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REAZIONI DI FASE II O DI CONIUGAZIONE
Sono reazioni enzimatiche che possono interessare farmaci/tossici nella loro forma originaria o, più comunemente, metaboliti di fase I;
Conducono generalmente alla formazione di metaboliti inattivi (sia in senso farmacologico cioè metaboliti che non hanno le proprietà desiderate riconducibili al farmaco da cui essi derivano e che non hanno nemmeno una tossicità significativa anche se ci sono delle eccezioni metaboliti che mantengono caratteristiche sovrapponibili a quelle del farmaco da cui esse derivano).
Con la sola eccezione delle reazioni di acetilazione e metilazione, conducono alla formazione di metaboliti che presentano una idrofilia nettamente superiore a quella dei composti da cui derivano e, per questo, più rapidamente escreti con le urine e/o con la bile.
Con la sola eccezione delle reazioni di glucoronoconiugazioni tutte le altre reazioni di fase II (=solfoconiugazioni, acetilazioni, metilazioni,
coniugazioni con glutatione, coniugazioni con amminoacidi) sono catalizzate da enzimi citoplasmatici e mediate da enzimi chiamati trasferasi.
GLUCURONOCONIUGAZIONI- Le glucurondazioni sono le reazioni di fase II più frequenti nella maggior parte dei mammiferi (uomo incluso); nei felini l'attività glucuroniltrasferasica è relativamente scarsa (→ elevata tossicità del paracetamolo nel gatto. Il paracetamolo è un analgesico antipiretico molto usato, relativamente nontossico se utilizzato a dosi opportune ed è un composto che va incontro a glucuronidazione e solfoconiugazione. Il paracetamolo è particolarmente tossico nel gatto perché l'attività UGT nel gatto è estremamente bassa manca una via di detossificazione del paracetamolo (rappresentata da coniugazione con l'acido glucuronico).- Sono catalizzate da enzimi microsomiali [UDP-glucuronosiltrasferasi (UGT)] espressi in vari tessuti
livello epatico, ma in quantità inferiori rispetto a UGT2B7. UGT1A9 è presente in quantità molto basse nel fegato umano. Le UDP-glucuronosiltrasferasi (UGT) sono enzimi che svolgono un ruolo chiave nel metabolismo dei farmaci e delle sostanze estranee presenti nel nostro organismo. Questi enzimi catalizzano la coniugazione di molecole idrofobiche con l'acido UDP-glucuronico, rendendole più solubili in acqua e facilitandone l'escrezione attraverso la bile o l'urina. Le UGT sono ampiamente distribuite nei tessuti del nostro corpo, ma sono particolarmente abbondanti nel fegato, dove svolgono un ruolo fondamentale nel metabolismo dei farmaci. Altre sedi di espressione delle UGT includono il piccolo intestino, lo stomaco, il colon e il rene. Le UGT sono classificate in famiglie e sottofamiglie in base al grado di identità nella sequenza amminoacidica. Nel genoma umano sono codificate 22 UGT, distribuite in 5 sottofamiglie. Le sottofamiglie più importanti per il metabolismo dei farmaci sono UGT1A e UGTB. Le principali UGT coinvolte nel metabolismo dei farmaci sono UGT1A1, UGT1A4, UGT1A9 e UGT2B7. Questi enzimi sono responsabili della metabolizzazione di numerosi farmaci, inclusi molti composti di interesse clinico. L'abbondanza relativa delle proteine UGT a livello epatico può fornire informazioni importanti sulle loro funzioni e sul loro coinvolgimento nel metabolismo dei farmaci. In particolare, UGT2B7 rappresenta circa il 30% delle UGT totali espresse nel fegato umano. UGT1A1 e UGT1A4 sono anch'esse espresse a livello epatico, ma in quantità inferiori rispetto a UGT2B7. UGT1A9 è presente in quantità molto basse nel fegato umano.elevati livelli.
CONTRIBUTO RELATIVO DI SINGOLI ENZIMI UGT EPATICI AL METABOLISMO DEI FARMACI
Sono stati presi in considerazione i 200 farmaci più prescritti nel mercato statunitense e si è andato a vedere quale fosse il contributo delle varie UGT epatiche al metabolismo dei 200 farmaci più prescritti (l'analisi risale al 2002). UGT2B7 è coinvolto nel metabolismo di circa il 40% dei farmaci.
1A1, 1A4, 1A9 nel loro complesso sono coinvolte nel metabolismo di circa il 45% dei farmaci
Questa tabella riporta a sx l'enzima e a dx una serie di substrati che vanno incontro a glucuronidazione.
UGT1A1 è coinvolta nella glucuronidazione di alcune sostanze endogene: bilirubina, 17-β-estradiolo (che presenta glucuronidazione in posizione 3), paracetamolo (va incontro a glucuronidazione diretta).
UGT1A4 è coinvolta nella glucuronidazione del 4-OH tamoxifen.
UGT1A9 è coinvolta nella glucuronidazione del paracetamolo
UGT2B7 è coinvolta nella
glucuronidazione di moltissimi FANS (diclofenac, morfina, naproxen, zidovudine). Moltissimi farmaci appartenenti alla famiglia dei FANS sono acidi carbossilici e il gruppo carbossilico è proprio un sito di potenziale glucuronidazione.
125DISTRIBUZIONE TESSUTALE DI 19 UGT UMANE
Questa tabella riporta la distribuzione tissutale di 19 UGT UMANE. In particolare, oltre la distribuzione nel fegato, si osserva che 1A1, 1A4 e 2B7 sono anche presenti nel piccolo intestino, mentre nel caso dell'1A9 l'intestino non la esprime. Vi sono inoltre delle UGT (1A8 e 1A10) che non sono espresse dal fegato ma si trovano solo in tessuti extraepatici. L'espressione da parte del piccolo intestino è un aspetto importante perché qui c'è l'effetto di primo passaggio.
Le glucuronoconiugazioni richiedono, quale cofattore, l'acido UDP- La sintesi dell'acido UDP glucuronico si realizza a partire da glucosio 1-P e uridinatrifosfato. Una prima reazione che
porta alla formazione di UDP glucosio (catalizzata da UDP-glucosio pirofosforilasi) e una seconda reazione che comporta l'ossidazione del gruppo alcolico del glucosio (ossidrile legato al C7) → a gruppo carbossilico se ossido un alcol primario posso passare attraverso un aldeide e all'acido carbossilico corrispondente. Alla fine si ottiene acido UDP-glucuronico. NATURA DEI SUBSTRATI DI UDP GLUCURONOSIL TRASFERASI (UGT) Il substrato di UGT deve essere una sostanza che presenta un gruppo funzionale opportuno al quale può essere trasferito un glucuronide. Tra i substrati di UGT si annoverano: - Metaboliti di fase I di xenobiotici - Xenobiotici nella loro forma originaria (es. paracetamolo) → - Sostanze endogene (es. bilirubina prodotto del catabolismo dell'eme; 17β-estradiolo) Tutti i substrati di UGT sono accomunati dalla presenza di un sito nucleofilo rappresentato (generalmente) da un gruppo funzionale contenente un eteroatomo (es. N, S, O) che possiede undoppietto elettronico libero.
Il sito di glucuronoconiugazione è generalmente rappresentato da un gruppo funzionale contente un eteroatomo nucleofili (O, N o S).
La reazione di coniugazione (glucuronazione o glucoronidazione) avviene per attacco da parte dell'eteroatomo nucleofilo al carbonio 1 (elettrofilo) dell'acido glucuronico presente nell'UDP-glucuronato. Attacco del nucleofilo rappresentato dal paracetamolo sull'elettrofilo UDP-glucuronato. Il risultato è che si forma il glucuronide (composto privo di attività analgesica, antipiretica, rapidamente escreto con le urine).
Quali sono i gruppi funzionali (caratterizzati dalla presenza di un eteroatomo nucleofilo) più frequentemente coinvolti in reazioni di glucuronidazione?
- OH (fenoli alcoli) i glucuronidi che traggono origine sono chiamati O-glucuronide o chiamati glucuronidi eterei (ROR). 126
- COOH (acidi carbossilici aromatici e alifatici); glucuronide estereo o acil
glucuronide (O-glucuronide)- SH (tioli); S-glucuronide →- Gruppo amminico primario [R-NH ] e secondario [R-NH-R’] N-glucuronide2ES.
O-GLUCURONIDI: GLUCURONIDI DELL’ACIDO SALICILICO
’aspirina viene idrolizzata da esterasi (emivita 15 min), si forma l’acido salicilico (metabolita di fase I),
Nell’acido salicilico sono presenti due gruppi funzionali che sono potenziali siti di glucuronidazione, cioè l’OHe il gruppo COOH. Varie UGT catalizzano sia la glucuronidazione in corrispondenza dell’ossidrile fenolico(dando origine all’acido salicilico glucuronide etereo) però c’è anche la glucuronidazione in corrispondenzadel gruppo carbossilico (dando origine all’acido salicilico glucuronide estereo).Altro esempio è il diclofenac nel quale è presente un gruppo carbossilico. La presenza di un gruppocarbossilico rende la sostanza potenzialmente suscettibile di glucuronidazione. Abbiamo la formazione
Di questo metabolita che si chiama diclofenac acil glucuronide (reazione di fase II). Ma il glucuronide può andare incontro a una reazione di fase I (idrossilazione del carbonio aromatico) è un esempio di reazione di fase I che segue una reazione di fase II.
Il gruppo carbossilico lo ritroviamo nel contesto di numerosi FANS. Il naprossene va incontro a glucuronidazione che va ad interessare un gruppo carbossilico, in analogia al diclofenac, si forma un metabolita chiamato naprossene acilglucuronide (i glucuronidi che traggono origine da acidi carbossilici vengono detti glucuronidi esterei o acilglucuronidi). Il naprossene va anche incontro a reazione mediata da citocromo P450 (CYP2C9) dando come prodotto naprossene O-demetilato (che può andare incontro a solfoconiugazione o glucuronidazione).
La glucuronidazione viene a interessare anche sostanze endogene. Il β-estradiolo è una sostanza endogena principale estrogeno fisiologico. Ha due OH (siti)
potenziali di glucuronidazione), un OH legato acarbonio aromatico (OH3), e un OH che lega un carbonio alifatico che fa parte di un sistema ciclico.
β-estradioloUGT1A1 media la glucuronidazione del 17 in posizione 3 formando un metabolita inattivo che è substrato di MPR2 (trasportatore in grado di estrudere dalla cellula glucuronidi).
UGT2B7 media la glucuronidazione dell'altro OH in posizione 17.
ES. O-GLUCURONIDE: DIGLUCURONIDE DELLA BILIRUBINA (→ acil glucuronide)
Altro esempio di sostanza endogena è la bilirubina. Nel contesto della molecola sono presenti due gruppi carbossilici entrambi vengono glucuronidati e questo è importante perché la bilirubina è una sostanza relativamente tossica e viene trasformata nel rispettivo glucuronide che è un diglucuronide che viene secreto nella bile che va incontro a una escrezione biliare. L'enzima responsabile è UGT1A1.
Tutti i glucuronidi considerati fino ad ora sono O- nei quali
Il residuo di acido glucuronico è legato ad un atomo di ossigeno. ES. N-GLUCURONIDE: GLUCURONIDE DELLA RETIGABINA (farmaco antiepilettico) Varie UGT sono in grado di mediare la glucuronidazione della retigabina. Nel contesto della molecola c'è un NH (è un'ammina primaria, aromatica perché il carbonio che lega il gruppo amminico fa parte di un anello benzenico). Le ammine sono esempi di sostanze che danno origine a N-glucuronidi. 127→ Generalmente i coniugati con acido glucuronico (glucuronidi) sono inattivi privi di significativa attività terapeutica e tossicità. Vi sono delle eccezioni: glucuronidi che sono relativamente attivi o addirittura tossici. Un esempio è la morfina 6-glucuronide (la morfina è il capostipite degli analgesici oppioidi) ed è la sostanza biologicamente attiva presente in maggior quantità nell'oppio). La morfina ha due OH che sono due potenziali siti di glucuronidazione e in
particolare vien