ANTIMICOBATTERICI
MICOBATTERI
TUBERCOLOSI
(M. tuberculosis)
Koch 1882
Genere di bacilli acidoresistenti, della famiglia
Mycobacteriacee
LEBBRA (M.leprae)
Hansen 1871
Micobatteriosi atipiche
TUBERCOLOSI
TBC si trasmette principalmente attraverso le vie respiratorie
In genere, 2 settimane di terapia fa cessare il contagio
Localizzazione prevalentemente polmonare (80-85%); il b. può
raggiungere, attraverso i vasi sanguigni e linfatici, altri distretti,
come cervello, ossa, occhi, pelle: TBC extra-polmonare, nei
malati di AIDS frequenza 40-75%
TBC polmonare
M. TBC
Alveoli
L’infezione, così incapsulata,
può rimanere “silente” nella
lesione fibrotica per anni, per
poi ricomparire
Ingestione da
Macrofagi
Fibroblasti
Inglobano il
sito di
infezione
TUBERCOLI
Diffusione della TBC (2006)
DOTS (directly observed treatment, short-course)
TB/HIV CO-INFECTION
An estimated 1.3 million lives were saved globally between 2005 and 2011
by implementing collaborative TB/HIV activities.
Globally, 48% of the TB patients known to be living with HIV in 2011 were
started on antiretroviral therapy (ART).
MULTIDRUG-RESISTANT TB
In 2011, there were an estimated 310 000 cases of multidrug-resistant TB
(MDR-TB) among notified TB patients with pulmonary TB. Almost 60% of
these cases were in India, China and the Russian Federation.
The number of MDR-TB cases notified in the 27 high MDR-TB burden
countries doubled between 2009 and 2011, and reached about 60 000
worldwide. This is only one in five (19%) of the MDR-TB cases estimated to
exist among notified TB patients. In the two countries with the largest
number of estimated cases, the figure is less than one in ten.
At least half a million children became ill with TB and an estimated 64 000
children died of TB in 2011.
Worldwide, 3.7% of new cases and 20% of previously treated cases were
estimated to have MDR-TB. The highest proportions of TB patients with
MDR-TB are in eastern Europe and central Asia.
XDR-TB Extensively drug-resistant TB,, has been identified in 84
countries; the average proportion of MDR-TB cases with XDR-TB is 9%.
Almost 80% of TB cases among people living with HIV reside in Africa.
Struttura parete batterica mycobacterium
M.tuberculosis; M. bovis; M. avium; M. leprae
"White Plague" of the 17th and 18th
centuries in Europe
arabino
galattano
lipoarabino
mannano
Acidi micolici (b-idrossiacidi)
La resistenza dei
micobatteri (Gram+)
a soluzioni diluite di
acido solforico è
dovuta al contenuto
in lipidi: acidi grassi
caratteristici
OH
CH3(CH2)17
(CH2)14
(CH2)23CH3
(CH2)17
COOH
-micolati
OH
CH3
(CH2)15
CH3(CH2)17
(CH2)23CH3
(CH2)17
COOH
O
chetomicolati
OH
CH3
(CH2)15
CH3(CH2)17
OCH3
(CH2)23CH3
(CH2)17
COOH
metossimicolati
CICLOSERINA (2a scelta)
• Prodotta da Streptomyces lavendulae, garyphalus, orchidaceus)
• Meccanismo di azione: inibisce la Ala racemasi e la D-Ala-DAla sintetasi
•Attiva su alcuni Gram +, diversi Gram- e su micobatteri (mdr-tTbc, xdrTb)
•Tossicità: convulsioni, Jap: aumento della tendenza al suicidio (?)
ANTITUBERCOLARI
S
2a scelta
CH N NH C NH2
CONHNH2
OH
N
NH2
NHCOCH3
Tiacetazone
(farmaco orfano)
C
NH2
2a scelta
N
N
Pirazinamide
Inib. sintesi ac. micolico
(Inib. piridossal fosfato,
effetto tossico)
(PAS)
Antagonista PAB
S
CONH2
Isoniazide
(INI, INH)
Ac. p-amminosalicilico
Chelante
N
COOH
C2H5
Etionammide
(Piraldina)
Antag. niacinammide Antag. niacinammide
HO
H
N
N
H
OH
Etambutolo (Etapiam)
Interferenza sintesi acido micolico;
interaz. con RNA e chelante
ISONIAZIDE (isonicotinoilidrazide)
O
C
NH NH2
INI, INH
N
(Nicizina)
Sintetizzata come analogo del
tioacetazone
Meccanismo/i d’azione
(1) Inibizione di piridossal
fosfato, per formazione
irreversibile di un idrazone
(tossicità sul SNC convulsioni)
O
C
N
NH
N
H
O
H3C
CH
CH2 OPO 3H2
N
(2) Inibizione sintesi acidi grassi (ac. micolico)
INH complessa lo ione Cu++; blocca l’enzima DESATURASI,
inibendo la conversione degli acidi grassi saturi (C24 e C26) ai
corrispondenti acidi grassi insaturi, precursori della sintesi dell’acido
micolico, componente essenziale della parete cellulare del M. TBC
(giustifica la selettività). Inibitore FAS II (vedi dopo)
(3) Biosintesi di NAD+ fraudolento
INH è trasformato in acido isonicotinico, che verrebbe incorporato
nell’NAD+ (antimetabolita). NAD+ fraudolento non sarebbe più in
grado di catalizzare le normali reazioni redox. Teoria suggestiva,
ma necessita di ulteriori prove.
Biosintesi di NAD+ fraudolento
Parete cellulare
H
N
O
Parete cellulare
H
N
O
NH2
N
NH2
O
OH
N
N
INH
NH2
N
O
OH HO
N+
O
O
O P O P O
OO-
N
O
OH OPO3H
O
O-
NAD+ fraudolento
N
N
Derivati INH
H
N
O
N
C
H
R
N
IDRAZONI
R3
N
O
N
R2
R1
N
IDRAZIDI
Idrazoni di chetoni ed aldeidi
• Da acido piruvico e salicilaldeide ancora attivi e
meno tossici
• Da streptomicina (CHO dell’-streptosio): sinergismo
Idrolizzati nel tratto GI (profarmaci?)
Idrazidi dell’acido isonicotinico: nessuna è più
attiva di INH
R1 = R2 = Alchile; R3 = H
Attive
R1 = R2 = H; R3 = Alchile
Inattive
Farmacocinetica e Metabolismo
Facilmente assorbita per os
Cibo e antiacidi, soprattutto a base di Al,
interferiscono con l’assorbimento di INH,
rallentandolo. Preferibile la somministrazione a
stomaco vuoto
Distribuzione in tutti i tessuti, compresi quelli
infettati, e metabolizzazione a prodotti inattivi
Metabolismo INH
H
N
O
(Ac. 2-chetoglutarico)
(Ac. piruvico)
H
N
O
N
NH2
CH3
C
N
COOH
O
N
N-acetiltransferasi
citosolica
H
N
O
O
OH
CH3
+
NH2NH2
N
N
N-Ac-INH
Nelle urine coniugato con glicina
(met. Principale)
Epatotossicità
H2N
CH2CH2COOH
C
N
COOH
N
O
N
H
H
N
O
H
N
CH3
O
Acetilidrazide
H3C
N
H
H
N
CH3
O
Diacetilidrazide
Acetilidrazide è substrato per un
citocromo P450 microsomiale
H2N
H
N
CH3
O
HO
HN
H
N
CH3
CH3
O
O
Radicale acetile
Acetilazione delle proteine del fegato
Epatotossicità
ANALOGHI DELLA VITAMINA PP
CONH2
N
Nicotinammide (vit. PP)
Lieve attività anti -TBC
S
N
CONH2
N
Pirazinamide
(Piraldina)
C
N
NH2
C2H5
Etionammide
S
C
N
NH2
C3H7
Protionammide
Non generano resistenza crociata con INH
(diverso meccanismo d’azione)
PIRAZINAMIDE
Bioisostero della nicotinammide, induce rapidamente resistenza
Meccanismo d’azione (Inibitore FAS I)
Non completamente delucidato. Sembra si comporti come profarmaco.
Gli organismi suscettibili producono una DEAMINIDASI, che la converte
in acido pirazinoico (ceppi resistenti non producono questo enzima).
L’acido pirazinoico potrebbe abbassare il pH nelle immediate
vicinanze del microrganismo, impedendone la crescita.
Farmacocinetica & Metabolismo
Rapidamente assorbita per os, estensivamente metabolizzata
Deaminidasi
microsomiale
epatica
O
N
N
NH2
Xantina
Ossidasi
O
N
O
N
OH
N
Nelle urine coniugato con Gly
HO
N
OH
Pyrazinamide inhibits mycobacterial
fatty acid synthetase I (FAS-I), a large
multifunctional enzyme involved in
lipid biosynthesis. Mycobacteria such
as M. tuberculosis specialize in lipid
biosynthesis. A large number of
individual enzymes are dedicated to
lipid metabolism. FAS-I is a large
single protein whose individual
domains catalyze various steps in
InhA5
synthesis of conventional long-chain
fatty acids from two-carbon
precursors, while FAS-II is a complex
of non-covalently bound subunits with
similar functionalities to the domains
of FAS-I
Zimhony, O., Cox, J.S., Welch, J.T., Vilchèze C. & Jacobs, W.R., Jr. Pyrazinamide inhibits the
eukaryotic like fatty acid synthetase I (FASI) of Mycobacterium tuberculosis.
Nature Med. 6, 1043–1047 (2000).
DERIVATI TIOSEMICARBAZIDE
Probabilmente esercitano azione chelante su tracce di metalli pesanti.
F
NH C NH NH 2
S
Flusone
(antibatterico per uso topico)
NH CO CH 3
S
CH N NH C NH 2
Tioacetazone
(antiTBC, sistemico, epatotossico)
N NH C NH 2
NH
S
N NH C NH 2
Ambazone
(antibatterico per uso topico)
N NH C NH 2
S
O
N
CH 3
Metisazone
(antivirale, sistem., profil. del vaiolo)
ETAMBUTOLO EMB
CH 3
CH 2
Ac. L (+) glutammico
2 * CH NH 2
CH 2 OH
Butanolammmina
racemica (DL)
CH 3
CH 2
2 * CH NH 2
CH 2 OH
+
ClCH 2 CH 2 Cl
L(+)-Butanolammmina
CH 3
CH 3
CH 2
CH 2
* CH NH CH 2 CH 2 NH CH *
CH 2 OH
CH 2 OH
Etambutolo (Etapiam) (2 centri chirali)
Forma Conf. ass.
D (-)
RR
L (+)
SS
MESO
RS
mic
0.5
100 8-
200-500 volte più
attiva la forma D (-)
Etilene cloruro
Meccanismo/i d’azione 1
Non ancora completamente chiarito
Forse chelante di metalli pesanti. Interferisce con la biosintesi
di RNA in antagonismo con spermidina
[H2N(CH2)3NH(CH2)4NH2]
Interferisce con la costruzione della parete cellulare inibendo
l’enzima arabinosil transferasi che polimerizza l’arabinosio
in arabinano e quindi arabinolattano.
HO
Analogia con MICOLATO della parete cellulare
HO
N
H
O
N
H
OH
H
N
OH
O
OH
OH
Tetralosio monomicolato
Etambutolo
Meccanismo d’azione 2
H
HO
H
O
O
O P O
H
OH
OH
H
HO
7
H
b-D-arabinofuranosil-1-monofosforildecaprenolo
Arabinosil
transferasi
AG
LAM
EMB
EMB mima l’arabinano e inibisce
l’arabinosil transferasi, la cui
funzione è quella di catalizzare la
polimerizzazione del Darabinofuranosio per dare AG.
Blocca la sintesi di AG e LAM.
SAR
Nessuno dei numerosi analoghi ha mostrato migliori attività
METABOLISMO
• Idrosolubile, assorbito (75-80%) per os.
• La gran parte viene escreto immodificato; ca. 15% trasformato
nei metaboliti I e II entrambi inattivi
HO
N
H
CHO
H
N
COOH
H
N
N
H
CHO
OH
I
N
H
H
N
COOH
II
FLUOROCHINOLONI
Antibatterici a largo spettro attivi contro
M. tubercolosis e M. avium-intracellulare (MAC)
O
F
R3'
COOH
N
HN
O
F
N
R8
COOH
N
H3C
N
N
O
CH3
R5'
Ciprofloxacina: R8 = R3’ = R5’ = H
Ofloxacina
Sparfloxacina: R8 = F; R3’ = R5’ = CH3
I chinoloni non fluorurati sono inattivi contro i micobatteri
Fluorochinolonici anti TBC
ACIDO p-AMMINOSALICILICO (PAS)
2a scelta
COOH
OH
OH
NH 3
CO2
KHCO 3
NH 4 HS O 3
OH
OH
NH2
NH 2
PAS
Scoperta: Nel 1940 Bernein nota che benzoati e salicilati stimolano la
respirazione del micobatterio. Lehmam di conseguenza cerca inibitori tra
analoghi strutturali e studia direttamente le azioni sulla crescita.
Agisce probabilmente come antagonista del PABA; inibitore di
crescita pur essendo stimolante della respirazione.
E’ instabile: a 150 °C - CO2 m-amminofenolo (lentamente anche in
soluzione acida).
Usati: sale Na (Quadrasa®), sale Ca (alte dosi provocano disturbi gastrici);
analoghi attivi: N-benzoile, N-glicil, Estere Ph
Analoghi attivi, ma meno del PAS
COOH
COOH
OCH3
COOH
OH
NH 2
COOH
OH
NHCH 3
OH
NHCOCH 3
NHCOCHCl 2
Analoghi inattivi
COOH
COOH
COOH
OH
OH
COOH
NH 2
S O3 H
Cl
OH
H2N
NO
NH 2
NH 2
NH 2
ANTIBIOTICI ANTITUBERCOLARI
ANSAMICINE
Rifampicina (1a scelta)
AMINOGLICOSIDICI
Streptomicina (1-2a scelta)
Kanamicina (2a scelta)
Cicloserina (2a scelta)
Chemioterapici anti-TBC di seconda scelta
Etionamide
PAS
Kanamicina
Generalmente mal tollerati o con effetti
collaterali più pesanti. Utilizzati in casi di
resistenza o intolleranza ai farmaci di prima
scelta.
Cicloserina
Tossicità ed effetti collaterali
INH: epatotossicità, danni renali, neuropatia periferica (ridotta
se si associa piridossina)
Pirazinamide: epatotossicicità
Etambutolo: nevrite ottica e iperuricemia
Rifampicina: epatite, trombocitopenia, nefrotossicità
Streptomicina: nefro- e oto-tossicità
Nocardia mediterranea, Amycolatopsis mediterranea
Ansamicine
N
O
NH
NH 2
Isoniazide
Inibizione
desaturasi
OH
NH
NH
OH
N
N
NH2
O
HO
O
Etambutolo
Inibizione
Arabinosiltransferasi
Pirazinamide
Inibizione
FAS-I
micobatterio
O
OH O
OH OH
O
NH
O
O
O
OH N
N
N
Rifampicina
Inibizione RNA
polimerasi DNAdipendente
MDR TB (res. INH+Rifa)
H2N
S
OH
H 2N
OH
O
N
O
NH
O
H 2N
Kanamicina
NH2
HO
HO
O
OH
O
OH
H2N
HN
HO
O
NH2
NH2
O
HO
O
H2N
OH
O
Capreomicina
OH
H
N
N
H
O
NH H HN
N
O
NH
N
H
NH
O
NH
O
NH NH2
O
NH2
N
N
NH2
O
F
O
Ciprofloxacina
OH
XDR TB (INH, Rifa,FQ+ injAG)
Badiquiline
Approvato dalla FDA nel 2012;inibitore dell’ATP sintasi;
Blocca il flusso
Protonico.
Distrugge l’ omeostasi
del pH
http://www.farmacia.uniba.it/didattica/lezioni-inrete/CTF/chimica-farmaceutica-2/index.html
LEBBRA
Infezione granulomatosa cronica.
Agente causale: Mycobacterium leprae
Classificata in:
1) Lepromatosa
2) Tubercoloide
Comune nei Paesi caldi.
Incubazione: 3-5 anni. I
bambini più facilmente
esposti all’infezione (i
sintomi compaiono più
tardi).
3) Di confine (intermedia tra (1) e (2))
CONTAGIO: pelle e mucose delle vie respiratorie. Regioni più suscettibili di
attacco: pelle e sistema nervoso
SINTOMI: all’inizio macchie ipo- e iperpigmentate, sensazioni di anestesia e
parestesia; il coinvolgimento del SN porta ad atrofia muscolare,
riassorbimento delle piccole ossa e amputazione spontanea; ulterazioni della
cornea e cecità, se vengono colpiti i nervi facciali.
DIAGNOSI: presenza di anticorpi
SOLFONI (diarilsolfoni)
O
H2N
S
O
NH2
R HN
O
Dapsone (DDS)
p.p.-Diamminodifenilsolfone
S
NH R
O
Relazione di fenilogia con la sulfanilammide (Regola di Angeli).
Maggiore attività, ma anche maggiore tossicità. Attività su micobatteri
(TBC, lebbra).
Simile meccanismo d’azione: antagonismo con PABA.
O
H2N
S NH2
O
Sulfanilammide
DAPSONE
Base debole, pKb ca. 10, quasi insolubile in acqua
LP ca. 70%
La scarsa solubilità è responsabile dell’irritazione GI, dal quale tuttavia è
ben assorbito
METABOLISMO
H2N
N-Ac-tranferasi
epatica
H3COCHN
O
S
O
N-Ac-DDS
(met. principale)
O
S
O
NH2
N-idrossilazioni
NH2
Glucuronati e Solfati
H2N
O
S
O
N-OH-DDS
(met. minori)
NH
OH
O
R HN
S
NH R
O
R
Nome
Acediasolfone
H,
Poco sol. (az. ritardo), meno attivo
e
meno
tossico
di
DDS,
antimalarico
CH2 COOH
Solfossone sodico
CH2 SO2Na
Solasolfone sodico
Glucosolfone sodico
O
N
S
S
Solubile in H2O
OH
CH
SO3Na
O
SO3Na
OHOH
Sale Na solubile in H2O
Molto solubile in H2O
CH CH2 CH
SO3Na
H2N
Note
-CO-CH3
Acedapsone
Sviluppati per migliorare la
solubilità e la tolleranza gastrica
CH2OH
Molto solubile in H2O (uso i. v.)
OH
Tiazolsolfone
(isostere)
NH2
Diverse modificazioni, ma nessuna
ha dato risultati migliori del DDS
CLOFAZIMINA
Cl
10 N
1
2
7
N
5
4
CH3
N CH
CH3
3 NH
Cl
Attività simili a quelle del dapsone (diverso meccanismo
d’azione). Utile nelle forme DDS-resistenti.
MECCANISMO/I D’AZIONE
Non completamente chiarito. Molto probabilmente legato alle sue
proprietà redox.
Osservati incremento sintesi PG e formazione, da parte dei neutrofili, di
reattivi ossidanti, che possono avere un ruolo contro M. Leprae.
Relazioni struttura-attività
Cl
Gruppo imminico in pos. 2 essenziale; l’attività
aumenta se N reca un alchile o un cicloalchile
10N
N
2 N
3 NH
Cl
Attività antibatterica correlata con l’attività pro-ossidativa,
misurata come capacità di formare anione superossido
4-Cl sui fenili in C-3 e N-10 aumentano l’attività,
ma non appaiono essenziali/indispensabili
Metabolismo
Lenta eliminazione. Data l’elevata lipofilia, si accumula nei tessuti adiposi, dove
permane a lungo (EV = 9-69 gg). Identificati numerosi metaboliti (nel complesso,
però, non più dell’1% della dose somministrata):
1)Deamminazione idrolitica
2)Idratazione
3)Dealogenazione idrolitica
CLOFAZIMINA
N
OH
N
N
HO H
Cl
(3)
(2)
(1)
N
H
N
N
NH
Cl
glucuronidi
Cl
N
H
N
N
N
Cl
OH
CHEMIOTERAPIA DELLA LEBBRA
Dal 1977 la monoterapia con DDS è stata abbandonata. Si usano associazioni
Dapsone (acedapsone) - rifampicina - etionammide - clofazimina
Uso combinato di 3 farmaci
OMS:
RIF + CLZ + DDS (MB: multibacillary)
RIF + DDS (PB: paubacillary)
Attualmente i chemioterapici anti-lebbra vengono studiati anche come
possibili agenti terapeutici da impiegare contro le infezioni da M. avium –
intracellulare, una delle più comuni infezioni opportunistiche in malati AIDS
