Chimica farmaceutica - farmaci antimicobatterici

La tubercolosi: una malattia diffusa che colpisce miliardi di persone

La tubercolosi è una malattia antimicobatterica diffusa che colpisce 2 miliardi di persone, vale a dire 1/3 della popolazione mondiale, ed uccide ogni anno 2 milioni di persone. L'Organizzazione Mondiale della Sanità (WHO) ha stimato che l'infezione cresce annualmente dell'1% e che per il 2020 ci saranno 1 miliardo di nuovi casi di infezione, 200 milioni di persone svilupperanno la malattia in forma attiva e 35 milioni di queste moriranno di tubercolosi.

La tubercolosi è una malattia particolarmente frustrante da curare per una varietà di fattori concomitanti. Uno degli aspetti più paradossali è che la maggior parte dei farmaci usati per trattare la tubercolosi sono ancora molto efficaci. Tuttavia, perché la terapia abbia successo, si richiede l'uso di una combinazione di più farmaci per almeno sei mesi. La maggior parte (95%) dei casi di tubercolosi si manifesta nei Paesi in via di sviluppo, dove i costi relativamente alti della terapia,

limitata disponibilità di farmaci e le carenze dell'organizzazione sanitaria fanno sì che la terapia sia poco gradita e non completamente seguita dal paziente, con conseguente selezione di ceppi di M.tuberculosis resistenti ai farmaci utilizzati. Infine va ricordato che 2/3 delle persone colpite non hanno accesso ad una terapia efficace. Ma anche quando la terapia è accessibile e adeguatamente utilizzata può risultare parzialmente inefficace contro ceppi multiresistenti di tubercolosi (multi-drug resistant tuberculosis, MDR-TB). Nel 2000 è stato calcolato che il 3,2% dei nuovi casi di tubercolosi (da 185.000 a 414.000) erano multiresistenti. Stime attendibili collocano i costi per il trattamento di MDR-TB intorno a 250.000-750.000 $ per paziente.

Come conseguenza di quanto detto, si è avuto a partire dalla metà degli anni '90 un risveglio di interesse per lo sviluppo di nuovi farmaci antitubercolari ed in particolare per:

Farmaci capaci di trattare efficacemente la forma attiva della malattia in un periodo di tempo più breve e/o con una somministrazione meno frequente e non continuativa:

• Farmaci in grado di curare la MDR-TB
• Farmaci utili a prevenire l'insorgenza della malattia in soggetti a rischio di MDR-TB

Occorrono anche farmaci meno costosi e compatibili con una concomitante terapia antiretrovirale per l'HIV, a causa del crescente problema rappresentato dalla coinfezione da tubercolosi e HIV: 1/3 dei 39 milioni di persone infettate da HIV sono anche infettate dalla tubercolosi, soprattutto nell'Africa sub-Sahariana. I malati di AIDS sono particolarmente vulnerabili alla tubercolosi per via del loro sistema immunitario indebolito, che li rende più suscettibili di attacco da parte del micobatterio ed anche permette ad infezioni tubercolari contratte in precedenza, ma fino ad allora soppresse o contenute dal sistema immunitario, di diventare attive. La tubercolosi

è una delle principali cause di morte deisoggetti che contraggono un’infezione da HIV, ma la terapia simultanea di entrambe le malattie èdifficile: molti medicamenti antitubercolari di prima linea, come la rifampicina, provocano effetticollaterali dovuti ad interazioni tra farmaci se somministrati insieme a farmaci antiretrovirali, perchéutilizzano entrambi la stessa via metabolica a livello epatico.

3AntimicobattericiSebbene siano passati più di 40 anni dalla scoperta dell’ultimo nuovo farmaco antitubercolare(rifampicina), molti nuovi composti sono in sviluppo, alcuni dei quali già in fase clinica.La chemioterapia antitubercolare, che all’inizio si muoveva in parallelo con quella antileprotica, haacquistato una propria fisionomia con la scoperta nel 1944 della streptomicina, il primo antibiotico adessere usato nella cura della tubercolosi, e con il successivo avvento nel 1952 della isoniazide, chehanno fatto cadere in disuso il DDS

Come antitubercolare. A partire dal 1955, l'associazione distreptomicina, acido p-aminosalicilico e isoniazide è stata adottata come trattamento standard nei Paesi occidentali. Non sarà mai enfatizzato abbastanza che, ai fini di una cura adeguata, il completo rispetto del regime terapeutico è almeno altrettanto importante del livello di efficacia dei farmaci somministrati. Ancora peggiore, il mancato rispetto della terapia prescritta è probabilmente la causa principale dell'insorgenza e della diffusione di ceppi di M. tuberculosis multiresistenti.

Antitubercolari di scelta primaria (first-line drugs)

Un posto preminente occupano in questo gruppo l'isoniazide, la rifampicina e la pirazinamide, seguiti subito dopo dall'etambutolo e dalla streptomicina.

Isoniazide (INI)

L'isoniazide o idrazide dell'acido isonicotinico (INI), scoperta casualmente nel corso di indagini sui semicarbazoni di aldeidi aromatiche eterocicliche correlati con

il tiacetazone, è oggi uno dei più importanti chemioterapici antitubercolari. E' molto attiva e pochissimo tossica (effetti collaterali sono cefalea, vertigini e neurotossicità), ma ha lo svantaggio di presentare il fenomeno della chemioresistenza. Infatti con il tempo, essendo la tubercolosi una malattia cronica a lungo decorso che richiede lunghi tempi di cure, si formano ceppi di micobatterio tubercolare capaci di resistere all'azione dell'INI. A questo inconveniente, più o meno tipico di tutti i chemioterapici antitubercolari (e non solo antitubercolari) si ovvia con la somministrazione di altri antitubercolari di scelta primaria o con l'uso di associazioni di INI con altri antitubercolari di scelta primaria o secondaria. L'INI viene somministrata generalmente per via orale in compresse da 50 mg o come sciroppo e talvolta per via parenterale o rettale. E' in realtà un profarmaco il cui meccanismo di azione è stato.completamente chiarito solo moltorecentemente (seconda metà degli anni '90). Per azione di una catalasi-perossidasi (KatG) l'isoniazidedà origine ad una specie radicalica altamente instabile che blocca l'NADH e di conseguenza l'enzimaInhA (reduttasi NADH-dipendente), la cui attività è necessaria per operare la riduzione di acidi grassiinsaturi in acidi grassi saturi che andranno a formare gli acidi micolici, costituenti essenziali e specificidella parete cellulare del micobatterio (vedi Figura 16 nel capitolo 5.4 Profarmaci). 4AntimicobattericiSi ottiene sinteticamente a partire dalla piridina (Tavola 2). Questa per trattamento con zinco inpresenza di anidride acetica subisce una dimerizzazione riduttiva a dipiridilderivato, che perriscaldamento perde piridina per dare una diacetildiidropiridina. Per riduzione di questo con zinco edacido cloridrico (riduzione di Clemmensen) si ottiene la 4-etilpiridina, che viene a sua voltaossidazione sulla catena laterale ad acido 4-piridincarbossilico o acido isonicotinico. Da questo, per esterificazione e successivo trattamento con idrazina, si perviene all'INI. L'acido isonicotinico necessario per la sintesi dell'isoniazide si può ottenere alternativamente dall'acido citrico. Quest'ultimo, per parziale esterificazione con etanolo in presenza di acido p-toluensolfonico, fornisce un diestere che, sottoposto a reazione con ammoniaca sotto pressione e alla temperatura di 130 °C, porta all'acido 2,6-diidrossipiridin-4-carbossilico. Quest'ultimo, per clorurazione e successiva riduzione, fornisce l'acido isonicotinico. Oltre che da sola e nelle associazioni, l'INI trova applicazione in terapia sotto forma di sali e di derivati alla funzione idrazidica. Questi derivati sono chemioterapici antitubercolari meno tossici e meglio tollerati dell'isoniazide, per cui vengono talora preferiti al farmaco madre. Sembra comunque accertato che la loro efficacia sia legata alla presenza dell'anello isonicotinico.

attività sia dovuta alla messa in libertà in vivo di INI ad opera di enzimi idrolitici, pur essendo loro stessi risultati attivi in vitro. Si tratta per lo più di composti di derivatizzazione (idrazoni) dell'INI con aldeidi aromatiche ed eterocicliche.

Rifamicine

La rifamicina B (Tavola 3), un antibiotico naturale isolato dai terreni di coltura dello Streptomyces mediterranei (successivamente riclassificato come Nocardia mediterranea ed infine come Amycolatopsis mediterranea), ed i derivati semisintetici rifamicina SV, rifamide e rifampicina appartengono alla classe degli antibiotici. Posseggono una struttura piuttosto complessa caratterizzata da una catena di natura alifatica, biogeneticamente derivante da unità propionato, i cui estremi sono collegati ad un gruppo cromoforo naftoidrochinonico variamente sostituito. Questo tipo di struttura è detto ad "ansa" e gli antibiotici che la contengono (rifamicine, tolipomicine,

streptovaricine, geldamicina e maitansina) vengono chiamati "ansamicine".

Le rifamicine sono attive in vitro contro germi Gram-positivi, incluso il bacillo di Koch, ed in misura minore contro batteri Gram-negativi. Tuttavia le rifamicine, in particolare la rifamicina SV, non sono attive per via orale e l'uso clinico di questi antibiotici era limitato alla somministrazione parenterale.

La scoperta della rifampicina a metà degli anni sessanta ha risolto i problemi associati allo scarso assorbimento orale di questi antibiotici. Le rifamicine hanno una spiccata affinità per il tessuto epatico, dove vengono concentrate, metabolizzate ed eliminate con la bile, effettuando in seguito, per riassorbimento intestinale, un circolo entero-epatico. La rifampicina, oltre che in tisiologia, è utilizzata nelle infezioni epato-biliari, in otorinolaringoiatria ed in dermatologia; può provocare disturbi gastrointestinali ed eruzioni cutanee. Oltre che da sola la

rifampicina è usata in associazione con altri chemioterapici antitubercolari onde evitare l'insorgere di chemioresistenza. Per quanto riguarda il meccanismo di azione, la rifampicina inibisce la sintesi dell'RNA batterico legandosi alla subunità beta della RNA polimerasi DNA-dipendente del batterio. È interessante osservare che le rifamicine sono l'unica classe di antibiotici di uso clinico con questo meccanismo d'azione. Mentre le modifiche sperimentate sul ponte alifatico della rifamicina causano generalmente riduzione dell'attività e non vengono perciò di solito attuate, le modifiche strutturali alle posizioni C3/C4 del nucleo naftalenico continuano a produrre derivati provvisti di potente attività e somministrabili per os. Per esempio il KRM-1648, un nuovo derivato rifamicinico con un raggruppamento 5-piperazinilbenzossazinico alle posizioni C3/C4 è risultato sia in vitro che in vivo molto più attivo.attivo dellae MIC contro 30 isolati clinici di M. tuberculosis pari a 0.016rifampicina, mostrando valori di MIC50 90e 2 µg/ml, rispettivamente. Questi valori sono molto più bassi di quelli mostrati dalla rifampicina, che