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19-Marzo-2016

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◦ Farmacocinética de las proteínas

 Absorción

 Distribución

 Metabolismo

 Eliminación

◦ Interacción con el sistema inmune(Inmunogenicidad)

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 Es la ciencia que se ocupa de estudiar elcurso temporal de la concentración delfármaco en el cuerpo.

 Esta disciplina estudia las velocidades a lasque transcurren los procesos del denominadoSistema ADME.

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 Los estudios no solo ayudan a identificar

efectos tóxicos, si no que muestran elmétodo más apropiado de administración, así como el régimen de dosificación efectivo. Losestudios ADME se realizarán usualmente en

ratas y perros; y suelen ser repetidos adiferentes dosis.

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 Se refiere a la relación de la concentración del

fármaco en el sitio receptor y la respuestafarmacológica, incluyendo efectosbioquímicos y fisiológicos que afectan lainteracción del fármaco con el sitio receptor.

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 El énfasis de estos estudios se centra encomo un fármaco interactúa con la célula uórgano blanco, los efectos deseados y nodeseados que se inducen y las curvas de

dosis-respuesta observados.

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 La biodisponibilidad determina la fracción de

fármaco que realmente llega al sitio de accióndespués de la administración, por ejemplo enel caso de la administración parenteral labiodisponibilidad es del 100%.

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 Los estudios de bioequivalencia deben sercontemplados para cualquier cambio en laproducción o sistema de liberación.

 Estos estudios pueden identificar si lasmodificaciones realizadas permiten seguir

teniendo un producto equivalente al originalen términos de seguridad y eficacia.

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 Estas modificaciones pueden incluiralteraciones en la formulación o el método deadministración o en los regímenes dedosificación.

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 Un pre-requisito antes de realizar un estudio

de farmacocinética o de farmacodinámica escontar con un ensayo que sea lo suficienteselectivo y sensible.

 El ensayo debe de ser capaz de detectar y

cuantificar el medicamento biotecnológico enpresencia de un complejo grupo de analitos.

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 La estructura de los biotecnológicos y elhecho de que alteraciones relativamentemenores en la estructura pueden tener unainfluencia en la bioactividad, son factores

complicados. Por ejemplo un inmuno ensayopuede no ver la oxidación de un residuo delaminoácido.

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 Las proteínas engeneral tienen unapobre

biodisponibilidadoral debido:◦ Alta actividad

enzimática

◦ Pobre permeabilidaden la mucosa deltracto

gastrointestinal. 13

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 La mayoría de los biotecnológicos son

administrados por vía parenteral, ya sea porvía intravenosa (i.v.), subcutánea (s.c.) ointramuscular (i.m.)

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 Algunos factores que pueden limitar la

absorción después de una administración SCo IM incluyen:◦ Flujo sanguíneo local

◦ Lesión por inyección

◦ Limitaciones para incorporarse a la circulaciónsistémica, relacionadas con el tamaño del poro delcapilar y la difusión

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 La administración i.v. es utilizada cuando la

dosificación no es frecuente o cuando elvolumen que se requiere es grande.

 La vía subcutánea es cuando la administraciónes frecuente (diariamente) y para uso doméstico.

 Se han aprobado medicamentos para uso ocular(Lucentis®) y para administración pulmonar(Exubera®)

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 La absorción sistémica de

proteínas de los sitios deinyección ocurre pordifusión directa en loscapilares sanguíneos y/opor transporte de

convección a través delsistema linfático y despuésen la sangre.

 La difusión directa se

encuentran influenciadapor: tamaño, carga ytamaño del poro delcapilar.

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 En general moléculas >20kDa o con carga

negativa son preferencialmente transportadasvía sistema linfático.

 En cambio aquellas con un tamaño menor a1kDa se absorben mayoritariamente por la

circulación sanguínea.

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 La velocidad de absorción es altamentevariable para proteínas y péptidosterapéuticos y depende de las formulacionesparticulares, pero en general ocurre más

rápido para mAbs, presentando valores deTmáx típicos de minutos u horas después de ladosis.

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 Se encuentra determinada por:◦ Tamaño y peso molecular

◦ Propiedades fisicoquímicas (carga, lipoficidad)

◦ Unión a proteínas

◦ Dependencia a procesos de transporte activo

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 Distribución a través del espacio intersticial através de migración transcelular víaendocitosis.

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 Teoría. La atracción electrostática entre lasproteínas cargadas positivamente y la carganegativa de la membrana puede incrementarla proporción y extensión de la distribución

en el tejido.

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 Volumen en el cual la cantidad administradade fármaco necesitaría estar uniformementedistribuida para que en todos los órganos ocompartimentos haya una concentración de

éste igual a la que hay en el plasma.

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 La determinación no-compartimental de unVd en estado estacionario (Vss) utilizando lateoría de momentos estadísticos asume unacinética de primer orden, donde la

eliminación ocurre rápidamente por unequilibrio en un compartimento central.

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 Si la proteínas es eliminada por un equilibriolento en los tejidos habrá una mayorproporción en el proceso de distribución, loque generará un error en el volumen de

distribución.

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 La forma actual de determinar el Vd en eltejido puede ser por una biopsia o unanecropsia o mediante estudios debiodistribución con un compuesto marcado

y/o con técnicas de imagenología

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 Los estudios de Vd no se realizan para asegurar laeliminación del fármaco, ya que en raras ocasionesgeneran toxicidad, sin embargo es necesario suelaboración para asegurar que el fármaco se

encuentra en el tejido de interés o para detectar losórganos donde se realiza la depuración.

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 Factor que afecta la distribución de lospéptidos y proteínas.

 Solo la fracción del fármaco no unido essusceptible a ser eliminado, así como solo

esa fracción puede interactuar con sureceptor o sitio de acción.

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 Puede prolongar el tiempo en circulación delfármaco ya que actúa como depósito.

 Así mismo disminuye la depuración.

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 La hormona de crecimiento, se une alas proteínas plasmáticas, lo quereduce su eliminación, es decir unamenor depuración total; pero también

disminuye su actividad debido a quereduce la interacción con su receptor.

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El metabolismo/eliminación de un

medicamento biotecnológico ocurre por unproceso idéntico al de la proteína nativaendógena. Lo cual generalmente incluye unadegradación proteolítica, con lo que los

aminoácidos residuales pueden serincorporados en la síntesis de nuevasproteínas.

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 El metabolismo vía hepática es primordialmentedeterminado por la secuencia de amino ácidos y

los carbohidratos expuestos. La internalización de las proteínas en los

hepatocitos es mediada por diferentesmecanismos, incluido el complejo específico

receptor-glicoproteína mediante endocitosis opor lipoproteínas de baja densidad (LDL),transferrina o receptores de insulina.

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 Después de la internalización las proteínas ylos péptidos son metabolizadas porpeptidasas en fragmentos y amino ácidos.Estos pueden ser liberados en el torrente

sanguíneo o excretados por exocitosis en labilis.

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 La depuración de proteínas terapéuticas de

circulación sistémica comienza con el paso através del capilar endotelial.

 La velocidad a la que pasa depende de laspropiedades fisicoquímicas de la proteína (ej.

masa y carga) La excreción del producto final es realizada

principalmente por vía renal y/o hepática.

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 El peso molecular o el  “tamaño hidrodinámico

efectivo”   suelen ser la clave determinantepara la depuración por vía renal.

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 Si una proteína pesa

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 La degradación de proteínas en loshepatocitos puede ocurrir por los siguientesmecanismos:

a) Por endocitosis mediado por receptor

b) Pinocitosis no selectiva

 En ambos procesos hay una subsecuenteproteólisis.

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 Común con los anticuerpos monoclonales,especialmente aquellos que tienen unaconcentración alta o aquellos que tienen unblanco celular.

 Se observa inicialmente como unafarmacocinética no lineal, esto debido a queel tiempo de vida media y la depuracióncambia desproporcionadamente con elincremento en la dosis, sugiriendo que existeun proceso saturable.

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 Si el complejo receptor-Ac se internalizaentonces esto se vuelveuna vía de depuración.

 Este puede ser elmecanismo por el quemás se eliminan si elreceptor es abundante

y/o si se reciclarápidamente después dela internalización.

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 Rituximab es un ejemplo de una depuraciónque cambia con el tiempo.

 El tiempo de vida media inicial es de 2.5 díasen la primera dosis.

 Después de la cuarta dosis el tiempo de vidamedia es de aprox 7.25 días

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 La recepción regulada por receptor tiene unfactor dominante y controla la respuestafarmacodinámica de diferentes medicamentosbiotecnológicos.

 Ejemplo: Interacción del G-CSF, M-CSF y EPOcon sus receptores específicos en las célulasblanco. Sirve como vía directa de eliminación,sin embargo también estimulan la producciónde más células blanco resultando en uncambio dependiente del tiempo en laexposición y la respuesta.

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 Se han realizado diferentes metodologíaspara reducir la depuración de losbiotecnológicos◦ Modificación del tamaño hidrodinámico

◦ Alterar el patrón de glicosilación◦ Acoplar con proteínas séricas de larga duración

◦ Modificación en las propiedades de absorción

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 Modificación del tamaño hidrodinámico, sebloquea la filtración vía renal.

 Se logra a través de la conjugación conpolímeros (PEG, PSA, Hes, HPMA, dextran)

 Otras opciones son la glicosilación o

polisilación

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Tipo MW

kDa)

Molécula Tipo PK Mecanismo Cl

 mL/h/kg)

t

1/2

TP (30.4) EPO  α   L KF, TM 9.2-23.6 4-13

TP Mod(37)

EPO darbo-α-glicosilada

L RM, CR NR 21

TP (18.8) Filgrastim L KF, RM 30-43 3.5-3.8

TP Mod(39)

PEGfligrastim NL TM, RM 5.19-38.6   15-80

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 Las características farmacocinéticas yfarmacodinamicas de los medicamentosbiotecnológicos suelen ser más complicadasdebido a los siguientes factores:◦ Presencia de proteínas unidas a suero.◦ Inmunogenicidad

◦ Perfil de carbohidratos en las glicoproteínas

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◦ Proteínas unidas a suero. Puede funcionar como

transporte activo, también puede evitar sueliminación en suero.

◦ Inmunogenicidad. La mayoría son inmunogénicos, sise genera una respuesta, los anticuerpos se unen almedicamento neutralizando su actividad y/o

afectando su tiempo de vida en suero.

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◦ Perfil de carbohidratos de glicoproteínas. Laexpresión en diferentes sistemas eucariontes puede

resultar en diferentes patrones de glicosilación.◦ El patrón exacto de glicosilación puede influir en la

actividad de la proteínas y en su estabilidad   “in vivo ”,   algunos patrones de levadura, insecto yplanta son inmunogénicos para el humano.

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 La tolerancia inmunogénica es mantiene a lolargo de nuestra vida por varios mecanismoscomo son◦ a) Prevención por linfocitos B y T para responder a

antígenos propios

◦ b) Inactivar los efectos de las células inmunes

cuando atacan antígenos propios.

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 Se asume que una proteína obtenida de

fuentes humanas o producida vía expresiónrecombinante de una secuencia de cDNA/genhumano no será reconocida como“extranjera”   por lo que no estimulara la

respuesta inmunológica.

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 Posibles razones por las que losmedicamentos biotecnológicos generaninmunogenicidad son:◦ Diferencias en las modificaciones post-

traduccionales.◦ Alteración estructural de las proteínas durante el

proceso de almacenamiento.

◦ Algunas formas de administración

◦ Dosificación y duración del tratamiento

◦ Factores genéticos o inmunogenéticos

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 Los medicamentos producidos por sistemas

recombinantes (levaduras, plantas, insectos)pueden mostrar un patrón alterado de PTMprincipalmente en lo referente a glicosilación.Algunos motivos/residuos de carbohidratos

pueden ser altamente inmunogénicos enhumanos.

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 Durante el proceso de formulación se puedeobtener una degradación parcial,desnaturalización, formación de agregados oprecipitación del biotecnológico. Los epítopes

que normalmente se encuentran dentro de laproteína pueden ser expuesto lo que puededesencadenar la respuesta inmune.

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 Las inyecciones subcutáneas pueden provocarla agregación de la proteína o causar unprolongado contacto entra la proteína y lascélulas del sistema inmune, lo que puede

potenciar la respuesta inmunológica.

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 Eprex. EPO. Existió una modificación en la

formulación para remplazar el HSA por glicinay polisorbato 80. Este cambio en laformulación coincidió con inmunogenicidaden varios pacientes; la cual fue atribuida a la

asociación de múltiples moléculas de EPO conel polisorbato generaba superficies demicelas, lo que prolongaba la exposición alsistema inmune. Cambiar la administración a

vía intravenosa resolvió el problema.

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 Algunos individuos muestran o producenanormalidades inmunológicas haciéndolosmás sensibles a que rompan la toleranciaintrínseca. Ej. Algunos factores sanguíneos o

preparaciones hormonales extraídosdirectamente de humanos o algún tejido queun paciente recibe puede generarinmunogenicidad debido a alguna deficiencia

inmunogénica del paciente, así mismo lapresencia de impurezas o alteración delproducto puede contribuir.