Sulfamidici e preparati di associazione: scoperta, meccanismo e classificazione

Sulfamidici e Preparati di Associazione

L'importanza dei sulfamidici si è ridotta per l'aumento delle resistenze da parte dei microrganismi patogeni in origine sensibili e per il fatto che sono stati sostituiti con antibatterici più attivi e meno tossici.

Scoperta del Lead

Agli inizi del XX secolo P. Ehrlich evidenziava che diversi coloranti azoici erano efficaci nelle tripanosomiasi sperimentali nel topo. Più tardi, agli inizi degli anni 30 Gerhard Domagk, alla Bayer in Germania, saggiò gli stessi coloranti in infezioni streptococciche al fine di individuare nuovi prototipi ad attività antibatterica. Uno di questi, il prontosil rubrum, mostrò sorprendenti risultati nelle infezioni streptococciche murine. L'attività in vivo non fu tuttavia confermata in vitro. Jaques e Thérése Trèfouel e coll. suggerirono che la marcata attività in vivo in assenza di azione in vitro fosse attribuibile ad una biotrasformazione metabolica del prontosil.

A conferma di tale ipotesi Essi dimostrarono che in vivo il prontosil rubrum subiva a livello epatico fissione riduttiva del gruppo aza. Fra le due ammine risultanti soltanto la p- aminobenzensolfonamide risultava possedere attività antibatterica.

NH2 NH2 H2N NH2 in vivo H2N N=N SO2NH2 H2N SO2NH2 Lead compound

Ottimizzazione del Lead

La più importante modificazione strutturale del lead p-amino-benzensolfonamidico verso la sua ottimizzazione è stata l'inserimento di sostituenti eterociclici sull'azoto sulfonamidico.

Congeneri di questo tipo mostrano uno spettro di attività allargato rispetto alla molecola madre come pure un miglior profilo farmacocinetico.

I sulfamidici possono essere suddivisi in 4 gruppi sulla base delle loro caratteristiche farmacocinetiche di assorbimento ed escrezione:

• sulfamidici prontamente assorbiti e rapidamente escreti: sulfafurazolo (sulfisossazolo), sulfametossazolo, sulfadiazina (BNF 82, 605);
• sulfamidici poco assorbiti o intestinali (attivi a livello del lume intestinale): sulfasalazina (salazosulfapiridina);
• sulfamidici ad azione protratta: sulfadossina;
• topici: sulfadiazina argentica, sulfacetamide, mafenide.

HON H S-N-Q O O funzione acida Q = Eterociclo

Sulfamidici Prontamente Assorbiti ed Escreti

H2N SO2NH N H2N SO2NH O N-O Sulfisossazolo (Sulfafurazolo) Sulfametossazolo N= H2N SO2NH N Sulfadiazina

Sulfamidici Poco Assorbiti o Intestinali

HOOC HO N=N 11 O 11 S-N OHN Sulfasalazina Salazosulfapiridina

Sulfamidici ad Azione Protratta

H3CO OCH3 HON 2 SONH N / N Sulfadossina

Sulfamidici Topici

N= H2N SO2NH-COCH3 H2N SO2N + N- Ag Sulfacetamide Sulfadiazinato di argento SO2NH-COCH3 H2N Mafenide

Spettro Antibatterico

I sulfamidici sono chemioterapici ormai attivi verso poche specie di batteri G+ e G-, anche se in origine, in assenza di resistenza, avevano dimostrato un largo spettro di azione. I batteri che possono essere suscettibili ai sulfamidici includono: Streptococcus pyogenes, Strept. Pneumoniae, Haemophylus influenzae, Haemophylus ducrey, Clamydiia trachomatis.

• 4 Conjunctival Epithelial Cell Cytoplasmic Inclusion Body (Clump of Chlamydia)

Streptococcus pneumoniae

Batteri Gram Positivi e Gram Negativi

GRAM POSITIF GRAM NEGATIF Staphylococcus aureus Moraxella catarrhalis Staphylococcus epidermidis Neisseria meningitidis Streptococcus pyogenes aérobie Streptococcus agalactiae Veillonella parvula anaérobie bacilles Streptococcus viridans Escherichia coli Salmonella sp Streptococcus pneumoniae Shigella Enterococcus sp Citrobacter sp Peptococcus niger anaéroble Peptostreptococcus sp Enterobacter sp fermentants Bacillus anthracis Bacilluscereus Proteus mirabilis Corynebacterium diphteriae Providencia Erysipelothrix rhuslopathlae Aeromonas sp Listeria monocytogenes Vibrio sp aéroble Nocardia sp. Pseudomonas aeruginosa Actinomyces israelli Burkholderia cepacia Clostridium perfringens Stenotrophomonas maltophilia non Clostridium botulinum Acinobacter sp Propionibacterium acnes Moraxella sp Brucella sp Pasteurella sp Bordetella pertussis Legionella pneumophila Campylobacter sp exigeants Helicobacter pylori Haemophilus influenzae Fusobacterium anaérobie Bacteroides sp fermentants Mycoplasma sp AUTRES Chlamydia sp Rickettsia sp Mycobacterium tuberculosis Mycobacterium leprae spirochetes: Treponema Borrelia Leptospira Serratia sp Yersinia sp non exigeants Klebsiella sp aérobie Neisseria gonorrhoeae COCCI

Meccanismo di Azione

I sulfamidici (antimetaboliti) sono inibitori competitivi della diidropteroato sintetasi, l'enzima batterico responsabile della incorporazione dell'acido p- aminobenzoico (PABA) nell'acido diidropteroico, il precursore dell'acido diidrofolico (DHFo) che è poi convertito in THFo. I sulfamidici non influenzano le cellule eucariote dei mammiferi, in quanto esse assumono l'acido folico come fattore vitaminico dagli alimenti.

Reazioni Biosintetiche che Richiedono i Coenzimi Folici

H,N N H HN 5 N 0 C-N 10 H2 0 0 0 0 0 5,10-Methylenetetrahydrofolate d UMP OH H OH H dUMP dTMP Desossiuridin-monofosfato Timidina monofosfat Altri esempi: Coenzima N5, N10-Metilen-THFo N5-Formil-THFo Reazione Glicina -> Serina Omocisteina-> Metionina 0 N 0 0 0 H2N N 0 HN N 0 IZ 0 dTMP 0 0 0 Dihydrofolate O O 0 CH3 HN N5,N10-Metilen HN THFo O N O O 0 O 0-P-O- 0-P-O O -O Timidilato sintetasi O N of 0 N 0 Thymidylate synthase 0 0

Forme Biologicamente Attive dell'Acido Tetraidrofolico (THFo)

1 H2N N N 8 5 9 O 10 COOH OH HŇ HN Acido tetraidrofolico. COOH Acido tetraidrofolico. 1 1 H 1 H H2N N N H2N N N 8 8 5 N 9 N 3 +N 3 OH H HN1ºQ H O H -H2O 1 H 1 H H2N N N 1 H H2N N N 8 8 H2N N N 8 5 N 9 3 N N H H 3 La formaldeide che è prodotta dalla degradazione della serina reagisce con l'acido tetraidrofolico (THFo). Si osservi che l'azoto più basico del THFo è 1'N5 che attacca la formaldeide. 5 5 5 N 3 H 3 OH NºQ 10 NH 10 OH N GOH H 8 5 N 9 3 N N H H 3 La disidratazione dell'intermedio carbinolaminico fornisce l'acido N5-metilen- tetraidrofolico che è in equilibrio con l'acido N5,N10-metilentetraidrofolico e l'acido N10-metilentetraidrofolico. In soluzione l'addotto ciclico è favorito.

Riduzione e Ossidazione del N5, N10-Metilen-THFo

L' N5, N10-Metilen-THFo può essere ridotto con NADPH a N5-Metil-THFo. H 1 1 H H 1 H2N N N H2N N N N N 8 2 5 N 9 Red. 3 N 10 OH CH3 :N-Q 1 H N5N10-Metilen-THFo N5-Metilen-THFo Nº-Metil-THFo N5, N10-Metilen-THFo può essere ossidato a N5, N10-Metenil-THFo. 1 H H2N N N Ox. H2N N N H2N N N 8 5 N 5 NO N + + OH NºQ OH N1ºQ N5,N10-Metenil-THFo Questo composto può essere idrolizzato per dare N5-formil-THFo o N10-formil-THFo. H 1 H H2N N N H2N N N 1 8 8 H2N N N freccia verde N N 5 3 N N OH HN1ºQ OH N1ºQ H O H O 1 freccia H2N N N rosa 8 N 5 3 N H OH N1ºQ 1 H 1 H 3 N 3 N 3 L 10 NON10-Metilen-THFo H 1 N Q HO-H 1 H 3 + 3 N. 8 5 5 N 5 N N 3 +N 3 OH 10 N1ºQ OH CH2 :NºQ 1 H H2N 8 N 5 N 8 8 O OH H

Destino Metabolico delle Forme Coenzimaticamente Attive del THFo

Tutte le forme del THFo sono coinvolte nei trasferimenti di unità monocarboniose a diversi livelli di ossidazione:

• metanolico per l' N5-metil-THFo,
• formaldeidico per l' N5,N10-metilene-THFo,
• formico per N5,N10-metenil-THFo.

Un esempio di trasferimento di unità monocarboniose a livello ossidativo formico può essere riscontrato nella biosintesi delle purine.

NH2 H2N N N N N O NH H2N HN HN N N NH2 N N N O 1 Rf H O Q N N 1 H Rf N N O O H N ·N NH N H + N N N. 1 H OH N Rf HN 1 Rf Q O OH N NH N N N N N 1 1 Rf Rf DNA RNA HO NH HO N- N H Q H NH2 HO NH HN H N H O

Resistenza Batterica ai Sulfamidici

La resistenza batterica ai sulfamidici origina per:

• mutazione del genoma batterico, e per
• trasferimento di plasmidi.

I conseguenti meccanismi biochimici attraverso cui la resistenza si esprime sono:

• una modificazione nel sito attivo dell'enzima che incorpora il PABA, la diidropteroato sintetasi;
• un'aumentata capacità a inattivare il farmaco metabolicamente;
• un'aumentata produzione di PABA.

Il primo e il terzo meccanismo sembrano essere coinvolti più di frequente nella resistenza batterica ai sulfamidici.

Antibiotic ANTIBIOTIC DEGRADING ENZYME A A Chromosome A A Plasmid Bacterial cell 3 Cell wall ANTIBIOTIC ALTERING ENZYME A A A EFFLUX PUMP No peptidoglycan = penicillin resistant Gram-positive = peptiglycan = penicillin succeptible 1

Terapia Sulfamidica

I sulfamidici, pur enormemente ridimensionati nel loro uso, sono a tutt'oggi utilizzati nelle:

• infezioni delle vie urinarie quando vi sia la certezza che il batterio sia sensibile al sulfamidico. Il sulfisossazolo alla dose di 2g/dì per 5-10gg potrebbe essere utilizzato anche se il cotrimossazolo, l'ampicillina o un chinolone sono da preferirsi soprattutto quando sono coinvolte le alte vie urinarie; nella
• nocardiosi (polmonite o infezione diffusa) il sulfisossazolo o la sulfadiazina possono essere utilizzati fino a dosi di 6-8g/dì. Nei casi più gravi si consiglia l'uso contemporaneo di un secondo antibiotico quale eritromicina o streptomicina;
• toxoplasmosi, la sulfadiazina (1g per os ogni 6h) e la pirimetamina (75mg seguita da 25mg al giorno) per 3-6 settimane ne rappresentano il trattamento di scelta;
• profilassi delle ricadute da febbre reumatica, la sulfadiazina è utile nei soggetti allergici alla penicillina.
• tracoma e congiuntivite. La terapia di prima scelta utilizza una tetraciclina o l'eritromicina per 3 settimane. E' possibile utilizzare un sulfamidico.

Tollerabilità ai Sulfamidici

Gli effetti collaterali associati alla assunzione dei sulfamidici sono numerosi.

• Tossicità a livello del tratto urinario con cristalluria soprattutto nei pazienti affetti da AIDS che ricevono la sulfadiazina per il trattamento della encefalite da Toxoplasma gondi .

Tossicità Ematopoietica

Tossicità a livello del sistema ematopoietico.

• anemia emolitica acuta: si tratta di una reazione allergica soprattutto nei pazienti G6PD carenti;
• agranulocitosi, compare nello 0,1% dei casi trattati con sulfaziazina
• anemia aplastica: soppressione totale della attività del midollo osseo con profonda anemia, granulocitopenìa, trombocitopenia conseguente a soppressione midollare ossea;

Reazioni di Ipersensibilità e Interazioni Farmacologiche

Reazioni di ipersensibilità, fra cui l'eritema multiforme di Stevens-Johnson; Interazione farmacologiche con anticoagulanti orali, con ipoglicemiazanti orali a struttura sulfanilureica e con anticonvulsivanti di tipo idantoinico. In tutti i casi i sulfamidici potenziano gli effetti dei farmaci prima citati per inibizione del loro metabolismo.