ÍNDICEINTRODUCCIÓN............................................................................................................................3

BENZIMIDAZOLES.........................................................................................................................4

MECANISMOS DE ACCIÓN............................................................................................................5

1. LA TUBULINA Y LOS MICROTÚBULOS...................................................................................5

1.1 ACTIVIDAD ANTIMITÓTICA POR UNIÓN A TUBULINA.....................................................6

1.2 DESAPARICION DE LOS MICROTÚBULOS CITOPLASMATICOS.........................................6

2. EFECTO EN LA ASIMILACIÓN DE GLUCOSA Y PROCESO RESPIRATORIO...............................9

DIFERENCIAS EN LA SENSIBILIDAD DE LAS CÉLULAS DEL HUÉSPED Y PARASÍTARIAS AL EFECTO

DE LOS BENZIMIDAZOLES...........................................................................................................10

METABOLISMO...........................................................................................................................11

1. RUTAS METABÓLICAS.........................................................................................................11

2. RUTAS ESPECÍFICAS DE ALGUNOS BENZMIDAZOLES..........................................................12

ESPECTRO DE ACTIVIDAD...........................................................................................................13

TOXICIDAD.................................................................................................................................14

FARMACOCINÉTICA....................................................................................................................18

RESISTENCIA A LOS BENZIMIDAZOLES........................................................................................18

CONCLUSIONES..........................................................................................................................22

BIBLIOGRAFÍA.............................................................................................................................23

INTRODUCCIÓN

En todo el mundo hay una gran cantidad de personas que actúan como hospederos de nemátodos intestinales. Estas infecciones parasitarias, por sus consecuencias sociales y económicas, constituyen un grave problema sanitario, especialmente en los países en desarrollo. La infección se transmite por los huevos o las larvas, que inician su ciclo de desarrollo en el huésped humano cuando, según la especie de que se trate, atraviesan activamente la piel intacta o son ingeridas (o, en casos rarísimos, inhaladas). Las larvas de las especies más difundidas permanecen en estado latente pero potencialmente infectantes durante largo tiempo en el suelo contaminado, mientras que las larvas o quistes de otras son ingeridos cuando se come la carne del huésped reservorio, tanto cruda como insuficientemente cocinada.

La clave de una buena prevención a largo plazo consiste en interrumpir la transmisión. En algunos casos, basta para ello con cerciorarse de que se cuece o asa suficientemente la carne y el pescado. Ahora bien, en el caso de las infecciones transmitidas por el suelo se necesitan otras medidas sanitarias importantes: instrucción del público en materia de higiene personal, familiar y comunitaria, así como sobre el uso de zapatos o sandalias; construcción de letrinas y de sistemas eficaces de evacuación de aguas residuales, y esterilización de las heces humanas que se utilizan como abono.

La interrupción de la transmisión de los nemátodos transmitidos por el suelo no es posible actualmente en muchos países endémicos. Sin embargo, una quimioterapia eficaz y regular de alcance comunitario contribuirá a reducir la mortalidad y la morbilidad y posiblemente el ritmo de transmisión.

La quimioterapia básicamente es a base de drogas antihelmínticas. Un antihelmíntico es un medicamento utilizado en el tratamiento de las helmintiasis, es decir las infestaciones por vermes, por lo general intestinales. Los antihelmínticos provocan la erradicación de las lombrices parásitas del cuerpo de manera rápida y completa, ya sea matándolos o incitando en ellos una conducta de huida que disminuye la carga parasitaria y sin dejar complicaciones de la infestación.

El siguiente informe tiene como tema central a un grupo de antihelmínticos, quizá el más importante para la eliminación de nemátodos intestinales, denominados benzimidazoles. Se hablará sobre su definición, los integrantes de esta familia de antihelmínticos, su mecanismo de acción a nivel estructural y metabólico, así como su espectro de actividad y la farmacocinética, para finalmente mencionar la resistencia desarrollada por los nemátodos frente a estos medicamentos y la toxicidad producida por los mismos.

BENZIMIDAZOLES

Son hidrocarburos aromáticos y heterocíclicos, caracterizados por la fusión de benceno e imidazol. El compuesto benzimidazol más prominente en la naturaleza es el N-ribosil-dimetilbenzimidazol, que sirve como ligando axial del cobalto en la vitamina B12.

Históricamente el primer benzimidazol fue elaborado en 1872 por Hoebrecker, quien obtuvo el 2,5 dimetilbencimidazol por la reducción.

Compuestos farmacológicos derivados de benzimidazol son potentes inhibidores de una variedad de enzimas. Los benzimidazoles tienen una variedad de usos terapéuticos, pudiendo ser utilizados como antitumorales, antifúngicos, antiparasitarios, analgésicos, antihistamínicos antivirales, también puede ser usado en enfermedad cardiovascular, neurología, endocrinología y oftalmología.

En 1961, se descubrió el tiabendazol con potente actividad antihelmíntica en medicina veterinaria y clínica humana. Entre los derivados 2 y 5 del anillo benzimidazol están el tiabendazol, el mebendazol y el albendazol, amplicamente utilizados en la erradicación de la helmintiasis humana. Los benzimidazoles como mebendazol y abendazol son altamente eficaces en ascaridiasis, enterobiasis, trichuriasis, anquilostomiasis o uncinariasis, ya sea en infecciones únicas o mixtas. Son efectivos contra huevos, fases larvarias y adultas de los nemátodos.

Los de mayor interés son el mebendazol, flubendazol, fenbendazol, oxfendazol oxibendazol, albendazol, sulfóxido de albendazol, tiabendazol, tiofanato, febantel, netobimina y triclabendazol. Netobimina, albendazol y triclabendazol, siendo este último activo contra trematodos hepáticos, sin embargo, a diferencia de todos los otros benzimidazoles, triclabendazol no tiene actividad frente a nematodos.

MECANISMOS DE ACCIÓN

Los benzimidazoles representan la única clase de antihelmínticos de amplio espectro; sin embargo, también muestran actividad contra hongos y células de mamíferos. Esto plantea la pregunta de por qué los benzimidazoles pueden matar selectivamente a los helmintos y además presentan poca toxicidad para los mamíferos.

Con el descubrimiento de tiabendazol en 1961, se estableció el patrón general de benzimidazoles como una clase de antihelmínticos de amplio espectro; y un elevado índice terapéutico fue establecido. La cascada posterior de patentes durante los próximos 25 años, llevó al desarrollo experimental o comercial de una gran variedad de benzimidazoles y probenzimidazoles. El éxito de los benzimidazoles se debe fundamentalmente a su toxicidad selectiva para los helmintos. Desde mediados de 1960 el mecanismo de acción de los benzimidazoles ha sido ampliamente investigado y nuestra comprensión del modo de acción de los benzimidazoles ha sido objeto de reevaluación radical. En una revisión reciente, se llegó a la conclusión de que a pesar de los diversos efectos de los benzimidazoles a nivel bioquímico y celular, el principal modo de acción de estos fármacos implica su interacción con la proteína del citoesqueleto eucariota, la tubulina.

1. LA TUBULINA Y LOS MICROTÚBULOS

La subunidad de los microtúbulos, la tubulina, es una proteína dimérica compuesta por subunidades α y β de aproximadamente 50 kDa. Estructuralmente, tanto α y β tubulina son proteínas heterogéneas, producto de múltiples familias de genes, así como las modificaciones posteriores a la traducción. Las secuencias de tubulina de una gran diversidad de

especies han sido reportadas, y muestran un alto grado de homología.

Los microtúbulos existen en equilibrio dinámico con la tubulina, siendo esta relación controlada por una seria de proteínas reguladoras endógenas y cofactores.

Este equilibrio puede ser alterado, tanto in vivo como in vitro, por sustancias exógenas conocido como inhibidores de microtúbulos. La mayoría, pero no todos, de estos inhibidores ejercen su acción mediante la unión a tubulina para evitar la auto-asociación de subunidades de microtúbulos en crecimiento. Esto resulta en un “tope” de los microtúbulos en el extremo,

mientras que la asociación de los microtúbulos no se da desde el extremo opuesto, lo que ocasiona una pérdida neta de longitud de los microtúbulos. Una explicación de este fenómeno es que no es necesario impedir a todos los dímeros de tubulina la polimerización, puesto que es suficiente para ellos simplemente cortar la longitud de los mismos.Los inhibidores de microtúbulos son un grupo de compuestos estructuralmente diversos producidas por hongos, plantas, organismos marinos, animales superiores eucariotas y más recientemente, de forma sintética. Ellos muestran un amplio espectro de toxicidad selectiva contra los helmintos y no selectiva contra los eucariotas.

Los microtúbulos típicos alcanzan un equilibrio dinámico con la tubulina, controlada por las concentraciones endógenas de cofactores tales como GTP, Mg+2, proteínas asociadas a los microtúbulos (MAPS), Ca+2 y calmodulina. Un reglamento in vitro, por aumento de la temperatura, aumenta la polimerización, mientras que la reducción de la temperatura induce la despolimerización. La adición de inhibidores detiene la polimerización, seguida de una despolimerización, debido sólo a la pérdida de tamaño de los microtúbulos.

1.1 ACTIVIDAD ANTIMITÓTICA POR UNIÓN A TUBULINA

Estudios para investigar el modo de acción de los benzimidazoles se han concentrado en las propiedades antimitóticas de algunos miembros del grupo. Se sugirió que la actividad antimitótica era debida a la interrupción en la formación del huso mitótico. Usando oncodazole, se estudio la unión de benzimidazol a la tubulina de cerebro de ratón y se sugirió que la actividad antimitótica de los benzimidazoles era debido a la unión a tubulina. La unión de moléculas de benzimidazoles a la tubulina causó la inhibición de la formación de microtúbulos, lo que resulta en la interrupción de la división celular. Un mecanismo similar de unión a tubulina y la alteración de la estructura microtubular dentro de las células fue sugerido como una posible razón para la actividad antihelmíntica exhibida por los benzimidazoles (Davidse y Flach, 1978).Los cambios en la ultraestructura de los parásitos Ascaris suum, Syngamus traquea, Taenia taeniaeformis e Hymenolepis nana después de tratamiento del huésped con mebendazol, se han reportado (Borgers , 1975).

1.2 DESAPARICION DE LOS MICROTÚBULOS CITOPLASMATICOS

Después de la exposición al mebendazol hubo desaparición de los microtúbulos citoplasmáticos, causando una interrupción en la migración de los orgánulos subcelulares, con un fracaso de transporte de gránulos de secreción. Esto resultó en un almacenamiento prolongado del material secretorio dentro de las células con la lisis eventual del citoplasma de la célula y la desintegración de las células. La autolisis celular se produjo dentro de 15-24 horas de tratamiento con mebendazol. Los cambios ultraestructurales de las células intestinales de A. suum fueron más evidentes que en otras células del parásitos y concentraciones más altas del benzimidazol fueron detectados en el intestino del parásito que en los demás tejidos del parásito. No hubo ningún efecto sobre la ultraestructura del citoplasma de las células huésped, y el huso mitótico aparecía con distribución normal y los microtúbulos permanecían inalterados. Entonces, se sugirió que la acción antihelmíntica de los benzimidazoles era debido a diferencias en la sensibilidad de las células huésped y a los efectos de los benzimidazoles en el parásito. Los microtúbulos son esenciales para la secreción de la enzima por los parásitos y los estudios in vitro de Nippostrongylus brasiliensis (Watts, 1982) indica que la secreción de la acetilcolinesterasa fue inhibida por benzimidazoles. La reducción en la secreción de la

acetilcolinesterasa en presencia de benzimidazoles se ha demostrado en Trichostrongylus colubriformis, y esto estaba ligado a la desaparición de los microtúbulos, que fueron examinados ultraestructuralmente.

Las diferencias en la sensibilidad del las células del huésped y de los parásitos a los efectos de los benzimidazoles puede ser debido a diferencias en la estructura de los microtúbulos en las células. Los estudios ultraestructurales con Ascaridia galli y T. colubriformis reveló diferencias en los números de protofilamento de los microtúbulos en las células de los parásitos en comparación con las células de mamífero. Se encontró que las células de mamífero tenían 13 protofilamentos de microtúbulos, mientras que los parásitos tenían células con 11, 12 y 14 protofilamentos de microtúbulos. Puede haber diversidad en las subunidades α y β tubulina que se polimerizan para formar microtúbulos.

El uso de extractos de tubulina de cerebro de rata, identificaron la unión del oncodazole a la tubulina que impidió el montaje de los componentes de tubulina en microtúbulos. Se obtuvieron resultados similares utilizando extractos de tubulina de cerebro bovino. Los extractos de tubulina a partir de intestinos del nematodo de cerdo A. suum fueron utilizados en los estudios de ensamblaje de los microtúbulos en presencia de mebendazol y colchicina. Se descubrió que el mebendazol actuaba como un inhibidor competitivo de la unión de colchicina a la tubulina y esto sugirió que el mebendazol y la colchicina tenían un sitio de unión relacionado a los microtúbulos estructuralmente. Las diferencias en la afinidad de los benzimidazoles de la tubulina extraída del intestino de A. suum y el cerebro de cerdo fueron aproximadamente del doble. Esta pequeña diferencia en la afinidad por la tubulina derivada de las fuentes de mamíferos y las parasitarias pueden explicar, en parte, las diferencias en la actividad de los benzimidazoles contra las células huésped y las células parasitarias. La captación de mebendazol en los parásitos también pueden afectar a la actividad del fármaco, puesto que los gusanos acumulan mayores concentraciones de mebendazol dentro que en el medio circundante. Estos resultados sugieren que la farmacocinética de los benzimidazoles puede ser importante en la determinación de las diferencias en la toxicidad de los fármacos al huésped y las células de parásitos.

Los experimentos sobre la unión de fenbendazol y mebendazol a la tubulina extraída de formas embrionarias de A. suum indicó que la inhibición de la unión de colchicina a estos extractos no era competitiva y que los extractos de tubulina de formas embrionarias de A. suum eran muy sensibles a los efectos de la benzimidazoles (Friedman, 1980). En la etapa embrionaria, los parásitos son independientes de nutrientes externos y el efecto del antihelmíntico sobre los procesos metabólicos sería mínimo. Hubo una diferencia 250 a 400 veces en las constantes de inhibición de unión de colchicinas en presencia de mebendazol o fenbendazol a los extractos de tubulina embrionario de A. suum y la tubulina extraída del cerebro bovino. Por lo tanto, las diferencias en la unión de estos benzimidazoles a la tubulina de los parásitos y tejidos de mamífero pueden dar cuenta de la toxicidad diferencial de los benzimidazoles entre el huésped y las células parasitarias.

La unión diferencial de benzimidazoles a la tubulina de las fuentes parásitas y de mamíferos no tiene en cuenta diferencias en la toxicidad de algunos de los benzimidazoles a huésped y las células de parásitos. Posteriormente se encontró que el mebendazol, albendazol, fenbendazol, parbendazol y oxibendazol tenía actividad inhibitoria semejante frente a la polimerización de la tubulina de los nemátodos y mamíferos, pero oxfendazol tuvo una mayor actividad frente a la tubulina parasitaria que a la tubulina de mamíferos, y luego se encontró que el fenbendazol, albendazol y parbendazol tenían una potencia similar como inhibidores de ensamblaje de los microtúbulos contra la tubulina de mamífero y nemátodos pero oxfendazol y tiabendazol fueron más eficaces en la prevención del montaje de microtúbulos de nemátodos. Utilizando

tubulina extraída del cerebro de oveja, se encuentra una correlación entre la actividad antimicrotubular in vitro y la actividad antihelmíntica con parbendazol, fenbendazol, oxibendazol, albendazol, tiabendazol y cambendazol, pero no para mebendazol y oxfendazol.Estos autores sugirieron que las posibles discrepancias entre las actividades in vivo e in vitro pueden ser debido a la farmacocinética de los fármacos en el huésped o a las diferencias en la tubulina de helmintos y de mamíferos. Investigadores compararon la actividad ovicida de huevos de nematodo con la unión a tubulina de mamífero de algunos de los benzimidazoles y encontró una buena correlación de la potencia del fármaco, lo que sugiere que la inhibición de la polimerización de tubulina era el modo de acción de los benzimidazoles, cuando actúan como drogas ovicidas. Existe una correlación entre la estabilidad de la unión de mebendazol a la tubulina de F. hepatica, Echinococcus granulosus y Haemonchus contortus y la eficacia del medicamento (Lacey, 1988). Sin embargo, estas diferencias de los benzimidazol a la unión de tubulina de una variedad de especies de parásitos no tuvieron en cuenta todas las diferencias terapéuticas observadas in vivo.

Los benzimidazoles son eficaces contra los nemátodos parásitos, pero su eficacia contra los trematodos, por ejemplo F. hepatica, se limita a albendazol y el triclabendazol. Cambendazol, parbendazol. oxibendazol, mebendazol y albendazol se unen a la tubulina extraída de F. hepatica pero el triclabendazol no se une. Esto sugiere que la acción del albendazol contra F. hepatica puede ser debido a la unión a tubulina, pero el triclabendazol puede tener otras acciones contra los trematodos.

2. EFECTO EN LA ASIMILACIÓN DE GLUCOSA Y PROCESO RESPIRATORIO

Las funciones que mantienen la vida del parásito están basadas principalmente en la mantención de un sitio de alimentación y en la utilización del alimento ingerido para generar energía química necesaria para la realización de sus procesos vitales.

Los helmintos obtienen energía por la ingestión de hidratos de carbono (glucosa). Estos participan en un proceso de fermentación anaerobia cuyos productos finales son ácidos grasos orgánicos y alcoholes. Dicha energía es consumida por el parásito para desarrollar sus funciones de motilidad y reproducción. Un modo de acción de los benzimidazoles, se manifiesta a través de la interferencia de procesos metabólicos tendientes a la obtención de energía, ya sea mediante la inhibición de reacciones enzimáticas, o bien interfiriendo directamente en el transporte de glucosa, procesos ambos que resultan de importancia vital para la sobrevivencia del parásito.

Los primeros estudios sobre el modo de acción de benzimidazoles apuntaban hacia el metabolismo de carbohidratos. Lacey en 1988, expone una acción de distintos benzimidazoles sobre el metabolismo anaerobio, mediante la inhibición del enzima fumarato reductasa por tiabendazol, impidiendo que el NADH en presencia del enzima fumarato reductasas se oxide, bloqueando así, la oxidación celular y el transporte de electrones a nivel de la célula, lo cual conlleva a la inhibición en la formación de ATP necesario para la contracción muscular.

Los benzimidazoles y sus derivados también han demostrado inhibir la receptación de glucosa tanto in vivo como in vitro en numerosas especies de helmintos tales como A. suum, T. spiralis, S. mansoni, M. expansa e H. diminuta, en algunos casos asociado a la depleción de los niveles de glucógeno de los parásitos, reserva energética indispensable; este efecto, junto con la acumulación de acetil-colinesterasa, ha sido observado con albendazol, parbendazol, oxibendazol y oxfendazol. Una inhibición en la captación de glucosa fue vista también en F. hepatica, T. colubriformis, N. dubius, e H. contortus.

Sin embargo Lacey concluye que los diversos efectos de los benzimidazoles, tanto a nivel bioquímico como celular, se deben fundamentalmente a la interacción de este fármaco con una proteína del citoesqueleto eucariota, la tubulina.

La acción que ejercen los benzimidazoles sobre la tubulina está relacionada con la captación de la glucosa. El albendazol produce alteraciones degenerativas en las células del tegumento y del intestino del parásito al unirse a la tubulina de los sitios sensibles a la colchicina, inhibiendo así por polimerización o su incorporación a los microtúbulos. La pérdida de microtúbulos altera la captación de glucosa por las larvas y formas adultas de los parásitos sensibles y agota los depósitos de glucógeno. Los cambios en el retículo endoplásmico, mitocondrias de la capa germinal y la liberación subsiguiente de lisosomas hacen que baje los niveles de ATP. Debido a que se produce una disminución de la energía en el parásito, este se inmoviliza y finalmente muere.

DIFERENCIAS EN LA SENSIBILIDAD DE LAS CÉLULAS DEL HUÉSPED Y PARASÍTARIAS AL EFECTO DE LOS BENZIMIDAZOLES

Se sugiere que la acción antihelmíntica de los benzimidazoles se debe a diferencias en la sensibilidad de las células huésped y del parásito a los efectos de los benzimidazoles. Se piensa que los microtúbulos son esenciales para la secreción de enzimas por los parásitos y in-vitro estudios de Nippostrongylus bradensis (Watts et al., 1982) indicaron que la acetilcolinesterasa era inhibida por benzimidazoles. Una reducción en la secreción de actylcolinesterasa en la presencia de benzimidazoles se ha demostrado en Trichostrongylus colubriformis y estaba relacionado a la desaparición de microtúbulos los cuales fueron examinados ultraestructuralmente.

Las diferencias en la sensibilidad del huésped y parásitos a los efectos de los benzimidazoles se debe a diferencias en la estructura de los microtúbulos en las células. Estudios ultraestructurales con Ascaris galli y T. colubriformis revelaron diferencias en los números de protofilamento en los microtúbulos de las células de los parásitos en comparación con células de mamífero (Davis & Gull, 1983). Estos autores encontraron que las células de mamífero tenían 13 protofilamentos en los microtúbulos mientras que los parásitos tuvieron células con 11, 12 y 14 protofilamentos en los microtúbulos.

Microtúbulos y número de microfilamentos en mamíferos

METABOLISMO

Los benzimidazoles se metabolizan ampliamente después de la administración oral, pues muchos son prodrogas que presentan su forma activa al reaccionar con enzimas para que de esta manera se incremente la solubilidad de estos compuestos altamente insolubles.El compuesto original es generalmente de corta duración y los metabolitos predominan en el plasma, tejidos y excrementos.

El metabolismo de las moléculas externas como drogas y toxinas ocurre en el hígado. Dos tipos de reacciones están envueltas en la desactivación de estos componentes.

Las reacciones de Fase I tienden a ser catalizadas por complejos enzimáticos que contienen flavina, citocromo P450 hemo asociado y el sistema flavina monoxigenasa microsomal. Estas enzimas catalizan la entrada de los grupos activos como hidroxilos, carboxilos, aminos y sulfidrilos hacia el sustrato orgánico, pero no necesariamente están envueltos en reacciones de detoxificación. Un aumento en las concentraciones del citocromo P450 y la proliferación del retículo endoplasmático liso puede ser inducido al aumentar las concentraciones de la droga.Las reacciones de Fase II ocurren en el sitio en el cual se introducieron los grupos activos en la Fase I. Estas reacciones comprenden la conjugación de las moléculas desactivadas hacia aminoácidos, sulfatos, carbohidratos, sales biliares y están relacionadas con la ruta que siguen para su eliminación.

1. RUTAS METABÓLICAS

Como regla, los benzimidazoles tienen una solubilidad limitada en agua y pequeñas diferencias en solubilidad pueden tener una gran influencia sobre la absorción y su eficacia resultante. Los metabolitos primarios formados generalmente son resultado de los procesos normales oxidativos e hidrolíticos y son más solubles que los iniciales.

La conjugación es un fenómeno frecuente y en algunos casos se convierten en los productos mayoremente observados. El metabolismo primario y la toxicidad de estos compuestos está generalmente controlada por el sustituyente en R2 y una variedad de reacciones de la Fase I de tipo se han observado en esta posición, incluyendo la hidroxilación (tiabendazol, parbendazol), S-oxidación (albendazol, fenbendazol), y la reducción (mebendazol).

Aunque la descarboxilación hidrolítica del grupo carbamato a amina es un hecho común, otras reacciones metabólicas que implican el núcleo de bencimidazol por sí mismo (por ejemplo, hidroxilación del anillo y N metilación-) se producen sólo en un grado limitado 4. Numerosos estudios sobre el metabolismo y la excreción de los benzimidazoles han llevado a cabo. Sin embargo, es evidente que en muchos casos, una proporción significativa de la dosis administrada es inexplicada en experimentos de balance.

Así, mientras que se sabe mucho del metabolismo de estos compuestos, los procesos son complejos, y muchas de las vías y los productos aún no se han dilucidado.

2. RUTAS ESPECÍFICAS DE ALGUNOS BENZMIDAZOLES

Tiabendazol y Cambendazol son benzimidazoles tiazolilo (Fig. 1), que probablemente deben su actividad antihelmíntica a la molécula parental. Tiabendazol se oxida rápidamente en el ganado vacuno y las cabras a 5-hidroxitiabendazol, metabolito que no es antihelmínticamente activo, mientras que el metabolismo se produce más lentamente en ovejas, lo cual puede explicar la mayor eficacia del fármaco contra los nemátodos pulmonares y gastrointestinales en esta especie.

Oxibendazol sufre metabolismo oxidativo y alquilativo. Mientras que los dos 5-ceto-benzimidazoles sustituidos, Mebendazol y Flubendazol sufren reducción de carbonilo hacia alcohol. El alcohol metabolito de Mebendazol alcanza mayores concentraciones en la sangre de las ovejas que la molécula parental. Sin embargo, los metabolitos de mebendazol no son biológicamente activos y contribuyen poco a su eficacia antihelmíntica.

El Albendazol, Fenbendazol y Triclabendazol son benzimidazoles sulfuro disponibles en el mercado. Cada uno es conocido por ser reversiblemente metabolizados a su derivado sulfóxido y los sulfóxidos de albendazol (es decir, óxido de albendazol) y febendazole (es decir, ox-fendazole) también se producen comercialmente como antihelmínticos.

Los sulfóxidos de Albendazol, Fenbendazol y Triclabendazol todos sufren aún más el metabolismo de sulfonas por una oxidación irreversible. En las ovejas, luxabendazole se excreta ampliamente inalterada en las heces aunque metabolismo en el derivado de 6-hidroxi ocurre y este es el metabolito principal en la orina.

Vías metabólicas de algunos benzimidazoles y pro-benzimidazoles antihelmínticos

ESPECTRO DE ACTIVIDAD

Los benzimidazoles son antiparasitarios internos que se usan abundantemente para el control de gusanos endoparásitos del ganado en bovinos, ovinos, caprinos, porcinos y aves, y como desparasitantes para perros y gatos. También se emplean en la agricultura para el control de nematodos parásitos de diversos cultivos.

Los benzimidazoles más importantes para uso en el ganado y las mascotas son el Albendazol, febantel (pro-benzimidazol), fenbendazol, mebendazol, netobimín (pro-benzimidazol), oxfendazol, oxibendazol, parbendazol, ricobendazol, tiabendazol, tiofanato (pro-benzimidazol), triclabendazol

Todos los benzimidazoles son nematicidas (excepto el triclabendazol). Varios también tienen efecto cestodicida o tenicida( p.ej. el fenbendazol y el oxfendazol); y uno (el albendazol) también es fasciolicida.

El triclabendazol es una excepción entre los benzimidazoles pues es eficaz contra adultos y todos los estadios de desarrollo de las Fasciolas, pero no contra nematodos ni cestodos.

Otros nematicidas como el febantel, el netobimín y el tiofanatose conocen como pro-benzimidazoles (o pre-benzimidazoles) porque, poco después de ser administrados y ya en el cuerpo del hospedador, se transforman (sobre todo en el hígado) en un benzimidazol que es el que aporta la eficacia antihelmíntica. El febantel se transforma en fenbendazol, el netobimín en albendazol, y el tiofanato en un compuesto benzimidazólico no comercializado como tal. Los pro-benzimidazoles suelen ser más solubles en agua y por tanto de más fácil formulación y administración. También parece que se absorben mejor que los benzimidazoles correspondientes.

TOXICIDAD

Los antihelmínticos de benzimidazol tienen tienen altos índices terapéuticos y al evaluar los componentes menos solubles (por ejemplo fenobendazol y oxofendazol) no se han podido establecer dosis letales.

La baja solubilidad de los componentes más potentes de benzimidazol puede causar esta baja toxicidad porque insuficiente droga es absorbida como para tener un efecto tóxico. Los reportes de toxicidad aguda de benzimidazol en animales domésticos son muy limitados. Se ha demostrado que altas dosis de thiabendazol administrado durante un período prolongado produjo una gradualmente desarrollada anemia en perros, posiblemente causada por la incrementada destrucción de sangre. (Seiler 1975).

La toxicidad con benzimidazoles causa hemorragias gastrointestinales y anemia que pueden resultar en estados de shock y muerte, especialmente con los componentes más solubles del benzimidazol y en animales inmaduros.

En ovinos, el tratamiento con cambendazol causó edema pulmonar e hidrotórax los cuales fueron fatales en algunos casos. Se pensó que fue una reacción anafiláctica que tuvo poca incidencia y que había una posible conexión al alimentarlos con raciones concentradas (Pricahrd 1978). La parálisis en corderos luego de la administración de sobredosis de parbendazol también ha sido reportada. (Prozesky 1982).

Sin embargo, el efecto tóxico principal de los componentes de benzimidazol involucra a su efecto teratogénico. Este efecto varía con la estructura del benzimidazol y hay una variación de susceptibilidad por especies. El posible efecto teratogénico de los benzimidazoles fue identificado primero con el parbendazol en ovejas y estudios extensivos fueron llevados a cabo en animales preñados usando este compuesto. Los defectos congénitos principales identificados en corderos fueron malformaciones esqueléticas, que ocurrieron principalmente en huesos largos, pelvis, articulaciones, dedos y no hubo lesiones del SNC identificadas. El tratamiento de ovejas hembras con parbendazol durante el embarazo no tuvo efecto en la mortalidad de ovejas hembras, sexo y peso de corderos y número de abortos.

La etapa de gestación cuando los animales fueron tratados con benzimidazol fue encontrada crítica, con el efecto teratogénico exhibido cuando el tratamiento fue dado en la 3ra semana de gestación, especialmente en el día 17. El efecto teratogénico con parbendazol fue notado en animales a los que les dieron la droga en una tasa de dosis incrementada, aproximadamente 2 veces la dosis, y la administración de la dosis normal no tuvo efectos adversos.

Reportes de malformaciones congénitas resultantes de la administración de antihelmínticos de benzimidazol durante la gestación temprana de ovejas hembras han sido hechas con cambendazol oxfendazol albendazol y febantel. Sin embargo, fenbendazol mebendazol y oxibendazol no parecen ejercer un efecto teratogénico en ovejas cuando se administran en la gestación temprana.

Otras especies de animales domésticos son menos sensibles que las ovejas a la actividad teratogénica de los benzimidazoles. En ganado, la administración de, fenbendazol, oxfendazol y albendazol durante el embarazo no causó incremento en la incidencia de anormalidades

congénitas en las crías. Resultados similares han sido encontrados en cerdos y caballos, aunque el cambendazol pueda tener un efecto teratogénico en el caballo. En aves de corral en reproducción, el tratamiento con cambendazol causó una diarrea pasajera pero no hubo efecto en la producción de huevos, fertilidad y en habilidad de rotura del cascarón. Estas diferencias entre especies en la sensibilidad a la actividad teratogénica de los benzimidazoles puede darse debido a la cinética y metabolismo de las drogas en varias especies. El sustituyente presente en la posición 2 del anillo de benceno puede ser importante en dictar la teratogenicidad del compuesto, siendo 2-furoamido y 2-amino benzimidazoles no tóxicos y los grupos metil, etil, y propil carbamato, 3-metilureido, ciclopropano, carboxamido y acetamido produciendo componentes tóxicos.

Los efectos tóxicos de los componentes del benzimidazol pueden estar relacionados a su actividad antimicrotubular. Pueden reducir la secreción de leche, causar una reducción en la secreción de bilis y reducir la secreción de enzimas colinesterasa. El tratamiento de ovejas con albenzadol y cambendazol ha resultado en alopecia. Sin embargo, durante estudios en el cambio en la ultraestructura de células parásitas bajo la influencia de benzimidazoles administradas a dosis normales, se notó que no hubo efecto en microtúbulos, o integridad celular en el tracto intestinal del hospedero. En ratas macho, el tratamiento con altas dosis de carbenzadim causó degeneración testicular y espermatogénesis anormal (Styles & Garner 1974).

El efecto antimicrotubular de los compuestos de benzimidazol puede causar el trastorno del huso mitótico. Esto podría llevar a la no disyunción de cromosomas durante la replicación celular y los benzimidazoles son sospechosos de tener un efecto mutagénico. En mamíferos, sin embargo, cambios en el número de cromosomas usualmente lleva a la muerte celular. Esta debe ser la razón por la que no hay correlación entre la actividad antimitótica y el efecto mutagénico de los componentes del benzimidazol. La actividad mutagénica de los benzimidazoles ha sido demostrada en bacterias y cultivos de células mitóticas, pero solo el carbezadim ha mostrado efectos mutagénicos en mamíferos a altas dosis, con efectos en el micronúcleo y pruebas de mamíferos en ratones y anormalidades cromosómicas en la médula ósea en ratones y hámsters.Efectos mutagénicos también han sido reportados. Estudios indican que algunos benzimidazoles ejercen una acción aneugénica, es decir, actúan como agentes químicos que, a nivel molecular, impiden la fijación de las fibras del huso al cinetocoro y, por ende, el desplazamiento de cromosomas en la anafase.

Cuadro 1. Resumen de los resultados positivos y negativos indican acción sobre la tubulina y actividad aneugénica in vitro e in vivo.

Residuos de compuestos de benzimidazol en productos animales y tejidos puede ser importante en la consideración de salud pública. Los efectos tóxicos, especialmente los teratogénicos de los benzimidazoles a los mamíferos pueden ocurrir a niveles de dosis bajos y es por eso importante observar los tiempos de retiro de leche y carne. Entre los tejidos los benzimidazoles pueden estar unidos o no a las proteínas. Es probablemente la droga no unida o metabolitos quienes son candidatos a ejercer efectos tóxicos en mamíferos y los residuos muy cercanamente ligados a proteínas quienes persisten en tejidos por períodos de tiempo más largos de los pensados para ser de menor importancia toxicológicamente.

Cuadro 2. Límites residuales permitidos de benzimidazoles antihelmínticos, y la concentración fortificada de 1x usada en el estudio.

Por otro lado, para constituir una formulación farmacéutica de aparición reciente en el mercado nacional, no existen antecedentes acerca de las concentraciones de metabolitos residuales en tejidos de consumo para estos fármacos cuando se administran asociados, por lo que se han realizado estudios que tienen por objetivo determinar la presencia y persistencia de residuos de abamectina y triclabendazol o sus principales metabolitos en tejidos comestibles, tales como músculo, hígado, riñón y grasa, posterior a la administración de una formulación para uso oral en bovinos.

Cuadro 3. Concentraciones promedio de abamectina en hígado, grasa, riñón y músculo de bovinos tratados con la asociación abamectina-triclabendazol determinadas a los 7 y 14 días porstratamiento

Cuadro 4. Concentraciones promedio de triclabendazol sulfona en hígado, grasa, riñón y músculo de bovinos tratados con la asociación abamectina-triclabendazol determinadas a los 7 y 14 días porstratamiento.

En este estudio, los niveles residuales de ABM fueron inferiores al límite máximo de residuos establecido para este analito.

FARMACOCINÉTICA

Los primeros benzimidazoles (p.ej. tiabendazol, parbendazol) apenas se absorben del intestino del hospedador a sangre, probablemente debido a su escasa solubilidad en agua. Esto limita su eficacia contra gusanos no intestinales (p.ej. los pulmonares). Otros benzimidazoles (p.ej. el albendazol) son más solubles en agua y penetran con más facilidad en el flujo sanguíneo del hospedador a través del cual alcanzan a los gusanos en otros órganos distintos del intestino.

La retención de los benzimidazoles en el rumen en vez de pasar directamente al cuajar aumenta su absorción a sangre y su eficacia antihelmíntica. Por ello, todo lo que impida el paso de los benzimidazoles por el rumen puede afectar negativamente la eficacia de los benzimidazoles.

Por regla general, los benzimidazoles no tienen efecto residual, es decir, matan a los gusanos presentes en el hospedador durante unas horas tras la administración. Después se excretan rápidamente, sobre todo a través de las heces y, los más solubles, también a través de la orina.

RESISTENCIA A LOS BENZIMIDAZOLES

Se han publicado informes de la resistencia en los parásitos nemátodos a todos los principales grupos de antihelmínticos modernos, como los benzimidazoles, el grupo de levamisol/morantel y avermectinas. La resistencia de los nemátodos del ganado ovino y caprino a los efectos de antihelmínticos benzimidazoles y otros es de importancia económica en Australia, Nueva Zelanda, Sudáfrica y los países de América del Sur. Sin embargo, la incidencia de resistencia a los benzimidazoles es baja en el Reino Unido. Las diferencias climáticas entre el Reino Unido y Australia, Nueva Zelanda, Sudáfrica y países de América del Sur pueden ser importantes, puesto que influyen en la incidencia y el desarrollo de resistencia a los nemátodos de los efectos de los antihelmínticos. Además, los efectos económicos y la prevalencia producida por H. contortus en Australia, Nueva Zelanda. Sudáfrica y algunos países de América del Sur tienen una importancia significativamente mayor que en el Reino Unido, donde H. contortus se localiza principalmente en las regiones del sur del país. Informes de resistencia antihelmíntica en parásitos de ovinos en el Reino Unido se limita principalmente a los centros de investigación y hasta el sur de Inglaterra, donde las infecciones por H. contortus ocurren. Si hay resistencia en una población de nemátodos a un medicamento del grupo benzimidazol, por lo general hay resistencia a todos los benzimidazoles (Hall, 1978).

Esto se designa al lado la resistencia y se ha definido como la resistencia a un compuesto que es el resultado de la selección por otro compuesto con un modo de acción similar (Prichard et al., 1980). La resistencia desarrollada a estos antihelmínticos de amplio espectro se informó inicialmente de los EE.UU en una cepa de H. contortus. En 1987 se sugirió que los parásitos que eran resistentes a fenotiazinas fueron capaces de desarrollar resistencia a los benzimidazoles rápidamente. Una cepa de O. circumcincta resistente al tiabendazol fue identificado en una de las granjas. Otros informes de resistencia a los benzimidazoles en cepas de O. circumcincta se hicieron, y un estudio de resistencia a los antihelmínticos en el sur de Inglaterra encontró resistencia a los benzimidazoles en H. contortus y O. circumcincta en muchas granjas.

La prevalencia de la resistencia en los parásitos del ganado a los efectos de antihelmínticos es baja, pero ha habido informes de resistencia a los benzimidazoles en T. axei de y la resistencia a los benzimidazoles en Cooperia oncophora en Nueva Zelanda. Resistencia a los benzimidazoles en estróngilos de caballo se ha reportado en Australia, EE.UU., Canadá, Alemania y el Reino Unido.

Los mecanismos por los cuales los parásitos se han hecho resistentes a los efectos de antihelmínticos son desconocidos. Se han observado cambios en el metabolismo de carbohidratos en los parásitos resistentes a benzimidazol en comparación con el metabolismo en los parásitos susceptibles (Bennet, 1981). No hubo una reducción en la absorción de los benzimidazoles por parásitos resistentes a estos fármacos. Las pruebas bioquímicas realizadas en larvas infectivas de cepas de H. contortus han revelado diferencias en la actividad esterasa no específica entre cepas de los parásitos benzimidazol-resistentes y susceptibles.

Alternativamente, el aumento de la acción de esterasas en O. circumcincta benzimidazol-resistente puede ser un mecanismo bioquímica precoz a lo largo de la vía de desarrollo de la resistencia a los benzimidazoles. Estudios sobre una cepa cambendazol-resistente de H. contortus demostraron que, en presencia de los benzimidazoles, los parásitos adultos fueron capaces de aumentar su metabolismo de la glucosa, mientras que el catabolismo de la glucosa no fue afectado en un benzimidazol-susceptible cepa de H. contortus. Es posible que el aumento del metabolismo de parásitos resistentes esté relacionado con niveles aumentados de enzimas que incluyen esterasas, y éstas pueden desempeñar algún papel en el desarrollo de resistencia a los benzimidazoles, además de los posibles cambios en la afinidad de la tubulina en los parásitos resistentes para bencimidazoles.

Se cree que los antihelmínticos benzimidazoles afectan a los microtúbulos en los parásitos. Se encontraron diferencias en la unión a la tubulina de benzimidazoles a partir de cepas benzimidazol-resistentes y susceptibles de Aspergillus nidulans. En los nemátodos, se observaron diferencias en la secreción de la acetilcolinesterasa entre cepas benzimidazol-resistentes y susceptibles de T. colubriformis incubadas en presencia de benzimidazoles. Esto se correlacionó con la presencia de microtúbulos en las células intestinales de los parásitos benzimidazol-resistentes en comparación con la desaparición de los microtúbulos en los parásitos susceptibles examinados ultraestructuralmente a intervalos después de la incubación con los benzimidazoles.

Una reducción de la unión de los benzimidazoles a la tubulina se sugirió como el mecanismo bioquímico para el desarrollo de resistencia a los antihelmínticos de benzimidazol. Posteriormente se descubrió una forma mutante de la molécula tubulina en una cepa resistente a benzimidazol de Physarum polycephalum y sugirió que esto podría ser responsable de la resistencia a los benzimidazoles. Un ensayo de unión a tubulina para medir la unión diferencial de los benzimidazoles tritiados a partir de extractos de parásitos tubulina benzimidazol-resistente y susceptible se ha descrito. En este ensayo, extractos de parásitos resistentes a benzimidazol se unen menos al benzimidazol que los extractos de benzimidazol susceptibles a los parásitos. Una comparación entre la actividad ovicida de benzimidazoles y su capacidad para unirse a tubulina extractos mostraron una buena correlación para una gama de benzimidazoles. Sin embargo, el mebendazol es el benzimidazol de elección para este.

La alteración en las moléculas de tubulina no puede ser el único mecanismo para el desarrollo de resistencia a los nemátodos en las ovejas. Se uso varias cepas de O. circumcincta resistente a los efectos de benzimidazoles, y dio como resultado que la actividad ovicida de albendazol no se correlacionaba con la capacidad de unión a tubulina de los extractos en todas las cepas de los parásitos resistentes.

Los mecanismos por los cuales se da una resistencia genética son desconocidos. Estudios sobre la resistencia a los benzimidazoles en H. contortus han producido teorías en conflicto en el modo de herencia de la resistencia en esta especie. En 1979 se encontró que la resistencia al tiabendazol en H. contortus no estaba ligada al sexo, sino se hereda como un rasgo semidominante y probablemente involucrado a más de un gen. En 1981 también se encontró que la resistencia al benzimidazol en H. contortus no estaba ligado al sexo, pero estos autores sugieren que la resistencia fue heredada probablemente recesiva y fue multigénica. La resistencia a los benzimidazoles en una cepa de T. colubriformis se encontró controlado por más de un gen y la resistencia se hereda como un rasgo semidominante con alguna influencia materna.

Un mecanismo similar para la herencia de la resistencia a los benzimidazoles en O. circumcincta se ha sugerido. El mecanismo de la herencia de características de resistencia en O. circumcincta es desconocida. Dos investigadores han sugerido que la herencia de la resistencia a los benzimidazoles en H. contortus no es ligada al sexo y la resistencia es controlada por más de un gen. Luego se encontró que en los cruces entre cepas resistentes y susceptibles de H. contortus la generación F1 fue similar a la cepa susceptible en lo que respecta a la resistencia al benzimidazol. Estos autores sugirieron que la resistencia era por lo tanto, una característica recesiva. Posteriores estudios obtuvieron resultados similares, pero adicionalmente se observó que la descendencia de cruces con el componente resistente del lado materno mostró una mayor resistencia en ensayos de eclosión de los huevos. En 1988 se observó una influencia materna sobre el nivel de resistencia en los cruces con las cepas benzimidazol-resistentes y susceptibles, de T. colubriformis. Se sugirió que la resistencia benzimidazol en T. colubriformis se hereda como un rasgo semidominante con algún aumento del efecto materno y la resistencia global fue controlada como un rasgo poligénico. La influencia materna sobre la resistencia observó en los huevos producidos por cruces de parásitos resistentes y susceptibles podría ser debido a la estructura del huevo, que se produce en el parásito de la hembra y por lo tanto habría un mayor efecto materno en el huevo (Le Jambre, 1979). También pudo comprobarse que el aumento del nivel de resistencia en los cruces donde las características de resistencia materna en lugar de origen paterno persistió en las etapas posteriores parasítica del nematodo, aunque las diferencias eran menores que los detectados en los huevos.

Las especies predominantes de parásitos tiene una influencia importante en la velocidad de desarrollo de la resistencia, con predominio de resistencia a los benzimidazoles en las zonas donde las infecciones por H. contortus son un problema importante en el ganado ovino. La frecuencia de los tratamientos antihelmínticos tiene una relación directa con el desarrollo de la resistencia. Si el intervalo entre tratamientos se reduce cerca del período pre-patente para el parásito a continuación, la selección de resistencia se incrementa debido a los parásitos que pueden sobrevivir solamente al tratamiento antihelmíntico son los huevos, que se convertirán en la próxima generación de parásitos. Otros estudios indicaron que la resistencia a los benzimidazoles en una cepa de H. contortus desarrolla de manera lente si un gran número de parásitos se mantuvo como una reserva de antihelmíntico-susceptible de larvas en el pasto.

La reversión a la susceptibilidad en cepas resistentes a un benzimidazol de H. contortus y T. colubriformis fue reportado. Sin embargo, en otros estudios de reversión a la susceptibilidad de los parásitos resistentes a un benzimidazol no ha ocurrido. La aptitud de los parásitos resistentes para sobrevivir en el medio ambiente influirá en el desarrollo de la resistencia. La comparación de las características fisiológicas de H. contortus benzimidazol-resistente y una cepa susceptible sugiere que los parásitos resistentes mostraron un aumento del fitness.

Las combinaciones de fármacos pueden tener un mayor efecto antihelmíntico contra parásitos resistentes; y bajos niveles de levamisol, en combinación con los benzimidazoles, puede aumentar la eficacia de antihelmínticos de la familia de los benzimidazoles. El uso de parbendazol combinado con un moderno benzimidazol aumenta la duración de la acción del benzimidazol y puede aumentar la eficacia del benzimidazol contra los parásitos resistentes. Prolongar el tiempo de exposición a los antihelmínticos para nemátodos benzimidazol-resitentes puede aumentar la eficacia de los bezimidazoles (Le Jambre, 1982).

CONCLUSIONES

Los benzimidazoles han sido y resultan ser antihelmínticos muy importantes para animales como para humanos, por su especificidad, efectiva actividad antiparasitaria y amplio espectro.

La actividad antimitótica de los benzimidazoles es debido a la unión a tubulina. La unión de moléculas de benzimidazoles a la tubulina causó la inhibición de la formación de microtúbulos, lo que resulta en la interrupción de la división celular. Después de la exposición a un benzimidazol se da la desaparición de los microtúbulos citoplasmáticos, lo que causa una interrupción en la migración de los orgánulos subcelulares, con un fracaso de transporte de gránulos de secreción. Esto resulta en un almacenamiento prolongado del material secretorio dentro de las células con la lisis eventual del citoplasma de la célula y la desintegración de las células del parásito.

La inhibición del metabolismo de la glucosa causada por la acción farmacológica de los benzimidazoles está relacionada con su actividad frente a las tubulinas, siendo última la base de la actividad antihelmíntica de los benzimidazoles.

La diferencia principal en la mayor sensibilidad que tienen los benzamidazoles en los parásitos que en mamíferos radica en la diferencia estructural de los microtúbulos, los cuales tienen en mamíferos 13 microfilamentos mientras que en parásitos pueden tener 11, 12 hasta 14 microfilamentos.

El metabolismo de los benzimidazoles ocurre en el hígado y existen dos tipos de reacciones envueltas en la desactivación de estos componentes. La fase I comprende reacciones que permiten el ingreso de los metabolitos activos al sustrato y la fase II la cual implica reacciones que intervienen en la ruta de su eliminación.

Los mecanismos por los cuales los parásitos se han hecho resistentes a los efectos de benzimidazoles aun no se conocen en su totalidad. Sin embargo, se sabe que estos han adquirido modificaciones del transporte de secreción de enzimas, así como cambios genéticos y tolerancia a una mayor concentración de dichos antihelmínticos.

Dado a su baja solubilidad, los benzimidazoles no tienen una toxicidad significativa. Sin embargo, hay que tener en cuenta que residuos de estos metabolitos pueden encontrarse en tejidos, leche y queso proveniente del ganado medicado, por lo que es de importancia en el consumo humano.

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