FARMACOS Y SU UNIÓN A PROTEÍNAS PLASMÁTICAS

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.