Farmaci antinfiammatori: FANS, Aspirina e Paracetamolo, meccanismi d'azione

Farmaci Antinfiammatori

In questa e nelle prossime lezioni ci si occuperà dei farmaci antinfiammatori; si farà qui particolare riferimento ai FANS con focus su Aspirina e Paracetamolo.

Dividiamo i farmaci antinfiammatori in diverse categorie:

• Antinfiammatori non steroidei (FANS) o Non Steroidal Anti-Inflammatory Drugs (NSAID) (es. Aspirina)
• Steroidei (es. cortisonici)
• Nuovi farmaci antiartritici (es. farmaci biologici nuovi, di cui molti contenenti TNF alfa)
• Farmaci utilizzati nella gotta (es. allopurinolo)

Questa classe di farmaci è estremamente importante perché i fenomeni infiammatori (quando alterati verso l'eccesso) sono sempre più centrali nella ricerca per il trattamento e la prevenzione di numerosissime condizioni patologiche nelle quali l'infiammazione si è rivelata essenziale fattore eziopatogenico.

Nel 2021 un intero numero di "Science" è stato dedicato all'Infiammazione, in particolare alla sua rilevanza nel predisporre ad insorgenza di malattie neurodegenerative a livello centrale (Morbo di Alzheimer).

Antinfiammatori Non Steroidei (FANS)

Classe di farmaci tra i più diffusi e comunemente utilizzati in terapia; esistono più di 50 molecole diverse tipicamente somministrate per via orale. Sono però disponibili anche sotto forma di pomate, di colliri (per uso oftalmico) e come supposte (uso prevalentemente pediatrico).

Molti di essi sono, ad oggi, facilmente reperibili senza ricetta e a prezzi ridotti in quanto, trattandosi nella maggior parte di farmaci vecchi (aspirina rilasciata in commercio 124 anni fa, nel 1899), il brevetto è scaduto e risultano oggi disponibili come generici.

Hanno tutti, a parte qualche eccezione (es. paracetamolo), 3 effetti tutti mediati dal medesimo meccanismo d'azione:

1. Antinfiammatorio
2. Analgesico
3. Antipiretico

A questi si può aggiungere un quarto effetto proprio, però, solo dell'Aspirina:

1. Antiaggregante piastrinico

Classificazione FANS per Struttura Chimica

Classificati in base alla loro struttura chimica, come:

• Derivati dell'acido salicilico (acido acetilsalicilico)
• Derivati dell'acido acetico (indometacina)
• Derivati dell'acido propionico (ibuprofene, naproxene)
• Oxicam derivati (piroxicam)
• Fenamati (acido fenamico)
• Coxib (celecoxib, sono inibitori selettivi della COX 2)
• Altri con strutture chimiche diverse come il Nimesulide (corrisponde all'Aulin®)

Alcune molecole, nonostante siano prive di effetto antinfiammatorio, vengono fatte rientrare nella categoria FANS in quanto condividono con essi il meccanismo d'azione; effetti analgesico e antipiretico mantenuti:

1. Derivati del para-aminofenolo (Paracetamolo)
2. Pirazolonici (Metamizolo)

Il più rilevante tra questi farmaci è sicuramente il derivato del para-aminofenolo Paracetamolo, noto in Italia con il nome di Tachipirina, il brand più famoso.

Interesse della Ricerca sui FANS

Alcuni dei FANS più citati sono sul mercato da secoli ma l'interesse nei loro confronti è continuo e crescente. Si osservi il Paracetamolo, rilasciato nel 1955, le cui citazioni sono quasi raddoppiate in pochi anni. Ciò è legato essenzialmente a due motivi principali:

1. La maggior parte sono farmaci antinfiammatori quindi hanno, di base, un ruolo notevole nel campo generale della farmacologia;

L'interesse della ricerca Citazioni PubMed 22/11/2011 31/10/2018 Acido acetilsalicilico 48519 63243 · Indometacina 39169 46634 · Ibuprofene 9057 13628 · Paracetamolo 15255 26076 Naproxene 4785 6451 · Nimesulide 1337 1655

1. Essendo farmaci utilizzati da molto tempo, se ne possiede una conoscenza ormai abbastanza complessiva (effetti collaterali, meccanismi d'azione etc.) ed avendo questi un indice tossicologico [rate record tossicologico? non chiaro cosa dica il professore, parla di indice terapeutico?] abbastanza benigno, ben si prestano alla ricerca di nuove applicazioni, testandoli a dosaggi diversi.

Cenni Storici sui FANS

Solo dal 1899 con l'affermarsi sul mercato dell'Aspirina, poi con il Paracetamolo nel 1955 e l'Ibuprofen nel 1969 questa classe di farmaci ha definitivamente ottenuto la diffusione che oggi conosciamo.

Fino al 1971, in realtà, i FANS venivano usati con applicazioni terapeutiche precise senza conoscerne il meccanismo d'azione. Era infatti nota la loro efficacia contro infiammazione febbre e come analgesici ma non se ne conoscevano gli effetti biologico-molecolari.

[n.d.s. il professore paragona tale fenomeno a quanto avvenuto con la Nitroglicerina, con somministrazione sublinguale, usata senza conoscere i meccanismi che ne determinassero l'efficacia terapeutica in episodi anginosi; meccanismo vasodilatatore legato al rilascio di NO poi scoperto da Louis Ignarro, studi per cui ha ricevuto il Nobel]

Risale proprio al 1971 il lavoro di John Vane, per il quale riceverà il Nobel nel 1982, pubblicato su "Nature", nel quale si evidenza il ruolo dei FANS come inibitori della sintesi delle prostaglandine attraverso inibizione delle cicloossigenasi 1 e 2.

Da queste evidenze, negli anni '90 si iniziano a sviluppare i farmaci inibitori selettivi della COX 2 nel tentativo di produrre una classe di farmaci priva del principale effetto avverso dei FANS, dovuto alla sua azione sulla COX 1 (e in particolare su PGE2), la gastrotossicità.

Prostaglandine

Scoperte negli anni '30, in seguito al ritrovamento nel liquido seminale di una sostanza in grado di provocare contrazione della muscolatura liscia uterina, cui venne dato il nome di prostaglandina, ritenendo venisse prodotta a livello prostatico (si trattava della PGF2 alfa).

Solo diversi decenni dopo divenne chiaro come non si trattasse di una singola sostanza, bensì di un'intera famiglia di composti generati dai tessuti in seguito al metabolismo dell'acido arachidonico (acido 5,8,11,14-eicosatetraenoico).

Metabolismo dell'Acido Arachidonico

Quest'ultimo è un acido grasso insaturo a 20 atomi di C (da cui il suffisso "eicosa") con 4 ("tetra") doppi legami. Presente nei fosfolipidi delle membrane cellulari, esterificato in posizione 2.

Solo nel momento in cui viene rimosso dal fosfolipide cui è legato può iniziarne il metabolismo, tale distacco può avvenire con diverse modalità:

1. A singolo passaggio > catalizzato dal solo enzima fosfolipasi A2
2. A doppio passaggio > avviene a sua volta attraverso due vie in cui intervengono enzimi diversi, con formazione di diversi intermedi, al termine delle quali si ottiene, però, sempre arachidonato;
   1. Catalizzato da una fosfolipasi C e da una DAG lipasi
   2. Catalizzata da fosfolipasi D seguita da una fosfolipasi A2

Immagini del Metabolismo dell'Acido Arachidonico

1. Immagine a fianco: Singolo passaggio - struttura di un fosfolipide su cui agisce fosfolipasi A2; questa stacca dal fosfolipide in posizione 2 l'acido arachidonico che viene liberato Numero dell'atomo di carbonio Fosfolipasi A, O= 1 R- C-O-CH2 O=0 2 R-C-O-CH Fosfolipasi D Fosfolipasi A2 O 3 CH- 0 - P-O-R" OH Fosfolipasi C

2. Immagine a fianco: Doppio passaggio - dall'alto si osserva il fosfolipide su cui agiscono: a. A sinistra Fosfolipasi D, con formazione di Acido fosfatidico, poi attaccato dalla Fosfolipasi A2 ottenendo Acido Arachidonico b. A destra Fosfolipasi C che agendo sul fosfolipide in posizione 2 determina l'uscita di IP3 e formazione di intermedio DAG, sul quale agisce la DAG lipasi con liberazione di un glicerolo e formazione di Acido Arachidonico Fosfolipidi Fosfolipasi D Fosfolipasi C IP/IP 2/IP3 Acido fosfatidico Diacilglicerolo DAG-chinasi Fosfolipasi A2 DAG-lipasi + Glicerolo Arachidonato

Liberato l'Acido Arachidonico può essere metabolizzato negli eicosanoidi, una serie di composti prodotti principali del metabolismo.

Eicosanoidi e Funzioni Fisiologiche

Eicosanoidi metaboliti dell'acido arachidonico con importanti funzioni fisiologiche, scoperti negli anni '70, sono:

• Prostaglandine
• Prostacicline (PGI2)
• Trombossani
• Leucotrieni importanti nella farmacologia per la gestione dell'asma (alcuni anti-asmatici antagonizzano i recettori dei Leucotrieni)
• Lipossine

Prostaglandine e Trombossani sono anche definiti prostanoidi.

Tutti questi metaboliti vengono generati da due diverse vie enzimatiche:

• Cicloossigenasi (COX1 e COX2) > prostaglandine, prostacicline e trombossani (questi ultimi anche prodotti dalla trombossano sintetasi)
• Lipossigenasi > leucotrieni e lipossine (queste ultime anche generate dalla COX2)

Queste vie alternative costituenti il complesso metabolismo dell'acido arachidonico furono studiate e scoperte da due scienziati svedesi: Bergstrom e Samuelsson. Il loro lavoro, valsogli il Nobel per la medicina (1982, con Vane), ha permesso di chiarire il ruolo dell'acido arachidonico, dei suoi metaboliti all'interno della cellula e, conseguentemente, le modalità d'azione dei FANS nell'inibizione di questi.

Mediatori Derivati dai Fosfolipidi

Fosfolipide Fosfolipasi A .--- Glucocorticoidi (attraverso l'induzione della lipocortina) Arachidonato Liso-gliceril- fosforilcolina 12-lipossigenasi 15-lipossigenasi Ciclo-ossigenasi 5-lipossigenasi Endoperossidi ciclici 5-HPETE Cox-2 I glucocorticoidi inibiscono l'induzione Inibitori della TXA,-sintetasi O Inibitori della 5-lipossigenasi (ad es. zileutina) (vasodilatatore; aumenta la permeabilità vascolare; broncocostrittore; chemotassina) LTA 12 HETE (chemotassina) Lipossine AcB vasodilatatore; iperalgesico; blocca l'aggregazione piastrinica TKA (trombotico, vasocostrittore) LTB (chemotassina) Antagonisti delle PG (broncocostrittore: contrazione del miometrio) PGD (Inibisce l'aggregazione piastrinica; vasodilatatore) POE (vasodilatatore; iperalgesico) LTD (broncocostrittori; aumentano la permeabilità vascolare) Antagonisti dei leucotrieni FANS Antagonisti del PAF

Nell'immagine sopra sono riassunti i mediatori derivati dai fosfolipidi e le loro azioni, nonché i siti d'azione dei FANS. Si noti l'azione, a singolo passaggio, della fosfolipasi A2 che libera l'acido arachidonico poi metabolizzato per azione di diversi enzimi:

1. Lipossigenasi formano lipossine, che possono venire sintetizzate anche dalla COX 2
2. Cicloossigenasi generano degli intermedi, gli endoperossidi ciclici, da cui poi originano le vere e proprie prostaglandine PGF2alfa, PGE2, PGI2, TXA2
3. 5-lipossigenasi con formazione di leucotrieni (broncocostrittori)

Cicloossigenasi (COX)

Ne esistono due:

1. COX 1 (o PGHS 1: prostaglandin H1 synthetase) - enzima espresso costitutivamente nella maggior parte delle cellule
2. COX 2 (o PGHS 2) - indotta dallo stimolo infiammatorio nelle cellule infiammatorie. E' il bersaglio principale dei FANS

L'acido arachidonico viene metabolizzato dalle COX in un primo composto intermedio: PGG2 (endoperossido ciclico); successivamente grazie all'azione combinata di COX e di una POX (perossidasi) l'intermedio viene ridotto a PGH2 (un altro endoperossido ciclico). Sarà poi il PGH2 ad essere metabolizzato, in tessuti diversi, in prostaglandine diverse.