FARMACOS Y SU UNIÓN A PROTEÍNAS PLASMÁTICAS FACULTAD DE QUÍMICA LABORATORIO BIOFARMACIA SEM. 2004-II FIJACIÓN A PROTEÍNAS PLASMÁTICAS (Fármaco unido a Células sanguíneas) Fármaco libre en células sanguíneas Fármaco libre Fármaco unido a proteínas plasmáticas en plasma Tejidos INTRODUCCIÓN • La unión tiene gran influencias en su comportamineto farmacocinético y farmacodinámico, sólo la fracción libre puede acceder a los receptores y ser eficaz • Farmacocinética: Puede condicionar la distribución y eliminación de un fármaco. Ej. Una alta unión (warfarina o ác. Valproico) el Vd es pequeño, ya que quedan confinados en el compartimento vascular. INTRODUCCIÓN • Fármacos con baja unión a proteínas presentan valores elevados de Volumen de distribución (Vd) • También influye la unión a proteínas tisulares, por ej. Digoxina y antidepresivos triciclicos, sin embargo tienen un alto grado de unión a proteínas, pero también a las tisulares, por ello tienen un alto Vd. • Eliminación, sólo la fracción libre puede ser aclarada (renal o hepáticamente), aunque el aclaramiento de los fármacos con alto grado de extracción es independiente de la unión a proteínas FIJACIÓN A PROTEÍNAS PLASMÁTICAS • Interacción mas importante en torrente sanguíneo: a nivel de proteínas plasmáticas, fijan moléculas de fármacos mediante uniones fí físicas reversibles, reversibles como puente de hidró hidrógeno y fuerzas de Van der Waals. Waals Los aminoácidos de la proteína tienen grupos hidroxilo y carboxilo responsables de la interacció interacción reversible de los fá fármacos. FIJACIÓN A PROTEÍNAS PLASMÁTICAS • Uniones irreversibles: activación química del fármaco que se une a la proteína por enlaces covalentes. Esta unión es responsable de ciertas toxicidades que se presentan a largo plazo (Ej. Efecto cancerígeno de sustancias químicas) o a corto plazo, ej. Fármacos que dan lugar a sustancias intermedias reactivas, como la hepatotoxicidad del acetaminofén que se debe a metabolitos que interaccionan con proteínas plasmáticas. Proteínas plasmáticas • El plasma humano contiene mas de 60 proteínas, las mas importantes desde el punto de vista de fijación de los fármacos son: – Albúmina. La más abundante, la máxima responsable de la fijación de fármacos. – Peso molecular es 69 000 daltons, no es exclusiva del plasma, el que contiene el 40 % del total. – En condiciones normales los niveles en plasma son de 35 – 45 g/L. – De preferencia fija fármacos neutros y ácidos débiles, el sitio de unión de los ácidos es el frupo N- terminal de las proteínas, mientras que las bases se fijan de una forma inespecífica. Se han descrito 4 sitios de unión, dependiendo que se une a ella. Sitios de unión de los fármacos en la molécula de albúmina plasmática Sitio Sitio I II Warfarina Diacepan Sitio Sitio III IV Tamoxifeno Digitoxina Sitios de unión de la albúmina • Sitio I. Se unen fármacos de estructura diversa, como warfarina, fenilbutazona, ácido valproico, etc. La capacidad de desplazar a la warfarina se ha usado como criterio de unión al sitio I. También se unen susts. Endógenas como bilirrubina • Sitio II. Más específico, se unen el diacepan y ácidos carboxílicos, como ibuprofeno y ketoprofeno. El diacepan se utiliza como marcador de este sitio.También se une el triptofano • Sitio III y IV. Especificidad mas limitada y poca trascendencia clínica Sustancias unidas a los sitios de fijación de albúmina SITIO I SITIO II SITIO III SITIO IV Warfarina Azapropazona Acidocilina Diacepán Benzodiacepinas Cloxacilina Tamoxifeno Clomifeno Digitoxina Acetildigitoxina Cloracepato Clorotiazida Dicumarol* Dicloxacilina Dicumarol Ac. Etacrínico Diflunisal Flucoxacilina* Flurbiprofén* Flucoxacilina* Flurbiprofén* Glibenclamida Furosemida Glibenclamida Indometacina Ibuprofén* Indometacina Ketoprofén* Ketoprofen Ac. Nalidíxico Naproxén Oxifenbutazona Naproxén Probenecid Propiomacín Tamoxifeno Sustancias unidas a los sitios de fijación de albúmina SITIO I SITIO II Fenilbutazona Fenitoína Salicilamida Tolazomida Tolbutamida Triptofano Salicilazosulfapiridina Ac. Salicilsalicílico Sulfametizol Tolbutamida Ac. Valproico Sulfobromoftaleína Bilirrubina SITIO III SITIO IV Proteínas plasmáticas • α -1- glicoproteí glicoproteína. na La más pequeña. • Es una glicoproteína ácida con peso molecular de 41 000 dalton y un gran contenido en ácido siá siálico, lico, lo que le da naturaleza ácida y un bajo pKa. pKa. Concentración está entre 0.4 – 1.0 g/L, se produce un aumento cuando hay proceso inflamatorio, maligno o stress, disminuye en trastornos hepáticos y renales. • Fija principios activos bá básicos como Imipramina, lidocaína, propanolol y quinidina. Fármacos que se unen a la α -1- glicoproteína Betabloquea- Antiarrítdores micos Opiáceos Antidepre Otros sivos Alprenolol Oxprenolol Aprindina Bupivacaína Metadona Amitriptilina Clorpromacina Eritromicina Metoclopramida Pindolol Propanolol Disopiramida Lidocaína Pirmenol Petidina Imipramina Dipiridamol Nicardipina Fenciclidina Prednisona Timolol Quinidina Verapamil Nortriptilina Progesterona Triazolam Proteínas plasmáticas • Lipoproteí Lipoproteínas. nas Moléculas de gran tamaño, peso molecular sobrepasa los 2 500 000 daltons para β-lipoproteínas. – Contienen cantidades importantes de lípidos por eso su baja densidad. – Su concentració concentración variable depende del sexo, edad dieta y procesos patológicos. – Fijan principalmente fá fármacos muy liposolubles, con elevado Vd y generalmente de naturaleza bá básica. PROTEÍNAS PLASMÁTICAS • Fármacos que se unen a lipoproteínas: Imipramina Ac. Glafenámico Diclofenac Clorpromacina Quinidina Ciclosporina A Probucol PROTEÍNAS PLASMÁTICAS • Globulinas. Son α , β, y χ globulinas. Peso molecular varía según la clase a la que pertenecen. – Las α y β globulinas presentan fuerte afinidad por numerosas sustancias endó endógenas y por exó exógenas de estructura similar, similar ej. Esteroides como prednisona y transcortina – La χ globulina, reacciona específicamente con antí antígenos, genos inapreciablemente con fármacos Cinética de la unión a proteínas plasmáticas La unión de fármacos a proteínas es un proceso dinámico que se describe por la Ley de acción de masas • K1 • [P] + [ F ] [ PF ] • K2 Donde [P], conc. Molar de proteína libre [ F ], conc, molar de fármaco libre [ PF ], conc, molar del complejo proteína-fármaco K1, constante de asociación del complejo proteína-fármaco K2 , constante de disociación del complejo proteína-fármaco • En el equilibrio se tiene: Ka = [ PF ]/ [P] [ F ] Ka, cte. De afinidad que se define como el cociente de K1/ K2.. Su magnitud proporciona información sobre el grado de unión de fármaco a proteína, Ka alta, valores de 105 y 107 L/mol. Ka baja, valores de 102 y 104 L/mol • Si se asume un solo tipo de unión: – El número total de sitios de unión será: nPt =[PF] + [P] – Despejando [P], se tiene, Ka = [PF]/ (n[Pt] – [PF]) [F]. Donde: [PF]/[Pt] = r = moles de fármaco unido/ moles totales de proteínas r = nKa[F]/1+Ka[F]. • Si existen varios sitios de unión: r = ∑niKai[F]/1+Kai[F], donde Kai representa las constantes de afinidad de cada clase de sitios de unión. Representación gráfica de la ec. Anterior es Curva hiperbólica que representa el carácter saturable del proceso de unión a proteínas plasmáticas Grado de unión • El grado de unión a proteínas se expresa por: fu = Cu/Ct , Cu, conc. Total del fármaco unido Ct, conc. Total del fármaco fu, fracción unida con valores entre 0 y 1 Valores mayores de 0.9, unión importante a proteínas plasmáticas Valores menores de 0.2 escasa o inexistente unión. • Si Cu =[PF] y • Ct = [PF]+[F], tenemos: • Fu = [PF]/[PF] + [F], donde fu=1/1+(1/n[Pt]Ka)+([F]/n[Pt]) De esta ec. Se observa que tanto la conc. De fármaco libre [F] como la conc. De proteínas totales [Pt] influyen en la fracción de fármaco unido. Grado de unión • Para una conc. De proteína constante, situación mas normal, fu disminuirá al aumentar la conc. de fármaco, • Número limitado de sitios de unión. A conc. Bajas la mayoría del fármaco puede fijarse a la proteína, pero a conc. Altas, los sitios de unión pueden haberse saturado con lo que se produce un rápido incremento en la conc. Libre de fármaco Influencia de la conc. de fármaco en la fracción unida para una conc. de proteína constante, Shargel, 1993 Influencia de la conc. De proteína y de la Ka sobre fu. Wright 1996. • Para valores altos de Ka, 10 y 10 L/mol, la conc. De proteína afecta escasamente a fu. • Para fármacos con un elevado grado de unión a proteínas un pequeño cambio en fu supone grandes modificaciones en fL, ej. Si fu pasa de 0.99 a 0.98, fL se duplicaría ya que pasaría de 0.01 a 0.02 o el porcentaje pasa de 1% a 2%. • Para valores de Ka bajos, la conc, de proteína afecta mas en la fu Farmaco libre • Solamente el fármaco libre puede atravesar la mayoría de las membranas biológicas, por ello la conc. De fármaco libre esta mas estrechamente relacionado con el efecto farmacodinámico que la conc. Plasmática total, de ahí que fL es de más interés que fu. • fL = 1/1+Ka[P] • Dependerá de Ka y de los sitios de unión no ocupados, normalmente [P] es casi igual a [Pt] porque un porcentaje pequeño de los sitios de unión disponibles está ocupado, por ello: • fL = 1/1+Kan[P], donde la unión a proteínas será prácticamente constante e independiente de la conc. Del fármaco. Fármaco libre • En el caso de que las conc. Terapéuticas sean suficientemente altas como para ocupar la mayoría de los sitios de unión, fL será dependiente de la conc. De fármaco. Diálisis al equilibrio • Técnica in vitro mas utilizada en el estudio de unión a proteínas plasmáticas • En una celda de diálisis, con dos compartimentos separados por una membrana de diálisis semipermeable se colocan el plasma (o sol. De albúmina) y la sol. Amortiguadora de fosfatos 64 mM pH 7.4. • El sistema preparado se incuba a 37°C hasta que se alcanza el equilibrio. En el equilibrio, se procede a determinar el fármaco en cada compartimento. Diálisis al equilibrio • La concentración de fármaco en la sol. Amortiguadora estará en equilibrio con la conc de fármaco libre en el plasma, por lo tanto la conc de fármaco en sol. Amortiguadora será la conc. De fármaco libre, Cl, mientras que la conc. De fármaco en plasma será la conc. Total, Ct. • Cu = Ct – Cl • fL = Cl/Ct • fu = Cu/Ct Diálisis al equilibrio • Inconvenientes: – La conc. Plasmática in vivo varía con el tiempo – Se ha de comprobar la estabilidad del fármaco a temperatura de 37°C – Se determinartá si las paredes o la célda de diálisis o la membrana no absorben el fármaco. Esquema de dos etapas de la diálisis al equilibrio, a) a tiempo cero y b) en el equilibrio. Los compartimentos 1 y 2 se encuentran separados por una membrana de diálisis, en el compartimento 1 se coloca la proteína [P] que no puede difundir a través de la membrana y en 2, el fármaco [F] que si es capaz de difundir.