Chemioterapia - i farmaci antivirali

Chemioterapia

06/05/2013

Andrea Ferrigno

Farmaci antivirali

I virus sono degli organismi biologici con caratteristiche di parassita obbligato. Sono completamente proteici e necessitano quindi delle strutture dell'ospite per replicarsi e diffondersi. Nella slide abbiamo materiale genetico virale che è circondato da una struttura proteica, detta capsid. Questa capsula può essere a sua volta rivestita da materiale lipoproteico definito envelope, che viene però acquisito durante la fase di espulsione dall'organismo cellulare, quindi è una sorta di membrana cellulare che viene prestata al virus dall'organismo ospite.

Di nostro interesse principale sono i target molecolari, quindi farmacologici, che potenzialmente possiamo utilizzare, dei virus. Abbiamo due tipi di virus: virus a DNA e virus a RNA.

Virus a DNA

Per quanto riguarda i virus a DNA, che sono principalmente gli Herpeseviridae (includono Herpevirus, Poxvirus, Cytomegalovirus, Varicella Zoster Virus, Adenovirus e così via), abbiamo un solo target farmacologico: la DNA polimerasi virale. Questa è leggermente diversa dalla nostra, e quindi i farmaci sfruttano proprio questa differenza per utilizzare nella terapia dei farmaci mirati ad inibire la DNA polimerasi virale, senza inibire quella dell'ospite. Questi farmaci utilizzati contro gli Herpervirus ma anche il Citomegalovirus sono: l'acyclovir, la vidarabina, il foscarnet e il ganciclovir.

Elenco di virus a DNA con target farmacologici

• Poxvirus (RNA polim. propria)
• Herpesvirus (herpes, varicella)
• Adenovirus (congiuntiviti)
• Papillomavirus
• Epadnavirus (HBV)
• Cytomegalovirus (retinite)

Virus a RNA

Questo quadro si riferisce ai virus a RNA. In questo caso abbiamo più target, tra cui:

• La proteina M2, che è un canale ionico che serve ad acidificare una particolare struttura detta endosoma. Come riporta l'immagine, infatti, il virus a RNA prende contatto attraverso le glicoproteine, che sono le emoagglutinine, riconosciute dalla membrana cellulare dell'organismo della cellula ospite, le quali innescano un meccanismo di endocitosi, tramite cui il virus viene inglobato all'interno della cellula, racchiuso appunto all'interno dell'endosoma che contiene questa proteina virale gene espressa M2. Essa serve per acidificare il glucosoma, poiché l'acidificazione favorisce il disassemblaggio dell'endosoma e la liberazione del materiale virale all'interno della cellula. Quindi mediante l'inibizione del canale M2 il virus rimane racchiuso nell'endosoma in forma inattiva. L'amantadina e la rimantadina sono due farmaci che utilizzano questo target.
• La RNA polimerasi virale, target usato dalla ribavirina (uno dei suoi 4 meccanismi d'azione) e anche da altri farmaci. Il percorso che compie il virus quindi dopo l'endocitosi è la replicazione dell'RNA virale nel nucleo della cellula ospite e la produzione delle proteine virali, che vengono poi espresse all'esterno della cellula durante il budding, cioè l'espulsione del virus assemblato e il rilascio del virione attivo. Durante questa fase accade che spesso i pili rimangano attaccati alla membrana mediante dei residui di acido sialico, rappresentati da bastoncini con una sfera in cima, che sono appiccicosi e trattengono il virus sulla membrana esterna. Per questo esiste un enzima, la neuroaminidasi, che va a tagliare i residui di acido sialico rilasciando il virus. Questo terzo target molecolare si distingue dagli altri dal punto di vista farmacocinetico, poiché è extracellulare, mentre gli altri si trovano all'interno della cellula. Quindi zanamivir e oseltamivir, i farmaci che agiscono andando ad inibire la neuroaminidasi e quindi la liberazione del virione, non richiedono una distribuzione intracellulare, infatti il loro Volume di Distribuzione è basso ma sufficiente.

Tipicità degli antivirali

Alcune tipicità degli antivirali, rispetto agli antibatterici, sono:

• L'attività in vitro è poco indicativa. Nella tipicità degli antibatterici essa è il primo passo per testare l'efficacia di un antibatterico; si parla quasi esclusivamente di attività in vitro, con pozzetti per il ritrovamento della proprietà battericida. Negli antivirali ciò non è importante perché innanzitutto gli antivirali sono degli inibitori della replicazione, inibiscono la replicazione del DNA o dell'RNA; per l'uccisione del virus è necessario il sistema immunitario e questa è un'attività che non si può osservare in vitro perché non abbiamo un sistema che possa comprendere sia l'ospite che il virus.
• In secondo luogo, l'attività in vitro non tiene conto degli effetti collaterali: c'è la possibilità di inibire la replicazione anche nell'ospite.
• L'importanza della risposta immunitaria ci spiega perché negli immunocompromessi e nei cronici spesso ci sono fenomeni di resistenza.
• L'efficacia dipende dal raggiungimento della MIC, la concentrazione minima inibente, nel sito di infezione cioè all'interno della cellula.
• Il coinvolgimento, per alcuni antivirali, di enzimi cellulari in varie fasi di attivazione del farmaco, come l'attivazione trifasica.

Precursori del DNA e RNA

I componenti che vengono inseriti all'interno della molecola di DNA sono nucleotidi o desossinucleosidi trifosfati. Un nucleoside o desossinucleoside è l'unione di una base azotata (timina, adenina, citosina, guanina, uracile) con rispettivamente un ribosio o un desossiribosio (un pentosio). Aggiungendo fino a 3 gruppi fosfato al nucleoside si ottiene il nucleotide, che viene incorporato nel DNA o RNA. Molti antivirali sono degli analoghi strutturali di queste molecole e hanno quindi una buona affinità di legame con la DNA o RNA polimerasi e con un normale meccanismo di inibizione competitiva, competono con queste molecole per il legame con la DNA o RNA polimerasi, riducendone l'attività.

Antivirali attivi contro Herpesvirus (HSV, HHV, VZV, CMV)

Il più famoso è sicuramente l'Acyclovir, che è un analogo della guanosina, ed è attivato mediante la tri-fosforilazione. L'OH in 3' nella guanosina che serve per legare i nucleotidi per formare la catena è assente nell'Aciclovir, quindi il meccanismo d'azione si esplica dapprima con il legame dell'aciclovir alla RNA polimerasi come inibitore competitivo e non essendo in grado di bloccarla quindi è incorporato nel DNA, ma non andrà poi a legare gli altri nucleotidi perché manca l'OH. Funziona quindi da chain terminator perché dà un effetto di terminazione della catena.

Aciclovir

La molecola che viene somministrata subisce una prima fosforilazione ad opera di una kinasi virale, una seconda e una terza fosforilazione da una kinasi cellulare. La prima kinasi è importante perché, essendo virale, significa che l'Acyclovir può funzionare solo in presenza del virus e quindi è attivo solo nelle cellule infette, meccanismo d'azione molto desiderabile in quanto avremo una minore quantità di farmaco in circolo e meno effetti collaterali, quindi una migliore specificità d'azione. D'altro canto alcuni virus sono resistenti proprio perché alterano l'affinità della propria kinasi virale all'aciclovir, quindi anche in presenza del virus, se esso è resistente, l'aciclovir non viene attivato.

Parlando di farmacocinetica, abbiamo una bassa biodisponibilità orale e quindi viene somministrato per via endovenosa o come profarmaco, che è il Valaciclovir, per via orale e convertito in aciclovir dal fegato per effetto di primo passaggio, con una biodisponibilità che si aggira intorno al 70%, molto più alta dell'aciclovir per os che è del 10-30%. Ha un volume di distribuzione intracellulare, quindi elevato e ha dei tempi di dimezzamento molto bassi che aumentano significativamente, però, in caso di insufficienza renale. Ciò ci suggerisce che il farmaco viene escreto principalmente per via renale in forma immodificata. Questa caratteristica è comune anche agli altri inibitori della DNA polimerasi. Se quindi c'è un'insufficienza renale avremo un aumento dei tempi di dimezzamento e aumento del farmaco in circolo. Questi farmaci sono spesso nefrotossici ma più spesso la tossicità è correlata ad infusione troppo rapida. L'aciclovir è utilizzato contro vari tipi di Herpesvirus.