Farmacologia e farmacognosia

REAZIONI DI IDROLISI

Sono realizzate dalla carbossiesterasi cioè enzimi ubiquitari (sangue, microsomi

epatici, rene ed altri tessuti) che catalizzano l’idrolisi di esteri e di amidi. Alla classe

delle carbossiesterasi appartiene la colinesterasi che idrolizza gli esteri della colina.

12/10/17

FASE II: REAZIONI DI CONIUGAZIONE

Servono per coniugare il farmaco con eventuali molecole nel nostro organismo.

La fase II subentra quando porto a termine la fase I, durante la quale il farmaco ha

già subito delle modificazioni atte a rendere il farmaco il più idrofilo possibile, in

maniera da renderlo facilmente eliminabile. Alcuni farmaci sono già polari come ad

esempio il paracetamolo quindi arrivano direttamente in fase II, bypassando la I.

A volte arrivare direttamente alla fase II è un fenomeno positivo poiché bypassiamo

la specie tossica per gli epatociti nella fase I.

Coniugazione significa inattivazione del farmaco che non produce specie tossiche.

L’obbiettivo del metabolismo è quello di rendere più polare possibile il farmaco, ma

quelle reazioni che avvengono in fase I non sono sufficienti, quindi devono essere

addizionate di altri gruppi che subentrano in questa seconda fase. Queste reazioni in

fase II sono divise in 5 gruppi e sono catalizzate da enzimi (transferasi) che possono

essere localizzati sia nei mitocondri che nel citoplasma. Quali sono?

- Glicuronoconiugazione (coniugazione con acido glucoronico)

- Solfoconiugazione

- Acilazione 26

- Coniugazioni con glutatione

- Coniugazione con amminoacidi come la glicina, glutammina e cisteina.

PROCESSO DI GLUCORONAZIONE

C’è il trasferimento del glucuronato mediato dall’enzima UDP-glucuroniltransferasi,

il farmaco legato a questo generalmente viene reso inattivo e pronto per essere

eliminato o attraverso la bile o attraverso il fegato. Ci sono però eccezioni per cui il

farmaco rimane attivo e cioè la morfina (deriva dal profarmaco codeina), questa a

sua volta quando riceve acido glucoronico forma due intermedi, se si inserisce in

posizione 3 forma la Morfina-3-glucuronide, con attività opposta alla morfina, se

invece si inserisce in posizione 6 a formare la Morfina-6-glucuronide ha attività

ancora più elevata rispetto alla morfina stessa.

L’aspirina in fase I attraverso l’idrolisi permette la formazione di acido salicilico, che

ha un gruppo ossidrilico importante perché la transferasi in fase II quando inserisce

glucuronato produce una molecola con PM più elevato e la molecola è ancora più

polare.

Quando ci sono condizioni in cui la coniugazione con l’acido glucoronico porta a

molecole con PM > 500 la via di eliminazione è quella epatica, se si formano invece

molecole con PM < 250 la via di eliminazione è quella renale. Quindi dipende dalle

caratteristiche che si generano una volta che si inserisce questo acido.

SULFOCONIUGAZIONE

La coniugazione dei farmaci con acido solforico avviene ad opera delle

sulfotransferasi, enzimi citosolici che richiedono come cofattore il 3’-

fosfoadenosina-5’-fosfosolfato (PAPS). L’attività di questo enzima è elevata a livello

di fegato, intestino, rene, polmone e cervello.

Il paracetamolo supporta anche questo tipo di coniugazione.

CONIUGAZIONE CON AMMINOACIDI

Sono amminoacidi come la glicina, glutammina e taurina che permettono la

coniugazione. Sono farmaci e metaboliti di fase I che presentano gruppi carbossilici

liberi. Qui succede che vi è un cofattore che aiuta l’enzima N-acili transferasi a far

avvenire il trasferimento di un amminoacido.

ACETILAZIONE

Le acetilazioni sono importanti per quei farmaci che possiedono gruppi amminici

aromatici (es. sulfanilimide) e gruppi idrazinici.

La reazione è catalizzata dall’enzima citosolico (e principalmente espresso nel

fegato) N-acetiltransferasi che ha come cofattore l’acetil CoA.

Esistono due forme dell’enzima NAT1 e NAT2, codificate da geni diversi: esistono

inoltre diverse forse alleliche di NAT2 (polimorfismo genetico) a ridotta attività 27

catalitica responsabili del fenotipo acetilatore lento (aumento della biodisponibilità

dei farmaci con effetti tossici sull’organismo).

Questi enzimi transferasi, così come i citocromi P-450 potranno subire delle

modificazioni genetiche che possono portare alla produzione di altri enzimi ed

evocare un aumento o diminuzione della loro attività modificandone i contenuti a

livello ematico: aumento (effetto terapeutico maggiore o effetti indesiderati), o

diminuzione (inefficacia della terapia).

CONIUGAZIONE CON GLUTATIONE

Il glutatione è un tripeptide dotato di proprietà antiossidanti presente in diversi

tessuti, soprattutto nel fegato. I farmaci coniugati con glutatione sono privi di

attività farmacologica e vengono eliminati sia attraverso la bile o con le urine solo

dopo ulteriore trasformazione in derivati dell’acido mercapturico.

METILAZIONE

Abbiamo altri meccanismi di fase II come le metilazioni che avvengono

particolarmente su farmaci che contengono eteroatomi, quelli che maggiormente

incidono sono O, N, S.

Catalizzano il trasferimento di un gruppo metilico alla molecola attraverso enzimi

metiltransferasi che hanno come cofattore la S-adenosilmetionina (SAM).

Le catecolamine vengono inattivate grazie alla metilazione dovuta all’enzima

Catecol-O-metiltransferasi (COMT).

FATTORI CHE INFLUENZANO IL METABOLISMO

Generalmente i farmaci passano in fase I dove si inseriscono quei gruppi per renderli

compatibili con la fase II.

I fattori che influenzano questo metabolismo dei farmaci sono:

- Età: è importante perché nei neonati i sistemi enzimatici oltre alle pareti che

non sono ancora ben formate, sono ancora immaturi, quindi viene a mancare

quella componente in più che ha una persona adulta. Negli anziani invece il

fegato si riduce di dimensioni ed ha un modesto apporto di sangue ed una

attività enzimatica meno intensa.

- Sesso

- Stato di nutrizione

- Razza: sempre tenendo in considerazione il CYP2D6, negli europei posso

avere metabolizzatori lenti del 5-10%, africani 2-5% ed orientali <1%; mentre

metabolizzatori molto rapidi sono molto sviluppati in alcune razze di etiopi

nella percentuale del 20% molto elevata, poi spagnoli 7% e scandinavi 1.5%.

- Patologie: che sono soprattutto a carico del fegato, se questo non svolge le

proprie funzioni come chi è affetto da cerrosi epatica; vengono a mancare

tutti quei presupposti che portano all’inattivazione del farmaco. 28

- Un’altra patologia può essere lo scompenso cardiaco che riduce l’apporto di

sangue al fegato. Se il fegato viene a meno alcuni farmaci vengono

metabolizzati in misura inferiore, per questo è necessario ridurre le

concentrazioni

- Interazioni tra farmaci

Farmacogenetica: lo studio da un punto di vista genetico che varia da individuo a

individuo nei confronti della risposta ai vari farmaci. Fu studiato per prima nel 1959.

Oggi è una branca molto importante.

Farmacogenomica: branca che si occupa di analisi e determinazione del genoma e

dei suoi prodotti allo scopo di correlare queste informazioni con la risposta al

farmaco presente a livello cellulare, tessutale, di individuo o di popolazione, alla fine

di individuare nuovi bersagli terapeutici, scoprire e sviluppare farmaci o studiare la

risposta ad essi.

La farmacogenetica è limitata ad un numero definito di geni noti, mentre invece la

farmacogenomica si estende all’intero genoma.

Identità genetica nella nostra specie Homo Sapiens: i vari genomi sono identici al

99,9%. 3200000 nucleotidi sono differenti. Tra ogni coppia di individui i genomi

differiscono per circa 3 milioni di basi nucleotidiche e tra ogni coppia di individui i

proteomi differiscono per circa 100.000 aa.

Geni che influenzano la risposta al farmaco:

1) Farmacocinetica: la maggior parte dei farmaci si diffondono in maniera

passiva, altri mediati da trasporto attivo, qui uso proteine che possono

subire modificazioni genetiche così come enzimi del metabolismo.

2) Farmacodinamica: recettori, canali ionici, enzimi e proteine regolatrici,

anche questi sono tutte proteine che possono subire modificazioni

genetiche.

Tutte queste proteine della farmacocinetica e dinamica se vengono modificate

geneticamente portano a risposte diverse.

Le variazioni genetiche più frequenti sono:

- i Poliformismi di fase I: varianti alle eliche presenti > 1% della popolazione.

Dovute a sostituzioni di singole basi, inserzioni e delezioni, ed a variazioni del

numero di tandem ripetuti. Il tipo più comune sono i polimorfismi a singolo

nucleotide.

Il polimorfismo a singolo nucleotide consiste nella sostituzione di una singola

base che porta a conseguenze di cambiamento delle funzionalità di queste

proteine.

L’1% può avere un significato biologico se cade nelle regioni codificanti o

regolatrici.

Questi polimorfismi possono essere collegati in fasi diverse del cromosoma o

a livello di esoni o di introni. Il polimorfismo genetico dipende quindi dalle 29

mutazioni genetiche che determinano l’espressione di proteine varianti tra gli

individui ed è responsabile della variabilità della risposta dei farmaci.

Quando si hanno polimorfismi a singolo nucleotide si generano

metabolizzatori lenti o rapidi. Quali sono le conseguenze?

Sono un accumulo sistemico per ridotta clearance epatica e rischio di reazioni

avverse.

Anche qui dobbiamo sempre fare riferimento alle concentrazioni ematiche del

farmaco. Quindi le conseguenze sono le concentrazioni emivita del farmaco

nel sangue.

Quando ho un fenotipo lento cioè metabolismo lento, aumenta il farmaco di

concentrazione andando incontro a maggior propensione di avere effetti

indesiderati. Questa è la condizione in cui il polimorfismo mi ha creato un

metabolismo lento. Qui può intervenire il sistema di inibizione. Nel lato

opposto quando il polimorfismo accelera il metabolismo, le concentrazioni di

farmaco diminuiscono e quindi ho inefficacia terapeutica.

Un normale metabolismo arriva ad un massimo e poi si abbassa rapidamente

quando viene metabolizzato ed è tutto nella norma.

Il citocromo P450 CYP2D è responsabile per il metabolismo del 25-30% dei

farmaci, tra cui antiaritmici, antidepressivi triciclici, neurolettici,

β-bloccanti,

antitussivi e narcotici.

Tutti metabolizzati da questa sottofamiglia di citocromo P450, la quale può

andare incontro a queste modificazione genetiche a singolo nucleotide che

portano ad un metabolismo lento o veloce.

Effetti farmacologici in pazienti con polimorfismi di CYP2D6

Se io sto assumendo degli antidepressivi e ho un metabolizzatore lento ho un

aumento della concentrazione ematica e quindi