di agenti antiipertensivi Medicinal Chemistry di agenti antiipertensivi

Classificazione funzionale e chimica di antipertensivi ACE inibitori Inibitori contenenti gruppi sulfidrili – Captopril Inibitori contenenti gruppi carbossilati – Enalapril e derivati Inibitori contenenti gruppi fosfonati – Fosinopril Antagonisti del recettore di Angiotensina II - Losartan Bloccanti dei canali del calcio 1,4-Diidropiridine (1,4 – DHPs) – Nifedipina e derivati Fenilalchilammine – Verapamil Benzotiepine- Diltiazem Diamminopropanoleteri - Bepridil

Epidemiologia - 1 Almeno 59 milioni di persone negli USA soffrono di una qualche forma di patologia cardiaca Una persona su quattro soffre di patologie cardiovascolari, tra le quali: Elevata pressione sanguigna – 50 milioni Patologie coronariche – 12 milioni Infarto del miocardio – 7 milioni; stroke – 4.4 milioni Febbri reumatiche /patologie di origine reumatica – 1.8 milioni infarto – 4.6 milioni 1 morte ogni 2.4 è dovuta a patologie cardiovascolari Dal 1900, le patologie cardiovascolari sono la principale causa di morte in ogni anno, eccetto il 1918.

Epidemiologia - 2 Più di 2600 morti avvengono ogni giorno per patologie cardiovascolari 1 morte ogni 33 secondi Nel 1996, gli uomini affetti da patologie cardiovascolari rappresentavano, negli USA, il 47.3% Nel 1996, le donne affette da patologie cardiovascolari rappresentavano, negli USA, il 52.7% Gli uomini generalmente soffrono di patologie cardiovascolari in età più giovane, mentre più della metà delle donne in vita morirà di patologie cardiovascolari. Un uomo su 3 svilupperà patologie cardiache prima dei 60 anni. Una donna su 10 svilupperà patologie cardiache prima dei 60 anni.

ACE inibitori CPA: enzima ben caratterizzato, facilmente cristallizzabile. La struttura 3D è stata determinata. ACE: la struttura 3D è stata ottenuta solo recentemente, ma sono note molte similitudini con CPA (entrambe Proteasi Zn2+ che agiscono su residui COOH terminali e che richiedono una carica negativa sul substrato) CPA è stata usata come modello per la progettazione e lo sviluppo di ACE inibitori

ACE inibitori Il sistema renina-angiotensina svolge un ruolo chiave nella regolazione della pressione sanguigna : 1- L’ANGIOTENSINOGENO (inattivo) è prodotto dal fegato e viene idrolizzato dalla renina (proteasi) a dare ANGIOTENSINA I (la cui attività biologica è poco conosciuta);

ACE inibitori 2- L’ANGIOTENSINA I è idrolizzata dall’ACE a dare ANGIOTENSINA II che causa l’aumento della pressione sanguigna attraverso vari meccanismi: - ANGIOTENSINA II è un potente vasocostrittore; - ANGIOTENSINA II induce il rilascio di aldosterone, l’ormone che regola l’escrezione di K+ e la ritenzione di Na+ e acqua da parte dei reni. L’ACE idrolizza e inattiva anche il peptide vasodilatatore Bradichinina, staccandone il dipeptide C-terminale

ACE inibitori Poiché il sistema renina-angiotensina causa l’aumento della pressione sanguigna mediante almeno 3 diversi meccanismi, la renina e l’ACE sono importanti targets per farmaci antiipertensivi.

ACE inibitori L’inibizione di entrambi gli enzimi dovrebbe causare abbattimento degli effetti dell’ANGIOTENSINA II, prevenzione del rilascio di aldosterone, prevenzione della degradazione della bradichinina. Lo sviluppo di ACE inibitori negli anni ’70 e ‘80, prima della determinazione della struttura dell’ACE, ha dato luogo alla scoperta di potenti farmaci antiipertensivi, tuttora usati nel controllo della pressione sanguigna.

ACE inibitori

ACE inibitori VELENO DI SERPENTE E PRESSIONE SANGUIGNA I primi studi per lo sviluppo di ACE inibitori partirono da studi sui veleni di serpente: - miscele di peptidi estratti dal veleno della vipera Bothrops jararaca furono caratterizzate come agonisti dell’azione della bradichinina nella vasodilatazione, mediante l’inibizione della bradichininasi e idrolisi dell’ACE; efficacia solo per via iniettiva, non per via orale

ACE inibitori tripeptidi N-acilati possono essere buoni inibitori Nonostante la mancanza di attività antiipertensiva dopo somministrazione per via orale, la realizzazione di peptidi inibitori di ACE diede inizio alla ricerca di inibitori a basso peso molecolare, basati sulla struttura peptidica, ma somministrabili per via orale lo screening di molti peptidi N-acilati ha condotto alla scoperta che tripeptidi N-acilati possono essere buoni inibitori

ACE inibitori CPA ACE è una metalloproteasi di membrana con uno ione Zn2+ legato alla proteina - EDTA e altri chelanti inibiscono l’ACE Anche se la struttura dell’ACE è rimasta sconosciuta fino a tempi recenti, il paragone con la CPA ha aiutato i ricercatori nella scoperta degli inibitori

ACE inibitori La struttura cristallina della CPA è nota. Dal momento che sia CPA che ACE sono entrambe carbossipeptidasi a Zn2+, si pensava che potessero condividere anche gli stessi inibitori. L’acido (R)-2-benzilsuccinico è un forte inibitore della CPA, mediante il legame con Zn2+ e con Arg del sito attivo.

ACE inibitori L’acido (R)-2-benzilsuccinico e i peptidi N-acilati che si legano all’ACE, sono stati usati come guida per lo sviluppo di inibitori di ACE più potenti e selettivi I primi analoghi dipeptidici sintetizzati, in cui l’azoto adiacente al gruppo C=O coordinato dallo Zn2+ era sostituito da un CH2, che conferisce stabilità per la somministrazione orale, si dimostrarono solo deboli inibitori; la sostituzione del gruppo carbossilato con un tiolo, in grado di coordinare in modo più stabile Zn2+, ha portato alla sintesi di potenti inibitori dell’ACE

I generazione: Captopril Sono stati sintetizzati e saggiati vari analoghi mercaptani con un residuo di Pro C-terminale e vari sostituenti alchilici: Captopril è stato identificato come il più potente e il più specifico inibitore di ACE: ACE Ki = 1.7 x 10-9M CPA Ki = 6.2 x 10-4M Captopril è stato il primo specifico inibitore di ACE sul mercato per il trattamento sia dell’ipertensione che dell’infarto Captopril da solo può trattare circa il 50% dei pazienti con pressione sanguigna alta; Captopril in associazione a un diuretico può trattare fino al 90% degli stessi pazienti.

I generazione: Captopril Principali effetti collaterali: eruzioni cutanee e perdita del senso del gusto, entrambi reversibili in seguito a interruzione della somministrazione. La causa di questi side-effects è associata alla presenza del gruppo tiolo Si sostituì il gruppo tiolo con altri ligandi dello Zn2+ (COO- e altri); per bilanciare la perdita di affinità dovuta all’eliminazione del gruppo -SH, si è aggiunto un residuo R per l’interazione con il sito di legame S1 dell’ACE.

II generazione di inibitori Enalaprilato: utilizza il sito di legame S1 per ripristinare l’affinità del tiolo - non è biodisponibile p.o. - viene somministrato in forma di prodrug (estere etlico) (Enalapril), più attivo del Captopril Lisinopril: analogo di Enalaprilato, ma un residuo di Lys in catena laterale sostituisce un residuo di Ala e permette l’accesso a un nuovo sito di binding. Aumento della durata d’azione.

ACE inibitori Questo approccio di design Almeno 17 ACE inibitori sono stati approvati per uso clinico - simili strategie di design - inserimento di gruppi che interagiscono con il sito di binding S2 Questo approccio di design razionale di inibitori è stato applicato alla sintesi di altri inibitori di metalloproteasi.

III generazione di inibitori Tutti gli attuali ACE inibitori sono stati sviluppati senza avere alcuna conoscenza sulla struttura dell’ACE. La struttura cristallina dell’ACE è stata determinata nel 2003 e ha aperto la strada allo “structure assisted drug design” per le prossime generazioni di ACE inibitori.

III generazione di inibitori Inibitori contenenti gruppi fosfonato: Fosinopril L’acido fosfinico si lega all’ACE in modo simile all’Enalapril. L’interazione tra Zn2+ e gruppo fosfinico è simile a quella dei tiolati o del carbossilato. Il fosfinato forma legami H, ionici e idrofobici simili all’Enalapril. Minore ingombro spaziale della forma tetraedrica dell’intermedio.

III generazione di inibitori Da questi studi è nato il Fosinoprilato, più potente del Captopril, ma meno dell’Enalapril. Molto idrofilo e quindi non somministrabile per via orale. Somministrato come prodrug (Fosinopril) in forma di acilossialchile, che aumenta la lipofilicità della molecola e la biodisponibilità. Il Fosinopril viene bioattivato da un’esterasi epatica e intestinale che lo trasforma in Fosinoprilato.

ACE inibitori - SAR 1- L’anello azotato deve contenere un –COOH per mimare il C-terminale di ACE. 2- Anelli eterociclici idrofobici di grandi dimensioni sull’anello azotato aumenta- no la potenza e migliorano la PK. 3- Gruppi come A, B e C sono chelanti dello ione Zn2+. 4- I gruppi sulfidrilici sono i migliori leganti dello ione Zn2+. 5- Composti contenenti gruppi sulfidrilici provocano esantemi e disturbi del gusto.

ACE inibitori - SAR 6- Composti contenenti gruppi sulfidrilici possono formare ponti disolfuro che riducono la durata d’azione del farmaco. 7- I carbossilati e i fosfinati, legando lo ione Zn2+, mimano lo stato di transizione dell’idrolisi dei peptidi. 8- L’esterificazione dei carbossilati o dei fosfinati produce profarmaci che aumentano la biodisponibilità per os. 9- X è di solito un metile che mima la catena laterale di un residuo Ala. 10- L’attività ottimale si raggiunge quando la stereochimica degli inibitori è comparabile con quella degli L-aa.

ACE inibitori - Metabolismo Lisinopril e Enaprilato vengono escreti immodificati. Tutti gli altri ACE inibitori sono degradati. Tutti i profarmaci dicarbossilati e fosfinati vengono bioattivati da esterasi epatiche. Il Captopril, a causa della presenza del gruppo –SH, viene inattivato per dimerizzazione ossidativa (ponte disolfuro) o per coniugazione. 40-50 % di Captopril viene escreto immodificato. Il resto viene escreto sia come disolfuro simmetrico che come disolfuro asimmetrico captopril-cisteina. Altri ACE inibitori vengono escreti come glucuronati.

ACE inibitori - Metabolismo

ACE inibitori - PK Ampio range di biodisponibilità Escrezione principalmente per via renale Protein binding variabile Simile inizio e durata d’azione