Controlul Activitatii Enzimelor Prin Inhibitori Enzimatici
lucrare de licență
Controlul activității enzimelor prin inhibitori enzimatici
DECLARAȚIE
Prin prezenta declar că lucrarea de licență cu titlul:
……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………Coordonator …………………………………………………………………………………………………………………….,
este elaborată și redactată de mine și nu a fost prezentată la o altă facultate sau instituție de învățământ superior din țară sau străinătate.
De asemenea, declar că toate sursele utilizate, incluziv cele de pe Internet, sunt indicate în lucrare, cu respectarea regulilor de evitare a plagiatului:
toate fragmentele de text reproduse exact, chiar și în traducere proprie din altă limbă, sunt înscrise între ghilimele și dețin referința precisă a sursei;
reformularea în cuvinte proprii a textelor scrise de către alți autori deține referința precisă;
rezumarea ideilor altor autori deține referința precisă din textul original.
Iași Semnătură absolvent,
Data……………………… ……………………………………..
Grilă de evaluare a lucrării de licență cu titlul ”Controlul activității enzimelor prin inhibitori enzimatici” elaborată de absolventa Azoiței Anca-Ștefania.
*se justifică punctajului, acolo unde este cazul
Cuprins
Introducere
I. Enzime
I.1. Structura enzimelor
I.2. Factori care influențează activitatea enzimelor
II. Inhibiția enzimatică
II.1. Inhibiția reversibilă
II.1.1. Inhibiția competitivă
II.1.2. Inhibiția necompetitivă
II.2. Inhibiția ireversibilă
III. Inhibitori enzimatici
III.1. Inhibitorii de ciclooxigenază
III.1.1. Inflamația – aspecte biochimice și fiziopatologice
III.1.2. Ciclooxigenaze
III.1.3. Mecanismul de acțiune al antiinflamatoarelor nesteroidiene
III.1.4. Reacții adverse provocate de AINS
III.1.5. Substanțe farmaceutice inhibitoare ale ciclooxigenazei
III.2. Inhibitorii de monoaminooxidază (IMAO)
III.2.1. Monoaminooxidaza – localizare, structură, caracteristici
III.2.2. IMAO mecanism de acțiune și utilizări terapeutice
III.2.3. Substanțe farmaceutice inhibitoare ale monoaminooxidazei
III.3.3. Inhibitorii de hidroxi-metil-glutaril-CoA reductază (HMG-CoA)
III.3.1. Sinteza colesterolului
III.3.2. HMG-CoA reductaza și statinele
II.3.3. Substanțe farmaceutice inhibitoare ale HMG-CoA reductazei
III.4. Inhibitorii enzimei de conversie a angiotensinei (IECA)
III.4.1. Enzima de conversie a angiotensinei și mecanismul inhibiției
III.4.2. Reacții adverse provocate de IECA
III.4.3. Substanțe farmaceutice IECA
III.5. Inhibitorii pompei de protoni (IPP)
III.5.1. Mecanismul secreției gastrice acide
III.5.2. Pompa de protoni și inhibarea acesteia
III.5.3. Reacții adverse provocate de IPP-uri
III.5.4. Substanțe farmaceutice inhibitoare ale pompei de protoni
III.6. Inhibitorii de anhidrază carbonică
III.6.1. Izoformele anhidrazei carbonice
III.6.2. Funcții fiziologice ale anhidrazei carbonice
III.6.3. Inhibarea anhidrazei carbonice și beneficiile terapeutice
III.6.4. Substanțe farmaceutice inhibitoare ale anhidrazei carbonice
III.7. Substanțe toxice – inhibitorii de acetilcolinesterază
III.7.1. Acetilcolinesteraza
III.7.2. Mecanismul de acțiune al inhibitorilor de acetilcolinesterază
III.7.3. Insecticide organofosforice
III.7.4. Insecticide carbamice
III.7.5. Efectele toxice ale insecticidelor organofosforice și carbamice
IV. Concluzie
Bibliografie
Introducere
Dezvoltarea domeniului farmaceutic este o activitate complexă care presupune colaborări ale oamenilor de știință din diverse domenii, precum: chimie farmaceutică (pentru a sintetiza noi compuși), farmacocinetică (pentru a exista certitudinea că substanțele descoperite au proprietăți corespunzătoare în ceea ce privește absorbția, distribuția, metabolizarea și excreția), tehnologie farmaceutică (pentru a crea forme farmaceutice corespunzătoare), biochimie (pentru a evidenția ținta substanțelor medicamentoase), farmacologie (pentru a testa eficacitatea compusului descoperit), toxicologie (pentru a studia siguranța administrării la om și nu în cele din urmă farmacie clinică pentru a asigura o farmacocinetică, eficacitate și siguranță a administrării).
Bolile sunt cel mai adesea asociate cu o creștere sau scădere a nivelului anumitor proteine care pot fi folosite drept ținte ale medicamentelor. În general, descoperirea medicamentelor este inițiată prin manipularea acestor proteine (un receptor, kinază sau enzimă) cu un agonist, eventual un antagonist sau un inhibitor (11).
Țintele terapeutice sunt structuri moleculare (definite din punct de vedere chimic printr-o masă moleculară) care vor suferi o interacțiune specifică cu substanțele farmaceutice și care sunt utilizate pentru tratarea sau diagnosticarea unei boli. Este important de menționat că pentru multe medicamente au fost descoperite nu doar una ci mai multe ținte terapeutice, iar în prezent se efectuează studii pe animale pentru identificarea interacțiunilor dintre medicamente și țintele lor terapeutice, interacțiuni care vor determina ulterior apariția efectelor clinice.
Estimarea numărului total de ținte terapeutice are la bază studii realizate pe genomul uman. Astfel, s-a ajuns la concluzia că ar exista în jur de 8000 de astfel de ținte cu interes terapeutic, dintre care aproximativ 5000 pot fi influențate de medicamente tradiționale, aproximativ 2400 de către antibiotice, 800 de către proteine farmaceutice. Aceste studii au scos la iveală, de asemenea, faptul că aproximativ 400 de molecule țintă aparțin la 130 de familii de proteine, iar aproximativ 3000 de ținte se pare că există prin extrapolarea țintelor deja identificate în genomul uman.
Substanțele medicamentoase, în funcție de natura lor, pot acționa asupra următoarelor ținte terapeutice:
enzime,
substraturi, metaboliți și proteine,
receptori,
canale ionice,
proteine transportoare,
ADN/ARN și ribozomi,
ținte ale anticorpilor monoclonali.
Odată cu trecerea timpului, dezvoltarea cunoștințelor cu privire la modul de funcționare al enzimelor a dus la identificarea unor noi ținte și descoperirea unor agenți terapeutici noi, direcționați către acele ținte. Enzimele au fost și sunt în continuare exploatate ca ținte în domeniul farmaceutic, și au condus la descoperiri ce au îmbunătățit calitatea vieții pacienților (27).
I. Enzime
Enzimele sunt macromolecule de natură proteică, sintetizate în celule și care catalizează reacții chimice ce au loc intracelular sau extracelular în organismele vii. Acestea determină creșterea vitezei reacției chimice, nu se consumă în timpul reacției, dar își modifică temporar structura și funcțiile cu revenirea la forma initială la sfarșitul reacției. Substanța a cărei transformare este catalizată de enzimă poartă denumirea de substrat.
I.1. Structura enzimelor
În funcție de structură, enzimele pot fi:
proteine simple – conțin doar lanțuri polipeptidice de dimensiuni variabile,
proteine complexe (heteroproteine) – conțin în structură o parte proteică și una neproteică între care se realizează legături slabe de tipul legăturilor de hidrogen, ionice, hidrofobe ceea ce permite eliberarea cu ușurință a structurii neproteice din enzimă și înlocuirea acesteia
Partea proteică (apoenzimă sau apoproteină) asigură specificitatea de substrat, respectiv specificitatea de reacție și prezintă structură primară, secundară, terțiară și uneori cuaternară.
• Structura primară este cea mai simplă structură a enzimelor și se prezină sub forma unui lanț polipeptidic, cu structură unidimensională, unic pentru fiecare enzimă. Înlocuirea aminoacizilor din structura primară determină modificarea activității enzimei concretizată prin apariția altor acțiuni sau dispariția celor deja existente. O eventuală mutație nu trebuie să afecteze centrul activ, centrii alosterici și zonele adiacente ale acestora pentru a nu influența astfel activitatea enzimei.
• Structura secundară asigură orientarea spațială a proteinenzimei, fiind stabilită prin legaturi de hidrogen realizate între atomul de hidrogen din gruparea amino și atomul de oxigen al grupării carbonilice din legătura amidică. Există două tipuri de structuri secundare:
alfa-helix – lanțul polipeptidic se răsucește în așa fel încât grupările amino și carbonil între care se realizează legătura de hidrogen să fie cât mai apropiate;
beta pliată – apare datorită realizării legăturilor de hidrogen între planurile paralele;
• Structura terțiară se caracterizează prin apariția legăturilor disulfhidrice (între grupările tiol ale resturilor de cisteină din structura proteinei), legăturilor ionice (între grupările amino și carboxil ionizate, care nu participă la realizarea legăturilor peptidice), legăturilor de hidrogen (între atomul de hidrogen al grupărilor hidroxi din structura hidroxi-aminoacizilor și atomul de oxigen din grupările carbonil amidice ale glutaminei și asparaginei) și datorită interacțiunilor hidrofobe (între resturile hidrocarbonate din structura aminoacizilor).
• Structura cuaternară apare în cazul enzimelor care prezintă mai multe lanțuri polipeptidice. Aceste lanțuri au structură primară, secundară, terțiară proprie și se asociază în complexe stabile prin intermediul legăturilor de hidrogen, ionice și hidrofobe.
Partea neproteică a enzimei (cofactor) poate fi:
organică – în funcție de modul în care se fixează pe enzimă poate fi coenzimă (legături slabe) sau grupare prostetică (legături covalente),
anorganică – reprezentată de ioni metalici (Mg2+, Zn2+, Cu2+, Mn2+, Ni2+ etc) care condiționează activitatea enzimei sau asigură menținerea structurii acesteia.
I.2. Factorii care influențează activitatea enzimei
Enzimele determină creșterea vitezei de reacție la un nivel foarte înalt, permițând desfășurarea cu rapiditate a proceselor biochimice din corpul uman, totuși activitatea acestora este foarte sensibilă și dependentă de o multitudine de factori:
Temperatura mediului
Variația temperaturii influențează fiecare aspect al unei reacții biochimice. Influiența temperaturii asupra activității enzimatice se manifestă fie prin creșterea energiei libere de activare cu reducerea duratei reacției sau prin afectarea structurii proteinei enzimatice cu precipitarea ireversibilă a acesteia. Primul caz se manifestă la creșterea temperaturii până la o anumită valoare numită ”temperatură optimă”, iar a doua situație apare la creșterea temperaturii peste nivelul temperaturii optime.
pH-ul
Modificarea pH-ului determină modificarea reacției catalizate enzimatic prin:
modificarea gradului de ionizare a grupărilor funcționale din centrul activ dar și a altor grupări din structura enzimei. Acestă modificare va afecta ionizarea întregii molecule și există riscul ca între centrul activ al enzimei și substrat să nu se mai realizeze complementaritatea structurală,
denaturarea structurii proteice caracterizată prin modificarea structurii spațiale și implicit a centrului activ al enzimei,
ionizarea substratului, care impiedică realizarea complexului enzimă-substrat, iar reacția nu mai are loc.
Concentrația enzimei – numărul de molecule de enzimă care participă la interacțiunea enzimă-substrat. Exista o directă proporționalitate în ceea ce privește concentrația enzimei și concentrația produșilor de reacție și deci activitatea enzimei.
Concentrația substratului – activitatea enzimei crește proporțional cntermediul legăturilor de hidrogen, ionice și hidrofobe.
Partea neproteică a enzimei (cofactor) poate fi:
organică – în funcție de modul în care se fixează pe enzimă poate fi coenzimă (legături slabe) sau grupare prostetică (legături covalente),
anorganică – reprezentată de ioni metalici (Mg2+, Zn2+, Cu2+, Mn2+, Ni2+ etc) care condiționează activitatea enzimei sau asigură menținerea structurii acesteia.
I.2. Factorii care influențează activitatea enzimei
Enzimele determină creșterea vitezei de reacție la un nivel foarte înalt, permițând desfășurarea cu rapiditate a proceselor biochimice din corpul uman, totuși activitatea acestora este foarte sensibilă și dependentă de o multitudine de factori:
Temperatura mediului
Variația temperaturii influențează fiecare aspect al unei reacții biochimice. Influiența temperaturii asupra activității enzimatice se manifestă fie prin creșterea energiei libere de activare cu reducerea duratei reacției sau prin afectarea structurii proteinei enzimatice cu precipitarea ireversibilă a acesteia. Primul caz se manifestă la creșterea temperaturii până la o anumită valoare numită ”temperatură optimă”, iar a doua situație apare la creșterea temperaturii peste nivelul temperaturii optime.
pH-ul
Modificarea pH-ului determină modificarea reacției catalizate enzimatic prin:
modificarea gradului de ionizare a grupărilor funcționale din centrul activ dar și a altor grupări din structura enzimei. Acestă modificare va afecta ionizarea întregii molecule și există riscul ca între centrul activ al enzimei și substrat să nu se mai realizeze complementaritatea structurală,
denaturarea structurii proteice caracterizată prin modificarea structurii spațiale și implicit a centrului activ al enzimei,
ionizarea substratului, care impiedică realizarea complexului enzimă-substrat, iar reacția nu mai are loc.
Concentrația enzimei – numărul de molecule de enzimă care participă la interacțiunea enzimă-substrat. Exista o directă proporționalitate în ceea ce privește concentrația enzimei și concentrația produșilor de reacție și deci activitatea enzimei.
Concentrația substratului – activitatea enzimei crește proporțional cu creșterea concentrației substratului, deoarece crește numărul interacțiunilor enzimă-substrat. Fenomenul se observă doar până la saturarea enzimei cu substrat când orice creștere a concentrației substratului nu mai determină creșterea activității enzimei deoarece centrul activ al tuturor moleculelor enzimatice prezente în mediul de reacție este ocupat de substrat.
Activatorii și inhibitorii enzimatici – sunt substanțe endo sau exogene care odată prezente în mediul de reacție sau organismul viu determină creșterea activitații unei enzime, respectiv blochează (reversibil sau ireversibil) activitatea unei enzime.
II. Inhibiția enzimatică
Activitatea unei enzime poate fi modificată în sens pozitiv atunci când aceasta își intensifică acțiunea (inducție enzimatică) sau în sens negativ atunci când activitatea se reduce sau dispare (inhibiție enzimatică).
Substanțele medicamentoase care acționează asupra enzimelor, se împart în inhibitori (substanțe care micșorează activitatea unei enzime, fie printr-o reacție cu enzima și formarea unui complex, fie printr-o reacție cu unul dintre substraturi), respectiv activatori enzimatici (substanțe de care enzima are nevoie pentru a deveni activă – transformă apoenzima inactivă în haloenzimă activă – sau substanțe care sporesc eficacitatea unei enzime active).
Inhibiția enzimatică reprezintă fenomenul de blocare în mod direct sau indirect a activității enzimei.
Inhibiția enzimatică este determinată de substanțe denumite inhibitori, care modifică structura aminoacizilor din centrul catalitic al enzimei sau a altor aminoacizi importanți pentru manifestarea acțiunii enzimei. Unii inhibitori nu influențează în mod direct activitatea enzimei, dar determină blocarea transcripției informației genetice din gena care codifică sinteza enzimei cu blocarea sintezei acesteia.
Un inhibitor enzimatic este caracterizat prin:
specificitate – capacitatea de a se fixa pe o anumită enzimă,
potență – capacitatea de a bloca funcționarea enzimei în funcție de concentrație.
Inhibitorii enzimatici caracterizați prin specificitate mare și potență mare sunt foarte utili în industria farmaceutică pentru obținerea de medicamente deoarece prezintă efect terapeutic mare în concentrații mici și determină fenomene adverse minore (36).
Câteva exemple de substanțe capabile să blocheze activitatea unei enzime și care și-au găsit utilitate terapeutică sunt prezentate în tabelul II.1.
Tabelul II.1. Inhibitori enzimatici cu aplicabilitate terapeutică (27)
Ideea că activitatea enzimelor poate fi inhibată de anumite substanțe chimice este la fel de veche ca și primele studii despre enzime. Astfel, Adrian Brown a publicat în anul 1902 o lucrare în care a descris ceea ce astăzi este numită inhibiție enzimatică, observând că activitatea invertazei este influențată în sens negativ datorită acumulării propriilor produși de reacție. Câțiva ani mai tarziu omul de știință danez Barendrecht, a reluat ideile lui Brown făcând o observație importantă și anume că nu doar produșii de reacție inhibă invertaza, dar și zaharurile înrudite din punct de vedere structural. Aceasta, împreună cu alte observații făcute la începutul secolului XX au dus la evidențierea primului model de inhibiție enzimatică.
Dixon și Thurlow (1924) și mai târziu Coombes (1927) au studiat inhibiția xantinoxidazei de către purine cu diferite structuri. Aceste studii au dus la concluzia că inhibiția ar putea fi datorată fixării de către enzimă a substanțelor inhibitoare, având drept consecință prevenirea fixării substratului. De asemenea, Quastel și Wooldridge au propus teoria „centrului activ” pentru a explica inhibiția succinatdehidrogenazei. Ei au observat că această enzimă poate fi inhibată de acidul malonic și că inhibiția poate deveni reversibilă sub acțiunea acidului succinic. Acest studiu, dar și altele realizate în prima jumatate a secolului XX au dus la concluzia că inhibiția enzimatică implică legarea unui compus chimic de enzimă pentru a forma un complex care este inactiv (53).
Inhibitorii enzimatici sunt de o imensă importanță, deoarece determină reducerea activitații catalitice a enzimelor țintă. Astfel s-au dovedit a fi "unelte" neprețuite în nenumărate eforturi de a descoperi, înțelege, și/sau manipula enzimele sau căile lor de metabolizare.
Inhibitorii activității enzimatice sunt substanțe, care în cantități mici scad activitatea enzimelor printr-o cale specifică. Ca rezultat al interacțiunii enzimă-inhibitor se formează un complex, iar odată legată enzima de acest inhibitor, aceasta nu-și mai poate exercita activitatea. Inhibitorii enzimatici pot fi atât substanțe endogene precum antitrombina, antipepsina sau antitripsina, care controlează activitatea enzimatică în organismul uman în condiții fiziologice, dar pe lângă aceștia, există și substanțe exogene, care introduse în organism acționează în sensul inhibării unor enzime care sunt responsabile de declanșarea unor procese patologice (3).
În cazul inhibiției enzimatice se disting două situații:
„inhibiție bună” – determină apariția unui efect dorit, cum ar fi, obținerea unui tratament pentru o anumită boală sau evitarea toxicității unor compuși (de exemplu: dialilsulfura, un compus care dă gustul uleiului de usturoi, previne hepatotoxicitatea tetraclorurii de carbon prin inhibarea metabolizării acesteia);
„inhibiție rea” – determină apariția unui efect nedorit, iar enzime care nu au legatură cu ținta, sunt de asemenea inhibate, acest fapt ducând la efecte adverse. De exemplu, prin inhibarea metabolizării terfenadinei (antihistaminic), de către eritomicină sau ketoconazol, pot să apară aritmii și torsada vârfurilor (21).
Inhibitorii enzimatici pot fi inhibitori reversibili sau ireversibili în funcție de tipul de interacțiune dintre inhibitor și enzimă, precum și de etapele particulare ale procesului catalitic care sunt blocate.
De menționat este faptul că atât în inhibiția reversibilă cât și cea ireversibila nu este necesar ca inhibitorul să blocheze în totalitate centrul activ pentru a împiedica activitatea enzimatică, ci este suficient ca acesta să blocheze parțial centrul activ pentru a inhiba reacția.
II.1. Inhibiția reversibilă
Inhibitorii reversibili se leagă de enzimă prin legături electrostatice, legături de hidrogen și forțe van der Waals, având tendința de a crea un echilibru cu enzima. Unii inhibitori reversibili se pot lega de enzimă prin legături covalente slabe, acest fapt constituind o excepție.
Inhibitorii reversibili formează un sistem echilibrat, din punct de vedere dinamic, cu enzima. Acțiunea lor depinde de timp, deoarece echilibrul dinamic este perturbat într-o anumită perioada de timp, în care inhibitorul este îndepărtat din vecinătatea centrului activ. Acest fapt permite enzimei să devină disponibilă, și duce la scăderea procesului de inhibiție. Se ajunge, astfel, la concluzia că substanțele medicamentoase care acționează ca inhibitori reversibili vor fi eficiente un timp limitat. În funcție de relațiile structurale între inhibitor și substrat, inhibitorii pot fi: inhibitori competitivi, necompetitivi sau non-competitivi.
II.1.1. Inhibiția competitivă
În inhibiția competitivă, inhibitorul se leagă, de obicei, printr-un proces reversibil la nivelul centrului activ, locul de legare și al substratului. Această competiție între inhibitor și substrat pentru același site de legare duce la o reducere a ratei de conversie a substratului în produși de reacție. Din moment ce inhibiția este reversibilă, efectul inhibitorului va fi redus pe măsură ce concentrația substratului crește până la valoarea sa maximă, iar efectul inhibitor este complet stopat. Pe de altă parte, pe masură ce concentrația inhibitorului crește, de asemenea crește și efectul său inhibitor. Drept consecință, pentru ca un inhibitor să fie eficient, acesta trebuie menținut la o concentrație relativ mare în vecinatatea enzimei, iar din moment ce substratul și inhibitorul sunt in competiție pentru același site activ, cel mai probabil aceștia sunt asemănători din punct de vedere structural.
Dintre substanțele medicamentoase care pot acționa ca inhibitori competitivi fac parte:
statinele folosite pentru a reduce nivelul LDL-colesterolului și care acționează ca inhibitori competitivi pentru enzima HMG-CoA reductaza, enzimă care catalizează conversia 3-hidroxi-3-metilglutaril coenzimei A la acid mevalonic, în procesul de sinteză a colesterolului;
metotrexatul și trimetoprimul sunt inhibitori competitivi ai dihidrofolat reductazei, enzimă ce catalizează conversia acidului dihidrofolic la acid tetrafolic. Metotrexatul este utilizat pentru tratarea cancerului, în timp ce trimetoprimul este utilizat în combinație cu sulfametoxazolul în tratamentul infecțiilor bacteriene;
zidovudina – medicament de primă elecție utilizat în tratamentul HIV-SIDA, acționează asupra HIV-1 revers-trascriptazei, enzimă care realizează transcripția ARNm în ADN;
acetazolamida – inhibă anhidraza carbonică și scade astfel sinteza acidului carbonic cu modificarea acidității în anumite compartimente ale organismului;
alopurinol -inhibă xantin oxidaza și reduce sinteza de acid uric;
cafeina – inhibă AMPc fosfodiesteraza cu reducerea concentrației AMPc care nu-și mai poate manifesta efectul biologic de mesager secund;
captoprilul – inhibă enzima de conversie a angiotensinei I în angiotensină II, cu rol hipertensiv;
indinavirul – inhibă HIV poliprotein proteinaza, enzimă implicată în procesul de multiplicare a virusului HIV;
malonatul – inhibă succinat dehidrogenaza , enzimă care funcționează în ciclul acizilor tricarboxilici și lanțul respirator mitocondrial fiind implicată în sinteza ATP;
oxamatul – inhibă lactat dehidrogenaza, enzimă care catalizează reacția de transformare reversibilă a lactatului în acid piruvic și astfel reduce concentrația lactatului rezultat din glicoliza aerobă.
Importanța inhibiției competitive în cazul enzimelor care funcționează cu două substraturi depinde de afinitatea relativă a enzimei pentru cele două substraturi, de concentrația obținută la nivelul centrului activ în urma administrării dozelor terapeutice, rolul enzimei în transformarea celor două componente și de indicele terapeutic.
II.1.2. Inhibiția necompetitivă
Inhibitorii necompetitivi se leagă reversibil de un site alosteric de la nivelul enzimei. În inhibiția necompetitivă pură, legarea inhibitorului de enzimă nu influențează legarea substratului de enzimă – acest tip de inhibiție fiind mai puțin întâlnit. De cele mai multe ori, legarea inhibitorului provoacă modificări conformaționale în structura enzimei, modificări care afectează și legarea substratului de enzimă. Acest tip de inhibiție este denumit inhibiție necompetitivă mixtă. În ambele tipuri de inhibiție necompetitivă, legarea inhibitorului de enzimă are drept rezultat formarea unui complex enzimă-substrat-inhibitor.
Acționează ca inhibitori necompetitivi:
camptotecinul – inhibă topoizomeraza I, enzimă care determină replicarea ADN-ului și înmulțirea celulară;
ciglitazona – inhibă 5-hidroxiprostaglandin dehidrogenaza enzima ce are proprietetatea de a cataliza reacția de transformare a prostaglandinelor în 15-ketoprostaglandine, drept urmare, astfel de inhibitori sunt valorificați în terapia afecțiunilor ce necesită nivele crescute de prostaglandine;
finaseridul – inhibă steroid-5α-reductaza, enzimă care are proprietatea de a transforma testosteronul în dihidrotestosteron, ducând astfel la scăderea nivelului seric și prostatic al DHT-ului;
ionul de fluor – inhibă enolaza, enzimă care în cadrul procesului de glicoliză catalizează transformarea fosfoenol piruvatului în piruvat. Inhibiția are aplicabilitate în laboratorul clinic deoarece permite conservarea probelor de sânge pentru determinarea glicemiei;
acidul micofenolic – inhibă IMP dehidrogenaza, enzimă care este importantă pentru formarea ADN-ului celular, în special la nivelul limfocitelor (leucocite care sunt implicate în rejetul organelor transplantate).
acidul valproic – inhibă UDP-glucuronosil transferaza, enzimă cu localizare hepatică, implicată în formarea bilirubinei indirecte și în metabolismul xenobioticelor;
II.2. Inhibiția ireversibilă
În cazul acestui tip de inhibiție legarea enzimei de inhibitor se realizează prin legături puternice covalente sau non-covalente. Compușii care se leagă prin legături puternice non-covalente, vor disocia lent, eliberând enzima pentru ca aceasta să-și reia funcțiile normale. Indiferent de tipul de legare, enzima își manifestă acțiunea odată ce organismul a sintetizat suficiente molecule de enzimă adiționale pentru a contracara efectul inhibitorului (19).
Pot acționa ca inhibitori enzimatici ireversibili:
fenelzina – inhiba MAO, enzimă care împiedică degradarea catecolaminelor creierului și ale sistemului simpatic;
ecotiopatul – inhibă acetilcolinesteraza, enzimă care blochează efectele acetilcolinei (se utilizează exclusiv în tratamentul glaucomului datorită toxicității ridicate);
III. Inhibitori enzimatici
utilizați în terapeutică
III.1. Inhibitorii de ciclooxigenază
III.1.1. Inflamația – aspecte biochimice și fiziopatologice
În primul secol d.Hr, Cornelius Celsius a scris despre inflamație, „Notae vero inflammationes sunt quattor: rubor et tumor cum calore et dolare”, ceea ce se traduce prin faptul că inflamația este caracterizată prin patru simptome: roșeață, tumefiere cu caldură locală și durere. Mai târziu, Galen (129-200) și-a focalizat atenția către durerea provocată de inflamație, ajungând la concluzia că aceasta scade funcționalitatea țesutului afectat. Hermann Boerhaave (1663-1738) a indicat pentru prima dată că inflamația afectează pentru început vasele mici de sânge, iar John Hunter (1728-1793) a adus în discuție conceptul că inflamația se manifestă ca un raspuns la o boală. În secolul al XIX-lea, Claude Bernard, Eli Metchnikoff, Julius Cohnheim și Rudolf Virchow și-au focalizat atenția asupra diferitelor teorii cu privire la răspunsul inflamator. Sir Henry Dale, în secolul XX, a adus pentru prima dată în discuție posibilitatea existenței unor mediatori eliberați în urma procesului inflamator (39).
Inflamația este o reacție de apărare a organismului la pătrunderea unui agent infecțios, este un proces biologic fundamental și cel mai frecvent semn de boală. Morfologia cât și fiziopatologia inflamației au fost investigate în amănunt, în timp procesele biochimice care însoțesc inflamația nu au fost analizate datorită datelor insuficiente referitoare la enzimele implicate în procesul inflamator. Studiul inflamației este important deoarece, pe de o parte aceasta este cea mai importantă reacție imunitară și, pe de altă parte, este implicată în patologia a numeroase boli cu frecvență din ce în ce mai mare în populația generală, precum: ateroscleroza, infarctul de miocard, boala Alzheimer, boala Parkinson, astmul bronșic, osteoporoza etc.
Odată pătrunse în organism microorganismele întâlnesc prima linie de apărare reprezentată de peptidele antimicrobiene (produse de celulele epiteliale ale căilor respiratorii și tractului gastro-intestinal) și de neutrofile. Sunt astfel distruse bacteriile gram pozitive si gram negative, fungii și unele virusuri, sunt modulate răspunsurile inflamatorii, este stimulată imunitatea adaptativă și este inițiat procesul de reparare tisulară.
Inflamația este de cele mai multe ori indusă de degradarea bacteriilor (din care se eliberează lipopeptide, lipopolizaharide, peptidogligani etc), fungilor, virusurilor, dar și a celulor proprii ale organismului. Produșii de degradare ai agenților care pătrund în organism sunt detectați și recunoscuți de o subfamilie compusă din 11 receptori localizați în membrana plasmatică și înrudiți cu receptorii pentru interleukină-1 (IL-1) și interleukină-18 (IL-18) ale aceleiași familii. Unii dintre acești receptori (TLRs) răspund la degradarea țesuturilor, dovedindu-se astfel, că anumite procese specifice sunt mediate de molecule specifice. Activarea TLRs declanșează:
activarea unor proteinkinaze specifice (IRAK),
activarea sistemului NF-kB (factorul nuclear kappa al celulelor activate B – complex proteic care controlează transcriptia ADN-ului și care este implicat în raspunsul celular la stimuli precum stres, citokine, radicali liberi, radiații ultraviolete, antigeni bacterieni sau virali),
și/sau activarea unor proteinkinaze din complexul MAPK sau SAPK. De asemenea, este activat factorul de transcripție, care transmite semnale la genele inflamației. Expresia acestor gene determină sinteza și eliberarea proteinelor implicate în inflamație. Proteinele, peptidele și enzimele exprimate ca rezultat al activării genelor inflamatorii sunt foarte importante.
În cadrul procesului inflamator este indusă sinteza de:
citokine,
chemokine,
molecule produse de leucocite și implicate în adeziune endotelială (integrine, selectine),
sistemul complement – inițiază reacții inflamatorii vasculare și perforează membrana celulei bacteriene,
proteine de fază acută – proteina C reactivă, fibrinogen, haptoglobina etc,
enzime – fosfolipaza A2, ciclooxigenaza-1 și -2, factorul de activare a sintezei de trombocite, NO-sintetaza, metaloproteine matriciale, NADPH-oxidaza fagocitelor și endoteliului, xantinoxidaza, hidrolaze, proteinkinaze și tirozinkinaze.
Enzimele prezintă funcții foarte importante în lanțul respirator mitocondrial și ca urmare a acțiunii unor oxidaze și oxigenaze se produc specii reactive ale oxigenului: radicali superoxid și hidroxil liberi, molecule de H2O2, HOCl, etc. Dintre oxidaze, NADPH-oxidaza fagocitelor, NADPH-oxidaza endoteliului, xantinoxidaza și mieloperoxidaza neutrofilelor ar trebui luate în considerare. Dacă NADPH-oxidaza lipsește, în condiții ereditare, bacteria fagocitată rămâne vie determinând granulomatoză cronică însoțită de infecții severe. Enzimele catalizează sinteza de compuși considerați hormoni proinflamatori: lipide (eicosanoide, factori de agregare plachetară), amine (histamine, serotonina), proteine și peptide (citokine, chemokine, kinine, angiotensina II, leptine). Citokinele, prostanoizii și leucotrienele sunt cei mai importanți hormoni inflamatorii. Aceștia sunt produși în celulele inflamatorii și acțiunea lor poate fi paracrină sau autocrină. Fosfolipaza A2 determină hidroliza fosfolipidelor membranare cu eliberarea de acid arahidonic care se transformă în eicosanoide. Ciclooxigenaza-1 (constitutivă) și ciclooxigenaza-2 (inductivă) se formează din prostanoide, iar lipoxigenaza (5-LOX) produce leucotriene (30).
III.1.2. Ciclooxigenaze
Ambele forme ale COX sunt hemoproteine care catalizează transformarea acidului arahidonic în prostaglandina G2 (PGG2), care este redusă la PGH2. Acidul arahidonic este eliberat din fosfolipidele de pe suprafața reticulului endoplasmatic și membrana nucleară. Genele pentru cele 2 enzime sunt localizate pe cromozomi diferiți, cromozomul 9 pentru COX-1 și cromozomul 1 pentru COX-2.
Figura III.1. Schema de sinteză a eicosanoidelor(26)
Ciclooxigenaza-1 (COX-1)
Ciclooxigenaza-1 este o hemoglicoproteină care catalizează două tipuri de reacții: inițial determină ciclizarea acidul arahidonic și adăugarea în poziția 15 a unei grupări hidroperoxid pentru a forma PGG2, iar apoi jumătatea hidroperoxid este redusă de către o peroxidază, la gruparea hidroxil pentru a forma PGH2. COX-1 are 3 unități independente: un domeniu EGF, un domeniu enzimatic și o catenă care leagă cele două unități. Centrul activ al COX este un canal hidrofob ce prezintă o moleculă de tirozină în pozitia 385 și una de serină în poziția 530. Antiinflamatoarele nesteroidiene blochează COX-1 la aproximativ jumătatea distanței dintre cele 2 capete ale centrului activ, prin realizarea unor legături de hidrogen cu arginina din poziția 120.
Ciclooxigenaza-2 (COX-2)
Este o enzimă inductibilă implicată în inflamație și transmiterea semnalelor specializate. Aceste aspecte au dus la concluzia că acțiunea antiinflamatoare, analgezică și antipiretică a AINS se datorează acțiunii lor inhibitoare asupra enzimei COX-2, în timp ce acțiunea antitrombotică și efectele adverse se datorează inhibiției enzimei COX-1. Structura tridimensională a COX-2 se aseamănă cu cea a COX-1 dar, centrul său activ este cu 17% mai mare, deoarece are un canal central mai mare, cu o deschidere mai mare și cu un locaș interior secundar, astfel, permite pătrunderea medicamentelor cu structură mai mare. Un singur aminoacid din structura ciclooxigenazelor diferă, acesta este localizat în poziția 523, fiind totuși esențial pentru activitatea acestora. Este vorba despre izoleucină în cazul COX-1 și valină în cazul COX-2. Deoarece valina localizată în poziția 523 în structura COX-2, este mai mică din punct de vedere structural decât izoleucina, apare o adâncitură în structura canalului și se formează astfel un „buzunar lateral” care este locul de legare al inhibitorilor selectivi de COX-2. Molecula de izoleucină din poziția 523 este mai mare, blocând astfel accesul la acest „buzunar lateral”.
Acțiuni fiziologice ale prostaglandinelor rezultate în urma activității ciclooxigenazelor
COX-1 este exprimată în majoritatea țesuturilor. În condiții fiziologice, predomină activitatea COX-1 și duce la formarea PG care reglează răspunsurile fiziologice precum: homeostazia vasculară, funcția gastrică și renală, activitatea trombocitelor. Concentrația acestei enzime este mică, dar poate crește de două până la patru ori ca răspuns al stimulării hormonale sau factorilor de creștere. Cu toate că inițial s-a crezut că ciclooxigenaza-2 este prezentă doar în celulele induse de factori inflamatori, s-a ajuns la concluzia că există concentrații scăzute sau medii în creier, rinichi sau uterul gravid. COX-2 este o enzimă inductibilă și concentrația poate crește, ca raspuns la procesul inflamator, de la 10 până la 80 de ori dacă este stimulată de factori de creștere sau citokine. Astfel, în inflamație, crește producția de COX-2 și concentrația tisulară de PGE2.
Tract gastro-intestinal
Acțiunea citoprotectoare, de prevenire a ulcerației gastrice este mediată de prostaciclinele endogene și PGE2, care reduc producția de acid gastric, cresc secreția de mucus protector și exercită o acțiune vasodilatatoare la nivelul mucoasei gastrice. În plus, secreția de bicarbonat la nivelul duodenului este, de asemenea, crescută. Studiile epidemiologice evidențiază o scădere a riscului de apariție a cancerului de colon la indivizii care se află sub terapie cu AINS. De asemenea, ciclooxigenazele catalizează formarea unor prostaglandine care favorizează creșterea tumorilor, astfel blocarea COX-1 și COX-2 poate fi eficientă în prevenirea cancerului.
Rinichi
Prostaglandinele rezultate ca urmare a activității ciclooxigenazelor, sunt implicate în trei domenii, în ceea ce privește buna funcționare a rinichiului: controlul eliberării reninei, reglarea tonusului vascular și controlul funcției tubulare. La nivel renal sunt produse PGE2 și PGI2, producție care este mediată de COX-1. PGI2 stimulează eliberarea reninei în mod direct, de la nivelul celulelor aparatului juxtaglomerular. PGE2 crește eliberarea reninei în mod indirect. De asemenea, prostaglandinele influențeaza tonusul vascular: PGF2 și tromboxanii sunt vasoconstrictori, iar PGE2 și PGI2 determină vasodilatația arteriolelor aferente, menținând funcția renală în valori normale chiar dacă există un nivel crescut de angiotensina II (un vasoconstrictor). PGE2 inhibă reabsorbția sodiului și clorului în porțiunea ascendentă a ansei lui Henle și, de asemenea, atenuează acțiunea antidiuretică a vasopresinei. COX-1 este predominantă în celulele conductelor medulare colectoare și într-o mai mică masură în celulele tubilor colectori corticali. COX-2 este prezentă în special în macula densa a aparatului juxtaglomerular și celulele adiacente ale segmentului cortical ascendent al ansei lui Henle.
Sistem nervos central
Creierul conține concentrații înalte de PGD2, responsabilă cu inducerea somnului și PGE2, responsabilă cu scăderea somnului. Ambele cicoloxigenaze sunt prezente în creier. COX-1 și PG formate sub acțiunea acestei enzime sunt responsabile cu controlul proceselor senzoriale și a sistemului nervos. COX-2 este considerată a fi responsabilă de apariția febrei, ca efect al eliberării PGE2 prin inducerea enzimei în endoteliul anumitor vase de sânge cerebrale. Experimental, s-a demonstrat că citokinele inflamatoare ar putea fi implicate în inducerea COX-2 și s-ar putea produce eicosanoide ce determină vasospasm.
Funcția reproductivă
PGE2 și PGF2α sunt sintetizate la nivelul uterului, membranelor fetale și la nivelul cordonului ombilical. Capacitatea acestor țesuturi de a produce PG este crescută în perioada sarcinii prin inducerea COX-2. Concentrația PG este crescută în sânge și lichidul amniotic în timpul travaliului. În prima perioadă a sarcinii, COX-1 și COX-2 pot fi importante pentru implantarea celulei ou și dezvoltarea placentei. COX-1, s-ar părea că este importantă pentru menținerea sănătății sarcinii, iar PG derivate din activitatea COX-2 sunt importante pentru inițierea contracțiilor uterine în timpul travaliului.
Plămâni
COX-2 poate fi indusă local în structurile plămânului după deteriorarea căilor respiratorii, sau poate fi indusa sistemic, ca răspuns la activitatea citokinelor (se pare că PGE2 prezintă acțiune bronhoprotectoare)
COX-1 cât și COX-2 mai sunt prezente în monocite și macrofage și în țesutul sinovial la pacienții cu artrită reumatoidă și osteoartrită, în timp ce doar COX-2 poate fi localizată în celulele endoteliale și mușchii netezi vasculari (29).
III.1.3. Mecanismul de acțiune al antiinflamatoarelor nesteroidiene
Antiiflamatoarele nesteroidiene sunt printre cele mai utilizate medicamente în tratamentul durerii și inflamației. Studii efectuate în Statele Unite au evidențiat că 70% din persoanele trecute de 65 de ani folosesc antiinflamatoare nesteroidiene și/sau aspirină cel puțin o dată pe săptămână, iar 34% zilnic. În Europa, AINS reprezintă nu mai puțin de 7,7% din totalul de prescripții, majoritatea fiind recomandate pentru boli ale sistemului musculo-scheletic, osteoartrită (33%) și artrită reumatoidă(2%), dar și pentru tratamentul durerii acute sau cronice, indepedent de prezența semnelor clinice de inflamație. De asemenea, s-a demonstrat că utilizarea AINS și aspirinei este mai crescută la femei decât la barbati (28,2% versus 19,3%). Mai mult decât atât clasificarea pacienților în funcție de modul în care utilizează aceste medicamente a scos la iveală faptul că există aproximativ 32,9% pacienți care le utilizează în afecțiuni cronice, 24,9% în afecțiuni acute și 42,1% pacienți care utilizează AINS ocazional. (41)
Mai mult de 100 de antiinflamatoare nesteroidiene sunt utilizate în prezent în intrega lume. Deoarece în ultimii 20 de ani, 18 AINS au fost retrase de pe piață datorită toxicității lor neașteptate studierea acestora este în continuă extindere în încercarea de a descopri compuși mai eficienți și mai bine tolerați. Cu toate că sunt folosite cu precădere în tratamentul afecțiunilor reumatismale, AINS constituie alternative în tratamentul arteriopatiilor inflamatorii, iar utilitatea lor a fost extinsă și în tratamentul unor afecțiuni nereumatologice (ca de exemplu dismenoree, dureri de diferite origini, febră, migrenă, boli tromboembolice). De asemenea AINS sunt utilizate local la nivel ocular pentru a preveni durerea și inflamația post-operatorie sau pentru tulburări inflamatorii fără intervenții chirurgicale, precum conjunctivita alergică. Studii clinice, epidemiologice și studii realizate pe animale au evidențiat faptul că AINS pot reduce progresul cancerului de colon sau al diferitelor tumori gastro-intestinale și oferă protecție în prevenirea bolii Alzheimer. Efortul depus pentru descoperirea unor noi substanțe medicamentoase cu proprietați antiinflamatorii, este justificat de raportul beneficiu/risc, raport nesatisfăcător având în vedere AINS disponibile în prezent (2).
Mecanismul de acțiune al antiinflamatoarelor nesteroidiene se datorează în principal inhibării ciclooxigenazei, enzimă care transformă acidul arahidonic în prostaglandine, tromboxani și prostacicline, produși care sunt implicați în procesul inflamator, durere și agregare plachetară. COX-1 produce prostanoizi implicați în apararea și repararea mucoasei gastrointestinale, agregarea plachetară și tromboză, precum și în diverse procese la nivelul sistemului nervos central, reglând percepția durerii. COX-1 este o enzimă constitutivă exprimată în țesuturi precum rinichi, endoteliu vascular și sistem nervos central, dar poate fi și inductibilă în majoritatea țesuturilor și în leucocite ca răspuns la acțiunea agenților inflamatori. Aceste mecanisme de acțiune au capacitatea de a explica efectele adverse ale AINS care apar la pacienți, efecte secundare ce vizează tractul gastrointestinal (asociate în special cu utilizarea AINS neselective – active pe COX-1 și COX-2), fenomene cardiace, respectiv vasculare (asociate cu utilizarea atât a AINS neselective, cat și a inhibitorilor selectivi de COX-2) (41).
III.1.4. Reacții adverse provocate de AINS
Reacții adverse provocate de inhibarea neselectivă a COX
Rolul fiziologic al COX-1 este irigarea corespunzătoare a rinichiului, respectiv protecția gastrică. Aceste aspecte duc la efecte adverse considerabile asociate cu administrarea sistemică a AINS, ceea ce duce la limitarea utilizării acestora, în special la pacienții vârstnici, respectiv la copii. Inhibitorii neselectivi de COX determină creșterea riscului de instalare a ulcerului cu apariția hemoragiilor gastrointestinale, deteriorarea funcției renale, apariția bronhospasmului și perturbarea agregarii plachetare.
Efectele la nivel gastro-intestinal apar ca urmare a inhibării producerii de prostaglandine gastroprotectoare și a tromboxanilor A2 cu efect proagregant plachetar, ceea ce duce la creșterea riscului de hemoragii gastro-intestinale. Totuși, apariția acestei reacții adverse este condiționată de reactivitatea individuală și este favorizată de o serie de factori precum: fumatul, boli gastro-intestinale în antecedent, administrarea de medicamente cu efect anticoagulant. De asemenea, riscul de hemoragii gastro-intestinale este strâns legat de durata administrării, doza administrată, precum și de administrarea concomitentă a mai multor substanțe medicamentoase din această clasă (2). Efectele adverse la nivelul mucoasei gastrice apar atunci când aciditatea gastrică crește și nu mai poate fi contracarată de mecanismele de apărare de la nivel gastric. Efectele toxice de la acest nivel au drept cauză atât mecanisme locale cât și sistemice. Aportul sistemic este reprezentat în cea mai mare proporție de inhibarea sintezei de prostaglandine endogene. Aspect ce duce la rândul său la scăderea secreției de mucus protector, a secreției de bicarbonat, a fluxului sanguin, proliferării epiteliale și a rezistenței mucoasei la factori agresivi. Odată cu scăderea rezistenței mucoasei, aceasta este afectată atât de acțiunea factorilor endogeni precum aciditate, pepsină, săruri biliare, precum și de factori exogeni ca AINS sau consumul de alcool.
Prevenirea apariției ulcerului ca urmare a utilizării AINS se poate realiza prin respectarea unor reguli: evitarea utilizării concomitente a mai multor antiinflamatoare nesteroidiene, utilizarea celor mai mici doze posibile pentru exercitarea efectului terapeutic, utilizarea acestor substanțe medicamentoase pe o perioadă cât mai scurtă, administrarea unor medicamente care fac parte din această clasă, dar care prezintă un risc cât mai scăzut de apariție a efectelor adverse gastro-intestinale (ibuprofen, diclofenac etc), utilizarea inhibitorilor selectivi de COX-2 atunci când este posibil, reevaluarea medicației administrate la vârstnici, evitarea administrării concomitente a AINS și a unor medicamente cu risc crescut de toxicitate gastro-intestinală, administrarea omeprazolului în scop profilactic, educarea pacienților în ceea ce privește riscurile la care se expun în cazul administrării acestor medicamente și informarea acestora cu privire la simptomele care se manifestă în cazul perturbărilor gastro-intestinale (15).
În ceea ce priveste funcția renală, aceasta este afectată prin inhibarea sintezei de prostaglandine, ceea ce duce la vasoconstricție arteriolară la nivel renal, scăderea filtrării glomerulare și implicit deteriorarea funcției renale. Acest aspect determină probleme semnificative în cazul persoanelor vârstnice, a celor cu funcția renală afectată sau la persoane care se afla deja sub medicație ce afectează funcția renală. În final, AINS ar putea duce la insuficiență renală, sindrom nefrotic, necroză tubulară acută, vasculită, glomerulonefrită, nefropatie obstructivă (Tab. III.1).
Tabelul III.1. Efectele prostaglandinelor la nivel renal (55)
AINS pot, de asemenea, precipita bronhospasmul la persoanele cu sensibilitate la această clasă de medicamente, iar 5-10% din pacienți se expun riscului de exacerbare a astmului, la administrare. Aceste efecte apar ca urmare a scăderii sintezei de prostaglandine bronhodilatatoare și implicit producerii de leucotriene cu activitate bronhoconstrictoare (2).
Reacții adverse provocate de inhibarea selectivă a COX-2
Inhibitorii selectivi de COX-2, prezintă un risc mai mic de apariție a reacțiilor adverse datorită faptului că acestea își exercită efectul asupra enzimei induse în procesul inflamator. Aceștia nu prezintă efecte semnificative la nivel gastro-intestinal, iar prin lipsa efectului asupra trombocitelor, riscul de sângerare este considerabil mai scazut. În schimb, riscul de afectare a funcției cardiovasculare este similar atât în cazul inhibitorilor neselectivi de COX cât și în cazul inhibitorilor selectivi de COX-2, deoarece aceștia din urmă au proprietatea de a inhiba sinteza de prostacicline din peretele vascular, dar nu și producția de tromboxani. Acest efect determină, cel puțin teoretic, creșterea riscului de evenimente cardiovasculare prin perturbarea balanței hemostatice și apariția unui efect protrombotic (25).
COX-2 este exprimată la nivelul rinichiului uman, în special la nivelul celulelor endoteliale și ale musculaturii netede, respectiv la nivelul celulelor epiteliului glomerular. S-a observat că există o legătură între sinteza de prostaglandine la nivel renal și insuficiența cardiacă, insuficiența renală sau bolile renale cronice. Este știut că la nivelul rinichiului sănătos COX-2 joacă un rol important în menținerea balanței hidroelectrolitice, iar activitatea sa este crescută în cazul pacienților cu insuficiență ventriculară stângă, pentru a mări fluxul sanguin renal. S-ar părea că inhibitorii selectivi de COX-2 au același efect asupra funcției renale ca și inhibitorii neselectivi de ciclooxigenază, aceștia determinând insuficiență renală la pacienții predispuși, respectiv retenție hidrosalină, ceea ce are drept efect creșterea tensiunii arteriale și apariția edemelor (2).
III.1.5. Substanțe farmaceutice inhibitoare ale ciclooxigenazei
Inhibitori neselectivi de COX
Compușii care fac parte din această grupă sunt prezentați în figura III.1.
acid salicilic diclofenac indometacin
ibuprofen acid flufenamic
fenilbutazona piroxicam
Figura III.2. Structura chimică a inhibitorilor neselectivi de COX
Acid acetilsalicilic
Acționează prin inhibarea neselectivă atât a COX-1 cât și COX-2 cu blocarea biosintezei de prostaglandine. Din acest motiv este un anlagezic moderat (mecanism central talamic și periferic de inhibare a biosintezei de PGE1, ce contribuie la durerea din inflamație și sensibilizarea terminațiilor nervoase aferente la acțiunea algogenă a histaminei și bradikininei), antipiretic moderat (mecanism hipotalamic), antiinflamator, antireumatic puternic (mecanism de inhibare a biosintezei de PG inflamatoare, prin acetilarea ireversibilă a ciclooxigenazei inductibile tip COX-2), antiagregant plachetar (mecanism de inhibare a biosintezei plachetare de TXA2 proagregant, prin acetilarea ireversibilă a ciclooxigenazei constitutive tip COX-1)
Efectele secundare datorate mecanismului de acțiune sunt: efect ulcerogen – prin hipersecreție gastrică acidă și scăderea cantității de mucus protector (mecanism de inhibare a biosintezei de PGI2 si PGE2 citoprotectoare, prin acetilarea ireversibilă a COX-1), hiperagregare plachetară (inhibarea biosintezei de PGI2 antiagregante, prin acetilarea ireversibilă a COX-1 din endoteliul vascular), bronhoconstricție – cu agravarea astmului bronșic (mecanism de inhibare a biosintezei de PGE2 bronhodilatatoare, prin acetilarea ireversibilă a COX-1), reducerea filtrării glomerulare (mecanism de inhibare a biosintezei de PGE2 vasodilatatoare, prin inhibarea ireversibilă a COX-1) (13).
Diclofenac
Este unul dintre cele mai active AINS, cu tolerabilitate clinică deosebită.
Indometacin
Este un antiinflamator foarte activ, inhibând la concentrații mici activitatea ciclooxigenazei, și împiedicând astfel formarea de prostaglandine (14).
Ibuprofen
Are proprietăți antiinflamatoare, analgezice, antipiretice (13).
Acid flufenamic
Mecanismul de acțiune constă în inhibarea ciclooxigenazei, din acest motiv este un antiinflamator și antipiretic cu potență mare (asemănătoare naproxenului și fenilbutazonei), efectul analgezic fiind mai slab.
Fenilbutazona
Are predominant efect antiinflamator, clinic fiind eficace în special în inflamații acute din accesul de gută.
Este un medicament greu de suportat, reacțiile adverse fiind frecvente și ducând la întreruperea tratamentului în 10-15% din cazuri.
Piroxicam
Mecanismul de acțiune constă în inhibarea COX, ceea ce are drept urmare inhibarea biosintezei de prostaglandine. Are proprietați antiinflamatore marcate, dar și analgezice, respectiv antipiretice.
Inhibitori selectivi de COX 2
Meloxicam
Este un compus ce inhibă puțin selectiv COX-2, nu interferă (sau interferă puțin, în funcție de doză) agregarea plachetară.
Inhibitori specifici de COX 2
Celecoxib
Sunt necesare precauții speciale pentru prescrierea și utilizarea AINS blocante COX-2 specifice, în cazul pacienților cu afecțiuni cardio-vasculare în antecedente (14).
III.2. Inhibitorii de monoaminooxidază (IMAO)
Descoperirea inhibitorilor de MAO începe în 1928, când Mary Hare-Bernheim a descris o enzimă pe care a numit-o tiraminoxidază. Câțiva ani mai târziu, Hugh Blaschko a descoperit că tiraminoxidaza, noradrenalinoxidaza si alifaticaminoxidaza sunt aceeași enzimă, capabilă de a metaboliza aminele primare, secundare și terțiare, dar această enzimă nu metabolizează diaminele, precum histamina. Cel care a numit-o monoaminooxidaza a fost Zeller, iar cel care s-a ocupat în continuare de studii a fost Blaschko. Cu toate acestea, următoarea descoperire semnificativă a survenit ca urmare a tratamentului aplicat unor pacienți cu tuberculoză. Substanța activă utilizată a fost izoniazidul, care s-a dovedit a fi un inhibitor puternic de MAO-A.
Un compus înrudit, iproniazidul, a devenit primul IMAO utilizat cu succes în tratamentul tulburărilor depresive. Iproniazidul a fost, de asemenea, primul medicament antipsihotic utilizat în terapeutică. Cu toate acestea la sfarșitul anilor 50 și începutul anilor 60, atât utilizarea iproniazidului cât și a altor IMAO a fost compromisă de către efectele secundare demonstrate, iproniazidul dovedindu-se a fi toxic hepatic datorită structurii sale de hidrazină. Acest aspect a fost într-o oarecare măsură soluționat prin descoperirea altor agenți terapeutici cu structuri diferite, dar, de această dată, alți IMAO, precum tranilcipromina s-au dovedit a fi responsabili de un alt efect secundar important, așa numita „reacție la brânză”. Această reacție este determinată de tiramină și alte amine simpatomimetice indirecte prezente în alimente și băuturi fermentate, precum vinul sau berea. În mod normal, aceste amine sunt metabolizate de MAO, ceea ce previne pătrunderea lor în circulația sistemică. Însa, în prezența IMAO, acest proces este inactivat, iar aminele prezente în alimentele ingerate nu sunt metabolizate intrând în circulația sistemică (Fig. III.2).
Figura III.3. Metabolismul catecolaminelor și influența IMAO (59)
De la acest nivel ele induc o eliberare masivă de noradrenalină, consecința fiind o criză severă de HTA, în unele cazuri fatală. Aceste efecte secundare au impus descoperirea altor agenți terapeutici cu efecte antidepresive, precum antidepresivele triciclice sau inhibitorii selectivi de recaptare a serotoninei (61).
III.2.1. Monoamonooxidaza – localizare, structură, caracteristici
MAO este o enzimă care se găsește la nivelul membranei exterioare a mitocondriei. (40) Aceasta catalizează dezaminarea oxidativă a aminelor din dietă, a neurotransmițătorilor de tipul monoaminelor și a hormonilor. Multitudinea de substraturi include câteva molecule biogenice notabile: indolamine precum serotonina și triptamina; catecolamine, precum dopamina, noradrenalina și adrenalina; respectiv betafeniletilamina, tiramina și octopamina. Degradarea rapidă a monoaminelor din creier, precum serotonina, noradrenalina și dopamina este esențială pentru funcționarea corectă a neurotransmisiei sinaptice. Semnalele monoaminergice sunt privite ca mecanisme cheie în controlul dispoziției și emoțiilor, precum și controlul funcțiilor motorii, perceptuale si cognitive. Reacția chimică catalizată de MAO constă în degradarea monoaminelor în aldehidele corespunzatoare, care mai apoi sunt oxidate la acizi de către aldehid dehidrogenaza, sau convertite în alcooli sau glicoli de către aldehid reductaza. Produșii de reacție includ un număr mare de specii cu potențial neurotoxic, precum peroxid de hidrogen și amoniacul. Peroxidul de hidrogen poate declanșa producerea de specii reactive ale oxigenului și poate induce degradarea mitocondriilor și distrugeri neuronale (4).
MAO este localizată cu precădere în membrana exterioară a mitocondriilor la nivelul terminațiilor nervoase presinaptice, unde au fost identificate două tipuri numite MAO-A și MAO-B. Atât MAO-A cât și MAO-B sunt exprimate în anumite țesuturi umane (Fig. III.3) (56).
Figura III.4. Reprezentare ipotetică a MAO-A și MAO-B în neuronul serotoninergic
Conform reprezentării, MAO-B (în stanga, având o formă semiovală) este localizată la nivelul mitocondriei și dendritelor neuronului serotoninergic, în timp ce MAO-A (în dreapta, având o formă eliptică) este distribuită în special la nivelul terminațiilor sinaptice. (5)
Expresia MAO-A în diferite țesuturi umane descrește în urmatoarea ordine: placentă, colon, prostată, inimă, glandă tiroidă, glandă salivară, alte țesuturi, în timp ce expresia MAO-B descrește în ordinea: musculatură scheletică, inimă, măduva spinării, ficat, colon, rinichi, uter, alte țesuturi. Atât pentru MAO-A cât și pentru MAO-B cele mai mici nivele de exprimare au fost observate la nivelul leucocitelor periferice. Diferențele interindividuale în exprimarea MAO-A se pare că sunt mai mici comparativ cu MAO-B. MAO-A este exprimată selectiv în placentă, în timp ce MAO-B este exprimată selectiv în trombocite. (8)
MAO-B este mai abundentă, reprezentând aproximativ 80% din totalul activitații MAO. În creierul uman distribuția MAO-A și MAO-B diferă în funcție de regiune. Neuronii dopaminergici ai substanței negre prezintă o concentrație extrem de scazută de MAO. Acest aspect este în contrast cu neuronii noradrenergici din locus coeruleus, care prezintă o concentrație mare în MAO-A, iar neuronii serotoninergici ai nucleului rafeului care prezintă o concentrație mare în MAO-B
În celulele gliale predomină MAO-B, în timp ce astrocitele conțin ambele enzime. Inhibiția neselectivă a MAO determină creșterea semnificativă a dopaminei în diferite zone ale creierului uman, iar inhibitorii reversibili și ireversibili de MAO-A cresc nivelul serotoninei cât și noradrenalinei în creier. S-a observat un fenomen de creștere a nivelului MAO-B odată cu vârsta în trombocite și în creierul uman la pacienții cu boala Parkinson și Alzheimer. Studiile au evidențiat o descreștere a nivelului serotoninei în creierul uman după prima decadă de viață.
Schimbări în sistemul dopaminergic au fost observate în senescență, manifestându-se prin descreșterea nivelului dopaminei și creșterea nivelului acidului homovanilic, deoarece acidul dihidroxifenilacetic a fost neafectat. Noadrenalina nu suferă modificări pe perioada vieții. La oameni, MAO-A este prezentă în compartimenul extraneuronal și în terminațiile dopaminergice, unde este implicată în metabolismul intraneuronal, repectiv eliberarea dopaminei. Rolul MAO-A și MAO-B este acela de a menține o concentrație scăzută a neurotransmițătorului în neuron (60).
În creierul fătului, plămâni, aortă și tractul digestiv, activitatea MAO-A este detectată mai devreme decât activitatea MAO-B. Tot în creierul fătului nivelul MAO-A este semnificativ mai mare decât MAO-B. Interesant este că, odată cu înaintarea în varsta, în mod normal se remarcă o scădere a activității enzimatice în cazul altor sisteme enzimatice, dar în cazul MAO-B activitatea pare să se intensifice (56).
În organismul uman activitatea MAO-A poate fi evaluată prin evaluarea cantitativă a metaboliților noradrenalinei și dopaminei în urină. De exemplu, metaboliții dezaminați ai noradrenalinei sunt indicatori viabili ai activității MAO in vivo. Se pot determina în urină
3-metoxi-4-hidroxi-fenilglicolul, acidul 3-metoxi-4-hidroxi mandelic și acidul homovanilic. La unii oameni, nivelurile anormale ale neurotransmițătorilor duc la niveluri anormale ale activității MAO. Aceste anomalii au fost asociate cu boli neuropsihice precum tulburări bipolare și retardare mentală. Un astfel de sindrom este boala Norrie, care se caracterizează prin retardare mentală, comportament de tip autist, convulsii și tulburări de somn.
Localizarea MAO-A a determinat pe mulți cercetători să o considere mai importantă decât MAO-B, și astfel a fost acordată o atenție mai mare devoltării inhibitorilor de MAO-A, unii fiind utilizați ca antidepresive. Pe de altă parte, s-a observat că prin inhibarea MAO-B este întârziat debutul bolii Parkinson, sunt îmbunătățite comportamentul cognitiv, respectiv memoria la pacienții care suferă de boala Alzheimer (8).
Inițial diferența între cele două izoforme, a fost definită pe baza diferenței de afinitate pentru substrat și sensibilitate în cursul procesului de inhibiție. Astfel, MAO-A prezintă o afinitate mare pentru serotonină și noradrenalină, în timp ce MAO-B preferă feniletilamina. Metabolismul dopaminei și a altor monoamine (precum triptamina și tiramina) este mediat de ambele izoforme. De remarcat este faptul că dopamina este în mare parte degradată de MAO-A din creierul rozătoarelor, în timp ce MAO-B joacă un rol substanțial în acest proces la om și alte primate. Cele două izoenzime sunt inhibate în mod diferit, MAO-A este inhibată selectiv de doze mici de clorgilină, iar MAO-B este blocată de doze mici de selegilină. Evidențierea structurii diferite pentru cele două izoforme a fost posibilă odată cu clonarea ADN-ului care conține cele două gene. Ambele gene sunt localizate în cromozomul X, prezintă un număr identic de exoni și o organizare intron-exon identică, ceea ce sugerează că cele două gene ar proveni din duplicarea unei gene mamă comune. Cele două izoenzime sunt identice în proporție de 70%, iar structura primară este critică pentru diferențierea activității catalitice dintre MAO-A și MAO-B, în timp ce segmentul intern (între aminoacizii 152 și 366) conferă specificitate de substrat și specificitate pentru anumiți inhibitori (Fig. III.4) (4).
MAO-A MAO-B
Figura III.5. Structura tridimensională a celor două izoenzime MAO (8)
Determinarea structurii tridimensionale a MAO A și MAO B a facilitat înțelegerea proprietăților moleculare și catalitice ale acestor enzime. Odată cunoscute structurile, acestea au permis obținerea de substanțe farmacologic active, utile în terapia tulburări psihice și neurologice (12).
III.2.2. IMAO mecanism de acțiune și utilizări terapeutice
IMAO reprezintă prima categorie de antidepresive descoperite, având o eficacitate sporită în ceea ce privește terapia modificărilor de dispoziție. Acțiunea antidepresivă este consecința inhibării MAO-A ce duce la contracararea reducerii concentrației serotoninei și noradrenalinei (și într-o manieră mai limitată a dopaminei), aspecte ce caracterizează depresia. În prezent în terapia tulburărilor depresive majore IMAO sunt considerați o alternativă dupa inhibitorii selectivi de recaptare a serotoninei și antidepresivele triciclice, datorită numeroaselor efecte secundare provocate de acești compuși. Pe de altă parte, dezvoltarea inhibitorilor reversibili de MAO-A a reînnoit interesul pentru această categorie de compuși, în mod particular datorită eficacității lor în tratamentul depresiei rezistente la alte antidepresive, depresiei atipice, un subtip al tulburărilor depresive majore caracterizat prin bulimie, fatigabilitate și hipersomnie (4).
Inhibitoarele MAO vechi, precum fenelzina, tranilcipromina și izocarboxazidul inhibă atât activitatea MAO-A cât și MAO-B. Cele mai noi sunt relativ selective, precum brofaromina și moclobemid, care inhibă preferențial MAO-A, iar selegilina inhibă selectiv MAO-B. Dintre acestea doar fenelzina, tranilcipromina și izocarboxazidul sunt aprobate pentru tratamentul depresiei (Tab. III.2).
Tabelul III.2. Inhibitori ai MAO
Din moment ce dopamina este substrat pentru ambele forme ale MAO, toți IMAO inhibă în diverse grade catabolismul dopaminei. Mai recent, au fost dezvăluite proprietați pro dopaminergice pentru IMAO.
Din păcate, utilizarea IMAO este limitată datorită potențialului ridicat de apariție a reacțiilor adverse precum crize hipertensive și sindrom serotoninergic, precum și datorită restricțiilor alimentare necesare pentru minimalizarea riscurilor de apariție a efectelor adverse. Drept rezultat sunt rar utilizate ca medicamente de primă alegere în tratamentul depresiei, fiind utilizate în tratamentul formelor de depresie rezistente la alte antidepresive (40).
S-a constatat că proprietățile antidepresive ale IMAO ar fi atribuite de fapt blocării MAO-A în raport cu acțiunea sa pe metabolismul serotoninei, astfel, acești agenți terapeutici au proprietatea de a contracara scăderea nivelului serotoninei aspect constatat în depresie. Inhibarea MAO-A este urmată de creșterea nivelului serotoninei în fanta sinaptică, iar legătura dintre efectul antidepresiv al IMAO și sistemul serotoninergic este susținută de faptul că modificările neurochimice, neurofiziologice și de comportament care apar ca rezultat al inhibării MAO sunt inversate de antagoniștii pe receptorii 5-HT1A. Implicarea serotoninei în ceea ce privește efectul antidepresiv al IMAO confirmă în mod indirect faptul că inhibitorii selectivi de MAO-B, precum deprenil, induc într-o manieră modestă îmbunătățirea stării de spirit, aspect ce ar putea fi datorat intervenției acestei izoenzime în stresul oxidativ.
Pe lângă acestea, este posibil ca efectul IMAO asupra metabolizării noradrenalinei să contribuie la reducerea intensității simptomelor care însoțesc depresia, precum distimia, bulimia și hipersomnolența și care tind să fie combătute într-o mică măsură de inhibitorii selectivi de recaptare a serotoninei.
IMAO sunt de asemenea indicați în terapia tulburărilor însoțite de anxietate despre care s-a constatat că ar fi dependente de alterarea sistemului serotoninergic, inclusiv fobia socială, agorafobia și panica, stresul post-traumatic și tulburările obsesiv-compulsive (5)
Inhibitorii de monoaminooxidază ar putea fi utili în tratamentul tulburărilor psihiatrice și neurologice, altele decât cele depresive, inclusiv atacuri de panică, anxietate socială, boala Parkinson, sindromul Gille de la Tourette, bulimie nervoasă și alte tulburări însoțite de durere.
Din punct de vedere farmacologic, atât fenelzina cât și tranilcipromina pot afecta recaptarea și eliberarea neurotransmițătorilor, și pot determina alterarea metabolismului unui anumit număr de medicamente prin inhibarea enzimelor citocromului P450. Ambii inhibitori de MAO pot modifica activitatea altor enzime. Exista o legătură strânsă între siturile de legare ale derivaților imidazolici și siturile de legare ale MAO. De asemenea, unii inhibitori de aminooxidază par să interacționeze cu receptorii sigma. Este bine cunoscut faptul că IMAO pot determina o creștere marcata la nivelul creierului a unor amine precum beta-feniletilamina, tiramina, octopamina și triptamina, care pot altera captarea și eliberarea, respectiv sensibilitatea receptorilor pentru aminele biogene implicate în neurotransmisie. Interesul pentru aceste amine a crescut foarte mult în ultimii ani odată cu descoperirea unei familii de proteine G cuplate cu receptorii, care par să fie activate în mod selectiv de către aceste amine. S-a considerat că amfetaminele acționează prin intermediul unor receptori cuplați cu proteinele G și ținând cont de similitudinile structurale dintre amfetamine și unii IMAO, s-a admis ideea că IMAO ar putea acționa direct pe acești receptori, în asociere cu efectele indirecte cauzate de abilitatea de a crește într-o manieră dramatică nivelurile acestor amine în creier (51).
IMAO-B au fost intens utilizați în tratamentul bolii Parkinson datorită abilității lor de a extinde efectele dopaminei endogene, precum și a levodopei. Aceste acțiuni pot întârzia debutul bolii dacă se administrează de timpuriu, și prin urmare întârzie nevoia de levodopa; de asemenea reduc doza efectivă de levodopa necesară în formele avansate de boală Parkinson. Pe langă beneficiile simptomatice s-a demostrat că inhibarea metabolismului dopaminei de către MAO-B este benefică deoarece reduce producția de metaboliți neurotoxici precum peroxidul de hidrogen și aldehidele toxice care ar putea contribui la creșterea gradului de distrugere a neuronilor. Pentru selegilină și rosagilină s-a demonstrat că prezintă proprietăți neuroprotectoare prin mecanisme care nu au legătură cu potențialul lor de inhibare a MAO-B (57).
III.2.3. Substanțe farmaceutice inhibitoare ale monoaminooxidazei
Substanțele care fac parte din acest grup sunt prezentate în figura III.5.
moclobemid selegilina fenelzina
Figura III.6. Inhibitori MAO
Moclobemid
Este inhibitor selectiv și reversibil de MAO-A, iar din acest motiv, reacțiile IMAO, centrale și vegetative sunt mai rare și de intensitate mai redusă. Potențarea la asocierea cu alimentele bogate în tiramină este de intensitate mică. Reacțiile adverse de tip „cheese effect”sunt reduse datorită selectivității pentru MAO-A și astfel MAO-B asigură metabolizarea tiraminei și, de asemenea, datorită revesibilității, ce permite competiția între IMAO-A și excesul de tiramină, pentru MAO-A (excesul de tiramină va putea fi astfel degradat și de MAO-A).
Selegilina
Este inhibitor selectiv și ireversibil de MAO-B care determină reducerea metabolizării dopaminei prin dezaminare oxidativă. Acest compus este biotransformat la amfetamină și metamfetamină fără efecte de tip amfetaminic semnificative la doze terapeutice.
Fenelzina
Este inhibitor neselectiv de MAO A și B care inhibă reacția de degradare catalizată de MAO și permite astfel creșterea concentrației neuromediatorilor (noradrenalină, serotonină și dopamină) în citoplasma neuronală presinaptică, favorizând acumularea acestora în depozitele presinaptice și difuziunea excesului în fanta sinaptică, cu stimulare sinaptică.
MAO este inhibată în totalitate după mai multe zile, iar efectul antidepresiv se instalează după câteva săptămâni. În ceea ce privește refacerea cantității de enzimă corespunzatoare celei inhibate ireversibil, acest proces dureaza mai multe săptămâni dupa oprirea tratamentului (14).
III.3. Inhibitorii de hidroxi-metil-glutaril CoA reductază (HMG-CoA reductaza)
Reducerea nivelului lipidelor serice se poate realiza prin administrarea de substanțe cu efecte biologice diferite: rășini care leagă acizii biliari (ex: colestiramina), acidul nicotinic, fibrații (ex: fenofibrat), inhibitori ai absorbției colesterolului, statine inhibitoare ale HMG-CoA reductazei. Studiile au arătat că statinele au efecte semnificative în ceea ce privește scăderea nivelului colesterolului (scad biosinteza colesterolului și nivelul plasmatic al LDL-colesterolului) și implicit reducerea riscului de boli cardiovasculare (48).
De aceea statinele au revoluționat tratamentul hipercolesterolemiei fiind mai eficiente în reducerea colesterolului plasmatic și cu o complianță terapeutică bună. Studiile angiografice au demonstrat că acești compuși reduc progresul și ar putea induce, de asemenea, regresul aterosclerozei. Astfel, descoperirea lor a determinat reducerea semnificativă a morbiditații și mortalității determinate de bolile cardiovasculare, iar efectele benefice sunt atribuite în special capacitații lor de a reduce sinteza colesterolului endogen, prin inhibarea competitivă a principalei enzime implicate în acest proces, HMG-CoA reductaza (52).
III.3.1. Sinteza colesterolului
Colesterolul este o componentă importantă a membranei celulare unde ocupă spațiile dintre grupările polare ale fosfolipidelor. Este, de asemenea, precursor în sinteza hormonilor steroizi și a vitaminei D și poate fi sintetizat în organism sau poate proveni din dieta (o dieta echilibrată contine 200-500 mg de colesterol). Compoziția în colesterol a membranelor reflectă localizarea enzimelor importante în sinteza acestuia. Colesterolul este sintetizat la nivelul reticulului endoplasmatic. Cantitatea de colesterol de la nivelul membranei crește progresiv între reticulul endoplasmatic (cel mai scăzut nivel de colesterol) și membrana plasmatică (cel mai ridicat nivel de colesterol), dar distribuția acestuia în membrana plasmatică nu este uniformă. (46)
Între 30-60% din colesterolul de la nivel intestinal este absorbit, iar eliminarea din organism este datorită absorbției deficitare la nivel intestinal sau pierderilor sub formă de sebum. În organism, principalele locuri de sinteză a colesterolului sunt ficatul și SNC (10).
Calea chimică de producere a colesterolului în toate celulele începe prin condensarea acetil-CoA cu acetoacetil-CoA pentru a forma 3-hidroxi-3-metilglutaril CoA, aceasta fiind o reacție catalizată de HMG-CoA sintetaza. HMG-CoA este apoi transformată în mevalonat de către HMG-CoA reductaza. Prin condensare succesivă mevalonatul este transformat în farnesil și apoi geranil pirofosfat, din care se obține squalenul, care prin oxidări și ciclizări succesive formează lanosterolul și în final coelsterolul. Reacția catalizată de HMG-CoA reductaza este esențială în ceea ce privește controlul sintezei de colesterol (Fig. III.6) (59).
III.3.2. HMG-CoA reductaza și statinele
HMG-CoA reductaza mediază producerea mevalonatului implicat în biosinteza colesterolului și astfel, inhibarea acestei enzime duce la reducerea nivelului colesterolului. Această reducere determină creșterea sintezei receptorilor LDL (Fig.III.7), pentru a menține nivelul intracelular optim al colesterolului. La nivel hepatic CYP4507A1, specific ficatului, transformă colesterolul intracelular în acizi biliari, ceea ce duce la o reducere a colesterolului în hepatocite, deși colesterolul este furnizat prin creșterea sintezei de receptori LDL. Biodegradarea colesterolului la nivel hepatic are drept rezultat reducerea nivelului colesterolului în organism. În plus, ficatul joacă un rol important în biosinteza lipoproteinelor și în catabolismul colesterolului. Aproximativ 50% sau chiar mai mult din nivelul total al colesterolului din organism este de origine endogenă și este sintetizat în cea mai mare parte la nivelul ficatului (lanosterolul este un compus intermediar din sinteza colesterolului, detectabil în ser și utilizat frecvent pentru evaluarea producției endogene de colesterol). Astfel, organul ținta al statinelor este ficatul (47).
Figura III.7. Prezentarea schematică a sintezei colesterolului (34)
La nivelul hepatocitului, statinele intră în competiție cu substratul pentru situl activ al enzimei, și alterează conformația enzimei când se leagă la nivelui centrului activ împiedicând astfel menținerea structurii acesteia. Legarea statinelor la nivelul HMG-CoA reductazei este reversibila, iar afinitatea lor pentru enzimă este de ordinul nanomolilor, în comparație cu substratul natural, a cărui afinitate este de ordinul micromolilor. Toate statinele reduc LDL-colesterolul dependent de doză și după administrarea unei singure doze zilnice (52).
Mevalonatul este substratul necesar nu doar pentru sinteza colesterolului, dar și pentru sinteza altor intermediari importanți ai lipidelor, iar statinele au proprietatea de a inhiba și sinteza acestor produși. Doi dintre acești intermediari sunt farnesil pirofosfat și geranilgeranil pirofosfat. Acești compuși sunt implicați în localizarea și activarea corespunzătoare a unei serii de proteine, cum sunt proteinele monomerice activatoare ale GTP-azei, proteine „întrerupătoare” intracelulare cu rol esențial în numeroase procese celulare. Studiile au arătat că statinele ar putea inhiba procesele inflamatorii ca urmare a activității indirecte exercitate pe aceste proteine (1).
Blocarea sintezei mevalonatului, alături de blocarea sintezei colesterolului ar putea avea ca rezultat și alte efecte „pleiotrope” care implică pe de o parte lipidele, sau pe de altă parte căile de semnalizare intracelulară. Dintre aceste efecte menționăm: creșterea degradării LDL-colesterolului, inhibarea secreției lipoproteinelor și inhibarea oxidării LDL-colesterolului. Statinele, de asemenea, modulează o serie de procese care duc la reducerea acumulării colesterolului esterificat în macrofage, creșterea nivelului endotelial al NO sintetazei, reducerea proceselor inflamatorii, creșterea stabilității plăcilor aterosclerotice, refacerea activității plachetelor și a procesului de coagulare. În plus, statinele pot inhiba creșterea tumorilor celulare și intensifică mobilizarea calciului intracelular. S-a observat că inhibitorii de HMG-CoA reductaza induc reducerea formării osteoclastelor la rozătoare, iar la subiecții umani tratați cu statine scad riscul de fracturi (52).
Figura III.8. Metabolismul receptorilor LDL (LDL – lipoproteine cu densitate joasa, ACAT – colesterol acetil-transferaza) (10)
În funcție de structura chimică, statinele au afinități diferite pentru HMG-CoA reductaza, ceea ce influențează efectele farmacologice și proprietățile farmacocinetice (47).
Lovastatina, pravastatina și simvastatina sunt compuși produși de tulpini fungice, în timp ce atorvastatina, fluvastatina, pravastatina și rosuvastatina sunt compuși sintetici. Molecula statinelor prezintă trei părți care influențează proprietățile acesteia:
un fragment asemănător cu substratul specific enzimei țintă,
o porțiune hidrofobă cu structură inelară care este implicată în interacțiunea statinei cu enzima,
alte grupări care influențeaza solubilitatea substanței și implicit proprietățile farmacocinetice.
Atorvastatina, fluvastatina, lovastatina și simvastatina sunt compuși relativ lipofili, în timp ce pravastatina și rosuvastatina sunt mai hidrofili. Toate statinele sunt inhibitori competitivi ai HMG-CoA reductazei, iar mecanismul de inhibiție a fost elucidat prin determinarea structurii porțiunii catalitice a enzimei utilizând șase statine diferite. Structurile studiate au evidențiat faptul că statinele acționează prin legarea de centrul activ al enzimei și în felul acesta este prevenită legarea substratului, iar enzima suferă modificari la nivelul centrului activ. Compararea celor șase complexe statină-enzimă au evidențiat diferențe subtile în ceea ce privește modul de legare (46).
Toate statinele disponibile în prezent, posedă o secvență structurală identică cu enzima inhibată. Exceptie ar fi simvastatina și lovastatina care prezintă un inel lactonic ce înlocuiește această secvență structurală și sunt transformate în organism în formele acide active prin desfacerea acestui inel lactonic. Statinele mai noi sunt administrate direct sub formă de acizi. Substanțe medicamentoase mai noi din clasa statinelor, cu asemănări structurale cu enzima prezintă o afinitate mai înaltă pentru HMG-CoA reductaza, iar din acest motiv efectul inhibitor este mai pronunțat (47).
Statinele inhibă enzima prin legarea de aceasta și impiedicarea interacțiunii cu substratul. Gradul de inhibiție exercitat de statine diferă în funcție de tăria legăturii cu enzima. Statinele sintetice, precum cerivastatina, fluvastatina, atorvastatina, rosuvastatina conțin o grupare fenolică florurată și alte grupări în structura de bază care previn legarea altor compuși de centrul activ al enzimei. S-a demonstrat că toate statinele se leagă de enzimă prin legături van der Waals (aproximativ opt astfel de legături). Statinele sintetice realizează și o interacțiune polară prin intermediul grupării fenol florurate. Atât atorvastatina cât și rosuvastatina formează în plus o legătură de hidrogen cu restul de serină din poziția 565 a enzimei (atorvastatina prin intermediul oxigenului de la gruparea carboxil, rosuvastatina prin intermediul oxigenului de la gruparea sulfonică). Rosuvastatina prezintă o interacțiune unică între gruparea sa sulfonică și restul de arginină din poziția 568 a enzimei. Aceste studii arată că rosuvastatina realizează cel mai mare număr de legături cu centrul activ al enzimei, iar atât rovastatina cât și atorvastatina prezintă o interacțiune suplimentară cu enzima, interacțiune care nu mai este întâlnită în cazul altor statine de sinteză. Aceste diferențe în ceea ce privește numărul și tipul legăturilor dintre statine și enzimă, ar putea explica eficiența sporită a atorvastinei și rosuvastinei în reducerea nivelului LDL-colesterolului. Studiile realizate pe enzima umană purificată au demonstrat că abilitatea rosuvastatinei de a inhiba 50% din activitatea HMG-CoA reductazei are loc la cea mai mică concentrație dintre toate statinele testate, aceasta fiind urmată de atorvastatină. Descoperiri similare au fost evidențiate și în urma studiilor efectuate pe hepatocite izolate de la șoareci, iar potența statinelor descrește în ordinea: rosuvastatina, atorvastatina, simvastatina, fluvastatina, pravastatina (35).
Cu toate că aceste medicamente au profile de siguranța remarcabile, există totuși pacienți care nu le tolerează datorită efectelor adverse: musculare, tulburări gastro-intestinale, creșterea nivelului enzimelor hepatice, precum și tulburări cognitive sau de memorie. Din acest motiv, la unii pacienți nu se administrează zilnic și s-a observat astfel o creștere a tolerabilității (17).
III.3.3. Substanțe farmaceutice inhibitori ai HMG-CoA reductazei
simvastatina atorvastatina
fluvastatina
Fig. III.9. Structura inhibitorilor HMG-CoA reductazei
Simvastatina
Este un compus hipocolesterolemiant, care inhibă competitiv enzima HMG-CoA reductaza determinând astfel, prin feedback negativ, creșterea numărului de receptori pentru LDL-colesterol și restabilirea căii catabolice normale pentru LDL. Ea reduce în proporție importantă concentrația plasmatică a colesterolului total și LDL-colesterolului, crește HDL-colesterolul și diminuă moderat concentrația plasmatică a trigliceridelor.
Atorvastatina
Prezintă acțiune hipolipidemiantă și hipocolesterolemiantă ca urmare a inhibării HMG-CoA reductazei, enzimă limitantă a sintezei de colesterol și provoacă o scădere mai importantă a trigliceridemiei comparativ cu alte statine. Atorvastatina prezintă un efect fibrinolitic asupra funcției endoteliale, crescând activitatea sistemului fibrinolitic endotelial cu reducerea progresiei plăcii de aterom și scăderea mortalității cardio-vasculare. Alte proprietăți ale acestui compus sunt cea antiinflamatoare și antioxidantă care contribuie la efectul său coronaro- și cerebroprotector (14).
Fluvastatina
Asemănător altor statine, fluvastatina reduce nivelul intracelular al colesterolului prin inhibarea activității HMG-CoA reductazei, ceea ce determină creșterea numărului de LDL-receptori, rezultând o creștere a clearance-ului LDL din plasmă și restaurarea homeostaziei colesterolului intracelular (37).
Unele studii indică faptul că fluvastatina datorită excreției biliare intense și a absenței din sânge a metaboliților activi din circulația sistemica, ar prezenta o incidență scăzută a reacțiilor adverse sistemice, în comparație cu alte statine (2).
III.4. Inhibitorii enzimei de conversie a angiotensinei (IECA)
IECA au fost descoperiți în 1977 de către Cushman și Ondetti. În prezent există o multitudine de astfel de substanțe medicamentoase disponibile și unele sunt în fază de dezvoltare. Toate acționează în același mod, prin legarea de centrul activ al ECA, dar se diferențieză prin gradul de inhibiție în diverse țesuturi (6). Utilizarea IECA reprezintă un progres major în tratamentul HTA, deoarece aceste substanțe inhibă conversia angiotensinei I în angiotensină II, prin urmare previn producerea peptidelor vasoactive și reduc presiunea sanguină. Primul IECA utilizat în terapeutică a fost captoprilul, iar de atunci un număr din ce în ce mai mare de analogi au fost descoperiți, respectiv utilizați ca medicamente de primă alegere în bolile cardiovasculare. Unii IECA sunt administrați în prezent ca prodrug-uri ce prezintă o biodisponibilitate bună, sunt inactivi la administrare, iar odată pătrunși în organism, aceștia sunt transformați de catre esteraze în molecule active de diacid (43, 20)
Captoprilul, comercializat începând cu 1981, prezintă o acțiune terapeutică ce debutează rapid, dar nu este de durată foarte lungă. Alt IECA cu durată de acțiune mai lungă este maleatul de enalapril, disponibil la scurt timp după captopril. Enalaprilul este un prodrug care odată hidrolizat de esteraze produce matabolitul activ enalaprilat. Toți IECA sunt administrați sub formă de prodrug-uri, cu excepția lisinoprilului și captoprilului. Toți IECA scad activitatea ECA, cu toate că sunt diferiți din punct de vedere structural. În funcție de structura inhibitorului, aceștia se leagă de enzimă prin intermediul unor grupe: tiol (captopril), carboxilat (benazepril, enalapril, lisinopril, perindopril, quinapril, ramipril, trandolapril) sau fosfat (fosinopril).
Aceste grupări din structura IECA au fost utilizate pentru diferențierea răspunsurilor farmacologice ale fiecărui compus din această clasă. De exemplu, datorită grupării sulfhidril din structura captoprilului s-a considerat că acest compus acționează ca un scavanger și ar putea fi utilizat în terapia aterogenezei și pentru protecție împotriva infarctului de miocard și dezvoltarea diabetului. În schimb, captoprilul stimulează în mod direct sinteza de prostaglandine, în timp ce alți IECA realizează acest lucru în mod indirect prin creșterea activității bradikininei. Gruparea sulfhidril din structura captoprilului s-ar părea că duce la o creștere a ratei de apariție a rashului cutanat și disgeuziei comparativ cu alți compuși din aceeași clasă. Gruparea fosfinil din structura fosinoprilului este motivul pentru care acest compus prezintă o rată mai scăzuta de apariție a tusei, totodată a fost remarcat faptul că prezintă o abilitate selectivă de a îmbunătăți disfuncțiile diastolice. Astfel, gruparea fosfinil ar putea facilita pătrunderea în miocard și/sau reținerea fosinoprilului, având ca rezultat îmbunătățirea activității miocardice. Cu toate că IECA se deosebesc în ceea ce privește absorbția, legarea de proteinele plasmatice, timpul de înjumătățire și metabolizare, comportamentul lor este aproximativ asemănător în ceea ce privește scăderea presiunii sanguine.
Diferențele fizico-chimice între IECA , inclusiv afinitatea de legare, potența, lipofilia și depozitarea, permit clasificarea IECA în conformitate cu afinitatea lor pentru ECA tisulară. Gradul de inhibare a enzimei dupa administrarea unui IECA depinde de: afinitatea de legare și concentrația inhibitorului liber într-un anumit compartiment tisular. Atunci când nivelul plasmatic al IECA este ridicat, retenția tisulară a unui IECA nu este un aspect definitoriu în ceea ce privește inhibiția, dar pe măsură ce concentrația plasmatică scade, inhibiția depinde de: afinitatea inhibitorului pentru enzimă, respectiv retenția tisulară, ambele controlând în mod direct concentrația tisulară liberă a inhibitorului (49).
III.4.1. Enzima de conversie a angiotensinei și mecanismul inhibiției
ECA joacă un rol important în reglarea tensiunii arteriale și a balanței elctrolitice, (50) fiind prezentă în proporție mare în organism. Este o componentă a celulelor endoteliale, apare în multe celule epiteliale (tract gastrointestinal, rinichi, tract reproducător, placentă, creier) și este exprimată în fibroblaste și în macrofage. ECA se caracterizează prin sensibilitate diferită pentru substrat. Enzima catalizează hidroliza angiotensinei I la angiotensina II, care este un vasopresor puternic, și stumulent al aldosteronului, a bradikininei (vasodilatator potent), encefalinei și a neurotensinei, iar in vitro acționează ca o endopeptidază prin degradarea substanței P și eliberarea hormonului luteinizant. Gena pentru ECA umană a fost localizată la nivelul cromozomului 17, iar din punct de vedere structural ECA este o ectoenzimă bilobată cu doi centri activi, unul către carbonul terminal, iar celălalt în apropierea capătului N-terminal. Ambii centri activi conțin zinc, dar diferă prin necesarul de clor și constantele catalitice.
Angiotensina II generată de enzima de conversie a angiotensinei, acționează la nivelul inimii, vaselor de sânge, creierului, rinichiului și cortexului prin intermediul celor doi receptori, AT1 și AT2, reglând presiunea sanguină, nivelul de sodiu și homeostazia cardiovasculară. Angiotensina II influențează, de asemenea, fiziopatologia cardiovasculară prin stimularea inflamației, fibrozei, hipertrofiei și stresului oxidativ. (18)
Angiotensina II determină:
efecte generale – vasoconstricție, creșterea volumului plasmatic, creșterea depunerii colagenului la nivelul țesuturilor și fibroză,
ateroscleroză – angiotensina II provoacă chemotaxia leucocitelor, crește adezivitatea plachetară, crește inhibitorul activatorului plasminogenului cu favorizarea coagulării,
efecte la nivel renal – angiotensina II favorizează retenția de sodiu, crește transformarea renală a factorului de creștere,
efecte la nivel cardiac – angiotensina II la nivelul peretelui cardiac favorizează hipertrofia ventriculului stâng inducând insuficiență cardiacă congestivă prin hipertrofia cardiacă și hipertrofia miocitelor vasculare, proliferarea fibroblastelor și apoptoza celulelor endoteliale (38).
Studiile au demonstrat că cei doi centri activi au afinități diferite pentru IECA, ceea ce aduce în vedere posibilitatea de a crea inhibitori care sunt specifici doar pentru un centru (6). IECA acționează aproximativ în aceeași măsură pe cei doi centri activi. Angiotensina I este hidrolizată predominat de domeniul C ale ECA in vivo, dar bradikinina este hidrolizată de ambii centri activi. Astfel, un inhibitor selectiv al domeniului C ar permite ca la nivelul celuilalt centru activ o parte din bradikinină să fie degradată, iar acest aspect ar conduce la prevenirea acumulării bradikininei și implicit o oarecare scădere a riscului de apariție a angioedemului. Cu alte cuvinte inhibarea selectivă a domeniului C ar putea duce la un control specializat al presiunii sanguine cu scăderea incidenței reacțiilor adverse (20).
Activitatea ECA diferă în funcție de vârstă și sex, astfel, crește la baieți și descrește la fete după pubertate. La adulții sănătoși, activitatea ECA este mai crescută la bărbați. La femeile aflate la premenopauză și postmenopauză, activitatea plasmatică a ECA este similară comparativ cu bărbații de aceeași vârstă (30).
Gradul de inhibiție al ECA este diferit în țesuturi în funcție de inhibitor, iar IECA blochează enzima dependent de timp și doza administrată. Gradul de biodisponibilitate tisulară ar putea fi important în determinarea efectelor clinice ale IECA. Determinarea biodisponibilității tisulare include lipofilia prodrugului sau diacidului activ, pătrunderea în țesut și mecanismul specific de recaptare, capacitatea țesutului de a dezesterifica substanța medicamentoasă și prezența barierelor sanguine. Potența și durata de acțiune a IECA sunt legate de puterea legăturii dintre inhibitor și enzimă. Complexul enzimă-inhibitor realizat cu o substanță cu durată lungă de acțiune (cilazapril, lisinopril, ramipril) prezintă un grad scăzut de disociere și este necesară o singură doză zilnică pentru a obține o reglare corespunzătoare a presiunii sanguine, comparativ cu captopril, pivalopril și pentopril care necesită două doze zilnice (6).
III.4.2. Reacții adverse provocate de IECA
IECA sunt medicamente foarte bine tolerate, ceea ce a determinat creșterea utilizării acestora și respectiv scăderea riscului mortalității comparativ cu antihipertensivele clasice precum beta-blocantele și diureticele tiazidice (20, 58). Cu toate acestea, IECA pot fi responsabile de efecte adverse caracteristice clasei sau caracteristice anumitor compuși. Cel mai des întâlnit efect secundar caracteristic clasei este tusea, care apare în 1% până la 13% din cazuri. Este vorba despre o tuse uscată, iritativă atribuită creșterii nivelului bradikininei ca urmare a inhibării enzimei de conversie a angiotensinei. Un efect advers mai grav este edemul angioneurotic care poate să apară în urma administrării de IECA. Deși este o complicație care apare rar, poate fi fatală, putând afecta fața, buzele, extremitățile, limba, glota sau laringele și apare ca urmare a perturbării metabolismului bradikininei prin inhibarea enzimei de conversie a angiotensinei (48).
Hipotensiunea care se manifestă în timpul tratamentului cu IECA este în general o consecință a inhibării enzimei de conversie a angiotensinei cu împidicarea formării angiotensinei II, ceea ce are drept urmare scăderea concentrației sodiului în organism. Hipotensiunea severă poate apărea atunci când aceste substanțe sunt asociate cu vasodilatatoare sau cu diuretice. În cazul asocierii cu diureticele, înaintea administrării primei doze de IECA este indicată întreruperea diureticului pentru câteva zile, iar tratamentul antihipertensiv va debuta cu o doză mai mică de IECA ce va fi crescută treptat. De menționat este faptul că scăderea bruscă a tensiunii arteriale ar putea fi cauzată și de afectare cardiacă severă (6).
Angiotensinogen
Renina
Angiotensina I
ACE ACE
Ang II Ang II
Figura III.10. Acțiunea sistemului renină-angiotensină dependentă de nivelul enzimei de conversie a angiotensinei și implicit de producția de angiotensină II (45)
Un alt aspect asociat cu utilizarea IECA este afectarea funcției renale. Acesta a fost remarcat pentru prima dată la pacienții cu stenoză a arterei renale și cu un singur rinichi sau stenoză bilaterală a arterei renale. Afectarea renală este accentuată de insuficiența cardiacă, deshidratare, administrare de AINS. Cauza principală este scăderea fluxului sanguin la nivel arteriolar cu o scăderea temporară a filtrării glomerulare, care vor determina în mod compensatoriu creșterea producerii de angiotensină II la acest nivel. Creșterea angiotensinei II determină vasoconstricție pentru restabilirea presiunii hidrostatice. Prin administrarea de IECA va avea loc o dilatare bruscă a vaselor de sange la nivel glomerular concomitent cu reducerea presiunii sanguine la nivel sistemic. Aceste schimbări hemodinamice duc la o scădere accentuată a presiunii hidrostatice de la nivel glomerular astfel încât rata de filtare glomerulară va fi foarte îngreunată (48).
Hiperkalemia este o consecință a inhibării secreției de aldosteron, fiind mai des întâlnită în cazul pacienților cu disfuncții renale, iar în cazul persoanelor diabetice hiperkaliemia este întâlnită atunci când valoarea glicemiei nu este controlată corespunzător (6).
Anemia apare prin blocarea sintezei de eritropoietină, dependent de doză. De asemenea, IECA determină acumularea de N-acetil-seril-aspartil-lizil-prolină, care în mod normal este degradată de enzima de conversie a angiotensinei, iar prin utilizarea inhibitorilor concentrația substanței crește și este favorizată distrugerea eritrocitelor din sînge cu apariția anemiei (48).
Există discuții în ceea ce privește teratogenitatea acestor compuși, totuși evaluarea a peste 600 de femei însărcinate a arătat că expunerea la IECA în primul trimestru nu pare să fie asociată cu creșterea incidenței malformațiilor. Activitatea rinichiului începe la sfârșitul primului trimestru de sarcină, când începe și producerea urinii fetale, iar ECA apare la aproximativ 26 de săptămâni. IECA administrate la femeia însărcinată reduc tonusul vaselor de sange din rinichi, iar drept consecință, producția de urină este redusă, urmată de o oligohidraminoză, deoarece după a 16-a săptămână de gestație, producția de urină fetală este principala sursă de lichid amniotic. Au fost raportate cazuri de avorturi spontane, moartea intrauterină a fatului și nașteri premature cu sindromul membranelor hialine, dar încă nu este clar în ce masură aceste efecte adverse pot fi atribuite medicației administrate sau hipertensiunii arteriale severe (58).
III.4.3. Substanțe farmaceutice IECA
Captopril
Captoprilul este un compus din categoria IECA utilizat în tratamentul hipertensiunii arteriale și insuficiență cardiacă, după infarct de miocard și în nefropatie diabetică. Prezintă absorbție rapidă pe nemâncate, iar biotransformarea are loc la nivelul gruparii –SH rezultând metaboliți cu punți disulfurice. Reacțiile adverse sunt caracteristice clasei, dar frecvența de apariție este mai ridicată față de alte substanțe.
captopril lisinopril
enalapril perindopril
Figura III.11. Structura chimică a IECA
Lisinopril
Este activ ca atare și prezintă un efect de lungă durată fiind relativ bine tolerat.
Enalapril
Este un prodrug, biotransfromarea se realizează prin dez-esterificare la nivelul ficatului cu formarea enalaprilatului activ. Prezintă o serie de avantaje comparativ cu alți reprezentați: absorbția pe cale orală nu este influențată de prezența alimentelor, durata mai lungă de acțiune (comparativ cu captoprilul) și reacții adverse cu frecvență mai mică.
Perindopril
Inhibă specific enzima de conversie a angiotensinei și similar enalaprilului este un prodrug biotransformat în organism în perindoprilat – metabolit activ (14).
III.5. Inhibitorii pompei de protoni
Inhibitorii pompei de protoni inhibă H+/K+-ATP-aza (pompa de protoni) din celulele parietale ale stomacului, enzimă responsabilă de creșterea acidității gastrice, ca răspuns la o serie de stimuli precum secreția de gastrină și histamină (2)
III.5.1. Mecanismul secreției gastrice acide
Prezența alimentelor în stomac determină creșterea acidității, eliberarea enzimelor, respectiv activarea receptorilor prezenți în stomac și declanșarea unor răspunsuri caracteristice. Principalele celule de la nivel gastric sunt celulele parietale secretoare de acid. Reglarea secreției acide este un fenomen important ce stă la baza utilizării numeroșilor agenți terapeutici ce au drept scop scăderea acidității gastrice. Cele trei căi majore care determină creșterea secreției gastrice sunt: stimularea neuronală prin intermediul vagului, stimularea paracrină prin eliberarea locală a histaminei și stimularea endocrină prin eliberarea de gastrină. În cadrul stimulării neuronale, acetilcolina eliberată prin stimularea vagului favorizează secreția acidă prin intermediul receptorilor muscarinici M3 situați la nivelul membranei celulelor parietale. SNC este considerat cel mai important factor declanșator al secreției gastrice acide, ca răspuns la ingestia de alimente. Acetilcolina stimulează în mod indirect și eliberarea de histamină, respectiv gastrină. Histamina eliberată activează celulele parietale prin legarea de receptorii H2. Eliberarea gastrinei se realizează sub acțiunea SNC, a distensiei locale, respectiv a unor compuși chimici. Gastrina stimulează celulele parietale prin legarea de receptorii gastrinici, și indirect, determină eliberarea de histamină. Nivelul crescut al Ca2+ intracelular – determinat de gastrină, sau al acetilcolinei și AMPc, determinat de către histamină, favorizează, în cele din urmă, apariția secreției acide. Ultima etapă are la bază activarea pompei de protoni (H+/K+-ATP-aza) prin intermediul AMPc sau a ionului de Ca2+, eventual sub acțiunea ambilor factori.
III.5.2. Pompa de protoni și inhibarea acesteia
Pompa de protoni de la nivel gastric este o ATP-ază localizată la nivelul membranei citoplasmatice a celulelor parietale. După activare, favorizată de alimentație sau prin implicarea anumitor căi endocrine, pompa migrează la nivelul canalelor membranare și generează secreția gastrică acidă prin schimburile realizate între ionii intracelulari de hidrogen și cei extracelulari de potasiu.
La baza mecanismului de acțiune al inhibitorilor pompei de protoni stau o serie de proprietăți precum:
bazicitatea slabă – ceea ce le permite acumularea în spațiul adiacent locului lor de acțiune,
forma de sulfoxid a acestor compuși, care nu prezintă activitate terapeutică, dar sub influența acidității sunt transformați în compuși activi,
legarea covalentă a speciei active, de gruparea tiol ale resturilor de cisteină și formarea unor punți disulfhidrice ce inactivează enzima țintă (28).
Inhibitorii pompei de protoni (IPP) sunt din punct de vedere structural, derivați de benzimidazol, alcătuiți din două componente heterociclice legate printr-o grupare metilsulfinil. Toți sunt baze slabe și sunt administrați ca pro-druguri. Sub această formă sunt capabili să străbată membrana celulară și să se acumuleze la nivelul spațiului canalicular, unde mediul este puternic acid. După două protonări succesive, forma activă a substanței medicamentoase reacționează cu gruparea SH de la nivelul enzimei formând o legătură disulfhidrică ce are proprietatea de a inhiba activitatea enzimei. La ora actuală exista cinci compuși din această clasă disponibili: omeprazol, esomeprazol, lansoprazol, pantoprazol, rabeprazol. Acești compuși se aseamănă foarte mult din punct de vedere farmacocinetic, prezintă rate de absorbție și concentrații plasmatice maxime similare, efectul se menține până la 36 de ore de la administrare, în ciuda unui timp de înjumătățire scurt, între 30 de minute și două ore. Toate substanțele din această clasă sunt metabolizate la nivel hepatic sub acțiunea CYP450. În urma studiilor s-a demonstrat că lansoprazolul și omeprazolul sunt substanțe mai potente comparativ cu pantoprazolul sau rabeprazolul (32).
H+/K+-ATP-aza gastrică suferă un ciclu de fosforilari și defosforilari cuplat cu transportul ionilor de hidrogen și potasiu de la nivelul canaliculelor secretorii ale celulelor parietale. Dacă se consideră conformația enzimei care leagă ionii pentru transportul în exterior ca E1, în timp ce conformația enzimei pentru transportul ionilor în interior este definita ca E2, legarea ionilor de E1 activează fosforilarea cu formarea compusului intermediar E1-P, care mai apoi se transformă în E2-P, în etapa transportului acid. În cazul H+/K+-ATP-azei gastrice ca și în cazul Na+/K+-ATP-azei, legarea ionului de K la E2-P stimulează defosforilarea, urmată de eliberearea K+ în citoplasmă. De asemenea, este cunoscut faptul că toți inhibitorii pompei de protoni se leagă de cisteina din poziția 813, rezultând o legatură covalentă cu formarea unei compus disulfhidric care stabilizează enzima în conformația E2 și cu inhibarea acesteia (28).
III.5.3. Reacții adverse provocate de IPP-uri
IPP interferă cu absorbția calciului datorită faptului că aceștia induc hipoclorhidrie. Cu toate că absorbția calciului are loc majoritar la nivelul intestinului subțire, calciul care provine din dieta sau din diverse suplimente trebuie să fie dizolvat și ionizat la nivelul stomacului, acest proces fiind facilitat de aciditatea gastrică. Această reacție adversă este resimțită mai intens de femeile vârstnice, datorită lipsei secreției de estrogeni, care în mod fiziologic cresc rata de absorbție digestivă a calciului. Scăderea concentrației calciului din sânge determină în mod fiziologic creșterea producției de hormon paratiroidian. Acest aspect are drept consecință scoaterea calciului de la nivelul sistemului osos, cu scăderea rezistenței oasoase.
Deoarece IPP-urile alterează pH-ul gastric, pot influența absorbția anumitor principii nutritive. Absorbția vitaminei B12 care provine din alimente necesită atât aciditate gastrică cât și pepsină. Astfel, studiile efectuate au demonstrat că există o legătură între absorbția deficitară a vitaminei B12 și utilizarea medicamentelor care determină scăderea acidității sucului gastric pentru o perioadă mai îndelungată de 12 luni. De menționat este că și absorbția fierului ar putea fi influențată de utilizarea IPP-urilor, deoarece este favorizată transformarea ionul feros în ionul feric care este neabsorbabil.
Un alt aspect îngrijorător în ceea ce privește utilizarea pe termen lung a IPP-urilor este predispoziția acestora de a induce gastrita atrofică. Teoretic, acest aspect ar putea duce la creșterea riscului de apariție a cancerului gastric. Se consideră că în timp gastrita evoluează în gastrită atrofică și apoi metastază și adenocarcinom. Prezența bacteriei Helicobacter pylori determină o evoluție mai rapidă a proceselor anterior menționate. De asemenea, utilizarea pe termen lung a IPP-urilor poate duce la hipergastrinemie (eliberarea în exces a gastrinei), deoarece pH-ul scăzut inhibă producția de gastrină, iar prin creșterea pH-ului favorizează producția acestui hormon (9).
III.5.4. Substanțe farmaceutice inhibitoare ale pompei de protoni
omeprazol pantoprazol
Figura III.12. Structura substanțelor farmaceutice inhibitoare ale pompei de protoni
Omeprazol
Este inactiv, dar în mediu puternic acid se transformă în forma activă, care se leagă covalent de ATP-ază printr-o punte disulfhidrică, blocând-o ireversibil. Activitatea pompei de protoni este inhibată mai mult de 24 de ore (timpul necesar biosintezei noilor molecule de H+/K+-ATP-ază este de 36 de ore). Durata de acțiune este lungă, deși timpul plasmatic este scurt, dar omeprazolul rămânând fixat covalent la nivelul pompei de protoni gastrice.
Are proprietatea de a inhiba citocromul P450, putând să producă inhibiția enzimatică a SOMH și inhibiție încrucișată, cu diminuarea biotransformării unor medicamente metabolizate de SOMH (warfarina, fenitoina, diazepam). De asemenea, are proprietea de a scădea absorbția unor medicamente prin creșterea pH-ului gastric (ketoconazol).
Esomeprazol
Este izomerul S al omeprazolului. Biotransformarea este catalizată de două izoforme ale citocromului P450 și anume: CYP2C19 (cale prioritară) și CYP3A4 (cale secundară). Pacienții cu deficint genetic de CYP2C19 biotransformă lent esomeprazolul exclusiv pe cale secundară, fiind metabolizatori lenți, astfel, la acești pacienți se realizează concentrații plasmatice mult mai mari față de metabolizatorii rapizi.
Pantoprazol
Prezintă proprietăți similare omeprazolului, dar cu o serie de avantaje: este mai stabil chimic la pH neutru, inhibiția enzimatică asupra SOMH dependent de citocromul P450 este mai slabă și în consecință nu crește semnificativ clinic concentrațiile plasmatice ale medicamentelor biotransformate de același sistem enzimatic (14).
III.6. Inhibitorii de anhidrază carbonică
Dioxidul de carbon prezent în toate organismele vii, este considerat o moleculă cheie la nivel celular și se găsește în echilibru cu ionul bicarbonat. Important este faptul că ionul bicarbonat este insolubil în membranele lipidice și necesită un sistem transportor, în timp ce dioxidul de carbon este mai solubil, deci difuzează liber atât în interiorul cât și în exteriorul celulelor. Conversia dioxid de carbon-bicarbonat în organismele vii este realizată de anhidraza carbonică. Acestă enzimă catalizează reacția reversibilă dintre hidratarea CO2 și deshidratarea bicarbonatului și joacă un rol esențial în transportul dioxidului de carbon și a protonilor prin membranele biologice către spațiile intracelulare, extracelulare sau intercelulare, fiind implicată în respiratie, fotosinteză la eucariote și degradarea ionului -CN la procariote.
III.6.1. Izoformele anhidrazei carbonice
Diferite forme ale anhidrazei carbonice sunt întâlnite la mamifere, acestea se diferențiază prin proprietățile lor, secvențele de aminoacizi și expresia centrului activ. Exista și 3 forme ale acestei enzime care nu prezintă proprietăți catalitice, acest aspect se datorează lipsei unuia sau mai multor resturi de histidină de care se leagă de atomul de zinc. Prin urmare, s-ar putea să nu fie implicate în activitatea de hidratare a dioxidului de carbon. Anhidrazele carbonice sunt implicate în diverse funcții fiziologice: reglarea pH-ului, transportul ionilor, resorbția osoasă și secreția sucului gastric, pancreatic și a fluidului cerebrospinal. Cea mai importantă funcție a enzimei este legată de respirație și transportul dioxidului de carbon sau bicarbonatului în diverse țesuturi. Enzima este implicată, de asemenea, în secreția electrolitică, homeostazia dioxidului de carbon și a pH-ului, fixarea dioxidului de carbon, respectiv în procesele de gluconeogeneză și ureogeneză, iar structura tridimensională a izoformelor anhidrazei carbonice demonstrează că acestea prezintă numeroase asemănări structurale (Tab. III.3).
Tabelul III.3. Funcțiile și locurile de exprimare ale diferitelor forme de anhidrază carbonică
III.6.2. Funcții fiziologice ale anhidrazei carbonice
Anhidraza carbonică este o enzimă implicată atât în procesele de transport cât și în cele metabolice de la nivel celular. Astfel, la nivelul țesuturilor cu metabolism intens, precum mușchii, anhidraza carbonică facilitează transportul dioxidului de carbon. Anhidraza carbonică membranară este implicată în catalizarea procesului de hidratare a dioxidului de carbon și facilitează transportul ionului de amoniu la nivel celular prin protonarea amoniacului. Se pare că anhidraza carbonică a evoluat de la o enzimă care facilitează transportul dioxidului de carbon de-a lungul membranelor, la o enzimă implicată în procese metabolice secundare.
S-a considerat că anhidraza carbonică I, alături de hemoglobină, ar fi cea mai abundentă proteină din celulele roșii, ipoteză care nu a fost confirmată deoarece absența acesteia nu determină anomalii. S-ar putea ca aceasta să fie esențială doar în cazul absenței anhidrazei carbonice II. Cea din urmă prezentând cea mai importantă distribuție, fiind localizată la nivelul majorității țesuturilor și organelor, inclusiv osteoclaste, retină, hepatocite, rinichi, creier, glande salivare, eritrocite și trombocite. Rolul major al anhidrazei carbonice II este producția de H+ și homeostazia acido-bazică, reglarea pH-ului, acidoza metabolică. Influențează schimbul de dioxid de carbon de la nivelul eritrocitelor, plămânilor, respectiv de la nivel renal. De asemenea, a fost evaluată implicarea anhidrazei III în creșterea celulelor și formarea glicozaminoglicanului în țesuturile conective. Aceste trei forme ale anhidrazei carbonice sunt foarte asemănătoare. Genele pentru anhidraza carbonică I și II sunt localizate la nivelul aceluiași cromozom dar prezența acestora la nivelul țesuturilor este variabilă. Anhidraza carbonică acționează în sensul scăderii concentrației de CO2. Analogii dioxidului de carbon au fost utilizați drept substrat pentru studiul activității enzimei.
Anhidraza carbonică IV și anhidraza carbonică II sunt implicate în creșterea acidității urinei. Acidoza metabolică cronică este determinată de clorura de amoniu însoțită de o dietă restrictivă, ceea ce induce activitatea anhidrazei carbonice.
Modificările activității anhidrazei carbonice au fost asociate cu alterarea metabolismului, în special la diabetici. Asemănările structurale dintre ionul bicarbonat și nitrit evidențiază faptul că anhidraza carbonică utilizează nitritul drept substrat pentru a produce un vasodilatator puternic – oxidul de azot – care crește fluxul sanguin local. Monoxidul de azot participă la numeroase procese fiziologice inclusiv consumul oxigenului motocondrial și citoprotecție, iar proprietatea anhidrazei carbonice de a genera oxid de azot poate avea aplicație terapeutică. Această acțiune poate explica vasodilatația produsă de inhibitorii enzimatici și indică faptul că dioxidul de carbon și nitritul se leagă diferit de centrul activ al enzimei. Producția de oxid de azot sub acțiunea anhidrazei carbonice ar fi importantă pentru a explica legătura dintre fluxul sanguin și activitatea metabolică în țesuturi, așa cum se întâmplă, de exemplu, în zonele active ale creierului.
Anhidraza carbonică V este prezentă la nivelul matricei mitocondriale, este unică deoarece este singura izoenzimă localizată la nivelul organitelor celulare. Este de două tipuri:
V A – localizată la nivel mitocondrial, ce joacă un rol important în gluconeogeneză și ureogeneză, prezentând activitate intensă la nivelul ficatului, pancreasului, inimii, plămânului, rinichiului, splinei și intestinului,
V B – este distribuită la nivelul pancreasului, rinichiului, glandelor salivare și măduvei spinării, dar nu este prezentă în ficat. Exprimarea în proporție diferită a celor două forme ale anhidrazei carbonice V, indică funcțiile lor fiziologice diferite.
Anhidraza carbonică VI este strâns legată de secreția țesuturilor glandulare, deci această enzimă este exprimată la nivelul glandelor salivare ale mamiferelor, precum și la nivelul altor glande precum cele nazale, lacrimale sau mamare. Rolul său constă în reglarea pH-ului salivar, apărarea împotriva refluxului gastro-esofagian, având un efect protector asupra stomacului și esofagului, dar implicarea sa în modificarea gustului este o caracteristică unică.
Anhidraza carbonică XII este implicată la nivelul placentei în schimbul ionilor de Na+, K+ si Ca, precum și în facilitarea difuziei CO2. De asemenea, poate fi activă în metabolismul intermediar, precum gluconeogenează, metabolismul ureei și sinteza acizilor grași, ajută la reglarea pH-ului și volumului intracelular și extracelular, fiind exprimată în retină, diferite părti ale SNC, creier, ficat, inimă, intestin subțire, colon, rinichi, vezică urinară și musculatură scheletică.
Anhidraza carbonică XIII este localizată la nivelul țesuturilor și organelor reproductive, timusului, intestinului subțire, splinei, prostatei, colonului, funcția sa esențială fiind de a ajuta la menținerea fertilității.
Utilizările anhidrazei carbonice în laboratorul clinic
Izoformele anhidrazei carbonice sunt importante ținte, fiind utilizate în terapeutică atât substanțe care prezintă proprietatea de a inhiba cât și de a activa aceste enzime.
De asemena, acestea sunt responsabile de apariția diferitelor tipuri de anemie. Evaluarea activității anhidrazei carbonice este utilă în ceea ce privește diferențierea anemiei hemolitice autoimune de alte tipuri de anemie. Anhidraza carbonică II este necesară pentru menținerea transportului ionic în eritrocite, de asemenea, această enzimă generează ionii de H+ necesari la nivel osos, fiind și un marker al tumorilor gastro-intestinale, în timp ce anhidraza carbonică III joacă un rol vital în ceea ce privește protecția împotriva stresului oxidativ în deficitul de fier. Deficiența de anhidrază carbonică III este resimțita acut de către pacienții cu miastenia gravis (tulburare autoimună caracterizată prin producerea de anticorpi împotriva receptorilor pentru acetilcolină), iar o astfel de deficiență este implicată și în artrita reumatoidă. Defectele de exprimare ale anhidrazei carbonice IV determină retinită pigmentară, supraexprimarea anhidrazei carbonice IX este direct legată de dezvoltarea tumorilor ovariene și ale endometrului, iar absența anhidrazei carbonice IX este un marker al diferitelor forme de cancer uman.
III.6.3. Inhibarea anhidrazei carbonice și beneficiile terapeutice
Anhidraza carbonică este inhibată de către două clase de compuși: anioni formatori de complecși metalici și sulfonamide. Din seria anionilor: cianidele, azidele sunt cei mai eficienti inhibitori, aceștia acționând asupra anhidrazei carbonice IV. Pe de altă parte, numeroase funcții fiziologice și fiziofarmacologice ale izoenzimelor anhidrazei carbonice sunt puternic inhibate de compuși aromatici și sulfonamide heterociclice (Tab. III.4).
Tabelul III.4. Relația sulfonamide – anhidrază carbonică (54)
Izoformele anhidrazei carbonice 9, 10 si 11 nu conțin atomul de zinc, din acest motiv, afinitatea lor pentru acești inhibitori nu a fost masură.
Aproximativ 25 de substanțe care inhibă anhidraza carbonică au fost dezvoltate și utilizate drept diuretice, antiglaucomatose, anticonvulsivante și agenți anticanceroși, iar în prezent alți compuși sunt evaluați în vederea utilizării acestora drept agenți antitumorali, antiobezitate, anticonvulsivanți și antimicrobieni/antifungici (24). Inhibitorii de anhidrază carbonică sunt utilizați drept diuretice deoarece patru dintre formele anhidrazei carbonice (II, IV, XII și XIV) sunt prezente la nivelul rinichiului. Anhidraza carbonică II este cea mai potentă, reprezentând 95% din toate izoenzimele de la nivelul rinichiului, fiind, de asemenea, și o proteină solubilă localizată în citoplasmă. Anhidraza carbonică IV este o izoenzimă membranară ce joacă un rol important în reabsorbția ionului bicarbonat și secreția acidă la nivelul nefronului. Atât anhidraza carbonică II cât și anhidraza carbonică IV sunt inhibate de sulfonamide, în special de cele aromatice cu o grupare -SO2NH2 nesubstituită. Capacitatea redusă de a schimba ionul de Na+ cu cel de H+ în prezența acestor diuretice determină o acțiune diuretică slabă. În plus, ionul bicarbonat este menținut la nivelul lumenului, acest aspect având drept consecința creșterea
pH-ului urinar la aproximativ 8. Excreția fosfatului este crescută printr-un mecanism neelucidat, iar excreția Ca2+ și Mg2+ nu este afectată.
În prezent, există trei inhibitori de anhidrază carbonică disponibili ca diuretice, acetazolamida, diclorfenamida și metazolamida. Aceștia prezintă o biodisponibilitate de 100% la administare pe cale orală, și un timp de înjumătățire de 6-14 ore. Acetazolamida și diclorfenamida sunt eliminate ca atare prin rinichi, în timp ce metazolamida este intens metabolizată.
Anhidraza carbonică este o enzimă localizată și la nivelul altor țesuturi decât rinichi, precum: ochi, mucoasă gastrică, sistem nervos central și eritrocite. Datorită diverselor localizări, inhibitorii acestei enzime pot fi utilizați și în tratamentul glaucomului (indicația majoră este tratamentul glaucomului cu unghi deschis) pentru a scădea rata de formare a umorii apoase, cu scăderea presiunii intraoculare, în același timp inhibitorii de anhidrază carbonică determină și dilatarea vaselor de sânge de la nivelul retinei (7). Pentru o lungă perioadă, acetazolamida, metazolamida, etoxzolamida și diclorfenamida au fost utilizate ca agenți antiglaucomatoși și reprezentau cel mai eficient tratament în glaucom, iar administrarea sistemică determină la reducerea presiunii intraoculare cu până la 25-30%. Totuși, datorită blocării diferitelor izoenzime în alte țesuturi decât cele oculare, se declanșa o adevărată cascadă de reacții adverse, cele mai semnificative fiind: amorțeală și furnicături la nivelul extremităților, gust metalic, depresie, fatigabilitate, scădere în greutate, scăderea libidoului, iritație gastro-intestinală, acidoză metabolică, calculi renali, miopie tranzitorie. Astfel, s-a încercat posibilitatea administrării acestor substanțe local, la nivel ocular, dar studiile au demonstrat că nu pot fi administrate topic, datorită proprietăților fizico-chimice necorespunzătoare. Cu toate acestea, s-au descoperit alți compuși precum: dorzolamida, respectiv brinzolamida, care se administrează topic și care prezintă mai puține efecte secundare în comparație cu medicamentele administrate sistemic, datorită inhibării selective a enzimei de la nivel ocular (54).
III.6.4. Substanțe medicamentoase inhibitori ai anhidrazei carbonice
acetazolamida metazolamida etoxzolomida
dorzolomida
Figura III.13. Structura inhibitorilor anhidrazei carbonice
Acetazolamida
Prezintă o distribuție mai mare în sânge decât în spațiul intercelular. Aceasta este un compus cu acțiune diuretică (în edeme), hiposecretoare gastrică/pancreatică (în ulcer gastric și duodenal), de scădere a secreției umorii apoase și presiunii intraoculare (în glaucom – forme rezistente la tratamentul local și preoperator), respectiv acțiune inhibitoare a SNC (în epilepsie – ca adjuvant). Acetazolamida este utilizată frecvent în prevenirea răului de altitudine, deoarece expunerea la o altitudine, respectiv presiune ridicată determină apariția de edeme.
Mecanismul de acțiune al acestui compus are la bază inhibarea anhidrazei carbonice. Astfel, la nivel renal blochează formarea de H+, cu diminuarea secreției de H+ și reabsorbției ionului de Na+, drept urmare crește excreția de Na+ sub formă de NaHCO3, cu un echivalent osmotic de H2O, iar urina devine alcalină. Se elimină HCO3- și sub formă de KHCO3, cu instalarea hipokaliemiei, apare acidoză hipercloremică, iar în timp se manifestă fenomenul de autolimitare a efectului diuretic, datorită instalării dezechilibrului acido-bazic. În ceea ce privește acțiunea hiposecretoare gastrică se manifestă la doze mari și constă în inhibarea anhidrazei carbonice din celula parietală, în acest fel, scade formarea H+ disponibil pentru formarea HCl (14). Majoritatea reacțiilor adverse, contraindicațiilor și interacțiunilor provocate de inhibitorii de anhidrază carbonică sunt consecința alcalinizării urinii sau acidozei metabolice, astfel formarea calculilor și colica uretrală datorată precipitării fosfatului de calciu sunt reacții adverse caracteristice acestor compuși (7).
Metazolamida
Este un inhibitor al anhidrazei carbonice, cu un timp de înjumătățire mai mare comparativ cu acetazolamida, dar prezintă un efect negativ mai scăzut asupra rinichiului.
Etoxzolamida
Analogii care prezinta gruparea OH în pozitia 6, sau anionul Cl au drept aplicație reducerea presiunii intraoculare. Mai mult decât atât, inhibarea anhidrazei carbonice prin intermediul sulfonamidelor N-nesubstituite este foarte eficientă în cazul substanțelor medicamentoase utilizate în tulburări oculare.
Dorzolamida
Este o sulfamidă și un inhibitor al anhidrazei carbonice II utilizat topic pentru a reduce presiunea intraoculară ridicată la pacienții cu glaucom cu unghi deschis sau hipertensiune oculară (24).
III.3.7. Substanțe toxice – inhibitorii de acetilcolinesterază
Organofosforicele și carbamicele reprezintă clase de compuși sintetici, utilizați ca insecticide, substanțe toxice de luptă, terapeutici în medicina umană sau veterinară. În prezent organofosforicele și carbamicele sunt cele mai des utilizate pesticide în agricultură și silvicultură din lume, iar această tendință se datoreaza lipsei de persistență în mediu și în specii de mamifere, și datorită faptului că dezvoltă o rezistență mai scăzută comparativ cu insecticidele organoclorurate (22). Toxicitatea acestor substanțe derivă din utilizarea lor terapeutică, dar cu toate că au fost intens utilizate în trecut, în prezent, acestea sunt înlocuite cu inhibitorii reversibili de acetilcolinesterază, precum: fizostigmina, piridostigmina, neostigmina și edrofoniu.
În terapeutică există patru domenii de utilizare a inhibitorilor de acetilcolinesterază: atonia musculaturii netede de la nivelul intestinului și vezicii urinare, miastenia gravis, glaucom, contracararea efectelor exercitate de medicamentele cu acțiune blocantă neuromusculară. Mai mult decât atât, anticolinesterazicele reversibile sunt utilizate în tratamentul supradozării cu atropină și alte substanțe anticolinergice (precum fenotiazine și antidepresive triciclice). Unii inhibitori de acetilcolinesterază au fost sau sunt utilizați în diverse studii clinice pentru tratamentul bolii Alzheimer, dintre aceștia tacrinul este una dintre cele mai studiate substanțe medicamentoase, dar rezultatele clinice nu au fost convingătoare. Salicilatul de piridostigmină s-a dovedit a inversa repede semnele clinice de toxicitate anticolinergică centrală sau periferică, provocate de diverse medicamente, precum antidepresivele, antiparkinsonienele, antihistaminicele, antispasmodicele, sau plante respectiv ciuperci toxice (33).
III.7.1. Acetilcolinesteraza
Acetilcolinesteraza prezintă o moleculă formată din subunități heterologe. Enzima este foarte concentrată în joncțiunea neuromusculară, și este sintetizată atât în nerv cât și în mușchi. O singură genă codifică subunitățile catalitice ale acetilcolinesterazei, iar centrul activ format din trei aminoacizi (serină, histidină, glutamat), este localizat în zona inferioară a unei fante adânci și înguste care ajunge până la jumătate în interiorul proteinei. Substratul și inhibitorii sunt atrași la nivelul centrului activ printr-un mecanism specific, iar prezența în fanta specifică enzimei a 14 reziduri aromatice, facilitează legarea acestor compuși. Hidroliza acetilcolinei presupune acetilarea rezidului de serină, urmată de refacerea centrului activ al acetilcolinesterazei prin cedarea restului de acetil către apă. Atomul de oxigen hidroxilic din molecula de serină de la nivelul centrului activ are rol de reactant nucleofil, iar atomul de carbon carbonilc de la nivelul acetilcolinei are rol de reactant electrofil, rezultând astfel enzima acetilată cu eliberarea colinei (23). Timpul necesar pentru hidroliza acetilcolinei la nivelul joncțiunii neuromusculare este mai mic de o milisecundă, iar distribuția acetilcolinesterazei și timpul necesar hidrolizei variază dependent de tipul de răspuns necesar în anumite fenomene fiziologice. Mai mult decât atât, diferențele de transmisie colinergică depind, de asemenea, de alți factori, cum ar fi depozitarea și eliberarea aceticolinei, distribuția diferiților receptori. Transmisia colinergică este implicată în stimularea musculaturii scheletice, glandelor secretoare și neuronilor SNC (33).
Deși insecticidele anticolinesterazice au un mecanism comun de acțiune, ele provin din două origini distincte: organofosforicele și esterii carbamici. Ambele tipuri de insecticide inhibă acetilcolinesteraza de la nivelul țesutului nervos, implicată în modularea acțiunii acetilcolinei. După inhibiția acetilcolinesterazei, excesul de acetilcolină acumulat la nivelul sinapsei colinergice produce inițial hiperstimularea majorității receptorilor colinergici. Cu toate că mecanismul de inhibare al acestor compuși este similar, ei diferă prin calitatea și gradul inhibiției.
III.7.2. Mecanismul de acțiune al inhibitorilor de colinesterază
Organofosforicele și carbamicele produc toxicitate prin inhibarea acetilcolinesterazei, enzimă care influențează activitatea neurotransmițătorului acetilcolină la nivelul sinapsei colinergice din creier și joncțiunii neuromusculare. Inhibiția acetilcolinesterazei, are drept rezultat acumularea acetilcolinei, care stimulează excesiv receptorii nicotinici și muscarinici, provocând deci efectele toxice ale hiperstimulării, care durează câteva ore până la câteva zile sau săptămâni. Interacțiunile între organofosforice și acetilcolinesterază au fost studiate mai mult comparativ cu interacțiunile dintre carbamice și acetilcolinesterază. Organofosforicele sunt inhibitori ireversibili ai acetilcolinesterazei, având o toxicitate foarte mare, în timp ce carbamicele sunt considerate mai putin toxice datorită inhibiției reversibile (22).
Ambele tipuri de insecticide prezintă o mare afinitate pentru enzima responsabilă de hidroliza neurotransmitatorului acetilcolină. Deoarece sistemul colinergic este distribuit într-o mare masură atât la nivelul sistemului nervos central cât și periferic, substanțele care inhibă acetilcolina sunt cunoscute datorită capacității lor de a produce o serie de simptome caracteristice.
III.7.3. Insecticide organofosforice
Insecticidele organofosforice sunt esteri fosforici sau fosforotioici cu structura generală:
în care:
X, Y, Z pot fi atomi de oxigen,
R1 și R2 sunt deobicei grupări alchil nesubstituite, dar ar putea fi și combinații de radicali alchil sau aril substituiți sau nesubstituiți,
Y și Z pot fi N, S sau CH2,
gruparea X-R3 poate conține grupări alchil, alchenil sau aril substituite sau nesubstituite, în care X este O su S.
Pentru a conferi o mai bună stabilitate, insecticidul este un tion care necesită activare și transformare în oxon cu scopul de a inhiba enzima țintă (44).
Mecanismul toxicității: insecticidele organofosforice inhibă acetilcolinesteraza prin reacția de fosforilare a restului de serină de la nivelul centrului activ. Viteza acestui proces, intensitatea toxicității, respectiv durata de acțiune variază considerabil în funcție de o serie de factori, precum concentrația ridicată a compusului sau afinitatea crescută pentru țesuturi. Defosforilarea enzimei inhibate, proces ce duce la reactivarea enzimei, are loc foarte lent în mod spontan, dar poate fi grăbit prin utilizarea reactivatorilor de colinesterază, precum pralidoxima sau obidoxima. Dacă reactivarea enzimei nu se realizează în timp util, atunci enzima suferă o serie de modificări chimice, proces numit „îmbătrânire”, iar reactivarea acesteia, fie spontan, fie cu ajutorul reactivatorilor, nu mai este posibilă. Cu cât acest proces de îmbătrânire are loc mai repede, cu atât eficacitatea terapiei de reactivare scade. Odată ce „îmbătrânirea” a avut loc, recuperarea depinde de sinteza de acetilcolinesterază nouă, proces foarte lent.
Manifestările clinice ale intoxicației acute cu insecticide organofosforice se caracterizează prin efecte muscarinice și nicotinice, provocate de inhibarea enzimei de la nivelul terminațiilor nervoase periferice, ganglioni și din creier. În prima etapă apar manifestările muscarinice, precum afectarea glandelor secretorii, iar apoi efectele nicotinice care includ stare flască care crește treptat în intensitate, slăbiciune musculară care se manifestă progresiv la nivelul mușchilor flexori ai gâtului, apoi la nivelul musculaturii extra-oculare, respectiv musculaturii implicate în respirație. Insuficiența respiratorie este o manifestare obișnuită a intoxicației severe, fiind semnul unui prognostic scăzut. Aceasta rezultă atât din efectul direct asupra respirației cât și din slabiciune musculară, bronhospasm și secreții bronșice. În cazul pacienților cu intoxicație severă efectele excitatorii inițiale, de mică intensitate asupra creierului sunt urmate de afectarea stării de cunoștiință, și mai rar convulsii. Hipotensiunea severă este întâlnită la anumite substanțe din această clasă, tahicardia poate rezulta din stimularea receptorilor nicotinici, dar și din hipovolemie. Au fost descrise, de asemenea, aritmii cardiace, hiperglicemie sau glucozurie. Diagnosticul de intoxicație poate fi pus prin determinarea nivelului de acetilcolinesterază plasmatică. Activitatea acesteia poate fi redusă la 30-50% în cazul pacienților asimptomatici, la care nu este indicat nici un tratament. Pe de altă parte, scăderea activității acetilcolinesterazei la 10-20% este caracteristică intoxicației moderate, iar sub 10% în cazul intoxicației severe. Efectele pe termen lung ale insecticidelor organofosforice includ afectare neuromusculară: letargie, iritabilitate, slabă concentrare, schimbări de dispozitie, depresie, insomnie, parestezii, durere musculară.
Tratament: antidoturile pentru intoxicația cu insecticide organofosforice sunt atropina și reactivatorii de colinesterază. Atropina poate fi utilizată pentru blocarea efectelor muscarinice, deci îmbunătățește funcția cardiorespiratorie. Ar trebui administrată intravenos, repetat la intervale de cinci minute până la îndepărtarea bronhospasmului și restabilirea funcției cardiovasculare. Ulterior, administrarea de atropină se realizează pentru susținerea funcției cardiovasculare. Pacienții cu intoxicație severă au nevoie de doze mari de atropină, dar la apariția semnelor caracteristice intoxicației cu atropină, precum tahicardie, ileus, uscarea gurii, administrarea de atropină trebuie stopată. Oximele, precum pralidoxima și obidoxima reactivează colinesteraza fosforilată. dar nu se administrează odată ce „îmbătrânirea” enzimei s-a produs. Acestea ar putea contracara slăbiciunea musculară, convulsiile și starea de inconștiență a pacientului (16).
III.7.4. Insecticidele carbamice
Insecticidele carbamice sunt esteri ai acidului carbamic care devin stabile odată cu introducerea unor radicali substituiți: alchil (R4, R5) sau alternativ alchil și respectiv aril (R6). Pentru ambele clase de insecticide anticolinesterazice, factorii sterici sau electronici exercitați de radicalii R determină proprietățile farmacocinetice și farmacodinamice care influențează potența și specificitatea acestor compuși (44).
Insecticide carbamice acționează într-o manieră similară insecticidelor organofosforice, iar manifestările intoxicației sunt similare. Cu toate acestea, intoxicația cu compuși carbamici este mai puțin severă și de durată mai scurtă comparativ cu insecticidele organofosforice, astfel acetilcolinesteraza inhibată este reactivata mai repede, iar efectele expunerii pe termen lung a populatiei la acești compusi sunt mai puțin semnificative (16).
III.7.5. Efectele toxice ale insecticidelor organofosforice și carbamice
Organofosforicele și carbamicele reprezintă clase de substanțe care exercită nenumarate efecte toxice, ce variază de la efecte blânde precum hipersalivație și tremor până la efecte severe precum convulsii, paralizie sau moarte. Practic organofosforicele și carbamicele sunt neurotoxice, dar în mod direct sau indirect afectează câteva organe vitale. Aceste substanțe produc o gamă largă de efecte toxice la nivelul sistemului nervos central, sistemului nervos periferic, cardiovascular, pulmonar, ocular, comportamental, imunologic, reproductiv, placentar, cutanat sau la nivelul altor sisteme ale organismului. În plus, aceste substanțe provoacă neurodegenerare, stres oxidativ, tulburări endocrine și multe alte complicații. În general, organofosforicele produc mai multe efecte negative comparativ cu carbamicele (Tab. III.xxxx). (23).
Tabelul III.5. Semne și simptome ale intoxicației cu anticolinesterazice (33)
Un aspect important în ceea ce privește pesticidele anticolinesterazice este faptul că afectează sistemul reproductiv atât la femei cât și la bărbați. Expunerea mamei sau a tatălui la pesticide poate influența sarcina sau sănătatea fătului, iar în cazul expunerii prenatale, aceste substanțe traversează bariera placentară și produc toxicitate la nivelul fătului, mamei sau placentei. Practic anticolinesterazicele exercită efectele negative de natură biochimică sau neorochimică asupra creierului embrionului sau fătului, iar expunerea la aceste substanțe afectează dezvoltarea normală cu consecințe negative resimțite ulterior (22)
IV. Concluzii
Descoperirile din domeniul medicamentului se bazează foarte mult pe studierea cineticii enzimatice, dar au la bază și capacitatea de a înțelege legătura între structura și modul de funcționare al substanțelor ce influiențează activitatea enzimelor.
De-a lungul ultimului secol au fost descoperiți foarte mulți compuși naturali, sintetici, cât și ioni anorganici care inhibă activitatea enzimatică. Acest proces de identificare și caracterizare a noilor inhibitori prezentând o importanță majoră, scopul suprem fiind acela de a descoperi agenți terapeutici cât mai eficienți (ca potență și specificitate) care au la bază procesul de inhibiție enzimatică.
În prezent, biochimiștii, farmacologii si medicii, colaborează, în vederea perfecționării activității inhibitorii a posibililor agenți terapeutici și pentru a obține substanțe medicamentoase atât eficiente cât și sigure. Astfel, în fiecare an, nenumărate experimente sunt dezvoltate și executate pentru a evalua proprietatea de inhibare, a unor ținte terapeutice, în cazul diverșilor compuși aflați sub studiu.
Prezenta lucrare are scopul de a evidenția utilitatea inhibitorilor enzimatici în domeniul medical (aspect de prim interes), fară a trece cu vederea că aceștia pot fi utilizați in diverse alte scopuri, care se extind dincolo de acest domeniu. Astfel, o serie de agenți terapeutici (inhibitorii de acetilcolinesterază), utilizați pentru tratarea miasteniei gravis (boală autoimună legată de distrugerea receptorilor pentru acetilcolinesterază ai joncțiunii neuromusculare), sunt și insecticide foarte puternice.
Chiar dacă în prezent sunt cunoscute elemente cheie în ceea ce privește procesul de inhibiție enzimatică, ar fi amăgitor să presupunem că ar putea fi prezise sau identificate suficiente aspecte pentru a obține inhibitori specifici și foarte potenți, pentru orice enzimă ținta avută în vedere. Astfel, provocarea de a modifica o substanță care pare a fi eficientă in vitro, într-un inhibitor enzimatic la fel de eficient in vivo (prin optimizarea biodisponibilității, reducerea toxicității și meținerea afinității) încă mai este un obiectiv greu de atins.(42)
Bibliografie
Abeles AM, Pillinger MH. Statins as Antiinflammatory and Immunomodulatory Agents: A Future in Rheumatologic Therapy?. Arthritis & Rheumatism 2006; 54 (2): 393-407.
Aronson JK. Meyler's Side Effects of Drugs: The International Encyclopedia of Adverse Drug Reactions and Interactions, XVth Edition, Editura Elsevier, 2006.
Bjelaković Gordana, Stojanović Ivana, Bjelaković GB, Pavlović Dušica, Kocić Gordana, Daković-Milić Angelina. Competitive inhibitors of enzymes and their therapeutic application. Medicine and Biology 2002; 9 (3): 201-206.
Bortolato M, Chen K, Shih JC. Monoamine oxidase inactivation: From pathophysiology to therapeutics. Advanced Drug Delivery Reviews 2008; 60 (13-14): 1527-1533.
Bortolato M, Chen K, Shih JC. The Degradation of Serotonin: Role of MAO. Handbook of Behavioral Neuroscience 2010; 21 (2): 203-218.
Burrell LM, Phillips PA, Johnston CI. Mode of action of angiotensin converting enzyme inhibitors. Principles of Medical Biology 1997; 8 (28): 547-560.
Cadwallader B. Amy, de la Torre X, Tieri Alessandra, Botrè F. The abuse of diuretics as performance-enhancing drugs and masking agents in sport doping: pharmacology, toxicology and analysis. British Journal of Pharmacology 2010; 161 (1): 1-16.
Cashman JR, Motika MS. Monoamine Oxidases and Flavin-Containing Monooxygenases. Comprehensive Toxicology 2010; 4 (5): 77-110.
Chapman DB, Rees J. Catherine, Lippert D, Sataloff RT, Wright Jr SC. Adverse Effects of Long-Term Proton Pump Inhibitor Use: A Review for the Otolaryngologist. Journal of Voice 2011; 25 (2): 236-240.
Charlton-Menys V, Durrington PN. Human cholesterol metabolism and therapeutic molecules. Experimental Physiology 2007; 93 (1): 27-42.
Chuang Lu, Li AP. Enzime inhibition in drug discovery and developement: the good and the bad, Editura Wiley, New Jersey, 2010.
Creed WA, Sau-Wah K. Molecular Characterization of Monoamine Oxidases A and B. Progress in Nucleic Acid Research and Molecular Biology 2001; 65: 129-152.
Cristea Aurelia Nicoleta. Farmacie clinică. Volmul 1, Editura Medicală, București, 2006.
Cristea Aurelia Nicoleta. Tratat de farmacologie. Ediția I, Editura Medicală, București, 2006
Divij Mehta, Bhargava DK. Non-steroidal anti inflammatory drugs and gastrointestinal toxicity. Apollo Medicine 2010; 7 (4): 251-262.
Eddleston M, Bateman DN. Specific Substances: Pesticides. Medicine 2011; 40 (3): 147-150.
Elis A, Lishner M. Non-every day statin administration – A literature review. European Journal of Internal Medicine 2012; 23 (5): 474-478.
Flores-Munoz M, Smith NJ, Haggerty C, Milligan G, Nicklin SA. Angiotensin1-9 antagonises pro-hypertrophic signalling in cardiomyocytes via the angiotensin type 2 receptor. J Physiol 2011; 589 (4): 939-951.
Gareth T. Medicinal Chemistry: An Introduction, Second Edition, Editura Wiley, 2011.
Guanga Cuie, Phillips RD, Jianga B, Milani F. Three key proteases – angiotensin I-converting enzyme (ACE), ACE2 and renin – within and beyond the renin-angiotensin system. Archives of Cardiovascular Disease 2012; 105 (6-7): 373-385.
Guengericha FP. Mechanisms of Enzyme Catalysis and Inhibition in Charlene A. McQueen, Comprehensive Toxicology, Second Edition, Vol 4, Editura Elsevier Science, 2010.
Gupta RC, Malik JK, Milatovic D. Organophosphate and carbamate pesticides, in: Gupta RC, Reproductive and Developmental Toxicology. First Edition, Elsevier Press, 2011, 471-486.
Gupta RC, Milatovic Dejan. Organophosphates and carbamates, in: Ramesh C. Gupta, Veterinary Toxicology: Basic and Clinical Principles. Second Edition, Academic Press, 2012, 573-585.
Hassan I, Shajee B, Waheed A, Ahmad F, Sly WS. Structure, function and applications of carbonic anhydrase isozymes. Bioorganic & Medicinal Chemistry 2013; 21 (6): 1570-1582.
Hebbes C, Lambert D. Non-opioid analgesic drugs. Anaesthesia & Intensive Care Medicine 2008; 9 (2): 79-83.
http://journals.prous.com/journals/dot/19983411/html/dt340957/images/Bha2.gif.
Imming P, Sinning C, Meyer A. Drugs, their targets and the nature and number of drug targets. Nature Reviews Drug Discovery 2006; 5 (10): 821-834.
Jain KS, Shah AK, Bariwal J, Shelke SM, Kale AP, Jagtapc JR, Bhosale AV. Recent advances in proton pump inhibitors and management of acid-peptic disorders. Bioorganic & Medicinal Chemistry 2007; 15 (3): 1181-1205.
Kam PC, See AU. Cyclo-oxygenase isoenzymes: physiological and pharmacological role. Anaesthesia 2000; 55 (5): 442-449.
Komukai Kimiaki, Mochizuki Seibu, Yoshimura Michihiro. Gender and the renin-angiotensin-aldosterone system. Fundamental and Clinical Pharmacology 2010; 24 (6): 687-698.
Kulinsky VI. Biochemical Aspects of Inflammation. Biochemistry 2007; 72 (6): 733-746.
Lettino Maddalena. Inhibition of the antithrombotic effects of clopidogrel by proton pump inhibitors: Facts or fancies?. European Journal of Internal Medicine 2010; 21 (6): 484-489.
Lotti M. Clinical Toxicology of Anticholinesterase Agents in Humans, in: Krieger R, Hayes’ Handbook of Pesticide Toxicology, Third Edition, Elsevier Press, 2010, 1543-1589.
Ludman A, Venugopal V, Yellon DM, Hausenloy DJ. Statins and cardioprotection – More than just lipid lowering?. Pharmacology & Therapeutics 2009; 122 (1): 30-43.
McKenney JM. Pharmacologic Characteristics of Statins. Clin Cardiol 2003; 26 (3): 32-38.
Mircea Cornelia. Enzime și vitamine, Editura „Gr. T. Popa”, Iași, 2010.
Mitani H, Kimura M. Fluvastatin, HMG-CoA Reductase Inhibitor: Antiatherogenic Profiles Through Its Lipid-Lowering-Dependent and – Independent Actions. Cardiovascular Drug Reviews 2000; 18 (4): 284-303.
Moore MA. Drugs That Interrupt the Renin-Angiotensin System Should Be Among the Preferred Initial Drugs to Treat Hypertension. The Journal of Clinical Hypertension 2003; 5 (2): 137-144.
Newcombe DS. Anti-inflammatory drugs: Mechanisms of action, in: Principles of Medical Biology: Molecular and Cellular Pharmacology, Editors: Bittar EE, Bittar Neville, Editura Elsevier 1997, 8: 687-722.
Papakostas GI. Dopaminergic-based pharmacotherapies for depression. European Neuropsychopharmacology 2006; 16 (6): 391-402.
Pilotto A, Sancarlo D, Addante Filomena, Scarcelli C, Franceschi Marilisa. Non-steroidal anti-inflammatory drug use in the elderly. Surg Oncology 2010; 19 (3): 167-172.
Purich DL. Enzyme Kinetics: Catalysis & Control. A Reference of Theory and Best-Practice Methods, Editura Elsevier Science & Technology, 2010.
Quan A. Fetopathy associated with exposure to angiotensin converting enzyme inhibitors and angiotensin receptor antagonists. Early Human Development 2006; 82 (1): 23-28.
Richardson RJ. Anticholinesterase Insecticides, in: McQueen C., Comprehensive Toxicology, Second Edition, Academic Press, 2010, 433-444.
Santos RAS, Ferreira AJ, Simoes e Silva Ana Cristina. Recent advances in the angiotensin-converting enzyme2-ngiotensin(1-7)-Mas axis. Experimental Physiology 2008; 93 (5): 519-527.
Schachter M. Chemical, pharmacokinetic and pharmacodynamic properties of statins:an update. Fundamental & Clinical Pharmacology 2005; 19 (1): 117-125.
Shitara Y, Sugiyama Y. Pharmacokinetic and pharmacodynamic alterations of 3-hydroxy-3-methylglutaryl coenzyme A (HMG-CoA) reductase inhibitors: Drug–drug interactions and interindividual differences in transporter and metabolic enzyme functions. Pharmacology & Therapeutics 2006; 112 (1): 71-105.
Sica DA. Angiotensin-Converting Enzyme Inhibitors Side Effects-Physiologic and Non-Physiologic Considerations. The Journal of Clinical Hypertension 2004; 6 (7): 410-416.
Sica DA. Renin-Angiotensin Blockade: Therapeutic Agents. Textbook of Nephro-Endocrinology 2009; 15: 189-201.
Siest G, Jeannesson Elise, Visvikis-Siest Sophie. Enzymes and pharmacogenetics of cardiovascular drugs. Clinica Chimica Acta 2007; 381 (1): 26-31.
Song MS, Matveychuk D, MacKenzie EM, Duchcherer Maryana, Mousseau DD, Baker GB. An update on amine oxidase inhibitors:Multifaceted drugs. Progress in Neuro-Psychopharmacology & Biological Psychiatry 2013; 44: 118-124.
Stancu Camelia, Sima Anca. Statins: mechanism of action and effects. J Cell Mol Med 2001; 5 (4): 378-387.
Stein RL. Kinetics of Enzyme Action: Essential Principles for Drug Hunters, Editura Wiley, 2006.
Supuran CT, Scozzafava Andrea, Casini Angela. Carbonic Anhydrase Inhibitors. Medicinal Research Reviews 2003; 23 (2): 146-189.
Tarloff JB. Analgesics and Nonsteroidal Anti-Inflammatory Drugs. Comprehensive Toxicology 2010; 7 (16): 387-403.
Totah RA, Rettie AE. Principles of Drug Metabolism 3: Enzymes and Tissues. Comprehensive Medicinal Chemistry II 2007; 5 (7): 167-191.
Unzeta Mercedes, Sanz Elisenda. Novel MAO-B inhibitors: potential therapeutic use of the selective MAO-B inhibitor pf9601n in Parkinson’s Disease. International Review of Neurobiology 2011; 100: 217-228.
Weber-Schöndorfer Corinna. Heart and circulatory system drugs and diuretics, in: Schaefer C, Peters P, Miller RK, Drugs During Pregnancy and Lactation: Treatment options and risk assessment, Second Edition, Academic Press, 2007, 193-236.
Wolozin B, Brown JIII, Theisler Catherine, Silberman Simone. The Cellular Biochemistry of Cholesterol and Statins: Insights into the Pathophysiology and Therapy of Alzheimer’s Disease. CNS Drug Reviews 2004; 10 (2): 127-146.
Youdim MBH, Riederer PF. Monoamine oxidase A and B inhibitors in Parkinson's disease. Handbook of Clinical Neurology 2007; 84: 93-120.
Youdim MBH, Bakhle YS. Monoamine oxidase: isoforms and inhibitors in Parkinson’s disease and depressive illness. British Journal of Pharmacology 2006; 147 (1): 287-296.
Bibliografie
Abeles AM, Pillinger MH. Statins as Antiinflammatory and Immunomodulatory Agents: A Future in Rheumatologic Therapy?. Arthritis & Rheumatism 2006; 54 (2): 393-407.
Aronson JK. Meyler's Side Effects of Drugs: The International Encyclopedia of Adverse Drug Reactions and Interactions, XVth Edition, Editura Elsevier, 2006.
Bjelaković Gordana, Stojanović Ivana, Bjelaković GB, Pavlović Dušica, Kocić Gordana, Daković-Milić Angelina. Competitive inhibitors of enzymes and their therapeutic application. Medicine and Biology 2002; 9 (3): 201-206.
Bortolato M, Chen K, Shih JC. Monoamine oxidase inactivation: From pathophysiology to therapeutics. Advanced Drug Delivery Reviews 2008; 60 (13-14): 1527-1533.
Bortolato M, Chen K, Shih JC. The Degradation of Serotonin: Role of MAO. Handbook of Behavioral Neuroscience 2010; 21 (2): 203-218.
Burrell LM, Phillips PA, Johnston CI. Mode of action of angiotensin converting enzyme inhibitors. Principles of Medical Biology 1997; 8 (28): 547-560.
Cadwallader B. Amy, de la Torre X, Tieri Alessandra, Botrè F. The abuse of diuretics as performance-enhancing drugs and masking agents in sport doping: pharmacology, toxicology and analysis. British Journal of Pharmacology 2010; 161 (1): 1-16.
Cashman JR, Motika MS. Monoamine Oxidases and Flavin-Containing Monooxygenases. Comprehensive Toxicology 2010; 4 (5): 77-110.
Chapman DB, Rees J. Catherine, Lippert D, Sataloff RT, Wright Jr SC. Adverse Effects of Long-Term Proton Pump Inhibitor Use: A Review for the Otolaryngologist. Journal of Voice 2011; 25 (2): 236-240.
Charlton-Menys V, Durrington PN. Human cholesterol metabolism and therapeutic molecules. Experimental Physiology 2007; 93 (1): 27-42.
Chuang Lu, Li AP. Enzime inhibition in drug discovery and developement: the good and the bad, Editura Wiley, New Jersey, 2010.
Creed WA, Sau-Wah K. Molecular Characterization of Monoamine Oxidases A and B. Progress in Nucleic Acid Research and Molecular Biology 2001; 65: 129-152.
Cristea Aurelia Nicoleta. Farmacie clinică. Volmul 1, Editura Medicală, București, 2006.
Cristea Aurelia Nicoleta. Tratat de farmacologie. Ediția I, Editura Medicală, București, 2006
Divij Mehta, Bhargava DK. Non-steroidal anti inflammatory drugs and gastrointestinal toxicity. Apollo Medicine 2010; 7 (4): 251-262.
Eddleston M, Bateman DN. Specific Substances: Pesticides. Medicine 2011; 40 (3): 147-150.
Elis A, Lishner M. Non-every day statin administration – A literature review. European Journal of Internal Medicine 2012; 23 (5): 474-478.
Flores-Munoz M, Smith NJ, Haggerty C, Milligan G, Nicklin SA. Angiotensin1-9 antagonises pro-hypertrophic signalling in cardiomyocytes via the angiotensin type 2 receptor. J Physiol 2011; 589 (4): 939-951.
Gareth T. Medicinal Chemistry: An Introduction, Second Edition, Editura Wiley, 2011.
Guanga Cuie, Phillips RD, Jianga B, Milani F. Three key proteases – angiotensin I-converting enzyme (ACE), ACE2 and renin – within and beyond the renin-angiotensin system. Archives of Cardiovascular Disease 2012; 105 (6-7): 373-385.
Guengericha FP. Mechanisms of Enzyme Catalysis and Inhibition in Charlene A. McQueen, Comprehensive Toxicology, Second Edition, Vol 4, Editura Elsevier Science, 2010.
Gupta RC, Malik JK, Milatovic D. Organophosphate and carbamate pesticides, in: Gupta RC, Reproductive and Developmental Toxicology. First Edition, Elsevier Press, 2011, 471-486.
Gupta RC, Milatovic Dejan. Organophosphates and carbamates, in: Ramesh C. Gupta, Veterinary Toxicology: Basic and Clinical Principles. Second Edition, Academic Press, 2012, 573-585.
Hassan I, Shajee B, Waheed A, Ahmad F, Sly WS. Structure, function and applications of carbonic anhydrase isozymes. Bioorganic & Medicinal Chemistry 2013; 21 (6): 1570-1582.
Hebbes C, Lambert D. Non-opioid analgesic drugs. Anaesthesia & Intensive Care Medicine 2008; 9 (2): 79-83.
http://journals.prous.com/journals/dot/19983411/html/dt340957/images/Bha2.gif.
Imming P, Sinning C, Meyer A. Drugs, their targets and the nature and number of drug targets. Nature Reviews Drug Discovery 2006; 5 (10): 821-834.
Jain KS, Shah AK, Bariwal J, Shelke SM, Kale AP, Jagtapc JR, Bhosale AV. Recent advances in proton pump inhibitors and management of acid-peptic disorders. Bioorganic & Medicinal Chemistry 2007; 15 (3): 1181-1205.
Kam PC, See AU. Cyclo-oxygenase isoenzymes: physiological and pharmacological role. Anaesthesia 2000; 55 (5): 442-449.
Komukai Kimiaki, Mochizuki Seibu, Yoshimura Michihiro. Gender and the renin-angiotensin-aldosterone system. Fundamental and Clinical Pharmacology 2010; 24 (6): 687-698.
Kulinsky VI. Biochemical Aspects of Inflammation. Biochemistry 2007; 72 (6): 733-746.
Lettino Maddalena. Inhibition of the antithrombotic effects of clopidogrel by proton pump inhibitors: Facts or fancies?. European Journal of Internal Medicine 2010; 21 (6): 484-489.
Lotti M. Clinical Toxicology of Anticholinesterase Agents in Humans, in: Krieger R, Hayes’ Handbook of Pesticide Toxicology, Third Edition, Elsevier Press, 2010, 1543-1589.
Ludman A, Venugopal V, Yellon DM, Hausenloy DJ. Statins and cardioprotection – More than just lipid lowering?. Pharmacology & Therapeutics 2009; 122 (1): 30-43.
McKenney JM. Pharmacologic Characteristics of Statins. Clin Cardiol 2003; 26 (3): 32-38.
Mircea Cornelia. Enzime și vitamine, Editura „Gr. T. Popa”, Iași, 2010.
Mitani H, Kimura M. Fluvastatin, HMG-CoA Reductase Inhibitor: Antiatherogenic Profiles Through Its Lipid-Lowering-Dependent and – Independent Actions. Cardiovascular Drug Reviews 2000; 18 (4): 284-303.
Moore MA. Drugs That Interrupt the Renin-Angiotensin System Should Be Among the Preferred Initial Drugs to Treat Hypertension. The Journal of Clinical Hypertension 2003; 5 (2): 137-144.
Newcombe DS. Anti-inflammatory drugs: Mechanisms of action, in: Principles of Medical Biology: Molecular and Cellular Pharmacology, Editors: Bittar EE, Bittar Neville, Editura Elsevier 1997, 8: 687-722.
Papakostas GI. Dopaminergic-based pharmacotherapies for depression. European Neuropsychopharmacology 2006; 16 (6): 391-402.
Pilotto A, Sancarlo D, Addante Filomena, Scarcelli C, Franceschi Marilisa. Non-steroidal anti-inflammatory drug use in the elderly. Surg Oncology 2010; 19 (3): 167-172.
Purich DL. Enzyme Kinetics: Catalysis & Control. A Reference of Theory and Best-Practice Methods, Editura Elsevier Science & Technology, 2010.
Quan A. Fetopathy associated with exposure to angiotensin converting enzyme inhibitors and angiotensin receptor antagonists. Early Human Development 2006; 82 (1): 23-28.
Richardson RJ. Anticholinesterase Insecticides, in: McQueen C., Comprehensive Toxicology, Second Edition, Academic Press, 2010, 433-444.
Santos RAS, Ferreira AJ, Simoes e Silva Ana Cristina. Recent advances in the angiotensin-converting enzyme2-ngiotensin(1-7)-Mas axis. Experimental Physiology 2008; 93 (5): 519-527.
Schachter M. Chemical, pharmacokinetic and pharmacodynamic properties of statins:an update. Fundamental & Clinical Pharmacology 2005; 19 (1): 117-125.
Shitara Y, Sugiyama Y. Pharmacokinetic and pharmacodynamic alterations of 3-hydroxy-3-methylglutaryl coenzyme A (HMG-CoA) reductase inhibitors: Drug–drug interactions and interindividual differences in transporter and metabolic enzyme functions. Pharmacology & Therapeutics 2006; 112 (1): 71-105.
Sica DA. Angiotensin-Converting Enzyme Inhibitors Side Effects-Physiologic and Non-Physiologic Considerations. The Journal of Clinical Hypertension 2004; 6 (7): 410-416.
Sica DA. Renin-Angiotensin Blockade: Therapeutic Agents. Textbook of Nephro-Endocrinology 2009; 15: 189-201.
Siest G, Jeannesson Elise, Visvikis-Siest Sophie. Enzymes and pharmacogenetics of cardiovascular drugs. Clinica Chimica Acta 2007; 381 (1): 26-31.
Song MS, Matveychuk D, MacKenzie EM, Duchcherer Maryana, Mousseau DD, Baker GB. An update on amine oxidase inhibitors:Multifaceted drugs. Progress in Neuro-Psychopharmacology & Biological Psychiatry 2013; 44: 118-124.
Stancu Camelia, Sima Anca. Statins: mechanism of action and effects. J Cell Mol Med 2001; 5 (4): 378-387.
Stein RL. Kinetics of Enzyme Action: Essential Principles for Drug Hunters, Editura Wiley, 2006.
Supuran CT, Scozzafava Andrea, Casini Angela. Carbonic Anhydrase Inhibitors. Medicinal Research Reviews 2003; 23 (2): 146-189.
Tarloff JB. Analgesics and Nonsteroidal Anti-Inflammatory Drugs. Comprehensive Toxicology 2010; 7 (16): 387-403.
Totah RA, Rettie AE. Principles of Drug Metabolism 3: Enzymes and Tissues. Comprehensive Medicinal Chemistry II 2007; 5 (7): 167-191.
Unzeta Mercedes, Sanz Elisenda. Novel MAO-B inhibitors: potential therapeutic use of the selective MAO-B inhibitor pf9601n in Parkinson’s Disease. International Review of Neurobiology 2011; 100: 217-228.
Weber-Schöndorfer Corinna. Heart and circulatory system drugs and diuretics, in: Schaefer C, Peters P, Miller RK, Drugs During Pregnancy and Lactation: Treatment options and risk assessment, Second Edition, Academic Press, 2007, 193-236.
Wolozin B, Brown JIII, Theisler Catherine, Silberman Simone. The Cellular Biochemistry of Cholesterol and Statins: Insights into the Pathophysiology and Therapy of Alzheimer’s Disease. CNS Drug Reviews 2004; 10 (2): 127-146.
Youdim MBH, Riederer PF. Monoamine oxidase A and B inhibitors in Parkinson's disease. Handbook of Clinical Neurology 2007; 84: 93-120.
Youdim MBH, Bakhle YS. Monoamine oxidase: isoforms and inhibitors in Parkinson’s disease and depressive illness. British Journal of Pharmacology 2006; 147 (1): 287-296.
Copyright Notice
© Licențiada.org respectă drepturile de proprietate intelectuală și așteaptă ca toți utilizatorii să facă același lucru. Dacă consideri că un conținut de pe site încalcă drepturile tale de autor, te rugăm să trimiți o notificare DMCA.
Acest articol: Controlul Activitatii Enzimelor Prin Inhibitori Enzimatici (ID: 156410)
Dacă considerați că acest conținut vă încalcă drepturile de autor, vă rugăm să depuneți o cerere pe pagina noastră Copyright Takedown.