Luglio 2000
Poco più di un anno fa i ricercatori hanno iniziato a descrivere qualcosa che sembrava più fantascienza che scienza. Si è scoperto che un sinistro meccanismo nelle cellule umane risucchiava la rivoluzionaria classe di farmaci anti-HIV, gli inibitori delle proteasi, proprio dalle cellule in cui facevano tanto bene. Non era dai tempi dell’HIV resistente ai multinucleosidi superfit che l’ordine terapeutico sembrava così contorto. Una “pompa proteasi” cellulare? Come può essere? E potrebbe un tale fenomeno spiegare il frequente fallimento di questi regimi farmacologici? Se l’effetto si rivelasse significativo, ci sarebbe un modo per invertire il processo?
Ora ci stiamo addentrando in una seria biologia cellulare da scuola superiore, quindi il discorso scientifico diventa rapidamente denso. Yvette ha fatto del suo meglio per riportarlo sulla terra. Il suo rapporto completo, completo di un diluvio di riferimenti, è disponibile qui. Ma per ora, fate un respiro profondo e proseguite.
Che cos’è la P-glicoproteina?
La P-glicoproteina (P-gp) è una proteina della membrana plasmatica che agisce come meccanismo di trasporto localizzato dei farmaci, esportando attivamente i farmaci fuori dalla cellula. Gli effetti della P-gp sulla distribuzione, il metabolismo e l’escrezione dei farmaci – compresi gli inibitori delle proteasi – nel corpo sono grandi. L’attività della P-gp, per esempio, diminuisce la concentrazione intracellulare dei farmaci antitumorali, permettendo lo sviluppo della resistenza ad essi. Lo stesso può essere vero per gli inibitori delle proteasi.
Qual è la funzione della P-gp?
La normale funzione fisiologica della P-gp in assenza di terapie o tossine non è chiara. Gli studi sui topi knock-out MDR-1 (topi allevati in laboratorio specificamente per l’assenza del gene MDR-1 e, quindi, nessuna attività della P-gp) mostrano che hanno vitalità, fertilità e una serie di parametri biochimici e immunologici normali. Prevedibilmente, hanno una cinetica e una clearance ritardata della vinblastina, e accumulano alti livelli di alcuni farmaci (vinblastina, ivermectina, ciclosporina A, desametasone e digossina) nel loro cervello. I topi hanno anche dimostrato marcati aumenti dei livelli di questi farmaci nei test, nelle ovaie e nella ghiandola surrenale rispetto ai topi wild-type. È stato riportato che alcuni topi knock-out MDR-1a sviluppano una grave infiammazione intestinale spontanea simile alla malattia infiammatoria intestinale umana; tuttavia, questo non è stato osservato da altri ricercatori.
Meccanismo d’azione
La maggior parte dei dati pubblicati suggerisce che P-gp agisce come una pompa transmembrana che rimuove i farmaci dalla membrana cellulare e dal citoplasma. È stato inoltre proposto che la P-gp agisca come un aspirapolvere idrofobo o “flippasi”, trasportando i farmaci dal foglietto interno del bilayer lipidico della membrana plasmatica al foglietto esterno o al mezzo esterno.
Substrati e inibitori della P-gp
Ci sono stati vari tentativi di classificare i composti sulla base del loro effetto o interazione con la P-gp. Un certo numero di sostanze chimiche, compresi i farmaci antitumorali, sono stati classificati in base al loro effetto sull’attività ATPasi della P-gp umana. I composti di classe I in basse concentrazioni stimolano l’attività dell’ATPasi e in alte concentrazioni la inibiscono. Le analisi cinetiche mostrano che hanno alta affinità per il sito attivo e bassa affinità per il sito inibitorio. Includono vinblastina, verapamil e taxolo. I composti di classe II stimolano l’attività dell’ATPasi in modo dose-dipendente senza alcuna inibizione e interagiscono solo con il sito attivo. Essi includono il bisantrene, la valinomicina e il diltiazem. I composti di classe III, che si legano al sito inibitorio con alta affinità, inibiscono sia l’attività ATPasi basale che quella stimolata dal verapamil. Essi includono la ciclosporina A, la rapamicina e la gramicidina D. Alcuni studi supportano un modello di P-gp in cui c’è una regione o più regioni di interazione piuttosto che uno o due semplici siti di legame. Le molecole che interagiscono con la P-gp possono essere classificate come “substrato” o “antagonista”. È stato anche dimostrato che un possibile meccanismo d’azione per la resistenza mediata da P-gp agli agenti chemioterapici è attraverso il riarrangiamento genico.
P-gp e HIV
Tutti gli inibitori della proteasi HIV attualmente in uso sono trasportati dalla P-gp, con affinità nell’ordine ritonavir>nelfinavir>indinavir>saquinavir. Nei topi knock-out MDR-1a, i livelli plasmatici di indinavir, saquinavir e nelfinavir erano 2-5 volte più alti rispetto ai topi di controllo. Questo suggerisce fortemente che il trasporto P-gp a livello intestinale e/o epatico limita la biodisponibilità sistemica di questi farmaci. L’effetto della P-gp nel limitare la biodisponibilità orale e la distribuzione tissutale degli inibitori della proteasi ha ovvie implicazioni per l’efficacia dei regimi contenenti inibitori della proteasi. La scarsa penetrazione degli inibitori della proteasi nel cervello, nei testicoli e in altri “siti rifugio” può risultare in una terapia antiretrovirale mono o duale di fatto a compartimenti stagni, con replicazione dell’HIV in corso e sviluppo di resistenza.
Il blocco della P-gp può essere utile per facilitare un maggiore assorbimento intestinale, biodisponibilità e penetrazione degli inibitori della proteasi nei siti rifugio dell’HIV, nonché una ridotta escrezione. Può anche semplificare i regimi contenenti inibitori della proteasi riducendo le dosi orali degli inibitori della proteasi e la frequenza con cui vengono assunti. Livelli più alti di inibitore della proteasi in questi siti possono risultare in una maggiore soppressione della replicazione virale in questi siti, ma possono anche provocare effetti avversi indesiderati. Questi effetti possono non essere limitati agli inibitori della proteasi ma possono estendersi ad altri farmaci co-somministrati. Per esempio, l’agente antidiarroico loperamide è un oppiaceo che agisce perifericamente e penetra poco nel cervello. Tuttavia, nei topi knock-out MDR-1a, la loperamide mostra forti effetti sul sistema nervoso centrale (SNC) simili alla morfina.
Il trasporto degli inibitori della proteasi dell’HIV può essere inibito dagli inibitori della P-gp come la ciclosporina A, il verapamil e il PSC833. Ritonavir, saquinavir, nelfinavir e indinavir hanno anche dimostrato di inibire il trasporto di alcuni dei noti substrati della P-gp. Ma, con l’eccezione del ritonavir e forse del saquinavir, gli effetti inibitori della P-gp degli inibitori della proteasi sono più deboli di quelli degli inibitori stabiliti come il verapamil o la ciclosporina A.
Il sistema di trasporto della P-gp ha chiaramente importanti implicazioni per l’infezione da HIV e il suo trattamento. C’è ancora molto da capire. Gli effetti dell’espressione di P-gp, o le alterazioni dell’espressione di P-gp, sul sistema immunitario degli individui infettati dall’HIV devono essere studiati e valutati completamente. L’impatto dell’espressione di P-gp e della sua inibizione sulla terapia con inibitori della proteasi deve essere valutato.
I farmaci comunemente usati sono noti per essere esportati fuori dalle cellule umane dalla P-glicoproteina:
Farmaci antitumorali
- Actinomicina-D
- Daunorubicina
- Doxorubicina
- Paclitaxel
- Teniposide
- Vinblastina
- Vincristina
Farmaci HIV (PIs)
- Amprenavir
- Indinavir
- Nelfinavir
- Ritonavir
- Saquinavir
Altri farmaci interessati
- Colchicina
- Domperidone
- Etoposide
- Loperamide
- Ondansetron
- Rifampicina
- Rodamina-123
Farmaci cardiaci
- Digossina
- Quinidina
Immunosoppressori
- Cyclosporin-A
- FK506
Agenti steroidei
- Dexamethasone