Appunti di chimica farmaceutica 1

Chimica farmaceutica: salute e farmaci

Definizione di salute

La salute è uno stato particolare in cui si trova un organismo vivente che dipende dall'integrità anatomica (sfera anatomica), dall'integrità biochimica (sfera biochimica) e dalla corretta coordinazione funzionale dei sistemi di organi (sfera funzionale che dipende dai primi due). Quando queste tre sfere sono soddisfatte, si ha uno stato ideale della salute.

Quando si modifica una di queste tre sfere, si parla di uno stato relativo di buona salute o di malattia. Le malattie provocate da fattori esterni del corpo umano (agenti patogeni) sono in minoranza rispetto alle malattie provocate da modifiche interne/cambiamenti della funzionalità del nostro organismo (anatomiche, biochimiche, funzionali).

Sfera anatomica

Gli organi che un organismo umano possiede non hanno la stessa tolleranza: alcuni organi, anche se danneggiati, permettono comunque il funzionamento dell'organismo. Tra questi, gli organi doppi (se uno si danneggia funziona l'altro) come polmoni, reni o il fegato che dev'essere danneggiato per più dei 2/3. Altri organi invece, come cuore e cervello, non sopportano modifiche neanche minime (es. occlusione di un'arteria coronarica può compromettere la funzionalità del cuore fino a portare a necrosi del tessuto).

Ci sono danni congeniti anatomici che portano a condizioni patologiche, come il rigurgito della valvola mitralica a livello cardiaco (valvola che collega atrio e ventricolo sinistri) (il sangue refluisce nell'atrio). Esistono delle tecniche non invasive che ci permettono di verificare se ci sono problemi anatomici (raggi X, tomografia computerizzata, ecografia, etc.).

Sfera biochimica

Fa riferimento alla chimica dell'organismo e quindi ad enzimi, neurotrasmettitori, ormoni. Questa sfera ha due aspetti fondamentali: l'aspetto qualitativo e quello quantitativo (se una ghiandola produce un ormone in quantità non fisiologica si può avere una situazione fisio-patologica → conta la quantità di ormone prodotto. Esempi ne sono l'iper e l'ipotiroidismo).

Sfera funzionale

Se si ha un problema nelle prime due sfere, si avranno problemi anche nella sfera funzionale. Questa fa riferimento a una corretta funzione dei singoli organi. Ci sono delle tecniche che possono dare una valutazione di come funzionano i singoli organi (es. possiamo monitorare la funzionalità del cuore tramite elettrocardiogramma o quella del cervello con un elettroencefalogramma anche se spesso, durando solo alcuni minuti, non evidenziano i malfunzionamenti → per il cuore si usa l'holter che registra il funzionamento per 24h).

Questa sfera comprende sia il corretto funzionamento dei singoli organi sia la coordinazione funzionale dei sistemi di organi (es. sistema cardiovascolare). Ci sono sistemi, come quello muscolo-scheletrico o intestinale, molto complessi perché composti da diversi organi. Gli organi che appartengono allo stesso sistema devono lavorare in maniera coordinata. Il coordinamento funzionale viene controllato e regolato dal sistema nervoso e dal sistema endocrino.

Coordinamento e sistemi del corpo

Il sistema nervoso è un sistema elettrico: i singoli organi vengono a contatto con "cavi elettrici" (neuroni) attraverso cui passa corrente che parte dal SNC. Il messaggio viene contenuto in sostanze dette neurotrasmettitori. Il sistema endocrino non ha un contatto diretto con gli organi: una ghiandola produce ormoni che vengono poi versati nel torrente circolatorio → il controllo avviene attraverso la circolazione.

Si ha, in entrambi i casi, una comunicazione chimica tra i diversi organi → molecole endogene, i messaggeri, fanno arrivare un determinato messaggio agli organi. Le sostanze chimiche usate dal sistema nervoso sono i neurotrasmettitori, mentre quelle usate dal sistema endocrino sono gli ormoni. A volte i due sistemi possono usare la stessa sostanza (es. noradrenalina è un messaggero chimico prodotto dai neuroni e liberato a livello delle terminazioni nervose post-gangliari del sistema simpatico ma è anche un ormone prodotto dalla midollare del surrene).

Nel sistema endocrino, la ghiandola più importante è l'ipofisi, presente a livello del cervello. Questa è divisa in adenoipofisi (anteriore) e neuroipofisi (posteriore). In questa ultima gli ormoni vengono prodotti da cellule nervose. Gli ormoni della adenoipofisi sono fondamentali per il nostro organismo: somatotropina (ormone della crescita), tirotropina (regola l'attività della ghiandola tiroidea), ACTH (ormone dello stress), FSH, LH e prolattina (regolano l'apparato riproduttivo).

Omeostasi e controllo cerebrale

Omeostasi: tutti i parametri funzionali vengono tenuti costanti grazie al coordinamento dinamico dei vari organi (insieme coordinato delle reazioni fisiologiche atta a mantenere, dinamicamente, la stazionarità dei parametri negli organismi viventi). Tramite l'omeostasi, gli organi non lavorano né troppo né troppo poco ed ogni organo facilita le funzioni degli altri.

Anche il cervello (mente/stati emotivi) ha un controllo sulla sfera funzionale, sulla buona salute del nostro organismo (es. ansia, depressione e paura compromettono la funzione del sistema digerente; la depressione indebolisce il sistema immunitario). Questa interazione cervello-corpo avviene in entrambe le direzioni → le malattie fisiche possono modificare il pensiero o l'umore del paziente (es. una malattia cronica può rendere depresso il soggetto).

La ricerca della panacea e l'aspirina

Col termine panacea si indica un farmaco che dovrebbe essere capace di sconfiggere tutte le malattie, ma non è ancora stato trovato. L'aspirina (acido acetilsalicilico) è un farmaco che si avvicina molto alla panacea; si è cominciato ad usare circa nel IV secolo a.C. in Grecia e il primo ad usarlo fu Ippocrate (padre della medicina) [consigliava alle partorienti, per alleviare i dolori del parto, di bere la linfa della corteccia del salice o di fare un infuso con le foglie del salice perché sapeva che nel salice sono contenute sostanze che hanno proprietà analgesiche].

L'aspirina ha numerosi impieghi terapeutici, ha infatti proprietà analgesiche, antinfiammatorie e antipiretiche, viene utilizzata nelle terapie reumatoidi ma anche per prevenire alcune forme di tumore (es. tumore al colon), viene anche usato come antiaggregante di piastrine (prevenzione di ictus o infarto cardiaco).

Caratteristiche del farmaco ideale

Un farmaco ideale dovrebbe essere una sostanza chimica che, una volta introdotta nell'organismo, produce solo effetti benefici attesi e utili a ripristinare lo stato di salute; non dovrebbe avere nessun effetto tossico diretto (la sostanza stessa non dev'essere tossica) o indiretto (i metaboliti della sostanza non devono dare effetti tossici) né effetti collaterali o indesiderati.

Nessun farmaco conosciuto ha queste caratteristiche, ci sono solo alcuni farmaci che ci si avvicinano. Tra questi la penicillina, ottimo farmaco antibatterico (uno tra i più efficaci e più sicuri), anche se non è efficace contro tutti i batteri e alcuni soggetti presentano allergia a questo farmaco. Altri farmaci, invece, sono molto lontani dalla definizione di farmaco ideale: morfina, eroina e barbiturici.

Morfina, eroina e barbiturici

La morfina è un prodotto naturale che ha un'ottima attività analgesica, ma come effetti collaterali ha la capacità di dare dipendenza in poco tempo e sviluppa fenomeni di tolleranza; a seconda della dose può dare una depressione respiratoria. L'eroina (o diamorfina → derivato della morfina) è un farmaco sintetizzato inizialmente dalla Bayer. Chiamata così perché si pensava fosse in grado di sconfiggere qualsiasi dolore. Oltre all'effetto antidolorifico, ha anche un effetto euforizzante. Sia morfina che eroina, essendo i farmaci analgesici più potenti a disposizione, vengono usate nei pazienti carcinopatici in fase terminale per alleviare i dolori. L'eroina, grazie al suo potere euforizzante, viene usata anche per migliorare l'umore del paziente.

I barbiturici sono stati usati durante la II guerra mondiale come farmaci anestetici, sedativi o ipnotizzanti (a seconda del dosaggio cambia l'effetto → dosaggi molto elevati possono portare alla morte).

Terminologia dei farmaci

Il termine farmaco deriva dal greco antico e veniva usato per definire una sostanza in grado di provocare modifiche strutturali e funzionali in un organismo (modifiche non necessariamente benefiche). Col termine medicina (dal latino "arte medica") si indica una sostanza usata nell'arte medica a scopo curativo (si perde però di vista il potenziale tossico). Col termine medicinale invece si intende un prodotto farmaceutico usato nella terapia a scopo curativo e descritto nella Farmacopea Ufficiale.

Nei paesi anglosassoni veniva usato il termine drug che indicava sia i farmaci che le droghe (oggi per indicare un farmaco si dice medicine). Per droga, oggi, si intendono le sostanze che hanno una capacità di alterare la psicologia e l'attività mentale (sostanze psicoattive che alterano lo stato di coscienza). Inizialmente, il termine droga indicava le spezie.

Specialità farmaceutiche e farmaci generici

Tra i farmaci si distinguono le specialità farmaceutiche e i farmaci generici. I primi sono farmaci ancora protetti dal brevetto, questo dura 10-15 anni e durante questo periodo nessun altro può mettere in commercio farmaci contenenti la stessa sostanza. Passato questo periodo di tempo il brevetto decade e chiunque può produrre un farmaco che verrà definito farmaco generico. Questo non potrà mai essere venduto con un prezzo alla pari del farmaco brevettato (in molti paesi si cerca di vendere più farmaci generici per abbassare la spesa pubblica). Solitamente le specialità farmaceutiche hanno un nome commerciale di fantasia (es. aspirina).

Forma farmaceutica e scelta degli eccipienti

Per forma farmaceutica si intende il formato con cui si presenta un farmaco: compressa, capsula, sciroppo, supposta, fiala etc. Ogni forma farmaceutica contiene la sostanza o sostanze (principio attivo) e gli eccipienti (altre sostanze che non hanno un potere curativo) che variano a seconda della forma farmaceutica. Gli eccipienti possono servire per dare colore, sapore, consistenza, etc. → ogni forma contiene eccipienti differenti. Gli eccipienti possono modificare la stabilità della forma farmaceutica ma anche la biodisponibilità. La scelta degli eccipienti viene fatta dal tecnologo farmaceutico e deve utilizzare sostanze che non influenzino il principio attivo e che non causino effetti collaterali [spesso un'allergia ad un farmaco è in realtà allergia a uno degli eccipienti contenuti].

Alcuni eccipienti permettono il rilascio del principio attivo in maniera graduata durante la giornata → basta prendere il farmaco una volta al giorno (farmaci a rilascio controllato). La quantità di molecole del principio attivo varia a seconda del prodotto e della confezione (es. in una compressa di aspirina da 500mg sono presenti circa 10 miliardi di miliardi di molecole di principio attivo). Il nome generico (o nome comune) di un farmaco viene deciso da una commissione mondiale (non da chi ha scoperto il principio attivo). Un farmaco può anche essere chiamato col suo nome chimico (nome iupac) che ne descrive la struttura molecolare. Spesso farmaci che hanno sostanze in comune hanno anche una parte del nome in comune (i betabloccanti terminano in -lolo).

Farmaci generici

I farmaci generici possono essere messi in commercio con marchi proprietari diversi o con la denominazione generica del principio attivo. Per poter mettere in commercio questi farmaci serve l'autorizzazione del ministero della Sanità, anche se non c'è bisogno di fare di nuovo tutta la sperimentazione clinica perché il farmaco non è nuovo ma già noto. È necessario però dimostrare l'equivalenza terapeutica → dimostrare che il generico è equivalente, dal punto di vista terapeutico, al farmaco originale.

Bioequivalenza: il farmaco generico può essere considerato bioequivalente quando contiene lo stesso principio attivo e dimostra anche le stesse caratteristiche farmacocinetiche (come l'assorbimento/curve plasmatiche che dev'essere uguale in entrambi i farmaci). Dal punto di vista legale esiste una certa percentuale (20%) di differenza consentita tra originale e generico.

Non per tutte le categorie di famaci può esistere un generico, spesso perché difficili da produrre:

• Farmaci scoperti prima della II guerra mondiale
• Farmaci che hanno un basso indice terapeutico: finestra di sicurezza molto stretta di un farmaco (il dosaggio del farmaco che può dare un effetto tossico è molto simile al dosaggio del farmaco che dà un effetto terapeutico → è più facile avere un effetto tossico)
• Farmaci ipertensivi (si ha difficoltà a trovare un generico che dia lo stesso effetto dell'originale)
• Ormoni (ogni compressa ha dosaggi bassissimi, bastano quantità minime per dare una risposta esagerata e ogni soggetto avrà bisogno di un dosaggio diverso → bisognerebbe produrre troppi dosaggi differenti)
• Farmaci inalatori per patologie polmonari: sono solitamente accompagnati da una tecnologia ingegneristica per la somministrazione → serve anche un ingegnere che programmi un meccanismo di somministrazione funzionante.

Farmaci OTC (over the counter)

I farmaci OTC possono essere comprati senza ricetta medica e possono essere venduti con prezzi differenti (contrariamente ai farmaci con prescrizione). Il rischio è che le persone senza una cultura sanitaria li possano prendere troppo tranquillamente, senza considerare la possibile pericolosità (spesso vengono acquistati dopo un'autodiagnosi) → il farmacista deve consigliare il paziente. Spesso hanno comunque un buon margine di sicurezza perché solitamente i dosaggi del principio attivo contenuto sono dosaggi inferiori rispetto a quelli contenuti nei farmaci non da banco.

Alcuni farmaci esistono sia in forma di OTC sia con ricetta medica, si differenziano per i dosaggi che nel secondo caso sono molto più elevati (e il medico ne può prescrivere anche un dosaggio giornaliero più elevato). Perché un farmaco diventi OTC è necessario che l'industria faccia una richiesta al ministero della sanità. Un'apposita commissione ministeriale valuterà poi il caso rispondendo a domande sulla sicurezza e sulla facilità di diagnosi da parte del popolo.

È sconsigliato l'utilizzo di questi farmaci da parte di soggetti che presentano malattie croniche come ipertensione, alcolismo, diabete, ipertrofia prostatica benigna. Queste sono tutte malattie che possono peggiorare con rimedi per il raffreddore (sciroppi o decongestionanti nasali), antistaminici. [es. gli sciroppi per il raffreddore spesso contengono alcol, se il soggetto che viene a prendere il medicinale sta contemporaneamente facendo una terapia da alcolista, con la somministrazione dello sciroppo il paziente potrebbe addirittura morire] → prima di vendere un OTC il farmacista dovrebbe indagare sulla situazione del paziente.

Classificazione dei farmaci

Dal punto di vista scientifico i criteri per classificare i farmaci sono:

• Effetto farmacologico: Sono raggruppati in categorie in cui i farmaci hanno lo stesso effetto farmacologico: analgesici, antibatterici, antipsicotici, antibiotici, etc. Pro: questa classificazione è utile per conoscere tutti i farmaci disponibili per una certa malattia. Contro: è un gruppo di farmaci molto disomogeneo perché non esiste un unico modo per affrontare ogni problema (es. per l'ipertensione si può agire su più livelli per ottenere un effetto anti-ipertensivo) (es. nell'asma si ha una bronco-costrizione, per avere un effetto antiasmatico il farmaco deve creare una broncodilatazione, ma per fare questo esistono due diversi metodi opposti → i polmoni sono innervati sia dal simpatico che dal parasimpatico).
• Struttura chimica: Vengono classificati nello stesso gruppo farmaci che hanno una struttura base comune: penicilline, cefalosporine, benzodiazepine, steroidi, barbiturici, oppiacei, etc. Pro: è utile quando tutti componenti della stessa classe hanno una tessa attività biologica (le penicilline hanno tutte un'attività antibatterica). Contro: alcune strutture non presentano solo un'unica attività biologica, come ad esempio le benzodiazepine che possono essere famaci ansiolitici ma anche ipnotici o anticonvulsivanti.
• Bersaglio biologico: Questa è una classificazione più mirata perché i farmaci vengono classificati in base alla loro capacità di interagire con un certo bersaglio endogeno. Tra questi ci sono gli antistaminici (inibiscono l'attività dell'istamina), i colinergici (attivi sul parasimpatico), gli adrenergici (lavorano col simpatico). Pro: è più specifica perché identifica un sistema col quale il farmaco interagisce. Contro: non si ha un gruppo omogeneo di farmaci (hanno strutture completamente diverse). Gli antistaminici, come anche gli altri farmaci che fungono da neurotrasmettitori, hanno un proprio ciclo vitale: devono essere sintetizzate nel neurone, racchiuse in vescicole, trasportate verso la terminazione nervosa e liberate a livello sinaptico dove andranno ad interagire coi loro recettori. Quindi con un antistaminico si può inibire l'istammina su diversi livelli (sulle varie fasi che ha all'interno dell'organismo).
• Sito d'azione: Indica la macromolecola bersaglio endogena che viene colpita, indica l'enzima o recettore con cui interagisce il farmaco. Es. farmaci anticolinesterasici che inibiscono l'enzima acetilcolinesterasi. Pro: è la classificazione più specifica, si ha un'omogeneità chimica (farmaci che hanno lo stesso bersaglio avranno anche strutture chimiche simili).