Inibitori di Anidrasi Carbonica indicati in oftalmologia per il trattamento

Il glaucoma è una malattia oculare cronica e degenerativa che causa danni irreversibili alla testa del nervo ottico e, di conseguenza, la progressiva perdita della funzione visiva ed eventuale cecità. Il metodo generale per il trattamento del glaucoma consiste nella terapia di riduzione della pressione intraoculare (IOP), attraverso approcci farmacologici, terapia laser o intervento chirurgico.[15,17] La IOP è regolata, in condizioni normali, da un fine bilanciamento tra la produzione di umor acqueo a livello dei corpi ciliari, e il suo drenaggio a livello dell’angolo iride/cornea. Normalmente dunque alla produzione di umore acqueo corrisponde un pari deflusso che avviene tramite il canale di Schlemm e piccoli canali collettori che lo convogliano verso il plesso venoso episclerale. Questo permette di mantenere costante la pressione intraoculare. Nel caso in cui il sistema di deflusso non funzioni correttamente, si ha un accumulo di umore acqueo che provoca un aumento della IOP e col tempo danni al nervo ottico (figura 21).

Le strategie terapeutiche per prevenire il glaucoma e la conseguente perdita della vista si basano sulla riduzione della IOP utilizzando farmaci ipotensivi ad azione topica o sistemica.[17] Sono attualmente disponibili in clinica diverse classi di farmaci:

 stimolanti simpaticomimetici come adrenalina;  agenti parasimpaticomimetici come la pilocarpina;

 antagonisti del recettore della prostaglandina F (PGF) (FP), come latanoprost e travoprost, che sono usati da soli o in combinazione.

 β-bloccanti come il timololo;

38 In generale, i farmaci delle prime tre classi aumentano il deflusso di umor acqueo, mentre i farmaci delle altre classi ne diminuiscono la produzione. Tutti questi farmaci hanno vari effetti collaterali indesiderati che possono portare alla cessazione della terapia.[19]

Figura 21. Nell’immagine è mostrato un eccessiva pressione intraoculare ed il sito

in cui il nervo ottico viene danneggiato dalla stessa.

La CA svolge un ruolo importante nell'occhio: è presente nelle lenti, nel corpo vitreo, nella cornea e nella retina. Studi sulla chimica e sulla dinamica dell'umor acqueo hanno dimostrato che il principale costituente di questa secrezione è il bicarbonato di sodio. All’interno del corpo ciliare l’isoenzima α-CA-II è il principale responsabile della secrezione di HCO3-, come conseguenza della

reazione di idratazione di CO2.

L’inibizione di CA diminuisce la produzione di bicarbonato, e di conseguenza abbassa la pressione intraoculare (IOP). Le isoforme associate alla membrana come la CA-IV, -IX e la -XII, sono considerate possibili bersagli delle solfonammidi antiglaucoma.

L’isoenzima bovino CA-IV si è dimostrato sensibile all’inibizione da parte di molte solfonammidi e sulfammati, con una Ki nel range del basso nanomolare.

La corrispondente isoforma umana, CA-IV, mostra però un diverso funzionamento nei confronti di qualche farmaco: l’acetazolamide (1), l’etossizolamide (3) e il sultiame (4) agiscono come potenti inibitori, mentre altri

39 agenti antiglaucoma, come la metazolamide (2), la diclorofenamide (5), la dorzolamide (6) e la brinzolamide (7), agiscono come deboli inibitori (Tabella 3); tutto questo suggerisce che è improbabile che la CA-IV sia coinvolta nella secrezione dell’umore acqueo, dato che viene inibita debolmente dalla maggior parte delle solfonammidi antiglaucoma.

Tuttavia, la CA-XII (ma non la CA-IX) ha recentemente mostrato di essere altamente espressa negli occhi di pazienti con glaucoma e probabilmente gioca un ruolo importante nell’aumento della IOP caratteristica del disturbo. Successivamente è stato dimostrato che la CA-XII viene altamente inibita da tutte le solfonammidi antiglaucoma usate clinicamente (Tabella 4) e dunque, questa è probabilmente l’isoforma di membrana coinvolta nel glaucoma, che viene bersagliata da questi agenti farmacologici.

I farmaci comunemente utilizzati come agenti antiglaucoma sono i CAI solfonammidici, tra cui acetazolamide e diclorofenamide ad azione sistemica, e dorzolamide e brinzolamide ad azione topica (rappresentati in figura 22). Il loro meccanismo d’azione si basa dunque sull’inibizione degli isoenzimi di CA presenti nel processo ciliare dell’occhio, cioè CA-II, -IV e -XII. Il farmaco maggiormente studiato è l'acetazolamide in commercio come Diamox®, che è stato frequentemente somministrato per anni a causa della sua efficiente riduzione della IOP, della tossicità notevolmente ridotta e delle proprietà farmacocinetiche ideali.

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Figura 22. La figura riporta CAIs di prima generazione: Acetazolamide,

Metazolamide, Etossizolamide, Diclorfenamide.[19]

Tuttavia, poiché le CA-II, -IV e -XII sono presenti anche in molti altri tessuti/organi, la somministrazione di solfonammidi sistemiche porta ad un’inibizione delle CA in organi diversi dal tessuto target che in questo caso è l’occhio e quindi ad effetti collaterali indesiderati. Tra gli effetti collaterali sistemici si hanno: affaticamento, aumento della diuresi, parestesie, gusto

metallico, acidosi metabolica. Per superare questo limite, Becker propose la somministrazione topica

dell'inibitore solfonammidico direttamente nell'occhio. Gli studi riguardanti composti quali, acetazolamide, metazolamide, etossizolamide e diclorfenamide ( CAI di prima generazione ) hanno però dato solo risultati negativi, portando alla conclusione che tali CAI solfonammidici sono efficaci come farmaci antiglaucoma solo attraverso la via sistemica. Nel 1983 il gruppo di Maren postulò che una solfonammide solubile in acqua, con proprietà lipofile relativamente bilanciate e potere di inibizione della CA abbastanza forte, sarebbe stata un'efficace farmaco topico per la riduzione della IOP.[17]

41  forte azione inibitoria, nel range del basso nano molare contro le isoforme di CA coinvolte nella secrezione di umore acqueo, come, CA-II, -IV e -XII;

 solubilità in acqua nell'intervallo 1 - 2% per consentire la formulazione come collirio;

 liposolubilità bilanciata (non troppo bassa) per poter attraversare la membrana cellulare all'interno dei tessuti oculari per arrivare alle CA del processo ciliare.[19] Dorzolamide e brinzolamide (in figura 23), sviluppati negli anni ‘90 come potenti inibitori di CA II / CA XII nel range del nano molare, possono essere somministrati per via topica, in quanto possiedono una buona solubilità in acqua e sono sufficientemente liposolubili per penetrare attraverso la cornea. Possono quindi essere somministrati direttamente

nell'occhio, come sali (a un pH di 5.5) o come basi libere. I due farmaci sono efficaci nel ridurre la IOP e producono minori effetti

collaterali rispetto ai farmaci somministrati per via sistemica. Gli effetti collaterali più comuni osservati includono bruciore, arrossamento dell'occhio, visione offuscata, prurito e sapore amaro.[17]

Figura 23. CAIs di seconda generazione: dorzolamide e brinzolamide.[19]

Tuttavia, anche se la dorzolamide e la brinzolamide rappresentano un progresso importante nella lotta contro il glaucoma con terapie basate sui CAI, le ricerche

42 proseguono per identificare nuovi tipi di inibitori efficaci per comministrazione topica.

Un approccio generale che è stato utilizzato per sviluppare CAI di tipo sulfammidico solubili in acqua ed efficaci è noto come “tail approach”.

Un esempio consiste nella derivatizzazione delle solfonammidi con residui contenenti gruppi donatori di ossido nitrico (composti 60-64 in figura 24). Questo approccio è stato recentemente applicato per studiare i derivati della dorzolamide che incorporano frazioni donatrici di NO. L'ossido nitrico (NO), un gas radicale prodotto dall'enzima ossido nitrico sintasi (NOS), è anche coinvolto nella vasodilatazione, nel deflusso dell'umore acqueo nell'occhio, nella modulazione locale del flusso sanguigno oculare e nella morte delle cellule del ganglio retinico mediante apoptosi. Sembrava quindi di interesse combinare questi due farmacofori, un CAI sulfonammidico, e una porzione capace di donare NO (sottoforma di estere nitrico), in una sola molecole, a costituire un farmaco ibrido. Così, negli ultimi anni sono state sviluppate un gran numero di solfonammidi con proprietà donatrici di NO.

Figura 24. Dorzolamide e suoi derivati donatori di NO[19].

Più recentemente, sono stati utilizzati diversi scaffold solfonammidici per preparare nuovi CAI che incorporano frazioni donatrici di NO. Tra questi è stata studiata la 4-carbossi-benzenesolfonammide dove la porzione carbossilica è

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stata derivatizzata per introdurre gruppi donatori di NO (figura 25). I composti della serie 65 sono CAIs che incorporano varie unità di esteri nitrici

sullo scheletro della Dorzolamide. Alcuni di questi composti hanno mostrato un’elevata potenza ed efficacia NO-mediata, come provato dal loro effetto vaso-rilasciante sull’anello aortico dei conigli pre-contratto da metoxamina; inoltre, hanno dimostrato di poter abbassare fortemente la IOP in vivo nei conigli normotesi. [19

Figura 25. I frammenti a - f sono attaccati come esteri alla porzione COO di 65[19.]

Il composto 65a in particolare, è risultato due volte più efficace della dorzolamide nel ridurre la IOP. E’ stato effettuato uno studio farmacologico dettagliato di tale composto: una sua somministrazione cronica come collirio al 2% a conigli albini glaucomatosi ha determinato un'importante riduzione della IOP (del 45% -50%) già dopo la prima settimana di trattamento, con una diminuzione regolare durante il trattamento. Questa riduzione è risultata molto più alta di quella osservata quando la dorzolamide al 2% veniva somministrata nello stesso modello animale e con un programma di somministrazione identico.

Quindi, i farmaci ibridi che incorporano solfonammidi e frazioni donatrici di NO hanno mostrato una buona inibizione in vitro degli enzimi target ed una promettente efficacia in vivo in modelli animali di glaucoma. [19]

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