Chimica farmaceutica

CONIUGAZIONE CON SOLFATO

Richiede energia, è molto efficiente nell’eliminazione degli xenobiotici attraverso le urine in

quanto i coniugati con solfato sono completamente ionizzati e di conseguenza molto solubili

in H2O; l'enzima che catalizza la coniugazione con solfato sono sulfotransferasi il cui

cofattore è rappresentato dalla 3’- fosfoadenosina-5’-fosfosolfato (PAPS).

INDUZIONE ENZIMATICA

Un aspetto importante delle reazioni di biotrasformazione riguarda la capacità di certi

xenobiotici di influenzare l’entità delle biotrasformazioni attraverso la trascrizione e

l’induzione dell’espressione di geni che codificano per determinati enzimi.

Tale processo designato come induzione enzimatica può avere importanti conseguenze dal

punto di vista tossicologico. E’ un fenomeno provocato dall’esposizione dell’organismo a

sostanze generalmente molto lipofile che causano un aumento dei livelli dei vari enzimi

coinvolti nel metabolismo degli xenobiotici, con conseguente aumento della velocità di

biotrasformazione.

I meccanismi con cui gli induttori possono aumentare il metabolismo degli xenobiotici sono

tre: un aumento della trascrizione del gene d’interesse, una stabilizzazione dell’mRNA o una

stabilizzazione della proteina.

Generalmente, l’induzione enzimatica è un processo dose-dipendente, che dipende dai livelli

di esposizione all’agente inducente, ed è reversibile in seguito alla sospensione

dell’esposizione all’induttore.

● Le conseguenze cliniche del fenomeno dell'induzione possono essere

essenzialmente di due tipi e dipendono dal tipo di sostanza bio trasformata e dal tipo

di metabolita prodotto.

● Se lo xenobiotico viene metabolizzato in una molecola dotata di minore attività, si

osserverà una diminuzione significativa dei livelli plasmatici del farmaco attivo e,

come conseguenza, una riduzione dell’effetto terapeutico o addirittura inefficacia

terapeutica.

● Se invece il farmaco somministrato viene trasformato in un metabolita ancora attivo o

con attività biologica superiore, si potrà avere un aumento dell’effetto terapeutico o

addirittura la comparsa di effetti tossici.

TOSSICOGENETICA

Cancerogenesi

Processo in cui per azione di agenti fisici, chimici o biologici le cellule normali

vengono trasformate in cellule neoplastiche e queste in tumore;per neoplasia si

intende una crescita del tessuto anormale ed eccessiva. La crescita di una neoplasia

non è coordinata con quella del normale tessuto circostante e persiste a crescere in

modo anomalo, anche se il fattore scatenante originale viene rimosso.

Questa crescita anormale di solito forma una massa, e questa viene chiamata

tumore.

Lo sviluppo di un tumore può essere innescato da diversi fattori:

● genetici

● ambientali

● infettivi

● abitudini di vita

● fattori fisici o chimici.

Gli agenti cancerogeni possono essere di diversa natura e possono essere

caratterizzati da un effetto genotossico diretto od indiretto

Meccanismi di cancerogenesi

- Genotossico: coinvolge un danno al DNA

- Epigenetico (o non genotossico): coinvolge altri processi e organelli subcellulari

Per comodità di classificazione, di solito si tende a raggruppare gli agenti cancerogeni in :

● fisici (radiazioni ionizzanti, UV)

● chimici (agenti alchilanti, nitrosammine, solventi aromatici, agenti che si intercalano

nel DNA)

● infettivi (papilloma virus, virus HIV, HCV, virus oncogeni, infezioni da Helicobacter

pylori etc).

La carcinogenesi è un processo multistadio che coinvolge sia i processi cellulari che

conducono alla trasformazione neoplastica e alla crescita incontrollata delle cellule tumorali,

sia i meccanismi di difesa dell’ospite, primi fra tutti quelli del sistema immunitario.

Il processo di sviluppo di un tumore può essere suddiviso in tre stadi:

1. Iniziazione

2. Promozione

3. Progressione

Iniziazione

L’iniziazione è la fase in cui si sviluppano le mutazioni causate da danni al DNA non riparati

per azione di carcinogeni fisici o chimici sulle cellule che diventano così cellule «mutate» .

A meno che non si verifichi una riparazione enzimatica del danno al DNA prima della

replicazione cellulare, il destino delle cellule iniziate può seguire strade diverse:

1) La cellula iniziata può restare in uno stadio statico di non divisione.

2) La cellula iniziata, a causa di mutazioni incompatibili con la sopravvivenza o con le

normali funzioni cellulari può essere eliminata attraverso apoptosi (morte cellulare).

3) La cellula può andare incontro a divisione cellulare con conseguente sviluppo proliferativo

della cellula iniziata

Mutazioni Genetiche

una mutazione è un cambiamento della sequenza nucleotidica di DNA. Un tale

cambiamento può alterare la sequenza degli a.a. , influenzando la struttura e la funzione di

una proteina. In una cellula le mutazioni possono derivare da raggi X, sovraesposizione al

sole (UV), sostanze chimiche chiamate mutageni e forse alcuni virus. Se si verifica una

mutazione in una cellula somatica, il DNA alterato è limitato a quella cellula e alle sue cellule

figlie. Se la mutazione colpisce il DNA che controlla la direzione delle cellule, potrebbe

derivarne il cancro. Se si verifica la mutazione di una cellula germinale, tutto il DNA prodotto

conterrà la stessa modificazione genetica. Quando una mutazione altera gravemente la

proteina o enzimi, le nuove cellule potrebbero non sopravvivere o la persona potrebbe

presentare una malattia o una condizione derivante da un difetto genetico.

Tipi di mutazione

La sostituzione di una base nel filamento stampo del DNA con un'altra è chiamata

mutazione puntiforme.

Quando si verifica un cambiamento di un nucleotide nel codone, nel polipeptide può essere

inserito un amminoacido diverso. Tuttavia, se una mutazione puntiforme non modifica

l'amminoacido, si tratta di una mutazione

silente.

Una mutazione puntiforme è il modo più

comune in cui si verificano le mutazioni

In una mutazione per delezione, una base

viene cancellata dal normale ordine delle

basi nel filamento stampo del DNA.

Supponiamo che una A venga cancellata

dalla tripletta AAA dando una nuova

tripletta di AAC. La tripletta successiva

diventa CGA anziché CCG e così via.

Tutte le triplette si spostano di una base, il

che cambia tutti i codoni che seguono e

porta a una sequenza diversa di

amminoacidi da quel punto.

In una mutazione per inserzione, una base viene inserita nell'ordine normale delle basi nel

filamento stampo del DNA. Supponiamo che venga inserita una T nella tripletta AAA, che dà

una nuova tripletta di AAT. La tripletta successiva diventa ACC anziché CCG e così via.

Tutte le triplette si spostano di una base, il che modifica tutti i codoni che seguono e porta a

una diversa sequenza di amminoacidi da quel punto.

Promozione

Fase in cui si osserva un aumento della sintesi del DNA e quindi della proliferazione delle

cellule mutate con una sopravvivenza selettiva delle cellule trasformate. La fase di

promozione è dovuta a fattori che agiscono direttamente sul metabolismo cellulare o sulle

funzioni della membrana cellulare, oppure a fattori che influenzano la resistenza anti

neoplastica dell’ ospite. Importanti fattori di promozione di crescita cellulare sono gli ormoni

endogeni ed i fattori alimentari in eccesso come i lipidi.

Progressione

Fase durante la quale le cellule tumorali mostrano un aumento di mutazioni genetiche e la

conversione in fenotipo pienamente maligno sino alla formazione di aggregati neoplastici

con vivace neovascolarizzazione e tendenza alla motilità ed alla invasione.

• E’ un processo irreversibile Cancerogeni chimici

Un cancerogeno chimico è un agente la cui somministrazione in animali, non trattati

precedentemente, porta rispetto al gruppo di controllo ad un aumento significativo

dell’incidenza di neoplasie.

In questo contesto è fondamentale sottolineare la differenza tra tossicità e genotossicità:

qualsiasi sostanza può diventare tossica con l’incremento della dose mentre nessuna

sostanza può diventare genotossica aumentandone il dosaggio.

Relativamente alle molecole genotossiche non è possibile determinare una «dose soglia»

(NOAEL): l’aumento della dose determina un incremento dei soggetti colpiti ma non l’entità

del cancro indotto.

Inoltre, l’interruzione dell’esposizione all'agente cancerogeno non influenza l’evoluzione e lo

sviluppo del cancro.

Ricordiamo che il periodo di latenza tra l’esposizione all’agente cancerogeno e l’insorgenza

del tumore può essere infatti lungo.

La valutazione del potenziale carcinogenico di una sostanza si basa su dati epidemiologici e

sperimentali in vitro ed in vivo su modelli animali.

CLASSIFICAZIONE DI CANCEROGENICITA’ SECONDO LA IARC (International Agency

for Research on Cancer)

CLASSIFICAZIONE DEI CANCEROGENI IN FUNZIONE DEL LORO MECCANISMO

D’AZIONE

1. Farmaci mirati al DNA: occupazione di siti di legame enzimatico (ad esempio inibitori

della topoisomerasi)

2. Rilevazione/colorazione degli acidi nucleici (se il ligando è un colorante)

3. . Induzione di lesioni del DNA (rotture del filamento o ossidazioni delle basi)

CLASSI DI CANCEROGENI GENOTOSSICI

1.Agenti alchilanti

2.Idrocarburi policiclici aromatici (IPA, PHA) 3.Ammine aromatiche

4.Cancerogeni naturali (aflatossine)

Agenti Alchilanti

Si tratta di composti in grado di alchilare il DNA e dal punto di vista chimico sono

rappresentati da una classe di composti molto eterogenea.

L’ipotesi del loro utilizzo come antitumorali nacque dall’osservazione dell’azione tossica

dell’Iprite, gas tossico utilizzato per la prima volta a Ypres (1917) durante la prima guerra

mondiale.

Nella sintesi di numerosi analoghi vennero sintetizzati anche gli isosteri azotati recanti un

sostituente allo stesso atomo d’azoto. I chemioterapici alchilanti hanno in comune la

proprietà di divenire potenti elettrofili in seguito alla formazione di intermedi carbocationici o

di complessi di transizione con le molecole bersaglio.

Queste reazioni portano alla formazione di legami covalenti attraverso l’alchilazione di gruppi

nucleofili come i gruppi fosfato, amino, sulfidrile, ossidrile, carbossile e imidazolo.

MECCANISMO DI ALCHILAZIONE DEL DNA PER OPERA DI UNA GENERICA

MOSTARDA AZOTATA

Attraverso un meccanismo tipo SN1 intramolecolare la catena etilica laterale va incontro a

ciclizzazione formando un composto ammonico quaternario (aziridinio) altamente reattivo in

grado di formare addotti covalenti con il DNA (siti nucleofili).

Meccanismo d’azione degli alchilanti

Agiscono tutti alchilando il DNA e in particolare la posizione 7 della guanina

Qualora l’a