ALCALOIDI DELL'OPPIO

PEPTIDI OPPIOIDI

ALCALOIDI DELL'OPPIO 10% 0,5% 0,2 % 1 % 6 % % presenti nell'oppio

PRINCIPALI AZIONI DELLA MORFINA SISTEMA NERVOSO CENTRALE Analgesia Euforia Sedazione Disforia e allucinazioni Miosi Nausea e vomito Frequenza del respiro Riflesso della tosse Tolleranza e Dipendenza ORGANI PERIFERICI Sistema gastro-intestinale Costipazione Costrizione sfintere dell'oddi Reflusso gastro-esofageo Cute prurito e sudorazione Sistema cardio-vascolare pressione e frequenza cardiaca Sistema immunitario attività natural killer

Oppioidi e sistema immunitario

UN PO' DI STORIA...RECENTE Anni '50: Proposta l'esistenza di recettori specifici Anni '70: Proposta di una classificazione con: Recettori mu (da morfina) Recettoru kappa (da ketociclazocina) Recettori delta (da vasi deferenti) MOR KOR DOR Individuazione di ligandi endogeni (endorfine): Beta-endorfine (recettori mu) Dinorfine (recettori kappa) Encefaline (recettori delta) Anni '90: Clonazione dei recettori GPCR delta, mu e kappa Individuazione del recettore nocicettina/orfanina FQ ORL1 (no affinità per naloxone)

PEPTIDI OPPIOIDI ENDOGENI Beta-endorfina Met/Leu-encefalina Leu-encefalina Dinorfine Orfanina F/Q

PEPTIDI OPPIOIDI ENDOGENI Il termine "endorfine" comprende le ß-endorfine e peptidi correlati che derivano da un precursore comune Tre i principali precursori: Prepro-opiomelanocortina (POMC) che contiene le sequenze di metionin-encefalina, ß-endorfina e peptidi non-oppioidi (ormone adrenocorticotropo o ACTH, ß-lipotropina e ormone melanocitastimolante) Preproencefalina (proencefalina A ) che contiene: 6 copie di metionin-encefalina 1 copia di leucin-encefalina Preprodinorfina (proencefalina B) che contiene: 3 copie di leucin-encefalina a e ß neoendorfina Dinorfina A e B

OPPIOIDI ENDOGENI

OPPIOIDI ENDOGENI I peptidi oppioidi più ampiamente distribuiti sono i pentapeptidi metionin-encefalina (metencefalina) e leucin-encefalina (leu-encefalina) I precursori degli opioidi endogeni localizzati nelle zone cerebrali deputate alla modulazione del dolore sono probabilmente rilasciati in condizioni di stress (dolore o anticipazione del dolore). I precursori sono localizzati anche a livello della midollare del surrene e del plesso neurale gastroenterico

METABOLISMO DEGLI OPPIOIDI ENDOGENI Le encefaline, rilasciate con meccanismo esocitotico, vengono degradate da due ecto-endopeptidasi di membrana Zn-dipendenti, la aminopeptidasi N (APN) e la neprilisina (NEP) La NEP è coinvolta nel metabolismo di svariati peptidi a livello centrale e periferico (tachichinine, peptide natriuretico atriale e peptidi chemiotattici) La APN è un enzima multifunzionale ubiquitario (cellule endoteliali, epiteliali, leucociti) in grado di influenzare diversi eventi biologici (proliferazione, secrezione, angiogenesi)

CLASSIFICAZIONE Pharmacological classification FARMACOLOGICA of the opioid DELLA receptor FAMIGLIA family. DEI RECETTORI DEGLI OPPIOIDI Dietis N et al. Br. J. Anaesth. 2011;107:8-18 The Author [2011]. Published by Oxford University Press on behalf of the British Journal of Anaesthesia. All rights reserved. For Permissions, please email: journals.permissions@oup.com

RECETTORE LIGANDO ENDOGENO EFFETTI PRINCIPALI MOR beta-endorfina Encefaline Analgesia spinale e sovraspinale. Euforia Sedazione Miosi Inibizione motilità intestinale Depressione respiratoria Dipendenza fisica e tolleranza +++ +++ ++ ++ ++ +++ +++ KOR Dinorfina A Encefaline Analgesia spinale e periferica Sedazione Allucinazioni Disforia -/+ ++ +++ +++ DOR Encefaline b-endorfina Dinorfina A Analgesia durante infiammazione Inibizione contrattilità intestinale Miosi -/++ ++ - NOR Nocicettina Orfanina F/Q Comportamento aggressivo Risposta allo stress Controllo del sistema immunitario

VIE DI TRASDUZIONE DEL SEGNALE Recettori metabotropici associati a proteine Gi/o: 1. Inibizione dell'adenilato ciclasi 2. Inibizione dei VOC del calcio N e P/Q 3. Attivazione dei GIRK (G protein-inhibited rectifying K+ channels) 4. Attivazione della via delle MAP chinasi

VIE DI TRASDUZIONE DEL SEGNALE

LA SENSAZIONE DOLORIFICA E LE VIE NOCICETTIVE Dolore: esperienza sensoriale associata ad un potenziale od effettivo danno tissutale, accompagnata da una componente somatica e da una componente emozionale 1. acuto: detto utile, allerta l organismo sulla presenza di un danno o pericolo 3. cronico: detto inutile, non è solo un prolungamento del precedente, ma in esso subentrano meccanismi adattativi ed emozionali che possono acuire la percezione del dolore

LE VIE DEL DOLORE Nervi afferenti dalla periferia al midollo spinale (1) attivano neuroni spinali (2) che portano le informazioni ai centri sovraspinali (3) Il SNC modula le afferenze tramite sistemi di controllo efferenti (4)

FIBRE PRIMARIE RESPONSABILI DELLA TRASMISSIONE DEL DOLORE: 1. Fibre C amieliniche: attivate in seguito al calore intenso, stimoli meccanici intensi e sostanze chimiche irritanti dolore forte e diffuso Fibre Aδ Fibre Aβ Fibre C 1. Fibre Aδ mediamente mielinizzate: attivate in risposta a caldo, freddo e stimoli meccanici di elevata intensità dolore localizzato 1. Fibre Aβ altamente mielinizzate: attivate da stimoli meccanici di lieve

NERVI AFFERENTI DELLE VIE DEL DOLORE CUTE E MUSCOLO STRIATO ORGANI INTERNI PERITONEO

LE VIE DEL DOLORE I NEURONI NOCICETTIVI AFFERENTI Istamina CGRP: Calcitonin gene-related peptide

In giallo la GS, sostanza gelatinosa di Rolando Interneuroni

vie discendenti inibitorie TALAMO Via spino talamica TEORIA DEL CANCELLO Afferenze nocicettive (fibre C, fibre A delta) GS Corno dorsale del midollo spinale GS: sostanza gelatinosa di Rolando (ll e lll lamina) Meccanocettori (fibre A beta)

STIMOLO DOLOROSO LE VIE DEL DOLORE: 1 neurone Dalla periferia Al midollo spinale

LE VIE DEL DOLORE: Trasmissione spinale Dal midollo spinale Al talamo

MECCANISMO MOLECOLARE DELL'AZIONE DEGLI OPPIOIDI A LIVELLO SPINALE 2. attivazione dei recettori postsinaptici: stimolazione dell'efflusso di potassio e ridotta eccitabilità 1. attivazione dei recettori presinaptici (70%): ridotto influsso di calcio e ridotto release di neurotrasmettitori

LE VIE DEL DOLORE: 3 neurone Dal talamo Alla corteccia somatosensoriale

LE VIE DEL DOLORE 4. Controllo discendente di tipo inibitorio

Gli oppioidi endogeni sono presenti a tutti e tre i livelli del controllo del dolore e producono l'effetto analgesico sulle vie del dolore sia ascendenti che discendenti

RECETTORE LIGANDO ENDOGENO EFFETTI PRINCIPALI MOR beta-endorfina Encefaline Analgesia spinale e sovraspinale. Euforia Sedazione Miosi Inibizione motilità intestinale Depressione respiratoria Dipendenza fisica e tolleranza +++ +++ ++ ++ ++ +++ +++ KOR Dinorfina A Encefaline Analgesia spinale e periferica Sedazione Allucinazioni Disforia -/+ ++ +++ +++ DOR Encefaline b-endorfina Dinorfina A Analgesia durante infiammazione Inibizione contrattilità intestinale Miosi -/++ ++ - NOR Nocicettina Orfanina F/Q Comportamento aggressivo Risposta allo stress Controllo del sistema immunitario

ESISTONO SOTTOTIPI RECETTORIALI? Alla ricerca del sacro Graal

CLASSIFICAZIONE FARMACOLOGICA DELLA FAMIGLIA DEI RECETTORI DEGLI OPPIOIDI LIGANDI NON SELETTIVI AGONISTI AGONISTI PARZIALI ANTAGONISTI Etorfina Meperidina Levorfanolo Dietis N et al. Br. J. Anaesth. 2011;107:8-18 Buprenorfina Nalbufina Nalorfina Naloxone Naltrexone Diprenorfina The Author [2011]. Published by Oxford University Press on behalf of the British Journal of Anaesthesia. All rights reserved. For Permissions, please email: journals.permissions@oup.com

MEPERIDINA Impiego: analgesia Loperamide (Imodium): alterazioni dell'alvo BUPRENORFINA Impiego: analgesia nella pratica anestesiologica NALOXONE Impiego: trattamento dell'overdose da oppioidi diagnosi di dipendenza fisica trattamento dell'uso compulsivo di oppioidi Nota: generalmente gli antagonisti non hanno effetti se non in presenza di un agonista o se il sistema endogeno degli oppioidi è attivato

LIGANDI SELETTIVI R LIGANDI ENDOGENI AGONISTI ANTAGONISTI MOR beta-endorfina Encefaline Morfina Fentanyl, Sufentanil Metadone DAMGO Nalozurazina CTOP KOR Dinorfina A Encefaline Ketociclazocina U-50,488 Nor-BNI DOR Encefaline b-endorfina Dinorfina A Deltorfina DPDPE Naltridolodolo

MORFINA Impiego: trattamento del dolore grave e acuto, del dolore neoplastico, del dolore pre- e postoperatorio METADONE a lunga durata d'azione con proprietà simili a quelle della morfina Impiego: dolore cronico trattamento della sindrome di astinenza trattamento della dipendenza

CLASSIFICAZIONE FARMACOLOGICA DELLA FAMIGLIA DEI RECETTORI DEGLI OPPIOIDI Paradosso dell'esistenza di solo 4 geni che codificano per i recettori degli oppioidi a fronte di 11 ligandi endogeni Scarsa selettività dei recettori verso i ligandi endogeni (con l'eccezione della dinorfina A verso i KOP) Gli oppioidi usati in clinica sono relativamente selettivi per i MOP ma la selettività si perde aumentando la dose

CLASSIFICAZIONE Pharmacological classification FARMACOLOGICA of the opioid DELLA receptor FAMIGLIA family. DEI RECETTORI DEGLI OPPIOIDI Dietis N et al. Br. J. Anaesth. 2011;107:8-18 The Author [2011]. Published by Oxford University Press on behalf of the British Journal of Anaesthesia. All rights reserved. For Permissions, please email: journals.permissions@oup.com

SOTTOTIPI RECETTORIALI? Alla ricerca del sacro Graal Sono presenti evidenze farmacologiche per l'esistenza di ulteriori FENOTIPI recettoriali Antagonisti dei MOP (naloxazone) bloccano l'analgesia indotta da morfina ma non la depressione respiratoria, costipazione o prurito Il knockout del recettore MOP inibisce tutte le risposte associate a quel recettore Tre ipotesi: Selettività funzionale (agonismo biased) Splicing alternativo dell'mrna Omo - ed etero-dimerizzazione

SELETTIVITA' FUNZIONALE Desensibilizzazione dei recettori MOP e tolleranza: Morfina e DAMGO Morfina e fentanil

SPLICING ANTERNATIVO La presenza dell'esone 1 è necessaria per l'azione analgesica della morfina DUE DIVERSE ISOFORME La presenza dell'esone 2 è necessaria per l'azione analgesica del fentanyl

SPLICING ANTERNATIVO Lo splicing alternativo è considerato un meccanismo con cui le cellule aumentano la diversità delle proteine recettoriali usando un singolo gene come "stampo" Varianti splicing dei domini transmembrana dei recettori accoppiati a proteine G sono rare (generalmente conservate) Splicing della porzione N-terminale dei recettori oppioidi alterano la densità recettoriale ma non il sito di riconoscimento del ligando (la risposta analgesica di alcuni ligandi, ma non tutti, è ridotta) Splicing della porzione C-terminale portano ad alterazione della funzione e a ridotta desensibilizzazione

OMO- ed ETERO-DIMERIZZAZIONE NK1 Beta2-adrenocettori

ETEROMERIZZAZIONE I recettori metabotropici sono capaci di interagire tra loro attraverso interazioni allosteriche tra i siti extracellulari dei domini transmembrana La omo-eterodimerizzazione determina cambiamenti a livello 1) del legame dei ligandi e 2) delle proteine che interagiscono con i recettori Questo ha effetto sulla trasmissione del segnale e quindi sugli effetti farmacologici e spiegherebbe la diversa efficacia e il diverso potenziale d'abuso dei diversi ligandi

ASIMMETRIA A LIVELLO DEL LEGAME DEL LIGANDO E DEI CAMBIAMENTI CONFORMAZIONALI Effetto del legame del ligando A di R1 al proprio sito ortosterico sul sito ortosterico del ligando B di R2 Effetto del ligando C di R1 al proprio sito allosterico sul sito ortosterico del ligando B di R2

ASIMMETRIA A LIVELLO DELLE PROTEINE CHE INTERAGISCONO CON I RECETTORI Se la beta-arrestina 2 non è espressa, l'effetto analgesico della morfina è maggiore, diminuisce la tolleranza ma non la dipendenza fisica

OMO-ETERODIMERIZZAZIONE MOR DOR Nessuna risposta: l'agonista causa dissociazione del dimero Risposta sostenuta: l'internalizzazione di DOP è ridotta in presenza di KOP Proprietà di legame e di trasduzione del segnale diverse

Alla ricerca del sacro Graal: Il concetto del Multi-targeting Invece di composti altamente selettivi per i MOP, ricerca di composti scarsamente selettivi ma con efficacia diversa nei confronti dei recettori MOP, DOP e KOR, in particolare per il trattamento del dolore cronico Agonisti selettivi per i KOP e i DOP presentano minori effetti collaterali della morfina (costipazione, depressione respiratoria e dipendenza)

Alla ricerca del sacro Graal: Il concetto del Multi-targeting La co-somministrazione di un agonista MOP (morfina) e di un antagonista DOP (naltrindolo) determina un maggiore effetto analgesico e una riduzione degli effetti avversi (tolleranza e dipendenza) La co-somministrazione di un agonista MOP (morfina) e di un agonista parziale KOP (nalbufina) determina un maggiore effetto analgesico e una riduzione del rilascio di istamina

Multi-targeting 1. Somministrazione di due farmaci diversi (A e B): un agonista MOP (ossimorfone) e un antagonista DOP (naltrindolo) 2. Somministrazione di un ligando non selettivo ma bifunzionale (C) come il butorfan (agonista MOP e KOP) e il bifalin (agonista MOP e DOP) 2. Somministrazione di un unico ligando bivalente costituito da due molecole (A e B) separate da uno spaziatore in grado di riconoscere contemporaneamente due recettori

Multi-targeting Transattivazione Aumentata attività Switch di proteina G Desensibilizzazione eterologa Ridotta attività Tolleranza? Nuovo approccio farmacologico

Multi-targeting Agonista MOR Antagonista MOR Agonista DOR Antagonista DOR 1. Analgesia 2. Ridotta dipendenza 3. Sedazione Aumentata Scarso effetto analgesico Trattamento della dipendenza da alcol 1. Analgesia aumentata 2. Ridotti effetti collaterali Attività da antidoto Analgesia Agonista KOR Antagonista KOR