23 de setiembre de 2008Dr. Randolph Alonso

Transcribe: Karla Aguilar H.

Scientific perspectives on drug transporters and their role in drugs interactionsLei Zhang, John M. Strong, Wei Qiu, Lawrence J. Lesko, and Shiew-Mei Huang*

Problema

Existen varios documentos que brindan una guía para predecir interacciones metabólicas entre medicamentos. Sin embargo ocurren interacciones droga-droga inesperada que pueden estar mediadas por transportadores y de las cuales no hay suficiente documentación.

Hipótesis

La co-administración de drogas que son inhibidores o inductores de un transportador, puede afectar la cinética de otra droga que es substrato del mismo transportador. Hay que tomarla en cuenta al hacer un estudio con una nueva actividad farmacológica.

Principales transportadores humanos de fármacos

Existen dos grandes familias de genes:1. ABC: Dependientes de ATP, las más importantes son la glicoproteína P (P-gp).2. SLC: Dependiente de sustrato

Tabla 1. Principales transportadores humanos de fármacos

Gen Transportador Tejido Substrato Inhibidor Inductor

ABCB1 P-gp, MDR1 intestinohígadoriñón

cerebroplacenta adrenaltestes

digoxina fexofenadina

indinavir vincristinacolchicina topotecanpaclitaxel talinolol

loperamida

ritonavir cyclosporinaverapamilo eritromicinaketoconazol itraconazol

quinidina elacridar(GF120918) azitromicinavalspodar

rifampicina hierba de San Juan

ABCB11 BSEP hígado vinblastina

ABCC1 MRP1 intestinohígado

riñón,cerebro

adefovir indinavir

ABCC2 MRP2, CMOAT intestino,hígadoriñón, cerebro

indinavir, cisplatina

ABCC2

ABCC3 MRP3, CMOAT2 intestino,hígado riñón, placenta,

adrenal

etopósido, metotrexate,tenopósido

ABCC3

ABCC6 MRP6 hígado, riñón cisplatina, daunorubicina

ABCC6

ABCG2 BCRP hígado, intestino,

mama, placenta

daunorubicina doxorubicina

topotecan rosuvastatina

elacridar (GF120918) ABCG2

SLCO1B1 OATP1B1, OATP-C, OATP2

hígado rifampicinarosuvastatinametotrexate pravastatina

ciclosporina rifampicina

SLCO1B1

tiroxinaSLCO1B3 OATP1B3,

OATP8hígado digoxina

metotrexaterifampicina

SLCO1B3

SLCO2B1 SLC21A9, OATP-B

intestino,hígado riñón, cerebro

pravastatina SLCO2B1

La mas importante y en la que nos vamos a enfocar es la glicoproteína P, la vamos a encontrar en intestino, riñón, cerebro e hígado.

Figura 1. Localización de los transportadores en el organismo y su papel en la disposición del fármaco

Estrategias

Usar el transportador P-gp como base para los estudios de interacciones medicamentosas mediadas por transportador, ya que éste ha sido el más estudiado. Aquí vamos a ver la glicoproteína P, es bastante grande, tiene varios dominios en la membrana, dos sitios de unión para el ATP, pertenece al grupo de ltransportadores ABC dependientes de ATP.

Figura 2. Estructura de la glicoproteína P

Conceptos: Importantes para comprender el proceso de absorción.

• Substrato de P-gp: compuesto con afinidad estructural que es transportado por P-gp, funciona como una bomba hacia afuera y hacia adentro de una célula o un tejido.

• Inhibidor de P-gp: aumenta la cantidad neta absorbida del substrato, inhiben la glicoproteína por lo tanto no va a bombear la sustancia hacia fuera de la célula, aumentando la cantidad dentro.

• Inductor de P-gp: disminuye la cantidad neta absorbida del substrato, activan la glicoproteína por lo que va a bombear la sustancia fuera de la célula quedando menor cantidad dentro de la misma.

Propuestas para evaluar interacciones de fármacos mediadas por transportador

A. Métodos para determinar si la Nueva Entidad molecular (NEM) es sustrato o inhibidor del transportador P-gp in vitro.

Substratos: loperamida, vinblastina, talinolol

Digoxina Quinidina

Inhibidores: ciclosporina A, zosuquidar

Ketoconazol Figura 3. Estructura tridimensioal del ritonavir y sus

interacciones con una proteína, también es un inhibidor.

Los autores proponen un algoritmo para determinar se esta NEM funciona como un sustrato o como un inhibidor de la glicoproteína P.B. Criterio 1: Algoritmo para determinar si una NEM es un sustrato de P-gp.

In Vitro , se parte de células Caco-2 o MDR1. Las Caco-2 son células humanas provenientes de cáncer ce colon, tienen la particularidad de formar monocapas celulares, las cuales morfológicamente y bioquímicamente son muy similares a las de enterocitos diferenciados, por lo tanto son un buen modelo para evaluar flujos y absorciones de xenobióticos en general.Partiendo de células Caco-2 se determina primero la tasa de flujo neto que indica cuanto va a ser transportado un sustrato, si es mayor a 2 se considera que es un buen sustrato, sin embargo si ese flujo es significantemente inhibido por conocidos potentes inhibidores, y si el flujo disminuye se dice que probablemente esa NEM es un sustrato de la P-gp y por lo tanto se requiere un estudio in vivo de interacciones de fármacos con inhibidores de la P-gp.

Por otra parte si el flujo era mayor a 2 y no es significantemente inhibido por conocidos potentes inhibidores, entonces esa NEM va a ser transportado por otros transportadores distintos a la P-gp y se recomienda realizar otros estudios in vitro para determinar cuales transportadores son los transportadores involucrados.

Si desde un principio la tasa de flujo neto era menor a 2, se dice que la NEM es un sustrato pobre o no es sustrato de la P-gp.

Figura 2. Algoritmo para determinar si una NEM es un sustrato de P-gp.

C. Criterio 2: Algoritmo para determinar si una NEM es un inhibidor de P-gp.

In Vitro , se parte de células Caco-2 o MDR1. En este caso se determina la tasa de flujo neto de un sustrato que no sea la NEM, podría ser digoxina, si aumentamos las concentraciones de la NEM y la tasa de flujo neto del sustrato disminuye probablemente es porque sea un inhibidor, pero hay que (determinar la Concentración Inhibitoria Media IC 50), que indica mas o menos que tan potente es la NEM como inhibidor, si esta IC 50 es menor a 10 M es porque probablemente nuestra NEM es un potente inhibidor, porque necesita muy poca concentración para inhibir el 50% del flujo y entonces se recomienda un estudio in vivo de interacciones de fármacos un sustrato prueba como digoxina la P-gp.

Si se determina la IC50 y es mayor a 10 M es porque NEM es un inhibidor pero no es potente, lo que prosigue es comparar la IC50 con las concentraciones terapéuticas, si están dentro del mismo rango se recomienda un estudio in vivo de interacciones de fármacos un sustrato prueba como digoxina.

Si la tasa de flujo neto del sustrato prueba no es afectado, con un aumento de NEM, este no es un inhibidor o es pobre inhibidor.

Figura 3. Algoritmo para determinar si una NEM es un inhibidor de P-gp y si se requiere un estudio de interacciones de fármacos in vivo con un sustrato prueba como digoxina

D. Criterio 3Una evaluación de la NEM como potencial inductor del p-gp.

• Se ha reportado que drogas como la Rifampicina y la Hierba de San Juan son inductores de la glicoproteína P.• Sin embargo es muy difícil determinar la inducción de este transportador por lo cual sólo es posible evaluar este

criterio, no como en B y C que si puedo determinar si es sustrato o inhibidor.• Receptor pregnano humano X (hPXR) este receptor es el encargado de regular P-gp, pero presenta diferencias

notables entre especies animales.• Los animales no son un modelo útil para estudiar la inducción de la P-gp.

Conclusiones

Existe un progreso considerable en el desarrollo de herramientas y técnicas para estudios de interacciones de drogas mediadas por transportadores. Estos avances han proveído cómo identificar sustratos e inhibidores selectivos para transportadores individuales así como pruebas in vitro para evaluar potenciales interacciones mediadas por transportadores.

Se necesita más investigación. Estos estudios apenas llevan dos décadas, son muy recientes.

Preguntas

1. ¿La glicoproteína lo que hace es sacar el medicamento de la célula?

La glicoprtoteína saca el medicamento de la célula. Por ejemplo: los antitumorales son sacados de la célula por la glicoproteína, lo cual disminuye la cantidad de fármaco disponible.Recordemos que esta glicoproteína esta en hígado, riñón, cerebro e intestino; por lo tanto va a tener una función en cada lugar. Puede afectar que haya o no fármaco. Con el antitumoral se recomendaría un inhibidor de la glicoproteína para evitar que salga el fármaco de la célula.

La glicoproteína puede estar inhibida o inducida, por lo tanto puede aumentar o disminuir la cantidad de fármaco intracelular, respectivamente.

2. ¿Estas células están en estudio o ya están?Es una glicoproteína transportadora a nivel de membrana en hígado, riñón, cerebro e intestino.

3. ¿Qué son las células Caco-2?Se utilizan mucho en estudios, son células humanas de cáncer de colon, tienen la habilidad de formar monocapas celulares similares a los enterocitos diferenciados, por lo tanto son muy útiles para montar modelos experimentales de animales, son aptas para evaluar flujos y absorción.

4. ¿Esas glicoproteínas solo están en esas células Caco-2 o están en otras partes del cuerpo?

Por ejemplo la P-gp esta en hígado, riñón, cerebro e intestino.

5. ¿El sustrato es el inhibidor?No, únicamente es transportado por la glicoproteína.

6. ¿Mecanismo de la P-gp para introducir los xenobióticos?Bomba de ATP

7. ¿Por que la inducción era difícil calcularla?

Es muy difícil determinar la inducción de este transportador por lo cual sólo es posible evaluar este criterio. El receptor pregnano humano X (hPXR) es el encargado de regular la inducción de la P-gp, entendimos la inducción como expresar más receptores, hace un cambio interno a nivel de ADN para expresar más moléculas de la P-gp, pero no existe un método en humanos como para evaluar la inducción, y en animales tampoco funciona porque presenta diferencias notables entre especies.La evaluación me da una idea de lo que sucede, pero no es una determinación.

Preguntas del Dr

1. ¿La P-gp tiene afinidad por compuestos hidrosolubles o liposolubles?Si ocupa ATP son hidrosolubles

2. ¿Cómo miden ellos cuando la célula capta los fármacos?Miden las concentraciones intracelulares de fármacos.

3. ¿Cómo se mide in VITRO la concentración externa?Marcador R/ del Dr: No puedes determinar la concentración del fármaco, sino de iones, con un microelectrodo o microscopia electrónica.

4. ¿Todos los transportadores son bombas de flujo?NO

Comentarios del Dr: Al utilizar un inhibidor algunas células cancerígenas mantengan la concentración de fármaco antitumoral, lo cual es beneficioso. Con florescencia se podría determinar el número de P-gp en la membrana. No pierdan de vista que No son bombas de flujo sino proteínas de transporte que es un poco distinto. Y que si un fármaco va al cerebro pierde tiempo en el hígado, intestino, la concentración plasmático se ve afectado, en el caso de nosotros en la seguridad social se usan genéricos, a nivel privado solo el de marca, ahora por el TLC se estableció en el istmo, estudios de bioequivalencia, para que no se puedan vender los genéricos. Ahora si hay una diferencia en los tiempos de absorción entre el de marca y el genérico, las compañías farmacéuticas aprovechan eso para evitar la venta del genérico, lo

cual no es justo. Ahora ustedes pueden utilizar eso para defender el genérico. En este país no cayeron en la trampa y no incluyeron muchos fármacos en los estudios de bioequivalencia. ¿?

II Parcial

Antihistamínicos

Son fármacos que se usan para contrarrestar o bloquear los efectos causados en el organismo por la liberación de histamina.

Antihistamínicos tipo H1

Efectos de los antihistamínicos tipo H1 de primera generación

1. Acción antihistamínica inhiben los efectos de la histamina.

2. Efectos sobre el SNC. DepresorAlgunos son eficaces para prevenir mareos (pero no son útiles si el mareo ya esta presente)

3. Acción anticolinérgica. Los derivados de etanolamina y etilendiamina pueden antagonizar a la acetilcolina en los nervios periféricos, es decir producen efectos semejantes a los de la atropina.

4. Acción antiadrenérgica. Los derivados de la fenotiacina ejercen ligero efecto de bloqueo de los receptores alfa adrenérgicos.

5. Acción anestésica local. La difenhidramina y la prometacina principalmente, pero en realidad la mayoría de los antihistamínicos pueden producir anestesia local debido a que bloquean los canales del Na+ en la célula.

6. Acción antiserotoninérgica. Algunos antihistamínicos, por ejemplo la ciproheptidina pueden bloquear a los receptores de la serotonina a nivel central, con un efecto depresivo.

Antihistamínicos

La mayor fuente de histamina en el cuerpo humano son los mastocitos, son células relativamente grandes que pueden verse con microelectrodo. Esta se almacena en forma inactiva dentro de los gránulos basófilos de los mastocitos tisulares y leucocitos circulantes. La histamina es una amina primaria derivada del imidazol.

Histamina

Histamina

N

S

NCH3

CH3

N

NH

NH2

La histamina o β-aminoetilimidazol fue aislada por vez primera en 1907 por Windaus y Vogt. En l910, Daley y Laidlow estudiaron su efecto biológico y descubrieron que estimulaban a diversos músculos lisos, además de tener intenso efecto vasodepresor.

Existen cuatro tipos de receptores que reconocen la histamina, se clasifican en:

Receptor H1 Receptor H2 Receptor H3 Receptor H4Músculo liso de víaaérea y gastrointestinal,aparato cardiovascular,médula suprarrenal,células endoteliales,linfocitos, SNC

SNC, corazón,músculo liso de úteroy vascular,basófilos, mastocitos,linfocitos B y T.

Neuronas en el sistemanervioso central,nervios periféricos,Mastocitos gástricos.

Pulmón, hígado, bazo,sistema nerviosocentral, neutrófilosEosinófilos. corazón,musculoesquelético.

Contracción delmúsculo liso bronquial,prurito, dolor,permeabilidad vascularaumentada,hipotensión, rubicundezfacial, liberación demediadores de lainflamación, generaciónde prostaglandinas,reclutamiento de célulasinflamatorias, secreciónde moco de la mucosabronquial, cefalea,taquicardia, activaciónde nervios aferentesvagales de vías aéreas:estimulando losreceptores de la tos,tiempo de conduccióndel nodoAtrioventricular, Shock anafiláctico.

Permeabilidad vascularaumentada, secrecióngástrica del HCl,Relajación del músculoliso bronquial,producción de moco delas vías aéreas, accióncronotrópica (+) enmúsculo del atrio,acción inotrópica (+) enmúsculo ventricular,efecto lipolítico encélulas sebáceas,estimulación de células tsupresoras, quimiotaxisde neutrófilos ybasófilos y la liberaciónde sus enzimas,citotoxicidad yproliferación delinfocitos, actividad delos natural killer,hipotensión, rubicundez,cefalea, taquicardia.

Previene la broncoconstricciónexcesiva, inhibe la secreción de ácido gástrico, vasodilataciónde vasos cerebrales, funciona comofeedback (–) para: liberación deneurotransmisores en los nervios periféricos, controla la producciónde histamina en neuronas histaminérgicas del sistema nervioso central, controla laliberación de neurotransmisores en el sistema nervioso central.corazón, vasos (vena safena), tejido linfoide (adenoides), aparatodigestivo y vía aérea; en esta última se ha encontradoen los nervios colinérgicos posganglionaresy su función es la de mediar la transmisión colinérgicaen el bronquio humano, evitando un efecto de “exceso de broncoconstricción”

Presumiblementeparticipa en procesosinflamatorios como laalergia y el asma.

En negrita lo que el profesor mencionó

Receptor

Asociado con proteína G H-1 487 aminoácidos, 7 dominios trans membrana Función: cuando la histamina interacciona con estas proteínas va a ocurrir una N-glicolización, después una

Fosforilación de proteína-Quinaza A y Cy el 2 mensajero es el fosfaditil Inositol H1 40% de homóloga con los recetores muscarínicos M1 y M2.

Receptor H1Interacciona con Gq/11 forma un complejo de hidrólisis donde interviene el Inositol y el DAG y Fosfolipasa C, lo que ocurre es un cambio de iones

Ca +2 Na K

Los Antagonistas bloqueadores de calcio la Histamina los altera y afectar hipertensos tratados con fármacos antagonistas de calcio.La Histamina puede estimula la fosfolipasa D, Fosfolipasa A2 lo cual se relaciona con procesos inflamatorios de los pulmones, la fosfolipasa es un blanco del silfdenafil. Estimula NFkB en su trascripción de genes, lo cual significa que si se tiene niveles altos de histamina y hay células cancerígenas que no han sido eliminadas por el sistema inmune puede ser alterada su transcripción de genes y ser estimuladas o morir prematuramente por inducción de la histamina.

Tautómeros de la Histamina

Tautómero: Habilidad de protonarse doblemente. Dependiendo de la pKa se va a protonar

El mono y el dicatión son considerados formas biológicamente activas.

La especie no protonada, es la que atraviesa las membranas.

4-Cloroimidazol triazole buenos analogos 1,2,4-triazol de la histamina

Grupo-Me en posición alfa reduce el tautomerismo, aumenta la selectividadpor el receptor H3.

Si aumenta la afinidad por H-3 no es buen antihistamínico, ni antiulceroso pero si atraviesa BHE y actúa en SNC Piridina análogo agonista de la histamina. Monocatión alílico es suficiente para actividad agonista.

La rotación de los enlaces del grupo etilo de la amina primaria va a permitir mayor selectividad por un receptor.

Conformación anti o trans → H1 y H2

Conformación Gauche, o eclipsada, inducido por el grupo α-metil → H3.

La Histamina se sintetiza en el aparato de Golgi en las células mastocitos y basófilos por descarboxilación enzimática.

Almacenaje y liberación de la histaminaMastocitos → gránulos secretoresBasófilos → Sulfato de chondroitin

Alergeno - Antígeno → IgE (interviene en el proceso de hipersensibilidad) → FcRI receptor (superficie de la célula Mastocito) → dimerización IgE-Fc (alergeno) → exocitosis de granulositos (histamina y citoquinas).

TIPOS DE RECEPTORES HISTAMÍNICOS

Receptores H1 Están en el músculo liso bronquial, gastrointestinal y en el cerebro

Receptores H2 Presentes en la mucosa gástrica relacionado con la produccionde HCl, útero y cerebro. Aumentan también la permeabilidad vascular y estimulan la secreción ácida gástrica.

Receptores H3 Están en el cerebro y en el músculo liso bronquial. Son responsables de vasodilatación cerebral y podrían estar implicados en un sistema de retroalimentación o feedback negativo, por el cual la histamina inhibe su propia síntesis y liberación desde las terminaciones nerviosas. Relacionado con Alzheimer, pérdida de memoria. También se le conoce como Autorecetor o heteroreceptor, dependiendo de si es agonista el puede decidir si aumenta o disminuye la cantidad de receptores de H3 según la cantidad de histamina o fármaco. Neuronas Centrales y periféricas Histaminérgicas y no Histaminérgicas.

Receptores H4 Mediador de mediadores pro-inflamatorios y de modular la respuesta quimiostática e mastócitos y eosinófilos.

QUÍMICA DE LOS ANTIHISTAMÍNICOSLos antihistamínicos típicos poseen una cadena lateral de etilamina (similar a la de la propia histamina) unida a uno o más grupos cíclicos.

Inhibidores de la liberación de HistaminaAmmi visnaga Espasmolítico por los antiguos egipcios.Cromolyn asma bronquial conjuntivitis alérgica

Cromolyn: Inhibidor de la degranulación de las células matositos, evitando que se libere histamina

OO

OO O O

OO

OHOH

OH

Inhibidores de la Histamina liberadaPiperoxan primer antagonista de los receptores de Histamina, usado en Modelos de anafilaxis en guinea cerdos.

Clasificación ANTIHISTAMÍNICOS H1

1ª GENERACIÓN O SEDATIVOS

Difenhidramina

Dimenhidrinato

clorfeniramina

Hidroxicina

Prometazina

Ketotifeno

Características EstructuralesLas características estructurales de los antagonistas de receptores H1 se han empleado históricamente para clasificarlos en seis grupos químicos:

etilendiaminas etanolaminas alquilaminas fenotiazinas piperazinas piperidinas

Son el farmacóforo de cada fármaco.

Etilendiaminas

Primera generación H1 Sedante a nivel del SNC

O

O

NMolecular Form ula = C 14 H19 N O 2

Form ula W eight = 233.306Com position = C(72.07%) H(8.21%) N(6.00%) O(13.72%)Molar Volum e = 209.4 ± 3.0 cm 3

Polarizability = 26.30 ± 0.5 10 -24cm 3

Monoisotopic M ass = 233.141579 Da

N

N

Cl

CH3

CH3

NN

CH3

CH3

Molecular Form ula = C 17 H 22 N 2

Etanolaminas

Etanolaminas o aminoalquiléter como la difenhidramina, vida ½ produce sueño, tiene también un efecto anticolinérgico, produce taquicardia Sedante a nivel del SNC

Actividad antihistamínica del esteroisómero de clemastina, existen esteroisómeros que tienen mayor:

RR>SS >R,S > S,R enantiómeros

Estructuras relacionadas con la difenhidramina.

NO CH3

CH3

O

NH CH3

F

F

F

NO CH3

CH3

N

O

CH3

Alcanos y alquenos antihistamínicos

ampliamente utilizados →

El Dr. Recomienda utilizar el clorotrimeton de los de primera generación, para evitar los efectos secundarios a nivel de la fosfolipasa 2 de los de segunda generación.

Piperazinas

Piperazinas están relacionadas con etilenediaminas y las etanolaminas, benziléter Se utilizan para: Vértigo, mareos, supresión de las nauseas y vómitos, son muy efectivas. Ciclizina y meclizina muestran efecto teratogénico en ratones, en humano no se sabe. Hidroxizina relacionada con ansiedad y estrés emocional. Metabolito ácido Cetirizina, es de II Generación, pero se clasifica como piperazina, se hizo un cambio en la estructura de la piperazina, introdujeron el grupo etoximetilcarboxílico, el cual evita que atraviese BHE. Sedante a nivel del SNC

Antihistamínicos tricíclicos

Fenotiazina cadena lateral 2 átomo C máximo, 3 o mas átomos de C efecto antipsicótico no deseado. Esos atomos de carbono se conocen como espaciador.

Estos solo muestran efectos sedativos, los carbonos espaciadores son lineales.

Nuevos AntagonistasVarios de los nuevos antagonistas de los receptores H1 son piperidinas o al menos poseen anillos piperidínicos

Antihistamínicos

Los antihistamínicos de primera generación contienen anillos aromáticos y sustituyentes alquil que los hacen lipofílicos, lo que explica su capacidad para cruzar la barrera hematoencefálica (BHE)

Difenilhidramina, identificar la etanolamina

Esto ha intentado evitarse suprimiendo o añadiendo radicales en la estructura molecular. Así, terfenadina precisa su estructura t-butil-fenilbutanol para no cruzar la BHE.

Terfenadina

El grupo etilamina, común a los antihistamínicos, también es compartido por muchos anticolinérgicos y bloqueantes adrenérgicos, por lo que estos compuestos tienen efectos antidopaminérgicos, antiserotoninérgicos y antimuscarínicos, que en muchos pacientes resultan indeseables, aunque también se han utilizado con fines terapéuticos

La acción antiemética de muchos antihistamínicos (difenhidramina, dimenhidrinato, fenotiacinas) se deben en gran parte a sus propiedades sedantes y anticolinérgicas centrales

Difenhidramina dimenhidrinato

Con algunos antihistamínicos, tales como ciproheptadina, ketotifeno, astemizol y cetirizina, se produce, además, un incremento del apetito, que se ha atribuido a una acción anti-serotoninérgica.

La clase de hoy llega hasta aquí, sin embargo el Dr indicó que la próxima clase comenzaría con los de 2da generación; a continuación pongo la información de la ppt.

Ciproheptadina astemizol cetirizina

Este efecto indeseable, que está bien establecido para ciproheptadina, sobre todo, se ha utilizado a menudo en "reconstituyentes"

ciproheptadina