S11 Tuberkulostatiki In Antimalariki1

TUBERKULOSTATIK I IN ANTIMALARIKI Barbara Pavčnik Mojca Pavlin Jan Pelipenko Agata Petrič Lara Pezdir Saša Zajc Mohamet Arac

29. Maj 2009

Tuberkulostatiki p-AMINOSALICILNA KISLINA CIKLOSERIN ETAMBUTOL ETIONAMID, PROTIONAMID IZONIAZID, IPRONIAZID, GLIKONIAZID PIRAZINAMID

Tuberkuloza (TBC) je v svetovnem merilu najpogostejša nalezljiva bolezen. Z njo naj bi bilo okuženih približno 2 milijardi ljudi (tretjina celotnega svetovnega prebivalstva). Vsako leto se na novo okuži približno 9 milijonov ljudi, obenem pa na leto umre za posledicami TBC 2 milijona ljudi, in sicer predvsem v državah razvoja, kar jo uvršča med tri najsmrtonosnejše nalezljive bolezni na svetu (na prvem AIDS, na drugem TBC, na tretjem malarija). Okužbo najpogosteje povzroči M. tuberculosis. Največkrat napade pljuča (pulmonalna tuberkuloza), lahko pa napade tudi: centralni živčni sistem (meningitis) limfatični sistem obtočila (miliarna tuberkuloza) urogenitalni sistem kosti in sklepe.

Pri 90% infekcij se je organizem sposoben braniti in tuberkuloza se ne pojavi. 1% primarnih infekcij se nadaljuje s tuberkulozo, preostalih 9% okuženih pa bo razvilo tuberkulozo kasneje, po reaktivaciji spečih bacilov, ponavadi v roku parih let po infekciji, lahko pa tudi desetletja kasneje. Bolezen torej poteka v dveh oblikah: kot primarna in postprimarna tuberkuloza. Bacil se širi kapljično s človeka na človeka – z vdihanim zrakom pride v pljuča. Po okužbi se najprej razvije primarna tuberkuloza, pri čemer se bacili ugnezdijo v pljučih. Nastane vnetje. Od tu gredo v bezgavke, ki otečejo, in pride do nekroze. Bezgavke poapnijo. Pri treh odstotkih ljudi bezgavke bacila ne zadržijo, ampak gredo po limfnih žilah v kri, kar privede do generalizirane tuberkuloze (tuberkuloza možganskih ovojnic, kostna TBC). Pri postprimarni TBC ostanejo bacili v poapnelih bezgavkah živi in se začnejo pri zmanjšani odpornosti organizma razmnoževati. Odziv tkiv je pri vnovični okužbi drugačen kot pri primarni. V tkivih nastajajo granulomi in kaverne. Pojavijo se lahko kjerkoli v telesu (TBC grla, sečil, možganskih ovojnic, kože, črevesja, pljuč…).

p-aminosalicilna kislina • bela do belorumena kristalinična snov • dobro topna v vodi in alkoholu • uživanje per os (kapsule, tablete) • draži GIT, zato v obliki Ca soli, gastrorezistentna obloga • dobra absorpcija, dobro se porazdeli v večino telesnih tekočin in tkiv, izjema možgani • izločanje z urinom, razpolovni čas 2h • inkompatibilnost z izoniazidom • bakteriostatik: preprečuje vgradnjo PABA v folno kislino • za delovanje nujno prisotni prosti COOH in NH2 v para položaju • včasih učinkovina 1.izbora pri zdravljenju tuberkuloze; danes manjša vloga zaradi številnih stranskih učinkov, rezistence in pojava ustreznejših spojin

p-aminosalicilna kislina

Cikloserin • antibiotik, izolirali so ga iz treh različnih vrst bakterije Streptomyces • bela do svetlo rumena kristalinična snov • zelo dobro topen v vodi • stabilen v alkalnih, nestabilen v kislih raztopinah •šibka jakost delovanja in pogoste toksične reakcije omejujejo uporabo cikloserina za zdravljenje tuberkuloze • običajna aplikacija je peroralno v kombinaciji z drugimi učinkovinami (npr. izoniazid, rifampicin, etambutol) • peroralno se dobro absorbira in široko distribuira, tudi v CŽS

Delovanje: • prepreči sintezo prečnih povezav peptida pri formiranju celične stene • antimetabolit aminokisline alanin • inhibira tudi D-alanin ligazo

Sinteza:

Etambutol (etilendiiminobutanol) zaradi vezave na specifičen receptor je (+)enantiomer je veliko bolj aktiven od (-)enantiomera •inhibira encim arabinozil transferazo, ki sodeluje pri nastanku celične stene mikobakterij •uporablja se v kombinaciji z drugimi učinkovinami (npr. rifampin), saj škoda, ki jo naredi celični steni izboljša penetracijo leteh v celico.

Etionamid, Protionamid (2-etiltioizonikotinamid, 2-etil-4-piridinkarbotioamid)=etionamid (2-propilpiridin-4-karbotioamid)=protionamid UČINKOVINE DRUGE IZBIRE uporabljeni so v primerih rezistence ali pri infekcijah z mikobakterijami, ki so odporne na tuberkulostatike prvega reda

Etionamid

Protionamid

Sinteza:

• pri sintezi analoga izonikotinamida dobimo ETIONAMID ali homolog etionamida, kjer je etilna skupina zamenjana s propilnoPROTIONAMID • Etionamid deluje bakteristatično ali baktericidno glede na koncentracijo in občutljivost bakterije • je zdravilo 2. izbora za zdravljenje tuberkuloze, je predzdravilo • MEHANIZEM DELOVANJA: je podoben mehanizmu drugih derivatov nikotinske kisline, najverjetneje inhibira sintezo mikolne kisline, ki je gradnik celične stene bakterije •etionamid je predzdravilo, ki se z oksidacijo ( reakcijo katalizira encim katalazaperoksidaza) pretvori v aktivo acilirajočo spojino- ETIONAMID SULFOKSID

Izoniazid

Iproniazid

Glikoniazid

Pirazinamid •predzdravilo •hidroliza pirazinamida do pirazinojske kisline (znižanje pH , onemogočena rast) •antimetabolit nikotinamida (oviranje sinteze NAD) •kombinacija z drugimi učinkovinami Sinteza:

Primer modernega načrtovanja protituberkuloznih učinkovin na osnovi kristalne strukture antigena 85C Prvi fosfonatni inhibitorji antigena 85C Splošna struktura so bili pripravljeni z fosfonatnega načrtovanjem na osnovi inhibitorja antigena poznane strukture 85C. antigena. Antigen 85C je velika proteinska komponenta celične stene mikobakterije Mycobacterium tuberculosis z mikoliltransferazno Hipotetična vezava aktivnostjo. Ti inhibitorji inhibitorja v aktivno so nove potencialne mesto antigena 85C antituberkulozne učinkovine. V strukturi imajo fosfonatno skupino, hidrofobno alkilno verigo in preprosto aromatsko strukturo, ki posnema sladkor trehalozo. Inhibitorji antigena 85C so analogi tetrahedralne

Shema mehanizma katalize mikoliltransferaze. Sestavljena je iz 3 korakov. Mikolna kislina (rdeče)se prenese iz 6-OH skupine ene molekule TMM na 6'OH skupino druge TMM molekule. Izstopita trehaloza in TDM. Stranske skupine proteina so označene s črno barvo. Karbohidratni ostanek substrata je označen modro. Ostanek mikolne kisline je označen rdeče ali zeleno R.

Malarija MALARIJA V SVETU: razširjena v tropskih predelih Afrike (90%), Azije, Srednje in Južne Amerike letno okuženih 350 do 500 milijonov ljudi (od tega umre 700000 do 2,7 milijona ljudi)

  POVZROČITELJI MALARIJE: So plazmodiji (zajedavske praživali iz razreda trosovcev). Humano patotogene so štiri vrste plazmodijev: •Plasmodium falciparum: povzroči 80% vseh okužb in 90% vseh smrti •Plasmodium vivax: povzroča t.i. terciarno malarijo (napadi se pojavljajo vsake 3 dni) •Plasmodium malariae: povzroča kvartarno malarijo •Plasmodium ovale: redek Prenašalec je samička komarja mrzličarja oz. anofelesa.

RAZVOJNE FAZE PLAZMODIJEV Inficirana samica anofelesa v slini kumulira sporocite plazmodija, ki se razvijejo iz oocist. S pikom vnese sporocite v ranico, iz katere sesa kri. Ti vstopijo v jetrne celice, se pretvorijo v šizonte in namnožijo v tisoče merozoitov. Ko jetrna celica poči, se ti sprostijo v kri. Nekateri sporociti (hipnozoiti) pa v hepatocitih mirujejo in se šele po nekaj tednih ali mesecih razvijejo v t.i. sekundarne merozoite, kar vodi do ponovitve bolezni. Merozoiti zajedajo eritrocite in so v njih najprej vidni kot pečatni prstan (zgodnji trofozoiti), z rastjo pa pridobijo ameboidni videz. Ko trofozoit, imenovan šizont, dozori, se njegovo jedro deli, pri čemer nastane 4 – 36 merozoitov, ki se sprostijo (eritrocit poči) ter napadejo nove eritrocite. Nekateri merozoiti se v eritrocitih razvijejo v spolne oblike, gametocite, ki jih lahko vsrkajo samice komarjev pri piku. V komarju poteče spolni cikel in zreli sporozoiti se lahko ponovno prenesejo na človeka.

BOLEZENSKI ZNAKI (čas od okužbe do prvih znakov traja 10-28 dni, včasih tudi več mesecev): •mrzlica •drgetanje •bolečine v sklepih •bljuvanje •krči Pri težjih oblikah se pojavi koma, če bolezni ne zdravimo lahko tudi smrt.     ZATIRANJE POVZROČITELJA: •izsuševanje močvirij, uporaba zaščitnih mrež •uporaba gensko modificiranih samčkov •z insekticidi (DDT) •s profilaktiki

KININ: je bil spojina vodnica pri razvoju antimalarikov kinolinskega tipa

Slika 3.: Struktura kinina

    kinin ima v svoji strukturi 4 asimetrične centre (C8, C9, C3, C4); za delovanje je pomembno, da ima 9R in 8S konfiguracijo Cl na mestu C7 zagotavlja maksimalno aktivnost, ni pa nujen za delovanje Skupina OCH3 na mestu 6 poveča aktivnost

SKUPINE ANTIMALARIKOV: •derivati 8-amino kinolina delujejo na tkivne šizonte, na hipnozoite v jetrih in gametocite v krvi (primakin) •derivati 4-amino kinolina delujejo na šizonte v krvi (klorokin) •derivati 4-kinolin metanola delujejo na šizonte v krvi (meflokin) •antifolati delujejo na šizonte v krvi (sulfanilamid v kombinaciji s primetaminom) •artemisinin in njegovi derivati delujejo na šizonte v krvi in gametocite   Mehanizmi delovanja: •inhibicija elektronske transportne verige v parazitu (primakin) •inhibicija dihidrofolat reduktaze (bigvanidi, aminopiridini) •antimetaboliti PABA (sulfonamidi) •inhibicija pretvorbe hema v prebavnih vakuolah šizonta (kinolinski in akridinski derivati) •inhibicija proteinske sinteze(artemisinin)

Antimalariki 1) 4-aminokinolini:

KLOROKIN, HIDROKSIKLOROKIN AMODIAKIN

2) 8-aminokinolini  

PRIMAKIN MEFLOKIN

  3) akridini   4)  

MEPAKRIN PROGVANIL ARTEMISININ

4aminokinolini •antimalariki •hitra absorpcija iz GIT •najvišje plazemske koncentracije so dosežene 1-3h po aplikaciji, po prenehanju uživanja hitro padejo •polovica učinkovine je v plazmi vezane na proteine; koncentrirajo se v ledvicah, srcu, jetrih, možganih in vranici; nekaj učinkovine se nalaga tudi v koži •hitro izločanje z urinom •nizka toksičnost •možni stranski učinki: navzea, anoreksija, diareja, glavobol, bruhanje, trebušni krči, omotica •pri daljšem času jemanja in jemanju v večjih dozah ( običajno ne v terapiji proti malariji) lahko povzročajo težave v očeh •per os uporaba, tablete v obliki soli aminov •intra muskularno ob pojavu navzee in bruhanja •možne kombinacije z drugimi učinkovinami za

Klorokin (7-kloro-4-((4-(dietilamino)-1metilbutil)amino)kinolin): • bel do belorumen kristaliničen prašek, brez vonja, grenak okus • delno hidratiran, slabo topen v vodi, topen v razredčenih kislinah, kloroformu in etru • sol: klorokin sulfat; topen v vodnih raztopinah, skoraj netopen v alkoholu, etru,kloroformu; dve polimorfni obliki

Sinteza 1.)priprava 4,7-diklorokinolina

2.) priprava novoldiamina

3.) priprava klorokina

Amodiakin (4-((7-kloro-4kinolinil)amino)-2((dietilamino)metil)fenol) : • rumen kristaliničen prašek, brez vonja, grenak okus • topen v vodi; delno topen v alkoholu, slabo topen v ertu, kloroformu, benzenu • strukturno podoben klorokinu, a dražja sinteza • uporaba zlasti pri infekcijah s P. vivax in P. falciparum, učinkovitejši od klorokina • v obliki soli: amodiakin hidroklorid • počasno izločanje, dosega podaljšanega delovanja

Sinteza

1.)priprava 7-kloro-4-(4-hidroksifenilamino)kinolina

2.) priprava amodiakina

Hidroksiklorokin 2-((4-((7-kloro-4-kinolinil) amino)pentil)etilamino) etanol •običajno v obliki soli: hidroksikinolin sulfat •bel kristaliničen prašek, brez vonja, grenak okus •topen v vodi, netopen v alkoholu, etru, kloroformu •manj toksičen od klorokina, bolj uporabljan  

Sinteza

8aminokinolini • Absorpcija: se dobro absorbirajo iz GIT (8595% v roku 2 ur po peroralni aplikaciji) • Distribucija: jetra, pljuča možgani, srce in mišično tkivo. • Ekskrecija:se hitro in obsežno metabolizira, le 1% se izloči v nespremenjeni obliki z urinom • Toksičnost: -delovanje v CŽS in hematopoetskem sistemu, -včasih se pojavi anoreksija, bolečine v abdomnu, bruhanje in cianoza, -pogostejše so hemolitične anemije, leukopenije, methemoglobinemije •Uporaba: -preprečevanje ponovitev bolezni s P. vivax, P. ovale in P. malariae, kadar je parazir v eksoeritrocitni obliki •Peroralna aplikacija tablet, učinkovina v obliki soli, hidroklorid ali fosfat

Primakin fosfat

  • oranžno-rdeča kristalinična snov, grenkega okusa • topen v vodi, netopen v kloroformu in etru • vodne raztopine so kisle • primarni amin, homolog pamakina • najbolj učinkovit in toleriran iz skupine 8aminokinolinov • učinkovit proti P. vivax

Sinteza

Meflokin

 

•Kot antimalarik se je izkazal zelo učinkovit za zdravljenje rezistentne oblike malarije (P. falciparum), v eritrocitni fazi bolezni •Zaradi CF3 skupine je metabolno bolj stabilen kot kinin; razpolovna doba je10 do 24 dni

Sinteza: Prva stopnja predstavlja kondenzacijo 2trifluorometilanilina (I) in 4,4,4-trifluoroacetoacetata (II) v prisotnosti PPA (polifosforna kislina), tako da nastane 2,8-bis(trifluorometil)-4-kinolon (III). Temu sledi bromiranje s POBr3. BuLi odtegne brom iz obroča, tako da nastaneta BuBr in karboanion, ki napade CO2.

Nastane 2,8-bistrifluorometilkinolin-4kaboksilna kislina (V), ki se nadalje kondenzira z 2-piridillitijem do 2,8bis(trifluorometil)-4-kinolinil-2-piridil keton (VI). Zadnjo stopnjo predstavlja redukcija s vodikom na platini.

Akridini Mepakrin

Progvanil hidroklorid  = klorogvanid

(1-(4-klorofenil)-5- izopropil bigvanid hidroklorid)   - uporablja se peroralno, običajno se nahaja v obliki soli

Sinteza: • v prvi stopnji poteče nukleofilna adicija p- kloroanilina ( I) na dicianamid (II), tako da nastane (III) • v naslednjem koraku poteče nukleofilna adicija izopropilamina na (III) • (I) = 4-kloroanilin hidroklorid • (II) = dicianamid natrija • (III) = (4-klorofenil)-dicianodiamid

• progvanil deluje tako, da zavira dihidrofolat reduktazo plazmodijev • deluje na sporocite, preprečuje razmoževanje parazita P.falciparum in P.vivax, potem ko vstopi v rdeče krvne celice, tako da inhibira encim dihidrofolat reduktazo • pogosto se ga kombinira še z drugimi zdravili za zdravljenje malarije, kot npr. z ATOVAKONOM ali z KLOROKINOM • Progvanil se v jetrih ciklizira v CIKLOGVANIL, ki je aktiven metabolit

ciklogvanil

Artemisinin •seskviterpenski lakton •proti rezistentnim vrstam Plasmodium falciparuma •v uporabi so predvsem derivati (Artemeter, Artesunat,..) •inhibicija kalcijeve ATPaze •kombinacija z drugimi učinkovinami, zelo učinkovit

Osnovne sinteze kinolinov • Niementowski • Friedlaender • Skraup • Camps • Combes • Gould-Jacobs

Niementowski

Friedlaender

Izhodne spojine pri tej sintezi kinolinov so o-aminoaril aldehidi ali ketoni in ketoni z α-metilensko skupino. Najprej poteče kondenzacija med amino in keto skupino, intermediat, ki pri tem nastane pod vplivom bazičnega ali kislinskega katalizatorja ciklokondenzira. Produkti so kinolinski derivati.

Mehanizem:

Skraup   Anilin (arilamin) segrevamo z glicerolom, H2SO4 (katalizator in dehidracijsko sredstvo) in s šibkim oksidantom ( As2O5, …), tako da in situ nastane nenasičen aldehid akrolein. Reakcija med akroleinom in anilinom poteče kot Michaelova adicija (reakcija med aldehidno skupino in aminsko skupino arilamina do Schiffove baze ne poteče). S kislino katalizirana ciklizacija daje najprej tetrahidrokinolinov derivat. Z eliminacijo vode nastane 1,2dihidrokinolin, katerega nato prisoten oksidant oksidira v kinolin.

Če namesto akroleina uporabimo αnenasičen keton, lahko na mesto 4 uvedemo R.

Camps

Combes •gre za sintezo substituiranih kinolinskih derivatov s kondenzacijo aromatskih aminov in β-diketonov • Combesova sinteza kinolinskih derivatov je kemijska reakcija, ki vključuje kondenzacijo nesubstituiranih anilinov (1) z β- diketoni (2) • v prvi stopnji gre za nukleofilno adicijo s sledečo eliminacijo-kondenzacijo, pri tem NH2 skupina kot nukleofil napade elektrofilni ogljik iz β-diketona • ko izstopi voda nastane ustrezen imin-Schiffova baza (3) • v drugi stopnji poteče reakcija, ki je katalizirana s kislino in izstopi voda- kot produkt dobimo substituirane kinoline po kislinsko katalizirani reakciji v drugi stopnji, kjer je intermediat Schiffova baza (3)- ki nastane pri reakciji ketona ali aldehida z aromatskim aminom, so IMINI, večina Schiffovih baz je nestabilnih in so samo prisotni kot intermediati

Mehanizem sinteze:

Gould - Jacobs Sinteza 4-hidroksikinolina iz anilina in dietiletoksimalonata poteka s ciklizacijo intermediata anilinometilenmalonata in nadaljno hidrolizo ter dekarboksilacijo.