Mechanism of activation of clopidogrel into its active thiol metabolite: P450-catalyzed opening of the 2-oxo-clopidogrel thiolactone : S-oxidation or Baeyer-Villiger oxidation? - Archive ouverte HAL Access content directly
Poster Communications Year : 2023

Mechanism of activation of clopidogrel into its active thiol metabolite: P450-catalyzed opening of the 2-oxo-clopidogrel thiolactone : S-oxidation or Baeyer-Villiger oxidation?

Mécanisme d'activation du clopidogrel en son métabolite thiol actif: Ouverture P450- catalysée de la thiolactone, 2-oxo-clopidogrel: S-oxydation ou oxydation de Baeyer-Villiger?

Abstract

Clopidogrel and ticlopidine are activated to the thiol active metabolite in two oxidative steps and a reduction: First, P450 catalysed oxidation into thiolactones : 2-oxo-clopidogrel and 2-oxo-ticlopidine. Second, P450-catalyzed opening into a sulfenic acid (1). We have proposed that the thiolactone is oxidized to a thiolactone S-oxide (Pathway A) that hydrolyzes to a sulfenic acid, reacting with glutathione to give a mixed disulfide, further reduced (enzymatically or chemically) to the active thiol. Alternatively in presence of dimedone the sulfenic acid is trapped as a stable dimedone adduct (1, 2) or in presence of thiols into mixed disulfides that are reduced by excess thiol into the active thiol and its isomers (1). In presence of ascorbic acid, TCEP or DTT, the sulfenic acid is reduced into the active thiol (2). A recent paper by Zhu (3) challenges this proposal and propose an alternative Baeyer-Villiger oxidation of the thiolactone (Pathway B) followed by hydrolysis to afford the same sulfenic acid intermediate. The aim of our study is to use as end product the sulfenic acid dimedone adduct to analyze incorporation of 18O from 18O water or 18O dioxygen, and compare it to the incorporation of 18O in other co-metabolites in incubations of clopidogrel (and 2-oxo-clopidogrel and 2-oxo-ticlopidine) with rat liver microsomes, to try to decide between these two hypothical pathways. The 18O incorporation should be different for each pathway as shown on the joined scheme. Thus starting from clopidogrel the carbonyle of the adduct comes from dioxygen. The hydroxyle of the carboxyle group comes from water in case of Pathway A, from dioxygen in case of Pathway B. We will show that the results of these experiments point much more to the thiolactone-S-oxide pathway A and that the Baeyer–Villiger pathway B, if present, represents at most 10% of the reaction. The published results obtained for prasugrel and 2-oxo-prasugrel agree with this statement (4). References: 1. Dansette P.M. Libraire J. Bertho G. and Mansuy D. Chem. Res. Toxicol. (2009) 22, 369–373 2. Mansuy D. and Dansette P.M., Arch. Biochem. Biophys. (2011) 507, 174–185 3. Zhu Y., Zhou J. and Romero E.L., Bioorg. Med. Chem. Lett. 72 (2022) 128872 4. Dansette P.M, Thebault S., Bertho G. and Mansuy D. Chem. Res. Toxicol. (2010) 23, 1268–1274
Le clopidogrel et la ticlopidine sont activés en métabolite thiol actif par deux étapes d'oxydation et une de réduction. D'abord une réaction P450 catalysée en thiolactones: 2-oxo-clopidogrel et 2-oxoticlopidine. Ensuite une oxydation P450-catalysée en un acide sulfénique (1). Nous avons proposé que la thiolactone est oxydée en thiolactone S-oxyde (Route A) qui s'hydrolyse en un acide sulfénique réagissant avec du glutathion GSHpour donner un disulfure mixte qui est réduit (enzymatiquement ou chimiquement) en thiol actif par un excès de GSH. Alternativement en présence de dimédon, l'acide sulfénique est piégé en un adduit stable (1, 2) ou en présence de thiols en disulfures mixtes qui peuvent être réduits en thiol actif et ses isomères par un excès de thiol. En présence d'acide ascorbique, TCEP ou DTT l'acide sulfénique est réduit en thiol actif (2). Un papier récent de Zhu (3) attaque cette proposition et propose une oxydation alternative de Baeyer-Villiger de la thiolactone (Route B) en 3-oxo-1,2-Thioxirane ouvert par le fer-oxy dans le même acide sulfénique intermédiaire. Le but de notre travail est d'utiliser l'adduit de piégeage par le dimédon pour analyser l'incorporation d'oxygène 18O à partir d'eau O18 ou de dioxygène 18O et de comparer l'incorporation d'oxygène 18 dans les autres métabolites du clopidogrel (ou des 2-oxo-clopidogrel et 2-oxo-ticlopidine) dans des incubations avec des microsomes de foie de rat et en présence de dimédon pour essayer de décider entre les différentes routes proposées. L'incorporation de 18O devrait être différente selon la route suivie (voir schéma joint). Si on part du clopidogrel l'oxygène incorporé dans le 2-oxo-clopidogrel provient du dioxygen. Le groupe Hydroxyle de l'acide carbonique du de l'adduit dimédon provient de l'eau dans le cas de la route A et du dioxygen dans le cas de la route B. Par ailleurs l'incorporation d'oxygène O18 dans les autres métabolites sert de controle interne. Nous allons démontrer que les résultats experimentaux pointent beaucoup plus por la route A passant par un sulfoxyde de thiolactone et pour moins de dix pourcent par la voie B, Baeyer-Villiger. Les résultats obtenus pour le prasugrel (4) sont en accord avec ces résultats. References: 1. Dansette P.M. Libraire J. Bertho G. and Mansuy D. Chem. Res. Toxicol. (2009) 22, 369–373 2. Mansuy D. and Dansette P.M., Arch. Biochem. Biophys. (2011) 507, 174–185 3. Zhu Y., Zhou J. and Romero E.L., Bioorg. Med. Chem. Lett. 72 (2022) 128872 4. Dansette P.M, Thebault S., Bertho G. and Mansuy D. Chem. Res. Toxicol. (2010) 23, 1268–1274
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hal-04124161 , version 1 (09-06-2023)

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  • HAL Id : hal-04124161 , version 1

Cite

Patrick M Dansette, Daniel Mansuy. Mechanism of activation of clopidogrel into its active thiol metabolite: P450-catalyzed opening of the 2-oxo-clopidogrel thiolactone : S-oxidation or Baeyer-Villiger oxidation?. ISSX/DMDG 2023 Meeting, Jun 2023, Hertfordshire, United Kingdom. ⟨hal-04124161⟩
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