Farmaci che inibiscono le colinesterasi

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1 Farmaci che inibiscono le colinesterasi

2 DISTRIBUZIONE E FUNZIONE DELLE COLINOESTERASI Acetilcolinaesterasi (colinaesterasi vera) E presente come: Oligomeri omomerici di subunità catalitiche (monomeri, dimeri, tetrametri) Localizzazione: terminazioni nervose colinergiche Associazioni eteromeriche costituite da subunità catalitiche e subunità strutturali ( lipidi o collagene) Localizzazione: giunzione neuromusolare, eritrociti L acetilcolinaestersi è specifica per l acetilcolina ed è responsabile dell idrolisi rapida dell acetilcolina che si verifica nelle sinapsi colinergiche. 1 molecola di enzima idrolizza 6x10 5 molecole di Ach turnover di 150 microsecondi! Butirrilcolinesterasi (pseudocolinaesterasi) E codificata da un gene diverso da quello dell acetilcolinaesterasi. E sintetizzata nel fegato ed è principalmente localizzata nel plasma

3 Colinesterasi: sito attivo HIS 447 SER 203 GLU 334

4 - N: H - O Glu 334 Sito anionico His 447 Ser 203 Sito esterasico CH O 3 H 3 C N CH 2 CH 2 O C CH 3 CH 3 Acetilcolina Reazione con l acetilcolina - CH O 3 O N CH 3 + CH CH N H O colina CH 3 OH CH 3 N + CH 3 O CH 3 - N: O H 2 O Acido acetico O CH 3 OH - N: H - O Sito anionico Sito esterasico Prodotto intermedio ACh-E-substrato Acetil ACh-E

5 Inibitori delle colinesterasi Inducono un accumulo di ACh a livello sinaptico a producono effetti equivalenti a quelli di una eccessiva stimolazione colinergica Agonisti colinergici indiretti Edrofonio Composti carbamici Composti organofosforici Fisos%gmina Neos%gmina

6 I FARMACI CHE INIBISCONO LA COLINOESTERASI si dividono in tre principali gruppi sulla base del tipo di interazione con il sito attivo, che ne determina la durata d azione Esteri carbamilici Derivati del fosforo pentavalente La maggior parte dei farmaci clinicamente importanti è in grado di inibire sia l acetilcolinaesterasi che la butirrilcolinaesterasi.

7 ANTICOLINOESTERASICI: meccanismo d azione Anticolinoesterasici a breve durata d azione L edrofonio (composto di ammonio quaternario) si lega solo al sito anionico dell enzima. Il legame ionico che si forma è reversibile e l azione del farmaco è molto breve. Si utilizza solo a scopo diagnostico. Anticolinoesterasici a media durata d azione (Fisostigmina, Neostigmina..) Il trasferimento del gruppo carbamilico al gruppo OH serinico del sito esterasico avviene come per l acetilcolina, ma il processo idrolitico dell enzima carbamilato è molto lento. Il lento recupero dell enzima carbamilato sta ad indicare che l azione di questi farmaci è piuttosto duratura.

8 Reazione con la neostigmina Idrossifeniltrimetilammonio Acido N,N dimetilcarbamico O CH 3 O N CH 3 + CH N H O - N(CH 3 ) 2 H 2 O CH 3 OH N CH 3 CH O N(CH + 3 ) N: O - N: H - O O N(CH 3 ) 2 OH Sito anionico Sito esterasico Prodotto intermedio ACh-E-inibitore Carbamil ACh-E

9 FARMACI ANTICOLINOESTERASICI REVERSIBILI CARBAMATI Gli effetti dei farmaci anticolinoesterasici sono principalmente dovuti all aumento della trasmissione colinergica a livello delle: Sinapsi colinergiche autonome Aumentata secrezione salivare, lacrimale, bronchiale e gastrointestinale; Aumentata attività peristaltica; Broncocostrizione; Bradicardia e ipotensione; Costrizione pupillare; riduzione della pressione intraoculare Giunzione neuromuscolare Fascicolazioni, aumento della forza di contrazione; Paralisi dovuta a un blocco da depolarizzazione Le amine terziarie (fisiostigmina) attraversano la barriera ematoencefalica provocando effetti anche sul sistema nervoso centrale Eccitazione iniziale (convulsioni) seguita da una fase di depressione che può essere accompagnata da incoscienza e inibizione della respirazione

10 CARBAMATI USI TERAPEUTICI ileo paralitico (postoperatorio) e atonia della vescica urinaria glaucoma Aumento della pressione intraoculare che può causare danni del disco ottico presso la giunzione tra nervo ottico e retina con conseguente cecità irreversibile primario angolo chiuso farmaci glaucoma angolo aperto secondario congenito farmaci chirurgia Miastenia grave

11 Miastenia grave La miastenia grave è una patologia neuromuscolare caratterizzata da debolezza e da un elevata affaticabilità muscolare. E causata da una risposta autoimmune diretta principalmente contro i recettori dell Ach a livello della placca motrice. Gli anticorpi, che sono anche presenti nel sangue, provocano una riduzione del numero di recettori. Tests diagnostici Edrofonio d-tubocurarina Identificazione anticorpi antirecettore in biopsie muscolari o nel plasma Trattamento Anticolinesterasici Corticosteroidi Timectomia Plasmaferesi Una patologia correlata alla miastenia grave e che implica una trasmissione neuromuscolare compromessa è la sindrome di Lambert-Eaton. In questo caso, gli anticorpi sono diretti contro i canali del Ca 2+ necessario per il rilascio presinaptico di Ach.

12 Malattia di Alzheimer Nei pazienti affetti da demenza progressiva di tipo Alzheimer, è stata osservata la perdita di neuroni colinergici, soprattutto di quelli localizzati in aree sottocorticali, come il nucleo basale di Maynert. Attualmente si propone una terapia volta ad aumentare le concentrazioni di neurotrasmettitori colinergici nel SNC. Farmaci anticolinesterasici approvati per l utilizzo clinico: Tacrina Un trattamento di 2-12 mesi determina un miglioramento dello stato cognitivo e funzionale. Limite: elevata incidenza di epatotossicità Donezepil Rivastigmina Galantamina Vantaggi Elevato rapporto fra inibizione delle colinesterasi a livello centrale e a livello periferico

13 Altri usi dei farmaci anticolinesterasici Trattamento intossicazione da farmaci anticolinergici Atropina e altri agenti muscarinici Fenotiazine, antismatici, antidepressivi triciclici, La fisostigmina contrasta la sindrome anticolinergica a carico del SNC causata da un sovradosaggio o da una reazione inaspettata a questi farmaci Profilassi nell avvelenamento da inibitori irreversibili delle colinesterasi

14 ANTICOLINOESTERASICI: meccanismo d azione isofluoropato Anticolinoesterasici di tipo irreversibile (Isofluoropato, Parathion..) L inibitore rimane attaccato covalentemente, tramite l atomo di fosforo, al gruppo OH serinico dell enzima. L enzima fosforilato inattivo è solitamente molto stabile. Il recupero dell attività enzimatica dipende dalla sintesi di nuove molecole di enzima

15 Reazione con il Diisopropilfluorofosfato (DFP) Acido fluoridrico F O - H 7 C 3 O P OC 3 H 7 H 7 C 3 O P O OC 3 H 7 + HF + - N H O - N: O Sito anionico Sito esterasico Prodotto intermedio ACh-E-inibitore Fosforil ACh-E

16 Inibizione irreversibile La perdita di un gruppo achilico dall AChE fosforilato determina l invecchiamento dell enzima AChE, fosforilata e inibita da DFP, sarin Aged AChE

17 COMPOSTI ORGANOFOSFORICI Intossicazione acuta Miosi, dolore oculare, congestione congiuntivale, riduzione della vista Broncocostrizione, aumento della secrezione bronchiale Nausea, vomito, crampi addominali, diarrea Estrema salivazione, emissione involontaria di feci e urine, sudorazione, lacrimazione, bradicardia, ipotensione Affaticabilità del muscolo, contrazioni involontarie, fascicolazioni sparse, debolezza e paralisi Il collasso respiratorio è la principale causa di morte Neurotossicità cronica Molti organofosforici possono causare una grave demielinizzazione di nervi periferici (probabilmente inibendo una esterasi specifica della mielina) Grave polineuropatia (disturbi sensori, atassia, debolezza e affaticamento delle gambe, riduzione dei riflessi tendinei,

18 Esteri di organofosforici sintetizzati come gas nervini (1937) O SARIN O P F O N P CN TABUN O O O P F SOMAN CH 3

19 Nerve Agents: Signs and Symptoms } Salivation, sweating, SLUD lacrimation. Urination, defecation. Miosis (pinpoint pupils). Rhinorrhea (perfuse watery runny nose). Bronchorrhea (excessive bronchial secretions). Bradycardia (slow heart rate). Respiratory arrest. Dizziness Tremors Confusion Ataxia Headache Paresthesia Seizures Coma Death

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21 RIATTIVAZIONE DELLA COLINOESTERASI La rigenerazione idrolitica dell acetilcolinaesterasi fosforilata può avvenire in presenza di pralidossima Gruppo ossimico fortemente nucleofilo Azoto quaternario capace di legarsi al sito anionico dell enzima La pralidossima agisce avvicinando al gruppo esterasico fosforilato un gruppo ossimico in modo tale che il legame covalente possa essere trasferito ad esso dal gruppo serinico dell enzima O

22 Pralidossima

23 Inibizione e invecchiamento

24 RIATTIVAZIONE DELLA COLINOESTERASI Vi sono due limiti nell impiego della pralidossima come antidoto nell avvelenamento da organofosforici: 1. l enzima fosforilato cambia struttura (invecchiamento) e diventa insensibile alla riattivazione somministrare la pralidossima precocemente 2. la pralidossima non attraversa la barriera ematoencefalica non può antagonizzare gli effetti da organofosforici nel SNC