permeabilità
negli epiteli di rivestimento dipende dal loro spessore e dal grado di corneificazione. Velocità di assorbimento > attraverso l'epitelio interno monostratificato rispetto al faringeo (stratificato non corneificato) e alla cute (epitelio stratificato cornieificato)

estensione
maggiore estensione dell superficie, quindi assorbimento + rapido, come in epitelio intestinale molto esteso grazie ai villi + microvilli.

vascolarizzazione
maggiore vascolarizzazione dell asede di assorbimento, quindi assorbimento + rapido, come nella via di somministrazione intramuscolare che è molto vascolarizzato. Carattetristica che può variare, ad esempio in seguito a stati di infiammazione locale che aumentano l'assorbimento (attività fisica porta a maggiore assorbimento del flusso ematico)

esistono sostanze vasocostrittrici che limitano l'assorbimento

• la formulazione impatta su assorbimento perché è come se si aggiungesse un altra fase ulteriore oltre alla farmacocinetica e dinamica: fase farmaceutica: principio attivo viene reso disponibili per l'inizio della farmacocinetica, cioè l'assorbimento.
• consiste nella disgregazione della forma di dosaggio + dissoluzione del principio attivo, bisogna scegliere la formulazione migliore per la massimizzazione dell'assorbimento

nel prodotto finito i principi attivi sono associati a sostanze dette ECCIPIENTI:

• sostanze biologicamente inattive - inerti rispetto alla patologi Ada curare, ma che permettono la somministrazione del farmaco
• funzioni diluenti: sostanze solide usate quando dose di farmaco da somministrazione è molto piccola e serve quindi aumentare il volume solido e ottenere compresse - capsule etc.
• funzioni leganti: mantenere coesi i ≠ componenti
• funzioni disgreganti: controbilanciano azione dei leganti perché farmaco deve diventare biodisponibile
• funzione conservanti
• funzione lubrificanti
• coloranti - aromatizzanti: non importante per assorbimento, no ruolo nella fase farmaceutica

• molecole con queste caratteristiche possono fare diffusione passiva attraverso la membrana lipofilia non deve essere troppo elevata per non venire intrappolata nella membrana, ma deve essere sufficientemente lipofilica per diffondere.
• se lipofilia è troppo elevata il farmaco non riesce ad essere escreto.
• calcolo del coefficiente di ripartizione importante per detereminare la lipofilia ed indica come si ripartisce la molecola in miscela di H2O - solvente idrofobo come ottanolo
• per calcolare uso quantità nota di un farmaco
  log P= log[B ottanolo]/[Bwater]:
  
  • log P < 0 molecola polare - idrofilica
  • log P ~ 0 media polarità
  • log P > 0 molecola idrofoba - lipofilica - apolare
• farmaci classificati in funzione della perbeabilità e solubilità in 4 classi (permeabilità importante per il passaggio nella membrana e solubilità per arrivare al sito di assorbimento):
  
  • classe 1: ottimi per permeabilità e solubilità
  • classe 2: elevata permeabilità e minore solubilità
  • classe 3 ottima solubilità e bassa permeabilità
  • classe 4: bassa permeabilità e solubiltà

cinetica di primo ordine

• quantità di farmaco assorbito nell'unità di tempo è una percentuale costante di quella che rimane da assorbire
• farmaco passa per diffusione passiva
• velocità di assorbimento diminuisce al dissiparsi del grado di concentrazione
• velocità però dipende anche da quanto velocemente il farmaco viene distribuito, distribuzione fa riaumentare il gradiente, e distribuito quindi impatta su velocità di assorbimento

cinetica di ordine 0

• quantità di farmaco nell'unità di tempo è costante
• passaggio dipende dal # di trasportatori disponibili
• velocità assorbimento è quindi variabile, ma è costante
• cinetica influenza il dosaggio: se farmaco ha cinetica di primo ordine e aumento dosaggio quindi maggiore velocità di assorbimento. Se diminuisce la cinetica a 0 aumento il dosaggio non impatta su assorbimento
• se farmaco è trasportato con trasportatori. Possono innescarsi dei meccanismi di copmetizione con altre molecole. quindi minore assorbimento

acidità - basicità

• spesso molecole farmaco si comportano da basi o acidi deboli.
• Stati di dissociazione variano in base al pH. nell'organismo ci sono ≠pH (succo pancreatico pH 3, plasma pH 7.4, urina pH 8).
• esempio aspirina che è acido debole: nello stomaco è in forma indissociata, perciò assorbimento è favorito.
• Devo contrastare la cosa con altre molecole nella formulazione. es. basi sono protonate quindi assorbimento sfavorito.
• lo stato di dissociazione influenza anche l'escrezione

• parametro numerico che mi dice se assorbimento sarà buono o meno
• definizione: biodisponibilità è la frazione (%) di una dose somministrata di farmaco che raggiunge in forma chimicamente immodificata il flusso sanguigno (circolazione sistemica)
• calcolo: dò determinata dose nota di farmaco per via endovenosa e poi per altra via. Faccio confronto (via endocrina non ha assorbimento) delle 2 curve di concentrazione plasmatica sul tempo
• biodisponibilità: AUC orale/AUC iniettato •100 (AUC: area under curve)
• la biodisponbilità è buona se superiore al 60%

• biodisponibilità è un parametro usato per definizione e commercializzare i farmaci bioequivalenti (o "generici")
• azienda farmaceutica ha l'esclusivia per un farmaco di ~ 10 - 15 anni, dopodiché altre aziende possono produrre farmaci equivalenti con stesso principio attivo
• bioequivalenza non hanno nome commerciale, nome è il principio attivo
• parametro che permette di dare approvazione per commercio è la biodisponibilità
• farmaco equivalente: stessa composizione qualitativa è quantitativa di sostanza attiva e stessa forma farmaceutica (molecola eccipiente)
• devo dimostrare che equivalente ha biodisponibilità ~ a farmaco di rifermento e quindi la biodisponibilità del farmaco di riferimento è posta al 100% e se biodisponibilità compresa fra 80 e 125 % allora è un farmaco bioequivalente

• equilibramento del farmaco in tutti i compartimenti fluidi extraplasmatici
• la distribuzione impatta anche sulle fasi di metabolismo ed escrezione
• ripartizione tra plasma e fluidi extraplasmatici (fluidi extracellulari ed intracellulari)
  
  • plasma = 4 litri
  • volume interstiziale = 10 litri
  • volume intracellulare = 28 litri
• si instaura un equilibrio:
  
  • ripartizione fissa e costante tra i ≠ compartimenti fluidi (farmaco non lascia completamente il torrente circolatorio)
  • concentrazione relativa rimane sempre costante nei 3 compartimenti, anche mentre concentrazione totale del farmaco diminuisce perché inizia ad essere metabolizzato ed escreto
  • concentrazione che rimane nel plasma dipende dalla bontà di distribuzione

affinità specifica dei tessuti

• farmaco puo avere una specifica affinità per la determinata molecola di un tessuto: si parla di tropismo tissutale
• esempio tetracicline:
  
  • hanno affinità specifica al calcio. Durante la distribuzione tendono ad accumulare nel tessuto osseo (tropismo tessutale per il tessuto osseo)
  • tropismo sfavorisce il processo di distribuzione perché è come se farmaco venga sequestrato in questo tessuto e non puo legare il suo bersaglio
• concentrandosi nel tessuto farmaco puo determinare effetti collaterali importanti a livello di quel tessuto
• farmaco sequestrato nel tessuto puo non essere eliminato dall'organismo e quindi puo essere che dopo anche molto tempo qualche evento determina il rilascio delle molecole nel sangue rendendo il farmaco nuovamente biodisponibile.

flusso ematico e permeabilità capillare

• più un organo è irrorato, maggiore è l'arrivo del farmaco e la distribuzione è + rapida
• il flusso ematico influenza la velocità con cui il farmaco è distribuito in un determinato distretto
  
  • distribuzione molto veloce: il cervello e cuore (organi ad alta perfusione)
  • distribuzione molto lenta: cute ossa e tessuto adiposo
  • distribuzione media: in muscoli, reni e fegato
• organi a maggiore perfusione in teoria hanno distribuzione + efficiente (poi però entrano in gioco altri fattori):
  
  • cervello: alta perfusione, però distribuzione è ostacolata dalla barriera amato-encefalica
  • cuore: distribuzione veloce
  • fegato - rene: perfusione abbastanza elevata, il che è importante per far arrivare il farmaco e favorirne l'espulsione
• farmaco arriva prima - dopo, ma poi è importante il raggiungimento dell'equilibrio (anche se distribuzione non è omogenea)
• anche la permeabilità capillare influenza la distribuzione:
  
  • capillari continui: cellule unite da giunzioni tight e bassa permeabilità
  • capillari fenestrati: cellule endoteliali hanno giunzioni tight + fenestrazioni
  • capillari sinusoidi: no giunzioni strette ne lamina basale + oltre alle fenestrature ci sono spazi ampi per il passaggio delle molecole ( come nel fegato) e hanno quindi permeabilità molto elevata

pressione di strutture anatomiche - funzionali

• barriera amato encefalica che protegge il cervello: vasi con capillari continui + pericliti attorno ai capillari + atrocità ostacolano la distribuzioune
• per passaggio del farmaco quindi deve essere molto liofilo o usare altri meccanismi di trasporto (sfruttare carriera usati per trasporto di molecole endogene)
• difficoltà del passaggio farmaci a SNC è un bene per evitare effetto neurotossici di ≠ farmaci il cui bersaglio non è nel cervello
• alcuni però è necessario che passino (ad esempio per malattie neurodegenerative o tumori celebrali)quindi devo sviluppare un farmaco proiettandolo in modo che passi la barriera, ed esistono alcune strategie:
  
  • creare aperture transienti con metodi fisici nella barriera usando soluzioni ipertoniche che causano il restringimento delle cellule endoteliali e la distribuzione delle giunzioni occludenti, oppure usando il calore o ancora gli ultrasuoni focalizzanti FUS
  • formulare un farmaco sottoforma di nanoformulazioni che passano per transitori attraverso la barriera
  • legare farmaci a molecole che legano i recettori della cellula della barriera come i recettori per la transferrina
  • coniugare un farmaco a piccoli peptidi (peptidi penetranti le cellule) che guidano la traslazione attraverso le cellule della barriera
  • usare delle cellule: carico cellule col farmaco e le uso per passare la barriera, in quanto ci sono cellule che vengono richiamate in loco dal SNC in seguito a condizioni patologiche come le cellule della linea linfoide richiamate da stato di neuroinfiammazione
• non esistono ad oggi sistemi altamente predittivi se farmaco potrà attraversare la barriera, quindi per prevederlo si usano modelli di colture cellulari no contact: cioè costruisco il modello in vitro della barriera con cellule endotelio monostratificato in una camera superiore e sotto cellule pericliti e atrocità quindi valuto il passaggio attraverso gli endociti

volume di distribuzione

• parametro numerico ed oggettivo che valuta la distribuzione
• determina come parametro che esprime la penetrazione tessutale di un farmaco in rapporto alla concentrazione del farmaco stesso nel plasma (all'equilibrio). Si può valutare attraverso 1 solo parametro oggettivo cioè la concentrazione nel plasma. Di fatto è un volume di distribuzione apparente
• calcolo: Vd= M/C (M: quantità del farmaco somministrata; C: concentrazione plasmatica di farmaco espressa in mg/L)
  
  • Vd alto: concentrazione plasmatica bassa, cioè all'equilibrio la maggior parte del farmaco è nei fluidi extraplasmatici
  • Vd basso: il contrario
  • Vd < 5 L bassa distribuzione. All'equilibrio farmaco è sequestrato nel plasma
  • Vd < 15 L buona distribuzione, ma farmaco si distribuisce in maniera non uniforme e raggiunge i liquidi extracellulari
  • Vd > 15 L distribuzione omogenea a tutti i liquidi extraplasmatici
  • Vd < 42 L farmaco è sequestrato dal tessuto
• Vd mi dice non solo la distribuzione plasma - fluidi extraplasmatici ma anche a quali fluidi arriva all'equilibrio, cioè se la distribuzione è omogenea o meno

(1)

• fase della faramcocinetica che ha la maggiore variabilità tra gli individui, quindi fase con + incognite
• farmaco deve essere metabolizzato per poter poi essere espulso
  
  • perché tutte le caratteristiche che favoriscono l'assorbimento del principio attivo (esempio lipofilia etc) sono invece sfavorevoli all'eliminazione dall'organismo
  • metabolismo importante perché regola la quanità di farmaco che persiste nell'organismo + il tempo di permanenza del farmaco nell'organismo

(2)
metabolismo:

• comprende le modificazioni chimiche che un farmaco subisce nell'organismo
• sede principale è il fegato
• altre sedi in cui avvengono i processi di metabolizzazione sono il rene, il polmone e l'intestino
  
  • sedi extra epatiche, minore importanza rispetto al fegato
  • mutazioni in intracellulare impatta anche l'assorbimento di farmaci somministrati per via orale in maniera negativa
• biotrasferimento del farmaco ha importanza fondamentale per la cessazione della loro attività biologica e per l'eliminazione
• fase più variabile della faramacocinetica, posso prevedere come sarà metabolizzato il farmaco, ma in ogni paziente c'è margine di variabilità: variazione di equilibrio fra quantità di farmaco ottimale e permanenza ottimale ( si possono per esempio avere eventi avversi)

(3)
metabolismo avviene in due fasi:

• fase 1: fase di funzionalizzazione. Le reazioni chimiche (ossidazione, riduzione, idrolisi) che mettono in evidenza un gruppo funzionale (esempio ossidrili) che rende la molecola data a eliminazione o substrato delle reazioni di fase 2
• fase 2: reazioni di coniugazione. Il metabolita prodotto in fase 1 viene coniugato a molecola omogenea. Glutatione o glucoionico, aa etc. Quindi il metabolita finale ha caratteristiche tali da poter essere eliminato ed è detto coniugato.
  
  • Il coniugato con glutatione sono filtrati dai reni
  • coniugati con a glucosi. seguono via di eliminazione biliare
• a volte molecola puo non subire la fase 1 ed essere direttamente coniugato a molecole in fase 2

• durante la biotrasformazione si producono ≠ metaboliti. Importante è capire quali molecole si generano e assicurarsi che non siano tossiche
• diversi tipi di metaboliti:
  
  • inattivi: no attivazione biologica, ed è il caso più frequente
  • attivi: mantengono l'attivazione biologica del complesso parentale, metabolita ha ancora la porzione in grado di legare il bersaglio detta farmacoforo
  • tossici: attivazione biologica tossica, spesso sono quelli che determinano la tossicità del farmaco
• un farmaco produce generalmente + metaboliti

metaboliti inattivi
aspirina (acido acetilsalicilico) viene biotrasformato in ≠ metaboliti in % diverse ma sono tutti inattivi

metaboliti tossici
paracetamolo (principi attivi della Tachipirina)

• può andare direttamente incontro a reazioni di fase 2 e coniugazione ad acido alucoronico porta alla via biliare
• va incontro a solfatazione diventando metabolita inerte
• maggior parte però con la biotrasformazione entra in fase 1
  
  • viene convertito in un metabolita n - acetil . bentochinone che è poi coiugato al glutatione a dare un metabolita inerte eliminato con le urine
  • l'intermedio di produzione della fase 1 è però tossico e pio legare proteine ed acidi nucleici con azione tossica. La tossicità normalmente non si esercita perché questo metabolita è immediatamente coniugato a glutatione e non si accumula quindi effetto tossico minimizzato
• se però si assume troppo paracetamolo o troppo frequentemente non c'è una quantità di glutatione sufficiente quindi ho l'accumulo del prodotto tossico

• hanno la stessa attività biologica del composto parentale (mantengono il farmacoforo che lega il bersaglio)
• benzodiazepinei (diazepam): da origine a ≠ metaboliti di cui alcuni mantengono il farmocoforo (uguale o quasi)
• si ha il prolungamento della durata di azione del farmaco (diapezam fio a 24 h)

• in alcuni rari casi invece alcuni metaboliti sono attivi ma hanno attività farmocologica ≠ a causa di modificazioni del farmocoforo
• ipronazid (farmaco antidepressivo) il cui metabolismo da molecole che legano bersagli diversi e quindi attivazione di antibiotici (?) contro la tubercolosi

prima motivazione:

• principio attivo come tale ha problemi di assorbimento
• il profarmaco ha caratteristiche adeguate per essere assorbito
• soprattutto per la somministrazione orale ed in questo caso si avrà la bioattivazione epatica che sfrutta l'efficienza del primo passaggio epatico: il farmaco attivo poi viene immesso nella circolazione (morfina formulata come codeina)

seconda motivazione:

• problemi di distribuzione
• il principio attivo è ben assorbito ma distribuzione non efficiente
• esempio ostacolo della barriera emtao encefalica che ostacola la distribuzione
• modifico il farmaco in modo che arrivi al SNC però in SNC devo avere enzimi che lo convertito in principio attivo => biuoattivazione extraepatica
• esempio levodopa usato per il Parkinson (morte dei neuroni dopaminerfici) no produzione del neurotrasmettitore dopamina, quindi il medicinale passa la barriera emato encefalica e arriva al SNC convertito poi qui in dopamina

terza motivazione:

• problemi di tossicità
• principio attivo per poter essere somministrato in maniera tollerabile come i farmaci anti tumorali
• tossici quindi somministrati come profarmaco che poi viene attivato a livello del tumore
• esempio temozolomide che è un profarmaco di tumori celebrali
  

parametro che permette di definire se farmaco avrà un buon metabolita

• buon metabolita: ne troppo veloce (farmaco ha + difficoltà a raggiungere il bersaglio molecolare a concentrazione e per tempo sufficiente) ne troppo lento (altreimenti possono esserci eventi collaterali - tossici)
  

• per studi di stabilità metabolica si usano 2 preparati derivati dal fegato (organo principale della biotrasformazione)
  
  • epatiti ottenuti per digestione del fegato con collagenasi, quindi criocongeltti e usati per saggi in vitro
  • microsomi epatici: artefatti ottenuti per omogenizzazione e centrifugazione del fegato. Il surnatante detto F3 contiene le componenti del citsol + frammenti di membrana del REL. Enzima della biotrasformazione della fase 1 sono spesso legati al REL e quelli della fase 2 sono tipicamente solubili quindi citosolici
  • se poi voglio separare enzimi fase 1 e 2 posso ultracentrifugare le frazioni di F3
    
    • sovranatante con solo porzione citosolica
    • pellet con microsomi: frammenti di REL si racchiudono a formare organuli detti microsomi

saggio

• uso epatiti - microsomi e li incubo con il farmaco (~ 30 min) per far avvenire la biotrasformazione
• estrazione + cromatografia + spettrometri di massa per quantificare il principio attivo e seguo la quantità di proteina attiva prima e dopo l'incubazione
• ricavo il parametro detto percent remaining: il rapporto % di farmaco che rimane dopo l'incubazione
  % remaining = C30/C0 •100
• farmaci classificati in 3 fasce:
  
  • stabili: + di 80% di farmaco rimane dopo incubazione
  • moderatamente stabili: % rimanente tra 30 e 80
  • scarsamente stabili: < 30%, quindi metabolismo troppo veloce
• serve per prevedere la velocità del metbaolismo, ma non ho un analisi del metabolita

test per capire se farmaco che sto sviluppo inibisci o induce

1A) test per inibitore: uso epatociti umani e li metto a contatto con farmaco a concentrazioni crescenti
1B) test induzione: indica solo dopo esposizione cronica, quindi devo lasciare il farmaco a contatto con epatociti per un tempo + lungo che mima la somministrazione in vivo
2) dopodiché rimuovo farmaco e faccio test di attivazione enzimatica. Raggiungo un substrato e vedo l'attivazione dell'enzima. Usando il substrato specifici possono determinare o l'attività delle ≠ isoforme di Cyp
3) ottengo quindi curve di attivazione enzimatica per ogni concentrazione di farmaco

• induttori: aumentano attività enzimatica all'aumentare della concentrazione
• inibitori: diminuzione dell'attività enzimatica
• se il farmaco è inibitore valuto se blocca lo sviluppi in base all'entità dell'inibizione e la gravità degli effetti tossici
• per decidere se portare avanti il farmaco identifico sulla curva di riduzione dell'attività enzimatica il parametro della IC50 (conc in grado di inibire l'attività enzimatica del 50%)
• se IC50 è bassa allora è molto la alta la probabilità che la concentrazione rientrai nella dose che somministro al pazinete
• se IC50 è elevata, è meno probabile che sarà una concentrazione raggiungibile dalla dose che somministro
  
  • IC50 serve a capire quanto è alta la probabilità che la concentrazione sia in grado inibire l'attività di Cyp d a dose che saranno poi usate terapeuticametne
  • se è induttore blocco lo svlippo
  • se è inibitore calcolo IC50 e confronto con dosi terapeutiche

clearance

• parametro che valuta l'escrezione renale
• clearance ml/min = (U•V)/P (U: conc di farmaco nell'unità, V: volume di urina in 1 min, P: conc farmaco in plasma)
• volume di plasma che viene depurato dal farmaco in unità di tempo
• considerando che il volume del filtrato glomerulare è di 130 ml/min e attraverso al rene passano 650 ml/min di plasma allora il valore di clearace puo determinare se e come il farmaco durante l'escrezione ha subito i 3 ≠ processi
  
  • Cl ≤ 130 ml/min allora il farmaco è filtrato e riassorbito ma non viene escreto attivamente
  • Cl = 130 ml/min farmaco è solo filtrato no riassorbito e non escreto
  • Cl ≥ 130 ml/min farmaco filtrato e secreto completamente, no riassorbito se non casi rari