INHIBIDORES DE LAS FOSFODIESTERASAS.

José Mª. Olaguibel Rivera

INTRODUCCIóN

La teofilina, un inhibidor no selectivo de las fosfodiesterasas de nucleóticos cíclicos (PDE), fue uno de los fármacos más utilizados en el tratamiento del asma bronquial. Las causas más importantes de la drástica disminución en su prescripción son tener una potencia broncodilatadora inferior a la de los b-adrenérgicos inhalados, presentar un margen terapéutico estrecho asociado a efectos secundarios importantes y por último, no haber sido catalogado como fármaco antinflamatorio. No obstante, ha aparecido un renovado interés en la farmacología y efectos clínicos de esta clase de fármacos, basado fundamentalmente por una parte en el incremento de nuestros conocimientos sobre las distintas isoenzimas de la PDE y el desarrollo de inhibidores selectivos de estas isoenzimas, y por otra en la demostración de la existencia de un amplio abanico de efectos clínicos de la teofilina más allá del mero efecto broncodilatador^{1, 2}. En concreto, la teofilina tiene un efecto regulador a la baja de diversas funciones de células inflamatorias y del sistema inmune, en diversos modelos animales y es también capaz de modular la liberación de mediadores pro-inflamatorios³, y citoquinas como el TNF-a, la interleukina (IL) 1-B⁴ y reducir la producción de IL-2 por linfocitos T y la proliferación de linfocitos T dependiente de IL-2⁵. Diversos estudios en pacientes asmáticos han demostrado que la teofilina reduce la reactividad bronquial frente a agentes directos como la metacolina, histamina⁶ o el dióxido de sulfuro⁷. Es capaz de inhibir la respuesta frente a agentes indirectos como soluciones hipotónicas⁸, y adenosina^{9, 10}. Por último, la teofilina puede inhibir completamente el broncoespasmo inducido por el ejercicio a concentraciones plasmáticas inferiores a 15 mg/L¹¹. Este efecto se mantiene en tratamientos prolongados^{8, 12}.

Por otra parte, el pretratamiento con teofilina es capaz de modificar la respuesta bronquial frente a alergenos domésticos como ácaros^{13, 14}, o frente a agentes ocupacionales como los isocianatos^{15, 16}. En ambos casos es capaz de atenuar no solamente la respuesta inmediata, sino también, la respuesta de broncoconstricción tardía. Más aún, es capaz también de atenuar el incremento de la reactividad bronquial frente a metacolina ¹³, y el infiltrado eosinófilo de la mucosa bronquial asociados a estas respuestas tardías^{14, 16}. También se ha descrito que la retirada de la teofilina en pacientes con asma grave, en tratamiento con corticoides, va seguida de un incremento en el número de linfocitos T en la vía aérea¹⁷. El tratamiento con este fármaco disminuye la actividad quimiotáctica natural para eosinófilos del esputo de pacientes asmáticos¹⁸ y los niveles de eosinófilos, en muestras de esputo inducido¹⁹.

Todos estos datos, en conjunto, apoyan un posible efecto antinflamatorio. Además, esta actividad antinflamatoria aparece a niveles plasmáticos bajos (< 10mg/L), de forma que los efectos adversos del fármaco estarían minimizados. En un estudio reciente, Barnes y colaboradores²⁰ han demostrado que el tratamiento con dosis bajas de teofilina es capaz de reducir el infiltrado inflamatorio eosinofílico de la vía aérea de pacientes asmáticos, mediante el análisis citológico de muestras de esputo inducido y de biopsias bronquiales, sin observarse cambios en el funcionalismo pulmonar. Sin embargo, los niveles de óxido nítrico exhalado no se modificaron, una prueba más de la falta de paralelismo entre distintas técnicas de cuantificación de la respuesta inflamatoria bronquial.

FáRMACOS INHIBIDORES DE LAS FOSFODIESTERASAS (PDE)

Isoenzimas de PDE

Sutherland y Rall describieron en 1958²¹, la presencia de una actividad hidrolítica de nucleótidos cíclicos, en una gran variedad de tejidos. Esta actividad enzimática es capaz de terminar las acciones biológicas del c-AMP y del c-GMP, muy bien conocidos como los denominados segundos mensajeros, envueltos en la regulación de incontables procesos biológicos. Actualmente sabemos que una amplia y diversa familia de enzimas denominadas PDE, es responsable de la actividad hidrolítica de nucleótidos cíclicos descrita por estos autores. Se han descrito hasta la actualidad nueve subfamilias de isoenzimas²². Todas poseen tres dominios funcionales y presentan una homología estructural importante del núcleo central catalítico. Sin embargo, tienen características de regulación y especificidades de substrato muy distintas. Las familias principales son designadas numéricamente y cada una de ellas tiene varios subtipos (tabla I). Las familias PDE4 y PDE7 son altamente selectivas para el c-AMP. La familia PDE3 aunque puede hidrolizar ambos nucleótidos, funcionalmente se decanta por el c-AMP. El sustrato preferido de PDE5 y PDE6 es el c-GMP, mientras que las familias PDE1 PDE2 hidrolizan de igual manera ambos nucleótidos.

TABLA I. Características de las Fosfodiesterasas.

Familia	Isoenzima	Subtipos	Inhibidores selectivos
1	Estimulada Ca2/CaM	Tres	Fenotiacinas Vipocetina
2	Estimulada c-GMP	Uno	Eritroadenina
3	Inhibida c-GMP	Dos	Milrinona Cilostazol Zardaverina
4	Específicac-AMP	Cuatro	Rolipram Zardaverina CDP840 SB 207499 (Ariflo) Roflumilast
5	Específica c-GMP	Uno	Dipiridamol Zaprinast
6	Fotoreceptor	Cuatro	Dipiridamol Zaprinast
7	Específica y alta afinidad c-AMP	Uno

Una gran cantidad de estudios han demostrado que ambos nucleótidos cíclicos c-AMP y c-GMP inducen la relajación del músculo liso bronquial, mediante la vía clásica de las protein-kinasas²³. Además de su efecto broncodilatador, el c-AMP es un potente neuromodulador, regulando al alza el sistema inhibidor de trasnmisión no adrenérgico no colinérgico (NANC). Puede también modular la hipertrofia e hiperplasia del músculo liso bronquial, una de las características más sobresalientes de la patología del asma bronquial. Por último, es capaz de inhibir la actividad proinflamatoria de múltiples células del sistema inmune, íntimamente ligadas a la patogenia del asma bronquial, como son los mastocitos, eosinófilos, neutrófilos, monocitos o linfocitos^24-28. La familia de fosfodiesterasas responsable de la metabolización del c-AMP en todas estas células inflamatorias e inmunocompetentes es fundamentalmente la PDE4 y en menor medida la PDE3 y PDE7, esta última presente solamente en los linfocitos T^28-31.

REGULACIóN DE LA ACTIVIDAD DE LAS PDE. MECANISMOS E IMPLICACIONES TERAPéUTICAS.

Desde principios de los 70 era conocido que el tratamiento de diversas células o tejidos con agentes capaces de incrementar el contenido de c-AMP estimulaba un incremento de la actividad de las PDE. Existen dos tipos generales de regulación^{22, 32}. El primero denominado regulación a corto plazo entraña la activación de las vías de segundos mensajeros y la consiguiente modulación alostérica de la actividad enzimática. Este tipo de modulación es efímero y cambiante de momento a momento. Por el contrario, el segundo mecanismo denominado regulación a largo plazo, desarrolla su actividad en un marco de tiempo prolongado y su reversibilidad es muy lenta una vez que es eliminado el agente activador de la adenilato cilasa. Los mecanismos moleculares de la regulación a largo plazo se fundamentan en un incremento de la síntesis del enzima inducido por la activación de un gen promotor de tipo intron. Los subtipos específicos de PDE4 que se regulan al alza aumentando su expresión varían en los distintos tipos celulares.

Estas alteraciones en la expresión de la actividad de PDE4 podrían influir tanto el tratamiento como en la fisiopatología del asma. El uso regular de b-adrenérgicos podría teóricamente regular al alza la actividad de la PDE4 en diversos tipos celulares de la vía aérea. Este aumento de actividad podría reducir la respuesta de estas células a activadores endógenos de la adenilciclasa promoviendo un marco incontrolado de broncoconstricción y actividad proinflamatoria.. Este tipo de mecanismos han sido señalados responsables de diversos fenómenos como son el incremento de la respuesta bronquial al alergeno o la tolerancia del efecto de protección también frente al alergeno, observados tras el tratamiento continuado con salbutamol ^{23, 27, 29, 31, 33}.

Con respecto a la fisiopatología, cualquier alteración en la expresión de la PDE4 podría contribuir notablemente a modificar el balance entre las vías endógenas pro y antinflamatorias. Habitualmente, los activadores de la adenilato ciclasa como la adrenalina, PD₂ y prostaciclina actúan como agentes antinflamatorios endógenos. Teóricamente, un incremento en la actividad de PDE4 podría conducir a una pérdida de sensibilidad ante estos activadores endógenos, amplificando el proceso inflamatorio asociado al asma y otras enfermedades alérgicas^{22, 23, 30, 31}.

Inhibidores selectivos de las isoenzimas de PDE.

En la tabla I se presentan algunos ejemplos de inhibidores selectivos. De todo lo comentado anteriormente se deduce que los inhibidores de la familia PDE4 podría ser potentes agentes antinflamatorios en el tratamiento del asma bronquial. En la tabla II se detallan las distintas acciones de inhibición de esta familia de isoenzimas PDE4 de la actividad proinflamatoria de múltiples células documentadas tanto “in vitro” como en experimentación animal. En contraste, los inhibidores de PDE4 poseen escasa actividad broncodilatadora “in vivo” si bien son capaces de actuar de forma sinérgica con los inhibidores de PDE3 previniendo el broncoespasmo desencadenado por histamina o LTD4^{22, 28, 31}.

Tabla II. Acciones de inhibición de los inhibidores de la PDE4 sobre células proinflamatorias y del sistema inmunológico.

Célula	Familia PDE	Efecto de inhibición
Basófilos	3 y 4	Histamina, Cys-LT
Linfocitos B		Síntesis de IgE
Eosinófilos	4	Expresión de CD11b O2 Quimiotáxis Degranulación
Macrófagos	3 y 4	TNFa
Mastocitos	3 y 4	Histamina
Monocitos	4	TNFa LTB4, Cys-LT
Neutrófilos	4	Adhesión LTB4, Lisozima MPO PAF
Linfocitos T	3, 4 y 7	Proliferación GM-CSF IL-2 IL-4 Il-5 IL-13 IFNg

Los ensayos clínicos iniciales con la mayoría de los inhibidores de PDE4 como rolipram, fueron abandonados debido a la aparición de efectos secundarios importantes, fundamentalmente nauseas y vómitos.

Inhibidores selectivos de PDE4 de segunda y tercera generación.

Parecía posible que la aparición de efectos secundarios esté ligada a la inhibición de un particular subtipo de PDE4. En concreto, la aparición de nauseas, vómitos y la actividad psicotropa parecían ligadas al denominado locus de alta afinidad para rolipram³⁴. Siguiendo esta premisa se han desarrollado los compuestos denominados de segunda generación con una menor afinidad para este locus. Entre ellos se encuentran el CDP 840 y el SB207499 (Cilomilas/Ariflo GSK) el Rofumilast (Altana Pharma) y su metabolito el RP 73401 (piclamilast).

En un estudio doble ciego placebo, el CD840 demostró ser capaz de abolir la respuesta tardía en la provocación bronquial con alergeno en un grupo de 15 asmático.

El SB207499 (Ariflo) se encuentra actualmente ya en fase III de investigación clínica^{35, 36}. En un estudio de 6 semanas de duración doble ciego frente a placebo mostró una tendencia a la mejoría de diversos parámetros del funcionalismo pulmonar²⁷. Este fármaco también ha demostrado ser efectivo en el tratamiento de la enfermedad pulmonar obstructiva crónica (COPD). En un estudio de más de 2000 pacientes ha demostrado un buen perfil de seguridad³⁷.

Otro potente inhibidor de segunda generación también en desarrollo avanzado (fase III) es el Roflumilast (Altana Pharma)³⁸. Su estructura química derivada de la benzamida, se presenta en la figura 1. El rofumilast es un inhibidor de PDE 4 altamente selectivo siendo incapaz de afectar la actividad de otras isoenzimas de PDE, incluyendo PDE1, PDE2, PDE3 y PDE5 incluso a concentraciones hasta 10.000 veces superiores. En diversos estudios “in vitro” ha demostrado poseer un importante potencial antinflamatorio e inmunomodulador inhibiendo la activación de neutrófilos, eosinófilos o la síntesis en monocitos de TNF-a