UNIVERSITA DEGLI STUDI DI NAPOLI FEDERICO II FACOLTA

UNIVERSITA' DEGLI STUDI DI NAPOLI FEDERICO II FACOLTA' DI FARMACIA CORSO DI LAUREA IN CONTROLLO DI QUALITA' Insegnamento di CHIMICA FARMACEUTICA E TOSSICOLOGICA Prof. ssa Caterina Fattorusso LEZIONE XI

Fase I e Fase II del metabolismo • Le trasformazioni subite da un farmaco da parte degli enzimi metabolizzanti sono suddivise in reazioni di fase I e reazioni di fase II. • Le reazioni di fase I (reazioni di funzionalizzazione) portano in genere all’introduzione nella molecola di gruppi funzionali come -OH, -NH 2, -COOH. • Nelle reazioni fase II (reazioni di coniugazione), molecole endogene fortemente polari (es. acido glucuronico) vengono legate ai gruppi funzionali inseriti durante la fase I. • Se uno xenobiotico ha già gruppi funzionali in grado di coniugare i substrati delle reazioni di fase II, viene metabolizzato direttamente dagli enzimi di fase II.

Reazioni di fase I • Sono le reazioni di idrolisi, riduzione, ossidazione. • Portano in genere all’introduzione o smascheramento di un gruppo nucleofilo (-OH, -NH 2, -SH, -COOH). • Ciò causa solo un modesto aumento dell’idrofilia. Tuttavia, il gruppo funzionale nucleofilo fornisce un punto di attacco per le reazioni di fase II. • Le reazioni di fase I determinano in genere perdita dell’attività biologica. In alcuni casi, tuttavia, i prodotti delle reazioni di fase I sono biologicamente attivi. • I pro-farmaci sono attivati dalle reazioni di fase I. • Nelle reazioni di fase I, soprattutto le reazioni di ossidazione, si possono formare metaboliti tossici.

Enzimi di fase I • Citocromo P 450 (CYP 450). E’ l’enzima più importante di fase I perché metabolizza un gran numero di xenobiotici principale responsabile dell’inattivazione di molti farmaci e tossici diretti. • Coinvolto anche nella biosintesi o degradazione di molti composti endogeni (ormoni steroidei, vitamine liposolubili, acidi grassi ecc. ) • Presente in tutti i tessuti. I livelli più alti sono nel fegato, a livello del reticolo endoplasmatico (frazione microsomiale) Tipi di reazione catalizzate dal CYP 450: Idrossilazione alifatica e aromatica De-alchilazione di un eteroatomo (N, O, S) Ossidazioni di un eteroatomo Reazioni di riduzione.

Non tutte le reazioni di FASE I avvengono nel fegato. es. MAO (monoammino-ossidasi) sono localizzate nei mitocondri dei neuroni dove ossidano ammine biogene (noradrenalina, dopamina, serotonina, istamina) es. deidrogenasi localizzate nel citosol es. reazioni di idrolisi (esteri, ammidi) avvengono anche nel plasma e in altri tessuti

Reazioni di fase II • Le reazioni di coniugazione (fase II), oltre ad aumentare l’idrofilia, prevengono la formazione di composti tossici. • Reazioni coniugative di fase II: ü glucuronidazione - gruppi COOH, SH, NH 2 (circa 1/3 dei farmaci) – UDP-glucoroniltransferasi (UGT) ü solfatazione – gruppi OH – solfotransferasi (ST) ü acetilazione – gruppi NH 2 - N-acetil transferasi ü metilazione – gruppi OH – O-metil transferasi ü coniugazione con glutatione (formazione di acidi mercapturici) – sostanze tossiche (alogenuri alchilici, epossidi, aldeidi, etc. ) – Glutatione S- transferasi (GST) ü coniugazione con aminoacidi (glicina, taurina, acido glutammico) – gruppi COOH – Vari enzimi citosolici

Esempio di metabolismo con formazione di metaboliti attivi e inattiivi attivo inattivo

Lo stesso farmaco può essere sottoposto a più modifiche metaboliche Es. Roipnol Fase II Fase I

CONSEGUENZE DEL POLIMORFISMO GENETICO NEL METABOLISMO DEI FARMACI • Specie diverse di mammiferi possono avere differenze qualiquantitative della capacità metabolizzante, importanti per l’estrapolazione all’uomo di dati animali. • I cattivi metabolizzatori eliminano il farmaco più lentamente e corrono quindi il rischio di sviluppare effetti avversi con dosi ‘ordinarie’ di farmaco. • D’altra parte, in soggetti con capacità metabolizzante molto rapida, dosi ordinarie possono determinare concentrazioni plasmatiche subterapeutiche e quindi un effetto clinico inadeguato. • L’influenza del polimorfismo di un enzima dipende dall’importanza della reazione catalizzata dall’enzima sull’eliminazione del farmaco. • La capacità metabolizzante è determinata, oltre che da fattori genetici, anche da fattori ambientali; la quantità di enzima presente può essere infatti aumentata da alcune sostanze (induzione enzimatica).

Le interazioni tra farmaci più rilevanti sono dovute ad interazione a livello del metabolismo (induzione, inibizione, competizione). • Numerosi agenti (farmaci, xenobiotici di sintesi e naturali, alimenti) possono indurre l’aumento della sintesi degli enzimi metabolizzanti, sia di fase I che di fase II. Gli induttori possono essere suddivisi in classi, in dipendenza del pattern di induzione. Alcune classi inducono un aumento della sintesi di numerosi enzimi metabolici. Altre classi sono induttori più selettivi; in genere, comunque, un induttore stimola la sintesi di più di un enzima metabolizzante. • • Induttore ‘ad ampio spettro’ è il fenobarbital che determina un’ aumento generalizzato della sintesi proteica nel fegato (regione centro-lobulare) aumento di numerosi enzimi metabolizzanti. • • Gli inibitori enzimatici agiscono diminuendo la trasformazione metabolica di altri xenobiotici da parte dell’enzima inibito. Gli inibitori sono in genere più selettivi degli induttori poiché inibiscono solo un enzima.

4. Escrezione Farmaco e eventuali metaboliti sono eliminati dall’organismo mediante escrezione renale o biliare. Escrezione renale 1. Filtrazione glomerulare: il sangue viene filtrato nel glomerulo e solo le macromolecole (PM >70. 000 Da, ) come ad es. albumina, non passano dal plasma all’interno del glomerulo 2. Riassorbimento passivo: il 99% dell’acqua assorbita ritorna nel flusso sanguigno, si creano così delle differenze di concentrazione tali che i soluti (e quindi anche il farmaco) tendono a ritornare nel plasma per diffusione passiva. N. B. valgono tutti i principi dell’assorbimento passivo 3. La secrezione attiva del tubulo trasporta, mediante apposite proteine di membrana varie sostanze (anioni, cationi, substrati di Glicoproteina-P). Così vengono rapidamente escreti i prodotti del metabolismo di fase II ma anche altri quali, ad esempio, acido salicilico e penicillina G. In genere, i composti più idrofili vengono più rapidamente escreti per via renale