キュミル-5F-P7AICAを用いた7-アザインドール由来合成カンナビノイドの代謝パターン解明のためのin vitroモデルとin vivoモデルの比較

Comparison of in vitro and in vivo models for the elucidation of metabolic patterns of 7-azaindole-derived synthetic cannabinoids exemplified using cumyl-5F-P7AICA.

• Nadja Walle
• Frederike Nordmeier
• Adrian A Doerr
• Benjamin Peters
• Matthias W Laschke
• Michael D Menger
• Peter H Schmidt
• Markus R Meyer
• Nadine Schaefer

抄録

合成カンナビノイド（SC）はダイナミックな市場であるため、臨床および法医学的毒性学の分野では分析対象の決定が困難です。合成カンナビノイドは通常広範囲に代謝され、その主要代謝物は生物学的マトリックス、特に尿中で検出するために知られていなければなりません。倫理的な理由からヒトを対象とした対照試験は通常不可能であるため、代替モデルを適用しなければならない。本研究の目的は、1-(5-フルオロペンチル)-N-(2-フェニルプロパン-2-イル)-1H-ピロロ[2,3-b]ピリジン-3-カルボキサミド（クミル-5F-P7AICA）を例に、7-アザインドール由来のSCのin vitroおよびin vivoでの代謝パターンを予測することである。異なるインビトロ系（プールされたヒト肝S9画分、pHS9；プールされたヒト肝ミクロソーム、pHLM；ブタ肝ミクロソーム、PLM）とインビボ系（ラット、ブタ）を比較した。モノオキシゲナーゼのアイソザイムは、カルボキシル化、モノヒドロキシル化、ケトン形成に続く酸化的脱弗化(OF)であることが確認された。また、いずれのin vivoモデルにおいても、OF/カルボキシル化、N-脱アルキル化/モノヒドロキシル化/硫酸化が検出された。また、pHS9や豚尿では、モノヒドロキシル化/サルフェーションやグルクロン酸化も多く検出された。さらに、すべてのモデルで親化合物の検出が可能であった。初期のモノオキシゲナーゼ活性スクリーニングの結果、CYP2C19、CYP3A4、CYP3A5が関与していることが明らかになった。したがって、親化合物に加えて、OF/カルボキシル化およびモノヒドロキシル化（および硫酸化またはグルクロン酸化）代謝物は、尿中のターゲットとして推奨することができます。文献との比較では、ブタモデルはクミル-5F-P7AICAのヒト代謝パターンを最もよく予測しています。さらに、親化合物や代謝物の時間依存的な排泄パターンを反映したブタモデルが適していると考えられます。

Due to the dynamic market concerning synthetic cannabinoids (SC), the determination of analytical targets is challenging in clinical and forensic toxicology. As SC are usually extensively metabolized and their main metabolites have to be known for detection in biological matrices, particularly in urine. Controlled human studies are usually not possible for ethical reasons, thus, alternative models have to be applied. The aim of the present work was to predict the in vitro and in vivo metabolic patterns of 7-azaindole-derived SC using 1-(5-fluoropentyl)-N-(2-phenylpropan-2-yl)-1H-pyrollo[2,3-b]pyridin-3-carboxamide (cumyl-5F-P7AICA) as example. Different in vitro (pooled human liver S9 fraction, pHS9; pooled human liver microsomes, pHLM; pig liver microsomes, PLM) and in vivo (rat and pig) systems were compared. Monooxygenase isoenzymes responsible for the most abundant phase I steps were identified, which were oxidative defluorination (OF) followed by carboxylation, monohydroxylation and ketone formation. In both in vivo models also OF/carboxylation and N-dealkylation/monohydroxylation/sulfation could be detected. Regarding pHS9 and pig urine, monohydroxylation/sulfation or glucuronidation were also abundant. Furthermore, the parent compound could still be detected in all models. Initial monooxygenase activity screening revealed the involvement of CYP2C19, CYP3A4, and CYP3A5. Hence, besides the parent compound, the OF/carboxylated and monohydroxylated (and sulfated or glucuronidated) metabolites can be recommended as urinary targets. In comparison to literature, the pig model predicts best the human metabolic pattern of cumyl-5F-P7AICA. Furthermore, the pig model should be suitable to mirror the time-dependent excretion pattern of parent compounds and metabolites.

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