Universidad de Los Andes Facultad de Farmacia y Bioanálisis Química Orgánica Aplicada Prof. Flor Mora Semestre B-2010 METABOLISMO DE FÁRMACOS Actividad de un fármaco depende de: - Propiedades farmacocinéticas procesos a los que un fármaco es sometido a través de su paso por el organismo. - LADMET 1 Universidad de Los Andes Facultad de Farmacia y Bioanálisis Química Orgánica Aplicada Prof. Flor Mora Semestre B-2010 Propiedades Farmacocinéticas 2 • Absorción • Paso a través de las membranas del tracto gastrointestinal, pulmón ó piel • Propiedades ácido base • Difusión pasiva • Distribución • Naturaleza de las barreras del entorno • Metabolismo de los fármacos: • Terminación de la acción • • • • Eliminación, activación Detoxificación Bioinactivación Toxificación • Bioactivación • Metabolitos activos • Prodrogas • Excreción 3 Universidad de Los Andes Facultad de Farmacia y Bioanálisis Química Orgánica Aplicada Prof. Flor Mora Semestre B-2010 Metabolismo juega un rol central en la eliminación de fármacos y xenobióticos. Interacciones de los fármacos en el organismo están basadas en estos procesos Compuestos lipofilicos difusion pasiva membranas lipoproteicas órganos donde van a actuar conversion a compuestos hidrofilicos excretados 4 Universidad de Los Andes Facultad de Farmacia y Bioanálisis Química Orgánica Aplicada Prof. Flor Mora Semestre B-2010 Mayoria de los productos metabolicos son menos activos farmacologicamente, con ciertas excepciones ◦ Donde el metabolito es mas activo Profarmacos (Succinato de eritromicina (menos irritable del TGI) --> Erittromicina) ◦ Donde el metabolito es toxico (acetaminofeno) ◦ Donde el metabolito es carcinogenico Los procesos bioquimicos normales que ocurren en nuestro organismo estan relacionados con el metabolismo de farmacos: ◦ El metabolismo envuelve varios pasos asociados con la sintesis de sustratos endogenos como: hormonas esteroidales, colesterol y acidos biliares ◦ Muchas de las enzimas relacionadas con el metabolismo de farmaco estan disenadas para el metabolismo de compuestos endogenos Estas enzimas solo metabolizan farmacos solo porque ellos se asemejan a compuestos naturales Universidad de Los Andes Facultad de Farmacia y Bioanálisis Química Orgánica Aplicada Prof. Flor Mora Semestre B-2010 5 METABOLISMO DE FÁRMACOS • Metabolismo: Biotransformación de los fármacos. Citocromo P-450 Universidad de Los Andes Facultad de Farmacia y Bioanálisis Química Orgánica Aplicada Prof. Flor Mora Semestre B-2010 Bioinactivación 6 Universidad de Los Andes Facultad de Farmacia y Bioanálisis Química Orgánica Aplicada Prof. Flor Mora Semestre B-2010 Desintoxicación 7 Universidad de Los Andes Facultad de Farmacia y Bioanálisis Química Orgánica Aplicada Prof. Flor Mora Semestre B-2010 Activación de metabolitos 8 Universidad de Los Andes Facultad de Farmacia y Bioanálisis Química Orgánica Aplicada Prof. Flor Mora Semestre B-2010 Eliminación 9 Universidad de Los Andes Facultad de Farmacia y Bioanálisis Química Orgánica Aplicada Prof. Flor Mora Semestre B-2010 10 IMPORTANCIA DEL ESTUDIO DEL METABOLISMO DE LOS FÁRMACOS 1. El metabolismo está implicado en el término de la acción de la droga, bioactivación, Interacciones con otros fármacos, tiene implicaciones estereoquímicas. 2. Controlando el metabolismo se podrían predecir las vías metabólicas y evitar citotoxicidad, carcinogenicidad, mutagenicidad. 3. Disminución del tiempo de terapia y mejoramiento de la dosis Universidad de Los Andes Facultad de Farmacia y Bioanálisis Química Orgánica Aplicada Prof. Flor Mora Semestre B-2010 11 FASES DEL METABOLISMO DE FÁRMACOS • REACCIONES DE FASE I : aumentar excreción y preparación para fase II. • OXIDACIÓN • REDUCCIÓN • HIDRÓLISIS • REACCIONES DE FASE II: aumentar excreción • CONJUGACIÓN Universidad de Los Andes Facultad de Farmacia y Bioanálisis Química Orgánica Aplicada Prof. Flor Mora Semestre B-2010 1 Universidad de Los Andes Facultad de Farmacia y Bioanálisis Química Orgánica Aplicada Prof. Flor Mora Semestre B-2010 Fase I y II son complementarias pero no exclusivas 13 Universidad de Los Andes Facultad de Farmacia y Bioanálisis Química Orgánica Aplicada Prof. Flor Mora Semestre B-2010 14 ¿DÓNDE SE METABOLIZAN LOS FÁRMACOS? Hígado Mucosa Intestinal Riñones, pulmones cerebro, etc. Toxicidad localizada Universidad de Los Andes Facultad de Farmacia y Bioanálisis Química Orgánica Aplicada Prof. Flor Mora Semestre B-2010 15 METABOLISMO DE FÁRMACOS: TIPOS DE REACCIONES FASE I: Oxidación, Reducción, Hidrólisis FASE II 16 OXIDACIÓN 1. Hidroxilación Aromática Alifática 2. Epoxidación de dobles enlaces 3. Desalquilación N-Desalquilación S-Desalquilación O-Desalquilación 4. N y S oxidación 5. Desaminación oxidativa 6. Oxidación de alcoholes 7. Oxidación de aldehídos 8. Desulfuración 9. Denitrilación 10. Deshalogenación enzimas no microsomales Catalizadas por enzimas microsomales Universidad de Los Andes Facultad de Farmacia y Bioanálisis Química Orgánica Aplicada Prof. Flor Mora Semestre B-2010 Universidad de Los Andes Facultad de Farmacia y Bioanálisis Química Orgánica Aplicada Prof. Flor Mora Semestre B-2010 REACCIONES DE OXIDACIÓN 17 P-450 RH + O2 + NADPH + H+ → ROH + H2O + NADP+ COFACTOR REDUCIDO COFACTOR OXIDADO Universidad de Los Andes Facultad de Farmacia y Bioanálisis Química Orgánica Aplicada Prof. Flor Mora Semestre B-2010 Diagrama simplificado de un complejo activado de cit-P450-oxige Universidad de Los Andes Facultad de Farmacia y Bioanálisis Química Orgánica Aplicada Prof. Flor Mora Semestre B-2010 Resumen de Reacciones catalizadas por el Cit-P450 Universidad de Los Andes Facultad de Farmacia y Bioanálisis Química Orgánica Aplicada Prof. Flor Mora Semestre B-2010 El sistema enzimatico que lleva a cabo esta transformacion se denomina oxid De funcion mixta o Mono-oxigenasas • En los humanos hay 18 familias de genes asociados al cit P450 y 43 subfamilias • – CYP1 drug metabolism (3 subfamilies, 3 genes, 1 pseudogene) • – CYP2 drug and steroid metabolism (13 subfamilies, 16 genes, 16 pseudogenes) • – CYP3 drug metabolism (1 subfamily, 4 genes, 2 pseudogenes) • – CYP4 arachidonic acid or fatty acid metabolism (5 subfamilies, 11 genes, 10 pseudogenes) • – CYP5 Thromboxane A2 synthase (1 subfamily, 1 gene) • – CYP7A bile acid biosynthesis 7-alpha hydroxylase of steroid nucleus (1 subfamily member) • – CYP7B brain specific form of 7-alpha hydroxylase (1 subfamily member) • – CYP8A prostacyclin synthase (1 subfamily member) • – CYP8B bile acid biosynthesis (1 subfamily member) • – CYP11 steroid biosynthesis (2 subfamilies, 3 genes) • – CYP17 steroid biosynthesis (1 subfamily, 1 gene) 17-alpha hydroxylase • – CYP19 steroid biosynthesis (1 subfamily, 1 gene) aromatase forms estrogen • – CYP20 Unknown function (1 subfamily, 1 gene) • – CYP21 steroid biosynthesis (1 subfamily, 1 gene, 1 pseudogene) • – CYP24 vitamin D degradation (1 subfamily, 1 gene) • – CYP26A retinoic acid hydroxylase important in development (1 subfamily member) • – CYP26B probable retinoic acid hydroxylase (1 subfamily member) • – CYP26C probabvle retinoic acid hydroxylase (1 subfamily member) • – CYP27A bile acid biosynthesis (1 subfamily member) • – CYP27B Vitamin D3 1-alpha hydroxylase activates vitamin D3 (1 subfamily member) Universidad de Los Andes Facultad de Farmacia y Bioanálisis Química Orgánica Aplicada Prof. Flor Mora Semestre B-2010 21 REACCIONES DE OXIDACIÓN • 1a. Hidroxilación Aromática • Compuestos aromáticos monocíclicos se transforman en monofenoles • Compuestos aromáticos monosustituidos se hidroxilan en posición para mayoritariamente • Si hay más de un anillo aromático, por lo general, se hidroxila sólo uno - Sustituyentes dadores de electrones la favorecen mientras que los sustituyentes atractores de electrones la disminuyen - Deben tomarse en cuenta los factores estéricos 22 Universidad de Los Andes Facultad de Farmacia y Bioanálisis Química Orgánica Aplicada Prof. Flor Mora Semestre B-2010 Hidroxilación Aromática OH [OH] OH [OH] O NH C O CH3 NH C CH3 [OH] OH OH + Universidad de Los Andes Facultad de Farmacia y Bioanálisis Química Orgánica Aplicada Prof. Flor Mora Semestre B-2010 Hidroxilación Aromática O O P-450 [OH] N N O N N 23P rof. Flor Mo ra O OH Difenilhidantoina NH2 P-450 [OH] NH2 + OH Anilina NH2 OH Universidad de Los Andes Facultad de Farmacia y Bioanálisis Química Orgánica Aplicada Prof. Flor Mora Semestre B-2010 24P Hidroxilación Aromática rof. Flor Mo O O CH CH CH HO C S N ra CH CH CH O 2 2 3 2 2 3 Probenecid Cl O Cl Cl O Cl tetraclorodibenzodioxano Universidad de Los Andes Facultad de Farmacia y Bioanálisis Química Orgánica Aplicada Prof. Flor Mora Semestre B-2010 25 REACCIONES DE OXIDACIÓN • 1b. Hidroxilación Alifática • Se realiza principalmente en las posiciones ó -1 • Cadenas alquílicas unidas a anillos alifáticos con o sin heteroátomos se oxidan en el C -1 • La oxidación de los C alílicos, bencílicos ó vecinos a un carbonilo ocurre preferencialmente • Los cicloalcanos se hidroxilan preferentemente en C-3 y C-4 y pueden originar estereoismeros cis o trans • Los heterociclos se oxidan en el C adyacente al heteroátomo • El grupo metilo adyacente a cualquier estructura forma el hidroximetil derivado, que posteriormente se oxida a ácido carboxílico Universidad de Los Andes Facultad de Farmacia y Bioanálisis Química Orgánica Aplicada Prof. Flor Mora Semestre B-2010 26 REACCIONES DE OXIDACIÓN • 1b. Hidroxilación Alifática • Cuando hay varios grupos metilo equivalentes sólo se oxida uno de ellos • El grupo Isopropilo experimenta hidroxilación tanto en el C terciario como sobre uno de los metilos equivalentes 27P rof. Flor Mo ra Universidad de Los Andes Facultad de Farmacia y Bioanálisis Química Orgánica Aplicada Prof. Flor Mora Semestre B-2010 SO2NHCONHC4H9 SO2NHCONHC4H9 [OH] Cit P450 SO2NHCONHC4H9 [O] CH2 CH3 OH COOH Tolbutamida OH H 3C O [OH] Cit N N H 2C O P450 N CH3 N CH3 Metacualona OH H3C CH3 CH3 CH CH Ibuprofeno CH3 [OH] Cit P450H3C COOH C OH CH3 CH COOH + H3C CH2 CH3 CH CH COOH Universidad de Los Andes Facultad de Farmacia y Bioanálisis Química Orgánica Aplicada Prof. Flor Mora Semestre B-2010 Ejercicios N 1) CH2 CH2 CH2 O NH 3) O CH3 4) 2) 5) 6) 28P rof. Flor Mo ra Universidad de Los Andes Facultad de Farmacia y Bioanálisis Química Orgánica Aplicada Prof. Flor Mora Semestre B-2010 propanolol 29 atorvastatina fenilbutazona 30P rof. Flor Mo ra Universidad de Los Andes Facultad de Farmacia y Bioanálisis Química Orgánica Aplicada Prof. Flor Mora Semestre B-2010 REACCIONES DE OXIDACIÓN • 2. Epoxidación de dobles enlaces • Dobles enlaces se epoxidan y luego metabolizan al correspondiente diol (trans-1,2-dioles) H R1 [O] Cit P450 C R2 H C C H R2 R1 O H OH C C [O] R2 C H carbamazepina OH H R1 Universidad de Los Andes Facultad de Farmacia y Bioanálisis Química Orgánica Aplicada Prof. Flor Mora Semestre B-2010 31 REACCIONES DE OXIDACIÓN • 3. Desalquilación N-Desalquilación • N-desalquilación origina aminas y compuestos carbonílicos • Está afectada por la estereoquímica (N-alquilanfetaminas) • Aminas terciarias pueden ser degradadas por N-desalquilación ó N-oxidación (que también ocurre en aminas primarias ó secundarias) para originar hidroxilaminas y nitrosocompuestos. S-Desalquilación O-Desalquilación • O-desalquilación de éteres y tioéteres se inicia por la formación del hemiacetal que se oxida a alcohol/fenol/sulfhidrilo y aldehído • A mayor número de C la desalquilación es más lenta • Si hay más de un grupo éter solo se desalquila uno solo Universidad de Los Andes Facultad de Farmacia y Bioanálisis Química Orgánica Aplicada Prof. Flor Mora Semestre B-2010 R CH2 X Reacción general: [O] Cit P450 ' R R O CH X R' R OH X: O,N,S CO NH CH3 3) 1) OC2H5 N CH3 S 4) 2) CH3 N N O N H3CO 32 N H C H + HX R' 33 REACCIONES DE OXIDACIÓN • 4. N y S oxidación flavin monoxigenasa Universidad de Los Andes Facultad de Farmacia y Bioanálisis Química Orgánica Aplicada Prof. Flor Mora Semestre B-2010 microsómica (FMO) • Sulfuros cíclicos y alicíclicos se oxidan a sulfóxidos y a sulfonas • N-oxidación de aminas ocurre principalmente en 3rias, las cuales se oxidan a N-óxidos. • Menos frecuente en aminas secundarias y primarias que pasan a hidroxilaminas cimetidina 34 REACCIONES DE OXIDACIÓN • 5. Desaminación oxidativa (MAO) Universidad de Los Andes Facultad de Farmacia y Bioanálisis Química Orgánica Aplicada Prof. Flor Mora Semestre B-2010 - Se origina un compuesto carbonílico y amoníaco • Ocurre principalmente en aminas monosustituidas, aminas primarias sustituidas por grupos voluminosos. • La disustitución en carbono inhibe la desaminación 35 Universidad de Los Andes Facultad de Farmacia y Bioanálisis Química Orgánica Aplicada Prof. Flor Mora Semestre B-2010 Flavin monoxigenasas ó MAO O H 3C N CH3 [O] H3C N N-OXIDACIÓN CH3 CH3 CH3 Flavin monoxigenasas ó MAO S O [O] N S-OXIDACIÓN S Cl N CH3 Cl CH3 CH2CH2CH2N CH2CH2CH2N CH3 CH3 Flavin monoxigenasas ó MAO CH2 CH CH3 NH2 [O] CH2 C O CH3 + DESAMINACIÓN NH3 36 Universidad de Los Andes Facultad de Farmacia y Bioanálisis Semestre B-2010 Química Orgánica Aplicada Prof. Flor Mora Semestre B-2010 mescalina cafeína clorpromacina vardenafil Universidad de Los Andes Facultad de Farmacia y Bioanálisis Química Orgánica Aplicada Prof. Flor Mora Semestre B-2010 37 REACCIONES DE OXIDACIÓN no • 6. Oxidación de alcoholes microsomales • Alcoholes primarios se oxidan más rápidamente debido a menor impedimento estérico • Enzima alcohol deshidrogenasa • 7. Oxidación de aldehídos - Aldehídos se oxidan a ácidos carboxílicos - Enzima aldehído deshidrogenasa • 8. Desulfuración • Tiene lugar a nivel de los enlaces C=S, P=S que se transforman en C=O y P=O Universidad de Los Andes Facultad de Farmacia y Bioanálisis Química Orgánica Aplicada Prof. Flor Mora Semestre B-2010 38P rof. Flor Mo ra EJEMPLOS Oxidación de alcoholes y aldehídos Aldehido deshidrogenasa Alcohol deshidrogenasaO O [O] [O] CH 3 CH2 OH CH3 C CH3 H C OH Desulfuración OC2H5 O2N O P S [O] OC2H5 O2N OC2H5 O P O OC2H5 39P rof. REACCIONES DE OXIDACIÓN Flor Mo • 9. Denitrilación ra Universidad de Los Andes Facultad de Farmacia y Bioanálisis Química Orgánica Aplicada Prof. Flor Mora Semestre B-2010 AROMÁTICOS R R CN CN HO O R CH2 CN R CH CN R OH ALIFÁTICOS CN CNS 2- S2O3 SO3- C H 40 Universidad de Los Andes Facultad de Farmacia y Bioanálisis Química Orgánica Aplicada Prof. Flor Mora Semestre B-2010 REACCIONES DE OXIDACIÓN • 10. Deshalogenación oxidativa Cl CH CCl3 Cl Cl C CCl2 Cl 41 Universidad de Los Andes Facultad de Farmacia y Bioanálisis Química Orgánica Aplicada Prof. Flor Mora Semestre B-2010 REACCIONES DE REDUCCIÓN NADPH-citocromo C-reductasa 1. Reducción de nitrocompuestos 2. Reducción de azoderivados 3. Reducción de disulfuros 4. Reducción de sulfóxidos 5. Reducción de aldehídos y cetonas 6. Deshalogenación • Reductiva • Deshidrohalogenación 7. Reducción de dobles enlaces 42 REACCIONES DE REDUCCIÓN Universidad de Los Andes Facultad de Farmacia y Bioanálisis Química Orgánica Aplicada Prof. Flor Mora Semestre B-2010 1. Reducción de nitrocompuestos P-450/NADPH Reducciones de grupo Nitro a amino O Ar N Nitro O H2 H2 H2 Ar N O Nitroso Dantroleno Ar NHOH Hidroxilamina Ar NH2 Amina 43 REACCIONES DE REDUCCIÓN Universidad de Los Andes Facultad de Farmacia y Bioanálisis Química Orgánica Aplicada Prof. Flor Mora Semestre B-2010 azoreductasas 2. Reducción de azoderivados Reacción de grupo azo (N=N) que involucra la reducción de los = para formar grupo amino H2 Ar N N Azo Ar' Ar H N NH Ar' Hidrazo H2 Ar NH2 + Ar' Aminas Fenazopiridina NH2 39 Universidad de Los Andes Facultad de Farmacia y Bioanálisis Química Orgánica Aplicada Prof. Flor Mora Semestre B-2010 REACCIONES DE REDUCCIÓN 3. Reducción de disulfuros Origina la ruptura del enlace disulfuro y la ganancia de un hidrógeno para formar sulfhidrilos Disulfiram 4. Reducción de sulfóxidos Pérdida del oxígeno para originar tioéteres ó sulfuros Sulindac 45 REACCIONES DE REDUCCIÓN Universidad de Los Andes Facultad de Farmacia y Bioanálisis Química Orgánica Aplicada Prof. Flor Mora Semestre B-2010 5. Reducción de aldehídos y cetonas Es catalizada por NADPH, ó NADH. Reacciones altamente estereoselectivas. Ej. Warfarina donde el enantiómero R(+) menos activo sufre la reducción del grupo cetónico. El S(-) sufre hidroxilación aromática O en posición 7. HO H CH3 OH H CH3 OH H H2 O O (R) Warfarina O O R,S Warfarinol 46 REACCIONES DE REDUCCIÓN Universidad de Los Andes Facultad de Farmacia y Bioanálisis Química Orgánica Aplicada Prof. Flor Mora Semestre B-2010 6. Deshalogenación Reductiva: Pérdida del reductasas. halógeno por efecto de las enzimas Cl DDT H2 Cl H2 Cl CH C Cl 7. Reducción de dobles enlaces Cl Cl CH Cl Cl C H Cl Cl A cargo de reductasas hepáticas dependientes de NADH. Ej reducción del doble enlace C24-C25 del desmosterol para la síntesis del colesterol. Universidad de Los Andes Facultad de Farmacia y Bioanálisis Química Orgánica Aplicada Prof. Flor Mora Semestre B-2010 47 EJEMPLO DE REDUCCIÓN DE DOBLES ENLACES [H2] HO HO DEMOSTEROL COLESTEROL Universidad de Los Andes Facultad de Farmacia y Bioanálisis Química Orgánica Aplicada Prof. Flor Mora Semestre B-2010 REACCIONES DE HIDRÓLISIS Son catalizadas por enzimas hidrolíticas 1. Hidrólisis de ésteres ✓ ✓ Se lleva a cabo mediante una serie de esterasas no específicas en el hígado, riñones e intestinos y pseudocolinesterasas del plasma Ruptura del enlace éster y agua para dar el ácido y el alcohol correspondiente Ácido acetilsalicílico Clofibrato Universidad de Los Andes Facultad de Farmacia y Bioanálisis Química Orgánica Aplicada Prof. Flor Mora Semestre B-2010 49 REACCIONES DE HIDRÓLISIS 2. Hidrólisis de amidas ✓ Ruptura del enlace amida para dar el ácido y la amina respectiva. Parece ser mediada por enzimas microsomales amidasas, esterasas y deacilasas. ✓ Son de hidrólisis más lenta que los ésteres. prazocín Carbamazepina Universidad de Los Andes Facultad de Farmacia y Bioanálisis Química Orgánica Aplicada Prof. Flor Mora Semestre B-2010 50 REACCIONES DE HIDRÓLISIS 3. Otras reacciones hidrolíticas Anillos heterocíclicos experimentan rupturas hidrolíticas de lactonas y lactamas por acción de amidasas y estearasas Ésteres fosfato, sulfonilúreas, glicósidos, ésteres carbamato, compuestos organofosfatos, Fensuximida glucurónidos, conjugados sulfato, epóxidos. Fenspirida Universidad de Los Andes Facultad de Farmacia y Bioanálisis Semestre B-2010 Química Orgánica Aplicada Prof. Flor Mora Semestre B-2010 51 Dados los siguientes fármacos realícele todas las transformaciones metabólicas de fase I posibles. Señale las enzimas que intervienen trimetropim agente quimioterapéutico utilizado como antibiótico bacteriostático en la profilaxis y tratamiento de infecciones del tracto urinario. 52 Universidad de Los Andes Facultad de Farmacia y Bioanálisis Semestre B-2010 Química Orgánica Aplicada Prof. Flor Mora Semestre B-2010 Dados los siguientes fármacos realícele todas las transformaciones metabólicas de fase I posibles. Señale las enzimas que intervienen lidocaína fármaco antiarrítmico y anestésico local Universidad de Los Andes Facultad de Farmacia y Bioanálisis Semestre B-2010 Química Orgánica Aplicada Prof. Flor Mora Semestre B-2010 53 Dados los siguientes fármacos realícele todas las transformaciones metabólicas de fase I posibles. Señale las enzimas que intervienen Indometacina medicamento del tipo antiinflamatorio no esteroideo que inhibe la producción de prostaglandina, por lo que se indica para el alivio del dolor, fiebre y la inflamación Universidad de Los Andes Facultad de Farmacia y Bioanálisis Semestre B-2010 Química Orgánica Aplicada Prof. Flor Mora Semestre B-2010 54 Dados los siguientes fármacos realícele todas las transformaciones metabólicas de fase I posibles. Señale las enzimas que intervienen Prazosina medicamento que pertenece al grupo de los alfabloqueadores. Utilizado en casos de hipertensión arterial, Insuficiencia cardíaca congestiva e hiperplasia prostática benigna. Universidad de Los Andes Facultad de Farmacia y Bioanálisis Química Orgánica Aplicada Prof. Flor Mora Semestre B-2010 55P rof. Flor Acetilación Mo Metilación bloqueo ra REACCIONES DE FASE II Ácido glucurónico Sulfato Aminoácidos, péptidos Conjugación ó síntesis de un grupo funcional Terminar la acción farmacológica Conjugación GSH Incrementan solubilidad Protección ADN, ARN Fármaco inactivado ELIMINACIÓN 56 Universidad de Los Andes Facultad de Farmacia y Bioanálisis Química Orgánica Aplicada Prof. Flor Mora Semestre B-2010 REACCIONES DE FASE II • Conjugación con ácido glucurónico • Conjugación con sulfato • Acetilación • Metilación • Conjugación con glutatión • Conjugación con aminoácidos Universidad de Los Andes Facultad de Farmacia y Bioanálisis Química Orgánica Aplicada Prof. Flor Mora Semestre B-2010 • 57 Conjugación con ácido Proceso fase II más común glucurónico • Disponibilidad de ácido glucurónico (AG) • Gran # de grupos funcionales se combinan enzimáticamente con AG • La molécula glucuronil unida a sustratos xenobióticos incrementa la solubilidad en agua del producto conjugado 58 Universidad de Los Andes Facultad de Farmacia y Bioanálisis Química Orgánica Aplicada Prof. Flor Mora Semestre B-2010 Conjugación con ácido glucurónico • Comprende dos etapas: • Síntesis de una enzima coactivada: UTP Glucosa-1-fosfato → UDPG Fosforilasa UDPG-deshidrogenasa → UDPGA uridina-5’-difosfato de -D-glucosa ácido uridin-5’-difosfo-D-glucurónico • Conjugación con el fármaco ó metabolito fase I UDP- glucuronil-transferasa β-D-glucurónido Metabolito de fase I + UDPGA → 59 Universidad de Los Andes Facultad de Farmacia y Bioanálisis Química Orgánica Aplicada Prof. Flor Mora Semestre B-2010 Conjugación con ácido glucurónico • Comprende dos etapas: • Síntesis de una enzima coactivada: UTP Glucosa-1-fosfato → UDPG Fosforilasa UDPG-deshidrogenasa → UDPGA uridina-5’-difosfato de -D-glucosa ácido uridin-5’-difosfo-D-glucurónico • Conjugación con el fármaco ó metabolito fase I UDP- glucuronil-transferasa β-D-glucurónido Metabolito de fase I + UDPGA → 60 Conjugación con ácido glucurónico Universidad de Los Andes Facultad de Farmacia y Bioanálisis Química Orgánica Aplicada Prof. Flor Mora Semestre B-2010 R-XH Glucoronil-transferasa X R Universidad de Los Andes Facultad de Farmacia y Bioanálisis Química Orgánica Aplicada Prof. Flor Mora Semestre B-2010 61 Conjugación con ácido glucurónico • Se lleva a cabo principalmente en el hígado mediante enzimas microsomales. • En menor escala intestino, riñones, piel, pulmones, cerebro. • Glucurónidos se excretan principalmente en orina • Si el PM excede los 300 daltons la excreción biliar será de preferencia. • Compuestos endógenos como bilirrubina y esteroides forman glucurónidos • Fármacos que forman glucurónidos • • • • • Alcoholes y fenoles → glucurónido tipo éter Ácidos carboxílicos → éster Aminas aromáticas → N-glucurónidos Tioles y tiofenoles → S-glucurónidos C- vecino a dos grupos carbonilo altamente activados → Cglucurónidos Universidad de Los Andes Facultad de Farmacia y Bioanálisis Química Orgánica Aplicada Prof. Flor Mora Semestre B-2010 62 Conjugación con ácido glucurónico Universidad de Los Andes Facultad de Farmacia y Bioanálisis Química Orgánica Aplicada Prof. Flor Mora Semestre B-2010 63 Conjugación con ácido glucurónico 64 Conjugación con ácido glucurónico Universidad de Los Andes Facultad de Farmacia y Bioanálisis Química Orgánica Aplicada Prof. Flor Mora Semestre B-2010 CH3 HN H H OH HN N Ciproheptadina HO O O CH3 N H OH O p-hidroxi-fenitoina CH3 Morfina NH2 CH COOH H3CO OH Naproxeno CH O C H2 O2S CH3 CH2 HN CH N CH3 Propanolol CH3 NCH2CH2N C6H5H2C Tripelenamina CH3 NHOH N-Hidroxidapsona Universidad de Los Andes Facultad de Farmacia y Bioanálisis Química Orgánica Aplicada Prof. Flor Mora Semestre B-2010 Conjugación con sulfatos 65 • Ocurre principalmente con fenoles, en menor escala alcoholes, aminas aromáticas y N-hidroxicompuestos • Cantidad de sulfato es limitada y se usa esta reacción para conjugar compuestos endógenos (esteroides, heparina, catecolaminas, etc) Conjugación con sulfatos Universidad de Los Andes Facultad de Farmacia y Bioanálisis Química Orgánica Aplicada Prof. Flor Mora Semestre B-2010 66 • Origina generalmente metabolitos solubles en agua e inactivos • Sulfato inorgánico → coenzima 3’-fosfoadenosina-5’fosfosulfato (PAPS) transferencia del grupo sufato (PAPS) al fármaco. Sulfotransferasa Metabolito de fase I + PAPS OSO3H → Fármaco- Universidad de Los Andes Facultad de Farmacia y Bioanálisis Química Orgánica Aplicada Prof. Flor Mora Semestre B-2010 Conjugación con sulfatos 67 68 Universidad de Los Andes Facultad de Farmacia y Bioanálisis Química Orgánica Aplicada Prof. Flor Mora Semestre B-2010 Conjugación con sulfatos H2 C HO OH CH3 C COOH H N HOH2C NH2 HO -metil-dopa NHCOCH3 Salbutamol HO NHCOCH3 NHCOCH3 + OH Acetaminofen OC6H9O6 glucurónido OSO3- conjugado con sulfato Universidad de Los Andes Facultad de Farmacia y Bioanálisis Química Orgánica Aplicada Prof. Flor Mora Semestre B-2010 Acetilación 69 • Importante ruta metabólica para compuestos con grupos aminos primarios: aminas aromáticas primarias, sulfonamidas, hidracinas, hidrazidas, aminas alifáticas primarias • Terminación de la actividad farmacológica y desintoxicación • El grupo acetil lo aporta la acetil-coenzima A gracias a las Nacetiltransferasas AcCOA/Acetiltransferasa • R-NH2 R-NH-CO-CH3 Universidad de Los Andes Facultad de Farmacia y Bioanálisis Química Orgánica Aplicada Prof. Flor Mora Semestre B-2010 70 Acetilación Universidad de Los Andes Facultad de Farmacia y Bioanálisis Química Orgánica Aplicada Prof. Flor Mora Semestre B-2010 71 Metilación • No conduce a metabolitos polares o solubles en agua excepto cuando da origen a derivados amonio cuaternario • Importante: • Biosíntesis de compuestos endógenos • Epinefrina • melatonina • Inactivación de aminas biogénicas fisiológicamente activas • Norepinefrina • Dopamina • Serotonina • Histamina Universidad de Los Andes Facultad de Farmacia y Bioanálisis Química Orgánica Aplicada Prof. Flor Mora Semestre B-2010 72 Metilación • La coenzima presente en la reacción es Sadenosilmetionina (SAM) • Transferencia del grupo metilo de esta coenzima está catalizada por metiltransferasas microsómicas y citoplasmáticas. COMT Catecol-O-metil-transferasas • Compuestos exógenos que sufren metilación incluyen catecoles, fenoles, aminas, N-heterocíclicos y tioles. Universidad de Los Andes Facultad de Farmacia y Bioanálisis Química Orgánica Aplicada Prof. Flor Mora Semestre B-2010 73 Metilación SAM 74 Universidad de Los Andes Facultad de Farmacia y Bioanálisis Química Orgánica Aplicada Prof. Flor Mora Semestre B-2010 Metilación OH HO H2 C CH3 C H N HO COOH NH2 HO Isoproterenol HO -metil-dopa OH C2H HO ho 2-hidroxi-17-etinilestradiol Universidad de Los Andes Facultad de Farmacia y Bioanálisis Química Orgánica Aplicada Prof. Flor Mora Semestre B-2010 75 Conjugación con glutatión • Tripéptido encontrado en la mayoría de los tejidos. Glutation (GSH) (-glutamil-cisteinil-glicina). • Catalizado por glutation-transferasas. • Eliminación de reactivos electrofílicos. Protege constituyentes celulares debido al núcleo sulfhidrilo (nucleófilo), el cual reacciona con compuestos deficientes de e- para formar aductos S-sustituidos • Compuestos conjugados con GSH no son excretados hasta que no dan productos S-sustituidos-Nacetilcisteina (ácidos mercaptúricos) 76P rof. Conjugación con glutatión Flor • Mecanismo • Reemplazo nucleofílico en un carbono ó Mo heteroátomo deficiente de electrones. ra Universidad de Los Andes Facultad de Farmacia y Bioanálisis Química Orgánica Aplicada Prof. Flor Mora Semestre B-2010 R= alquil, aril, bencil, alil GSCH -R + HX X = Br, Cl, I, OSO-3, OSO2R - Adición nucleofílica a un carbono deficiente de electrones + - GSH + R-CH2-X 2 • Importante: • Haluros alifáticos y aromáticos, sulfatos, sulfonatos, nitrocompuestos, organofosfatos, carbonilos ,insaturados Universidad de Los Andes Facultad de Farmacia y Bioanálisis Química Orgánica Aplicada Prof. Flor Mora Semestre B-2010 77 Conjugación con glutatión Metabolito E+ + E+: Epóxidos, C=C, R-X, quinonas, etc. Conjugación con glutatión (GSH) de metabolitos electrófilos Universidad de Los Andes Facultad de Farmacia y Bioanálisis Química Orgánica Aplicada Prof. Flor Mora Semestre B-2010 78 Conjugación con glutatión Conversión del conjugado en derivados mercaptúricos 79 Universidad de Los Andes Facultad de Farmacia y Bioanálisis Química Orgánica Aplicada Prof. Flor Mora Semestre B-2010 Conjugación con glutatión Cl SG NO2 1. Glutamil-transpeptidasa 2. Cisteinil glicinasa 3. AcCoa NO2 GSH NO2 NHCOCH3 Cl Cl Cl S COOH 80 Universidad de Los Andes Facultad de Farmacia y Bioanálisis Química Orgánica Aplicada Prof. Flor Mora Semestre B-2010 Conjugación con glutatión O2NOH2C ONO2 CH CH2ONO2 O2NOH2C GSH ONO2 CH CH2OSG O2NOH2C 1. Glutamil-transpeptidasa 2. Cisteinil glicinasa 3. AcCoa ONO2 CH CH2OS HOOC NHCONH2 Universidad de Los Andes Facultad de Farmacia y Bioanálisis Química Orgánica Aplicada Prof. Flor Mora Semestre B-2010 81 Conjugación con aminoácidos • Glicina, glutamina y otros AA son usados para conjugar ácidos carboxílicos, particularmente ácidos aromáticos y arilacéticos • Glicina y glutamina no son convertidas por coenzimas activadas, el que se activa es el substrato ácido con ATP y coenzima A para formar acylcoenzima A Universidad de Los Andes Facultad de Farmacia y Bioanálisis Química Orgánica Aplicada Prof. Flor Mora Semestre B-2010 82 Conjugación con aminoácidos 83 Universidad de Los Andes Facultad de Farmacia y Bioanálisis Semestre B-2010 Química Orgánica Aplicada Prof. Flor Mora Semestre B-2010 • Ejercicio • A partir de: • Bromfeniramina, y luego de la respectiva reacción metabólica de fase I, prepare un conjugado con glicina donde considere conveniente: • Ácido salicílico
