Rapporto annuale 2007 - Istituto di Ricerche Farmacologiche Mario ...
Rapporto annuale 2007 - Istituto di Ricerche Farmacologiche Mario ... Rapporto annuale 2007 - Istituto di Ricerche Farmacologiche Mario ...
IRFMN Laboratorio di Metabolismo dei Farmaci 1-Aril-piperazine come metaboliti attivi di farmaci psicotropi L’interesse per questa problematica nasce dal fatto che il metabolismo dei farmaci a struttura fenilpiperazinica può includere la formazione di derivati 1-fenil-piperazinici. Questi metaboliti tendono a concentrarsi nel sistema nervoso centrale e possono pertanto contribuire o anche essere responsabili di particolari effetti farmacologici dei farmaci somministrati. La loro formazione assume particolare rilevanza anche in considerazione del fatto che alcune 1-fenilpiperazine sono considerate composti “psicoattivi” e come tali sono oggetto di abuso. Gli studi più recenti hanno preso in considerazione alcuni farmaci e composti dotati di attività farmacologica a livello del sistema nervoso centrale, contenenti nella struttura una dicloro(sostituita)fenilpiperazina. Gli studi hanno voluto verificare se questi derivati, ed in particolare quelli utilizzati in campo terapeutico, formano diclorofenilpiperazina (o meglio, uno dei suoi isomeri) nei modelli animali e nell’uomo. Infatti il potenziale metabolita è strutturalmente simile alla 1-(3-clorofenil)-piperazina (mClPP, mCPP), ben nota per le sue attività farmacologiche attribuibili a meccanismi serotoninergici, includendo un’azione agonista nei confronti dei recettori post-sinaptici 5-HT2. Dopo aver sviluppato una metodica di cromatografia liquida abbinata alla spettrometria di massa, abbiamo studiato la farmacocinetica dei vari derivati evidenziando che gli isomeri della diclorofenilpiperazina sostituiti in posizione 2,3, 2,4 e 2,5 si concentrano più dei composti precursori nel tessuto cerebrale del ratto. Nel caso dell’aripiprazolo, un nuovo antipsicotico contenente nella struttura la 1-(2,3-dichlorophenyl)-piperazine, il rapporto tra le concentrazioni cerebrali e quelle ematiche era di circa 5 per il farmaco precursore ma 26 per il metabolita. Conseguentemente il rapporto metabolita/farmaco allo steady state era più elevato nel cervello (circa 0.4, su base molare) che nel plasma (circa 0.08). In ogni caso, alle dosi terapeutiche la 1-(2,3-diclorofenil)-piperazina era presente come metabolita minore nel sangue dei pazienti. Anche considerando il differente grado di uptake cerebrale dei due composti questo portava alla conclusione che le concentrazioni del metabolita nel sito d’azione erano una frazione di quelle del farmaco precursore. Conseguentemente è ragionevole supporre che il metabolita 1-(2,3-diclorofenil)-piperazina contribuisce agli effetti farmacologici dell’ariprazolo nel ratto ma è probabilmente di minor importanza per gli effetti clinici nel paziente, pur considerando che questo richiederà altri studi farmacocinetici e farmacodinamici anche in considerazione del fatto che numerosi fattori fisiologici e patologici potrebbero alterare il rapporto metabolita/farmaco nel sito d’azione. Componenenti attivi degli estratti di Hypericum perforatum: ruolo negli effetti di tipo antidepressivo La composizione chimica degli estratti di Hypericum perforatum (erba di S. Giovanni) è ben conosciuta ma rimangono incertezze sui componenti “attivi” e sui meccanismi attraverso i quali questi esplicano la loro azione farmacologica, con particolare riferimento agli effetti antidepressivo-simili. Anche se l’iperforina, il principale derivato acilfloroglucinolico, è particolarmente attivo nei test predittivi di attività antidepressiva e nell’interagire con sistemi neurochimici implicati nella fisiopatologia della depressione, molti altri componenti sono dotati di attività farmacologica in vitro e in vivo nei modelli animali. Tra questi sono inclusi i biflavoni biapigenina ed in particolare amentoflavone che, sebbene presente in minore quantità negli estratti, è caratterizzato da una spiccata attività nei confronti di diversi sistemi neurochimici. Tuttavia, poco è conosciuto sul profilo farmacocinetico di questi flavonoidi nell’uomo e nei modelli animali e questo complica l’interpretazione degli studi sul loro ruolo nell’attività antidepressivo-simile degli estratti. Si è pertanto voluto verificare se i due biflavoni 99 RAPPORTO ATTIVITA’ 2007
IRFMN si rendono biodisponibili e penetrano la barriera emotoencefalica dopo somministrazione degli estratti di Hypericum perforatum nei modelli animali utilizzati negli studi farmacologici. Lo sviluppo di una specifica e sensibile metodica di cromatografia liquida abbinata alla spettrometria di massa ha permesso di evidenziare che alle dosi farmacologiche degli estratti le concentrazioni raggiunte dalla biapigenina e dall’amentoflavone nel supposto sito d’azione sono particolarmente basse, rendendosi misurabili solo dopo somministrazione intraperitoneale dei composti come tali. Anche in questo caso comunque le concentrazioni raggiunte nel tessuto cerebrale erano nettamente inferiori alle concentrazioni dei biflavoni necessarie per interagire in vitro con i meccanismi monoaminergici e gli specifici sistemi recettoriali potenzialmente importanti nel mediare le azioni farmacologiche degli estratti a livello del sistema nervoso centrale. Questo è probabilmente correlabile alla scarsa capacità di questi ed altri flavonoidi (composti decisamente polari) di oltrepassare la barriera emantocefalica e distribuirsi nel sistema nervoso centrale. Questo suggerisce che biapigenina e amentoflavone rivestono un ruolo marginale negli effetti antidepressivo-simili degli estratti di Hypericum perforatum, pur considerando la possibilità di differenze tra le specie sia in termini farmacocinetici che farmacodinamici. Resistenza ai farmaci antidepressivi: studi in modelli animali Il problema della resistenza ai farmaci antidepressivi coinvolge il 10-30% dei pazienti depressi, nonostante la moltitudine di farmaci oggi disponibili. Studi di farmacogenetica hanno evidenziato la possibile relazione tra la risposta al trattamento con i farmaci antidepressivi più comunemente utilizzati, gli inibitori selettivi della ricaptazione della serotonina, e il polimorfismo dei diversi geni che regolano la ricaptazione, la sintesi e il metabolismo della serotonina. In questo quadro, gli studi sperimentali condotti fino ad oggi nei nostri laboratori hanno avuto fondamentalmente lo scopo di sviluppare un modello animale di “depressione resistente”, potenzialmente in grado di studiare i fattori neurobiologici che determinano la risposta ai farmaci antidepressivi. Questo al fine di sviluppare strategie farmacologiche utili al potenziamento della risposta agli attuali farmaci antidepressivi. Gli studi sperimentali sono condotti in collaborazione con il Laboratorio di Neurochimica e Comportamento (R.W. Invernizzi), e il laboratorio di Psicofarmacologia Sperimentale (L. Cervo), ai quali si rimanda per la descrizione dei risultati preliminari. Laboratorio di Neurochimica e Comportamento La “resistenza” ai farmaci antidepressivi Nonostante l’ampia gamma di farmaci disponibili per la terapia della depressione, restano ancora insoluti il problema del ritardo con cui si instaura l’effetto antidepressivo e la scarsa o nulla risposta che si riscontra in un numero non trascurabile di pazienti. Poiché diversi ceppi di topo mostrano sensibilità differente ai farmaci antidepressivi nel “forced swimming test”, un test largamente utilizzato per lo selezione di composti ad attività antidepressiva, è probabile che differenze genetiche influenzino la risposta antidepressiva. I meccanismi biologici della “resistenza” ai farmaci antidepressivi nel topo sono in studio in collaborazione con i Laboratori di “Psicofarmacologia Sperimentale” e “Metabolismo dei Farmaci”. I topi del ceppo C57BL/6 sono “responder” mentre i DBA/2 e BALB/c sono “nonresponder” ai farmaci antidepressivi che inibiscono selettivamente la ricaptazione di serotonina (SSRI) nel “forced swimming test”. La mancata risposta dei topi DBA/2 e BALB/c è probabilmente ascrivibile alla mutazione dell’enzima di sintesi della serotonina, la triptofano idrossilasi-2 (TPH-2), che comporta una ridotta capacità di sintetizzare il neurotrasmettitore. Indagini biochimiche hanno messo in luce che gli SSRI aumentano fortemente la disponibilità 100 RAPPORTO ATTIVITA’ 2007
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Laboratorio <strong>di</strong> Metabolismo dei Farmaci<br />
1-Aril-piperazine come metaboliti attivi <strong>di</strong> farmaci psicotropi<br />
L’interesse per questa problematica nasce dal fatto che il metabolismo dei farmaci a struttura<br />
fenilpiperazinica può includere la formazione <strong>di</strong> derivati 1-fenil-piperazinici. Questi metaboliti<br />
tendono a concentrarsi nel sistema nervoso centrale e possono pertanto contribuire o anche<br />
essere responsabili <strong>di</strong> particolari effetti farmacologici dei farmaci somministrati. La loro<br />
formazione assume particolare rilevanza anche in considerazione del fatto che alcune 1-fenilpiperazine<br />
sono considerate composti “psicoattivi” e come tali sono oggetto <strong>di</strong> abuso.<br />
Gli stu<strong>di</strong> più recenti hanno preso in considerazione alcuni farmaci e composti dotati <strong>di</strong> attività<br />
farmacologica a livello del sistema nervoso centrale, contenenti nella struttura una<br />
<strong>di</strong>cloro(sostituita)fenilpiperazina. Gli stu<strong>di</strong> hanno voluto verificare se questi derivati, ed in<br />
particolare quelli utilizzati in campo terapeutico, formano <strong>di</strong>clorofenilpiperazina (o meglio, uno<br />
dei suoi isomeri) nei modelli animali e nell’uomo. Infatti il potenziale metabolita è<br />
strutturalmente simile alla 1-(3-clorofenil)-piperazina (mClPP, mCPP), ben nota per le sue<br />
attività farmacologiche attribuibili a meccanismi serotoninergici, includendo un’azione agonista<br />
nei confronti dei recettori post-sinaptici 5-HT2.<br />
Dopo aver sviluppato una meto<strong>di</strong>ca <strong>di</strong> cromatografia liquida abbinata alla spettrometria <strong>di</strong><br />
massa, abbiamo stu<strong>di</strong>ato la farmacocinetica dei vari derivati evidenziando che gli isomeri della<br />
<strong>di</strong>clorofenilpiperazina sostituiti in posizione 2,3, 2,4 e 2,5 si concentrano più dei composti<br />
precursori nel tessuto cerebrale del ratto. Nel caso dell’aripiprazolo, un nuovo antipsicotico<br />
contenente nella struttura la 1-(2,3-<strong>di</strong>chlorophenyl)-piperazine, il rapporto tra le concentrazioni<br />
cerebrali e quelle ematiche era <strong>di</strong> circa 5 per il farmaco precursore ma 26 per il metabolita.<br />
Conseguentemente il rapporto metabolita/farmaco allo steady state era più elevato nel cervello<br />
(circa 0.4, su base molare) che nel plasma (circa 0.08).<br />
In ogni caso, alle dosi terapeutiche la 1-(2,3-<strong>di</strong>clorofenil)-piperazina era presente come<br />
metabolita minore nel sangue dei pazienti. Anche considerando il <strong>di</strong>fferente grado <strong>di</strong> uptake<br />
cerebrale dei due composti questo portava alla conclusione che le concentrazioni del metabolita<br />
nel sito d’azione erano una frazione <strong>di</strong> quelle del farmaco precursore. Conseguentemente è<br />
ragionevole supporre che il metabolita 1-(2,3-<strong>di</strong>clorofenil)-piperazina contribuisce agli effetti<br />
farmacologici dell’ariprazolo nel ratto ma è probabilmente <strong>di</strong> minor importanza per gli effetti<br />
clinici nel paziente, pur considerando che questo richiederà altri stu<strong>di</strong> farmacocinetici e<br />
farmaco<strong>di</strong>namici anche in considerazione del fatto che numerosi fattori fisiologici e patologici<br />
potrebbero alterare il rapporto metabolita/farmaco nel sito d’azione.<br />
Componenenti attivi degli estratti <strong>di</strong> Hypericum perforatum: ruolo negli<br />
effetti <strong>di</strong> tipo antidepressivo<br />
La composizione chimica degli estratti <strong>di</strong> Hypericum perforatum (erba <strong>di</strong> S. Giovanni) è ben<br />
conosciuta ma rimangono incertezze sui componenti “attivi” e sui meccanismi attraverso i quali<br />
questi esplicano la loro azione farmacologica, con particolare riferimento agli effetti<br />
antidepressivo-simili. Anche se l’iperforina, il principale derivato acilfloroglucinolico, è<br />
particolarmente attivo nei test pre<strong>di</strong>ttivi <strong>di</strong> attività antidepressiva e nell’interagire con sistemi<br />
neurochimici implicati nella fisiopatologia della depressione, molti altri componenti sono dotati<br />
<strong>di</strong> attività farmacologica in vitro e in vivo nei modelli animali. Tra questi sono inclusi i<br />
biflavoni biapigenina ed in particolare amentoflavone che, sebbene presente in minore quantità<br />
negli estratti, è caratterizzato da una spiccata attività nei confronti <strong>di</strong> <strong>di</strong>versi sistemi<br />
neurochimici. Tuttavia, poco è conosciuto sul profilo farmacocinetico <strong>di</strong> questi flavonoi<strong>di</strong><br />
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nell’attività antidepressivo-simile degli estratti. Si è pertanto voluto verificare se i due biflavoni<br />
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