4. UTILIZZO CLINICO GENERALE DEGLI INIBITOR
4.1 Inibitori dell’Anidrasi Carbonica utilizzati per il trattamento del glaucoma
Il glaucoma è una neuropatia ottica da cui deriva un modello caratteristico di deterioramento del nervo ottico e del campo visivo e rappresenta la seconda causa di cecità in tutto il mondo. L’evoluzione della malattia è caratterizzata da una accelerazione della morte delle cellule ganglionari, con successiva perdita assonale e danno al nervo ottico, che conduce alla perdita progressiva del campo visivo. Nell’adulto il glaucoma si divide in:
• glaucoma ad angolo aperto (primario e secondario); • glaucoma ad angolo stretto (primario e secondario).
Queste due forme differiscono per presentazione e patogenesi, ma entrambe portano ad una progressiva perdita dell’acuità visiva. Il più importante fattore di rischio è una pressione intraoculare (IOP) elevata. Sono state formulate due differenti ipotesi circa il meccanismo che porta all’atrofia ottica glaucomatosa:
• secondo una teoria meccanica il danno della pressione intraoculare si eserciterebbe soprattutto a livello della lamina cribrosa con compressione delle fibre e deformazione della lamina;
• secondo una teoria vascolare avrebbero un ruolo determinante alcune modificazioni micro circolatorie di tipo ischemico, primitive e/o secondarie all’ipertono oculare. Sempre maggior attenzione viene data in tal senso all’esistenza di fenomeni di autoregolazione della circolazione nella testa del nervo ottico e a sue eventuali anomalie.
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Il glaucoma non da sintomi precoci, ad esclusione della forma acuta. Nel momento in cui il paziente, si rende conto dei difetti del campo visivo, la malattia è già in stato avanzato. La visione centrale in genere viene colpita per ultima, mentre la visione periferica è persa per prima ed è asintomatica (Figura 19).
Figura 19 L’immagine mostra un eccessivo aumento di pressione intraoculare e
conseguente danneggiamento del nervo ottico (figura 19).
Per abbassare la pressione intraoculare possono essere utilizzate terapie farmacologiche, laser e chirurgiche incisionali. Le strategie farmacologiche per prevenire il glaucoma utilizzano farmaci ipotensivi ad azione topica o sistemica[18]. 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), ad esempio il latanoprost e travoprost che sono usati da soli o in combinazione;
-beta-bloccanti come il timololo;
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I farmaci delle prime tre classi agiscono aumentando il deflusso dell’umor acqueo, mentre quelli delle ultime due ne riducono la produzione.
Tutti questi farmaci hanno vari effetti collaterali indesiderati che possono portare alla cessione della terapia[19].
La CA ha un ruolo molto importante nell’occhio: è presente nelle lenti, nel corpo vitreo, nella cornea e nella retina. A seguito degli studi di Friedenwald del 1949, Kinsey del 1953 e Kinsey e Barany del 1949 sulla chimica e la dinamica dell'umor acqueo, è stato dimostrato che il costituente principale di questa secrezione è NaHCO3[20-22]. In uno studio condotto da Wistrand nel 1951 fu identificata la CA
nell’uvea anteriore dell’occhio e dimostrò che questo enzima è responsabile della secrezione di HCO3-, come conseguenza della reazione di idratazione di CO2[23].
Becker in uno studio condotto nel 1955 ha dimostrato che l’acetazolamide 1, solfonammide in grado di inibire l’enzima CA, produce una diminuzione di IOP sugli animali da esperimento e nell’uomo[24], mentre Kinsey e Raddy nel 1959,
hanno dimostrato che questo fenomeno è dovuta ad una ridotta secrezione di HCO3-
, come conseguenza dell’inibizione di CA a livello dei corpi ciliari[25]. Le isoformeassociate alla membrana come la CA-IV,-IX e la XII, sono considerati possibili bersagli delle solfonammidi antiglaucoma. L’isoenzima bovino CA-IV si è dimostrato sensibile all’inibizione da parte di molte solfonammidi e sulfammati con un Ki nel range del nanomolare. L’isoforma umana CA-IV mostra invece un diverso funzionamento nei confronti di qualche farmaco: l’acetazolamide 1, l’etossizolamide 3 e il sultiame 4 agiscono come potenti inibitori, mentre altri agenti antiglaucoma come la metazolamide 2, la diclorofenamide 5, la dorzolamide 6 e la brinzolamide 7, agiscono come deboli inibitori (Tabella 3); questo risultato
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suggerisce che è improbabile che la CA-IV sia coinvolta nella secrezione dell’umor acqueo, dato che viene inibita debolmente dalla maggior parte delle solfonammidi antiglaucoma. La CA–XII, ha recentemente mostrato di essere altamente espressa nei pazienti affetti da glaucoma e probabilmente gioca un ruolo importante nell’aumento della IOP caratteristica del disturbo. È stato successivamente dimostrato che la CA-XII viene altamente inibita da tutte le solfonammidi usate in clinica (Tabella 4), di conseguenza si può supporre che questa sia l’isoforma di membrana coinvolta nel glaucoma. I farmaci comunemente utilizzati contro il glaucoma sono l’acetazolamide e diclofenamide ad azione sistemica e dorzolamide e brinzolamide ad azione topica (Figura 20). Il loro meccanismo d’azione si basa sull’inibizione degli isoenzimi di CA presenti nel processo ciliare dell’occhio. Il farmaco maggiormente utilizzato è il Diamox® , somministrato per lunghi periodi, riduce notevolmente la pressione intraoculare, possiede inoltre minima tossicità e proprietà farmacocinetiche ideali.
Figura 20 CAI di prima generazione: Acetazolamide, Metazolamide,
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Poiché le CA-II, -IV e -XII sono presenti in molti organi e tessuti, la somministrazione sistemica di solfonammidi porta ad un’inibizione della CA in organi diversi dal tessuto target e di conseguenza ad effetti collaterali, tra i quali: intorpidimento e formicolio alle estremità, gusto metallico, depressione, fatica, malessere, perdita di peso, diminuzione della libido, irritazione gastrointestinale, acidosi metabolica, calcoli renali e miopia transitoria. Per superare questo limite, Becher propose la somministrazione topica dell’inibitore solfonammidico direttamente nell’occhio, successivi studi hanno però dato solo risultati negativi, portando alla conclusione che tali CAI solfonammidici come agenti antiglaucoma sono efficaci solo per via sistemica. Nel 1983 Maren et al. postulò che una CAI ad azione topica doveva avere delle specifiche proprietà:
• liposolubiltà bilanciata (non troppo bassa), per poter attraversare la membrana cellulare all’interno dei tessuti oculari e arrivare alle CA dei processo ciliare;
• forte azione inibitoria nel range del nano-molare contro le isoforme di CA coinvolte nella secrezione di umor acqueo, come CA-II,-IV,-XII;
• solubilità in acqua nell’intervallo di 1-2% per consentire la formulazione sottoforma di collirio.
Negli anni ‘90, furono sviluppati i primi CAIs con struttura solfonammidica solubili in acqua e nel 1995 la Merck lanciò il primo agente farmacologico di questo tipo sotto forma di collirio al 2% : la Dorzolamide 6 (figura 21) con il nome commerciale di Trusopt®. Un secondo composto strutturalmente correlato, la Brinzolamide 7 (figura 21), scoperta presso Alcon Laboratories e commercializzato con il nome Azopt®, è stato a sua volta approvato per il trattamento topico del glaucoma nel 1999 in associazione con β-bloccanti come il timololo (Timoptol®) e in associazione ad analoghi della PGF2α [26], al latanoprost (Xalatan®) e al travoprost
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(Travatan®). Questi due composti sono ancora ad oggi gli unici CAIs ad azione topica in uso clinico per il trattamento del glaucoma[19]. Questi due farmaci possono
essere somministrati direttamente nell’occhio come sali (pH 5.5) o come basi libere, sono efficaci nel ridurre la IOP e producono pochi effetti collaterali,tra i più comuni, rossore e bruciore dell’occhio, visione offuscata, prurito e sapore amaro.
Figura 22 CAI di seconda generazione : dorzolamide e brinzolamide.[19]
Un altro approccio che è stato utilizzato per lo sviluppo di CAI di tipo sulfamidico 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, figura 24). Questo approccio è stato recentemente applicato per studiare i derivati della dorzolamide che incorporano frazioni donatrici di NO. L’ossido nitrico è un gas radicale prodotto dall’enzima ossido nitrico sintasi (NOS), è anche coinvolto nella vasodilatazione, nel deflusso dell’umor acqueo nell’occhio, nella modulazione del flusso sanguigno oculare e nella morte della cellula del ganglio retinico mediante apoptosi. Si è pensato quindi di combinare questi due farmacofori: CAI solfonammidico e una porzione capace di donare NO, in una sola molecola a costituire un farmaco ibrido. Negli ultimi anni sono stati sviluppate molte solfonammidi con proprietà donatrici di NO.
40 60-64
Figura 23 Dorzolamide e suoi derivati donatori NO. [19]
Di recente, sono stati utilizzati diversi scheletri solfonammidici sui quali sono stati inseriti gruppi donatori di NO sottoforma di esteri nitrici (fig.23), per preparare nuovi CAI. È stata studiata, la 4-carbossibenzensolfonammide, in cui la porzione carbossilica è stata derivatizzata per poter introdurre gruppi NO.
Alcuni di questi composti hanno mostrato un’elevata potenza ed efficacia NO- mediata, come provato dal loro effetto rilasciante vascolare sull’anello aortico dei conigli pre-contatto da metoxamina; inoltre hanno dimostrato di poter abbassare fortemente la pressione intraoculare in vivo nei conigli normotesi[19].
65
Figura 24 I frammenti a-f possono legarsi come esteri alla porzione COO di 65
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Il composto 65a in particolare, è risultato due volte più efficace della dorzolamide nel ridurre la IOP. È 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]
Gli inibitori dell’anidrasi carbonica possono essere utilizzati anche per il trattamento dell’edema maculare, patologia multifattoriale che colpisce la zona centrale della retina, detta macula. È una patologia ad andamento progressivo che può portare alla perdita completa e irreversibile della visione centrale. I farmaci utilizzati in questa patologia, Acetazolamide, Brinzolamide e Dorzolamide agiscono come vasodilatatori locali, migliorando il flusso di sangue a livello dell’occhio eliminando di conseguenza i prodotti di scarto metabolico. La retinopatia diabetica e l’edema maculare diabetico rappresentano una delle principali cause della perdita della vista nei paesi industrializzati e attualmente non sono presenti trattamenti terapeutici risolutivi. Di recente, è stato dimostrato che l’isoenzima citosolico CA-I media la permeabilità vascolare retinica emorragica e la permeabilità vascolare cerebrale attraverso l’attivazione dei precallicreina e la generazione di una serina proteasi altamente attiva, il fattore XIIa[27]. Questi
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fenomeni contribuiscono alla patogenesi della retinopatia diabetica proliferativa e dell’edema maculare diabetico, pertanto, l’inibizione di CA-I potrebbe essere un bersaglio terapeutico per il trattamento di queste condizioni. Alcune delle isoforme legate alla membrana, come CA-IV, -IX, XII sono state prese in considerazione come possibili bersagli delle solfonammidi per spiegare l’effetto antiglaucoma. In particolare, è stato recentemente osservato che l’isoforma XII è iperespressa negli occhi dei pazienti affetti da glaucoma e probabilmente riveste un ruolo importante nell’aumento di IOP tipica della malattia[28]. Successivamente è stato dimostrato
che la CA-XII viene fortemente inibita da tutte le solfonammidi antiglaucoma usate clinicamente e dunque, questa è probabilmente l’isoforma di membrana implicata nel glaucoma che questi farmaci hanno come bersaglio[29].