Fans: farmaci antiinfiammatori non steroidei

Fans

Percezione del dolore e ruolo dei fans

La percezione del dolore parte dai recettori periferici, arriva mediante le fibre nervose, progressivamente sempre più grandi, al cervello e poi qui viene elaborata a livello corticale; questo fa sì che ci sia l'intervento di farmaci a vari livelli. Abbiamo già visto i farmaci più periferici, cioè gli anestetici locali, e una parte più centrale, cioè a livello corticale, con gli anestetici generali. A livello immediatamente inferiore ci sono i farmaci analgesici non narcotici (quelli narcotici sono gli oppiacei) che hanno però proprietà antinfiammatorie e antipiretiche; questi farmaci sono comunemente noti come FANS, cioè farmaci antinfiammatori non steroidei.

Sono una classe di farmaci usati in patologie in cui c'è principalmente un'infiammazione, analgesi e piresi, e vengono utilizzate sia per l'infiammazioni croniche che acute. Sono senza obbligo di prescrizione e hanno un mercato molto vasto.

Caratteristiche dell'infiammazione

Le 5 fasi caratteristiche dell'infiammazione Tumor, Rubor, Calor, Dolor e Functio Laesa si verificano perché i tessuti rispondono a un insulto (danno meccanico, chimico, termico, ecc.) che si traduce in qualche modo nel rilascio di messaggeri. In realtà, questi 5 segni sono una risposta difensiva che attiva l'organismo a seguito di un danno.

Le sostanze principali rilasciate sono l'istamina, che incide molto sulla permeabilità vascolare e non ha effetto su dolore e chemiotassi (nessuno prende un antistaminico perché ha mal di testa); eicosanoidi che derivano dai fosfolipidi di membrana e che per azione delle fosfolipasi A2 determinano la sintesi di Acido Arachidonico, che a sua volta dà leucotrieni o, per azione delle COX, origina una serie di sostanze chiamate prostanoidi.

(Toccando delle foglie di ortica si può accusare una sensazione dolorosa, questo perché l'ortica in superficie è costituita da una serie di aculei che sono delle strutture di ossalato di calcio molto sottili e quindi molto friabili, che a contatto con la pelle si rompono, cioè come un ago penetrano nella pelle e iniettano all'interno ciò che è presente all'interno di questi coni, cioè istamina, bradichinina, ecc.)

Quindi, nell'infiammazione il danno iniziale produce il rilascio di mediatori dell'infiammazione e questo comporta tutta una serie di effetti, cioè vasodilatazione, dovuta a un aumento della permeabilità vascolare, fenomeni di risposta immunitaria quindi migrazione dei leucociti, chemiotassi, fagocitosi e infine proliferazione delle cellule connettivali che servono per riparare il danno; sono quindi tutta una serie di fenomeni a cascata, e si può arrivare fino anche all'attivazione della cascata del complemento, l'attivazione del sistema di coagulazione, dei mastociti e poi anche aggregazione piastrinica.

Prostaglandine e eicosanoidi

A noi interessano principalmente le prostaglandine che hanno un grosso effetto a livello della permeabilità vascolare, cioè vanno ad aumentare la permeabilità e questo comporta il passaggio di acqua dal torrente circolatorio ai tessuti portando anche al gonfiore che a sua volta stimola le terminazioni dolorose e porta al dolore; oltre a questo, le prostaglandine fanno chemiotassi e in minima parte producono anche un certo effetto dolorifico, su quest'ultimo è principalmente responsabile la bradichinina. Quando parliamo di prostaglandine parliamo più in generale di eicosanoidi. Gli eicosanoidi sono appunto i mediatori chimici dell'infiammazione e partono dai fosfolipidi di membrana, e possono avere due vie cioè quella della lipossigenasi e quella della fosfolipasi A2, che portano alla produzione di acido arachidonico, che poi grazie all'effetto delle ciclossigenasi avremo la formazione dei prostanoidi, cioè prostaglandine, prostacicline e trombossano.

Abbiamo effetti diversi anche a seconda del tipo di prostaglandine che viene attivata, per esempio le PGE2 sono importanti principalmente a livello della muscolatura liscia vascolare, a livello del cervello e dei reni; invece le PGD2 sono importanti a livello dei mastociti e delle vie aeree e dei linfociti; altre prostaglandine invece sono importanti a livello uterino perché sono anche mediatori della contrazione a questo livello, ecc..

Acido arachidonico e cox

L'Acido Arachidonico viene trasformato attraverso l'azione delle COX in una serie di altre sostanze. Le COX portano questo nome perché danno una ciclizzazione inserendo Ossigeno attraverso residui amminoacidici che hanno un ruolo importante come la Tyr 385, infatti questa Tyr è importante per lo scambio di elettroni che è alla base dell'effetto che la ciclossigenasi ha sull'acido arachidonico. Questi enzimi non hanno solo attività di ciclossigenasi, ma ha anche un'attività perossidasica e quindi fa anche quest'altro tipo di reazioni.

Le COX sono di due tipi, cioè due isoforme, COX1 e COX2, e in realtà probabilmente esiste anche una terza. La COX1 è costitutiva, quindi espressa in tutti i tessuti, ha un ruolo fisiologico anche nell'omeostasi, non è indotta dalle citochine e non è influenzata dagli steroidi, i quali invece agiscono principalmente sulla COX2, questo spiega perché i farmaci steroidei hanno un effetto antinfiammatorio più marcato agendo direttamente sulla COX2 ovviamente questo fa sì che abbiano tutt'altri effetti collaterali.

La COX2 è anch'essa presente in alcuni tessuti ma rispetto alla COX1 è sicuramente inducibile per esempio in risposta a un'infiammazione, cioè viene indotta in seguito a un trauma, e quindi è quella che viene espressa nelle cellule immunocompetenti, quindi entra in gioco anche nelle patologie croniche infiammatorie, e viene indotta dalle citochine ed è appunto inibita dagli steroidi.

Quello che ci interessa è la struttura, entrambe sono dimeri, cioè abbiamo 2 subunità identiche, in cui vi sono varie porzioni ordinate, domini, che hanno un ruolo preciso (per esempio i domini transmembranari sono porzioni di proteine che hanno un ruolo specifico, per esempio apertura o chiusura del canale).

Abbiamo diversi domini, cioè il dominio MBD che serve alla proteina per ancorarsi alla membrana; il dominio EGF che lega appunto EGF cioè il fattore di crescita dell'epidermide; il dominio catalitico deputato alla trasformazione dell'Acido Arachidonico in tutto quello che viene dopo, e quindi è interessato nella sintesi delle PG. È presente anche l'Eme, quindi una porzione prostetica, questo ha un atomo di Ferro centrale che ha indice di coordinazione 6 e fa 4 legami sul piano con altrettanti lone pair di Azoti di anelli pirrolici dovuti alla porzione porfirinica, poi abbiamo un legame sotto il piano che lega un AA il quale sarà diverso a seconda del tipo di proteina che stiamo considerando (generalmente il residuo è una Cys, Hys, ecc), il sesto legame dipende dall'attività dell'enzima, per esempio lega l'O che poi viene trasferito.

L'eme è nel sito attivo perché gioca un ruolo importante nella biosintesi delle PG in uno dei passaggi in cui si lega l'ossigeno. Esso è circondato da residui amminoacidi, anch'essi particolarmente importanti perché giocano un ruolo chiave nell'interazione con alcune sostanze che hanno attività antinfiammatoria.

Meccanismo d'azione dei fans

Quello che interessa molto è vedere come arriva l'acido arachidonico all'interno del sito dell'enzima e come è importante anche il ruolo di un altro AA cioè della serina. Se noi facciamo una sezione trasversale dell'enzima possiamo appunto vedere che in alto al sito catalitico abbiamo l'eme, e il canale al sito di accesso all'acido arachidonico è dal basso, cioè a livello della membrana, questo è ovvio perché l'acido arachidonico viene proprio generato dai lipidi di membrana. Questo ci fa capire come la lipofilia gioca un ruolo importante nelle molecole che consideriamo. L'Acido Arachidonico entra in questo canale che è relativamente stretto, in cui troviamo diversi amminoacidi tra cui la Ser, cioè questo residuo lo troviamo immediatamente prima di accedere al sito catalitico.

Questa Ser ha un ruolo fondamentale, infatti trovandosi in questo punto, cioè alla fine di questa porzione ristretta del sito catalitico, se viene in qualche modo trasformata tale da avere un ingombro sterico maggiore che chiude il canale, impedisce all'acido arachidonico di raggiungere il sito catalitico, di conseguenza impedisce che l'acido arachidonico diventi prostaglandina. Questo è il meccanismo con cui funziona l'acido acetil salicilico, che è uno di quei rari farmaci che agiscono con meccanismo covalente, infatti esso va ad acetilare questa serina, quindi aggiunge un gruppo acetile a livello del gruppo OH della serina, l'ingombro sterico che ne deriva fa da tappo e impedisce l'ingresso dell'acido arachidonico.

Per quanto riguarda gli altri amminoacidi importanti per l'acido arachidonico, molto importanti sono gli amminoacidi che interagiscono con il COO- dell'acido arachidonico che sono ovviamente carichi positivamente, in particolare troviamo Arg 120 che immobilizza l’acido facendo delle interazioni elettrostatiche. La Tyr 355 è importante e fa legami idrogeno mettendo a disposizione il suo gruppo OH e interagendo con il COO-. Quindi entrambi bloccano il gruppo carbossilico facendo in modo che l'acido arachidonico sia orientato in maniera opportuna tale che il doppio legame si trovi in prossimità dell'eme e della Tyr 385, quindi bloccando questa posizione si fa sì che l'acido arachidonico occupi meglio quella tasca, riesce a fare l'interazione che abbiamo visto prima, e poi l'eme si trova immediatamente vicino da far sì che interagisca con l'ossigeno, l'ossigeno poi trasferisce a sua volta gli elettroni, ecc.., e avviene la trasformazione che ci interessa.

Ovviamente ci sono anche altre interazioni di legame, infatti è una molecola sufficientemente lunga con molti atomi di carbonio, e quindi avrà tutta una serie di interazioni minori di tipo idrofobico, interazioni di Van Der Waals, in cui prendono parte tutta una serie di amminoacidi con una catena non carica, ad esempio le interazioni di Van Der Waals sono a carico di Leu e Ala, le interazioni di stacking ad opera di Trp e Phe.

Differenze strutturali tra COX-1 e COX-2

Le due ciclossigenasi hanno delle differenze strutturali ma non così marcate, infatti dal punto di vista amminoacidico le differenze sono piccolissime, per esempio l'amminoacido 523 è nella COX1 una isoleucina mentre nella COX2 una valina, questo fa sì che ci sia in questo caso una tasca laterale nella COX2 che nella COX1 non c'è, questo è dovuto semplicemente per effetto di questo ingombro, in realtà questo ingombro non dipenda solo da questo amminoacido ma ne sono coinvolti anche altri 2, cioè il 513 che sono nella COX1 una His e nella COX2 una Arg, e nella 434 abbiamo di nuovo rispettivamente una isoleucina e una valina. Quindi questi 3 insieme nella COX2 costituiscono questa tasca addizionale.

Fans: inibitori non selettivi

Per quanto riguarda i FANS il loro meccanismo è stato scoperto molto dopo l'ingresso in terapia, infatti John Vane si rese conto di come funzionavano, cioè proprio inibendo la ciclossigenasi in maniera reversibile. L'attività è di tipo analgesica, antinfiammatoria e antipiretica, infatti questo processo infiammatorio va a richiamare una serie di sostanze chiamate pirogeni che vanno ad innescare come risposta un innalzamento della temperatura.

Si possono avere differenti classificazioni dei farmaci, per esempio in base al target e quindi avere inibitori COX1 e COX2 non selettivi, e inibitori selettivi delle COX2, poi a parte c'è il paracetamolo perché ha un meccanismo diverso; oppure possiamo classificarli in base alla chimica quindi abbiamo per esempio gli acidi carbossilici aromatici, gli acidi aril-alcanoici, derivati eterociclici.

Gastropatia da fans non COX selettivi

Il principale effetto collaterale è la gastropatia attraverso il così detto doppio danno: danno una prima lesione perché sono composti acidi, infatti i FANS per effetto dell’ambiente gastrico acido sono nella forma associata e facilmente assorbite dalle cellule dell’epitelio gastrico, all’interno delle quali liberano a loro volta protoni; e una seconda lesione per l'effetto sulle prostaglandine, che hanno un ruolo di protezione della mucosa e di conseguenza andando a ridurre la loro sintesi si riduce il meccanismo di protezione della mucosa gastrica, infatti inibiscono le PGE2 che da una parte ha effetto sulla secrezione acida, dall’altra ha anche effetto sulla mucosa, e quindi di conseguenza abbiamo gastrolesività. Entrambi i fattori dunque danno il danno gastrico.

In patologie croniche il problema dell’acidità diventa importante e quindi si associano gastroprotettivi, come gli inibitori di pompa, oppure in alcuni casi si somministrano degli antiacidi, in particolare quest'ultimi sono utilizzati quando sono terapie più di breve tempo.

(Il bicarbonato non è un antiacido, anzi è sconsigliata la somministrazione in pazienti che hanno per esempio delle ulcere, infatti lo ione bicarbonato in H+ dà acido carbonico che in acqua dà CO2 e H2O, e la CO2 dà proprio problemi in quanto nel caso di un soggetto con ulcera in cui la parete gastrica è già lesionata producendo CO2 andiamo a gonfiare la superficie che è già di suo lesionata e di conseguenza si può rompere; poi inoltre lo ione bicarbonato è anche insieme allo ione sodio che passa molto facilmente, e come sappiamo però nelle membrane deve mantenersi una certa osmolarità, di conseguenza se passa uno ione ne deve passare anche l'altro, quindi il passaggio dello ione sodio comporta anche il passaggio di un po' di ione bicarbonato quindi arriva anche nel torrente circolatorio, e essendo alcalino, causa alcalosi sistemica. Questi sono i 2 motivi per cui è da evitare il bicarbonato, o meglio è consigliato solo nei casi in cui dà effetti positivi, ci)