2-フェニル-5,6,7,8-テトラヒドロキノキサリン誘導体の合成とラット血管内膜の単離製剤におけるP2X1プリノレセプターアンタゴニスト活性のスクリーニング、男性避妊薬への翻訳

Synthesis of 2-phenyl-5,6,7,8-tetrahydroquinoxaline derivatives and screening for P2X1-purinoreceptor antagonist activity in isolated preparations of rat vas deferens, for translation into a male contraceptive.

• Mitch Mathiew
• Belinda Dennis
• Felix Bennetts
• Eunice Su
• Nghi Nguyen
• Antony Botteon
• Jonathan Baell
• Sabatino Ventura

抄録

精巣の平滑筋細胞の交感神経的に媒介される収縮は、神経細胞から放出されたアデノシン5'-三リン酸(ATP)とノルアドレナリンによって媒介され、それぞれP2X1受容体とα1Aアドレナリン受容体を刺激します。この過程は精子の輸送に重要であり、P2X1受容体とα1Aアドレナリン受容体の遺伝子を同時に欠失させたノックアウトマウスの研究では、雄性不妊をもたらした。これら2つの受容体の二重薬理学的アンタゴニストが精子の輸送を十分に阻害し、新しい非ホルモン性の男性避妊法を提供できるのではないかと仮説を立てた。適切なP2X1-プリノレセプターアンタゴニストを生成するために、2-フェニル-5,6,7,8-テトラヒドロキノキサリンのフェニル部位に置換基を導入して一連の類似体を生成し、ラットの血管デフェレンスの単離された調製物でP2X1-プリノレセプターアンタゴニズムを試験しました。新規化合物は、電場刺激（EFS：60V、0.5ms、0.2Hz）に対する収縮反応を減衰させる能力について最初にスクリーニングされた。オルト位ではなくメタ位への極性置換基の添加は、パラ位への極性置換基と脂肪族置換基の両方の添加と同様に、収縮の抑制を著しく増加させた。二置換化合物も合成して試験した結果、化合物31（2-ヒドロキシ、4-フルオロ）が14μM（95％信頼限界：12-16μM）のIC50で最大の効力を示しました。また，化合物31は，外因性αß-メチレンATP（10nM-30μM）による収縮には非競合的に拮抗したが，外因性ノルアドレナリン（30nM-100μM）やアセチルコリン（30nM-100μM）による収縮には阻害効果を示さなかった。これらの結果は、P2X1受容体の構造活性相関（SAR）プロファイルに貢献しており、将来的にはより強力なアンタゴニストの設計に役立つことが期待される。

Sympathetically mediated contractions of smooth muscle cells in vasa deferentia are mediated by neuronally released adenosine 5'-triphosphate (ATP) and noradrenaline, which stimulate P2X1-purinoreceptors and α1A-adrenoceptors respectively. This process is crucial for sperm transport, as demonstrated in knockout mouse studies where simultaneous genetic deletion of P2X1-purinoreceptors and α1A-adrenoceptors resulted in male infertility. We hypothesise that dual pharmacological antagonism of these two receptors could inhibit sperm transport sufficiently to provide a novel non-hormonal method of male contraception. To generate a suitable P2X1-purinoceptor antagonist, substituents were introduced on the phenyl moiety of 2-phenyl-5,6,7,8-tetrahydroquinoxaline to create a series of analogues that were tested for P2X1-purinoreceptor antagonism in isolated preparations of rat vas deferens. Novel compounds were initially screened for their ability to attenuate contractile responses to electrical field stimulation (EFS: 60 V, 0.5 ms, 0.2 Hz). The addition of polar substituents to the meta, but not ortho, position, markedly increased the inhibition of contractions, as did the addition of both polar and aliphatic substituents to the para position. Di-substituted compounds were also synthesised and tested, resulting in a compound 31 (2-hydroxy, 4-fluoro), which exhibited the greatest potency, with an IC50 of 14 μM (95% confidence limits: 12-16 μM). Additionally, compound 31 non-competitively antagonised contractions mediated by exogenously administered αß-methylene ATP (10 nM-30 μM) but had no inhibitory effect on contractions mediated by exogenously administered noradrenaline (30 nM-100 μM) or acetylcholine (30 nM-100 μM). These results have contributed to a structure activity relationship (SAR) profile for the P2X1-purinoreceptor that will inform future designs of more potent antagonists.

© The Author(s) 2020. Published by Oxford University Press on behalf of Society for the Study of Reproduction.