Appunti Farmacovigilanza

Farmacovigilanza e interazione tra farmaci

Problema della co-somministrazione di farmaci

Un soggetto avente una determinata patologia assume farmaci con effetti terapeutici sulla patologia stessa, ma anche effetti collaterali che a loro volta possono richiedere altri farmaci per essere trattati, aventi a loro volta altri effetti collaterali → “cascata delle prescrizioni”.

Inoltre, i diversi farmaci possono presentare interazioni tra loro, per questo motivo è importante valutare con attenzione le somministrazioni contemporanee di due o più farmaci.

La maggior parte dei farmaci interagisce con le proteine endogene: alcuni antagonizzano, bloccano o inibiscono tali proteine, altri le attivano, mentre altri ancora hanno meccanismi d’azione inconvenzionali.

La maggioranza dei composti viene riconosciuta da un tipo specifico di cellula e poi agirà sulla sua superficie oppure verrà condotta all’interno della cellula stessa.

I farmaci interagiscono con recettori con una determinata affinità: stimolazione o inibizione.

Come fanno i farmaci ad antagonizzare, bloccare o inibire le proteine endogene?

• Antagonizzando recettori cellulari superficiali
• Antagonizzando recettori nucleari
• Inibendo enzimi
• Bloccando canali ionici
• Inibendo trasportatori
• Inibendo proteine deputate alla trasduzione del segnale, cioè inibendo la cascata di eventi che segue quando un composto agisce a livello extracellulare e innesca una risposta.

Si definisce recettore una macromolecola, facente parte dell’organismo, che lega un farmaco e avvia l’effetto del farmaco stesso. La maggior parte dei recettori sono proteine che hanno subito varie modifiche post-traduzionali, come legami covalenti con carboidrati, lipidi e fosfati.

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I recettori possono essere di differente natura:

• Enzimi: catalizzano le reazioni chimiche del metabolismo
• Proteine di trasporto: facilitano il passaggio di nutrienti (glucosio, aminoacidi), di trasmettitori (dopamina, noradrenalina, serotonina) e anche di farmaci attraverso la membrana cellulare
• Canali ionici: consentono il passaggio di acqua e soluti (Na, Cl, K, Ca)
• Recettori di membrana: proteine in grado di riconoscere in maniera specifica un ligando endogeno/farmaco e di trasmettere un segnale alla cellula
• Recettori intracellulari: la loro attivazione modula l’espressione genica a livello nucleare.

Indipendentemente dal tipo di recettore, il legame con l’agonista (o antagonista) comporta un cambiamento conformazionale del recettore stesso e questo a sua volta comporta una cascata di eventi (trasduzione del segnale) responsabile dell’effetto.

I recettori di membrana possono essere a loro volta suddivisi in:

• Recettori-canale (o ionotropici), che permettono l’ingresso di ioni
• Recettori accoppiati a proteine G (o metabotropici), che producono secondi messaggeri
• Recettori con attività tirosin-chinasica intrinseca, che fosforilano proteine attivandole
• Recettori ad attività guanilato-ciclasica intrinseca, che trasformano GTP in cGMP
• Recettori per l’adesione e il movimento cellulare
• Recettori per le citochine
• Recettori per il Tumor Necrosis Factor (TNF)
• Recettori Toll-like
• Recettori per le lipoproteine.

Recettori accoppiati a proteine G

Hanno la caratteristica di trasdurre il segnale generato dal legame con l’agonista attivando una proteina G, ossia una proteina eterotrimerica che lega GTP e possiede attività GTPasica intrinseca. Sono formati da una singola catena polipeptidica che attraversa 7 volte la membrana plasmatica. Il sito di legame per l’agonista si trova a livello extracellulare o transmembrana.

Le proteine G sono eterotrimeri che, in seguito all’attivazione, vengono scissi in subunità α e subunità β, con differenti funzioni.

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L’attivazione della proteina G associata porta alla produzione di secondi messaggeri, ovvero molecole che attivano le protein-chinasi, che a loro volta fosforilano proteine chiamate fattori di trascrizione. Queste proteine vanno a localizzarsi a livello del promotore del gene (zona del gene dove non c’è la sequenza codificante) e, legandosi a questo promotore, ne modificano l’espressione genica e quindi la sua traduzione in proteine.

Un recettore metabotropico non modula solo la produzione di secondi messaggeri, ma anche l’attivazione di canali ionici (attraverso le proteine G).

Questi due meccanismi possono essere sinergici: possono fare la stessa cosa (es: fanno entrare calcio nella cellula), ma con meccanismi diversi.

Le proteine G vengono generalmente classificate in base al tipo di subunità e di sistema effettore modulato:

Meccanismo di trasduzione del segnale mediato da diversi tipi di canali, recettori metabotropici, protein-chinasi e recettori nucleari. Oltre al meccanismo, è differente la tempistica di attivazione tra i vari recettori: man mano che si procede verso l’interno della cellula, i tempi si allungano.

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L’attivazione o inattivazione di un recettore, attraverso l’agonista o l’antagonista, comporta variazioni a livello del sistema di trasduzione del segnale, che risponde compensando lo stimolo indotto dal farmaco assunto.

Il secondo messaggero cAMP, una volta formato, deve essere rapidamente degradato in modo che il segnale non perduri troppo a lungo. La degradazione avviene ad opera di una famiglia di enzimi detti fosfodiesterasi.

Recettori accoppiati a chinasi (ad attività chinasica intrinseca)

Recettori ad attività enzimatica intrinseca. Sono proteine di membrana monopasso che posseggono un dominio catalitico, in particolare sono delle tirosino-chinasi, cioè in grado di fosforilare l’aminoacido tirosina.

Sono recettori per fattori di crescita, mitogeni ed ormoni (es: PDGF = Platelet-Derived Growth Factor, insulina).

L’insulina si lega al dimero recettore, che fosforila una proteina → effetto ipoglicemizzante.

Effetto dell'insulina sull'ingresso ed il metabolismo cellulare del glucosio. L'insulina lega il recettore (1), che avvia diverse cascate di trasduzione del segnale (2). Tra di esse figura la traslocazione del trasportatore Glut-4 alla membrana plasmatica (3), la glicogenosintesi (4), la glicolisi (5) e la sintesi degli acidi grassi (6).

Come i farmaci agiscono antagonizzando i recettori di superficie?

• Molti farmaci agiscono antagonizzando le azioni di composti endogeni (neurotrasmettitori, ormoni, fattori di crescita).
• Gli antagonisti si legano ai recettori ma non provocano una risposta cellulare.
• Gli agonisti endogeni non possono legarsi al proprio recettore perché occupato dall’antagonista.
• Il risultato è un’interruzione della trasmissione mediata dall’agonista endogeno.

→ Alcuni esempi in clinica:

• Angiotensin Receptor Blockers (ARBs) per la pressione alta, insufficienza cardiaca, insufficienza renale cronica. (losartan [Cozaar®]; valsartan [Diovan®])
• Beta-Adrenoceptor Blockers (BABs) per angina, infarto miocardico, insufficienza cardiaca, pressione alta, ansia da prestazione (propranolol [Inderal®]; atenolol [Tenormin®]).

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Esistono anche recettori tirosin-fosfatasici, che hanno azione opposta ai tirosin-chinasici; quindi, rimuovono gruppi fosfato da specifici residui di tirosina per “spegnere” il segnale.

Un meccanismo importante è la modulazione allosterica: il farmaco si lega al sito allosterico di regolazione del recettore e modula l’affinità del ligando endogeno per il sito ortosterico. Esempio: le benzodiazepine si legano al sito allosterico di regolazione del recettore del GABA (canali del Cl) ed aumentano l’affinità del GABA per il suo recettore.

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Recettori intracellulari

Trasducono il segnale portato da ormoni e da altri mediatori lipofili (che attraversano la membrana cellulare). Si distinguono in:

• Recettori citoplasmatici, che entrano nel nucleo quando sono attivati e rispondono a mineralcorticoidi e glucocorticoidi
• Recettori nucleari, che rispondono a estrogeni, progesterone, ormoni tiroidei, vitamina D e acido retinoico.

Interagiscono con il genoma, modificando l’espressione genica e quindi la composizione proteica della cellula, senza cascate di eventi ionici o metabolici.

La condizione necessaria è che il ligando superi la membrana cellulare grazie alla sua lipofilia. Il legame tra ormone e recettore permette il legame al DNA e quindi l’attivazione o la repressione della trascrizione genica.

I recettori intracellulari svolgono un ruolo fondamentale nella regolazione della crescita, del differenziamento e della omeostasi cellulare. Possono essere considerati fattori di trascrizione ormono-regolati.

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Farmaco antagonista recettore nucleare: Mifepristone

I leganti antagonisti agiscono inducendo una conformazione del recettore che impedisce il legame coattivatore e promuove il legame corepressore.

In clinica abbiamo:

• Antagonisti del recettore mineralcorticoide per edema a causa di cirrosi epatica e insufficienza cardiaca (Spironolactone [Aldactone®]).
• Antagonisti del recettore degli estrogeni per la prevenzione e il trattamento di cancro al seno (Tamoxifen [Nolvadex®]).

Recettori «Toll-like»

Espressi soprattutto dalle cellule deputate alla risposta immunitaria contro i microrganismi.

Importanti per il riconoscimento dei microrganismi da parte dell’organismo e per la modulazione della risposta immune anti-infettiva.

I recettori toll-like costituiscono la prima linea di difesa.

Dopo la loro stimolazione possiamo ritrovare:

• Produzione di ossigeno nascente e intermedi dell’ossigeno
• Attivazione della cascata del complemento
• Attivazione dell'interferone
• Attivazione delle cellule natural killer
• Produzione di citochine e di chemochine
• Produzione di molecole di adesione
• Produzione delle proteine della fase acuta
• Produzione di peptidi di vario tipo

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Recettori per l’adesione

Responsabili dell’interazione fra le cellule e il microambiente della matrice cellulare. Trasducono i segnali provenienti dalla matrice per regolare crescita, motilità, forma, differenziamento e posizione nell’organismo delle cellule.

Esempi: caderine e CAM (attivano Tyr-K), Selectine (attivano vie associate a prot. G), integrine (attivano la cascata delle MAP-K). Il ROVELIZUMAB è un anticorpo monoclonale diretto contro le proteine di adesione cellulare CD11/CD18.

NATALIZUMAB E VEDOLIZUMAB: anti-integrine alfa4 (per IBD ma non solo).

Natalizumab blocca la fuoriuscita dei linfociti T e B dai vasi sanguigni, inibendo il loro ingresso nel tessuto nervoso.

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Recettori per le citochine

I recettori per le citochine consistono in una porzione extracellulare deputata al legame con la citochina e in una porzione intracellulare che serve a reclutare le kinasi citoplasmatiche, le quali attivano i fattori di trascrizione che entrano nel nucleo, inducono la trascrizione di geni specifici e la differenziazione e la proliferazione della cellula.

JAK1 e JAK3 sono associate ai recettori di citochine essenziali per la funzione T linfocitaria (IL2, IL4, IL7, IL9, IL15, IL21). L’inibizione di JAK1 e JAK3 limita l’espansione delle cellule T helper e la differenziazione in senso TH1 e TH17; compromette la funzione delle cellule dendritiche (DC); determina una riduzione delle cellule NK.

JAK2 è associata ai recettori per eritropoietina e trombopoietina. Le mutazioni che attivano costitutivamente JAK2 sono la principale determinante patogenetica di numerose neoplasie mieloproliferative e vengono riscontrate nella grande maggioranza dei pazienti con policitemia vera (PV) e nella metà dei pazienti con mielofibrosi (MF) e trombocitemia essenziale. Gli inibitori di JAK-STAT appartengono alla classe delle small-molecules enzyme inhibitors.

BARICITINIB è un inibitore orale selettivo per JAK1 e JAK2.

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Recettori per il TNF

Il TNF è il principale mediatore dell'apoptosi, è implicato nel controllo dell'infiammazione, dell'immunità e nella patogenesi di molte malattie degenerative croniche legate alle membrane del TNF.

Esistono due antagonisti del TNF:

• INFLIXIMAB (Remicade, Schering-Plough), un anticorpo monoclonale chimerico umano/murino anti-TNF-alfa
• ETANERCEPT (Enbrel Wyeth-Ayerst), una versione ricombinante del recettore umano solubile p75 del TNF-alfa legato alla porzione Fc dell'immunoglobulina umana IgG.

Canali ionici

Vengono classificati in base alla modalità di apertura:

Differenza tra canali ionici e trasportatori: i trasportatori sono molecole presenti sulla superficie che hanno lo scopo di ricaptare molecole dall’esterno all’interno della cellula, importanti perché possono rappresentare target farmacologici (es: antidepressivi agiscono sui trasportatori bloccando la ricaptazione delle monoammine).

Ci sono anche bloccanti dei canali ionici:

• Bloccanti dei canali del sodio (antiaritmici come lidocaina o amiodarone)
• Bloccanti dei canali calcio per angina e pressione (amlodipina e diltiazem).

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Problemi clinici correlati ai sistemi di trasporto

• Fibrosi cistica – canali del cloro epiteliali
• Aritmia cardiaca – canali del sodio e del potassio cardiaci
• Diabete mellito non-insulina-dipendente – trasportatore del glucosio nel tessuto adiposo

Farmaci bloccanti o modulatori dei canali ionici

• I canali ionici permettono agli ioni di attraversare la membrana cellulare attraverso un poro e un gradiente elettrochimico.
• Alcuni farmaci si legano ai canali ionici e fisicamente bloccano il poro
• Alcuni farmaci non bloccano fisicamente i canali ionici ma si legano ai siti sui canali e possono intensificare o inibire i normali processi
• Cambiamenti nella concentrazione intracellulare degli ioni mediano gli effetti degli inibitori dei canali ionici.

Altri esempi:

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Come un farmaco può inibire un enzima?

Alcuni esempi:

• Inibitori della cicloossigenasi per alleviare il dolore, in particolare a causa di artrite (Aspirina; Ibuprofene [Motrin®])
• Inibitori della Angiotensin Converting Enzyme (ACE) per pressione alta, scompenso cardiaco, e insufficienza renale cronica (Captopril [Capoten®]; Ramipril [Altace®]).
• Inibitore della HMG-CoA Reduttasi per ipercolesterolemia (Atorvastatin [Lipitor®]; Pravastatin [Pravachol®])

Focus sui FANS: Eufans (Amtolmetina guacile)

Amtolmetina guacile: agisce bloccando la COX 1 & 2 ed è 4 volte più selettiva per la COX 2.

Come i COXIB mostra un’elevata potenza antinfiammatoria e una bassa gastrolesività ma diversamente dal COXIB mantiene l’effetto antiaggregante piastrinico.

È indicata nella terapia di artrite reumatoide, osteoartrite, reumatismo extra-articolare e dolore post-operatorio.

Come agiscono i farmaci che attivano gli enzimi?

Gli enzimi catalizzano la biosintesi dei prodotti dai substrati.

Alcuni farmaci si legano agli enzimi e aumentano la loro attività enzimatica.

La biosintesi aumentata del prodotto media gli effetti degli attivatori enzimatici.

Esempi:

• Attivatori per Guanilato ciclasi per angina (nitroglicerina; isosorbide dinitrato [Isordil®])
• Reattivatori di colinesterasi dopo avvelenamento con gas nervino o pesticidi organofosfati (pralidoxime [Protopam®])

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Trasportatori

Sono grosse molecole proteiche che portano i farmaci dall’esterno all’interno della cellula o viceversa (es. farmaci antitumorali devono entrare nella cellula e nel nucleo per poter agire), contro gradiente e usando ATP.

Se il farmaco agisce all’interno e un trasportatore lo estrude è un problema.

La membrana cellulare si comporta come una barriera lipidica. Il farmaco deve possedere delle caratteristiche chimico-fisiche intermedie che gli permettono di essere sufficientemente solubile sia in acqua (liquidi extracellulari e intracellulari, plasma) che nei lipidi. Un farmaco idrofilo, anche se di piccole dimensioni, fa fatica ad entrare nella cellula per diffusione passiva. Un farmaco lipofilo passa facilmente fra i lipidi di membrana. I farmaci indissociati sono più liposolubili dello stesso farmaco ionizzato.

I meccanismi con cui i farmaci passano attraverso le membrane biologiche sono:

• Diffusione passiva: per farmaci lipofili; dipende dalla concentrazione
• Meccanismi di trasporto attivo (usano l’energia della cellula): comprendono diffusione facilitata, trasporto attivo, endocitosi ed esocitosi.
• Diffusione semplice: il farmaco attraversa la membrana cellulare senza consumo di ATP e secondo gradiente di concentrazione. Acidi deboli assorbiti a livello dello stomaco mentre basi deboli assorbiti a livello intestinale.
• Passaggio paracellulare: negli spazi morti tra le cellule
• Passaggio transcellulare: proteine canale oppure passaggio attraverso le membrane cellulari che costituiscono un endotelio o un epitelio.

Coinvolge i farmaci più liposolubili (diffusione semplice o passiva) o molecole di piccole dimensioni (urea, CO2, etanolo), le quali passano la membrana attraverso canali acquosi costituiti da proteine di membrana (famiglia delle acquaporine, che favoriscono il passaggio osmotico di acqua).

Gli acidi deboli sono assorbiti a livello dello stomaco (pH acido); le basi deboli a livello intestinale, dove il pH basico ne impedisce la dissociazione.

Nel plasma, l’equilibrio di dissociazione di un acido debole è spostato verso la forma dissociata quindi passa la membrana solo l’1% del farmaco.

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Trasporto o diffusione facilitata

L’importanza funzionale della diffusione facilitata è rilevantissima, perché consente il trasporto attraverso la membrana delle più importanti molecole organiche di interesse vitale (nutritive e metaboliche) che altrimenti non potrebbero attraversarla con la velocità richiesta.

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