INHIBIDORES DE LA CALCIFICACIÓN

Los inhibidores de la calcificación son sustancias que dificultan o impiden el desarrollo de cristales cálcicos por adsorción sobre el núcleo o las caras de los cristales en formación. Pueden actuar tanto a nivel de nucleación (adsorbiéndose sobre el núcleo homogéneo o heterogéneo en formación), como de crecimiento cristalino (adsorbiéndose sobre las caras del cristal en formación) e incluso en ambos procesos a la vez [GRASES 2000]. Algunos inhibidores de la cristalización de sales cálcicas, como el pirofosfato y los bisfosfonatos, han demostrado poseer un efecto inhibidor en las calcificaciones cardiovasculares evitando o dificultando la formación de depósitos de fosfato cálcico [BEVILACQUA 2005;

LOMMASHVILI 2004;PRICE 2001A;PRICE 2001B].

4.3.1.PIROFOSFATO

¾ Características generales

Tal y como se ha indicado en el capítulo anterior, el pirofosfato (Figura 3.8) es un constituyente natural de sangre [FLEISCH 1962A] y orina [FLEISCH 1962B] que a nivel celular, se genera como producto de numerosas reacciones metabólicas y se degrada a fosfato inorgánico por acción de enzimas específicas [RUSSELL 2006;TERKELTAUB 2001].

¾ Función en el proceso de calcificación

Desde la década de los 60, diversos estudios han demostrado que el pirofosfato inhibe la cristalización y disolución de sales cálcicas (como la hidroxiapatita) en concentraciones similares a las que se encuentran en el plasma (10^-6 M) [FLEISCH 1961;FLEISCH 1966;MEYER 1984]. Así, algunos autores han demostrado que inhibe la formación de calcificación aórtica en ratas a las cuales se les suministró grandes dosis de vitamina D [FLEISCH 1965;SCHIBLER 1968]. Otros que la destrucción del pirofosfato por parte de la pirofosfatasa, una enzima que se encuentra en altas concentraciones en lugares calcificados

[DULCE 1960;FLEISCH 1962A], facilita el proceso de calcificación[FLEISCH 1965]. Y en humanos, se ha establecido una relación directa entre niveles bajos de pirofosfato en plasma y una calcificación arterial extensa [RUTSCH 2001].

Sin embargo, a pesar de que el pirofosfato tiene un papel muy importante en la prevención de calcificaciones patológicas, estudios “in vivo” desvelaron que el aporte exógeno de pirofosfato tan sólo tiene efecto inhibidor sobre la calcificación cuando éste es inyectado ya que, por administración oral, el pirofosfato es hidrolizado en el tracto gastrointestinal y en consecuencia, no

Figura 3.8. Estructura de la molécula de pirofosfato.

presenta acción inhibidora. Este hecho llevó a estudiar compuestos análogos que tuvieran características fisicoquímicas similares al pirofosfato y que además fueran resistentes a la hidrólisis y no fueran degradados metabólicamente.

4.3.2. BISFOSFONATOS

¾ Características generales

Los bisfosfonatos son compuestos sintéticos con propiedades inhibidoras de la cristalización y disolución de sales cálcicas análogas a las del pirofosfato y que, a diferencia de éste, no sufren hidrólisis enzimática cuando son administrados oralmente [RUSSELL 1970]. La estructura de los bisfosfonatos (Figura 3.9) presenta dos grupos fosfonato unidos a un carbono central (geminal) y dos cadenas adicionales, R1 y R2.

La disposición de las dos cadenas laterales permite numerosas sustituciones y posibilita el desarrollo de análogos con diferentes propiedades farmacológicas. Así, la capacidad de los bisfosfonatos para unirse a los cristales de hidroxiapatita y prevenir el crecimiento y la disolución del cristal aumenta cuando el sustituyente R1 es un grupo hidroxilo (como en el etidronato) en lugar de un halógeno o un hidrógeno (como el clodronato y el tiludronato, respectivamente).

En cuanto al sustituyente R2, la introducción de compuestos nitrogenados aumenta su acción, de manera que los bisfosfonatos con una amina primaria (alendronato, pamidronato y neridronato) son más potentes que el etidronato (entre 10 y 1000 veces) pero menos que los que contienen una amina terciaria (ibandronato y olpadronato) [MUEHLBAUER 1991;PAPAPOULOS 1988]. Sin embargo, los bisfosfonatos más potentes son los que contienen un anillo heterocíclico con un N (risedronato y zoledronato),

Figura 3.9. Estructura de los bisfosfonatos (BPs). Los BPs pueden dividirse en: BPs que no contienen N en su estructura (etidronato, clodronato y tiludronato) y los BPs que si contiene N en su estructura, denominados aminobisfosfonatos (pamidronato, neridronato, olpadronato, alendronato, ibandronato, risedronato y zoledronato).

los cuales han demostrado tener una acción de unas 10000 veces superior a la del etidronato [GOA 1998;GREEN 1994].

Los bifosfonatos fueron sintetizados por primera vez en 1800 aunque su aplicación en medicina no empezó hasta 1960 [RUSSELL 2006]. En 1971 el etidronato fue el primer bisfosfonato que demostró inhibir la resorción ósea en humanos cuando se administraba a pacientes con la enfermedad de Paget [SMITH

1971]. Actualmente en Europa, nueve bisfosfonatos se emplean clínicamente en humanos:

etidronato, alendronato y risedronato son usados en tratamientos posmenopáusicos de la osteoporosis; clodronato, pamidronato, ibandronato y zoledronato para la hipercalcemia y para la metástasis osteolítica del hueso; y tiludronato, neridronato y risedronato en la enfermedad de Paget

[BEVILACQUA 2006].

La farmacología clínica de los bisfosfonatos está caracterizada por una absorción intestinal baja y una localización y una retención altamente selectiva en los huesos. La absorción de los bisfosfonatos administrados por vía oral es menor al 5% y su vida media es de pocas horas. Estos compuestos deben tomarse en ayunas porque de lo contrario, su absorción disminuye. De la fracción absorbida el 60% como máximo, queda absorbida en los huesos y el resto, es excretada sin ninguna alteración por la orina. Así, para la inhibición de la resorción ósea se necesitan concentraciones más bajas que para la inhibición de la calcificación [RUSSELL 2006].

¾ Función en el proceso de calcificación

Los bisfosfonatos han demostrado inhibir la calcificación en muchos tejidos blandos como la piel, el riñón, los vasos sanguíneos y las válvulas cardíacas [FLEISCH 1970;LEVY 1987;PRICE 2001A;PRICE 2001B;ROSENBLUM 1977]. El etidronato, el clodronato y otros bisfosfonatos de primera generación han demostrado inhibir la calcificación arterial inducida con vitamina D en ratas. Sin embargo la dosis necesaria para la cual los bisfosfonatos inhiben dicha calcificación es superior a 5 mg P · kg^-1 · día^-1 y en estas dosis, se produce también la inhibición de la mineralización normal de tejidos como el hueso y el cartílago

[FRANCIS 1969;FLEISCH 1970;KING 1971;KINGMA 1990;POTOKAR 1978;ROSENBLUM 1977]. Estudios actuales en ratas han demostrado que el alendronato y el ibandronato son capaces de inhibir la calcificación arterial en dosis comparables a las que inhiben la resorción del hueso (0.05 y 0.10 mg P · kg^-1 · día^-1, respectivamente) y con las que no tiene lugar ningún efecto negativo en la mineralización normal [PRICE 2001A].No se ha observado inhibición de la mineralización normal del hueso por parte del ibandronato y el alendronato en dosis de 1 mg P · kg^-1 · día^-1[MUHLBAUER 1991;SCHENK 1986].

En humanos, el etidronato, ha sido usado por vía oral para impedir o dificultar la calcificación patológica y osificación en enfermedades como la litiasis renal, después de una lesión en la columna vertebral o de un transplante de cadera. Sin embargo, los resultados obtenidos no han sido muy esperanzadores ya que, en las dosis para las cuales inhibe la mineralización normal del hueso, los efectos del etidronato sobre la calcificación patológica no son relevantes [FLEISCH 1998].Mejores efectos se obtuvieron con aplicaciones tópicaspara prevenir cálculos dentales [MUHLEMANN 1970;STURZENBERGER 1971] y, actualmente, en algunos países se comercializan dentífricos con bisfosfonatos.

Figura 3.10. Esquema de la γ-carboxilación de los residuos de ácido glutámico. Este proceso tiene lugar por la acción de una carboxilasa que utiliza como cofactor la vitamina K.