farmacos y su uniÓn a proteÍnas...

FARMACOS Y SU UNIÓN A PROTEÍNAS PLASMÁTICAS

FACULTAD DE QUÍMICA

LABORATORIO BIOFARMACIA

SEM. 2004-II

FIJACIÓN A PROTEÍNAS PLASMÁTICAS

(Fármaco unido a Fármaco libre

Células sanguíneas) en células sanguíneas

Fármaco libre Tejidos

en plasmaFármaco unido a

proteínas

plasmáticas

INTRODUCCIÓN

• La unión tiene gran influencias en su comportaminetofarmacocinético 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 funiones funiones funiones fíííísicas reversiblessicas reversiblessicas reversiblessicas reversibles, como

puente de hidrpuente de hidrpuente de hidrpuente de hidróóóógeno y fuerzas de Van geno y fuerzas de Van geno y fuerzas de Van geno y fuerzas de Van derderderder

WaalsWaalsWaalsWaals. Los aminoácidos de la proteína

tienen grupos hidroxilo y carboxilo hidroxilo y carboxilo hidroxilo y carboxilo hidroxilo y carboxilo

responsables de la interacciresponsables de la interacciresponsables de la interacciresponsables de la interaccióóóón reversible de n reversible de n reversible de n reversible de

los flos flos flos fáááármacos.rmacos.rmacos.rmacos.

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

I

Sitio

II

Sitio

III

Sitio

IV

Warfarina Diacepan 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

Naproxén

Probenecid

Propiomacín

Tamoxifeno

Ketoprofen

Ac. Nalidíxico

Naproxén

Oxifenbutazona

Ibuprofén*

Indometacina

Ketoprofén*

Furosemida

Glibenclamida

Indometacina

Flucoxacilina*

Flurbiprofén*

Glibenclamida

Diflunisal

Flucoxacilina*

Flurbiprofén*

Dicloxacilina

Dicumarol

Ac. Etacrínico

Cloracepato

Clorotiazida

Dicumarol*

Digitoxina

Acetildigitoxina

Tamoxifeno

Clomifeno

Diacepán

Benzodiacepinas

Cloxacilina

Warfarina

Azapropazona

Acidocilina

SITIO IVSITIO IIISITIO IISITIO I

Sustancias unidas a los sitios de fijación de albúmina

SITIO IVSITIO IIISITIO IISITIO ITolazomida

Tolbutamida

Triptofano

Fenilbutazona

Fenitoína

Salicilamida

Salicilazosulfapiridina

Ac. Salicilsalicílico

Sulfametizol

Tolbutamida

Ac. Valproico

Sulfobromoftaleína

Bilirrubina


• αααα ----1111---- glicoproteglicoproteglicoproteglicoproteíííínananana. La más pequeña.

• Es una glicoproteína ácida con peso molecular de 41 000 41 000 41 000 41 000 daltondaltondaltondalton y un gran contenido en áááácido cido cido cido sisisisiáááálicolicolicolico, lo que le da , lo que le da , lo que le da , lo que le da naturaleza naturaleza naturaleza naturaleza áááácida y un bajo cida y un bajo cida y un bajo cida y un bajo pKapKapKapKa....Concentración está entre 0.4 0.4 0.4 0.4 –––– 1.0 g/L, se 1.0 g/L, se 1.0 g/L, se 1.0 g/L, se produce un aumento cuando hay proceso produce un aumento cuando hay proceso produce un aumento cuando hay proceso produce un aumento cuando hay proceso inflamatorio, maligno o stress,inflamatorio, maligno o stress,inflamatorio, maligno o stress,inflamatorio, maligno o stress, disminuye en trastornos hepáticos y renales.

• Fija principios activos bFija principios activos bFija principios activos bFija principios activos báááásicossicossicossicos como Imipramina, lidocaína, propanolol y quinidina.

Fármacos que se unen a la α -1- glicoproteína

Progesterona

TriazolamNortriptilinaQuinidina

Verapamil

Timolol

Dipiridamol

Nicardipina

Fenciclidina

Prednisona

ImipraminaPetidinaDisopiramida

Lidocaína

Pirmenol

Pindolol

Propanolol

Clorpromacina

Eritromicina

Metoclopramida

AmitriptilinaMetadonaAprindina

Bupivacaína

Alprenolol

Oxprenolol

OtrosAntidepresivos

OpiáceosAntiarrít-micos

Betabloquea-dores


• LipoproteLipoproteLipoproteLipoproteíííínasnasnasnas. Moléculas de gran tamaño, peso molecular sobrepasa los 2 500 0002 500 0002 500 0002 500 000daltons para β-lipoproteínas.– Contienen cantidades importantes de lípidos por eso su baja densidad.baja densidad.baja densidad.baja densidad.

– Su concentraciconcentraciconcentraciconcentracióóóón variablen variablen variablen variable depende del sexo, edad dieta y procesos patológicos.

– Fijan principalmente fFijan principalmente fFijan principalmente fFijan principalmente fáááármacos muy rmacos muy rmacos muy rmacos muy liposolubles, con elevado liposolubles, con elevado liposolubles, con elevado liposolubles, con elevado VdVdVdVd y generalmente de y generalmente de y generalmente de y generalmente de naturaleza bnaturaleza bnaturaleza bnaturaleza báááásica.sica.sica.sica.

PROTEÍNAS PLASMÁTICAS

• Fármacos que se unen a lipoproteínas:

Imipramina

Ac. Glafenámico

Diclofenac

Clorpromacina

Quinidina

Ciclosporina A

Probucol

PROTEÍNAS PLASMÁTICAS

• Globulinas. Globulinas. Globulinas. 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 endsustancias endsustancias endsustancias endóóóógenas y por genas y por genas y por genas y por

exexexexóóóógenasgenasgenasgenas de estructura similarde estructura similarde estructura similarde estructura similar, ej. Esteroides

como prednisona y transcortina

– La χ globulina, reacciona específicamente con

antantantantíííígenosgenosgenosgenos, 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-fármacoK1, constante de asociación del

complejo proteína-fármacoK2 , 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 fármacofu, fracción unida con valores

entre 0 y 1Valores 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 ahíque 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 seráprácticamente 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 serádependiente 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 mMpH 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.


• La concentración de fármaco en la sol. Amortiguadora estará en equilibrio con la conc de fármaco libre en el plasma, por lo tanto la concde 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


• 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.

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