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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
Proteínas plasmáticas
• 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
Proteínas plasmáticas
• 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.
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 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
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.