per il trattamento del glaucoma
5.4 Inibitori di Anidrasi Carbonica come potenziali farmaci anti-obesità
L'obesità è una comune patologia metabolica caratterizzata da un eccesso di grasso corporeo. Nella società moderna la facile disponibilità di alimenti altamente energetici combinati con stili di vita sedentari sono considerati le principali cause sociali di un aumento incontrollato del peso corporeo[24]. Tra le
47 α-CA, le isoforme CA VA e CA VB sono espresse solo nei mitocondri. Esiste anche una localizzazione tissutale specifica per CA VA, che è presente solo nel fegato, mentre CA VB è più ampiamente distribuito nell'organismo. È noto che CA VA e CA VB sono coinvolte in diversi processi metabolici, tra cui l'ureogenesi, la gluconeogenesi e la lipogenesi nei vertebrati (per esempio nei roditori) e negli invertebrati (per esempio nelle cavallette).[23]
L’approvvigionamento di bicarbonato (che rappresenta il substrato) in diversi processi biosintetici che coinvolgono la piruvato carbossilasi (PC), l’acetil-Co-A carbossilasi (ACC) e la carbamoil-fosfato sintetasi I e II, viene assicurato principalmente dalla reazione catalitica che coinvolge gli isoenzimi di CA. (Figura 29) Il piruvato viene carbossilato ad ossalacetato in presenza di HCO
3- e PC. Il
bicarbonato necessario per questo processo è generato sotto l'influenza catalitica degli isoenzimi mitocondriali CA VA e/o CA VB. L’acetil-coenzima (acetil-CoA) nel mitocondrio reagisce con l'ossalacetato, portando al citrato, il quale viene poi traslocato nel citoplasma mediante l’azione del trasportatore tricarbossilato. Nel citosol, il citrato viene scisso rigenerando ossalacetato e acetil-CoA. Quest’ultimo è utilizzato per la lipogenesi de novo. Il bicarbonato necessario in questa fase è fornito dalla conversione catalizzata da CA II di CO2 in bicarbonato all’interno del citosol[24].
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Figura 29: Biosintesi degli acidi grassi in cui prendono parte le CA-VA e -VB a livello
mitocondriale, e la CA II citosolica [23]
L’osservazione clinica che i pazienti obesi trattati con il farmaco antiepilettico topiramato (TPM) 9 presentavano una marcata riduzione del peso corporeo, ha costituito il punto di partenza per lo studio delle CA come bersagli per il trattamento dell'obesità, anche se non è stata fornita ancora alcuna spiegazione farmacologica di tale fenomeno
49 Il TPM possiede potenti effetti anticonvulsivanti a causa di un meccanismo d'azione multifattoriale: il blocco dei canali al sodio e dei recettori AMPA/kainato (acido α-ammino-3-idrossi-5-metil-4-isossazolo-propionico), la ritenzione di CO2
secondaria all’inibizione dei globuli rossi del sangue e degli isoenzimi CA del SNC, come l’aumento del sistema di trasmissione GABAA–ergico. Gli effetti collaterali
di questo farmaco includono: cambiamenti di umore, perdita della memoria, parestesia e calcoli renali. E’ stato così dimostrato che il TPM è un potente inibitore di diversi isoenzimi CA, come la II, VA, VB, VI, VII, XII e XIII. In particolare è un CAI efficace per CA II, VA e VB con valori di Ki rispettivamente di 10, 63 e 30
nM. (Tabella 3)
Studi cristallografici del complesso di TPM con CA II hanno chiarito le interazioni molecolari che spiegano l’elevata affinità di questo composto per il sito attivo della CA. Successivamente sono stati condotti studi di dinamica molecolare sull’addotto TPM-CAII che hanno dimostrato una modalità di legame simile anche con l’isoenzima CA V.
Figura 31. L’immagine riporta la regione del sito attivo, nel complesso CA II / TPM,
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osserva l'atomo di azoto della frazione solfonammidica deprotonata di TPM coordinato allo ione zinco dell'enzima. Inoltre è mostrata una rete estesa di legami di idrogeno tra l'inibitore e alcuni residui di amminoacidi all'interno della cavità enzimatica.
Figura 32. Zonisamide (10)
La zonisamide (ZNS) 10 è un altro farmaco anti-epilettico usato come terapia aggiuntiva nei parziali attacchi refrattari. A causa dei suoi molteplici meccanismi di azione, ZNS mostra un ampio spettro di attività anticonvulsivanti ed è risultato efficace in diversi tipi di convulsioni. Studi clinici recenti hanno suggerito un potenziale uso terapeutico di ZNS nel dolore neuropatico, nei disturbi bipolari, nell’emicrania, nell’obesità, nelle malattie legate al cibo e nel morbo di Parkinson. In effetti, in analogia con TPM, si è osservato che ZNS in associazione con una dieta povera di calorie (deficit di 500 Kcal per giorno), permette di ottenere, in pazienti obese di sesso femminile, una riduzione del peso medio di 5 Kg in più rispetto a pazienti trattate con la sola dieta.
La zonisamide (10) è una solfonammide alifatica, che mostra un profilo di inibizione efficace nei confronti degli isoenzimi CA citosolici e mitocondriali.
(Tabella 3)
Sia il topiramato (9) che la zonisamide (10) determinano una perdita di peso dovuta all’inibizione della lipogenesi, che a loro volta è mediata dall’inibizione di alcuni isoenzimi CA coinvolti nella carbossilazione del piruvato ad ossalacetato
51 (isoforme mitocondriali CA VA e VB) e dell’acetil-coenzima-A a malonil- coenzima-A (isoformacitosolica CA II). L’effetto globale è una potente inibizione della lipogenesi.
Sulla base di questi risultati, l'utilizzo di TPM e ZNS come molecole lead per la progettazione di inibitori CA indirizzati agli isoenzimi coinvolti nella lipogenesi può rappresentare l'inizio di un approccio molto promettente per il trattamento dell'obesità.
Attualmente le terapie farmacologiche approvate sono associate ad una perdita di peso minore del 5% e sono spesso scarsamente tollerate, di conseguenza la chirurgia bariatrica rimane l'unico trattamento efficace, seppur invasivo. Questi risultati hanno incentivato le indagini sulle farmacoterapie di combinazione a partire da cui è stata sviluppata dalla Vivus Inc., Qnexa (VI-0521) una combinazione a dose fissa di Fentermina e Topiramato. Qnexa è stata valutata in fase III di sperimentazione clinica per il trattamento dell’obesità: ne è risultata un’efficace perdita di peso e il mantenimento della perdita di peso se associato con dieta ed esercizio fisico. Gli effetti avversi riscontrati però, sono stati la ragione principale per il mancato completamento dello studio; in particolare, sono stati registrati effetti avversi cardiovascolari ed un potenziale effetto teratogeno[24].