Modulazione farmacologica delsistema colinergicoProf. Squadrito – parte II della lezione del 12/10/2015 + lezione del 13/10/2015Sbobinatore: Claudio Zaccone

È importante si ponga l'attenzione su alcuniargomenti della farmacologia che sembranocosì ma invero rappresentano delle pietre moltosolide su cui costruire la futura conoscenza, lafutura formazione.L'acetilcolina (Ach) è un neurotrasmettitore. Èmolto importante. Perché? Perché agisce allivello del SNC (la modulazione farmacologicadel sistema colinergico centrale viene sfruttatanella terapia di alcune affezioni – analizzatesuccessivamente col Professore Spina – comela demenza senile, come le sindromidegenerative). Inoltre è presente nella placcaneuromuscolare, ulteriore motivo per il quale sistudiano i farmaci per il sistema colinergico.Ancora, la Ach è presente sia nel SN simpaticosia nel SN parasimpatico a livello gangliare.Sia i gangli del simpatico sia i gagli delparasimpatico sono delle terminazionicolinergiche. Ed il primo farmaco anti-ipertensivo, utilizzato per circa 40 anni, è statoproprio un bloccante gangliare, era unantagonista di un tipo di recettore colinergico,il recettore nicotinico. Chiaramente era gravatoda tutta una serie di effetti collaterali. Moltoimportante il sistema colinergico per altri duemotivi. Per che cosa? Per la placcaneuromuscolare e poi per alcuni ragionamentimolto importanti che avvengo nellamodulazione di alcune funzioni oculari, chehanno una importanza particolare.Per cercare di fare uno schema del sistemacolinergico ed i relativi farmaci, si discuta laimmagine 7.1. Si somministra dell'ACh. Infigura è rappresentata la pressione sanguigna.Dopo 2 mg di ACh, v'è una diminuizione dellapressione. Si somministrano altri 50 mg diAch. Il risultato è una ulteriore diminuzionedella pressione arteriosa. Che cosa è successo?Che cosa è stato fatto? Come detto in

argomenti precedenti, è stato stimolatol'endotelio a rilasciare NO attraverso irecettori muscarinici. Un primo farmaco, che èun farmaco antagonista specifico di unsottotipo di recettori, è la atropina. Si è maisentito parlare della atropina? Oltre allaatropina, è importante un suo derivato, latropicamide*, probabilmente sperimentatanelle sedute di oculista, per dilatare la pupilla.

* Il tropicamide è un anticolinergico, usato comemidriatico.Il tropicamide è un parasimpaticolitico in grado diprodurre midriasi (dilatazione della pupilla) e cicloplegia(paralisi del muscolo cicliare presente nell'occhio) eviene applicato tramite instillazione di gocce nell'occhioin cui si vuole produrre il suddetto effetto. L'effetto variasecondo la quantità instillata e da persona a persona; ladurata della dilitazione è generalmente compresa tra letre e le otto ore. In taluni casi il farmaco è affiancato allafenilefrina (agonista dei recettori α1-adrenergici,midriatico ma non cicloplegico).Il paziente dopo l'instillazione di tropicamide riferiscevisione offuscata, dovuta alla paralisi del muscolo ciliare(cicloplegia) che non rende possibile l'accomodazioneoculare e la messa a fuoco. La sostanza produce in unabuona parte dei pazienti un aumento della pressioneendoculare che ha stato transitorio durevole per circa dueore: ciò può provocare un arrossamento dell'occhio.Per molte tipologie di visita oculistica il tropicamide haquasi totalmente sostituito l'atropina: il tempo di latenzadel tropicamide è di circa 25-35 minuti e, malgrado lacicloplegia prodotta dal tropicamide sia meno durevole enon sia totale, è la medicina di scelta per visite di prontosoccorso e la maggior parte delle visite specialistiche. Ilvantaggio principale è l'effetto immediato e la facilità diutilizzo, visto che il protocollo instillativo della atropinadura tre giorni, con applicazioni tre volte al giorno,mantenendo midriasi e cicloplegia per circa 15 giorni epuò quindi creare seri problemi nella vita lavorativa.L'atropina rimane però prediletta per un'approfonditaanalisi del fondo oculare di bambini in età prescolare(fonte: Wikipedia).

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LEZIONE

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La atropina ha una storia nella letturatura scientificaromantica importante. Perché la atropina era usata dalledonne e veniva instillata nelle modelle, che venivanoritratte dai pittori soprattutto del Risorgimento per faregli occhi più belli: mettendo un po' di atropina edilatando l'occhio, l'occhio era più bello e venivadisegnato dai pittori. Quindi la atropina ha una storiaimportante.

7.1 ESPERIENZA SUI RECETTORICOLINERGICI

L'atropina è davvero importante. E questospiega perché il farmaco va attenzionato ancoroggi. Se si somministra della atropina e simettono 50 μg di ACh, l'effetto della Ach vienebloccato. Proprio a dimostrazione che c'è unrecettore muscarinico che viene stimolato alivello endoteliale. Risomministrando 5 mg diatropina, v'è un aumento della pressionearteriosa. Che cosa è accaduto? Che sono statibloccati tutti i recettori muscarinici e sono statireclutati invece altri recettori, che sonorecettori nicotinici, che a livello gangliaremandano delle informazioni al surrene. Quindiè stata prima stimolata la liberazione dalganglio di ACh e successivamente laliberazione di noradrenalina dal surrene. Inbuona sostanza, con questo piccoloesperimento, si possono conoscere due tipi direcettori, due attori principali di cui bisognadiscutere:

• recettori muscarinici;• recettori nicotinici.

FISIOLOGIA Si cerchi di capire prima qualisiano gli impieghi dei farmaci che agisconosui recettori muscarinici, agonisti eantagonisti. Successivamente si cerchi dicapire qual è l'utilizzo dei farmaci cheagiscono sui recettori nicotinici, agonisti eantagonisti. L'atropina lega solo i recettorimuscarinici. La ACh lega entrambi i tipi direcettore.C'è la possibilità di modularefarmacologicamente il neurone colinergico(Fig. 7.2) (RIQUADRO 7.1: Modulatorecolinergico ed estetica – La tossinabotulinica). Innanzi tutto, l'ACh come siforma? Si forma a partire dalla colina e dalloacetil-CoA, i quali si fondono insieme performare la Ach. La reazione è catalizzata daun enzima, la colina acetil-transferasi. LaACh viene immagazzinata in delle vescicole.Le vescicole poi vengono rilasciate, cosicchéla ACh possa agire sui due tipi di recettori: irecettori muscarinici e i recettori nicotinici.Dopo il legame col recettore, la ACh vienedegradata immediatamente da un enzima, èla acetilcolina-esterasi (ACh-esterasi), cheagisce nell'ambito di millisecondi. La colinaformatasi viene ricaptata. Se si volesseripetere il concetto, si potrebbe affermareche:1. la ACh viene rilasciata;2. la ACh-esterasi nel vallo intersinapticodistrugge la ACh in acetile e colina;3. la colina viene ricaptata;

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RIQUADRO 7.1: Modulatore colinergico ed estetica – La tossina botulinica

Tra i farmaci in grado di agire sul neurone colinergico, c'è una molecola che oggi rappresentauno dei business più grossi della medicina estetica. Qual è? La tossina botulinica. La tossinabotulinica perché viene utilizzata a scopo estetico? Perché determina una paralisi perchéblocca la produzione e il rilascio di ACh. Perché la tossina botulinica agisce inibendo il rilasciodi ACh. Per cui riesce a bloccare le terminazioni soprattutto della placca neuromuscolare.Quindi poi, dal punto di vista estetico, riesce a determinare una parilisi col risultato diappianare le rughe, le pieghe...

4. un'altra volta si può formare la Ach.

I recettori muscarinici mediano la parte delsistema colinergico che è importantesoprattutto per la mediazione del cuore, perla mediazione degli effetti a livello dellamuscolatura liscia, e per l'apparatorespiratorio. I recettori muscarinici possonodividersi in quattro tipi di recettori: M1, M2,

M3, M4. I più importanti sono:1. recettori M1, che sono neuronali;2. soprattutto i recettori M2, che sonocardiaci;3. soprattutto i recettori M3, sia perchéstanno sulla muscolatura liscia bronchiale siaperché vengono sfruttati nella terapiadell'asma bronchiale.

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I recettori nicotinici si dividono in tre tipi. Unosta a livello muscolare, è quello della placcaneuromuscolare, N1. L'altro sta al livellogangliare, è importante per la mediazionedella funzione gangliare sia parasimpatica siasimpatica. Il terzo sta al livello del SNC.Quindi i nicotinici tre recettori che stanno alivello placca neuromuscolare, stanno alivello gangliare, stanno a livello del SNC.Invece i muscarinici sono M1, M2, M3 e M4;importanti sono soprattutto M2 e M3 per irisvolti importanti che hanno nellamodulazione della funzionalità cardiaca edell'apparato respiratorio e gastrointestinale.

7.2 FISIOLOGIA E MODULAZIONECOLINERGICA DELLE STRUTTUREOCULARI

7.2.a Struttura oculare

È importante la innervazione parasimpaticadell'occhio. La innervazione parasimpatica allivello dell'occhio è una innervazione che è deltutto muscarinica ed è importante neimeccanismi sia di accomodazione, sia anche diregolazione umorale della pressione intra-oculare. E su questi concetti si basa la terapiadi una affezione molto importante, che è ilglaucoma. Si osservi la immagine 7.3 e sinotino il cristallino; la lente; il muscolo ciliare,molto importante; il muscolo costrittoredell'iride; i corpi ciliari, che, si ricordi,

formano, che cosa? L'umor acqueo! L'umoracqueo, una volta formatosi, viene poi direi"buttato via". In altre parole, il deflussodell'umor acqueo avviene attraverso un canale,che si chiama il canale dello Schlemm.

7.2.b Riflesso di accomodamentoe sua modulazione

Cosa avviene nei momenti di riflessi diaccomodamento? Vi è una stimolazione delmuscolo, una contrazione del muscolo ciliareche fa sì che la lenta diventi più rigonfia, cosìda accomodarsi sia per la visione da vicino siaper la risposta alla luce. Di conseguenza, unacontrazione del muscolo ciliare che determina:

• una maggiore globosità della lente perla accomodazione da vicino;

• una risposta al riflesso della luce.

Per quanto riguarda il riflesso della luce, altroaspetto importante è il muscolo costrittoredell'iride, perché questo determina, attraversola propria contrazione, un altro meccanismoimportante, sinergico, che porta a:

• l'accomodamento da vicino;• la possibilità di accomodare anche ad

una maggiore quantità di luce.

La contrazione del muscolo costrittoredell'iride si attua attraverso un recettore che èmuscarinico.

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Cosa accade quando invece si blocca ilrecettore con la atropina? Viene bloccato ilmeccanismo fisiologico dell'accomodamentoda vicino e nei confronti della luce. Conseguel'assenza del riflesso. Aumenta la dilatazionedel muscolo costrittore dell'iride. Siappiattische la lente. Alla fine si perde lavisione da vicino. Il processo appena descrittosi verifica quando l'oculista instilla la atropinaoppure e soprattutto la tropicamide, un agonistasimile alla atropina con una durata di azione untantino più breve. Conseguenza è che latropicamide viene eliminata prima.Cosa accade però quando avviene ilrilasciamento della muscolatura del costrittoree del canale ciliare? L'epitelio corneale sirivolta indietro e quindi ostruisce la fuoriuscitadel liquor dal canale della sclera. Quindi, se dauna parte la atropina dilata la pupilla ediminuisce la convessità della lente, dall'altro ilripiegamento dell'epitelio sul canale delloSchlemm comporta una diminuzione del flussodell'umor acqueo. Consegue che uno deglieffetti collaterali della instillazione di gocce diatropina o di tropicamide, è un aumento dellapressione intra-oculare. E questo stessomeccanismo è alla base del meccanismo diazione di farmaci anti-glaucoma.

Farmaci e glaucoma

La farmacologia oculare rappresentasicuramente un campo molto fiorente dellafarmacologia. La terapia del glaucoma èsolamente un aspetto, ma ci sono altre terapie.Un farmaco anti-glaucoma va sotto il nomepilocarpina (uno dei più importanti). Che cosaè la pilocarpina? È un agonista dei recettorimuscarinici che fa tutto il contrario rispetto allaatropina: determina una costrizione delmuscolo costrittore della iride e del muscolociliare. L'epitelio quindi si solleva dal canaledello Schlemm e favorisce la fuoriuscita delliquido. Questo è il meccanismo di azione deifarmaci colinergici che vengono utilizzati nellaterapia del glaucome. Si ricordi la pilocarpina,agonista muscarinico che viene ampiamenteusato sottoforma di gocce.Un altro farmaco importante che viene

utilizzato nel glaucoma è lo ecotiopato*, cheinvece inibisce la acetilcolina-esterasi, equindi potenzia e la azione della ACh e lastimolazione dei recettori muscarinici. E quindiun altro effetto molto importante.C'è una serie di farmaci che vengono utilizzatinel glaucoma. Particolare attenzione soprattuttosu un diuretico – che viene argomentato nelleprossime lezioni –, la acetazolamide**, uninibitore della anidrasi carbonica. Anche laacetazolamide viene utilizzata per favorire ildeflusso, attraverso soprattutto la produzione diumor acqueo. Ci sono degli analoghi delleprostaglandine, come il latanoprost***, unaltro farmaco che serve per favorire il deflussoper l'umore acqueo.Da quanto su esposto, un effetto degli agonistimuscarinici si sfrutta nel trattamento delglaucoma. Il farmaco che viene fortementeutilizzato è la pilocarpina.

7.3 Antagonisti muscarinici

Si voglia continuare con i recettori muscarinicied in particolare del loro blocco. Esiste ungruppo di farmaci che interviene nellaregolazione della funzione bronchiale. Unantagonista del recettore muscarinico M3 è loipratropio****, che determina

* Il farmaco agisce inibendo irreversibilmente lecolinesterasi con effetti simili alla neostigmina, ma piùprolungati nel tempo. L'instillazione oculare di unasoluzione allo 0,03-0,25% provoca intensa miosi econtrazione del corpo ciliare dell'iride. Questi effetticompaiono entro 10-30 minuti dopo l'applicazione epossono persistere per giorni e addirittura settimane. Lariduzione della pressione endooculare, conseguenza diuna quantità aumentata di umore acqueo che vienedrenato dall'occhio, è rilevabile già dopo 4-8 oredall'instillazione, è massima dopo 24 ore e può persistereper diversi giorni (fonte: Wikiperdia).** L’acetazolamide è un principio attivo che fa partedella classe degli antipertensivi; viene indicatospecificamente nel trattamento del glaucoma,dell'epilessia, ipertensione endocranica benigna(pseudotumor cerebri), mal di montagna, cistinuria eectasia. Agisce come inibitore dell'enzima anidrasicarbonica (fonte: Wikipedia).*** Latanoprost è una molecola di ricerca Pharmaciapoi acquistata da Pfizer, è un principio attivo, che comeil bimatoprost e il travoprost fa parte degli analoghi delleprostaglandine (fonte: Wikipedia).**** Agisce bloccando i recettori muscarinici dei

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broncodilatazione perché il recettoremuscarinico determinava unabroncocostrizione, per cui blocco con unantagonista risolva questo problema.Ci sono alcuni farmaci antagonisti muscariniciche hanno effetto sul recettore neuronale M1.Uno di questi farmaci è molto simile allaatropina e va sotto il nome di scopolamina, unfarmaco che viene utilizzato nei disturbi delmovimento, nelle chinetosi, perché agisce sullatrigger zone. C'è il ciclopentolato* che,insieme alla tropicamide, è coinvolto neimeccanismi di regolazione dell'umor acqueo.Si voglia riepilogare: muscarina, agonistimuscarinici quali soprattutto i farmacidell'occhio, i farmaci del trattamento delglaucoma. Antagonisti muscarinici invecefarmaci che vengono utilizzati nelle chinetosi,nel SNC; che vengono utilizzati nella terapiadelle BPCO, nel broncospasmo; farmaci chevengono utilizzati anche per bloccare lamuscolatura liscia.Un altro farmaco antagonista muscarinicoattivo al livello respiratorio e al livellogastrointestinale, è la dicicloverina**,utilizzata nell'intestino irritabile e serve ancheper determinare una dilatazione delle cellulemuscolari lisce dell'intestino.

polmoni, inibendo la broncocostrizione e la secrezione dimuco. È un antagonista muscarinico non selettivo e, nondiffondendosi nel sangue, non può avere effetticollaterali a livello sistemico. L'ipratropio è un derivatodell'atropina, ma essendo una ammina quaternaria nonvalica la barriera emato-encefalica. Ciò comportal'assenza di effetti collaterali sul sistema nervoso centralequali la sindrome anticolinergica. È considerato unbroncodilatatore ad effetto rapido (fonte: Wikipedia).* Il ciclopentolato è un farmaco midriatico ecicloplegico utilizzato per effettuare l'esame del fondooculare. Viene inoltre utilizzato come sostitutodell'atropina per antagonizzare gli effetti muscarinici equelli sul sistema nervoso centrale dei farmaciacetilcolinomimetici (fonte: Wikipedia).** La dicicloverina è utilizzata per la curadell'ipermotilità intestinale, della sindrome dell'intestinoirritabile. Bloccando l'attività dell'acetilcolina a livellodel recettore muscarinico, riduce l'entità degli spasmiintestinali (fonte: Wikipedia).

7.4 Modulazione dei recettorinicotinici

7.4.a Blocco neuromuscolare

I recettori nicotinici possono essere localizzatisia al livello dei gangli e sia al livello dellaplacca neuromuscolare. Sono dei farmaciimportanti soprattutto quelli che agiscono sullaplacca neuromuscolare. Si voglia argomentarecirca il blocco neuromuscolare***. Il blocconeuromuscolare è un evento molto importantein pre-anestesia negli interventi chirurgici,perché consente sia di incidere il paziente sia diintubare i pazienti per il blocco dei muscolidelle vie respiratorie. Perché altrimenti ipazienti non potrebbero essere intubati. Come èpossibile dar vita, conoscendo il recettorenicotinico, al blocco neuromuscolare? Vi sonodue tipi di blocco neuromuscolare:

• il blocco neuromuscolare daantagonismo del recettore nicotinico(o non deporalizzante);

• il blocco neurmuscolare dadepolarizzazione (o deporalizzante).

Blocco neuromuscolare daantagonismo del recettorenicotinico

Il recettore nicotinico è un recettore che serve amediare la contrazione della muscolatura allivello della placca neuromuscolare. Si osservi

*** Prima di parlare degli antagonisti dei recettorinicotinici posti sulla placca neuromuscolare, è opportunorammentare il valore storico che hanno avuto i bloccantidei gangli: trimetafano, farmaco che blocca il recettorenicotinico gangliare. Se qualcuno dovesse fare anestesia,deve utilizzare il trimetafano come farmacoantiipertensivo per abbassare la pressione arteriosa. Ibloccanti gangliari sono stati i primi farmaciantiipertensivi utilizzati perché bloccavano latrasduzione simpatica a livello pregangliare. Cosìinibivano il tono simpatico che dal centro andava inperiferia. Conclusione: abbassamento della pressionearteriosa. La modifica pressoria era sopportata inmaniera eroica dai pazienti perché, oltre ad avere unblocco del sistema simpatico a livello gangliare, c'è unblocco anche del parasimpatico perché i recettorinicotinici gangliari sono pure nel parasimpatico. Laconseguenza era una serie di effetti collaterali che eranosecondari al blocco del sistema parasimpatico (fonte:Sbobinature 2013).

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la figura 7.4 e si notino stimolo e poteziale diazione. Il farmaco è la tubocurarina*, che,

* La tubocurarina è un alcaloide naturale(benzilisochinolina ciclica) con emivita compresa tra gli80 e i 120 minuti, che dà il proprio effetto in 4-6 minuti.Provoca un blocco neuromuscolare ed è il principalealcaloide del curaro.Metabolizzata dal fegato, viene poi eliminata nelle urine.Blocca i recettori nicotinici muscolari dell'acetilcolina(nAchR), bloccando così la trasmissione dell'impulsonervoso dal nervo al muscolo, che quindi restaparalizzato.Viene utilizzata dagli indigeni dall'Amazzonia cheavvelenano le frecce con un preparato a base di questapianta. L'animale ucciso può essere mangiato in

come il curaro, è un antagonista dei recettorinicotinici. E, si ricordi, è un antagonistacompetitivo, per cui blocca selettivamente ilrecettore nicotinico. Si blocca così la placcaneuromuscolare: il paziente è stato curarizzato.

C'era una maniera per uccidere le persone. Siinstillavano delle gocce di curaro in punte di frecce. Con

sicurezza, in quanto questo veleno non ha effetto seingerito.Introdotto negli interventi chirurgici per avere unamigliore operabilità del malato, vengono ancor oggiutilizzati dei suoi derivati sintetici per l'anestesiagenerale e la terapia intensiva, per ottenere una miglioreoperabilità e gestibilità del malato (fonte: Wikipedia).

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le frecce si colpivano direttamente le persone. Si avevacosì il blocco neuromuscolare e morte per asfissia degliindividui colpiti.

Blocco neuromuscolare dadepolarizzazione

Una seconda maniera per determinare unblocco neuromuscolare, oltre il blocco inmaniera antagonista, è il blocco dadepolarizzazione. In questa maniera, si sfruttala down regulation del recettore nicotinico. Siricordino i meccanismi per ladesensibilizzazione dei recettori. La stessa cosaaccade qui. Se si incominciasse asomministrare della ACh ed un derivato dellaACh, la succinilcolina (SCh), la SCh aumental'attività della placca neuromuscolare.Successivamente c'è il silenzio*. Il silenzio èdovuto alla down regulation del recettore.Avviene ergo il blocco da depolarizzazione.In definitiva, il blocco della placcaneuromuscolare si può fare in due maniere:

1. in maniera competitiva con unantagonista del recettore nicotinico –curaro;

2. in maniera diversa attraverso un altrofarmaco, che è la SCh, e la SCh bloccain maniera depolarizzante.

La SCh è molto importante nella pratica clinica(RIQUADRO 7.2: Attenzione allasuccinilcolina).

7.5 Inibitori delle colinesterasi

In breve, si elabori nuovamente il concettodella terminazione colinergica. C'è l'enzima checonsdensa lo acetil-CoA e la colina, la colinaacetil-transferasi, e che forma la Ach. La AChviene poi immagazzinata in delle vescicole oalternativamente viene rilasciata nel vallointersinaptico e successivamente nel vallointeresinaptico agisce la Ach-esterasi. La ACh-esterasi è ancorata sulle terminazionicolinergiche. La ACh-esterasi è un enzimavelocissimo che riesce a metabolizzare in un

* Come una risposta "tetanica". Perché anche la tossina del tetano ha il medesimo effetto: aumenta le fascicolazioni, aumenta le contrazioni e successivamentemanda il tutto in down regulation per una eccessiva stimolazione del recettore nicotinico (fonte: Docente).

secondo circa 10000 molecole di ACh. Questodato molto importante per far capire comel'enzima funzioni in maniera molto veloce!Un ultimo gruppo di farmaci può essereimpiegato sulla connessione colinergica: gliinibitori delle colinesterasi. Perché sonoimportanti? Perché esiste una malattia dellaquale si è sicuramente sentito già parlare e cheviene studiata in neurologia, la miasteniagravis. Che patologia è? È una patologia che sicaratterizza per debolezza muscolare, per unaincapacità di contrazione, per difficoltà dimovimenti. In un primo momento si dicevadipendesse da un deficit del rilascio di ACh.Oggi invece è probabilmente una malattiaimmunitaria: vi è una risposta anticorpale. Èuna malattia da recettori, perché è unadiminuzione del numero dei recettori nicotiniciche probabilmente o vengono internalizzati ocome immunocomplessi vengono bloccati.Ora, se si volesse disegnare un farmaco per lamiastenia gravis, un agonista nicotinico nonavrebbe nessun senso perché, dato che ilrecettore sono ridotti di numero, è inutile cheche si vada a "sparare". Si può invece lavorarein una seconda maniera, atteso che al secondo10000 molecole di ACh vengano degradate. Sipuò cioè ragionare su un altro tipo di farmaci,che sono gli inibitori della colinesterasi.

FISIOLOGIA ACh-esterasi è un enzima cheha due siti (Fig. 7.5):1. un sito catalitico;2. un sito anionico.

Il sito anionico è il sito al quale si lega lacolina della ACh e che contiene residui diglutammato (Glu). Il sito catalitico è formatoda istidina (His) e serina (Ser), ed è il sitodove viene trasferito l'acetile. Si forma unenzima acetilato. La colina può così esserericaptata. Si forma come conseguenza dellareazione un enzima acetilato che può esseresubito interamente ripristinato, riciclato,riconvertito ad ACh-esterasi nella sua formanormale, per funzionare un'altra volta.Quanto appena argomentato accade infisiologia.Nuovamente, la ACh-esterasi due siti, un sitoanionico e un sito catalitico. Al sito anionicosi lega la colina. Viene trasferito l'acetile. Siforma un enzima acetilato. Il turn over èrapidissimo. Si forma la ACh-esterasi che puòun'altra volta rendersi disponibile per lametabolizzazione per altre molecole di ACh.

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RIQUADRO 7.2: Attenzione alla succinilcolina

Chi vuol fare l'anestesista? No? Anestesisti nessuno?

La SCh e il sussametonio1 sono utilizzati nella premedicazione, nellaanestesia. E spesso ai pazienti in cui si ha intenzione di fare la anestesia, sichiede un dosaggio. Qual è questo dosaggio? È il dosaggio dellepseudocolinesterasi. Perché il dosaggio? La ACh viene metabolizzata dallaACh-esterasi e da un altro enzima, che si chiama butirrincolinesterasi,enzima circolante. Questi due enzimi servono non solo per metabolizzare laACh, ma servono per metabolizzare anche la SCh ed il sussametonio.C'è una variabilità genetica nella produzione di pseudocolinesterasi. Se unpaziente ha un deficit di pseudocolinesterasi, durante la somministrazione diSCh oppure di sussametonio, potrebbe avere degli effetti collaterali, perché ilfarmaco viene metabolizzato molto più lentamente. Consegue un aumentodella concentrazione, un blocco neuromuscolare che potrebbe durare molto.Oltrettutto la SCh, insieme ad un altro farmaco, dà anche un altro effettocollaterale molto importante che va sotto il nome di ipertermia maligna.Cioè può provocare un aumento della temperatura corporea di entità cosìgrave da portare a morte il paziente. Ipertermia maligna da Sch, dovuta alfatto che questo farmaco che viene metabolizzato dalle pseudocolinesterasi,stimola anche un recettore al livello dell'ipotalamo, attiva il recettore, e

aumenta la quantità di ioni calcio (Ca2+) che entrano nel recettore attivato.Il paziente che deve fare una breve anestesia e che ha unapseudocolinesterasi bassa, potrebbe avere problemi di recupero dal blocco dadepolarizzazione. Infatti, dopo la somministrazione di SCh e la intubazione delpaziente, bisogna risvegliare il paziente. È chiaro che bisogna "risvegliare" laplacca neuromuscolare. Il "risveglio" della placca neuromuscolare è possibileperché la SCh ha una emivita molto bassa. Per cui si può iniziare la dose diSCh e sapere che dopo un'ora, un'ora e mezza non c'è più farmaco. Si può cosìsvezzare il paziente.In definitiva, se il paziente ha delle pseudocolinesterasi basse, vi sono dueconseguenze:è possibile una alterazione del blocco da neurodepolarizzazione;è possibile determinare una ipertermia maligna per la attivazione del sensore

del Ca2+, il recettore per la rianodina, posto all'interno delle cellule suidepositi di calcio.

1La succinilcolina o sussametonio (anche suxametonio) è un farmaco utilizzato in anestesiagenerale, facente parte del gruppo dei rilassanti neuromuscolari depolarizzanti.Le sue caratteristiche principali sono la produzione di fascicolazioni e la breve durata di azione(in quanto viene rapidamente idrolizzato a acido succinico e colina dalle esterasi del fegato edel plasma. In caso di forti riduzione della concentrazione di questo enzima o la sua presenzain forma atipica (nel caso di una alterazione congenita peraltro silente), la paralisi può duraremolto più a lungo.Nonostante i suoi effetti collaterali, comprese le mortali ipertermia maligna, iperpotassiemia,e anafilassi, è assai popolare in medicina d'emergenza poiché verosimilmente possiede la piùbreve latenza e durata d'azione fra tutti i farmaci miorilassanti; qualità, quest'ultima, che nefa uno dei farmaci più utilizzati in caso di previste difficoltà nell'intubazione oro-tracheale,nelle prime fasi dell'anestesia generale. Viene somministrata per via endovenosa alla dose di0,75 - 1,5 mg/kg. La paralisi si ottiene dopo 90 secondi dalla somministrazione e la durata è dicirca 10 minuti (quindi viene utilizzata durante interventi brevi) (fonte: Wikipedia).

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Come si blocca farmacologicamente la ACh-esterasi? Ci sono tre tipi di farmaci, classificatiin base alle loro capacità di inibire in manieralenta, in maniera media, in maniera lungal'enzima ACh-esterasi. O, se si vuole,classificati nella capacità di inibirereversibilmente l'enzima o di inibireirreversibilemente l'enzima.

7.5.a Blocco di breve durata

Un farmaco che determina una inibizione dibreve durata dell'enzima è lo edrofromico.Cosa fa? Si lega solamente al sito anionico, lostesso a cui si lega la colina, e ne impediscel'attacco. Lo inibishment provoca unadiminuzione della attività della ACh-esterasi.Ma il turn over è molto alto. Ne segue unainibizione di breve durata.

7.5.b Blocco di media durata

Gli inibitori della ACh-esterasi ad azioneintermedia sono quindi reversibili. Esempisonola isosfigmina e la neosfigmina. Cosafanno? Si legano al sito anionico e mimanoquello che fa la colina: trasferiscono sul sitocatalitico, cioè sui residui di His e Ser, nonl'acetile come la ACh, ma invece un carbamile,che viene trasferito sul residuo ossidrilico dellaSer. Si forma una ACh-esterasi che ha ilresiduo di Ser carbamilata. Il recupero dellafunzione di questo enzima è un recupero lento.Per cui la inibizione è di media durata; ed èreversibile perché poi, pian piano, l'enzima puòessere riciclato. Si ha quindi abbiamo unblocco della degradazione della ACh, unaumento dell'attività della ACh che può

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stimolare i recettori, e può stimolarli più alungo nel tempo.In che cosa si differenziano la isosfigmina e laneosfigmina? La isosfigmina è una aminaterziaria, mentre la neosfigmina è una aminaquaternaria. Le amine terziarie, perdefinizione, passano la barrieraematoencefalica (BEE). Per cui la isosfigminaè un farmaco che può aumentare anche lasintesi dell'attività del sistema colinergico alivello del SNC. La neosfigmina invece nonpassa la BEE, e viene quindi utilizzata per iltrattamento della miastenia gravis, perché può,in questa maniera, potenziare il tonocolinergico in periferia senza modificare il tonocolinergico a livello del SNC.

Attenzione: gli inibitori delle colinesterasi che agisconoa livello del SNC colinergico, sono un gruppo di farmaciparticolarmente attenzionati perché rappresentano unastrategia terapeutica insieme agli agonisti dei recettorimuscarinici e nicotinici per il trattamento della demenzasenile, del deficit di memoria, perché il sistemacolinergico è coinvolto nei processi di apprendimento.Sono dei farmaci che vengono studiati per questepatologie.

7.5.c Blocco di lunga durata

Gli inibitori delle colinesterasi a lunga duratad'azione determinano una inibizioneirreversibile della ACh-esterasi. Quali farmacisono? Sono dei farmaci molto studiati perchéhanno un effetto potentissimo sulpotenziamento del tono colinergico. Per cui,dal punto di vista teorico, potrebbero essereveramente un'arma in più sia nelle patologiedel SNC sia nella miastenia gravis. Però hannoun effetto collaterale molto importante: lainibizione irreversibile dell'enzima. Quindideterminare una inibizione irreversibiledell'enzima comporta alla fine il blocco delsistema, quindi una paralisi. Tali farmacivenivano usati in un capitolo della storiadell'uomo. Sono i gas nervini, utilizzatidurante la Seconda Guerra Mondiale. Sonodegli insetticidi. Sono farmaci che, come ildiflos, hanno un gruppo fosforico. Bene,mentre la ACh trasferisce l'acetile alla ACh-esterasi e l'enzima acetilato rapidamente siriprende; mentre gli inibitori a media duratad'azione gli trasferiscono il carbamile alla

ACh-esterasi e l'enzima carbamilato si riprendedopo; quando si trasferisce sul sito catalitico ungruppo fosforico, si determina un enzimafosforilato che è inibito irreversibilmente, nonpuò essere più riattivato. E il bloccoirreversibile è un problema veramenteimportante perché crea degli effetti collaterali.Una sostanza può riattivare un enzima inibitofosforilato: la pralidossina – la si ricordi. Lapralidossina ha un gruppo ossilico, quindi ungruppo fortemente idrofilo che si avvicinaall'enzima fosforilato e gli sottrae il fosforo. Inquesta maniera, l'enzima riprende la attività.Gli inibitori irreversibili della ACh-esterasisono gli organo-fosforici, insetticidi utilizzatianche nelle coltivazioni. L'attivitàacetilcolinesterasica è bloccata completamente,al 100 %. Quando si aggiunge la pralidossina,questa sottrae al sito catalitico dell'enzima ilfosforo e riattiva l'enzima.

Prof. Squadrito: "Quando sono stato in America,studiavo in laboratorio i farmaci del sistema colinergicoper potenziare la memoria. Mi interessavo anche diapparato cardiovascolare, come al solito. Siccomel'aumento del tono colinergico centrale determina ancheuna diminuzione della pressione arteriosa, ero interessatia esperimenti inerenti l'argomento. Il mio maestro siinteressava di sistema colinergico e quindi io sonoandato in America. E il laboratorio era sponsorizzatosapete da chi? Dalla U. S. Army, dall'esercito americano.E qua si parla anche di farmaci che vengono utilizzatinelle guerre chimiche. Nel laboratorio c'era doccia. Se cisi contaminava, ci si doveva subito lavare, anche se sullacute gli organo-fosforici non danno problemi. Nellaboratorio c'erano anche delle siringhe di pralidossina.Perché, se fosse successo qualche cosa, ci sarebbero statele siringhe di pralidossina da iniettare nell'avambraccioper poter far riprendere l'attività della ACh-esterasi.

Attenzione: la pralidossina non è unantispastico. Ha un effetto tipico per la suacomposizione chimica.

7.6 Le interessanti novità sulsistema colinergico

È importante affrontare argomenti nuovi dainserire nel curriculum per rispondere allaesigenze che vengono dal mondo esterno. Vi èsoprattutto una grossissima spinta verso lamedicina alternativa, allopatica. Il punto divista scientifico non dà scampo a nessun tipo di

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ragionamento a riguardo. Sono cose dastregoni, non c'è alcun dato scientifico. Però cisono due ipotesi che sicuramente hannofondamento scientifico e che uno studentefuturo medico deve approcciare in manieraabbastanza scientifica e razionale:

1. la fitoterapia;2. la agopuntura.

Grazie alla c'è la possibilità di utilizzare deicomposti che derivano dal mondo naturale,vegetale – sono cose importanti, oggetto diricerca. Molto probabilmente la colpadell'alone e delle legge metropolitane cheavvolgono la fitoterapia negli ultimi anni ècolpa dei farmacologi perché questi hannoabbandonato questa branca della disciplina perlasciarla nelle mani di chi non la approccianella stessa maniera di come si approccia unfarmaco, nel senso di meccanismo di azione, dieffetti collaterali, di interazioni tra farmaci.Oggi si sente un gran parlare di sostenze diorgine naturale. C'è una spinta verso lesostenze di origine naturale, come se fosse unanovità. Però nelle precedenti lezioni, si èparlato di farmaci che hanno origine dal mondonaturale, dal mondo vegetale. Ad esempio laatropina, che deriva dalla Atropina belladona.Ci sono farmaci importantissimi, ad esempio ladigitale, che derivata dalla Digitalis lanata,che è una foglia. Ci sono degli esempi moltomolto forti. Oggi c'è un gran parlare dellesostenze di origine naturale vegetale chepossono essere utilizzate a scopo terapeutico.Una branca scientifica nuova, la utraceutica,cerca di far comprendere come alcuni principipresenti nei cibi possano avere non solo uneffetto di prevenire alcune malattie, ma anchedi curare. Ad esempio, nella folk-medicinemessinese, nella medicina popolare, si utilizzamolto l'aglio, che è un caposaldo della dietamediterranea. Bene. Quali farmaci ci sonooggi? Ci sono dei farmaci che derivano dallafitoterapia, che derivano dall'aglio e chepresentano un componente dell'aglio, laallicina. La allacina è come fosse una statina, èun inibitore dell beta-idrossi-beta-metil-glutarilCoA reduttasi, ha un effettoipocolesterolemizzante.Nella medicina alternativa, la agopuntura oggi

viene riconosciuta con un fondamentoscientifico. La agopuntura nasce da unatradizione diversa, dalla tradizione cinese, mapresenta oggi un armamentario terapeuticomolto importante. Perché? Perché è stato capitoperfettamente come la agopuntura funzioni.La agopuntura è importante soprattutto neltrattamento affezioni infiammatorie, dei dolori,quindi ha ruolo analgesico, antidolorifico. Laagopuntura viene utilizzata per favorire lacicatrizzazione delle ferite che a volte non siriescono a chiudere. E perché si accenna allaagopuntura in conclusione alla discussione sulsistema colinergico? Perché oggi si sa chebuona parte del meccanismo di azione dellaagopuntura è figlia di una attivazioneparasimpatica, di una nuova via, che va sotto ilnome di via vagale anti-infiammatoria conriflesso vagale anti-infiammatorio.Che cosa comporta il riflesso vagale anti-infiammatorio? Il vago è il principale nervo delSN parasimpatico, e funziona con la Ach. Vi èuna branca afferente del vago che portainformazioni al nucleo ambiguo, e una brancainvece efferente che dal nucleo del trattosolitario va giù e innerva gli organi: cuore,intestino, fegato... E innerva anche la cute. Ecosa fa? Colpisce un sistema, il sistemareticolo endoteliale. Che cos'è? È un sistemadei monocito-macrofagi residenti nei tessuti,quelli che sono i serbatoio dellainfiammazione, quelli che producono leprostaglandine, che producono lainfiammazione, che producono le citochineinfiammatorie. E allora, cosa accadenell'organismo? Quando vi è uno stimoloinfiammatorio, c'è una informazione che vienedalla periferia e che sale attraverso unaporzione sensoria, afferente del vago, vieneelaborato a livello del SNC nel nucleoambiguo; dal nucleo del tratto solitario partonole fibre del vago. Le fibre scendono einnervano il sistema reticolo-endoteliale einnervano soprattutto il monocito-macrofago.Viene liberata la ACh, e questa lega unrecettore nicotinico, un nuovo recettorenicotinico. Il legame col recettore nicotinicoriduce la infiammazione, riduce le citochineinfiammatorie. Da quanto argomento, èintuitivo come il sistema sia un sistema che

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possa essere stimolato per fare farmaci, per faredevice a risposta anti-infiammatoria.Epidemiologicamente, i soggetti che fumano,paradossalmente, hanno una riduzione deldanno infiammatorio nella patogenesi dellarettocolite ulcerosa. Perché? Perché c'è lanicotina che stimola i recettori nicotinici.Avviene una risposta anti-infiammiatoria che èrivolta al livello del SNE. È possibile modularela via anti-infiammatoria, il riflesso vagale anti-infiammatorio. L'applicazione degli aghi cosacomporta? Comporta l'attivazione del vagale,cioè viene attivato il vago sensorio, che mandala informazione a livello del SNC, nel nucleoambiguo, e dal nucleo del tratto solitario vienemandato un impulso attraverso il vagoefferente nei tessuti, nel sistema reticolo-endoteliale per ridurre la rispostainfiammatoria. Ecco perché la agopunturafunziona nei dolori articolari. Ecco perché adesempio favorisce la cicatrizzazione. Le feriteche difficilmente cicatrizzano, sono quelle chehanno una notevole componente di rispostainfiammatoria. Consegue che una attività anti-infiammatoria faccia cicatrizzare prima.Il vago sensorio, che porta le informazioni chederivano dalla periferia tramite le citochineinfiammatorie, manda al nucleo ambiguovagale la informazione. Il segnale poi va giùverso la branca motoria del vago. Un'altra volta

è inibito il rilascio di citochine infiammatorie.Questa è una via che viene stimolatafarmacologicamente. La agopuntura può agiresu questo sistema. Ma ci sono anche deglistimolatori elettrici del vago che possonoessere posizionati e possono avere in questomodo una efficacia terapeutica. Al medicointeressa il concetto dal punto di vistafarmacologico, si studiamo dei farmaci chepossano stimolare la via anti-infiammatoria.Come? Attraverso dei farmaci che in periferiastimolino i recettori nicotinici; oppure si agisceal livello del SNC, cercando di aumentare ilfiring dal nucleo del tratto solitario peraumentare il tono del parasimpatico.

Anche nello shock emorragico, situazione acuta,infiammazione acuta, si attiva il riflesso vagale. Nellarivista più importante dell'apparato circolatorio,Circulation, è stato pubblicato un lavoro dei docentidello ateneo di Messina. Da qui è nata la storia attraversouna rete di ricercatori che porta alla identificazione diquesti nuovi farmaci.

Il sistema colinergico, in conclusione delladiscussione, non è solamente qualcosa di ormaiscontato con farmaci dell'occhio, farmacineurobloccanti muscolari, farmaci inibitoridelle colinesterasi e quindi la miastenia gravis.Ma oggi ancora si affrontano spunti oggetto diinnovazione e di drug design, al fine diprogredire nella conoscenza.

Claudio Zaccone Micali

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