Изучение биотрансформации нового селективного ингибитора карбоангидразы II 4-(2-метил-1,3-оксазол-5-ил)-бензолсульфонамида

Цель. Определение продуктов биотрансформации нового селективного ингибитора карбоангидразы II – 4-(2-метил-1,3-оксазол-5-ил)-бензолсульфонамида.

Материалы и методы. Исследование проводили на 3 крысах-самцах породы Wistar и 3 кроликах породы Советская шиншилла. Суспензию препарата вводили внутрибрюшинным способом крысам в дозировке 20 мг/кг, кроликам – в дозировке 1,6 мг/кг. Образцы крови животных отбирали до введения и через 1, 2, 4 и 24 ч после. У крыс также выполняли забор мочи до введения и в промежутки 0–4, 4–8 и 8–24 ч после. Идентификацию метаболитов в крови, моче и плазме осуществляли с помощью метода ВЭЖХ-МС/МС. Для хроматографического разделения использовали колонку Poroshell 120EC-C18 (50×3,0 мм, 2,7 мкм) с предколонкой Zorbax Eclipse Plus C18 (12,5×2,1 мм, 5,0 мкм). Предполагаемые метаболиты синтезировали, подтверждали их структуру методом ЯМР-спектроскопии и масс-спектрометрии высокого разрешения. Полученные вещества сопоставляли с идентифицированными в биологических жидкостях веществами по времени удерживания, основным MRM-переходам и масс-спектрам.

Результаты. При анализе проб плазмы, крови и мочи обнаружен N-гидроксиметаболит, образовавшийся путём присоединения атома кислорода к молекуле препарата. Хроматографические пики данного соединения были идентифицированы на MRM-переходах 255→159, 255→117, 255→89 m/z на 7,2 мин анализа. Были синтезированы N-оксид 4-(2-метил-1,3-оксазол-5-ил)-бензолсульфонамида и N-гидрокси-4-(2-метил-1,3-оксазол-5-ил)-бензолсульфонамид, которые потенциально могли быть получены в процессе биотрансформации. В ходе подтверждающих ВЭЖХ-МС/МС-испытаний по совпадению времён удерживания, соотношения площадей пиков на основных MRM-переходах и масс-спектров установлено, что идентифицированный метаболит – N-гидроксипроизводное препарата. Хроматографические пики N-оксида, обнаруженные при анализе модельных смесей стандартного образца на MRM-переходах 255→175, 255→133, 255→89 m/z при времени удерживания 5,43 мин, отсутствовали в образцах животных.

Заключение. Изучаемый препарат метаболизируется с образованием единственного метаболита N-гидрокси-4-(2-метил-1,3-оксазол-5-ил)-бензолсульфонамида. Данное соединение обнаружено в свежеотобранных пробах биологических жидкостей обоих видов животных. Структура метаболита подтверждена методом ВЭЖХ-МС/МС путём сравнения с синтезированным стандартным образцом.

1. Ефимова Ю.А., Шетнев A.A., Гасилина O.A., Корсаков M.K. Эффективный путь синтеза 4-(2-метил-1,3-оксазол-5-ил)-бензолсульфонамида – перспективного противоглаукомного агента нового поколения // Бутлеровские сообщения. – 2022. – Т. 72, № 12. – С. 15–20. DOI: 10.37952/ROI-jbc-01/22-72-12-15

2. Ивановский С.А., Веселова В.Н., Шетнев А.А., Корсаков М.К. Разработка и валидация методики количественного определения 4-(2-метил-1,3-оксазол-5-ил)бензолсульфонамида – лекарственного кандидата для лечения глаукомы // Бутлеровские сообщения. – 2022. – Т. 72, № 12. – С. 139–146. DOI: 10.37952/ROI-jbc-01/22-72-12-139

3. Ferraroni M., Luccarini L., Masini E., Korsakov M., Scozzafava A., Supuran C.T., Krasavin M. 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 // Bioorg Med Chem. – 2017. – Vol. 25, No. 17. – P. 4560–4565. DOI: 10.1016/j.bmc.2017.06.054

4. Krasavin M., Korsakov M., Dorogov M., Tuccinardi T., Dedeoglu N., Supuran C.T. Probing the ‘bipolar’ nature of the carbonic anhydrase active site: aromatic sulfonamides containing 1,3-oxazol-5-yl moiety as picomolar inhibitors of cytosolic CA I and CA II isoforms // Eur J Med Chem. – 2015. – Vol. 101. – P. 334–347. DOI: 10.1016/j.ejmech.2015.06.022

5. Аладышева Ж.И., Беляев В.В., Береговых В.В., Бркич Г.Э., Грейбо С.В., Демина Н.Б., Джурко Ю.А., Ивановский С.А., Николенко Н.С., Комиссарова В.А., Корсаков М.К., Лаврентьева Л.И., Мешковский А.П., Мирошников А.Е., Онегин С.В., Парфенов А.А., Поздняков Н.О., Поройков В.В., Пятигорская Н.В., Пятигорский А.М., Раков А.А, Сидоров А.В., Спицкий О.Р., Трубников А.А., Хохлов А.А., Хохлов А.Л., Чикина И.В., Шабалина М.М., Шабров В.Н., Шитов Л.Н., Яичков И.И. Промышленная фармация. Путь создания продукта: монография / под ред. А.Л. Хохлова, Н.В. Пятигорской. – М.: РАН, 2019. – 394 с.

6. Alsibaee A.M., Aljohar H.I., Attwa M.W., Abdelhameed A.S., Kadi A.A. Investigation of fenebrutinib metabolism and bioactivation using MS3 methodology in ion trap LC/MS // Molecules. – 2023. – Vol. 28. – Art. ID: 4225. DOI: 10.3390/molecules28104225

7. Geburek I., Schrenk D., These A. In vitro biotransformation of pyrrolizidine alkaloids in different species: part II—identification and quantitative assessment of the metabolite profile of six structurally different pyrrolizidine alkaloids // Arch Toxicol. – 2020. – Vol. 94, No. 11. – P. 3759–3774. DOI: 10.1007/s00204-020-02853-9

8. Trawinski J., Wronski, M., Gawlik M., Skibinski R. Identification of the new metabolite of nebivolol using liquid chromatography coupled with high-resolution mass spectrometry and chemometrics // Molecules. – 2022. – Vol. 27, No. 3. – Art. ID: 763. DOI: 10.3390/ molecules27030763

9. Peeters L., Vervliet P., Foubert K., Hermans N., Pieters L., Covaci A. A comparative study on the in vitro biotransformation of medicagenic acid using human liver microsomes and S9 fractions // Chemico-Biological Interactions. – 2020. – Vol. 328. – Art. ID: 109192. DOI: 10.1016/j.cbi.2020.109192

10. Boyce M., Favela K.A., Bonzo J.A., Chao A., Lizarraga L.E., Moody L.R., Owens E.O., Patlewicz G., Shah I., Sobus J.R., Thomas R.S., Williams A.J., Yau A., Wambaugh J.F. Identifying xenobiotic metabolites with in silico prediction tools and LCMS suspect screening analysis // Front Toxicol. – 2023. – Vol. 5. – Art. ID: 1051483. DOI: 10.3389/ftox.2023.1051483

11. Chen W.H., Chiu C.H., Farn S.S., Cheng, K.H., Huang Y.R., Lee S.Y., Fang Y.C., Lin Y.H., Chang K.W. Identification of the hepatic metabolites of flumazenil and their kinetic application in neuroimaging // Pharmaceuticals. – 2023. – Vol.16. – Art. ID: 764. DOI: 10.3390/ph16050764

12. Walczak M., Suraj-Prażmowska J., Kuś K., Kij A., Groszek G. A preliminary metabolites identification of a novel compound with β-adrenolytic activity // Pharmacol Rep. – 2021. – Vol. 73, No. 5. – P. 1373–1389. DOI: 10.1007/s43440-021-00273-9

13. Al-Shakliah N.S., Attwa M.W., Alrabiah H., Kadi A.A. Identification and Characterization of In vitro, In vivo and Reactive Metabolites of Tandutinib using Liquid Chromatography Ion Trap Mass Spectrometry // Analytical Methods. – 2021. – Vol. 13, No. 3. – P. 399–410. DOI: 10.1039/d0ay02106g

14. Belinskaia D.A., Savelieva E.I., Karakashev G.V., Orlova O.I., Leninskii M.A., Khlebnikova N.S., Shestakova N.N., Kiskina A.R. Investigation of bemethyl biotransformation pathways by combination of LC–MS/HRMS and in silico methods // Int J Mol Sci. – 2021. – Vol. 22. – Art. ID: 9021. DOI: 10.3390/ijms22169021

15. Levina I.S., Nazarov A.K., Nazarov G.V., Kulikova L.E., Kuznetsov Y.V., Dmitrenok A.S., Minin D.V., Aksenov A.V., Zavarzin I.V. In vivo study on biotransformation of pentacyclic analogs of progesterone: Identification of their metabolites by HPLC-MS method // J Steroid Biochem Mol Biol. – 2019. – Vol. 194. – Art. ID: 105436. DOI: 10.1016/j.jsbmb.2019.105436

16. Sun Z., Yang J., Liu L., Xu Y., Zhou L., Jia Q., Shi Y., Du X., Kang J., Zuo L. Pharmacokinetics and metabolite profiling of trepibutone in rats using ultra-high performance liquid chromatography combined with hybrid quadrupole-orbitrap and triple quadrupole mass spectrometers // Front Pharmacol. – 2019. – Vol. 10. – Art. ID: 1266. DOI: 10.3389/fphar.2019.01266

17. Zhu C., Wan M., Cheng H., Wang H., Zhu M., Wu C. Rapid detection and structural characterization of verapamil metabolites in rats by UPLC-MSE and UNIFI platform // Biomed Chromatogr. – 2020. – Vol. 34. – Art. ID: e4702. DOI: 10.1002/bmc.4702

18. Lee K., Lee J.Y., Lee K., Jung C.-R., Kim M.J., Kim J.A., Yoo D.G., Shin E.J., Oh S.J. Metabolite profiling and characterization of LW6, a novel HIF-1α inhibitor, as an antitumor drug candidate in mice // Molecules. – 2021. – Vol. 26. – Art. ID: 1951. DOI: 10.3390/molecules26071951

19. Reddy G.N., Laltanpuii C., Sonti R. Review on in vivo profiling of drug metabolites with LC-MS/MS in the past decade // Bioanalysis. – 2021. – Vol. 13, No. 22. – P. 1697–1722. DOI: 10.4155/bio-2021-0144.

20. Alseekh S. , Aharoni A., Brotman Y., Contrepois K., D’Auria J., Ewald J., C Ewald J., Fraser P.D., Giavalisco P., Hall R.D., Heinemann M., Link H., Luo J., Neumann S., Nielsen J., Perez de Souza L., Saito K., Sauer U., Schroeder F.C., Schuster S., Siuzdak G., Skirycz A., Sumner L.W., Snyder M.P., Tang H., Tohge T., Wang Y., Wen W., Wu S., Xu G., Zamboni N., Fernie A.R. Mass spectrometry-based metabolomics: a guide for annotation, quantification and best reporting practices // Nature Methods. – 2021. – Vol. 18, No. 7. – P. 747–756. DOI: 10.1038/s41592-021-01197-1

21. Хохлов А.Л., Рыска М., Кукес В.Г., Писачкова М., Печена М., Яворский А.Н., Шитов Л.Н., Джурко Ю.А., Ромодановский Д.П., Шитова А.М., Корсаков М.К., Лилеева Е.Г., Хохлов А.А., Поздняков Н.О., Мирошников А.Е., Воронина Е.А., Рыбачкова Ю.В., Яичков И.И. Современные подходы к проведению биоаналитических исследований при создании лекарственных препаратов: монография / под ред. А.Л. Хохлова. – М.: РАН, 2018. – 243 с.

22. Lo Faro A.F., Tini A., Gottardi M., Pirani F., Sirignano A., Giorgetti R., Busard F.P. 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 Test Anal. – 2021. – Vol. 13, No. 8. – P. 1552–1560. DOI: 10.1002/dta.3055

23. Dhandar A.G., Chaudhari S.R., Ganorkar S.B., Patil A.S., Surana S.J. Mini-Review on bioanalytical estimation of brinzolamide // Curr Pharmaceutic Analysis. – 2022. – Vol. 8, No. 3. – P. 265–272. DOI: 10.2174/1573412917666210812103414

24. Mandour A., Nabil N., Zaazaa H.E., Abdelkawy M. Review on analytical studies of some pharmaceutical compounds containing heterocyclic rings: brinzolamide, timolol maleate, flumethasone pivalate, and clioquinol // Future J Pharmaceutic Sci. – 2020. – Vol.6. – Art. ID: 52. DOI: 10.1186/s43094-020-00068-4

25. Begou O., Drabert K., Theodoridis G., Tsikas D. 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 // J Pharm Anal. – 2020. – Vol. 10, No. 1. – P. 49–59. DOI: 10.1016/j.jpha.2019.11.006

26. Карнакова П.К., Комаров Т.Н., Арчакова О.А., Щелгачева Д.С., Алешина А.В., Багаева Н.С., Карпова П.А., Шохин И.Е. Совместное определение кандесартана и гидрохлоротиазида в плазме крови человека методом ВЭЖХ-МС/МС // Разработка и регистрация лекарственных средств. – 2021. – Т. 10, № 4. – С. 177–189. DOI: 10.33380/2305-2066-2021-10-4-177-189

27. Haque A., Iqbal M., Alamoudi M.K., Alam P. A Selective and accurate LC-MS/MS method for simultaneous quantification of valsartan and hydrochlorothiazide in human plasma // Separations. – 2023. – Vol. 10. – Art. ID: 119. DOI: 10.3390/separations10020119

28. Ma Y., Modrzynski J.J., Yang Y., Aamand J., Zheng Y. Redox-dependent biotransformation of sulfonamide antibiotics exceeds sorption and mineralization: Evidence from incubation of sediments from a reclaimed water-affected river // Water Res. – 2021. – Vol. 205. – Art. ID: 117616. DOI: 10.1016/j.watres.2021.117616

29. Vree T.B., Hekster Y.A., Tijhuis M.W. Metabolism of sulfonamides // Antibiotics and Chemotherapy. Pharmacokinetics of Sulfonamides Revisited. – 1985. – Vol. 34. – P. 5–65. DOI: 10.1159/000410271