Clinical Management Issues 2010; 4(Suppl. 4) ©SEEd Tutti i diritti riservati Clinical Management Issues 17 Sulodexide. Farmacocinetica, farmacodinamica e meccanismo d’azione Luca Masotti 1 PRINCIPIO ATTIVO Sulodexide è un farmaco biologico naturale ad azione antitrombotica estratto dalla mu- cosa intestinale suina, composto da una mi- scela definita di glicosaminoglicani (GAGs) costituita per l’80% da eparansolfato (HS) e per il 20% da dermatan solfato (DS). HS è una sostanza simil-eparinica a me- dio-basso peso molecolare (7.000 Dalton) che contiene lo stesso dimero dell’eparina non frazionata ma un grado inferiore di solfatazione e più corte catene polisacca- ridiche. DS ha invece una massa media di 25.000 Dalton; è un polisaccaride costituito da molte unità disaccaridiche [Harenberg, 1998; Lauver, 2005]. FARMACOCINETICA E FARMACODINAMICA Sebbene strutturalmente simile all’eparina non frazionata, sulodexide se ne differenzia per la prolungata emivita (18,7 ± 4,1 ore dopo somministrazione di 50 mg per via orale), lo scarso effetto sui parametri emo- coagulativi e l’elevata biodisponibilità per via orale [Harenberg, 1998]. Sulodexide è commercializzato in capsu- le molli e in soluzione iniettabile; capsule e fiale contengono rispettivamente 250 ULS (unità lipasemiche) e 600 ULS ognuna. Un milligrammo di farmaco equivale a 10 unità lipasemiche. Prove farmacologiche eseguite nell’uomo in seguito a somministrazione intramusco- lare ed endovenosa di sulodexide hanno dimostrato relazioni lineari dose-effetto e un’elevata prevedibilità per quanto riguarda la dose assorbita dopo somministrazione [Harenberg, 1998]. Il farmaco ha dimostrato un elevato assorbimento attraverso la barrie- ra gastrointestinale offrendo la possibilità di assunzione per via orale. Nell’uomo, in seguito a somministrazione orale, si osserva un primo picco ematico dopo circa 2 ore e un secondo picco tra la quarta e le sesta ora, dopodiché il farmaco non è più riscontrabile nel plasma; esso ricompare verso la dodicesi- ma ora, rimanendo quindi costante fin verso la quarantottesima ora: tale valore costante è Abstract Sulodexide is a highly purified preparation containing glycosaminoglycans composed from heparin-like and dermatan fractions. It is similar to unfractionated heparin, but it shows a prolonged half-life, a higher bioavability and a reduced effect on bleeding parameters. This article describes the mechanism of action of sulodexide and its pharmacokinetic and pharmacodynamic parameters, listing the most important pharmacologic studies published. Keywords: sulodexide, pharmacokinetics, pharmacodynamic, mechanism of action Sulodexide. Pharmacokinetics, pharmacodynamics, and mechanism of action CMI 2010; 4(Suppl. 4): 17-21 1 Dirigente Medico Medicina Interna, Ospedale di Cecina, Livorno, Professore a Contratto, Università di Siena Disclosure Il presente supplemento è stato realizzato grazie al contributo di Alfa Wasserman Clinical Management Issues 2010; 4(Suppl. 4) ©SEEd Tutti i diritti riservati 18 Sulodexide. Farmacocinetica, farmacodinamica e meccanismo d’azione stato imputato al lento rilascio del farmaco da parte degli organi di captazione. Sulo- dexide tende naturalmente a concentrarsi nell’endotelio; inizialmente il farmaco mar- cato si accumula nelle cellule dell’intestino per poi essere liberato nel circolo sistemico: la sua concentrazione aumenta nel tempo a livello di cervello, rene, cuore, fegato, polmo- ne, testicolo e plasma [Harenberg, 1998]. Il metabolismo è principalmente epatico e l’escrezione urinaria. MECCANISMO D’AZIONE Grazie alla simultanea presenza di HS e DS, sulodexide svolge la sua azione antitrombotica interagendo a livello del processo coagulativo con gli anticoagulanti naturali antitrombina III (AT) e co-fattore eparinico II (HCII) accelerando di un migliaio di volte l’azione inibente sulla formazione di fibrina e sul feed- back positivo che la trombina svolge su se stes- sa [Harenberg, 1998; Lauver, 2006; Cosmi, 2003; Tollefsen, 2007]. La Figura 1 mostra uno schema della cascata coagulativa. L’azione antitrombotica di sulodexide è sostenuta anche dall’inibizione dell’aggre- gazione piastrinica e dall’attivazione del sistema fibrinolitico: sulodexide stimola infatti il rilascio dell’attivatore tissutale del plasminogeno e impedisce l’azione del suo inibitore (PAI-1) [Harenberg, 1998]. Sulo- dexide è in grado di migliorare i parametri viscosimetrici che di solito risultano alterati in pazienti con patologie vascolari a rischio trombotico: tale attività si esercita princi- palmente mediante la riduzione dei livelli plasmatici di fibrinogeno. Numerosi studi hanno infatti indagato l’effetto del farma- co sul processo fibrinolitico e sulla viscosità ematica; il farmaco somministrato per via orale alla dose di 100 unità lipasemiche/die induce il rilascio di attivatore tissutale del plasminogeno, riduce l’inibitore dell’attiva- tore del plasminogeno e riduce la concentra- zione di fibrinogeno di circa il 20% [Messa, 1995; Mannarino, 1992; Mauro, 1992; Fiore, 1991; Ceriello, 1993; Crepaldi, 1992; Agrati, 1992; Romano, 1992]. Gli effetti emorragici di sulodexide e delle eparine sono stati confrontati su tre diversi modelli sperimentali. In tutti i casi sulode- xide ha dimostrato di causare sanguinamenti in misura minore a eparina non frazionata e in maniera sovrapponibile alle eparine a basso peso molecolare [Van Ryn-McKenna, 1989; Dejana, 1982]. STUDI FARMACOLOGICI In uno studio condotto da Buchanan e colleghi su modelli sperimentali costituiti Figura 1 La cascata coagulativa XII Superficie danneggiata (contatto con superficie non endoteliale) Via intrinseca (trauma a livello tissutale) Via estrinseca IX IXa VIIa VII Trauma Fattore tissutale Trauma X XIIa XI XIa X Xa VIIIa VIII TPF1 Antitrombina Protrombina (II) Trombina (IIa) Va V Fibrinogeno (I) Fibrina (Ia) XIIIa XIII Depositi di molecole di fibrina legate tra loro Via comune Proteina C attiva Proteina C + trombomodulina Proteina S Clinical Management Issues 2010; 4(Suppl. 4) ©SEEd Tutti i diritti riservati 19 L. Masotti da vena giugulare di coniglio, il trattamento con 5 Unità lipasemiche/kg di sulodexide ha dimostrato la stessa efficacia di 10 UI/ kg di eparina non frazionata nell’inibire la crescita di trombi già formati e nel facilitare la trombolisi [Buchanan, 1994]. Secondo gli Autori, il complesso cofattore eparinico II (HCII)-dermatan solfato sarebbe in grado di inibire l’attività proteolitica anche del- la trombina che si trova legata alla fibrina o incorporata all’interno dei trombi stessi e ciò spiegherebbe l’equi-efficacia rilevata nonostante le diverse dosi somministrate [Buchanan, 1994]. In due studi condotti su modelli speri- mentali costituiti da carotide di topo in cui la formazione di trombi era indotta attra- verso stimolazione elettrica, sulodexide ha mostrato un’azione antitrombotica sovrap- ponibile a eparina non frazionata e acido acetilsalicilico; gli stessi studi hanno altresì evidenziato l’azione svolta da sulodexide in termini di prevenzione dell’aggregazione piastrinica in risposta allo stimolo trombi- nico (non in risposta allo stimolo arachido- nico) [Barbanti, 1992; Andriuoli, 1984]. In uno di questi due studi sulodexide ha dimo- strato di ridurre anche la massa dei trombi formati [Barbanti, 1992]. In un altro studio condotto su modelli animali di trombosi arteriosa, l’attività an- titrombotica di sulodexide è risultata so- vrapponibile a quella di eparina non frazio- nata e di dermatan solfato. Il farmaco non ha indotto complicanze di tipo emorragico [Iacoviello, 1996]. Recentemente sono stati pubblicati i dati di uno studio condotto in vitro su cellule umane normali e cellule cronicamente espo- ste a iperglicemia al fine di valutare l’efficacia di sulodexide in termini di azione antinfiam- matoria. Lo studio ha dimostrato che sulo- dexide riduce la produzione di radicali liberi dell’ossigeno intracellulari, la produzione di proteine chemiotattiche per i monociti e di interleuchina-6 con un effetto dose-risposta. Inoltre in colture cellulari esposte a glucosio, sulodexide determina un ripristino della nor- male omeostasi cellulare alterata dal glucosio stesso. Lo studio evidenzia pertanto l’azione antinfiammatoria endoteliale di sulodexide [Ciszewicz, 2009]. Poiché il meccanismo della riduzione di alcuni GAGs come l’eparan solfato potreb- be essere determinato da un’up-regulation di un enzima chiamato eparinasi indotta da eccessivi livelli di glucosio, recentemente è stato condotto uno studio in vitro su cellule endoteliali aortiche porcine per valutare se la somministrazione di insulina e/o eparina determina una riduzione dell’up-regulation dell’eparinasi. Lo studio ha dimostrato che l’up-regulation di eparinasi è prevenuta dall’aggiunta di insulina ed eparina alle col- ture cellulari [Han, 2007]. Sulodexide ha dimostrato di inibire par- zialmente l’attivazione piastrinica indotta dalla catepsina G e l’aggregazione indotta dalla trombina [Rajtar, 1993]. In questo studio tutti i GAGs testati, ossia sulodexide, eparina non frazionata, eparine con diversi gradi di desolfatazione e dermatan solfato a basso peso molecolare, hanno dimostrato di inibire l’attività catalitica di catepsina G in misura concentrazione-dipendente; sulode- xide ed eparina non desolfatata hanno dimo- strato efficacia superiore ai competitors. In uno studio condotto da Tiozzo e col- leghi è stato confrontato l’effetto di eparina non frazionata, sulodexide ed eparine a basso peso molecolare sulla proliferazione cellulare e la sintesi proteica di tre tipologie di cellu- le: cellule muscolari lisce di arteria umana, fibroblasti e cellule epiteliali. I tre farmaci si sono dimostrati equipotenti nella riduzione della proliferazione delle cellule muscolari; la loro efficacia è risultata concentrazione- dipendente. Gli altri due tipi cellulari sono risultati più sensibili nei confronti dei com- posti testati rispetto alle cellule muscolari [Tiozzo, 1989]. Kristová et al. hanno condotto uno stu- dio su arterie femorali di coniglio in cui hanno valutato la capacità di sulodexide di evitare parzialmente la comparsa di dan- no endoteliale indotto da vasocostrizione. Noradrenalina è stata somministrata in 5 dosi a intervalli di 5 minuti ognuna; con- temporaneamente sulodexide è stato som- ministrato a flusso continuo. In parallelo è stato condotto lo stesso esperimento senza somministrazione di sulodexide. La quantità di cellule endoteliali fuoriuscita insieme al liquido perfuso, marker dell’estensione del danno, è risultata significativamente in- feriore nell’arteria perfusa con sulodexide [Kristová, 2000]. Lo stesso gruppo di ri- cercatori ha dimostrato più recentemente che sulodexide riduce il numero di cellule endoteliali circolanti, marker di disfunzione endoteliale, e migliora il tono vasale arterio- lare in ratti diabetici, dimostrando un ruo- lo protettivo endoteliale di questo farmaco [Kristová, 2008]. In uno studio condotto da Lauver e col- leghi su conigli anestetizzati sottoposti a Clinical Management Issues 2010; 4(Suppl. 4) ©SEEd Tutti i diritti riservati 20 Sulodexide. Farmacocinetica, farmacodinamica e meccanismo d’azione occlusione coronarica per 30 minuti, sulo- dexide, somministrato a intermittenza du- rante tutta la durata della riperfusione, ha dimostrato di ridurre l’estensione della zona infartuata [Lauver, 2005]. Il meccanismo supposto dagli Autori è riconducibile a un’azione inibente svolta dal farmaco nei confronti della proteina C-reattiva (PCR) che sembra essere un at- tivatore locale del complemento. È proba- bile che vi sia una separazione dell’attività anticoagulante da quella anti-complemento, ottenibile attraverso la variazione del dosag- gio: infatti utilizzando come parametro di analisi il tempo di tromboplastina parziale attivato (aPTT) è emerso che alla dose in grado di svolgere un ruolo citoprotettivo sul cuore riperfuso sulodexide produce scarsis- sime o inesistenti variazioni nell’emostasi [Lauver, 2005]. Dopo somministrazione intravenosa, sot- tocutanea e orale, sulodexide ha dimostrato di indurre un forte rilascio di lipoproteinli- pasi. In conigli nutriti con alti tassi di co- lesterolo il farmaco ha significativamente ridotto la concentrazione di colesterolo pla- smatico e il suo accumulo a livello aortico [Radhakrishnamurthy, 1978]. Sulodexide ha dimostrato di aumentare la carica negativa della parete vascolare, di ini- bire la proliferazione cellulare e di rallentare la progressione verso l’uremia in topi parzial- mente nefrectomizzati, modello che richia- ma alcune delle caratteristiche tipiche della nefropatia diabetica. Sulla base di queste considerazioni, Gambaro e colleghi hanno somministrato glicosaminoglicano costituito da eparine a basso peso molecolare e da der- matan solfato a topi diabetici dimostrando che la somministrazione di questa sostanza evita l’ispessimento della membrana basale, la riduzione della carica negativa dell’endo- telio glomerulare e la comparsa di albumina nelle urine, senza influenzare la filtrazione glomerulare [Gambaro, 1992]. Gouverneur e colleghi hanno dimostra- to che l’esposizione di cellule endoteliali in coltura a shear stress stimola l’incorporazio- ne di GAGs contenenti glucosamina nel glicocalice, suggerendo il ruolo protettivo rivestito da esso contro processi infiamma- tori o aterosclerotici, per i quali lo shear stress rappresenta un importante fattore di rischio [Gouverneur, 2006]. L’eparina potrebbe incrementare la bio- disponibilità di ossido nitrico (NO) en- doteliale attraverso la mobilizzazione della mieloperossidasi derivante dai leucociti, che è stata dimostrata essere legata alla parete endoteliale mediante GAGs in condizioni di disfunzione endoteliale impedendo il ri- lascio di NO [Baldus, 2006]. L’aggiunta di sulodexide a plasma uma- no di volontari sani riduce l’aggregazione piastrinica indotta da fattore tissutale e l’espressione di P-selectina in maniera più potente di enoxaparina a dosaggio equiva- lente [Adiguzel, 2009]. BIBLIOGRAFIA y Adiguzel C, Iqbal O, Hoppensteadt D, Jeske W, Cunanan J, Litinas E et al (2009). Comparative anticoagulant and platelet modulatory effects of enoxaparin and sulodexide. Clin Appl Thromb Hemost [Epub ahead of print] y Agrati AM, Mauro M, Savasta C et al (1992). A double-blind crossover placebo-controlled study of the profibrinolytic and antithrombotic effects of oral sulodexide. Adv Ther; 9: 147-55 y Andriuoli G, Mastacchi R, Barbanti M (1984). Antithrombotic activity of a glycosaminoglycan (sulodexide) in rats. Thromb Res; 34: 81-6 y Baldus S, Rudolph V, Roiss M, Ito WD, Rudolph TK, Eiserich JP et al (2006). Heparins increase endotelial nitric oxide bioavalaibility by liberating vessel-immobilized myeloperossidase. Circulation; 113: 1871-8 y Barbanti M, Guizzardi S, Calanni F, Marchi E, Babbini M (1992). Antithrombotic and thrombolytic activity of suldoexide in rats. Int J Clin Lab Res; 22: 179-84 y Buchanan MR, Liao P, Smith LJ, Ofosu FA (1994). Prevention of thrombus formation and growth by antithrombin III and heparin cofactor II-dependent thrombin inhibitors: importance of heparin cofactor II. Thromb Res; 74: 463-75 y Ceriello A, Quatraro A, Ettorre M et al (1993). Glucosaminoglycans administration decreases high fibrinogen plasma levels in diabetic patients. Diab Nutr Metab; 6: 203-6 Clinical Management Issues 2010; 4(Suppl. 4) ©SEEd Tutti i diritti riservati 21 L. Masotti y Ciszewicz M, Polubinska A, Antoniewicz A, Suminska-Jasinska K, Breborowicz A (2009). Sulodexide suppresses inflammation in human endothelial cells and prevents glucose toxicity. Transl Res; 153: 118-23 y Cosmi B, Cini M, Legnani C, Pancani C, Calanni F, Coccheri S (2003). Additive thrombin inhibition by fast moving heparin and dermatan sulphate explains the anticoagulant effect of sulodexide, a natural mixture of glycosaminoglycans. Thromb Res; 109: 333-9 y Crepaldi G, Rossi A, Coscetti G, Abbruzzese E, Calveri U, Calabrò A (1992). Sulodexide oral administration influences blood viscosity and fibrinolysis. Drugs Exp Clin Res; 18: 189-95 y Dejana E, Villa S, de Gaetano G (1982). Bleeding time in rats: a comparison of different experimental conditions. Thromb Haemostas; 48: 108-11 y Fiore G, Baraldi A, Gambarotta C et al (1991). Inhibition of plasminogen activator inhibitor (PAI-1) by sulodexide in postthrombophlebitic patients. J Drug Dev; 3: 173-8 y Gambaro G, Cavazzana AO, Luzi P, Piccoli A, Borsatti A, Crepaldi G et al (1992). Glycosaminoglycans prevent morphological renal alterations and albuminuria in diabetic rats. Kidney Int; 42: 285-91 y Gouverneur M, Spaan JA, Pannekoek H, Fontijn RD, Vink H (2006). Fluid shear stress stimulates incorporation of hyaluronan into endothelial cell glycocalyx. Am J Physiol Heart Circ Physiol; 290: H458-62 y Han J, Woytowich AE, Mandal AK, Hiebert LM (2007). Heparanase upregulation in high glucose- treated endothelial cells is prevented by insulin and heparin. Exp Biol Med; 232: 927-34 y Harenberg J (1998). Review of pharmacodynamics, pharmacokinetics, and therapeutic properties of sulodexide. Med Res Rev; 18: 1-20 y Iacoviello L, D’Adamo MC, Pawlak K, Polishchuck R, Wollny T, Buczko W et al (1996). Anti- thrombotic activity of dermatan sulphates, heparins and their combinations in an animal model of arterial thrombosis. Thromb Haemostas; 76: 1102-7 y Kristová V, Kriska M, Babál P, Djibril MN, Slámová J, Kurtansky A (2000). Evaluation of endothelium protective effects of drugs in experimental models of endothelial damage. Physiol Res; 49: 123-8 y Kristová V, Liskova S, Sotnikova R, Vojtko R, Kurtansky A (2008). Sulodexide improves endothelial dysfunction in streptozotocin-induced diabetes in rats. Physiol Res; 57: 491-4 y Lauver DA, Booth EA, White AJ, Poradosu E, Lucchesi BR (2005). Sulodexide attenuates myocardial ischemia/reperfusion injury and the deposition of C-reactive protein in areas of infarction without affecting hemostasis. J Pharmacol Exp Ther; 312: 794-800 y Lauver DA, Lucchesi BR (2006). Sulodexide: a renewed interest in this glycosaminoglycan cardiovascular drug reviews; 24: 214-26 y Mannarino E, Pasqualini L, Ciuffetti G et al (1992). Effect of oral administration of sulodexide on fibrinolysis and plasma viscosity. Drug Invest; 4: 346-50 y Mauro M, Ferraro G, Palmieri G (1992). Profibrinolytic and antithrombotic effects of sulodexide oral administration: a double-blind, cross-over, placebo-controlled study. Curr Ther Res; 51: 342-50 y Messa GL, La Placa G, Puccetti L, et al (1995). Pharmacodynamic effects of sulodexide on profibrinolytic and hemorheological patterns. Clin Drug Invest; 10: 165-71 y Radhakrishnamurthy B, Ruiz HA, Srinivasan SR, Preau W, Dalferes ER Jr, Berenson GS (1978). Studies of glycosaminoglycan composition and biologic activity of Vessel, a hypolipidemic agent. Atherosclerosis; 31: 217-29 y Rajtar G, Marchi E, De Gaetano G, Cerletti C (1993). Effects of glycosaminoglycans on platelet and leukocyte function: role of N-sulfation. Biochem Pharmacol; 46: 958-60 y Romano F, Platania M, Costa et al (1992). The effect of sulodexide on blood viscosity in patients with peripheral vascular disease. Eur J Clin Res; 3:73-82 y Tiozzo R, Cinqi MR, Pietrangelo A, Albertazzi L, Calandra S, Milani MR (1989). Effect of the heparin-like compounds on the in vitro proliferation and protein synthesis by various cell types. Arzneimittelforschung; 39: 15-20 y Tollefsen DM (2007). Heparan cofactor II modulates the response to vascular injury. Arterioscl Thromb Vasc Biol; 27: 454-60 y Van Ryn-McKenna J, Ofosu FA, Hirsh J, Buchanan MR (1989). Antithrombotic and bleeding effects of glycosaminoglycans with different degrees of sulphation. Br J Haematol 1989; 71: 265-9 Introduzione Fisopatologia endoteliale, glicosoamminoglicani e glicocalice Sulodexide. Farmacocinetica, farmacodinamica e meccanismo d’azione Sulodexide. La risposta in profilassi e terapia alla disfunzione endoteliale Conclusioni