Experimental Studies on Guanosine 3’,5’-Cyclic Monophosphate Levels and Airway Responsiveness of the Novel Phosphodiesterase Type 5 Inhibitor

Summary

The effect of 1-cyclopentyl-3-ethyl-6-(3-ethoxypyrid-4-yl)-1H-pyrazolo[3,4-d]pyrimidin-4-one (SR 265579), a potent inhibitor of guanosine 3’,5’-cyclic monophosphate (cyclic GMP) phosphodiesterase (PDE5), was examined regarding its specificity toward the other cyclic nucleotide phosphodiesterases, the effect on cyclic nucleotide levels and the bronchodilatory activity, both in vitro and in vivo in guinea-pigs. The effects were compared to those obtained with zaprinast (CAS 37762-06-4), a known PDE5 inhibitor. Anion-exchange chromatography of the soluble fraction of guinea-pig homogenates revealed 5 peaks which corresponded to PDE1, PDE2, PDE3, PDE4 and PDE5. SR 265579 produced a potent and competitive inhibition, with respect to cyclic GMP, of PDE5 with a Ki of 6.4 nmol/l. The compound was 25 fold more potent than zaprinast and demonstrated selectivity toward PDE5. The selectivity index was 14 and 33 with respect to PDE4 and 3, respectively. PDE1 and 2 were only inhibited at considerably higher concentrations. SR 265579 specifically increased the intracellular cyclic GMP levels in guinea-pig tracheal epithelial cells (EC₅₀ = 117 nmol/l). Moreover, in the guinea pig, plasma cyclic GMP levels were significantly increased after the intravenous or oral administration of doses as low as 1 mg/kg. Isolated guinea-pig trachea were relaxed by the addition of SR 265579 as evaluated by measuring either spontaneous tone or relaxation of histamine and acetylcholine-precontracted preparations. PD₂ values were of 7.64, 6.52 and 5.25, respectively. In vivo, after i.v. administration, bronchodilatory activity was demonstrated in an artifi- cially-ventilated guinea-pig histamine-induced bronchospasm model with an ED₅₀ of 0.63 mg/ kg. In all experiments, SR-265579 was proved to be more active than zaprinast. These results demonstrate that SR 265579 is an orally active, potent and specific inhibitor of PDE5.

Zusammenfassung

Untersuchung der Guanosin-3’,5’-cycl. Monophosphat-Spiegel und der Atemwegsreagibilität des neuen Phosphodiesterase Typ 5-Inhibitors SR 265579 beim Meerschweinchen

1-Cyclopentyl-3-ethyl-6-(3-ethoxypyrid-4-yl)-1H-pyrazolo[3,4-d]pyrimidin-4-on (SR 265579), ein potenter Inhibitor der Guanosin-3’,5’cycl. Monophosphat (cGMP)-Phosphodiesterase (PDE5), wurde in vitro und in vivo an Meerschweinchen auf folgende Wirkungen untersucht: Spezifizität für die anderen zyklischen Nukleotid-Phosphodiesterasen, Wirkung auf zyklische Nukleotid-Spiegel sowie seine bronchodilatatorische Aktivität. Diese Wirkungen wurden mit denjenigen von Zaprinast (CAS 37762-06-4), einem bekannten PDE5-Inhibitor, verglichen. Die Anionen-Austauschchromatographie der löslichen Fraktion von Meerschweinchen-Homogenaten zeigte 5 Peaks, die den Phosphodiesterasen 1 bis 5 entsprachen. SR 265579 zeigte im Hinblick auf cGMP potente und kompetitive Hemmung der PDE5 mit einem Ki-Wert von 6,4 nmol/l. Die Substanz war 25mal wirksamer als Zaprinast und zeigte Selektivität für PDE5. Für PDE4 und 3 betrug der Selektivitätsindex 14 bzw. 33. PDE1 und 2 wurden nur in beträchtlich höheren Konzentrationen gehemmt. SR 265579 erhöhte besonders die intrazellulären cGMP-Spiegel in Epithelzellen von Meerschweinchen (EC₅₀ = 117 nmol/l). Intravenöse oder orale Verabreichung von niedrigen Dosen (1 mg/kg) erhöhten beim Meerschweinchen signifikant die Plasma-cGMP-Spiegel. Isolierte Meerschweinchen-Tracheen wurden durch Zugabe von SR 265579 entspannt, wie Messungen des spontanen Tonus oder der Relaxierung von durch Histamin und Acetylcholin präkontrahierten Präparaten zeigten. Die PD₂-Werte betrugen 7,64, 6,52 bzw. 5,25. In vivo wurde nach i.v. Verabreichung in einem Histamin- induzierten Bronchospasmusmodell am künstlich ventilierten Meerschweinchen bronchodila- tatorische Aktivität nachgewiesen. In allen Experimenten zeigte SR 265579 höhere Aktivität als Zaprinast. Diese Ergebnisse zeigen, daß SR 265579 ein oral aktiver, potenter und spezifi- scher PDE5-Inhibitor ist.

Key words

CAS 37762-06-4 - 1-Cyclopentyl-3-ethyl-6-(3-ethoxypyrid-4-yl)-1H-pyrazolo-[3,4-d]pyrimidin-4-one - Phosphodiesterase, cyclic GMP-dependent, inhibitor, type 5 - SR 265579, guinea pig, in vitro and in vivo studies - Trachea, epithelial cells, relaxation - Zaprinast