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Previous issue date: 2015-08-25 / Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq) / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / This work reports studies
of in vitro metabolism involving the compound 3-(2-chloro-6-fluorobenzyl)-
imidazolidine-2,4-dione (LPSF-PT-31), a new 2-adrenoceptor agonist and, studies
of enzyme phenotyping of montelukast, a drug used for the treatment of asthma. The
results of this study revealed that LPSF-PT-31 is metabolized via CYP P450s in rat
and human liver microsomes, producing only one major hydroxy-metabolite. LPSFPT-
31 showed a higher rate of in vitro metabolism in rats, which suggests a greater
exposure to the drug in humans. The structural identification of LPSF-PT-31
metabolite’s was achieved through LC-MSn and 1H-NMR analysis that provided data
to conclude that the hydroxylation occurred in the 5th position of the imidazolidine ring
yielding to the production of 3-(2-chloro-6-fluorobenzyl)-5-hydroxyimidazolidine-2,4-
dione. Related to the studies of enzyme phenotyping of montelukast, it was observed
that the glucuronidation is the main clearance pathway of montelukast accounting for
~85% of the total apparent in vitro Clint (CYPs +UGTs) and that the CYP-mediated
oxidation accounts only for ~15% to the overall metabolism of the drug, being
montelukast acyl-β-D-glucuronide and montelukast 1,2 diol the major metabolites
formed via UGTs and CYPs, respectively. Kinetic studies, correlation analysis,
inhibition studies and, experiments in expressed CYPs and UGTs revealed that the
CYP2C9 and CYP2C8 are comparably involved in the formation of montelukast 1,2-
diol. CYP3A4 was responsible for the formation of 21(R)-OH montelukast and 21(S)-
OH montelukast, while multiple CYPs catalyzed the formation of 25-OH montelukast
(CYP2C8>2C9>3A4>2C19). The direct glucuronidation of montelukast resulted in the
formation of montelukast acyl-β-D-glucuronide and of a new metabolite (Mglucuronide)
not reported previously and was exclusively catalyzed by isoform
UGT1A3. In conclusion, the in vitro data suggest that the applicability of montelukast
as a probe of CYP2C8 activity in vitro and in vivo may be severely compromised due
to important role of UGT1A3 and involvement of multiple CYPs in its metabolism. In
addition, considering the lack of selective markers for UGT1A3, montelukast may be
used as a selective marker of the UGT1A3 in vitro and in vivo. / Este trabalho
relata estudos de metabolismo in vitro envolvendo o composto 3-(2-cloro-6-
fluorobenzil)-imidazolidina-2,4-diona (LPSF-PT-31), um novo agonista adrenérgico
2A, e estudos de fenotipagem enzimática do montelucaste, fármaco utilizado no
tratamento da asma. Os resultados do presente estudo revelaram que LPSF-PT-31
é metabolizado via CYP P450s em microssomas de fígado de ratos e humanos,
produzindo apenas um hidroxi-metabólito principal. LPSF-PT-31 apresentou uma
maior taxa de metabolismo in vitro em ratos, o que sugere uma maior exposição ao
fármaco em seres humanos. A identificação estrutural do metabólito do LPSF-PT-31
foi estabelecida através de análises por LC-MSn e 1H-RMN, o que indicou que a
reação de hidroxilação ocorreu na posição 5 do anel da imidazolidina levando a
produção do metabólito 3-(2-cloro-6-fluorobenzil)-5-hidroxi-imidazolidina-2,4-diona.
Em relação aos estudos de fenotipagem enzimática do montelucaste foi observado
que a glucuronidação é o principal mecanismo de eliminação deste fármaco,
representando ~85% do Clint in vitro aparente total (CYPs +UGTs) e que a oxidação
via CYPs representa somente ~15% do Clint in vitro, sendo os metabólitos
majoritários formados via UGTs e CYPs o montelucaste acil-β-D-glucuronídeo e o
montelucaste 1,2 diol, respectivamente. Estudos cinéticos, de correlação com a
atividade enzimática, de inibição e empregando CYPs e UGTs expressas indicaram
que as CYP2C9 e CYP2C8 estão comparavelmente envolvidas na formação do
montelucaste 1,2 diol. A CYP3A4 foi responsável pela formação dos metabólitos
21(R)-OH montelucaste e 21(S)-OH montelucaste, enquanto múltiplas CYPs
catalisam a formação do 25-OH montelucaste (CYP2C8>2C9>3A4>2C19). A
glucuronidação direta do montelucaste resultou na formação do montelucaste acil-β-
D-glucuronídeo e de um novo metabólito (M-glucuronídeo) não reportado
previamente e foi catalisada exclusivamente pela isoforma UGT1A3. Deste modo, os
dados in vitro sugerem que a aplicabilidade do montelucaste como marcador da
CYP2C8 in vitro e in vivo pode ser severamente comprometida devido ao importante
papel da UGT1A3 e o envolvimento de múltiplas CYPs no seu metabolismo. Ainda,
considerando a falta de marcadores seletivos para a UGT1A3, montelucaste pode
ser utilizado como um marcador seletivo da UGT1A3 in vivo e in vitro.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:IBICT/oai:repositorio.ufscar.br:ufscar/7718 |
| Date | 25 August 2015 |
| Creators | Cardoso, Josiane de Oliveira |
| Contributors | Oliveira, Regina Vincenzi, Venâncio, Tiago |
| Publisher | Universidade Federal de São Carlos, Câmpus São Carlos, Programa de Pós-graduação em Química, UFSCar |
| Source Sets | IBICT Brazilian ETDs |
| Language | Portuguese |
| Detected Language | English |
| Type | info:eu-repo/semantics/publishedVersion, info:eu-repo/semantics/doctoralThesis |
| Source | reponame:Repositório Institucional da UFSCAR, instname:Universidade Federal de São Carlos, instacron:UFSCAR |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
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