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Principi di farmacocinetica. Descrittivi - assorbimento e vie di somministrazione - distribuzione - metabolismo - escrezione - interazioni farmacocinetiche. Quantitativi - processi cinetici - modelli - parametri - monitoraggio delle concentrazioni ematiche. assorbimento.
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Principi di farmacocinetica Descrittivi - assorbimento e vie di somministrazione - distribuzione - metabolismo - escrezione - interazioni farmacocinetiche Quantitativi - processi cinetici - modelli - parametri - monitoraggio delle concentrazioni ematiche
assorbimento plasma farmaco libero farmaco legato metaboliti sede d’azione depositi tissutali escrezione biotrasformazione
Farmacocinetica (PK) Conc vs tempo Concentrazione Tempo Principi di farmacocinetica Farmacocinetica • Assorbimento • Distribuzione • Metabolismo • Escrezione Farmacodinamica • Meccanismo d’azione
Farmacocinetica (PK) Conc vs tempo Concentrazione Tempo Principi di farmacocinetica Farmacocinetica • Assorbimento • Distribuzione • Metabolismo • Escrezione Farmacodinamica • Meccanismo d’azione
Assorbimento farmaci per os • Biodisponibilità: frazione di farmaco che raggiunge il circolo sistemico • Proprietà chimico-fisiche farmaco • Liposolubilità • Grado di ionizzazione • Effetto di primo passaggio • Condizioni fisiopatologiche pazienti • Malassorbimento
Concentrazione farmaco (µg/mL) Tempo (ore) Curva concentrazione plasmatica-tempo Cmax AUC Cmin
Assorbimento • Diffusione semplice • Trasporto • Filtrazione • Transcitosi
Assorbimento • Diffusione semplice • - c ai lati della membrana • - caratteristiche della membrana • - coefficiente di ripartizione lipidi/acqua • - grado di ionizzazione (pKa del farmaco e pH • del mezzo)
Assorbimento • Trasporto (unidirezionale) • Attivo * • contro gradiente (di concentrazione o elettrochimico) • Facilitato ** • secondo gradiente Esempi: * levodopa, glicoproteina P; ** gabapentina; acidi e basi (a livello renale).
Assorbimento • Filtrazione • (pori e giunzioni intercellulari) seguendo il • flusso dell’acqua
Vie di somministrazione Enterali orale rettale sublinguale Parenterali Invasive endovenosa,intramuscolare, intravascolare, sottocutanea, intradermica, ecc. Non invasive polmonare, transcutanea, transmucosa, aerosol, con- giuntivale, ecc.
Vantaggi e svantaggi delle varie vie di somministrazione rapidità d’az prati- cità inc. inter. farmacoc. tossi- cità eff. topici Mx. biod.. eff. I pass. + + + + orale rettale sublinguale endovenosa intramuscolo sottocutanea polmonare transcutanea transmucosa (+) (+) + + + (+) + + + + + + + + + + + + +
Fattori che condizionano l’assorbimento per via extravascolare Relativi al farmaco caratteristiche chimico-fisiche liposolubilità, idrosolubilità, coefficiente di ripartizione lipidi/acqua, pKa Relativi alla preparazione farmaceutica formulazione confetti, compresse, capsule, polveri, microniz- zazione, soluzioni (acquose, alcooliche), gastro- resistenti, a cessione controllata, deposito, profarmaco continua
Fattori che condizionano l’assorbimento per via extravascolare continua Relativi alla via di somministrazione superficie assorbente (dimensione e struttura) grado di vascolarizzazione motilità dell’organo presenza di alimenti presenza di altre sostanze chimiche effetto di primo passaggio ricircoli
Farmacocinetica (PK) Conc vs tempo Concentrazione Tempo Principi di farmacocinetica Farmacocinetica • Assorbimento • Distribuzione • Metabolismo • Escrezione Farmacodinamica • Meccanismo d’azione
Distribuzione Fattori che condizionano la distribuzione • peso molecolare • caratteristiche chimico-fisiche del farmaco • legame farmaco proteico • perfusione tissutale • composizione dei tessuti • presenza di barriere • condizioni cliniche del paziente
Distribuzione Perfusione tissutale • Alta • polmoni • reni • fegato • cuore • cervello • Media • cute • muscolo (a riposo) • Minima • adipe • connettivo
Distribuzione Legame farmacoproteico (debole, prontamente reversibile) * • Albuminafarm. acidi (mx 6 molecole/1 molecola alb.) • Globulinefarm. basici • (orosomucoide) • Transcortinacorticosteroidi, tiroxina, vit. B12 • Lipoproteinesteroidi, vit. A e D, ciclosporina, chinidina, • alcuni pesticidi * eccezionalmente addotti covalenti (betalattamici, captoprile, e penicillamina; legami disolfuro). Meccanismo importante ai fini immunogenetici
Distribuzione Redistribuzione • Farmaci altamente liposolubili abbandonano l’organo (bersa- • glio) ad elevata irrorazione per redistribuirsi a tessuti meno • irrorati ma a maggiore capacità ritentiva Siti di accumulo • Cheratina (griseofulvina, arsenico) • Fegato (metalli pesanti, vit. B 12) • Rene (metalli pesanti, aminoglicosidi) • Adipe (steroidi, pesticidi) • Tessuto osseo (bifosfonati, piombo, stronzio)
Distribuzione Composizione dei tessuti Acqua Neonato Bambino Adolescente Adulto Anziano Anziano-anziano Grasso
Fattori condizionanti l’attraversamento di “barriere” • Lipofilia • Peso molecolare • Legame proteine plasmatiche
Distribuzione Barriere Barriera emato-encefalica (BEE) capillari fenestrati solo in corrispondenza di zona chemiocet- trice, lobo posteriore dell’ipofisi ed eminenza mediana (con- sentono il passaggio di ormoni e neurotrasmettitori) • mancano pori • membrana basale circondata dai piedi terminali degli astrociti • mancano vescicole transendoteliali no transcitosi • presenza di trasportatori • - continua
Distribuzione continua Barriere Barriera emato-liquorale (plesso corioideo e organi periventricolari) Barriera emato-placentare (epitelio trofoblastico, connettivo corionico, endo- telio capillare fetale) • trasportatori • transcitosi (transferrina, IgG)
Eliminazione renale polmonare fecale biliare con il latte Escrezione Metabolismo epatico
Farmacocinetica (PK) Conc vs tempo Concentrazione Tempo Farmaco Farmacocinetica • Assorbimento • Distribuzione • Metabolismo • Escrezione Farmacodinamica • Meccanismo d’azione
Escrezione renale Filtrazione glomerulare (120-130 ml/min) - sino a 20.000 Dalton Secrezione tubulare Trasporto attivo per anioni ediffusionefacilitata - acidi (PAI, cefalosporine, penicilline, salicilati, acido urico) - glicuro/solfoconiugati - sulfamidici - probenecide, ecc. - concentrazione intracellulare (tox. aminiglicosidi, cefalosporine, ecc.) - antagonismo (probenecide, betalattamine) continua
Escrezione renale continua Secrezione tubulare Trasporto attivo per cationi - composti quaternari d’ammonio - chinina - amiloride - anti H2, ecc. - glicoproteina P (membrana apicale tubulo contorto pros- simale) - digossina - antibiotici antineoplastici, ecc.
Riassorbimento tubulare Mediante trasporto attivo (tubulo prossimale) glucosio aminoacidi vitamine liposolubili levodopa litio acido urico Mediante endocitosi antibiotici aminoglicosidici Mediante diffusione passiva
Clearance plasmatica di un farmaco • Volume di plasma che viene depurato dal farmaco nell’unità di tempo (ml/min oppure L/h) • Clearance totale • Clearance epatica (f. lipofili) • Clearance renale (f. idrofili)
Metodi per modificare l’escrezione renale dei farmaci • Diuresi forzata • Acidificazione/alcalinizzazione delle urine • Emodialisi • Emofiltrazione • Emoperfusione
Escrezione polmonare Farmaci volatili • anestetici generali volatili • alcooli • aldeidi • idrocarburi
Escrezione intestinale Fecale(quota di farmaco non assorbita a livello intestinale) Biliare - diffusione passiva - trasporto attivo *(PM > 400-500 Dal) Intestinale - (diffusione passiva)** * ruolo importante di varie isoforme di glicoproteina P ** ciclosporina, digossina, alcuni antineoplastici vengono trasportati nel lume intestinale dalla glicoproteina P
Arteria epatica Vena epatica Fegato * Vena porta Colecisti (svuotamento intermittente) Coledoco Intestino * Ricircolo enteroepatico *glucuronazione (b-glucuronidasi) Farmaco ( interazioni resine scambio ionico) Glucuronide (idrolisi batterica steroidi)
Escrezione per altre vie saliva TDM capelli implicazioni medico-legali latte umano tossicità per il lattante concentrazione nel latte pH plasma 7.4 pH latte 6.5 contenuto in grassi del latte (3-4%) liposolubilità del farmaco biodisponibilità orale nel latte latte bovino (e prodotti caseari) inquinanti vari pesticidi
Meccanismi di salvaguardia degli organismi viventi nei confronti di: Micromolecole biotrasformazione Macromolecole Cellule sistema immunitario Microorganismi
Metabolismo xenobiotici Localizzazione: reticolo endoplasmatico liscio Porte di ingressoIntestino Fegato Polmoni Barriere Ematoencefalica Placentare Substrati preferenziali: sostanze lipofile Inducibilità: (induzione/inibizione enzimatica)
Farmacocinetica (PK) Conc vs tempo Concentrazione Tempo Farmacocinetica • Assorbimento • Distribuzione • Metabolismo • Escrezione Farmacodinamica • Meccanismo d’azione
Metabolismo (conseguenze) • metabolita incapace di interagire con il • recettore • metabolita incapace di raggiungere la sede • d’azione • metabolita eliminato più rapidamente (per • aumentata idrosolubilità) Inattivazione • metabolita dotato di attività a differenza • del farmaco progenitore (profarmaco) • mutageni e carcinogeni attivati dalla • microflora intestinale Attivazione
Metabolismo Reazioni di fase I • Ossidazioni microsomiali • (Citocromo P450) • ● idrossilazione aromatica OH-fenitoina • epossidazione CBZ-epossido • sulfossidazione CLPZ-sulfossido • dealchilazione (codeina) morfina • desulforazione (tiopentale) pentobarbitale • deidrogenazione (paracetamolo) N-acetilbenzochi- • noneimina Prodotto continua
Metabolismo continua Reazioni di fase I • Ossidazioni extramicrosomiali • (Fraz. solubile del citoplasma) • alcool deidrogenasi * • aldeide deidrogenasi • MAO (A/B) • xantino ossidasi * Es. di substrati endogeni: retinolo, retinene Es. di substrati esogeni: vari alcooli e aldeidi (tricloroaldeide, ecc.) continua
Metabolismo continua Reazioni di fase I Prodotto • Riduzioni (riduttasi) • aldeidi e chetoni gruppo alcoolico • chinone idrochinoni • glutatione riduttasi GSH continua
Metabolismo continua Reazioni di fase I • Idrolisi • esterasi (esteri) • epossido idrolasi (microsomi) • peptidasi * * aminopeptidasi, carbossipeptidasi(fluidi extracellulari, suoperficie delle cellule, lisosomi)
Metabolismo Reazioni di fase II • Coniugazione • ac. glucuronico UDP-glicuronil transferasi*(reticolo) • zolfo solfotransferasi • glicina N-aciltransferasi • ac. acetico N-acetiltransferasi • metili metiltransferasi • glutatione glutatione-S-transferasi * mutazioni geniche con deficit di coniugazione della bilirubina (sidrome di Gilbert, sindromi di Crigler-Najjar I e II)
Citocromo P450 (CYP) Superfamiglia di oltre 150 isoforme Struttura emoproteica Codificazione poligenica Sovrapposizione di specificità di substrato
Biotrasformazione dei farmaci: Ossido-riduzione da parte del sistema CYP450 CYP 1A2 CYP 2E1 CYP 2C CYP 3A4 CYP 2D6 Contributo relativo delle diverse isoforme • Il CYP3A4 è la principale isoforma nell’uomo con una considerevole espressione anche nella parete intestinale • Il sistema microsomiale CYP450 è responsabile di molte biotrasfor-mazioni di Fase I • 12 famiglie di enzimi sono espresse nell’uomo • Diverse tipi di farmaci sono substrati del CYP450, ma tutti sono caratterizzati da una notevole liposolubilità
Esempi di metaboliti tossici continua Chinoni cyp 1A1 N-acetil-p-benzochinoneimina paracetamolo glutatione transferasi Adotto con GS continua
Esempi di metaboliti tossici continua Radicali liberi riduttasi mitoc. Doxorubicina Rad. semichinonico libero O2 SOD ° O2• (rad. anion. superossido) * H2O HOOH * necrosi cellulare da stress ossidativo (miocardio: basso livello SOD) ° superossido dismutasi GPO = glutatione perossidasi CAT = catalasi
Fattori che influenzano il metabolismo dei farmaci • genetici (polimorfismo) • ambientali • interazioni
Polimorfismo metabolico continua Polimorfismo genetico • Colinesterasi plasmatica (pseudocolinesterasi o butirrilcolin- • esterasi) • succinilcolina • conseguenze: abnorme prolungamento (ore) dell’azione* *numero di dibucaina (percentuale di inibizione dell’attività idrolitica ad opera dell’anestetico locale); valori normali > 60; inferiori con la variante atipica (omo ed eterozigote)
Induzione enzimatica • sostanza induttrice (auto1– eteroinduzione) • esposizione continua • latenza breve (24-48 ore) con rifampicina • più lunga (7 giorni) con fenobarbitale • durata alla sospensione lunga (~ 30 giorni) con fenobarbitale • (parecchie settimane) con idro- • carburi policlici aromatici • conseguenze ridotta efficacia del farmaco indotto • produzione di metaboliti tossici 1 carbamazepina, ifosfamide, idrocarburi policiclici aromatici