal et induction

de la dépendance physique.La délivrance est un important nerveux central

effet secondaire du système (CNS)

des agonistes des récepteurs MOP entraînant une altération de la

activité locomotrice.23 Un champ ouvert standard

test a été utilisé pour surveiller l’activité locomotrice chez les mâles Sprague & Dawley

Après l’administration intraveineuse, 2a a réduit de façon dose-dépendante la distance à laquelle les animaux

déplacé dans l’arène en plein champ pendant un intervalle de temps de 5 min commençant

10 min après l’administration. La valeur ED50 (IC 95%) pour

réduction de la distance déplacée était de 42,92 (30,66 – 62,63) nmol / kg

i.v. (n = 10 / groupe de traitement) (figure ​ (figure 33). L’activité de dépression respiratoire potentielle de 2a était

évaluée chez des rats mâles Sprague – Dawley conscients par surveillance

tensions artérielles gazeuses du CO2 et de l’O2 (pCO2 et pO2). Intraveineux

l’administration de 2a induit une augmentation dose-dépendante

dans la pCO2 artérielle et une diminution concomitante

en pO2. Dans le groupe recevant la plus forte dose, traité

avec 37,04 nmol / kg, la pCO2 était augmentée

jusqu’à 66,1 ± 16,0% (moyenne ± SD; n = 6),

tandis que pO2 a été réduit jusqu’à 41,6 ±

3,1% (moyenne ± SD; n = 6) (Figure ​ (Figure3) .3). Comme dose seuil pour les effets de 2a sur les voies respiratoires

fonction, une valeur ED10 de 4,28 nmol / kg i.v. (n = 6 / groupe de traitement) a été déterminée. Les effets de 2a sur le transit gastro-intestinal ont été

ont été étudiés chez des souris NMRI selon la méthode de Macht et coll.25 Le composé 2a induit une

diminution du transit intestinal avec des valeurs ED50 (moyenne (95%

CI); n = 10) de 46,12 (39,56 – 53,42) nmol / kg

i.v. et 143,89 (122,47 – 170,35) nmol / kg p.o. Ces doses étaient

2 à 5 fois plus élevé que les doses antinociceptives dans un coup de queue de souris

modèle, dans lequel les valeurs ED50 (moyenne (IC à 95%); n = 10) de 8,87 (7,21   11,26) nmol / kg i.v. et 72,32 (58,97 – 90,72)

nmol / kg p.o. ont été déterminées pour 2a. Le potentiel

de 2a pour induire un effet physique de type opioïde

la dépendance a été étudiée par le retrait précipité naloxone dans

Souris NMRI.26 Jusqu’à la dose la plus élevée testée

de 219 nmol / kg i.p. (dose cumulée de 1244 nmol / kg i.p.), 2a n’a pas induit de symptômes significatifs de sevrage

indiquant un très faible potentiel d’induire une dépendance physique (voir Informations de support pour la figure et les détails).

Cette dose était au moins 5,5 fois plus élevée que les doses antinociceptives

dans un modèle tail-flick de souris, dans lequel une valeur ED50 (moyenne

(IC à 95%); n = 10) de 39,9 (29,3 – 57,6) nmol / kg

i.p. a été déterminée pour 2a.En résumé, le spiroether 2a a montré une forte efficacité

dans les modèles de rongeurs de la douleur aiguë et neuropathique avec un environ 3 fois

puissance plus élevée dans le modèle de douleur neuropathique. De plus, l’effet secondaire

profil de 2a révèle des avantages évidents par rapport à la norme

opioïdes. La morphine, par exemple, induit une sédation marquée 23, ainsi qu’une dépression respiratoire, une inhibition

de transit gastro-intestinal, et la dépendance physique déjà à des doses

ci-dessous ou dans les limites de la gamme de doses analgésiques efficaces demi-maximales.22,27 Le composé 2a présente des marges distinctes du facteur 5,5 – 30

entre l’ED50 dans les modèles animaux de la douleur et les doses

qui a provoqué une sédation importante, une dépression respiratoire ou une

dépendance. Ainsi, des composés comme 2a agissant comme combinés

Les agonistes des récepteurs NOP et MOP peuvent être particulièrement adaptés pour

analgésie puissante avec des effets secondaires de type opioïde réduits et une amélioration

l’indice thérapeutique par rapport à la norme de soins actuelle. Sur la base de ces résultats de preuve de concept très prometteurs

pour 2a nous avons continué à étudier la classe structurelle

des spiroethers plus en profondeur, visant notamment à améliorer la

PK paramètres.

Tu peux Aussi comme