Using a Drill Down Approach

El representante más conocido de este grupo de moléculas es la AmB (Figura 1.3). Este antifúngico fue descubierto en la década de los 50 a partir de una cepa de

Streptomyces nodosus aislada de muestras de suelo de la región del Río Orinoco en

Venezuela (Trejo y Bennett, 1963).

Fluconazol Itraconazol Voriconazol Ravuconazol Posaconazol Albaconazol Formulaciones Lipídicas de la Anfotericina B 1950 1960 1970 1980 1990 2000

{

{

{

Anfotericina B FlucitosinaFlucitosina

Ketoconazol Ketoconazol

Caspofungina Caspofungina

Introducción

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Figura 1.3. Estructura de la anfotericina B. Región hidrofóbica (rojo), región hidrofílica (azul). El

grupo en color verde corresponde al azúcar micosamina, importante en la interacción con el ergosterol. Figura tomada de Volmer y col. (2010).

La AmB fue introducida en el mercado en 1958 y su primera presentación farmacéutica fue una solución de desoxicolato de sodio de administración intravenosa (Fungizone-Squibb®). Esta formulación fue considerada el tratamiento de referencia durante muchos años por su amplio espectro de actividad. Sin embargo, la neurotoxicidad de esta presentación llevó al desarrollo de formulaciones lipídicas, también de administración intravenosa, pero con menos efectos adversos como: (i) la dispersión coloidal (Amphotec®), (ii) el complejo lipídico (Abelcet®) y (iii) los liposomas

(Ambisome®) (Laniado-Laborin y Cabrales-Vargas, 2009; ver revisión en Mesa-Arango y

col., 2012). Las nuevas formulaciones tienen el inconveniente del alto coste por lo que su uso está muy limitado en regiones en vías de desarrollo. Actualmente, la AmB se continúa utilizando para el tratamiento de la meningoencefalitis causada por

Cryptococcus spp. y la zigomicosis invasiva (Saag y col., 2000; Waness y col., 2009).

Además, es la alternativa terapéutica para la aspergilosis, la candidiasis invasiva y otras infecciones fúngicas sistémicas (Gomez-Lopez y col., 2008; Fortun y col., 2011; Ullmann y col., 2012; Arendrup y col., 2014). En regiones en vías de desarrollo el desoxicolato de sodio, dado el bajo coste, se utiliza también para el tratamiento de la leishmaniasis mucocutánea o visceral (Purkait y col., 2012).

La AmB es el antifúngico de primera opción en neonatos, ya que estos pacientes no tienen los riñones totalmente desarrollados por lo tanto la nefrotoxicidad es menor que en adultos (Hope y col., 2012).

1.4.1.1. Mecanismo de acción de anfotericina B

Aunque AmB es un fármaco que se introdujo en el mercado hace mas de cinco décadas, su mecanismo de acción aún no está completamente esclarecido. El primer mecanismo descrito fue la formación de canales en la membrana plasmática tras unirse al ergosterol. También se ha propuesto que el efecto antifúngico de la AmB está causado por inducción de estrés oxidativo.

Introducción

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1.4.1.1.1. Formación de canales en la membrana celular

El primer mecanismo de acción que se propuso para la AmB fue la formación de canales multiméricos en la bicapa lipídica de las células fúngicas tras la unión de varias moléculas al ergosterol a través de sus dominios hidrofóbicos (Finkelstein y Holz, 1973; Brajtburg y col., 1990). Estos canales incrementan la permeabilidad a pequeños iones, principalmente al K+, lo que causa la muerte celular por depleción de cationes monovalentes, protones y pequeños solutos (Odds y col., 2003; Volmer y col., 2010).

Figura 1.4. Mecanismos de acción para la AmB: A) Secuestro del ergosterol y B) Permeabilidad de la

membrana por formación de canales. Adaptación de Palacios y col. (2011).

Por otro lado, existen trabajos que demuestran que la formación de canales no es estrictamente necesaria para la actividad antifúngica de la AmB (Chen y col., 1978; Brajtburg y col., 1990). Se ha demostrado que modificaciones químicas de la AmB en residuos que se consideran necesarios para la formación de canales, no afectan la actividad antifúngica. Este hallazgo está relacionado con resultados descritos para la natamicina que es otro polieno en el que su mecanismo de acción no se relaciona con la formación de canales a pesar de su inserción en la membrana celular fúngica (Palacios y col., 2007; te Welscher y col., 2010; Gray y col., 2012). Recientemente también se ha sugerido que la AmB actúa secuestrando el ergosterol de la membrana plasmática, por lo que la unión de la molécula al ergosterol puede ser suficiente para desestabilizar la membrana y producir el efecto fungicida (Palacios y col., 2011).

1.4.1.1.2. Inducción de estrés oxidativo

El otro mecanismo de acción propuesto para la AmB es la producción de radicales libres e inducción de daño oxidativo (Sokol-Anderson y col., 1986; Phillips y col., 2003;

A Secuestramiento de ergostrol B Formación de canales

Ergosterol Micosamina

AmB A Secuestramiento de ergostrol

A Secuestramiento de ergostrol BB Formación de canalesFormación de canales

Ergosterol Micosamina AmB Ergosterol Micosamina AmB

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Belenky y col., 2013). Las ROS se forman en las células de manera natural como subproductos de la reducción completa del oxígeno molecular a agua durante la respiración aerobia (Beckman y Ames, 1998). La mitocondria es la principal fuente de ROS a nivel intracelular, específicamente en el complejo I y III (Turrens, 2003). Las ROS más importantes son el anión superóxido (O2-), el peróxido de hidrógeno (H2O2), el radical hidroxilo (OH-) y el peroxinitrito (ONOO-). La producción de ROS aumenta en respuesta a estímulos externos estresantes como las radiaciones, los antifúngicos, el ambiente intracelular en el huésped o la carencia de fuentes energéticas, entre otros. Los niveles altos de ROS pueden causar daño a componentes celulares importantes como las proteínas, los ácidos nucleicos, los lípidos, el ADN y los carbohidratos (Bilinski y col., 1989; Yakes y Van Houten, 1997; Cabiscol y col., 2000).

Como otros organismos eucariotas, los hongos tienen varios sistemas enzimáticos de detoxificación de radicales libres para protegerse del efecto deletéreo de las ROS, siendo la catalasa y la superoxido dismutasa (SOD) las más importantes. Asimismo, otras moléculas de naturaleza no enzimática también cumplen función antioxidante como el glutatión, la trehalosa y la tioredoxina (Collinson y Dawes, 1992; Jamieson, 1998; Temple y col., 2005). Se ha demostrado que la ruta MAPKs juega un papel importante en la protección de C. albicans frente al strés oxidativo, en particular la vía dependiente de Hog1 (Arana y col., 2007; de Dios y col., 2010). Sin embargo, el mecanismo por el cual la AmB induce estrés oxidativo y su función en la actividad antifúngica no han sido explorados. Se ha descrito que AmB puede autooxidarse, actuando de forma directa como un agente prooxidante (Lamy-Freund y col., 1985; Sokol- Anderson y col., 1986). En C. neoformans, recientemente hemos demostrado que la producción de ROS es un evento previo a la pérdida de integridad de la permeabilidad de la membrana plasmática (Sangalli-Leite y col., 2011). Estos resultados concuerdan con el hecho de que AmB induce apoptosis en C. albicans como resultado de la producción de ROS (Phillips y col., 2003). Adicionalmente, la AmB no sólo induce la expresión de genes involucrados en la vía de síntesis de ergosterol sino también de genes relacionados con respuesta a estrés, lo que sugiere que este antifúngico tiene un efecto pleiotrópico en la célula (Liu y col., 2005; Hoehamer y col., 2010; Cao y col., 2013).