Materiale didattico lezioni di Farmacologia per il corso di Medicina & Chirurgia

1. Materiale didattico lezioni di Farmacologia per il corso di Medicina & Chirurgia Anno accademico 2013-14

2. Farmaci immunusoppressori e immunostimolanti Prof. Paola Failli Prof.ssa Emanuela Masini 11 aprile 2014 Dipartimento di NEUROFARBA Sezione Farmacologia e tossicologia Università degli Studi di Firenze

3. Aspetti dell’immunità • Innata o naturale: primitiva, aspecifica, a bassa affinità, ma ampio spettro • + attiva all’inizio della risposta immunitaria • Immunità adattativa oacquisita: antigene specifica, dipendente dall’esposizione all’antigene, alta affinità • + attiva con il tempo

4. Risposta Immunitaria • Innata • Complemento • Monociti/macrofagi, NK-cells, granulociti, mastcells, basofili • Adattativa: Umorale e Cellulo-mediata • Linfociti B: produzione anticorpi • Linfociti T: adiuvanti, citolitiche e regolatrici, responsabili della risposta alle infezioni, ma anche del rigetto nei trapianti d’organo e autoimmunità

5. Aspetti dell’immunità umorale

6. Aspetti dell’immunità umorale • L’immunitàadattativa può portare alla produzione di anticorpi (risposta umorale) o a una risposta cellulo-mediata. • Gli antigeni sui batteri o le tossine batteriche legano le immunoglobuline sui linfociti B. Prima che avvenga la proliferazione e la produzione di anticorpi, le cellule B devono anche essere stimolate dalle citochine prodotte dai linfociti-T, in genere del tipo Th-2. • I frammenti antigenici possono essere presentati sui complessi di istocompatibilità maggiori ai linfociti-T via il recettore delle cellule-T (TCR) che riconoscono l’antigene. • Le cellule-T vanno incontro a proliferazione clonale; producono citochine e stimolano i linfociti-B a generare immunoglobuline (IgG, IgM, IgA, IgD e IgE) – immunità umorale. Negli individui atopici, i linfociti-T sono indirizzati verso il sottotipo Th2 e producono IL-4, IL-5, IL-10 e TGF-b, che indirizzano le cellule-B a produrre IgE. Ag, antigene; APC, cellule presentanti l’antigene; CR, recettore per le citochine; P, cellule del plasma; Th, cellule T-helper.

7. Aspetti dell’immunità cellulo-mediata.

8. Aspetti dell’immunità cellulo-mediata. • Schema di alcuni passaggi dell’attivazione dei linfociti-T dopo la presentazione dell’antigene al recettore delle cellule-T (TCR) e gli eventi conseguenti che possono contribuire all’immunità cellulo-mediata. • Gli antigeni del patogeno sono presentati dalle cellule presentanti l’antigene (APC) ai linfociti CD4 positivi (CD4+) che esprimono lo specifico recettore per l’antigene; sotto l’influenza della interleuchina-2 (IL-2), si sviluppa la popolazione Th1 che ha molteplici ruoli nella immunità cellulo-mediata. I Th1 attivano i macrofagi, responsabili poi di alcune risposte immunitarie cellulo-mediate. Gli antigeni possono essere presentati anche ai linfociti CD8 positivi (CD8+) che esprimono il recettore specifico e maturano poi in linfociti-T citotossici: I farmaci usati come immunosoppressori (frecce rosse) agiscono nel punto di attacco mostrato. I corticosteroidi sono attivi a molti livelli. Ag, antigene; IL-2R, recettore per l’interleuchina-2; MHC, complesso di istocompatibilità maggiore; Th, linfociti T-helper.

9. Aspetti dell’immunità cellulo-mediata Linfociti T co-stimolati da citochine (IL-2) possono produrre anticorpi contro proteine e cellule eterologhe, attivare cellule infiammatorie ed essere responsabili di citotossicità. Il tipo di citochine secreto determina l’attivazione specifica di una classe di cellule infiammatorie I linfociti Th1 secernono essenzialmente interferone-g che attiva i macrofagi, a loro volta secernenti IL-8 I linfociti Th2 secernono IL-4, IL-5 e IL-13, responsabili della ipersensibilità ritardata cellulo-mediata

10. Effetti di alcune interleuchine sulla risposta immunitaria

11. Effetti di alcune citochine sulla risposta immunitaria

12. Strategie per l’immunosoppressione • Blocco del riconoscimento dell’antigene • Blocco della produzione di interleuchine (IL-1, IL-2) • Blocco selettivo classi specifiche di linfociti (CD3, CD4, CD20, CD25, CD52 positivi) • Anticorpi anti IL-2, TNFa • Antiproliferativi, antimetaboliti, citotossici (azatioprina, ciclofosfamide, leflunomide, metotressato, micofenolato mofetile, sirolimus, teriflunide)

13. Farmaci immunosoppressori • Rigetto di organi trapiantati: proteine “non-self” sono riconosciute dai sistemi immunitari • Reazioni di autoimmunità: caduta della tolleranza per proteine “self” dai sistemi immunitari

14. Farmaci immunosoppressori • Inibitori della calcineurina (ciclosporina, tacrolimus) • Antiproliferativi, antimetaboliti e citotossici (azatioprina, ciclofosfamide, leflunomide, metotressato, micofenolato mofetile, sirolimus, teriflunomide) • Inibitori della trascrizione di alcune citochine (Corticosteroidi) • Antagonisti recettori di citochine (IL-1, anakinra) • Inibitori della co-stimolazione cellule T per legame con B7 su APC (Abatacept) • Anticorpi anti TNFa (infliximab, adalimumab),recettori solubili TNFa (etanercept),frammenti Fab anti TNFa (certolizumab) • Anticorpi anti recettori IL-2 (basiliximab, daclizumab) • Anticorpi anti-CD3 (muromonab) o CD20 (Rituzimab) • Anticorpi anti-CD11a (efalizumab) • Anticorpi anti-CD52 espresso nei linfociti (alemtuzumab) • Rh(D)immunoglobuline • Globuline(ATG, globulina antitimocita)

16. Meccanismo d’azione della ciclosporina, tacrolimus (FK-506)

17. Meccanismo d’azione della ciclosporina, tacrolimus (FK-506) • Le molecole legano la calcineurina, una fosfatasi essenziale per la traslocazione nel nucleo del fattore di trascrizione nucleare delle cellule T (NFAT) • La formazione del complesso tra calcineurina e farmaci(via ciclofilina per la ciclosporina, e via FKBP per il tacrolimus) inibisce l’attività de-fosforilante dell’enzima e quindi la traslocazione di NFAT nel nucleo. NFAT è necessario per la sintesi di IL-2 e altri linfochinine.

18. Usi della ciclosporina e del tacrolimus • Trapianti d’organo (specie in profilassi): reni, cuore, fegato, pancreas spesso in associazione con corticosteroidi e azatioprina o micofenolato mofetile

19. Altri usi della ciclosporina • Artrite reumatoide: nei casi di non risposta al metotressato • Sindrome acuta oculare di Behcet • Uveite • Gravi dermatiti atopiche • Psoriasi

20. Ciclosporina: farmacocinetica • Biodisponibilità orale 20-50% Volume di distribuzione elevato • Eliminazione plasmatica bifasica con t/2 5h e 18h ed eliminazione renale • Metabolismo epatico (CYP3A4); molecole che inibiscono il CYP3A4 aumentano la tossicità della ciclosporina, quelle che lo induco ne diminuiscono l’efficacia.

21. Ciclosporina: eventi avversi • Nefrotossicità: 25-40% per vasocostrizione intrarenale ed ipertensione • Epatotossicità: 4-7% • Irsutismo • Neurotossicità con allucinazioni visive, parestesie, tremori, convulsioni per ipomagnesemia; • Malattia linfoproliferativa

22. Tacrolimus: farmacocinetica ed eventi avversi • Biodisponibilità orale: bassa per metabolismo nel tratto intestinale, più idrosolubile della ciclosporina, metabolismo via CYP3A4, emivita 9 h • Tossicitàsimile a quella della ciclosporina; ipertensione meno frequente, ma può causare diabete e cardiomiopatia nei bambini

23. Recettore canale della rianodina (RYR2, cardiaco) La proteina FKBP (FK-506 binding protein) una volta legata a FK-506 (tacrolimus) non regola più il recettore-canale e ne aumenta la probabilità ed il tempo di apertura, determinando un aumento dello ione calcio citosolico e cardiomiopatia Berridge et al., Nature Reviews Molecular Cell Biology4, 517-529 (2003)

24. Antiproliferativi, antimetaboliti e citotossici

25. Meccanismo d’azione di sirolimus sui linfociti T

26. Sirolimus ed everolimus Entrambi i farmaci legano la immunofilina FKBP12 ed inibiscono una chinasi specifica (target for rapamicin, mTOR), bloccando la progressione del ciclo cellulare da G1 a S. Usati nella profilassi del rigetto d’organo nei trapianti, spesso in associazione con inibitori della calcineurina (ciclosporina o tacrolimus) con aumento della nefrotossicità

27. Sirolimus ed everolimus • Nei trapianti renali, aumento dose-dipendente del colesterolo e trigliceridi • Metabolismo via CYP3A4, trasporto glicoproteina-P • Sirolimus: emivita dopo dosi multiple 62h • Everolimus: emivita inferiore

28. Micofenolato mofetile

29. Meccanismo d’azione del micofenolato mofetile Il micofenolato mofetile (profarmaco) si trasforma in acido micofenolico, un inibitore selettivo non competitivo e reversibile della inosino monofosfato deidrogenasi (IMDH), enzima importante nella “ de novo” sintesi di nucleotidi guanosinici. Questa via di sintesi è importante nei linfociti T e B. Usato nella profilassi del rigetto d’organo nei trapianti, spesso in associazione con immunosoppressori.

30. Pathway of purine biosynthesis

31. Farmacocinetica del micofenolato mofetile • Il micofenolato mofetile è somministrato per via e.v. ed orale; facilmente idrolizzabile; eliminato dopo glicuronazione per via renale; emivita come MPA 18h • Tossicità gastrointestinale e leucopenia con infezioni da citomegalovirus

32. Azatioprina

33. Meccanismo d’azione dell’azatioprina • L’azatioprina è un antimetabolita che si trasforma in 6-mercaptopurina, inibendo la “ de novo” sintesi di purine. Questa via di sintesi è particolarmente importante nei linfociti T e B, più attiva nelle cellule proliferanti in fase S (ciclo cellulare specifico). • Usato già negli anni ‘60-70 nella profilassi del rigetto d’organo nei trapianti, spesso in associazione con immunosoppressori e nel trattamento di gravi forme di artrite reumatoide. • Tossicità a livello del midollo osseo, leucopenia ed anemia.

34. Goodman&Gilman’s, 2011 Edition

35. Ciclofosfamide

36. Meccanismo d’azione della ciclofosfamide • La ciclofosfamide è un farmaco antineoplastico in grado di alchilare il DNA (non ciclo cellulare specifico), più attivo su cellule proliferanti e quindi sui cloni di linfociti (T e B) più proliferanti. Inibisce anche la produzione di anticorpi. • Usata (spesso in associazione con corticosteroidi) nel trattamento della poliartrite nodosa, nelle glomerulonefriti, nel lupus eritematoso sistemico. • Tossicità a livello del midollo osseo, leucopenia, trombocitobenia, alopecia.

37. Leflunomide

38. LeflunomideMeccanismo d’azione e usi terapeutici • Derivato isossazolico: inibisce l’enzima diidroorotato deidrogenasi, enzima mitocondriale strategico nella sintesi “de novo” di uridina monofosfato (UMP). I linfociti attivati richiedono una quantità otto volte maggiore di pirimidine per la proliferazione. Un apporto inadeguato di UMP aumenta l’espressione della molecola soppressore tumorale p53 che trasloca nel nucleo e arresta il ciclo cellulare nella fase G1. Ciò diminuisce l’espansione dei linfociti autoimmuni T e B attivati e determina quindi la soppressione della produzione di immunoglobuline e dei processi immuni cellulo-mediati. Le altre cellule in divisione posso ottenere adeguate quantità di pirimidine da vie metaboliche alternative che recuperano i ribonucleotidi esistenti e non sono inibite da leflunomide. • Altri potenziali meccanismi di immunomodulazione per leflunomide: l’inibizione delle tirosinchinasi e ridotta produzione di fattori di trascrizione per citochine infiammatorie (meno importanti).

39. Farmacocinetica ed effetti collaterali • Leflunomide: profarmaco, ben assorbito a livello intestinale e convertito non enzimaticamente nel metabolita attivo nella mucosa intestinale e nel plasma. • Emivita metabolita: 15 giorni; escrezione renale e biliare; il metabolismo entero-epatico contribuisce alla sua lunga emivita. (Non superiore a metotressato) Effetti collaterali • Disturbi gastrointestinali, specialmente diarrea, Aumento della pressione arteriosa, Cefalea, vertigini, letargia, Leucopenia, Rash cutanei, Alopecia, Alterazioni reversibili della funzionalità epatica • Teratogeno: nella donna evitare il concepimento per i 2 anni successivi all’interruzione del farmaco e nell’uomo per 3 mesi

40. Metotressato

41. Meccanismo d’azione del metotressato • Inibisce il metabolismo dei cofattori folinici (diidrofolato reduttasi), riducendo la “denovo” sintesi di basi puriniche e la proliferazione dei linfociti T e B (ciclo cellulare specifico). Ridotta sintesi di molte citochine pro-infiammatorie. • Usato da almeno 30 anni nel trattamento della AR e di altre patologie reumatiche e di alcune neoplasie. Uno dei farmaci DMARDs più efficaci nel trattamento della AR. • Tossicità a livello del midollo osseo, leucopenia ed anemia, inferiore ad altri DMARDs; miglior tollerabilità.

42. Farmacinetica del metotressato • Assorbimento gastrointestinale • Legame alle proteine plasmatiche (~50%) • Escrezione per via urinaria immodificato (~90%). Dosi ridotte in pazienti con ridotta funzionalità renale. Interazioni con altri farmaci acidi.

43. Teriflunomide

44. Teriflunomide • Teriflunomideinibisce la sintesidellepirimidine per bloccodell’enzimadiidroorotatodeidrogenasi. • Teriflunomideinibisce le cellule in proliferazioneattiva, inclusiilinfociti T attivati e con questomeccanismo è efficacenellesclerosimultipla. • Teriflunomideilfattoreditrascrizione NF-kB e a dosi elevate le tirosikinasi. • Teriflunomidesembrapossedere un minor rischiodiinfezionirispetto ad altriimmunosoppressori per l’effettolimitato e specificosulsistemaimmunitario. Recentementeapprovataneltrattamentodellesclerosimultipla

45. FTY 720 (Fingolimod)

46. FTY 720 (Fingolimod) • Profarmaco, agonista del recettore della sfingosina-1-fosfato, agisce “sequestrando” reversibilmente i linfociti dell’ospite nei linfonodi e nelle placche del Peyer e con questo meccanismo protegge l’organo trapiantato • Effetti collaterali: infezioni virali (influenza), cefalea, tosse, diarrea, aumento transaminasi. Tossicità da prima dose (30% dei pazienti): cronotropismo negativo, revertito funzio-nalmente da agonisti β1-adrenergici e atropina;

47. FTY 720 (Fingolimod) • Al dosaggio giornaliero di 0,5 mg recentemente approvato nella terapia “disease-modifying” nei pazienti con sclerosi multipla recidivante-remittente ad alta attività di malattia nonostante il trattamento con interferone beta, o in pazienti con sclerosi multipla recidivante-remittente grave a rapida evoluzione. • http://www.ema.europa.eu/ema/index.jsp?curl=pages/medicines/human/medicines/002202/human_med_001433.jsp&murl=menus/medicines/medicines.jsp&mid=WC0b01ac058001d125

48. Farmaci “biologici” • I farmaci biologici sono tra i maggiori progressi ottenuti dalla medicina negli ultimi anni in campo terapeutico • Queste nuove terapie posseggono una grande selettività d'azione che consente di ottenere, nella maggior parte dei casi, una notevole efficacia terapeutica in tempi brevi con riduzione degli effetti collaterali rispetto alle terapie tradizionali di tipo "chimico" • I farmaci biologici finora prodotti sono anticorpi monoclonali, citochine (interferoni e interleuchine), proteine di fusione, fattori di crescita tissutali, proteine leganti recettori e altre strutture su cellule infiammatorie • Tali prodotti possiedono l'enorme vantaggio di poter interferire in modo selettivo, a vari livelli e con modalità di azione differenti, nei processi immunologici

49. Farmaci immunosoppressori: Anticorpi • Anticorpi anti TNFa (infliximab, adalimumab),recettori solubili TNFa (etanercept),frammenti Fab anti TNFa (certolizumab) • Anticorpi anti recettori IL-2 (basiliximab, daclizumab) • Anticorpi anti-CD3 (muromonab) o CD20 (Rituzimab) • Anticorpi anti-CD11a (efalizumab) • Anticorpi anti-CD52 espresso nei linfociti (alemtuzumab)

50. Struttura degli anticorpi