Algunos factores que influyen en la absorción de fármacos y su biodisponibilidad.

Introducción:
- Lipofilicidad: propiedad del fármaco que promueve su paso a través de membranas biológicas y facilita su llegada al sitio de acción. Además disminuye su excreción..
  - Nota: la excreción renal del fármaco "no modificado" contribuye levemente a su eliminación: renal, puesto que estos son generalmente lipofílicos y por lo tanto fácilmente reabsorbidos a través de las membranas tubulares del riñón.
- La biotransformación de los fármacos a sustancias más hidrofílicas, es necesaria para su eliminación desde el organismo.
  - Las reacciones de biotransformación producen sustancias más polares, hidrofílicas y biológicamente inactivas, que son más rápidamente excretadas. Algunos metabolitos pueden ser activados o retener la actividad biológica del producto natural o aún ser más tóxicos que el agente agente primitivo.
  - Los mecanismos de biotransformación de fármacos son descritos ya sea como reacciones de Fase I y reacciones de Fase II.

Reacciones de Fase I y Reacciones de Fase II

Características de las reacciones de Fase I:
- El fármaco original es alterado introduciéndole o exponiendolo a grupos funcionales (-OH,-NH₂, -SH)
- Los fármacos transformados por reacciones de Fase I pueden perder su actividad farmacológica.
- Los profármacos,inactivos, son convertidos por reacciones de Fase I a metabolitos biológicamente activos.
- Los productos de la Fase I pueden:

Características de la Fase II:
- El fármaco original o sus metabolitos pueden participar en en reacciones de conjugación que:
- forman un unión covalente entre un grupo funcional del agente y:

Los conjugados son:
- altamente polares
- generalmente inactivos
  - una excepción a la regla es el metabolito de glucurónico con morfina, que es más potente que el compuesto original.
- rápidamente excretados en la orina
- Los conjugados de alto peso molecular:
  1. son excretados por la bilis
  2. la unión puede ser escindida por la flora intestinal
  3. el fármaco original liberado puede regresar a la circulación sistémica.
  4. este proceso se conoce como "circulación enterohepática":
    1. retarda la eliminación del fármaco original
    2. prolonga el efecto del fármaco

Principales órganos comprometidos en la biotransformación

Principal Organo: Hígado
- Otros órganos metabolizantes:
  - tracto gastrointestinal
  - pulmones
  - piel
  - riñón
Secuencia I
1. Administración oral: (ej: isoproterenol, meperidina, pentazocina )
2. Absorbido intacto (a nivel del intestino delgado)
3. Transportado hacia el hígado (sistema porta)
4. Extensamente metabolizado (efecto de primer paso)
Secuencia II
1. Administración oral (clonazepam, clorpromazina )
2. Absorbido intacto (a nivel del intestino delgado)
3. Extenso metabolismo intestinal ( que contribuye al efecto total de primer paso)

Factores que reducen la biodisponibilidad:

Efecto de primer paso de los fármaco administrados por vía oral
La flora intestinal que puede metabolizar los fármacos
Inestabilidad en el medio ácido gástrico
Metabolización por enzimas digestivas
Metabolización por enzimas de la pared intestinal

Sistema de oxidasas de función mixta ( sistema citocromo P 450 )

Reacciones de Fase I

Los microsomas han sido utilizados para estudiar las oxidasas de función mixta
Enzimas metabolizantes de fármacos:

Localizadas en las membranas del retículo endoplásmico hepatico

El retículo endoplásmico liso contiene las enzimas responsables del metabolismo de los fármacos

La reacción:
- una molécula de oxígeno es concsumida por molécula de sustrato.
- un átomo de oxígeno aparece en el producto y el otro en la forma de agua.
- procesos de oxidación-reducción:
  - Dos importantes enzimas microsomales:
    1. flavoproteina--NADPH citotocromo P450 reductasa
    2. Citochromo P450: -- oxidasa terminal:
      1. existen múltiples formas
      2. llamado citocromo P450 debido a:
        
        la forma reducida se une al monóxido de carbono y el complejo resultante presenta una absorción máxima a 450 nm.
      Observe en la figura inferior la conversión de RH a ROH, representando una oxidación de fármacos.

Ciclo del citocromo P450

La unión del sustrato al P450 provoca una reducción en el potencial redox lo que favorece la transferencia de un electrón desde el NADH o NAPH.

Primera reducción: El próximo paso en el ciclo es la reducción del Fe³⁺ por un electrón transferido desde el NADH (o NAPH), a través de una cadena transportadora de electrones.

Unión del oxígeno una molécula de O₂ se une al Fe²⁺ formando Fe²⁺-O₂

Segunda reducción: una segunda reducción es requerida para la reacción estequiométrica. Se ha determinado que este es el paso de velocidad limitante de la reacción

Escisión de O₂ : El O₂ reacciona con dos protones rompiéndose la uión O-O formándose agua y el complejo Fe-O³⁺ .

Formación de producto: El átomo de oxígeno ligado al Fe es transferido al sustrato obteniéndose la forma hidroxilada del sustrato.

Liberación del producto: el producto es liberado del sitio activo de la enzima la cual regresa a su estado inicial.

"Sitio activo del citocromo P450 . Note la molécula de agua ( que es vista como un único átomo de oxígeno) que forma los seis ligandos axiales del hem. Los átomos de oxígeno están en rojo, nitrógeno en celeste, azufre en amarillo y Fe en azul oscuro. Los átomos de carbono se muestran sólo como uniones plomas y sólo los hidrógenos han sido omitidos por razones de claridad de la figura.

"Sitio activo mostrando la unión del alcanfor al citocromo P450. Notese la ausencia de moléculas de agua la cual forma el ligando de seis axiales en la enzima sin sustrato."

Representación de la unión del alcanfor. La región aumentada del sitio activo muestra el sustrato (alcanfor) el grupo hem y el residuo de cisteína que forma el ligando distal del hem. En esta representción, el "esqueleto" de la proteína es mostrado en verde el grupo hem en azul y el sustrato es coloreado de acuerdo al tipo de átomo. Los átomosde´oxígeno se muestran en rojo, carbono en gris, nitrógeno en celeste, azufre en amarillo e hierro en azul.

Inducción enzimática del citocromo P450:
- Después de una administración repetida, algunos fármacos inducen el citocromo P450 (aumenta la cantidad de enzima). Esto es generalmente debido a:
  - Aumento en la velocidad de síntesis de la enzima
  - Disminución en la velocidad de degradación de la enzima

Inhibición enzimática del citocromo P450:
- Ciertos fármacos inhiben competitivamente el metabolismo al unirse al citocromo.
- . Ejemplos:
- Inactivación catalítica del citocromo P450.
  - Los antibióticos del tipo macrólidos (eritromicina, troleandomicina) son metabolizados por el citocromo P450.
  - los metabolitos forman un complejo con el hem-Fe del citocromo, produciendo un complejo que es catalíticamente inactivo.
  - El cloranfenicol, al ser metabolizado por el citocromo P450, genera un metabolito quelante que inactiva el citocromo P450
  - Otros inactivadores: Mecanismo de acción: a nivel del grupo hem:
    - otros:
      - propiltiouracilo
      - etoclorvinol

Metabolismo Fase II

**Algunas reacciones de Fase II**
Tipo de Conjugación	Reactante endógeno	Transferasa (Ubicación)	Tipos de sustratos	Ejemplos
Glucuronisación	Acido UDP glucurónico	UDP glucuronosil transferasa (microsomal)	Fenoles alcoholes ácidos carboxílicos hidroxilaminas, sulfonamidas	morfina, acetaminofeno, diazepam, digitoxina, digoxina, meprobamato
Acetilación	Acetil-CoA	N-Acetyl transferasa (citosol)	Aminas	sulfonamidas, isoniazida, clonazepam, dapsona, mescalina
Conjugación con Glutatión	glutatión	GSH-S-transferasa (citosol, microsomas)	epóxidos, grupos nitro hidroxilaminas	ácido etacrínico, bromobenzeno
Conjugación con sulfato	fosfoadnenosill fosfosulfato	Sulfotransferasa (citosol)	fenoles, alcoholes, aminas aromáticas	estrona, 3-hidroxi cumarina, acetaminofeno, metildopa
Metilación	S-Adenosyl-metionina	transmetilasas (citosol)	catecolaminas, fenoles, aminas, histamina	dopamina, adrenalina histamina, tiouracilo, piridina

Reacciones Fase II: Enzimas no microsomales
- Reaccones tipo:
  1. conjugación
  2. hidrolisis
  3. oxidación
  4. reducción
- Localización (enzimas no microsomales): principalmente hepática ;también plasma y tracto gastrointestinal
- Enzimas no microsomales catalizan todas las reacciones de conjugación excepto glucuronidaciones.

Reacciones de conjugación:
Conjugados:
- más polares
- fácilmente excretados
- generalmente inactivos
Conjugación:
- Compromete intermediarios de "alta energía" y enzimas específicas de transferencia (transferasas citosólicas o microsomales)
- La conjugación con glucurónico requiere de las enzimas citocromo P450.
  - ácido glucurónico: disponible desde la glucosa. Este tipo de conjugación es:
    - farmacológicamente inactivo
    - más soluble en agua y más facilmente excretado por la orina y bilis
- Transferasas:
  - catalizan el acoplamiento de una sustancia endógena con un fármaco
    - derivado uridin-5'-difosfate (UDP) de ácido glucurónico con un fármaco
  - catalizan fármacos inactivados con un sustrato endógeno
    - por ejemplo: el derivado S-CoA del ácido benzoico con un fármaco con un sustrato endógeno.

Toxicidad:
- Ciertas reacciones de conjugación pueden originar productos tóxicos (hepatotóxicos)
  - ejemplos:
    1. la acil glucuronidación de los antiinflamatorios no esteroidales.
    2. La N-acetilation de la isoniazida
- Fármacos metabolizados a productos tóxicos:
  - Hepatotoxicidad por acetaminofeno: es un fármaco seguro a dosis teraspéuticas
  - A dosis terapéuticas:
    - conjugados del tipo glucuronidación + conjugación con sulfatos (95% de los metabolitos excretados); 5% debido a una vía de l citocromo P450 que depende de conjugación con glutatión (GSH)
  - A altas dosis:
  - Las vías de glucuronidación y conjugación con sulfato se saturan.
  - La vía dependiente del citocrmo P450 es ahora la más importante