Lezione FARMACOLOGIA 08-10-2015

Docente: Prof. Spina

Lucia Paiano

IN QUESTA SBOBINATURA SONO STATI INSERITI ANCHE PICCOLI APPUNTI RISULTANTI DAL CONFRONTO CON LE SBOBINATURE DEGLI ANNI PRECEDENTI RIGUARDO LA MEDESIMA LEZIONE.; INOLTRE PER FACILITARE LO STUDIO HO AGGIUNTO ANCHE LE SLIDE DEL PROF UTILI TUTTO IN QUESTO UNICO FILE!

FARMACOCINETICA (parte seconda)

PREMESSA: ieri abbiamo introdotto la farmacocinetica distinguendo le QUATTRO TAPPE FONDAMENTALI che sono:

• Assorbimento • Distribuzione • Metabolismo • Eliminazione

Queste fasi non avvengono in maniera staccata, ma nell’organismo sono più o meno associate, perché una volta che il farmaco viene assorbito, si distribuisce, CONTEMPORANEAMENTE verrà metabolizzato ed eliminato. Abbiamo inoltre considerato come proprietà fondamentale di un farmaco la LIPOSOLUBILITA’, che gli permette di attraversare “ostacoli” come la membrana cellulare secondo gradiente di concentrazione. E avevamo parlato delle due prime tappe: l’assorbimento e la distribuzione. Della prima via abbiamo detto quelle che sono le VIE DI SOMMINISTRAZIONE di un farmaco, della seconda invece, la distribuzione, ricordiamo che gli organi che vengono raggiunti prima sono quelli molto vascolarizzati e che il farmaco non circola da solo ma legato a proteine plasmatiche. Infine abbiamo parlato del passaggio del farmaco attraverso la BEE :anche in questo caso solo i farmaci LIPOSOLUBILI le riescono ad attraversare e questo stesso concetto è valido anche per la placenta dove è da tenere in considerazione soprattutto in gravidanza per eventuali problemi a l feto. Oggi parleremo invece della terza e quarta tappa: IL METABOLISMO E L’ELIMINAZIONE dei farmaci.

3. METABOLISMO

Chi ci ha messo gli enzimi del metabolismo? Il PADRE ETERNO che non poteva pensare che ci fossero stati i farmaci in futuro, per cui questi enzimi devono essere in grado di ELIMINARE IL FARMACO. Ieri abbiamo sottolineato che i farmaci più liposolubili sono gli anestetici. Immaginiamo di essere sottoposti ad una anestesia, dopo 10 secondi il farmaco arriva al cervello ma essendo liposolubile, così come entra velocemente, esce velocemente. L’anestesista infatti durante l’intervento rimane accanto al paziente proprio perché , in caso di prolungamento di un intervento deve somministrare altre dosi del farmaco in questione. Questo perché come dicevamo l’anestetico esce velocemente dalle BEE tornando nella circolazione, arriverà al rene dove nel tubulo renale sarà molto concentrato e liposolubile per cui il99,9% rientrerebbe nella circolazione e quindi nuovamente all’encefalo. Risultato= continui RISVEGLI e RIADDORMENTAMENTI. Ciò NON AVVIENE proprio perché ABBIAMO GLI ENZIMI DEL METABOLISMO CHE HANNO LO SCOPO DI TRASFORMARE UNA SOSTANZA DA LIPO A IDROSOLUBILE CHE VERRA’ RIASSORBITA MOLTO DI MENO E QUINDI VERRA’ ELIMINATA. Ritornando al nostro anestetico, sarà eliminato pian pianino dal rene e quindi, durante l’intervento ad un certo punto il chirurgo dice all’anestesista di non somministrare più anestetico perché l’intervento si sta concludendo.

Lo stesso discorso vale esattamente per il glucosio. Se un soggetto ha una glicemia bassa, il glucosio non lo eliminiamo , ce lo riprendiamo. Solo quando superiamo i 160/170 mg/dl lo eleminiamo nelle urine. Qui vale lo stesso concetto. Come per l’acqua, ne filtriamo centinaia di litri ma solo 1-1,5l ne eliminiamo. Definizione: Per metabolismo o biotrasformazione si intende la trasformazione di un farmaco in una o più sostanze, chimicamente differenti, chiamate metaboliti, più idrosolubili e quindi più facilmente eliminabili con gli organi emuntori , primo fra tutti il rene! Durante questo processo avremo diverse possibilità trasformazione di un farmaco attivo in un metabolita inattivo (quello di cui parlavamo

prima riguardo l’anestetico che per altro rappresenta quello che avviene nella maggior parte dei casi, quindi è la MODALITA’ DI METABOLIZZAZIONE Piu’ FREQUENTE! E perché noi dobbiamo trasformare un farmaco in una sostanza idrosolubile?? Perché se fosse una sostanza liposolubile nella pre -urina sarebbe molto concentrato rispetto ai vasi circostanti e allora per diffusione verrebbe ripresa e verrebbe eliminata dopo mesi o addirittura anni! E invece interviene questo meccanismo qui: per cui il farmaco arrivato a livello renale, diventando idrosolubile e cambiando anche il suo grado di ionizzazione potrebbe più facilmente essere eliminato. Solo una piccola parte viene ad essere riassorbita e gran parte viene eliminata.

trasformazione di un farmaco inattivo (profarmaco) in un metabolita attivo (bioattivazione) Esempio più noto è quello della LEVODOPA. È il farmaco principale usato nel Morbo di Parkinson. La Levo-dopa non è una sostanza attiva, bensì il precursore della Dopamina. Quest’ultima come tutte le amine biogene (serotonina, adrenalina..) non supera la BEE, mentre il suo precursore la supera: e noi utilizziamo questo per far si che la levodopa arrivi al cervello dove nei nuclei della substantia nigra è trasformata in dopamina mediante una DOPA-DECARBOSSILASI. Ma altri sono gli esempi: lo stesso cortisone, in realtà attraverso una reazione di riduzione, viene convertito nel prodotto più attivo che è l’idrocortisone.

Pro-farmaco Farmaco attivo Reazione metabolica

Cortisone Levodopa

Alfa-metildopa Prednisone Proguanil

Idrocortisone Dopamina

Alfa-metilnoradrenalina Prednisolone

Cicloguanil

Riduzione Decarbossilazione Decarbossilazione

Riduzione Ossidazione

trasformazione di un farmaco attivo in un metabolita anch’esso attivo e che può avere la stessa attività farmacologica del precursore e che ne prolunga l’azione avendo spesso un’attività ancora più specifica.

Esempio: DIAZEPAM (valium) : prototipo delle benzodiazepine che nel nostro organismo ad opera di enzimi metabolizzanti (per demetilazione) si trasforma in metaboliti tra i quali ricordiamo il Desmetidiazepam. Già il prototipo è dotato di attività farmacologica e molti sono anche in commercio come tali (abbiamo anche il metabolita in commercio).

L’aspirina o acido acetil-salicilico, la cui azione è innanzitutto come antiinfiammatorio, è già attivo di per sé ma lo è pure e anche di più il suo metabolita (originato per idrossilazione), l’acido salicilico contenuto anche nell’albero del salice, anch’esso INIBITORE DELLA COX2.

La codeina: questo è un oppioide anti-tussigeno, che viene trasformato in morfina che è innanzitutto un anti-dolorifico che ha anche un’azione anti-tussigena.

Farmaco attivo Metabolita attivo Reazione metabolica

Aspirina Codeina Diazepam Digitossina Fenacetina Imipramina

Acido salicilico Morfina Desmetidiazepam Digossina Paracetamolo Desipramina

Idrolisi Demetilazione Demetilazione Idrossilazione Ossidazione Demetilazione

trasformazione di un farmaco attivo in un metabolita tossico (carcinogenesi, teratogenesi, epatotossicità, nefrotossicità)

Facciamo qualche esempio: il paracetamolo (tachipirina, antiinfiammatorio e antipiretico) forma un metabolita in piccola quota che è l’idrossiacetaminofene, tossico per il fegato. Però se un soggetto assume una grossa quantità di paracetamolo (in genere a scopo di suicidio) allora la quantità del metabolita che si viene a formare non è più minima, ma tale da poter dare l’epatotossicità da paracetamolo. È tra le cause di insufficienza epatica acuta.

Ancora: la fenitoina, è un antiepielittico e forma un composto, un epossido, che è potenzialmente teratogeno. Se si forma in quantità importanti dopo l’assunzione del farmaco in gravidanza, può dare appunto un effetto malformativo. (Le malformazioni sono dovute ad intermedi del metabolismo che NON POSSONO ESSERE COMPLETAMENTE RIMOSSE.

Ma allora perché dobbiamo dare farmaci che formano metaboliti tossici? Fortunatamente questi metaboliti che si formano durano nel nostro organismo solo un attimo in quanto vengono SUBITO ELIMINATI sempre mediante reazioni metaboliche operate da

Farmaco Metabolita tossico Reazione metabolica

Amine aromatiche Anilina Fenitoina Idrocarburi aromatici policiclici Isoniazide Metanolo Paracetamolo

Idrossilamine (carcinogene) Idrossianilina (induce metaemoglobinemia) Derivato epossidico (teratogeni) Derivati epossidici (teratogeni) Acetilidrazina (epatotossica) Formaldeide (retinopatica) Idrossiacetaminofene (epatotossico)

Idrossilazione Idrossilazione Epossidazione Epossidazione Acetilazione Ossidazione Idrossilazione

particolari enzimi. Quindi le modalità mediante le quali si potrebbero creare dei danni sono: soggetto che riceve una grossa quantità di un farmaco che forma metaboliti tossici per cui gli enzimi che sono deputati ad eliminarlo potrebbero non essere sufficienti o in generale la carenza degli enzimi a priori!

SEDI DEL METABOLISMO :

• fegato (90% = più importante) contiene la maggior parte degli enzimi per il metabolismo.

• reni • gastrointestinale • polmonare • cute • cervello (quantità veramente minima) • plasma

Se somministriamo un farmaco per via orale, questo verrà assorbito a livello gastro-intestinale e tramite il sistema dei vasi portali verrà portato al fegato dove sarà metabolizzato. Qui il metabolita potrà prendere la via del sangue venoso e quindi arrivare in circolo e una parte nella bile. Questo concetto costituisce quel concetto definito L’EFFETTO DI PRIMO PASSAGGIO.

Si intende per Effetto di primo passaggio l’eliminazione di un

farmaco dovuta a processi metabolici in organi quali intestino, fegato (al 90%) , polmone , attraversati dal farmaco

prima di raggiungere la circolazione sistemica.

Per cui non tutta la quantità di farmaco che noi diamo arriverà al bersaglio ma una quota rimarrà indisponibile. IN POCHE PAROLE NE RIDUCE LA BIODISPONIBILITA’! Quindi tornando alla nostra sostanza che viene presa per via orale: questa prima di arrivare alla circolazione sistemica trova una serie di zone dove può essere metabolizzata. Già a livello dello stomaco può trovare enzimi, soprattutto però nel fegato, da lì passa al cuore e ai polmoni ed infine al circolo sistemico. Tutto quello che si perde del farmaco in queste fasi si chiama effetto di primo passaggio. I nitroderivati, ad

esempio, hanno un importante effetto di primo passaggio per cui se noi diamo 100 molecole in circolo ne arrivano 10! E allora in quel caso non è conveniente utilizzare la via orale, ma si sceglie un’altra via che è la sottolinguale!

Fino ad ora parlando di ASSORBIMENTO e di DISTRIBUZIONE non si è fatto riferimento ad enzimi ma erano processi dipendenti dalle proprietà chimico fisiche dei farmaci. Nel metabolismo invece abbiamo bisogno degli enzimi. Reazioni metaboliche: sono catalizzate da tutta una serie di enzimi che distingueremo in:

• REAZIONI DI FASE 1 (di preparazione o di funzionalizzazione)

– Ossidazione la più importante

– riduzione

– idrolisi

• REAZIONI DI FASE 2 = (di coniugazione o di sintesi= metabolita formatesi viene ad essere coniugato con una sostanza endogena) garantisce l’inattivazione definitiva e l’eliminazione in quanto la sostanza diviene IDROSOLUBILE.

– glucuronoconiugazione (coniugazione con acido glucuronico)

– acetilazione (coniugazione con acido acetico)

– sulfatazione (coniugazione con gruppi solforici)

– metilazione (coniugazione con gruppi metilici)

– coniugazione con glutatione

– coniugazione con amminoacidi

La maggior parte dei farmaci subisce prima delle reazioni di fase 1 tanto che vengono ad essere definite di preparazione in quanto creano un composto, un metabolita, che può essere inattivo o può essere molto tossico, che è stato “preparato” per essere poi coniugato nelle reazioni di fase 2 con sostanze endogene! Le reazioni di fase 2 di solito seguono quelle di fase 1 (anche se esistono dei casi in cui un farmaco può direttamente passare a questa seconda fase) e queste reazioni consistono nella coniugazione con sostanze endogene, la più importante delle quali è la glucuronconiugazione. Per cui anche quando si forma un metabolita tossico (come accade molto spesso) fortunatamente intervengono le reazioni di FASE 2 che riescono a disattivarlo completamente garantendone la completa eliminazione trasformandolo in una sostanza IDROSOLUBILE , che ormai ha completamente perso la sua attività! Ci sono poi dei casi come la MORFINA che viene acetilata e l’acetil morfina è sempre attiva (questo a dimostrazione che in medicina 2+2 non fa sempre 4). (Il compendio cita pure il MINOXIDIL il cui metabolito coniugato è attivo). Ricordate sempre che vale il principio secondo il quale se diamo una dose eccessiva di farmaco allora questi enzimi non riescono comunque a metabolizzarlo in toto e allora rimarrà una quota di farmaco o metabolita attivo che potrò dare effetti dannosi. N. B. Gli enzimi del metabolismo non metabolizzano solo i farmaci, ma anche sostanze endogene o esogene diverse dai farmaci! Es. la bilirubina viene glucuronoconiugata!

Le reazioni metaboliche avvengono soprattutto nella cellula epatica, a livello del reticolo endoplasmatico liscio, cioè nei microsomi. I microsomi sono degli artefatti che si vengono a formare quando si centrifuga un tessuto e non sono altro che le membrane del reticolo endoplasmatico liscio. Nella cellula NON ABBIAMO IL MICROSOMA ma una frazione nucleare, una citosolica e la frazione microsomiale che altri non è il reticolo endoplasmatico liscio ovvero una serie di membrane sulle quali ci sono gli enzimi deputati appunto al metabolismo dei farmaci (soprattutto ossidativi e di glucoronoconiugazione per cui un farmaco viene ossidato e subito coniugato). Pertanto distinguiamo:

• ENZIMI MICROSOMIALI

reticolo endoplasmatico liscio – ossidazione e glucuronoconiugazione

• ENZIMI NON MICROSOMIALI

frazione solubile citoplasmatica e mitocondri – coniugazione (tranne glucuronoconiugazione), riduzione, idrolisi, alcune reazioni

di ossidazione

E’ importante ricordare che al contrario di quello che si pensava in passato, non esiste un solo enzima (CITOCROMO P450) nelle diverse fasi del metabolismo, bensì negli ultimi 40 anni si è scoperto che esistono tanti ISOENZIMI che intervengono in maniera specifica a metabolizzare un determinato farmaco. La conoscenza di ciascuno di questi isoenzimi, può consentire di prevedere ad esempio le interazioni tra farmaci e tutta una serie di altre reazioni che possono aiutare nella scelta del farmaco più idoneo.

Ad esempio il sistema ossidativo più importante che è quello del citocromo P450 presenta una serie di ISOENZIMI (riportati sul bugiardino dei farmaci) che vengono indicati con la sigla CYP, poi ci sono lettere e numeri che indicano famiglia e sottofamiglia (2C9, 2D6, ECC.) Identico discorso potremmo farlo per le reazioni di coiugazione. UGT infatti significa URIDINDIFOSFATOGLUCURONILTRASFERASI, enzima della coniugazione con acido glucuronico che non è soltanto uno ma sono veramente tanti. Soffermiamoci un attimo sulle reazioni degli enzimi microsomiali: l’ossidazione e la glucuronocoinugazione.

OSSIDAZIONE: Dalla chimica sappiamo che sono delle reazioni in cui in una sostanza si perde un idrogeno o si acquisisce un ossigeno. Sono reazioni queste catalizzate da un complesso di enzimi l’ultimo dei quali è il CIT P 450.

• Ma fortunatamente vengono rapidamente rimossi dagli enzimi di fase 2 che

INATTIVANO DEFINITIVAMENTE IL FARMACO. Questa che vedete scritta sotto è la reazione riassuntiva delle reazioni di ossidazione:

Quello che vedete nell’immaigne (accanto) è il reticolo endoplasmatico liscio con gli enzimi ossidativi. Questo sistema , appunto CITOCROMO P450, presenta un ultimo enzima della catena che ha bisogno di OSSIGENO per catalizzare la reazione. Per cui un farmaco (RH), che ha un atomo di idrogeno, diviene substrato degli enzimi che per metabolizzarlo hanno bisogno di NADPH (donatore di elettroni), idrogeno e ossigeno: si formerà così il metabolita, con una molecola di acqua e il NADP. Questo perché i due atomi di idrogeno si legano ad una molecola di ossigeno formando acqua e l’altra molecola di ossigeno entra nel farmaco IDROSSILANDOLO. Dunque sono reazioni in cui si libera acqua anche chiamate ossidasi a funzione mista. Dicevamo che questi enzimi, sono tanti anche per un motivo. Poiché NON SERVONO SOLO A METABOLIZZARE I FARMACI (IL

Padre Eterno non poteva pensare che dopo 100.000 anni avremmo utilizato l’aspirina) MA SERVONO ANCHE A METABOLIZZARE LE SOSTANZE ENDOGENE. Per cui il CYP 450 ossida anche le prostaglandine, gli acidi grassi, gli ormoni steroidei e tante altre cose.

Dei tanti isoenzimi ce ne sono tantissimi però alcuni sono importanti nel metabolismo dei farmaci la maggior parte dei quali sono metabolizzati da uno o da tanti di questi isoenzimi. In particolare nel nostro organismo uno tra i più importanti è il CYP 3 A 4 che metabolizza circa la metà dei farmaci esistenti.

Ricordiamo però che gli enzimi del CIT P 450 sono gli ultimi di una catena di enzimi e sono tanti isoenzimi: sono tanti anche perché l’attività di questi è soggetta ad inibizione ed induzione in quanto è controllata a livello genico. Quindi essendo regolati a livello genico, esiste una estrema individualità, per cui può accadere che un soggetto per una qualche mutazione non riesca a formare quell’enzima e quindi non metabolizzerà quel dato farmaco! E questo spiega anche perché ciascuno di noi metabolizza un farmaco in maniera differente , più o meno lenta. Così come l’attività degli enzimi del metabolismo può ESSERE VLOCCATA DA UN ALTRO FARMACO CHE VA AD INIBIRE QUESTO ENZIMA. Per esempio, se ho un farmaco metabolizzato dal CYP 2D6 (trovo l’indicazione sul bugiardino) e dò un’altra terapia con un farmaco che mi blocca questo enzima, io impedirò che il primo farmaco venga metabolizzato. Queste sono in realtà reazioni di inibizioni del metabolismo che valuteremo meglio in seguito. Quindi RIASSUMENDO (riporto la slide)

CITOCROMO P450

o Presente nel fegato, ma anche in tessuti extraepatici o Costituito da una serie di isoenzimi (CYP) che mediano le reazioni ossidative di fase 1 di farmaci e

xenobiotici o Principali isoenzimi coinvolti nel metabolismo dei farmaci

CYP1A2 CYP2C9 CYP2C19 CYP2D6 CYP3A4

o L’attività degli isoenzimi è controllata geneticamente ed è soggetta ad inibizione ed induzione

GLUCURONOCONIUGAZIONE:

• Consistono in un legame tra l’acido glucuronico e vari gruppi funzionali del farmaco.

A

Y

AY

Y

AA

Y

Y

• Sono catalizzate da enzimi microsomiali epatici, glucuronil trasferasi (che si ritrovano sulla stessa membrana di quelli di ossidazione: un farmaco dopo essere stato ossidato viene subito coniugato).

• Le reazioni di glucurono-coniugazione sono importanti anche dal punto dal vista delle sostanze endogene come la bilirubina.

• Le glucuronil trasferasi come molti altri enzimi possono essere insufficienti in età neonatale e poi raggiungere la quota giusta dopo il primo anno di vita, per cui alla nascita i bambini possono avere l’ittero proprio perché la bilirubina è poco coniugata. Se a ciò si aggiunge anche il discorso dell’immaturità della BEE questa bilirubina non coniugata raggiunge i gangli della base dando ITTERO NUCLEARE o KERNICTERUS. La carenza di glucuronil trasferasi possiamo però trovarla naturalmente anche nelle malattie epatiche.

• La carenza può provocare effetti patologici (es. sindrome grigia da cloramfenicolo). In passato infatti poteva accadere di somministrare a dei neonati, le meningiti, un antibiotico che è il cloranfenicolo, che è in genere subito glucurono-coniugato. Ma se c’era una quantità insufficiente di glucoronil-tranferasi, il farmaco si accumula e nel bambino andava a provocare la SINDROME GRIGIA DA CLORAMFENICOLO (bambino con colorito pallido-grigiastro) che può portare a collasso cardiocircolatorio e morte del bambino.

• Il farmaco glucurono-coniugato diventa più idrosolubile e farmacologicamente INATTIVO!

• Una cosa che si legge sui testi e che quando un farmaco viene glucurono-coniugato, dalla cellula epatica invece di essere immesso nel sangue prende la via dei canalicoli biliari, quindi si mescola alla bile e arriva nell’intestino dove trova la BETA- GLUCURONIDASI della flora batterica intestinale che lo scindono, RITORNA LIBERO e viene riassorbito (CIRCOLO ENTERO-EPATICO).

Al contrario di assorbimento e distribuzione, che non variano molto da soggetto a soggetto, in quanto questi processi dipendono dalle caratteristiche fisico chimiche dei farmaci, mentre il metabolismo varia in quanto dipendente dagli enzimi ed esistono numerosi fattori che lo possono influenzare.

Fattori che influenzano il metabolismo dei farmaci :

• Genetici = ogni enzima è codificato da un gene (2 alleli) .Tra i vari esseri umani però c’è un’elevatissima variabilità individuale.

Enzima Frequenza della mutazione (%)

Farmaco Effetto

CYP2C9 1-3 Warfarin Fenitoina Tolbutamide

Emorragia Neurotossicità Ipoglicemia

CYP2C19 2-5 Clopidogrel Minore efficacia CYP2D6 3-10(lenti)

1-10 (ultrarapidi) Antidepressivi triciclici Beta-bloccanti Tamoxifene

Cardiotossicità Bradicardia Minore efficacia

Pseudocolinesterasi 0.1-1 Succinilcolina Prolungata apnea

Didropiridina deidrogenasi 0.1-1 Fluorouracile Neuro- e mielotossicità

Acetiltransferasi 40-50 Isoniazide Neuropatia periferica Tiopurina metiltransferasi 0-3 Mercaptopurina Mielotossicità

Glucuroniltransferasi 10-15 Irinotecano Diarrea, mielosppressione

Se io ho per un determinato enzima due alleli normali, io formo una certa quantità di enzima; se ho un allele normale e uno mutato, allora io formerà una quantità minore di enzima che però in genere è sufficiente. Ma se tutti e due gli alleli sono mutati (omozigote recessivo) non produrrò l’enzima. Si vivrà ugualmente ma comunque ci sarà questo DEFICIT. Alcuni enzimi di cui abbiamo parlato hanno alcune mutazioni genetiche (prof sottolinea il fatto che NON BISOGNA ASSOLUTAMENTE RICORDARE TUTTA LA TABELLA, io l’ho riportata giusto per completezza). ES1.= PSEUDOCOLINESTERASI= quando un soggetto deve essere sottoposto ad un intervento chirurgico deve essere necessariamente dosato questo enzima, in quanto con una frequenza bassissima (ma comunque presente) di 1 su 10.000 soggetti possiamo riscontrare una carenza. Ecco che se in questi casi viene sottoposto al paziente un farmaco miorilassante come la succinilcolina, non riuscirebbe ad eliminarlo, per cui l’effetto della succinilcolina, che determina paralisi respiratoria per breve durata (in quanto subito interviene la pseudocolinesterasi), determinerà invece una PARALISI RESPIRATORIA PROLUNGATA fino alla morte. Questa è proprio l’espressione della FARMACOGENETICA. ES.2.= CYP2D6 = se un soggetto è omozigote dominante o eterozigote per quell’enzima non si presenta alcun problema ma, nel caso dell’omozigosi recessiva (3-10% dei soggetti) non avremo una quanità sufficiente dell’enzima o addirittura un’assenza totale di esso. Per cui se vengono somministrati dei farmaci da questo metabolizzati, che per altro sono numerosi, (cardiovascolari, oncologici, ecc) si creerà un accumulo e quindi una tossicità. Quindi se si sa di essere carenti di questo enzima e sia necessario prendere questi determinati farmaci allora dovrò assumere una DOSE PIU’ BASSA. Grazie ai test farmaco-genetici posso scoprire il mio profilo genetico del farmaco.

ES.3= gli orientali si ubriacano più facilmente in quanto la metà della popolazione presenta un difetto della ALCOOL DEIDROGENASI E DELL’ALDEIDE DEIDROGENASI, al contrario della popolazione europea dove la percentuale è davvero minima. Per cui la stessa quantità di alcool dà effetti diversi. Stessa cosa vale tra i due sessi nella stessa popolazione. La donna ad esempio metabolizza più lentamente l’alcool.

• Fisiologici (età, sesso) diminuisce nel soggetto anziano: ed è per questo che in un soggetto anziano diamo una dose più bassa di un farmaco perchè ipoteticamente una dose uguale a quella di un soggetto adulto potrebbe dare degli effetti tossici. Non dimentichiamo anche che l’anziano elimina meno rapidamente il farmaco stesso.

• Patologici (malattie epatiche, renali) Se ho una patologia epatica come un’insufficienza (nel caso di cirrosi grave= addirittura il sangue può by-passare completamente il fegato e non far operare il metabolismo

• Ambientali (dieta, fumo, farmaci) In primo luogo altri farmaci, ma anche il fumo può aumentare il metabolismo in quanto contiene degli induttori enzimatici, per cui il FUMATORE ELIMINA I FARMACI PIU’ RAPIDAMENTE!

Ecco che siamo arrivati al concetto di

ACCELLERAZIONE DEL METABOLISMO O INDUZIONE DEL METABOLISMO di un farmaco (FARMACOINDUZIONE):

Ci sono delle sostanze ambientali o dei farmaci che se noi assumiamo agiscono a livello del DNA aumentando la sintesi degli enzimi per cui aumentano l’accelerazione del farmaco. Di conseguenza se io somministro un farmaco in quantità standard esso, venendo eliminato rapidamente, avrà una minore efficacia, per cui devo AUMENTARE LA DOSE. Se volessimo dare una definizione quindi potremmo dire che per INDUZIONE DEL METABOLISMO DEI FARMACI si intende l’aumento reversibile del contenuto di enzimi epatici, capaci di metabolizzare certi farmaci ,causato dalla somministrazione di alcuni farmaci, sostanze alimentari o tossine ambientali: il soggetto dunque METABOLIZZERA’ Più VELOCEMENTE I FARMACI! Questo meccanismo però non si verifica subito, ma è un PROCESSO LENTO E SPESSO NON FARMACO SPECIFICO CHE RICHIEDE L’ESPOSIZIONE RIPETUTA ALL’INDUTTORE CON UN EFFETTO CHE AUMENTERA’ PROGRESSIVAMENTE : il soggetto ha bisogno di 2-3 settimane di esposizione a quella determinata sostanza affinchè si verifichi l’induzione: in quanto dovrà indurre il DNA della cellula ad incrementare la sintesi di questi enzimi.

L’effetto di induttori che stimolano la sintesi degli enzimi si mantiene a lungo (giorni-settimane) dopo la sospensione dell’esposizione, anche dopo che l’induttore è stato completamente eliminato dall’organismo.

Agenti inducenti la sintesi di enzimi biotrasformativi:

1) gruppo dei farmaci in particolare del gruppo dei barbiturici il fenobarbitale, la rifampicina, che è un antibiotico antitubercolare, fenitoina e carbamazepina che sono invece degli anti-epilettici.

• stimolano molte reazioni di ossidazione e la glucuronoconiugazione • determinano ipertrofia del fegato con proliferazione del reticolo endoplasmatico

Liscio In passato infatti per il controllo dell’ittero si ricorreva alla somministrazione del fenobarbital o comunque di barbiturici che inducevano la sintesi di glucuroniltrasferasi. Oggi naturalmente non sono più utilizzati.

2) gruppo degli idrocarburi policiclici aromatici (benzopirene, 3-metilcolantrene) contenuti nelle sigarette.

• hanno uno spettro di attività più limitato e non determinano ipertrofia del fegato • inducono un aumento selettivo di alcuni isoenzimi del citocromo P450 come il CYP1A1fumo

Se il fumo di sigaretta induce un aumento del metabolismo può portare alla formazione di molti metaboliti tossici (in questo caso per il polmone) che non sono più smaltibili ed eco perché il fumo di sigaretta è anche CANCEROGENO.

3) alcool 4) steroidi 5) insetticidi e pesticidi 6) additivi alimentari Condizione opposta all’induzione è l’INIBIZIONE DEL METABOLISMO DEI FARMACI:

• Alcuni farmaci possono inibire, generalmente con meccanismo competitivo e reversibile, l’attività di alcuni enzimi.

• L’inibizione comporta una rallentata eliminazione dei farmaci con conseguente aumentata concentrazione del farmaco in circolo e aumento del rischio di tossicità.

• A differenza dell’induzione l’inibizione consiste in un PROCESSO RAPIDO, che inizia solitamente con la prima dose di inibitore proprio perché dovuto ad una INIBIZIONE PER COMPETIZIONE, In quanto il farmaco blocca completamente l’enzima.

Esempio. Se io ho un enzima che mi metabolizza un primo farmaco che io sto assumendo, e ne introduco un secondo che blocca l’enzima avrò come risultato di non riuscire a metabolizzare il primo farmaco che aumenta in circolo e avremo quindi un maggior rischio di effetti indesiderati e dunque dovremmo dare al nostro paziente una dose inferiore. Gli inibitori possono essere:

• INIBITORI REVERSIBILI (COMPETITIVI E NON COMPETITIVI) ED IRREVERSIVILI • INIBITORI METABOLICI

Inibitori aspecifici cimetidina

Inibitori specifici fluvoxamina, ciprofloxacina (CYP1A2)

chinidina, paroxetina (CYP2D6) eritromicina (un antibiotico) ,ketoconazolo (antimicotico) bloccano il CYP3A4=principale enzima del metabolismo epatico. CIMETIDINA: 1° farmaco contro l’ulcera peptica. Si tratta di un H2- antagonista utilizzato per l’ulcera dello stomaco. Questo farmaco scoperto negli anni 70’, ed ebbe un grande successo perché, come ben sapete, ha ridotto lungamente l’utilizzo della chirurgia nella terapia dell’ulcera. Ma col tempo, quando si andò a studiare il metabolismo, si scoprì che questo farmaco andava a bloccare un po’ tutti gli enzimi del metabolismo, per cui se il paziente prendeva in contemporanea un altro farmaco, quest’ultimo non lo eliminava bene e poteva avere degli effetti tossici. Allora subito, altre case farmaceutiche hanno

preso la cimetidina e hanno creato altri farmaci simili tra cui ad esempio la ranitidina che non ha questo “difettuccio” e che ha dominato negli anni 80’ e 90’. Oggi infine abbiamo gli INIBITORI DI POMPA.

4. ESCREZIONE

Per escrezione si intende l’allontanamento definitivo di un farmaco o dei suoi metaboliti dall’organismo. Vie di escrezione

• Renale LA Più IMPORTANTE

• Biliare soprattutto i farmaci coniugati con acido glucuronico (seconda di importanza dopo quella renale)

• polmonare Tramite la via aerea eliminiamo gli anestetici gassosi che introduciamo per via inalatoria. Eliminiamo anche l’ Alcool (questo viene eliminato a livello renale ma principalmente a livello polmonare con una proporzionalità correlata all’escrezione con le urine e al quantitativo ingerito. Il famoso test del palloncino (etilometro) infatti è basato proprio sul fatto che si è scoperto che il quantitativo di alcool espirato con l’aria è proporzionale a quello presente all’interno del plasma per cui con una formuletta si può ricavare tutto! ( cito testualmente le parole del prof: però ricordatevi che se vi fermano e risultate positivi al test “non vi possono fare nulla” in quanto la positività deve essere confermato tramite un prelievo di sangue,per un dosaggio sul plasma, e un dosaggio nelle urine per cui un buon avvocato vi difende )

• intestinale

• salivare

• sebacea i farmaci possono essere eliminati anche attraverso i capelli e questo ha dei risvolti medico-legali. Questo ha consentito a distanza di decenni di ipotizzare che Napoleone sia stato avvelenato.

• lacrimale

• naso-faringea

• lattea attenzione! Durante un eventuale allattamento per il passaggio del farmaco al bimbo soprattutto nel caso di farmaci importanti che se assunti anche in piccola quantità dal neonato che allatta possono causare gravi problemi.

L’escrezione renale dei farmaci è del tutto identica a quella di una qualunque sostanza e si verifica attraverso le seguenti tappe: • filtrazione glomerulare

- velocità di filtrazione glomerulare - legame alle proteine plasmatiche • riassorbimento tubulare

- trasporto passivo - trasporto attivo Nel tubulo potrà essere in parte riassorbito in base alla concentrazione. È chiaro che un farmaco liposolubile se ancora non è stato completamente metabolizzato potrà essere assorbito, mentre un farmaco. • secrezione tubulare

- sistema di trasporto per farmaci acidi - sistema di trasporto per farmaci basici

(Riporto una delle slide) I farmaci liposolubili tendono ad essere escreti a concentrazioni simili a quelle presenti nel plasma. La loro concentrazione dipende soprattutto dal volume delle urine I farmaci polari tendono ad essere escreti nelle urine a concentrazioni superiori a quelle presenti nel plasma , quindi la loro escrezione dipende più dal volume del filtrato glomerulare che dal volume delle urine I farmaci coniugati si comportano in maniera simile alle sostanze polari, ma possono essere escreti in misura maggiore perché soggetti a meccanismi di secrezione attiva I farmaci che si ionizzano facilmente, cioè acidi e basi, vengono escreti in maniera pH dipendente Fattori che influenzano l’escrezione renale

• Liposolubilità e grado di ionizzazione del farmaco

• pH urinario

• l’alcalinizzazione delle urine con bicarbonato di sodio facilita l’eliminazione di alte dosi di farmaci acidi, quali ad es. barbiturci e salicilati

• l’acidificazione delle urine con cloruro di ammonio facilita l’eliminazione di farmaci basici, quali ad es. amfetamine

• legame alle proteine plasmatiche

• età

• insufficienza renale

• somministrazione contemporanea di altri farmaci

Possiamo sfruttare il diverso grado di ionizzazione e il pH delle urine per risolvere dei problemi di INTOSSICAZIONE. Se normalmente ci si intossicasse con una sostanza e si dovesse agire subito , la prima cosa da fare sarebbe certamente la LAVANDA GASTRICA. Se però siamo arrivati tardi possiamo sfruttare la modificazione del pH delle urine per ristabilire la situazione ricordando che, ci sono dei farmaci che possono trovarsi in forma ionizzata (più idrosolubile) e in parte non ionizzata (più liposolubile). Per cui a

livello renale teniamo sempre conto che la forma liposolubile verrà “ripresa” in circolo mentre quella idrosolubile sarà eliminata. Detto ciò ammettiamo che un soggetto si sia intossicato con barbiturici (farmaci acidi) a scopo suicida: se il medicinale è stato preso da poco bisogna effettuare rapidamente una lavanda gastrica, al contrario se è trascorso tanto tempo possiamo provare a favorirne la sua eliminazione con le urine attraverso la somministrazione di bicarbonato di sodio, che , rendendo le urine basiche, farà si che il barbiturico si trasformi nella forma ionizzata che potrà essere più facilmente eliminata. Al contrario in una intossicazione da amfetamine che sono farmaci basici, si acidificano le urine con cloruro di ammonio. Quindi: in entrambi i casi il PRINCIPIO è lo stesso: nelle INTOSSICAZIONI SI PROCEDE ALLA IONIZZAZIONE DEL FARMACO IN QUESTIONE FAVORENDONE L’ELIMINAZIONE URINARIA. Questo viene sfruttato in ambito TOSSICOLOGICO. N.B. Nell’anziano, così come nel metabolismo epatico assistiamo ad una riduzione dell’attività degli enzimi, anche l’escrezione renale purtroppo sarà ridotta (fino al culmine nell’IRC).

PARAMETRI FARMACOCINETICI

Abbiamo definito alcuni parametri e descritto il viaggio del farmaco attraverso i vari processi di assorbimento, distribuzione, metabolismo ed escrezione. Tuttavia questi processi vanno quantificati. Oggi possiamo farlo determinando delle MISURAZIONI DI FARMACI NEI LIQUIDI BIOLOGICI (sangue/plasma- urine…) che ci consentono di calcolare poi una serie di parametri farmaco-cinetici. Come si studia la farmacocinetica? Prima che un farmaco venga commercializzato si somministra ad un volontario una dose del suddetto farmaco, e lo si inizia a misurare nel sangue facendo dei prelievi. A tempo zero, se io ho dato il farmaco per via orale , in un prelievo effettuato in questo momento non troverò nulla in circolo. Poi dopo mezz’ora, un’ora comincia ad aumentare fino a raggiungere un picco massimo, detto CONCENTRAZIONE MASSIMA. Quindi definiremo come Cmax: concentrazione massima raggiunta dal

farmaco dopo singola dose. Siccome la Cmax io la posso avere a tempi diversi a seconda del farmaco, io definisco come Tmax: il tempo impiegato per raggiungere la

Cmax. (ci indica l’inizio dell’azione farmacologica)

Se per esempio ho un farmaco a rapido rilascio, io la Cmax ce l’avrò dopo 1-2h, invece se ho un farmaco a lento rilascio la Cmax sarà a 7-8 h. Per cui se ho necessità di un farmaco che agisca subito ne utilizzerò uno con una Tmax breve, viceversa con una lunga. Altro parametro è l’ AUC: area sottocurva concentrazione plasmatica-tempo. unendo infatti tutti i punti dei vari dosaggi del farmaco nel tempo ottengo una curva. L’area al di sotto di essa detta appunto AUC corrisponde alla quantità di farmaco BIODISPONIBILE e quindi all’ATTIVITA’ BIOLOGICA DEL

FARMACO. Infatti mi consente di calcolare un parametro importantissimo: la biodisponibilità.

1. La biodisponibilità è la frazione della dose somministrata di farmaco che passa nella circolazione sistemica dopo somministrazione per una data via.

Attenzione: la biodisponibilità NON è una quantità ma una QUOTA, UNA FRAZIONE!!! Il concetto della biodisponibilità nasce dal fatto che se io do un farmaco per via orale ad esempio, so benissimo che una quota di questo andrà perso per l’inattivazione gastro-intestinale, poi per l’effetto del primo passaggio epatico di cui sopra abbiamo parlato e dunque a livello sistemico potremmo trovarne molto di meno rispetto alla totalità iniziale: quello che noi ritroviamo è appunto BIODISPONIBILITA’. Se io prendo un nitroderivato e lo somministro per via orale, vuol dire che ho sprecato l’80% della dose. Allora questo parametro mi INDICA QUANTO E’ DISPONIBILE PER L’AZIONE FARMACOLOGICA UN CERTO FARMACO e come si calcola? Dobbiamo prima di ogni cosa distinguere: La biodisponibilità assoluta di un farmaco per una data via viene valutata in riferimento alla somministrazione dello stesso per via endovenosa, condizione in cui la sua biodisponibilità è per definizione uguale a 100%. Può essere calcolata misurando la concentrazione del farmaco nel plasma sulla base della seguente formula:

F= AUCexv / AUCev X 100 Esprime il rapporto fra l’AUC del farmaco dopo dose orale e AUC dopo dose endovenosa Se io per un farmaco, dopo dose orale, calcolo una curva e una AUC otterrò qualcosa di simile alla curva vista in precedenza. Ma il parametro di riferimento di questa curva per via orale che è IL MAX DELLA DISPONIBILITA’ SARA’ LA STESSA CURVA CHE IO OTTERREI DANDO IL FARMACO PER VIA ENDOVENOSA perché sono sicura che, per via endovenosa ho necessariamente la massima disponibilità. Infatti per ogni farmaco bisogna sempre calcolare prima l’AUC dopo somministrazione EV. questa sarà considerata il 100%. Successivamente calcolo l’AUC dopo dose orale e faccio il rapporto con la prima. Da questo rapporto (formula scritta in alto) potrò ottenere il 90, l’80 o il 70% e così via e questa sarà la FRAZIONE BIODISPONIBILE. Per cui se noi prendiamo la scheda tecnica del farmaco e leggiamo che ha una disponibilità del 70% vorrà dire che su 100 molecole, 70 vengono assorbite, le restanti 30 o non sono state completamente assorbite o addirittura direttamente metabolizzate ed escrete.

Osservando il grafico possiamo dire che: se il nostro farmaco dato per via orale ha una AUC molto vicina a quella che avrebbe se lo do per via endovenosa allora io lo posso dare per via orale perchè avrebbe lo stesso effetto. Ma se, le due curve sono molto distanziate allora io preferisco darlo per altra via, per esempio quella sottolinguale, perché sennò altrimenti dovrei dare una dose altissima.

Se del farmaco non ho una formulazione endovenosa, allora devo fare il confronto fra le altre e considererò la : Biodisponibilità relativa è data dal confronto tra la biodisponibilità di una formulazione farmaceutica e quella di una formulazione standard, quando entrambi i prodotti sono somministrati per via non venosa. Questo parametro è utile per definire un altro utilizzo importante nella clinica ovvero quello dei FARMACI EQUIVALENTI. Un farmaco generico o equivalente è un farmaco che ha LO STESSO PRINCIPIO ATTIVO, LA STESSA QUANTITA’ E LA STESSA VIA DI SOMMINISTRAZIONE del farmaco di BRAND (MARCA).

Perché è nato il concetto di generico? Perché se una casa farmaceutica fa un brevetto per un farmaco, quest’ultimo scade dopo 10-20 anni e da questo momento in poi il farmaco non è più esclusivo di quella determinata casa per cui CHIUNQUE PUO’ RIPRODURLO. E allora una volta creato un farmaco che ha teoricamente dentro la stessa quantità di principio attivo, bisogna dimostrare che sia appunto equivalente a quello di ex proprietà della casa farmaceutica. Però non è necessario fare dei test clinici. È sufficiente fare uno studio di BIOEQUIVALENZA, ovvero dimostrare che il preparato neofatto ha un’area sotto la curva molto simile!!!

Per cui la definizione completa sarà:

Il prof non ha parlato della clearance e del Volume di distribuzione ma ho trovato questa parte spiegata in una sbobina di qualche anno fa e nelle slide per cui riporto in toto:

2. La clearence Parametro che esprime l’efficacia dei processi di eliminazione di un farmaco dall’organismo.

Esprime quanto un volume di liquido, nel nostro caso di sangue, viene depurata da una determinata sostanza, nel nostro caso il farmaco, nell’unità di tempo.

(Se un farmaco è molto eliminato, la clearence sarà elevata perché vuol dire che noi nell’unità di tempo eliminiamo molto farmaco) Viene espressa in unità di volume/tempo (ml/min o l/h).

3. VOLUME DI DISTRIBUZIONE

Costante di proporzionalità che correla la quantità di farmaco presente nell’organismo con la sua concentrazione plasmatica

Volume “apparente” nel quale è sciolto il farmaco, viene definito come il volume virtuale in cui la quantità totale di farmaco presente nell’organismo dovrebbe essere dissolta per ottenere una concentrazione uguale a quella plasmatica

Esprime la distribuzione del farmaco nell’organismo Ultimo parametro e quello più importante per il clinico:

4. EMIVITA.

Emivita o tempo di dimezzamento (t½) è il tempo necessario affinchè la concentrazione plasmatica di un farmaco si riduca della metà. Parametro cinetico di notevole utilità pratica:

• condiziona il tempo necessario per il raggiungimento dello stato stazionario o “steady-state” (circa 4-5 emivite).

• consente di calcolare il tempo necessario affinchè un farmaco sia eliminato dall’organismo

Se io do un farmaco, alla prima somministrazione raggiunge una determinata concentrazione massima e poi viene eliminato, lo somministro ancora, verrà ancora eliminato, ma ci vorranno alcuni giorni affinchè raggiunga la CONCENTRAZIONE STABILE (STADIO STAZIONARIO O STEADY-STAATE) OVVERO LA CONDIZIONE DI EQUILIBRIO in cui, a seguito di un’infusione continua o di somministrazione ripetute la concentrazione TERAPEUTCA DEL FARMACO si mantiene COSTANTE (Css= concentrazione plasmatica di farmaco allo STEADY-STATE) all’interno di una FINESTRA TERAPEUTICA.

Per cui lo stato stazionario non si raggiunge dopo la prima giornata ma dopo un periodo di tempo che dipende MATEMATICAMENTE dall’EMIVITA E CORRISPONDE a 4 o 5 emivite.

Se un farmaco ha un emivita breve ci arriverà prima, viceversa ci vorrà un periodo più tempo di somministrazione continua affinchè raggiunga l’effetto terapeutico. Esempio: nell’epilessia uno dei farmaci più usati è il fenobarbital che ha una emivita di 100 ore. Allora per aspettare che il barbiturico sia in equilibrio io devo avere 5 volte le 100 ore, quindi ci vorranno 7- 10 gg, durante i quali il bambino può essere a rischio di crisi epilettiche. Invece farmaci come l’acido valproico che ha una emivita brevissima raggiungerà lo stato stazionario dopo 2-3 gg. Inoltre l’EMIVITA:

• consente di calcolare il tempo necessario affinchè un farmaco sia eliminato dall’organismo • consente di valutare l’intervallo appropriato tra una somministrazione e l’altra • consente di valutare il rapporto tra dose di attacco e dose di mantenimento

Ecco perché ci è utilissima nello stabilire il DOSAGGIO DI UN DETERMINATO FARMACO. Se un farmaco ha un’emivita breve devo darlo molto più spesso. Se l’emivita è di 8 ore lo do 3 volte al giorno, viceversa se di 30 ore lo do una sola volta. (ricorda che maggiore è il numero delle volte che il farmaco deve essere assunto durante la giornata, maggiore è il rischio di dimenticarsene completamente).

Infine l’EMIVITA:

• può costituire un elemento discriminante nella scelta di un farmaco nell’ambito della stessa classe. Ad esempio: se abbiamo un soggetto INSONNE, però durante la giornata sono a posto e voglio dormire e ho due benzodiazepine una con emivita di 8h e una di 48h ,somministreremo quella di 8 ore perché così al mattino l’avrò smaltita. Se però abbiamo un ansioso che deve prendere un farmaco per 3 mesi è meglio prendere quello con emivita lunga.

Quando studiamo farmacocinetica la facciamo sulle singole dosi, però nella pratica clinica, il paziente riceve un farmaco cronicamente, e allora questo sarà importante perché quando andremo a misurare il farmaco lo faremo non subito dopo la somministrazione ma quando raggiungerà l’equilibrio.