1

Farmaco

libero

Legato Metaboliti

Assorbimento Escrezione

Sito d’azione

Legato libero

Tessuti

Libero legato

Biotrasformazione

Farmacocinetica

Assorbimento, Distribuzione, Biotrasformazione, Escrezione

Passaggio

attraverso le

membrane

Circolazione

sistemica

2

Farmaco

libero

Legato Metaboliti

Assorbimento Escrezione

Sito d’azione

Legato libero

Tessuti

Libero legato

Biotrasformazione

Farmacocinetica

Assorbimento, Distribuzione, Biotrasformazione, Escrezione

Passaggio

attraverso le

membrane

3

Vie di somministrazione dei farmaci

SISTEMICHE

ENTERALI Orale, rettale, sublinguale

PARENTERALI Endovenosa, intraarteriosa, intratecale,

intramuscolare, intradermica,

sottocutanea

ALTRE VIE Transdermica

TOPICHE Congiuntivale, cutanea, mucosa…

4

Passaggio attraverso le membrane cellulari

Le membrane cellulari sono costituite

da un doppio strato lipidico

Proteine transmembranarie

- Recettori

- Canali

- Trasportatori

Le membrane sono permeabili a

- molecole lipofile

- acqua, etanolo

5

Diffusione passivaE’ funzione di:

- Gradiente di concentrazione

- Superficie cellulare

- Coefficiente di ripartizione Lipidi:Acqua

Elevato: farmaci liposolubili (es. anestetici generali)

Basso: farmaci idrosolubili (la maggior parte)

- Farmaci liposolubili passano rapidamente le membrane cellulari

secondo gradiente di concentrazione.

- Farmaci idrosolubili passano le membrane passivamente se sono:

- più piccoli di 100 Dalton

- non ionizzati

Passaggio attraverso le membrane cellulari

6

Trasporto mediato da carrier

Trasporto attivoRichiede energia

Contro gradiente (concentrazione o elettrochimico)

Saturabile

Selettivo

Diffusione facilitataNon richiede energia

Secondo gradiente

Saturabile

Selettivo

Passaggio attraverso le membrane cellulari

7

Profilo plasmatico di un farmaco dopo somministrazione orale

Cmax

Tmax

AUC

Assorbimento Distribuzione Eliminazione

Tratto

gastrointestinale

Tessuti

periferici

Metabolizzazione

Rene, Fegato

Tempo

Con

cen

trazi

on

e

8

Vie di somministrazione

Enterali

Assunzione attraverso la bocca / somministrate tramite il tratto

gastrointestinale (GI)

Orale, Sublinguale, Rettale

Vantaggi: le più comuni

le più sicure

le più convenienti

le più economiche

Svantaggi: limitato assorbimento (farmaci idrosolubili)

distruzione/inattivazione nel tratto GI

(acidità gastrica, enzimi digestivi)

irregolare assorbimento

(cibo, altri farmaci)

lenta insorgenza dell’effetto farmacologico

metabolismo di primo passaggio

9

Orale (P.O. [per os])

Assorbimento dal tratto GI legato a:

- Superficie di assorbimento

- Flusso sanguigno GI

- Solubilità in acqua

- Concentrazione del farmaco

- Tempo di contatto

Sublinguale (S.L.)

Diversa dalla via orale perché:

- piccola superficie di assorbimento

- rapida insorgenza dell’effetto

- elevata biodisponibilità

Vie di somministrazione: ENTERALI

Rettale

- Quando l’ingestione è impossibile

(bambini, persone con perdita di coscienza,

vomito).

- Molti farmaci sono assorbiti.

- La maggior parte del farmaco evita il

metabolismo di primo passaggio.

- L’effetto del farmaco insorge lentamente.

- L’assorbimento è incompleto e irregolare.

- Alcuni farmaci non sono assorbiti.

- Molti farmaci irritano la mucosa rettale.

10

Cmax

Tmax

AUC

Assorbimento Distribuzione Eliminazione

Cmax

Tmax

AUC

Indice dell’esposizione

dei tessuti al farmaco

Distribuzione Eliminazione

Tempo

Con

cen

trazi

on

eProfilo plasmatico di un farmaco dopo somministrazione endovenosa

11

Endovenosa (E.V.)Assorbimento non necessario.

Biodisponibilità completa.

Accuratezza e rapidità di somministrazione.

Possibilità di aggiustare il dosaggio sulla base della risposta ottenuta.

Alcuni farmaci possono essere somministrati solo per via E.V.

Ideale per grandi volumi e per farmaci irritanti.

Diverse reazioni avverse possono manifestarsi.

Spesso l’automedicazione non è possibile.

Non è possibile rimuovere il farmaco sommministrato.

Alcune preparazioni farmaceutiche non possono essere usate.

Intramuscolare (i.m.)

Sottocutanea (s.c.)

Inraarteriosa (i.a.)

Intratecale

Vie di somministrazione: PARENTERALI

Assorbimento

12

TOPICHEMucose

Nasofaringe, retto, vescica.

Assorbimento rapido e quasi completo.

Può causare effetti sistemici.

Cute

Pochi farmaci oltrepassano la cute integra.

La cute danneggiata permette l’assorbimento di molti farmaci

La perfusione sanguigna cutanea influenza l’assorbimento

Congiuntiva

Preparazioni oftalmiche

INALATORIALa superficie polmonare è ampia, assorbimento rapido e completo.

Metabolismo di primo passaggio minimo.

Elevate concentrazioni polmonari.

I farmaci o le preparazioni non devono essere irritanti.

I polmoni metabolizzano i farmaci.

La somministrazione può richiedere uno strumento, ma l’automedicazione è possibile.

Vie di somministrazione

13

G.I.

TessutiSomministrazione

orale

Altre vie di

somministrazione

Eliminazione

Circolazione

sistemica

Fegato

Biodisponibilità

Eliminazione

Circolazione

portale

Biodisponibilità

(F%)

14

• Eliminazione di una frazione del farmaco durante il primo

passaggio attraverso la mucosa intestinale ed il fegato.

• Avviene soprattutto per i farmaci caratterizzati da un

elevato rapporto di estrazione.

• E’ un processo saturabile.

• Esempi: propranololo, imipramina, acido acetilsalicilico,

aciclovir.

Metabolismo di primo passaggio

(Effetto di primo passaggio)

Biodisponibilità

15

Biodisponibilità

Con

cen

trazi

on

i p

lasm

ati

che

Tempo (ore)

i.v.

Orale

BIODISPONIBILITA’

(AUC)os / (AUC)iv

0

10

20

30

40

50

60

70

0 2 4 6 8 10

16

Farmaco

libero

Farmaco legato Metaboliti

Assorbimento Escrezione

Sito d’azione

Legato Libero

Tessuti reservoir

Libero Legato

Biotrasformazione

Farmacocinetica

Assorbimento, Distribuzione, Biotrasformazione, Escrezione

Passaggio attraverso le

membrane cellulari

17

Distribuzione

Fattori che influenzano la distribuzione

Volume di sangue circolante

Output cardiaco

Perfusione ematica

La perfusione ematica influenza l’entità della distribuzione tissutale:

Organi ben perfusi: encefalo, fegato e reni

organi a ridotta perfusione: tessuto adiposo, cute

Processi che regolano la distribuzione dei farmaci

Solubilità nei fluidi corporei, gradienti di concentrazione ed

elettrochimici

Legame alle proteine plasmatiche

18

Distribuzione

Proteine plasmatiche

La maggior parte dei farmaci si lega reversibilmente alle

proteine plasmatiche.

Albumina per i farmaci acidi e 1-glicoproteina acida per quelli basici.

Solo la frazione non legata (libera) del farmaco è attiva.

Il rapporto quota di farmaco legata/libera è determinato da:

Concentrazioni plasmatiche

Affinità ai siti di legame delle proteine plasmatiche

Numero di siti di legame disponibili

Il legame farmaco-proteico è saturabile

19

Ipoalbuminemia causata da insufficienza epatica o renale può

portare ad elevati livelli di farmaco libero.

Elevata concentrazione di -glicoproteina acida causate da tumori,

artriti, malattia di Crohn può causare ridotti livelli di farmaco libero.

Il legame dei farmaci alle proteine plasmatiche non è selettivo.

Pertanto:

I farmaci competono per i siti di legame

gli uni con gli altri e con i ligandi endogeni

Distribuzione

20

Legame ai tessuti:

- Molti farmaci si accumulano nei tessuti a concentrazioni

maggiori rispetto al sangue (anche di alcune unità

logaritmiche!).

- I farmaci possono redistribuirsi a concentrazioni

apprezzabili durante tempi molto lunghi.

I barbiturici possono accumularsi nel tessuto adiposo, la morfina e i

suoi derivati nel muscolo scheletrico, le tetracicline nell’osso.

Distribuzione

21

Distribuzione

Volume di distribuzione

Il volume nel quale il farmaco si è distribuito

Vd=Dose/Cp

Esempi:

Dose di 1 g

Cp=20 mg/l

Vd= 1 g/20 mg/l = 50 l

Dose di 1 g

Cp=10 mg/l

Vd= 1 g/10 mg/l = 100 l

Volume APPARENTE!

Spiegazione: il farmaco si deposita in alcuni organi e tessuti

Compartimento Volume

Siero 2 l

Plasma 3 l

Sangue 5 l

Acqua extracellulare 12 l

Acqua intracellulare 40 l

Farmaco

libero

Farmaco legato Metaboliti

Assorbimento Escrezione

Sito d’azione

Legato Libero

Tessuti reservoir

Libero Legato

Biotrasformazione

Farmacocinetica

Assorbimento, Distribuzione, Biotrasformazione, Escrezione

Passaggio attraverso le

membrane cellulari

Biotrasformazione

Reazioni di fase I

biotrasformazione

Enzimi idrolitici:

esterasi, amidasi

Enzimi microsomiali

(citocromo P450):

dealchilazione,

deaminazione,

ossidazione,

idrossilazione,

dealogenazione,

desulfurazione

Reazioni di fase II

coniugazione

Coniugazione con:

glucuronato, solfato,

acetato, glutatione,

aminoacidi

FARMACOProfarmaco

Metaboliti

Attivi

Inattivi

Tossici

Aggiungono gruppi -OH

Degradano i farmaci

Inattivano o attivano i

farmaci

Aumentano il peso molecolare

dei farmaci

Rendono i farmaci più idrofili

Detossificano (occasionalmente

causano la formazione di

metaboliti genotossici)

Conseguenze della biotrasformazione

Farmaco attivo – Metabolita inattivo

Fenobarbital Idrossifenobarbitalidrossilazione

Farmaco attivo – Metabolita attivo

Procainamideacetilazione

N-acetilprocainamide

Farmaco inattivo – Metabolita attivo

Codeinademetilazione

Morfina

Farmaco attivo – Metabolita reattivo

Paracetamolo Metabolita reattivo

Reazioni di Fase I

Reazioni di: ossidazione

riduzione

idrolisi

idratazione

di tipo misto (rare)

Presenti prevalentemente nei microsomi (reticolo endoplasmatico liscio) di cellule del

fegato, rene, polmone, intestino

CITOCROMO P450

Sistema enzimatico fondamentale per l’ossidazione dei farmaci

Processo di idrossilazione del substrato conseguente alla incorporazione di una molecola

di ossigeno attivo

Richiedono presenza di O2, NADPH e del sistema ossidasico costituito dagli enzimi

accoppiati NADPH citocromo P450 reduttasi e citocromo P450

Reazioni di Fase I: isoforme CYP

CYP3A4: 50% CYP2D6: polimorfici

CYP1A2: carcinogenesi CYP2C9: polimorfici

CYP2C9: polimorfici CYP2E1: carcinogenesi, effetti tossici

CYP3A

CYP2D6

CYP2C

CYP1A2CYP2E1

Importanza relativa di P450 nel

metabolismo dei farmaci

CYP3A

CYP2C

CYP1A2

CYP2E1

?

CYP2D6

Quantità relative

nel fegato

Fattori che influenzano le reazioni di Fase I

Polimorfismi genici (presenza di alterazioni della sequenza

genica in almeno il 3% della popolazione)

Farmaci

induttori: glicocorticoidi, anticonvulsivanti, etanolo,

carbamazepina (autoinduttore)

inibitori: macrolidi, azoli, etinilestradiolo

Malattie (insufficienze epatiche di varia natura)

Età, sesso

Fattori che influenzano le reazioni di Fase I

Rappresentano una importante causa della variabilità del

metabolismo di Fase I.

Per ciascuna isoforma di CYP450 si conoscono oggi almeno

una decina di polimorfismi (in particolare, 39 per CYP3A4,

20 per 2C9 e 2C19).

Essi causano la sostituzione di un aminoacido oppure

un’alterazione della trascrizione del gene

Polimorfismi genici

Fattori che influenzano le reazioni di Fase I

Trattamenti farmacologici

INDUZIONE ENZIMATICA

• Attività e sintesi degli enzimi biotrasformativi può aumentare in

seguito al trattamento con sostanze estranee o farmaci

• Fenomeno comune a molte monossigenasi P450-dipendenti

INIBIZIONE ENZIMATICA

• Distruzione di enzimi preesistenti

• Inibizione della sintesi di enzimi

• Inattivazione degli enzimi

• Competizione per i siti attivi o per i cofattori degli enzimi

Fattori che influenzano le reazioni di Fase I

Trattamenti farmacologici

Altre reazioni di Fase I

Riduzioni

I substrati accettano gli elettroni trasferiti dalla catena ossidoriduttiva del CYP450 ma non l’ossigeno

Substrati: nitro ed azo-composti

Può dare luogo a metaboliti tossici o intermedi reattivi

Idrolisi

Enzimi (es. esterasi) plasmatici o epatici.

Idratazioni

Enzimi capaci di idratare le sostanze estranee

Reazioni enzimatiche di fase IIReazioni di biosintesi per mezzo delle quali un

composto estraneo o un metabolita derivato dalle

reazioni di fase I si lega con una molecola endogena

mediante i gruppi funzionali –OH, -COOH, -NH2 e –

SH, dando luogo ad un prodotto coniugato

Biotrasformazione

0

20

40

60

80

100

300 500 700

Molecular Weight

% o

f d

ose

in

bil

e

Escrezione biliare

Peso molecolare (>400-500 Da)

Polarità

Glicuronoconiugazioni

• Più importanti reazioni di coniugazione per numerosità di substrati, per

diversità e numerosità dei gruppi funzionali e per l’elevata disponibilità del

cofattore

• UDP-glicuroniltransferasi è l’enzima che catalizza le interazioni tra il

cofattore ad alta energia, l’acido uridin-difosfoglicuronico (UDP-GA,

intermadio della sintesi del glicogeno) ed i gruppi funzionali delle molecole

• Reticolo endoplasmatico di epatociti, ma presente anche in rene, intestino,

cute, cervello e milza

• Esistono diverse isoforme di UGT raggruppate in 2 grandi famiglie

Reazioni di fase II

Le varie isoforme di UGT:

•Sono distribuite diversamente nei tessuti dell’organismo

•Hanno diversa affinità per i substrati (farmaci)

•La loro attività enzimatica può essere influenzata dai farmaci

•Sono conosciuti numerosi polimorfismi che influenzano

significativamente l’attività enzimatica

Reazioni di fase II

Metilazioni

• Indirizzate alla metabolizzazione dei composti endogeni (localizzate

particolarmente in polmoni), sono relativamente specifiche

• Tendono a mascherare i gruppi funzionali dei substrati diminuendone la

idrosolubilità (non favoriscono la escrezione dei farmaci)

Acetilazioni

• Richiedono come cofattore l’acetil-coenzima A (ottenuto da glicolisi)

Solfatazioni

• Catalizzata da solfotransferasi, enzimi solubili presenti nel citosol (fegato,

rene, intestino, polmone)

• Non specifiche, possono metabolizzare numerosi farmaci e xenobiotici

Reazioni di fase II

Coniugazioni con aminoacidi

• Acidi carbossilici di origine esogena possono formare dei derivati con il

coenzima A (CoA) e reagire con aminoacidi (glutammina) per formare dei

coniugati

• Due tappe consequenziali mediate dagli enzimi CoA-ligasi ATP-dipendente

e N-aciltransferasi, entrambi enzimi citosolici

Coniugazioni con glutatione

• Glutatione: tripeptide formato da glicina, acido glutammico e cisteina

• Azione protettiva nel rimuovere composti elettrofili potenzialmente tossici

• Enzima glutatione-S-transferasi, citosolico e microsomiale, ubiquitario

Reazioni di fase II

Farmacocinetica

Assorbimento, Distribuzione, Biotrasformazione, Escrezione

Farmaco

libero

Farmaco legato Metaboliti

Assorbimento Escrezione

Sito d’azione

Legato Libero

Tessuti reservoir

Libero Legato

BiotrasformazionePassaggio attraverso le

membrane cellulari

I farmaci “devono” essere eliminati.

Gli organi emuntori (escludendo i polmoni) eliminano i composti

polari più efficacemente delle sostanze idrofobiche. Così, farmaci

liposolubili non sono rapidamente eliminati a meno che non siano

metabolizzati.

La minore biotrasformazione può causare tossicità.

Urine - Maggiore via di eliminazione.

Feci - Segue quella urinaria per importanza.

Latte materno - Importante per il lattante.

Polmone - Alcuni farmaci anestetici.

Escrezione

Meccanismi di eliminazione renale dei farmaci

• Filtrazione

Numero di nefroni funzionanti

Legame farmaco-proteico

Dimensioni del farmaco (5000 Da)

Perfusione renale

• Secrezione tubulare attiva

Saturabile

Competizione (interazioni)

• Riassorbimento tubulare

Attivo – Molecole endogene

Passivo – Xenobiotici

• Metabolismo

Clearance

Quantità di sangue depurata

dal farmaco nell’unità di

tempo.

Emivita di eliminazione

(t1/2)

Tempo necessario affinché la

quantità totale di farmaco

presente nell’organismo (o

concentrazione plasmatica) si

riduca della metà.

Clearance ed emivita dei farmaci

0

20

40

60

80

0 20 40 60 80

0 20 40 80

C0

12

t1=45’

6

t2=60’

[Fa

rma

co

]

Tempo

(minuti)

[Fa

rma

co

]

Tempo

(minuti)

3

24

48

C1

C2

Legame farmaco-proteico: maggiore è la quota libera e tanto più

elevata è la clearance del farmaco.

Flusso urinario: il maggior flusso urinario porta ad una aumentata

eliminazione dei farmaci.

pH delle urine: l’acidificazione delle urine aumenta l’escrezione

di molecole “basiche” mentre l’alcalinizzazione delle urine

aumenta l’escrezione di farmaci “acidi”.

Fattori che influenzano l’eliminazione renale dei farmaci

Bile

Circolo entero-epatico

Fattori che influenzano l’eliminazione epatica dei farmaci

G.I.

TessutiSomministrazione

orale

Altre vie di

somministrazione

Circolazione

sistemica

Fegato

Eliminazione

Circolazione

portale