5. Utilizzo clinico degli inibitori di CA
5.5 Inibitori di Anidrasi Carbonica come potenziali farmaci anti-obesità
L'obesità è una malattia metabolica comune caratterizzata da un eccesso di tessuto adiposo. Nella società moderna la facile disponibilità di alimenti altamente energetici combinati con stili di vita sedentari sono considerati le
principali cause sociali di aumento incontrollato del peso corporeo.[24] Tra le α-CAs, 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'ureagenesi, 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 (rappresentato schematicamente in figura 30). Il piruvato viene carbossilato ad ossalacetato in presenza di HCO3- 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 30. Biosintesi degli acidi grassi in cui prendono parte le CA-VA e -VB a livello
mitocondriale, e la CA-II citosolica: [23]
Il Topiramato (TPM) (in figura 31), farmaco antiepilettico, 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 cervello, 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.
52 Figura 31. Topiramato (9)
L’osservazione clinica che i pazienti obesi trattati con il farmaco antiepilettico TPM 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. 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 (in figura 32) 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.
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Figura 32. L’immagine riporta la regione del sito attivo, nel complesso C- II / TPM,
che mostra i residui che partecipano al riconoscimento delle molecola inibitrice. Si 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.
La zonisamide (ZNS) (in figura 33) 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
54 pazienti obese di sesso femminile, una riduzione del peso medio di 5 Kg in più rispetto a pazienti trattate con la sola dieta.
Figura 33. Zonisamide (10)
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 (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, lasciando la chirurgia bariatrica l'unico trattamento efficace, seppur invasivo. Questi risultati
55 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 e un potenziale effetto teratogeno.[24]
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