Pexidartinibs verborgene Metaboliten bei Mäusen kartiert – toxische Stoffwechselwege aufgedeckt

Pexidartinib (PEX, TURALIO®) ist ein Tyrosinkinase-Inhibitor, der auf CSF1R und c-KIT abzielt und zur Behandlung des tenosynovialen Riesenzelltumors zugelassen ist. Trotz seines klinischen Nutzens trägt PEX aufgrund von Berichten über schwere und tödliche Leberschäden einen FDA Black-Box-Warnhinweis. Der zugrundeliegende Mechanismus dieser Hepatotoxizität ist bislang unbekannt, und frühere humane pharmakokinetische Studien mit radiomarkiertem PEX ließen etwa 28 % der zurückgewonnenen Radioaktivität chemisch unidentifiziert – was auf erhebliche Wissenslücken hinsichtlich des metabolischen Schicksals der Substanz hindeutet.

Um dies zu untersuchen, verabreichten Forscher PEX oral an männliche C57BL/6NJ-Mäuse (80 mg/kg) und sammelten Kot-, Urin-, Plasma- und Leberproben. Mithilfe von Ultrahochleistungs-LC gekoppelt an ein hochauflösendes Q Exactive Orbitrap-Massenspektrometer, kombiniert mit ungerichteter Metabolomik und OPLS-DA-Chemometrie, führte das Team ein umfassendes Metaboliten-Profiling in allen vier Probenarten durch.

Dreißig von 31 Phase-I-Metaboliten, die zuvor in humanen und murinen Lebermikrosomen charakterisiert worden waren, wurden in vivo in Mäusen nachgewiesen, was eine starke speziesübergreifende Übereinstimmung im Phase-I-Metabolismus von PEX bestätigt. Entscheidend ist, dass die Studie 28 Phase-II-Metaboliten identifizierte, die zuvor in vivo nicht beobachtet worden waren: 12 Glucuronide, 6 Sulfate, 1 Glukosekonjugat, 2 Glutathion (GSH)-Addukte, 1 Cysteinyl-Glycin-Addukt und 6 N-Acetylcystein (NAc)-Addukte – von denen 24 noch nie zuvor beschrieben worden waren. Der Nachweis von GSH-PEX-Addukten und ihrer nachgelagerten Abbauprodukte (einschließlich NAc-Addukte) liefert den ersten direkten In-vivo-Beweis dafür, dass PEX reaktive Metaboliten erzeugt, die in der Lage sind, Makromoleküle zu binden – in Übereinstimmung mit früheren In-vitro-Befunden an humanen Hepatozyten.

Kot war der dominante Ausscheidungsweg für unverändertes PEX, wobei die fäkale PEX-Konzentration pro Volumeneinheit 1.574-fach höher war als im Urin – was den humanen pharmakokinetischen Daten entspricht. Im Plasma waren der hydroxylierte Metabolit M2 (38,7 %), das Keton M7 (12,5 %) und das Aminopyridin-Fragment M12 (19,5 %) die dominanten zirkulierenden Spezies. In der Leber überwogen M12 (Aminopyridin, 37,1 %), M7 (17,3 %) und das dioxidierte PEX M8 (11,9 %), was auf eine hepatische Akkumulation spezifischer oxidativer Metaboliten hindeutet. Wichtig ist, dass Produkte ungewöhnlicher Kohlenstoff-Kohlenstoff-Bindungsspaltungsreaktionen – die zuvor in Mikrosomen identifiziert worden waren – in vivo bestätigt und ihre Phase-II-Konjugate erstmals charakterisiert wurden.

Diese Erkenntnisse haben bedeutende Implikationen für das Verständnis der PEX-Hepatotoxizität. Die als GSH- und NAc-Addukte erfassten reaktiven Intermediate können Proteine und DNA kovalent modifizieren und dadurch potenziell immunvermittelte oder direkt zytotoxische Leberschäden auslösen. Der hier verwendete metabolomische Ansatz erfasste Metaboliten, die durch radiomarkierungsbasierte Methoden übersehen worden wären – insbesondere solche, bei denen der markierte Kohlenstoff während der C-C-Spaltung verloren geht. Diese Arbeit liefert eine metabolische Grundlage für künftige mechanistische Studien, einschließlich des Einsatzes von CYP3A-Knockout-Mausmodellen, um zu ermitteln, welche Metaboliten kausal mit Leberschäden in Verbindung stehen.