Chimica farmaceutica e tossicologica 1 - parte 4

INTERAZIONE TRA IL COMPLESSO ORMONE-RECETTORE E IL GENE BERSAGLIO

Approccio target-based funziona molto bene in questo caso perché la struttura del target è stata studiata perché fare la struttura

cristallografica di una proteina solubile è molto più facile. La porzione del recettore in cui si lega il legando (ligand binding domain

= LBD), nelle conformazioni attiva e inattiva si trova in due posizioni completamente diverse. Nella figura b abbiamo l’elica 12 un

po’ distante dal sito di legame, mentre nell’immagine c l’elica interagisce anche con altre eliche e va a compattare la struttura del

recettore → la diversa conformazione risiede soprattutto nella diversa posizione dell’elica 12. Il legame del ligando causa il

movimento della proteina.

Fungono da fattori di trascrizione, ci sono quindi 2 porzioni. Le regioni più interessanti in un contesto di scoperta di farmaci sono la

regione C e la regione E/F:

• La regione E/F è quella più importante ed è la regione che contiene il LBD → presenta il sito attivo per il ligando

• La regione C contiene il DNA binding domain (DBD) → è il sito che va a legare il DNA; questa interazione avviene attraverso delle

strutture peculiari che sono le dita di Zn (Zinc-fingers). Queste strutture prendono questo nome perché contengono un atomo

di Zn che va a coordinare delle cisteine, dando una struttura peculiare che permette l’interazione tra il recettore e il DNA.

FUNZIONI DEGLI ORMONI STEROIDEI Sono coinvolti nella regolazione di funzioni riproduttive, regolazione metabolica ecc. I

→

glucocorticoidi regolano l’infiammazione nel passaggio che coinvolge la fosfolipasi A2 → cascata dell’acido arachidonico che

deve essere staccato dalla membrana. L’azione proliferativa in tessuti bersaglio di estrogeni, androgeni e progestinici, è un’azione

che limita molto l’utilizzo degli ormoni sessuali a fini terapeutici, poiché questa azione potrebbe essere inducente di tumori (al

seno e alla prostata), tanto che per alcuni tipi di tumore non si utilizzano degli agonisti ma si usano degli antagonisti.

CLASSI DI FARMACI

Inibitori della biosintesi di ormoni steroidei:

• Inibitori dell’aromatasi (P450 19)

• Inibitori della 5 α-reduttasi

Agonisti e antagonisti recettoriali:

• Estrogeni

• Androgeni

• Progestinici

• Glucocorticoidi

• Mineralcorticoidi

ESTOGENI 45

Sono composti da 18 atomi di carbonio. Il metile si trova in posizione 13 in β. L’anello A è aromatico in tutti gli estrogeni. La

giunzione tra A e B non si definisce perché l’anello A è aromatico, mentre la giunzione tra B e C è di tipo trans e infine la giunzione

tra C e D è trans (l’H è sotto il piano).

• Estradiolo diolo = 2 gruppi ossidrilici in posizione 3 dell’anello aromatico (quindi

→

non specifico la posizione perché è coplanare) e 17 β. Il nome della molecola viene

dato dal nucleo di base che è l’estrano → prefisso estra. L’estradiolo è l’ormone

femminile per eccellenza ed è quello che ha maggiore attività nei confronti del

recettore degli estrogeni.

• Estrone deriva dall’estradiolo per ossidazione dell’OH in posizione 17 che è stato

trasformato in chetone. One → ricorda la presenza di chetone.

• Estriolo è un triolo e il terzo OH si trova nell’anello D in posizione 16α e rispetto

all’OH in 17β è in relazione anti. Agonista come il ligando endogeno.

• Equilina è un derivato dell’estrone che porta un’insaturazione sull’anello B.

• Equilenina presenta due doppi legami nell’anello B, quindi esso è un anello

aromatico.

Gli ultimi due sono farmaci, sono analoghi dell’estradiolo estratti dalle urine delle

cavalle gravide perché la sintesi è complessa. Ma nelle urine si trovano sotto forma di

estrogeni coniugati, perché la coniugazione con lo ione solfato serve per rendere le

molecole più idrofile in fase 2. La molecola attiva, però, non è quella coniugata con lo

ione solfato, perché l’OH in 3 deve essere libero per avere l’attività. Sono detti estrogeni

coniugati sono una sorta di profarmaci, il gruppo solfato in vivo viene rimoso dalle

solfatasi per darmi l’OH in 3 libero che è fondamentale per le interazioni. Sono anche

attivi per via orale.

USI TERAPEUTICI: Gli estrogeni avevano avuto un boom farmaceutico perché venivano prescritti come terapia ormonale

sostitutiva in menopausa → l’estrogeno ha degli effetti positivi sulle ossa (osteoporosi). Hanno anche effetti positivi sul sistema

cardiovascolare. Il problema nella somministrazione degli estrogeni è che danno anche iperplasia; quindi, possono anche

predisporre al tumore al seno perché questo è responsivo agli estrogeni. Utilizzati anche per insufficienza ovarica.

SOTTOTIPI RECETTORIALI α e β Questi sottotipi recettoriali possono mediare delle azioni diverse. Sono state fatte molte

→

strutture cristallografiche dell’estradiolo con il suo recettore per capire i diversi effetti dell’interazione con questi recettori. C’è

ridondanza, non c’è un solo tipo di recettore, ma sono 2:

• ER-α → principalmente localizzato nel sistema riproduttivo femminile e nelle ghiandole mammarie; è formato da 595 aa

• ER-β → principalmente nelle cellule endoteliali di vasi e ossa e nel tessuto prostatico maschile; è formato da 530 aa

In realtà i due recettori, nonostante siano divisi in due sottotipi diversi, si è visto che sono molto simili soprattutto per quanto

riguarda la parte del ligando endogeno. Si è fatta ricerca per trovare delle molecole che interagissero con il beta selettivamente

per evitare gli effetti collaterali, ma non ha avuto grande risultati.

INTERAZIONE DELL’ESTRADIOLO CON IL SUO RECETTORE (ER-Α) Nella porzione LDB (ligand-

→

binding-domain) sono presenti degli amminoacidi che rivestono tutta la tasca di legame, sono

amminoacidi apolari (alifatici come leucina e isoleucina), ad eccezione dell’istidina, del glutammato e

l’arginina. Il ciclopentano-peridrofenantrene è una struttura idrofobica, quindi, può fare interazioni

idrofobiche. Le interazioni idrofobiche solitamente sono considerate come un tipo di interazione tra le

più deboli, ma in questo caso si dimostrano fondamentali. Inoltre, sono fondamentali anche i requisiti

sterici della molecola, che infatti si presenta come una molecola compatta. L’estradiolo ha una struttura

allungata e planare. Il metile esce dal piano.

L’OH in 3 → è importante per il riconoscimento perché fa network di legami. Pur non essendo forte da

un punto di vista energetico, sommando le interazioni di tutte 4 le molecole lo diventa. Infatti, l’OH in

posizione 3 fa 3 interazioni con 3 specie diverse:

1. Con il COOH del glutammato

2. Con la guanidina dell’arginina

3. Con una molecola di H2O

Questa viene definita interazione primaria → in quanto è la più importante. L’interazione secondaria riguarda il coinvolgimento

l’OH in posizione 17 → l’interazione che avviene è un legame a H con l’His (che possiede un imidazolo in R).

Come si spiega che anche l’estrone interagisca in questo modo (ovvero con l’His) avendo al posto dell’OH in 17 ha un chetone?

L’His presenta un imidazolo che si può comportare sia come accettore che, come donatore di legami ad H.

SAR ESTROGENI

Elementi farmacoforici importati per il riconoscimento con il recettore:

• OH in 3 è un punto di ancoraggio molto importante visto che è quello che fa network.

• OH in 17 imidazolo può fungere sia da accettore che da donatore, quindi anche l’estrone riconosce il recettore.

→

• I due OH devono essere ad una definita distanza 46

• Devono avere la possibilità di fare interazioni idrofobiche perché la tasca è idrofobica

• La struttura deve essere abbastanza planare/lineare, l’anellazione è fondamentale per poter entrare nel sito

• La rigidità aiuta a porre gli OH ad una distanza molto definita nel sito di legame.

AGONISTI DEGLI ESTROGENI Questi farmaci vengono utilizzati quando c’è un’insufficienza di questi ormoni. I farmaci

→

sintetizzati non potevano più avere una struttura contenente il nucleo steroideo perché esso viene riconosciuto dagli enzimi del

nostro organismo che lo vanno a degradare. Si cercò di mantenere la funzione dell’estradiolo senza il nucleo steroideo → si cercò

un bioisostero del nucleo steroideo.

Estrogeni naturali:

Genisteina non c’è più struttura steroidea. Ha una struttura cromanone. OH sono ad una

→

precisa distanza per dare interazione con il recettore. Inoltre, è planare. È un flavone (derivato)

della soia. Hanno gli stessi effetti collaterali delle molecole precedenti. Si capì che aveva attività

estrogenica in quanto delle pecore, brucando l’erba di un pascolo diverso dal solito, avevano

subito un’alterazione del normale ciclo riproduttivo.

Cumestrolo presenta un nucleo cumarinico fuso con un altro sistema biciclico. È un sistema

→

tetraciclico planare in cui i 2 OH si trovano nelle stesse posizioni in cui si trovano gli OH in

posizione 3 e 17 dell’estradiolo.

Estrogeni sintetici:

Gli steroidi dal punto di vista farmacocinetico subiscono l’effetto di primo passaggio, quando passano per il fegato vengono

metabolizzati così tanto che la concentrazione sub-terapeutica. Viene metabolizzato così tanto perché sono degli ormoni, quindi

facilmente riconoscibili dagli enzimi del fegato. Non sono somministrabili per os, vengono fatti dei cerotti.

Dietilstilbestrolo è una molecola che presenta un nucleo dietilstilbenico. Prima molecola attiva per os. Questa struttura

→

essendo sintetica NON viene più riconosciuta da enzimi epatici e di conseguenza NON subisce l’effetto di primo passaggio.

Venne molto somministrata durante la gravidanza ma si accorsero che le figlie nate da donne che avevano assunto

dietilstilbestrolo soffrivano di un raro tumore all’utero. Fecero degli studi epidemiologici e

risalirono al dietilstilbestrolo come causa. Ritirarono il dietilsilbestrolo dal commercio in quanto

considerato come un INTERFERENTE ENDOCRINO andando ad interagire con il delicato

equilibrio ormonale degli estrogeni. È una molecolare relativamente semplice da sintetizzare.

• Stilbene → è un difeniletene

• Dietil → perché presenta due gruppi etilici

• Olo