作为口服有效的人类尿酸转运蛋白1抑制剂的苯并杂环类Dotinurad类似物：设计、合成、结构-活性关系及药代动力学研究

《European Journal of Medicinal Chemistry》：Benzoheterocyclic Analogues of Dotinurad as Orally Efficacious Human Urate Transporter 1 Inhibitors: Design, Synthesis, Structure-Activity Relationships, and Pharmacokinetic Studies

基于生物等价物和连接体修饰策略设计合成了19个苯并杂环类Dotinurad衍生物，其中化合物9、13、14在体外IC50值介于69.81-441.51 nM，并展现出优异的代谢稳定性和药代动力学特征，尽管体外抑制活性弱于Dotinurad，但在高尿酸血症大鼠模型中表现出更优的尿酸排泄效果，其机制源于原型药物的高原型尿排泄维持肾小管内高浓度。

　　

张林健|苏开军|张浩树|张国伟|周健|梁家琦|李翔|张小金

中国药科大学药物设计与优化江苏省重点实验室，化学系，南京 211198，中国

摘要

通过生物异构化和连接基团修饰策略，设计并合成了一系列Dotinurad的苯并杂环类似物作为URAT1抑制剂。在合成的19个衍生物中，化合物9、13和14（分别含有苯咪唑、苯四氢吡咯和苯并[b]噻嗪1,1-二氧化物骨架）表现出可接受的抑制活性（IC₅₀：69.81 - 441.51 nM）、良好的代谢稳定性以及相较于Dotinurad改善的药代动力学特性。值得注意的是，尽管这些化合物在体外对URAT1的抑制作用较弱，但在高尿酸血症大鼠模型中显示出显著更好的降尿酸效果。机制研究表明，未改变的原型化合物大量通过尿液排出，使其在肾小管腔内达到较高浓度，有效弥补了其在体外的较低亲和力。这些发现验证了该设计策略，并表明化合物9、13和14是治疗高尿酸血症的有希望的候选药物。

引言

痛风是一种全球常见的炎症性关节炎[1]，其主要症状是尿酸盐晶体在关节和非关节组织中沉积，导致患者剧烈疼痛[2]、[3]。痛风的发病主要是由于长期间歇性的高尿酸血症[4]，其特征是血清尿酸（SUA）水平升高（>6.80 mg/dL）[5]。高尿酸血症是由于人体嘌呤代谢紊乱所致[6]。嘌呤代谢主要包括两个部分：肝脏中将嘌呤代谢为尿酸，以及肾脏中尿酸的分泌和重吸收[7]。内源性和外源性嘌呤首先在腺苷脱氨酶的催化下转化为肌苷单磷酸（IMP），随后IMP通过黄嘌呤脱氢酶（XDH）转化为黄嘌呤，再由黄嘌呤氧化酶（XO）转化为尿酸[8]。成熟的尿酸最终通过氧化过程释放到血液中。毫无疑问，由于XO在嘌呤代谢中的关键作用，它被认为是治疗高尿酸血症的有效靶点[9]。如前所述，与尿酸代谢相关的另一个方面是尿酸的分泌和重吸收[10]。大部分尿酸会在肾小管的近端重吸收[11]，这一过程由多种转运蛋白参与[12]，其中尿酸转运蛋白1（URAT1）负责约90%的尿酸重吸收[13]。URAT1功能的紊乱可显著降低血清尿酸水平并增加尿液中的尿酸排泄量，从而缓解高尿酸血症症状[14]。

在过去几十年中，大多数抗高尿酸血症药物的研发都集中在这两个领域，已经出现许多新型药物实体甚至获批上市的药品[15]、[16]。XO抑制剂[17]，如别嘌醇（1）[18]及其活性代谢物氧嘌醇（2）[19]和非布司他（3）[20]，在临床上取得了一定的成功。然而，患者对别嘌醇的反应并不理想[21]，而非布司他尽管疗效显著，却可能诱发心血管并发症[22]。另一种对抗高尿酸血症和痛风的方法是开发选择性URAT1抑制剂，以阻断尿酸的重吸收途径[23]。丙磺舒（4）和苯溴马隆（BBR，5）在这方面起到了先驱作用，能够显著降低血清尿酸水平。不过，丙磺舒可能与非甾体抗炎药相互作用，增加后者的血药浓度[24]。由于严重的肝毒性，BBR已从欧洲市场撤出[25]、[26]、[27]。后续开发的Lesinurad（6）[28]对URAT1的抑制作用更强，但仍未能完全克服肝毒性的问题。此外，Lesinurad需要与XO抑制剂联合使用[29]，这限制了其应用范围。最近，Dotinurad（7）因其优异的URAT1抑制活性和良好的药理特性而脱颖而出[30]。文献表明，Dotinurad通过修改潜在的毒性双芳基酮结构，避免了肝毒性的发生[31]，这种结构被认为会通过自由基机制影响线粒体功能[32]。受到Dotinurad巨大成功的启发，我们提出通过对这种已批准的药物进行修饰，可以合理地开发出新的URAT1抑制剂。

在本研究中，我们通过用各种苯并杂环生物异构体替换Dotinurad中的1,1-二氧-1,2-二氢-3H-1,3-苯并噻唑基骨架，并对酮基团进行结构修饰，合成了一系列新型URAT1抑制剂。所获得的化合物经过了全面的评估，包括细胞水平上的URAT1抑制活性测定、体外稳定性测试以及药代动力学和降尿酸效果的评估。基于我们先前建立的URAT1晶体结构模型，阐明了代表性化合物与URAT1的结合模式。其中，化合物9和13显示出比Dotinurad更强的抗高尿酸血症效果。我们还通过检测尿液中的原型化合物，探讨了其潜在的机制改进机制。最终，化合物9、13和14值得进一步研究。

部分内容摘录

新型苯并杂环类似物的设计与构效关系研究

本研究中新URAT1抑制剂的合理设计主要基于Dotinurad的结构优化（图2）。我们的设计策略聚焦于三个关键结构域：药效团（环A）、疏水尾部（环B）和连接基团。首先，3,5-二氯-4-羟基苯基结构（环A）被确定为实现强效URAT1抑制所必需的药效团，因此该结构元素未经修饰得以保留。

结论

总之，我们成功优化了Dotinurad骨架，发现了新型URAT1抑制剂。结构-活性关系研究证实了酮基连接基团的关键作用，并显示出对五元苯并杂环生物异构体的偏好。候选化合物9、13和14表现出优异的药代动力学特性和安全性。最重要的是，这些化合物在体内降尿酸效果优于Dotinurad，这主要归因于它们的

通用方法和材料

除非另有说明，所有化学试剂均来自商业渠道。所用溶剂均为试剂级，在必要时通过标准方法进行纯化和干燥。有机溶液在减压条件下（<50 °C）使用旋转蒸发器（EYELA OSB-2100 Rotavapor）浓缩。反应过程通过硅胶薄层色谱板（GF254，0.25mm）监测，并在紫外（UV）光下观察。熔点测定使用

CRediT作者贡献声明

周健：研究工作、数据分析。梁家琦：研究工作、数据分析。李翔：撰写、审稿与编辑、监督、资源管理、数据整理、概念构思。张小金：撰写、审稿与编辑、监督、资源管理、项目统筹、数据分析、概念构思。张林健：初稿撰写、方法学设计、数据分析、数据整理。苏开军：初稿撰写、验证、研究工作、数据分析

利益冲突声明

作者声明没有已知的财务利益冲突或个人关系可能影响本文的研究结果。

利益冲突声明

? 作者声明没有可能影响本文研究的已知财务利益冲突或个人关系。