Agli studenti del corso di Laurea in C.T.F. (anno accademico )

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1 Agli studenti del corso di Laurea in C.T.F. (anno accademico ) Materiale didattico riguardante argomenti selezionati delle lezioni del corso di Farmacologia e Farmacoterapia. Si raccomanda agli studenti (come più volte sottolineato durante le lezioni) di usare questo materiale solo come aiuto/guida alla preparazione del relativo esame di Farmacologia e Farmacoterapia. Si rammenta, infatti, che l USO dei TESTI di Farmacologia consigliati (ad esclusiva scelta dello studente) è indispensabile per una corretta, utile e più facile preparazione della materia. Si precisa che il programma completo per la preparazione dell esame è sempre reperibile presso la segreteria della Sezione di Farmacologia. Gli studenti sono tenuti a svolgere tutti gli argomenti indicati nel programma anche se non compresi nel materiale didattico. Infine, si mettono in guardia gli studenti dall uso di fotocopie di materiale didattico (presunte stampe delle lezioni) ABUSIVAMENTE vendute presso le copisterie. Le figure utilizzate nelle lezioni sono quelle dei libri di testo consigliati o sono immagini copyright-free da siti web specializzati

2 FARMACI IMMUNOSOPPRESSORI

3 TUTTI GLI ELEMENTI DEL SISTEMA LINFOEMOPOIETICO ORIGINANO DAL MIDOLLO OSSEO

4 In quanto "sorgente" di precursori immaturi in grado di differenziare negli effettori maturi che costituiscono il sistema immunitario periferico, il MIDOLLO OSSEO rappresenta il più importante ORGANO BERSAGLIO di qualsiasi INTERVENTO IMMUNOMODULANTE

5 LA RISPOSTA IMMUNOLOGICA SPECIFICA Le citochine prodotte giocano un ruolo chiave nel realizzarsi della risposta immunologica

6 CITOCHINE Le citochine sono fattori solubili di natura glicoproteica sintetizzati e rilasciati principalmente da macrofagi, linfociti e altri leucociti, cellule endoteliali e fibroblasti. Le citochine giocano un ruolo fondamentale nello sviluppo fisiologico di cellule effettrici del sistema immunitario e nella regolazione della risposta immunitaria. Superfamiglia delle citochine Interleuchine (IL-1, IL-2, ecc) Chemochine Interferoni (α, β, γ) Fattori stimolanti delle colonie (GM-CSF, G-CSF, ecc) Fattori di crescita (EGF, TGF, ecc) Fattori di necrosi tumorale (TNF-α) Le citochine non vengono prodotte in maniera costitutiva ma sono sintetizzate in seguito all'attivazione cellulare. Citochine proinfiammatorie: IL-1, IL-2, IL-6, IL-8, GM-CSF, TNF-α Citochine antinfiammatorie: IL-4, IL-10, IL-13, TGF-β, IFN-γ

7 MECCANISMO D'AZIONE ED EFFETTI DELLE CITOCHINE La maggior parte delle citochine agisce localmente con meccanismi paracrini e/o autocrini. Sulle cellule bersaglio le citochine agiscono su recettori specifici ad alta affinità. Oltre ai loro effetti cellulari diretti, alcune citochine inducono la formazione di altre citochine o dei recettori per altre citochine (cascata di amplificazioni) dando origine a complicate interazioni SINERGICHE o ANTAGONISTE Interleuchine Fattori di necrosi tumorale Fattori di crescita Chemochine Cellula bersaglio Interferoni Fattori stimolanti delle colonie Le citochine rappresentano un complesso linguaggio! La risposta finale sulla cellula bersaglio è determinata da un certo numero di messaggi diversi ricevuti contemporaneamente sulla sua superficie

8 Famiglie di recettori per le citochine

9 INTERLUCHINA-2 (IL-2) IL-2 ha importanti effetti: Stimola la proliferazione di linfociti T, B e di cellule Natural Killer Aumenta la produzione di anticorpi da parte di linfociti B, aumenta la produzione di IFN-γ che attiva macrofagi e granulociti Inibisce la morte apoptotica di linfociti

10 Interleuchina- 1(IL-1) e Fattore di necrosi tumorale-α (TNF-α) La stimolazione dei recettori per IL-1 e TNF-α provoca la traslocazione del fattore di trascrizione inducibile (NF-kB) nel nucleo dove si lega al promotore di vari geni.

11 IL-1 e TNF-a Infezione, trauma, ischemia, cellule T attivate, tossine

12 FARMACI IMMUNOSOPPRESSORI La maggior parte dei farmaci immunosoppressori è efficace nella fase induttiva della risposta immunologica riducendo la proliferazione dei linfociti Fase di induzione Ciclosporina, Tacrolimo Ciclofosfamide Azatioprina Micofenolato Mofetile Anti-TNF-a Corticosteroidi

13 FARMACI IMMUNOSOPPRESSORI USI TERAPEUTICI Malattie autoimmuni (miastemia grave, lupus eritematoso sistemico, artride reumatoide, psoriasi), prevenzione e/o trattamento del rigetto dei trapianti (reni, midollo osseo, cuore, fegato) Poiché inibiscono la risposta immunitaria, i farmaci immunosoppressori possono costituire un rischio a causa della diminuita risposta del sistema immunitario alle infezioni e possono facilitare l'insorgenza di tumori maligni

14 LE CICLOSPORINE La ciclosporina A è un peptide ciclico costituito da 11 aminoacidi prodotto dal metabolismo fungino. Essa rappresenta il capostipite di una serie di molecole tra loro chimicamente correlate (ciclosporina A, B, C, D, E, G ed H) e non correlate (i macrolidi FK506 tacrolimo e rapamicina).

15 CICLOSPORINA A Meccanismo d'azione La ciclosporina A si lega alla ciclofillina A Il complesso Ciclosporina A-Ciclofillina A interagisce con la calcineurina calcineurina Inibizione attività fosfatasica della calcineurina Inibizione della trascrizione del gene della IL-2 Inibizione della attivazione e proliferazione dei linfociti T

16 CICLOSPORINA A Meccanismo d'azione In definitiva la ciclosporina A impedisce la defosforilazione del fattore di trascrizione NFAT, evento necessario per la traslocazione del fattore dal citoplasma al nucleo e per la formazione del complesso di inizio della trascrizione del gene della IL-2.

17 CICLOSPORINA A Oltre a inibire la trascrizione del gene della IL-2, la ciclosporina A provoca: Aumento della degradazione dell'mrna della IL-2 e di altre citochine e fattori di crescita (IL-3, GM-CSF) Inibizione della trascrizione di geni di altre citochine (TNF, IL-3, IL-4, IL-5, IL-6, IL-8, IL-9, IL-10) La ciclosporina A è in grado di inibire sia la risposta dei linfociti T che la risposta dei linfociti B

18 CICLOSPORINA A USI TERAPEUTICI Trattamento di pazienti sottoposti a trapianto di midollo osseo, rene, fegato, cuore e polmone. E' somministrabile per via endovenosa (soluz. etanolica) o per os (sospensione oleosa). Attivamente metabolizzata nel fegato, è escreta principalmente con la bile. EFFETTI COLLATERALI Nefrotossicità per vasospasmo della arteria renale (dovuto alla inibizione della calcineurina delle cellule tubulari). La mancanza di effetti citotosici sulle cellule del midollo osseo in rapida divisione conferisce alla Ciclosporina-A il vantaggio di non favorire l'instaurarsi di infezioni

19 Meccanismo d'azione RAPAMICINA e TACROLIMO FK506 = Tacrolimo. Lega FKBP12 ed inibisce calcineurina: stesso profilo farmacologico di Ciclosporina A Il complesso Rapamicina-FKBP12 inibisce l'attività chinasica della proteina TOR provocando una inibizione della transizione G1-S del ciclo cellulare Inibizione della proliferazione delle cellule T in risposta alla IL-2 USI TERAPEUTICI Vantaggi: Non provoca nefrotossicità Prevenzione del rigetto di trapianto in pazienti in cui si voglia evitare la nefrotossicità di CsA

20 MICOFENOLATO MOFETILE Meccanismo d'azione E un inibitore reversibile dell inosina monofosfato deidrogenasi e quindi della sintesi de novo delle purine GMP Il farmaco agisce in modo abbastanza selettivo sui linfociti che dipendono da questa via metabolica per la biosintesi delle purine

21 MICOFENOLATO MOFETILE USI TERAPEUTICI Da solo o in associazione con ciclosporina A nel trapianto di rene E ben assorbito per via orale e rapidamente idrolizzato ad acido micofenolico (attivo) che a sua volta viene metabolizzato a livello epatico a glucuronide-derivato (inattivo) EFFETTI COLLATERALI Disturbi gastrointestinali, trombocitopenia, leucopenia, infezioni Grazie all effetto abbastanza selettivo sui linfociti gli effetti collaterali a carico del midollo osseo sono di lieve entità

22 CICLOFOSFAMIDE La ciclofosfamide è un agente citotossico con potenti effetti immunosoppressori. Meccanismo d'azione ciclofosfamide P-450 Mostarda attiva DNA alchilato L'alchilazione del DNA a livello dell'azoto 7 della guanina provoca: Alterazione del codice genetico Rottura dell'anello imidazolico della guanina Rottura delle eliche del DNA La ciclofosfamide inibisce la proliferazione cellulare e causa la morte dei linfociti

23 CICLOFOSFAMIDE USI TERAPEUTICI Poliartrite nodosa, anemie emolitiche autoimmuni, miastenia grave, lupus eritematoso sistemico E' ben assorbita per via orale e richiede trasformazione metabolica (epatica) per divenire attiva. EFFETTI COLLATERALI I principali effetti collaterali della ciclofosfamide sono dovuti alla sua azione citotossica contro tutti i tessuti proliferanti Depressione midollare (leucopenia, trombocitopenia), aumento della suscettibilità alle infezioni, alopecia, sterilità, insorgenza di tumori maligni secondari, nausea, vomito, anoressia

24 AZATIOPRINA Meccanismo d'azione Acido 6-tioinosinico Incorporazione in DNA e RNA Tramite trasformazione metabolica dall azatropina si forma la mercaptopurina. La mercaptopurina è trasformata nel nucleotide corrispondente (Acido 6-tioinosinico) che viene così incorporato nel DNA e nell RNA inibendone la sintesi. Formazione di DNA e RNA malfunzionanti La azatioprina esplica una azione soppressiva sia sui linfociti T che B ed è soprattutto attiva sulle cellule proliferanti in fase S.

25 AZATIOPRINA USI TERAPEUTICI Trapianto d organo (trapianto di rene), artride reumatoide, anemia emolitica autoimmune EFFETTI COLLATERALI Depressione midollare con leucopenia, trombocitopenia, tossicità gastrointestinale ed epatica, nausea, vomito. Limite per l uso dell azatioprina Azione mutagena e cancerogena con aumento incidenza di neoplasie secondarie

26 Antimetaboliti Metotressato : analogo dell acido folico, inibisce la diidrofolato reduttasi Leucemie (immediata ma temporanea remissione) Coriocarcinoma (prima scelta) Osteosarcoma (alte dosi + leucovorina) Psoriasi Artite reumatoide Abortivo Ingresso in cellula mediante trasporto acido folico e coniugazione con residui di Poliglutammilici: intrappolamento ed aumento affinità per enzimi folato-dipendenti

27 Meccanismo d Azione del Metotressato Inibitore competitivo ad alta affinita e pseudo-irreversibile dell enzima diidrofolato reduttasi (DHFR); Inibisce tutte le reazioni di trasferimento di unità monocarboniose coinvolte nella sintesi di timidilato (dtmp), delle purine, di glicina, metionina, causando l inibizione della sintesi di DNA, di RNA e delle proteine. Farmaco specifico per la fase S del ciclo cellulare: rallenta l entrata delle cellule in questa fase Effetto citotossico: morte da carenza di timidina

28 ARTRIDE REUMATOIDE L artride reumatoide è una poliartropatia infiammatoria caratterizzata da dolore, alterata funzionalità e distruzione delle strutture articolari. Uno degli elementi scatenanti la patologia è la aumentata produzione di citochine nella sinovia.

29 FARMACI ANTIREUMATOIDI

30 ANTAGONISTI DEL TNF-a INFLIXIMAB Anticorpo chimerico (umano-murino) per il TNF-a Somministrato per via endovenosa ETANERCEPT Proteina di fusione (934aa) Dominio extracellulare del recettore umano del TNF-a (p75) + Frazione Fc dell immunoglobulina IgG1 Somministrato per via sottocutanea USI TERAPEUTICI Artride reumatoide

31 Farmaci Anti-TNFα INFLIXIMAB ETANERCEPT ADALIMUMAB La loro immissione nel mercato ha rappresentato un importante evoluzione nella terapia delle malattie infiammatorie croniche (Artrite reumatoide, Morbo di Chron), nonostante i costi ancora elevati

32 Gioca ruoli chiave in: TNFα - infiammazione acuta e cronica - risposta antitumorale -infezioni Una eccessiva produzione di TNFα è associata a diversi stati patologici. Importante bersaglio terapeutico

33 Due Forme di TNFα 1. TNFα legato alla membrana (26kDa) 2. TNFα solubile(17kda) TACE = TNFα Converting Enzyme 2 Extracellulare 1 TACE Intracellulare

34 Due Recettori per il TNFα Extracellular TNFR-1 TNFR-2 Intracellular Simili nel dominio extra-cellulare Differenze nei domini intracellulari Differente via di trasduzione

35 TNFR1 TNFR-1 TRADD Apoptosis Il recettore TNF di tipo 1 (TNFR kda) è espresso costitutivamente in tutti i tessuti Determina morte cellulare attraverso un «dominio di morte» presente a livello della porzione intracellulare Lega il TNF, viene internalizzato, e recluta TRADD (una molecola di trasduzione del segnale che contiene un dominio di morte) TNF receptor associated -death domain protein

36 TNFR2 Extracellulare TNFR-2 Intracellulare TRAF2 NFκB Proteina kda. Non ha «death domain» e non puo indurre apoptosi Recluta il TRAF2 (TNF receptor associated factor) che porta alla attivazione della via dell NF-kB, con produzione di citokine, inibitori dell apoptosi Differente espressione di TNFR1 e TNFR2

37 TNFα: Segnale di trasduzione e sistemi effettori Extracellular TNFR-2 TNFR-1 Intracellular TRAF2 Apoptosis Nucleus IκB NFκB NFκB transcription

38 Potenziali Bersagli per l inibizione di TNFα 1. TNFα 2. Recettori TNFα 3. TACE 4. Molecole coinvolte nella signalizzazione del TNFα 5. NFκB

39 Agenti Biologici anti-tnf-α Nome Nome Molecole Stato di sviluppo Generico commerciale Infliximab Remicade (Centocor, Schering-Plough) Anticorpo monoclonale chimerico umano/murino contro il TNF-a umano Approvato in US & Europa for CD & RA Etanercept Enbrel (Immunex, Wyeth) p75 ricombinante umano (recettore TNF conproteinadi fusione) Approvato per RA CDP-571 Humicade (Celltech, Biogen) Anticorpo anti-tnf-a umanizzato Trials clinici CDP-870 N/A (Celltech) Frammento dell anticorpo umanizzato anti-tnf-a Fase III trials Adalimumab Humira (Abbott Laboratories) Anticorpo umano anti TNF umano Approvato per RA

40 Infliximab: Meccanismo d Azione Lega e neutralizza il TNF-α sia solubile che legato e ne inbisce l ulteriore attività = TNFα TNFR2 No Signal

41 Altri possibili Meccanismi d Azione 1. Citotossicità cellulo-mediata anticorpo-dipendente 2. Distruzione delle cellule che esprimono il TNFα attraverso l attivazione del complemento Attivazione del Complemento C Recettore del Complemento T Cell Fagocitosi Mecrofago

42 Farmacologia dell Infliximab - Somministrato per infusione per via endovenosa in sede ospedaliera. - Pazienti sotto osservazione durante le 2 ore di infusione e nelle 2 ore successive. 5mg/kg 10mg/kg Emi-vita (giorni) 10 12

43 ETANERCEPT Proteina di fusione (934aa) Dominio extracellulare del recettore umano del TNFa (p75) + Frazione Fc dell immunoglobulina IgG1 Somministrato per via sottocutanea 2 volte a settimana Nome della specialità medicinale:enbrel 25mg 50mg

44 Struttura dell etanercept

45 Etanercept: Meccanismo d Azione Lega e neutralizza il TNF-a e ne inbisce l ulteriore attività ETA

46 Palladino et al., 2003 Piccole molecole Anti-TNFα in sviluppo Classe di Inhibitori Prodotto otto Ditta p38 Kinase BIRB796 Boehringer Ingelheim Stato Clinico Fase 2 TACE TACE inibitore Bristol Myers Fase 2 Thalomid Talidomide Celgene Fase 3 Rationally Designed L-L amino acid peptide RDP58 Sangstat Medical Fase 2 Inibiscono la sintesi di TNF-α

47 Farmaci anti-tnf-alpha: Indicazioni terapeutiche Etanercept Artrite reumatoide Artrite psoriaca Spondilite anchilosante Psoriasi a placche Adalimumab Artrite reumatoide Artrite psoriaca Spondilite anchilosante Infliximab Artrite reumaotide Morbo di Chron Colite ulcerosa Spondilite anchilosante Artrite psoriaca Possibile minor rischio tubercolosi con etanercept ed adalimumab

48 Artrite reumatoide e IL-1

49 Infiammazione e dolore Artrite reumatoide e IL-1

50 Distruzione tessuto osseo Artrite reumatoide e IL-1

51 Artrite reumatoide e IL-1

52 IL-1RA: antagonista naturale di IL-1 Artrite reumatoide e IL-1

53 IL-1 ed IL-Ra competono per il legame al recettore IL-1 nell articolazione reumatoide?

54 Anakinra (Kineret - Amgen)

55 Anakinra (Kineret - Amgen)