Appunti farmacoterapia

Ipersensibilità

Tra le reazioni avverse di tipo B ci sono le reazioni idiosincrasiche e le reazioni di ipersensibilità.

Reazioni idiosincrasiche

Le reazioni idiosincrasiche non sono mediate dal sistema immunitario ma sono dovute a fattori genetici che causano la modificazione o l’assenza di enzimi che metabolizzano il farmaco. Esempi di idiosincrasia sono il favismo e l’ipertermia maligna.

Ipersensibilità

L’ipersensibilità, detta anche comunemente allergia, è una risposta quantitativamente abnorme nei confronti di una sostanza non-self da parte del sistema immunitario. La risposta autoimmune consiste invece nell’attivazione del sistema immunitario nei confronti di una sostanza self. I farmaci a basso peso molecolare possono indurre ipersensibilità quando legano in maniera covalente delle proteine comportandosi da apteni.

Tipi di ipersensibilità

• Le reazioni di tipo I sono mediate dalle IgE e si manifestano nel giro di pochi minuti. La forma più grave di ipersensibilità di tipo I è lo shock anafilattico.
• Le reazioni di tipo II e III sono mediate da IgG e si manifestano nel giro di qualche ora. Nelle reazioni di tipo II l’antigene si trova legato a strutture (membrane cellulari, recettori ecc.) mentre nelle reazioni di tipo III l’antigene è solubile.
• Le reazioni di tipo IV sono mediate dai linfociti T e avvengono nel giro di 48 ore. Esempi di ipersensibilità di tipo IV sono il test alla tubercolina e l’asma.

Le IgE e le IgG sono immunoglobuline, cioè anticorpi che riconoscono determinate strutture dell’antigene dette epitopi. Le immunoglobuline sono costituite da 2 regioni Fab (regioni leganti gli antigeni) e un frammento Fc che interagisce con i recettori FcR posti sulla superficie di cellule quali i macrofagi, eosinofili, neutrofili, linfociti B. Una volta che l’antigene ha legato il Fab, il recettore lega il frammento Fc e si crea una sorta di ponte tra antigene e recettore.

Prima che qualsiasi reazione di ipersensibilità si verifichi è comunque necessario che avvenga la sensibilizzazione. Quando l'allergene entra in contatto per la prima volta con l'organismo, viene riconosciuto dai macrofagi. I macrofagi trasmettono l'informazione di questo primo contatto con l'allergene ad altri globuli bianchi: i linfociti B. Questi linfociti si trasformano allora in plasmociti per produrre in grande quantità gli anticorpi specifici dell'allergia, le IgE. Le IgE passano velocemente nel sangue per fissarsi su alcune cellule chiamate mastociti collocate a livello della pelle e delle mucose. Il secondo contatto tra l'allergene e l'organismo "sensibilizzato" induce le IgE fissate sui mastociti a entrare in azione. Esse captano direttamente l'allergene, il cui legame provoca la liberazione di piccole vescicole che contengono numerose sostanze chimiche attive, tra cui l’istamina.

Oltre agli anticorpi, anche il linfocita T è in grado di riconoscere gli antigeni. Essi riconoscono però una piccola parte dell’antigene (massimo 20 amminoacidi) e gli deve essere presentato da una cellula presentante l’antigene. La cellula presentante l’antigene (macrofagi, linfociti B e cellule dendritiche) sono cellule che catturano l’antigene, lo processano ed espongono i suoi peptidi su molecole MHC II (complesso maggiore di istocompatibilità). Le prime cellule che entrano in gioco nell’attivazione dei linfociti T sono le cellule dendritiche che si trovano in tutti i punti strategici di entrata, tra cui mucose e cute.

Quando le cellule dendritiche catturano l’antigene, queste migrano nei linfonodi dove avviene la presentazione dell’antigene ai linfociti T. Affinché il linfocita T venga attivato è necessario anche un secondo segnale detto costimolatore. Questo secondo segnale è dato dal CD80 e CD86 espresse sulle cellule dendritiche che legano la molecola CD28 espressa sulla membrana del linfocita T. L’aumento dei fattori CD80 e CD86 è dovuto al legame di agenti microbici ai TLR (toll-like receptor individuati inizialmente nella Drosophila).

I TLR sono deputati al riconoscimento di strutture microbiche e patogene e si possono trovare sia sulla membrana cellulare (riconoscono agenti patogeni extracellulari) sia a livello intracellulare negli endosomi (riconoscono gli acidi nucleici dei patogeni). I TLR portano all’attivazione di NF-kB, un fattore di trascrizione che porta alla produzione di citochine. Le citochine che vengono liberate per prime sono: TNFα, IL-1β e IL-6, che agiscono a livello locale (sul sito di infezione). Talvolta può accadere che il soggetto produca livelli enormi di queste citochine che causano lo shock settico caratterizzato da vasodilatazione e conseguente caduta della pressione.

Anticorpi terapeutici

Gli anticorpi terapeutici vengono utilizzati come veri e propri farmaci nonostante essi differiscano dagli “small compounds” sia nella farmacocinetica sia nella farmacodinamica (gli anticorpi monoclonali non seguono né una cinetica di ordine 0 né di ordine 1). Nel 1975 ci fu la scoperta degli anticorpi monoclonali, anticorpi identici provenienti da un’unica cellula immunitaria che riconoscono gli stessi epitopi. Per produrre gli anticorpi monoclonali, i linfociti B vengono fusi con cellule mielomatose (cellule trasformate e immortali) per formare ibridomi, ovvero cellule in grado di vivere a lungo e produrre grandi quantità di anticorpi monoclonali.

I primi anticorpi monoclonali utilizzati in clinica furono gli anticorpi murini (interamente derivanti dal topo) che presentavano però un importante limite: essi venivano degradati dagli enzimi del nostro organismo molto rapidamente avendo un tempo di emivita minore di 24 ore. Successivamente, gli anticorpi murini vennero ingegnerizzati fino a formare i cosiddetti anticorpi chimerici che contengono il 65-70% di sequenze umane. Questi farmaci hanno tutti la desinenza XIMAB. Ci sono inoltre gli anticorpi umanizzati con il 90-95% di sequenze umane che hanno desinenza ZUMAB e infine gli anticorpi completamente umani con desinenza MUMAB.

Gli anticorpi IgG sono molecole dall’elevato peso molecolare, di circa 150 kDa. Sono costituiti da due catene leggere (catene L) e due catene pesanti (catene H). Le IgG umane non sono in grado di legare antigeni criptici, cioè antigeni non esposti sulla superficie. Negli ultimi tempi si sta cercando quindi di umanizzare le IgG di altre specie animali come il lama o lo squalo che hanno una struttura differente e possono legare anche antigeni criptici.

A causa della loro natura peptidica, gli anticorpi monoclonali non possono essere somministrati per via orale in quanto verrebbero degradati a livello gastrico dal pH troppo acido. Soltanto nel neonato tale somministrazione sarebbe possibile in quanto i neonati hanno un pH gastrico meno acido, di circa 3. Altro metodo di somministrazione potrebbe essere la via endovenosa che tuttavia richiede personale qualificato e dunque l’ospedalizzazione del paziente. Si opta dunque per la via sottocutanea attraverso la quale è possibile somministrare solo piccoli volumi.

La distribuzione delle IgG avviene grazie al FcRn, il recettore del Fc neonatale (in realtà questo non è un vero e proprio recettore in quanto non trasduce alcun segnale). I FcRn sono localizzati sulle membrane di cellule endoteliali, soprattutto dei vasi sanguigni, che sono capaci di pinocitosi (ingestione di piccole quantità di fluido extracellulare) con cui inglobano proteine plasmatiche tra cui anche anticorpi e gli stessi FcRn. La membrana plasmatica si invagina per formare gli endosomi in cui il pH acido, dovuto all'attivazione degli enzimi digestivi, permette il legame degli anticorpi endocitati con gli FcRn. A questo punto il complesso FcRn-anticorpo fuoriesce dall'endosoma, emigra verso la parte basolaterale della cellula endoteliale. Raggiunta la parte basolaterale della cellula endoteliale, l'FcRn espone l'anticorpo sul versante basolaterale della cellula. A questo punto il pH basico del fluido extracellulare dissocia il complesso FcRn-anticorpo permettendo all'anticorpo di diffondere nell'ambiente extracellulare. È per la presenza del FcRn che le IgG hanno un lungo tempo di emivita, di circa 24 giorni.

A causa dell’elevato peso molecolare, gli anticorpi monoclonali non possono essere eliminati per via renale. Il meccanismo di eliminazione non è ancora del tutto chiaro ma si pensa che questi enormi polipeptidi vengano prima degradati e i singoli amminoacidi riciclati o eliminati per via renale.

Tra gli anticorpi monoclonali usati in clinica c’è il rituximab che è un agonista del recettore FcR e induce l’apoptosi. Questo farmaco viene usato per trattare il linfoma non Hodking e viene somministrato per via endovenosa. Talvolta le immunoglobuline vengono coniugate con radioisotopi (per il trattamento dei tumori) formando gli “armed antibodies” che sfruttano la selettività dell’anticorpo per direzionare il farmaco.

Nei recettori FcR inibitori sono presenti domini ITIM che, in seguito all’interazione ligando-recettore, attivano delle fosforilasi. Nei recettori attivatori invece sono presenti domini ITAM che inducono l’attivazione di una chinasi. In terapia possono essere utilizzati sia IgG attivatore che inibitori.

I vaccini

I vaccini sono farmaci preventivi per le malattie infettive e si basano su una sensibilizzazione indotta. Per innescare la risposta immunitaria non è sufficiente il legame dell’antigene al recettore del linfocita T o all’anticorpo ma è necessaria la stimolazione di molecole co-stimolatorie. È per questo motivo che i vaccini contengono anche gli adiuvanti tra cui i sali di litio (di cui non si conosce ancora il meccanismo di azione).

La via di somministrazione migliore per i vaccini è quella sottocutanea in quanto l’antigene avrà probabilità più elevate di incontrare le cellule dendritiche. La via meno immunostimolante è invece la via endovenosa.

I chemioterapici antibatterici

I chemioterapici sono farmaci eziologici in quanto eliminano la causa della patologia. La parola chemioterapico fu introdotta da Ehrich osservando che determinati coloranti coloravano selettivamente le cellule batteriche; Ehrlich introdusse quindi il concetto di “pallottola magica”.

I chemioterapici vengono utilizzati nelle infezioni (batteriche, virali e fungine), in caso di infestazioni e nei tumori. Essi sono caratterizzati da elevata selettività e specificità. La selettività è la capacità di esercitare un’elevata tossicità soltanto nei confronti del patogeno senza danneggiare le cellule del nostro organismo. La specificità indica invece lo spettro d’azione del farmaco che può essere più o meno ampio (lo spettro d’azione dipende dal meccanismo d’azione del chemioterapico e dal fatto che batteri e virus sviluppano resistenza).

I termini selettività e specificità assumono un altro significato quando sono riferiti al resto dei farmaci; in particolare, la specificità è la capacità del farmaco di interagire con una classe di recettori o enzimi. La selettività è la proprietà dei farmaci di interagire con un singolo sottotipo di recettore o enzima.

Tra i chemioterapici quelli che hanno una maggiore selettività sono gli antibatterici; i chemioterapici antivirali non hanno invece un’elevata selettività così come anche gli antitumorali. Per avere un’elevata selettività è necessario individuare un target che sia presente esclusivamente nell’organismo patogeno. Nel caso del batterio un target potrebbe essere la parete di peptidoglicano presente solo nelle cellule procariote e senza la quale i batteri morirebbero per lisi osmotica. Anche i ribosomi sono usati come target in quanto differenti dai ribosomi umani.

I chemioterapici antibatterici si dividono in: batteriostatici e battericidi. I batteriostatici diminuiscono la proliferazione del batterio andando ad attivare il sistema immunitario; per questo motivo essi non possono essere somministrati né ai soggetti immunocompromessi né in caso di infezione da Streptococcus Pyogenes perché questo batterio ha delle armi per spegnere le difese immunitarie dell’organismo ospite. I battericidi invece sono in grado di uccidere il batterio.

I chemioterapici si dividono in base al loro meccanismo di azione in: inibitori della sintesi della parete cellulare, inibitori della sintesi proteica e inibitori della sintesi degli acidi nucleici.

Tra i chemioterapici che inibiscono la sintesi degli acidi nucleici ci sono i sulfamidici. I sulfamidici, molto usati negli anni ’30-’40, sono detti anti-metaboliti e sono antagonisti competitivi dell’acido p-amminobenzoico al quale essi si sostituiscono; l’acido p-amminobenzoico è il substrato naturale dell’enzima diidropteroato sintetasi che nel batterio è fondamentale in quanto trasforma l’acido para-amminobenzoico in acido folico che successivamente viene trasformato in acido tetraidrofolico essenziale nella sintesi degli acidi nucleici. Nonostante il batterio non sia in grado di sintetizzare gli acidi nucleici, esso non muore perché, al contrario delle cellule eucariote, questo non ha il processo apoptotico. I sulfamidici dunque sono farmaci batteriostatici.

Dall’unione del sulfametassazolo (sulfamidico) e trimetoprim (appartenente alla classe delle diaminopirimidine) nelle proporzioni di 5:1 si forma il cotrimoxazolo, il cui nome commerciale è Bactrim. Il trimetoprim agisce sull’enzima diidrofolato reduttasi. Le due molecole che costituiscono il Bactrim non hanno una sinergia farmacocinetica. Questo farmaco è utilizzato più in campo veterinario che in ambito clinico; rimane importante la sua attività nei confronti di infezioni urinarie (per le quali si sfrutta il suo basso t½), per la toxoplasmosi e per la nocardiosi.

Effetti collaterali dei sulfamidici

Tra gli effetti collaterali dei sulfamidici ci sono le ADR di tipo B tra cui il favismo; i sulfamidici infatti sono sostanze ossidanti e in pazienti con carenza dell’enzima G6PDH si può verificare un’anemia emolitica. Inoltre, i sulfamidici possono dare reazioni di ipersensibilità, nausea, vomito, anoressia. Nei neonati il farmaco non può essere somministrato in quanto esso spiazza la bilirubina causando l’ittero che potrebbe portare a encefalopatie.

I chemioterapici che inibiscono la trascrizione del DNA sono le rifampicine. Le rifampicine legano la sub-unità β della RNA polimerasi. La rifampicina è un potente induttore del Cyp3A4 quindi non può essere affiancata a farmaci assunti a basso dosaggio, come ad esempio gli inibitori delle proteasi dell’HIV, i contraccettivi orali, i glicosidi cardioattivi. Inizialmente le rifampicine avevano un ampio spettro d’azione: venivano usate contro il Mycobacterium tubercolosis (che ha adesso sviluppato resistenza), contro lo Streptococco, il Mycobacterium leprae (il batterio della lebbra).

I chemioterapici che invece inibiscono la replicazione del DNA sono i chinoloni. Il target di questi farmaci è l’enzima DNA girasi che, attraverso un processo di taglia e cuci, è in grado di risolvere i super-avvolgimenti del DNA che si creano quando i due filamenti vengono separati per essere replicati. Questo enzima, che lavora soltanto in presenza di ATP, è stato definito trasduttore di energia perché trasforma l’energia contenuta nei legami fosforici dell’ATP in energia torsionale. Poiché i chinoloni inibiscono la DNA girasi soltanto dopo che quest’ultima ha eseguito il taglio sul filamento di DNA e questo non riesce più a risaldarsi, causano la morte del batterio e sono quindi dei battericidi.

I primi chinoloni avevano uno spettro d’azione ridotto ai Gram negativi, venivano eliminati rapidamente per via renale e per questo motivo erano molto usati per curare le infezioni delle vie urinarie. Nei chinoloni di terza generazione è stato aggiunto un atomo di fluoro e questi farmaci sono detti fluorochinoloni. I fluorochinoloni hanno uno spettro d’azione più ampio perché agiscono anche contro i Gram positivi. In particolare, questi chemioterapici inibiscono la DNA girasi nei Gram negativi e la topoisomerasi IV nei Gram positivi. Le topoisomerasi IV sono enzimi che intervengono alla fine del processo di replicazione per separare le due molecole di DNA circolare. Oltre allo spettro d’azione, nei fluorochinoloni è migliorata anche la biodisponibilità e infatti essi vengono usati per diversi tipi di infezione (es: osteomielite, infezione dell’osso). Il capostipite dei fluorochinoloni è l’acido nalidixico, ma ne sono stati negli anni sintetizzati un’ampia gamma riconoscibili dal suffisso –floxacina.

Gli effetti collaterali più comuni dei fluorochinoloni sono diarrea e nausea; più rari l’epatotossicità e la fototossicità. Questi farmaci non possono essere somministrati nei bambini e nelle donne in gravidanza perché possono portare a danni a livello articolare. Vi è inoltre da tenere presente che i fluorochinoloni sono degli inibitori metabolici.

Tra i chemioterapici antibatterici ci sono quelli che agiscono inibendo la sintesi proteica; ciò è possibile in quanto il farmaco generalmente riesce a discernere i ribosomi batterici dai ribosomi presenti nelle cellule eucariote. Quando ciò non avviene, c’è la possibilità che si verifichino gravi effetti collaterali: è il caso degli aminoglicosidi che legandosi alle nostre proteine determinano accumulo con conseguente interazione con i ribosomi eucarioti. Questi farmaci possono causare nefrotossicità, ototossicità e paralisi in quanto si accumulano a livello renale, nell’orecchio e nelle articolazioni. Gli aminoglicosidi sono battericidi, ad eccezione di tutti gli altri inibitori della sintesi proteica che sono invece batteriostatici.