Escrezione nel latte

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1 Escrezione nel latte Quasi tutti i farmaci passano nel latte. Il passaggio dal plasma al latte avviene principalmente per diffusione passiva, ed è quindi influenzato da: legame alle proteine plasmatiche liposolubilità ph: il ph del latte (6,5-7,2) è leggermente più acido di quello del plasma (7,4) favorita l escrezione di basi deboli. (es. NH 3 +H + + NH 4 più solubile) Composti fortemente lipofili (es. DDT, PCB, piretroidi, ecc.) passano dal plasma al latte insieme con i lipidi; per questi composti il latte può essere una via importante di eliminazione. Alcuni composti sono secreti attivamente nel latte, raggiungendo concentrazioni più elevate di quelle plasmatiche Figure 1. Mean (± SD) milk and serum concentrations in four lactating women after 100-mg dose of nitrofurantoin macrocrystals. La dose ingerita dal lattante può esser calcolata in base al volume di latte ingerito giornalmente, la concentrazione plasmatica materna ed il rapporto AUC latte /AUC plasma. Per stabilire l eventuale pericolosità, occorre tenere conto della biodisponibilità orale dello xenobiotico e della clearance dello xenobiotico nel neonato, che è in genere minore rispetto all adulto. In genere, i farmaci possono ritenersi sicuri se la dose/kg nel lattante è inferiore al 10% della dose/kg materna, tranne nel caso di farmaci molto tossici (es. citotossici, isotretinoina, immunosoppressori ed altri), per i quali è necessaria l interruzione dell allattamento. 62

2 Farmaci nel latte di animali d allevamento Per legge, il latte non deve contenere farmaci Tuttavia, tracce di alcuni farmaci, soprattutto antibiotici, sono state trovate nel latte per uso alimentare. Anche in tracce, gli antibiotici possono essere dannosi per: possibili allergie sviluppo di resistenza agli antibiotici Dose e livelli plasmatici All aumentare della dose somministrata, aumenta in modo proporzionale la quantità di farmaco assorbito aumento della concentrazione plasmatica e di AUC. Dato che l eliminazione segue una cinetica di I ordine, all aumentare della concentrazione plasmatica aumenta anche la velocità di eliminazione. Quasi sempre, la concentrazione plasmatica ad un certo tempo e l AUC sono direttamente proporzionali alla dose somministrata. 63

3 Cp e AUC sono direttamente proporzionali alla dose somministrata 64

4 Cinetiche di saturazione I meccanismi di eliminazione mediati da enzimi o trasportatori (eliminazione presistemica, metabolismo, trasporti tubulari) sono saturabili. In questi casi, si passa da una cinetica di I ordine ad una cinetica di ordine 0 la velocità di eliminazione non è proporzionale alla concentrazione del farmaco ma diventa costante la concentrazione plasmatica e l AUC aumentano non più in modo proporzionale ma in modo circa esponenziale all aumentare della dose (es. fenitoina). Questo fenomeno avviene nelle intossicazioni acute in cui si ha saturazione dei carriers. 65

5 Una cinetica inizialmente di ordine 0 diventa di primo ordine al diminuire della concentrazione plasmatica Questo si verifica nel caso di un intossicazione acuta in cui c è saturazione dei carriers e quindi cinetica di ordine 0. Dopo un pronto intervento in cui si fa diminuire la conc. plasmatica, la cinetica viene ripristinata all ordine 1. 66

6 Nelle cinetiche di saturazione, t 1/2 aumenta all aumentare della dose sperimentalmente, non è possibile definire t 1/2 (o kel). Invece nelle cinetiche di 1 ordine 1, il t 1/2, il Vd e CL sono fissi per quella sostanza. La saturazione di una via metabolica porta ad una maggiore formazione di metaboliti che si formano per altre vie (es. paracetamolo, aspirina, ecc) sperimentalmente, si osserva una cambiamento della composizione percentuale della miscela di xenobiotico + metaboliti. 67

7 Metabolismo 68

8 Il metabolismo di uno xenobiotico è l insieme delle trasformazioni chimiche che la molecola subisce all interno dell organismo, principalmente ad opera di enzimi. Il metabolismo ha una logica : trasformare la molecola in modo che possa essere facilmente escreta per via renale o biliare. Dato che le molecole idrofile sono eliminate più rapidamente di quelle lipofile, il metabolismo consiste principalmente nella trasformazione di molecole lipofile in molecole idrofile. Le sostanze lipofile sono escrete più lentamente di quelle idrofile perché: sono più facilmente riassorbite nel tubulo renale (o nell intestino in caso di eliminazione biliare). Ad esempio, durante il processo di formazione delle urine, si ha riassorbimento di acqua aumento della concentrazione dei soluti nell urina gradiente di concentrazione urina-plasma riassorbimento. Le sostanze lipofile sono riassorbite più facilmente perché attraversano meglio lo strato cellulare dell epitelio tubulare. si accumulano nel tessuto adiposo Il metabolismo degli xenobiotici è estremamente importante in Tossicologia, poiché può avere sia un effetto protettivo (eliminazione e/o detossificazione dello xenobiotico) sia un effetto dannoso (formazione di metaboliti tossici). 69

9 Caratteristiche generali del metabolismo degli xenobiotici Scarsa selettività per i substrati possibilità di metabolizzare un enorme numero di sostanze con un numero relativamente esiguo di enzimi uno xenobiotico può essere metabolizzato da enzimi diversi lo stesso enzima può catalizzare reazioni diverse sullo stesso substrato in genere uno xenobiotico viene metabolizzato secondo più vie metaboliche uno stesso enzima può metabolizzare più substrati compresenti nell organismo possibilità di interazioni (inibizione competitiva, induzione) tra xenobiotici, o tra xenobiotici e composti endogeni 70

10 Metabolismo del flunitrazepam 71

11 Esempio di interazione: inibizione del metabolismo della terfenadina (antistaminico ritirato dal commercio) aritmie 72

12 Una sostanza può inibire o indurre una via metabolica di un altra sostanza, causando una variazione della composizione dei metaboliti 73

13 Variabilità degli enzimi metabolizzanti 1. Variabilità interspecie In natura, gli xenobiotici con cui vengono in contatto gli organismi animali sono di origine vegetale. La capacità di diverse specie animali di metabolizzare gli xenobiotici dipende dalla selezione operata dall esposizione agli xenobiotici vegetali. Ad es., insetti che si cibano di molte piante diverse possono metabolizzare una varietà di xenobiotici maggiore degli insetti che si alimentano di poche o una sola specie vegetale. I pesci hanno minore capacità metabolizzante dei mammiferi, probabilmente perché possono più facilmente eliminare gli xenobiotici tramite le branchie. 74

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15 L evoluzione degli isoenzimi CYP450 riflette l esposizione ad un numero sempre maggiore di xenobiotici potenzialmente tossici, sintetizzati dai vegetali a scopo difensivo. Specie diverse di mammiferi possono avere differenze qualiquantitative della capacità metabolizzante: importanti per l estrapolazione all uomo di dati animali. la maggior parte delle differenze di tossicità tra specie diverse di mammiferi è dovuta a diversità del metabolismo. 2. Variabilità intraspecie All interno di una specie, vi è una variabilità genetica, perché molti enzimi sono polimorfi (più varianti alleliche, con diversa attività; più copie dello stesso gene) differente suscettibilità agli effetti tossici 3. Variabilità individuale A livello individuale, la capacità metabolizzante è determinata, oltre che da fattori genetici, anche da fattori endogeni ed ambientali fattori endogeni: età, sesso, stati fisiologici (ritmi circadiani, ciclo mestruale, gravidanza ecc.), patologie fattori ambientali: induzione e inibizione enzimatica variazioni della suscettibilità individuale Gli effetti di un fattore di variabilità dipendono da tutti gli altri fattori. Esempi: Gli effetti di un inibitore di un enzima saranno più marcati in un individuo con un carenza genetica di quell enzima. Le differenze legate al sesso sono molto più forti nel ratto che nell uomo. Distribuzione tissutale degli enzimi metabolizzanti L organo più ricco di enzimi metabolizzanti è il fegato. Altri organi o tessuti con significativa capacità metabolica sono i polmoni, i reni, il sangue. 76

16 Alcuni tessuti hanno un elevata concentrazione di enzimi metabolizzanti (mucosa nasale, cristallino), che servono a difendere il tessuto, ma il cui contributo al metabolismo sistemico è pressoché nullo dato il volume del tessuto. La localizzazione degli enzimi è importante nel determinare l organo colpito nel caso di formazione di metaboliti tossici. Molti metaboliti tossici sono infatti altamente reattivi e colpiscono quindi solo le cellule dell organo in cui si formano. Ad es., molti composti sono epatotossici perché i metaboliti reattivi si formano nel fegato. Inoltre, la tossicità è spesso limitata, all interno dell organo, alle cellule che esprimono l enzima che porta alla formazione del metabolita tossico. Ad es., il paracetamolo e CCl 4 causano necrosi centrolobulare perché le cellule della regione centrolobulare sono ricche di citocromo P

17 Localizzazione intracellulare degli enzimi Molti enzimi hanno diverse isoforme, che hanno spesso diversa localizzazione cellulare. Una determinata isoforma ha in genere un unica localizzazione intracellulare. Nel fegato gli enzimi sono localizzati principalmente nel reticolo endoplasmatico (enzimi microsomiali) deputati prevalentemente a catalizzare reazioni di fase I mentre nel citosol abbiamo enzimi deputati principalmente a catalizzare reazioni di fase II (coniugazioni). Un numero minore di enzimi è localizzato nei mitocondri, nei lisosomi, nel nucleo. 78

18 Classificazione delle reazioni di biotrasformazione. Fase I e fase II Composti che già contengono un gruppo nucleofilo e composti elettrofili possono essere direttamente coniugati (fase II), ma possono anche subire reazioni di fase I (es. paracetamolo che viene ossidato formando metabolita tossico). Le reazioni di fase II sono in genere più veloci di quelle di fase I basse concentrazioni dei metaboliti di fase I La capacità delle reazioni di fase I è limitata dalla attività enzimatica (quantità di enzima) La capacità delle reazioni di fase II è limitata principalmente dalla disponibilità del cofattore La maggior parte dei metaboliti tossici si forma nelle reazioni di fase I, in particolare nelle reazioni di ossidazione. Reazioni di fase I Sono le reazioni di ossidazione, idrolisi, riduzione. 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 farmaco-tossicologica (modificazione della struttura chimica e della 79

19 capacità di interagire con il recettore). In alcuni casi, tuttavia, i prodotti delle reazioni di fase I sono biologicamente attivi. Nelle reazioni di fase I, soprattutto le reazioni di ossidazione, si possono formare metaboliti tossici. Reazioni di ossidazione degli xenobiotici L ossidazione è la trasformazione più frequente negli xenobiotici (>75% delle reazioni di fase I) Le reazioni di ossidazione sono catalizzate principalmente da 7 enzimi, che differiscono per: i substrati ossidati (tuttavia un substrato può essere ossidato da più enzimi: es. etanolo viene ossidato dall alcol deidrogenasi e dal CYP2E1) localizzazione tissutale e intracellulare; attività 80

20 Citocromo P450 o 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, TXA2, PGI2, vitamine liposolubili, acidi grassi ecc.) Presente in tutti i tessuti. I livelli più alti sono nel fegato, a livello del reticolo endoplasmatico (frazione microsomiale) 81

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22 Reazione generale del CYP450 RH (substrato) + O 2 + NADPH + H + ROH + H 2 O + NADP + E una reazione di monoossigenazione in cui un atomo di ossigeno è incorporato nel substrato; l altro atomo di ossigeno è ridotto ad H 2 O (CYP450 è quindi un ossidasi a funzione mista), con l apporto degli equivalenti riducenti (elettroni) forniti dal NADPH. Il prodotto ROH può subire riarrangiamenti molti prodotti finali, diversi da alcol e fenoli. gruppo eme (Fe-protoporfirina) del CYP 83

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