Relaciones estructura-actividadEditar
La estructura central de los SERMs simula la plantilla del 17β-estradiol. Tienen dos anillos aromáticos separados por 1-3 átomos (a menudo una disposición de tipo estilbeno). Entre los dos fenilos del núcleo, los SERMs tienen típicamente un grupo fenilo 4-sustituido que, cuando se une al RE, se proyecta desde una posición de un núcleo de estratrieno para que la hélice 12 se desplace desde la apertura del receptor y bloquee el espacio donde las proteínas coactivadoras normalmente se unirían y causarían la actividad agonista del RE. Ha habido muchas variaciones en la parte del núcleo de los SERMs mientras que ha habido menos flexibilidad con lo que se tolera en la cadena lateral. Los SERM pueden clasificarse por su estructura del núcleo.
Trifeniletilenos de primera generaciónEditar
La primera clase estructural principal de moléculas tipo SERM de la que se ha informado son los trifeniletilenos. El núcleo de estilbeno (similar al estrógeno no esteroideo, el dietilbestrol) imita esencialmente a los estrógenos esteroideos como el 17β-estradiol, mientras que la cadena lateral se superpone con la posición 11 del núcleo del esteroide (véase la figura 5). Los derivados del trifeniletileno tienen un grupo fenilo adicional unido al grupo puente del etileno. La capacidad de enlace H de 3 posiciones de los fenoles es un requisito importante para la unión al RE.
El primer fármaco, el clomifeno (2–N,N-diethylethanamine;2-hydroxy-1,2,3-propanetricarboxylate; véase la figura 6) tiene un sustituto de cloro en la cadena lateral de etileno que produce afinidades de unión similares a las del fármaco descubierto posteriormente, el tamoxifeno. El clomifeno es una mezcla de isómeros estrogénicos (forma cis) y antiestrogénicos (forma trans). Los isómeros cis y trans se definen en función de las relaciones geométricas de los dos anillos de fenilo no sustituidos. Los dos isómeros del clomifeno tienen perfiles diferentes, donde la forma trans tiene una actividad más parecida al tamoxifeno, mientras que la forma cis se comporta más como el 17β-estradiol. El cis es aproximadamente diez veces más potente que el trans. Sin embargo, el isómero trans es el estimulador más potente de la hipertrofia de las células epiteliales, ya que el clomifeno es antagonista a dosis bajas y agonista a dosis altas. Los isómeros antagonistas pueden causar efectos estrogénicos inhibitorios en el útero y en los cánceres mamarios, pero el isómero estrogénico podría combinarse con nuevos receptores para producir efectos similares a los del estrógeno en el hueso.
El tamoxifeno ((Z)-2–N,N-dimetil-etanamina; véase la figura 7) se ha convertido en el tratamiento de elección para las mujeres a las que se les ha diagnosticado un cáncer de mama hormonorresistente en todas sus fases, es decir, un cáncer de mama con RE y/o progesterona positivos. En Estados Unidos, también se administra para la quimioprevención profiláctica en mujeres identificadas como de alto riesgo de cáncer de mama. El tamoxifeno es un isómero trans antiestrogénico puro y tiene acciones diferenciales en los tejidos diana de los estrógenos en todo el cuerpo. El tamoxifeno es selectivamente antiestrogénico en la mama, pero de tipo estrogénico en los huesos y el cáncer de endometrio. El tamoxifeno se somete a un metabolismo de fase I en el hígado por las enzimas microsomales del citocromo P450 (CYP). Los principales metabolitos del tamoxifeno son el N-desmetiltamoxifeno y el 4-hidroxitamoxifeno.
La estructura cristalográfica del 4-hidroxitamoxifeno interactúa con los aminoácidos del RE dentro del dominio de unión al ligando. El contacto entre el grupo fenólico, la molécula de agua y el glutamato y la arginina del receptor (ERα; Glu 353/Arg 394) se resuelve en una unión de alta afinidad, de modo que el 4-hidroxitamoxifeno, con un anillo fenólico que se asemeja al anillo A del 17β-estradiol, tiene una afinidad de unión relativa más de 100 veces mayor que el tamoxifeno, que no tiene fenol. Si se elimina su grupo OH o se cambia su posición, la afinidad de unión se reduce.
La fracción de trifeniletileno y la cadena lateral son necesarias para la unión del tamoxifeno al RE, mientras que para el 4-hidroxitamoxifeno, la cadena lateral y el fenil-propeno no aparecen como elementos estructurales cruciales para la unión al RE. La basicidad y la longitud de la cadena lateral no parecen desempeñar un papel crucial para la afinidad de unión del tamoxifeno al RE ni el anillo β del tamoxifeno, pero la fracción de estilbeno del tamoxifeno es necesaria para la unión al RE. El grupo hidroxilo es de especial importancia para la unión al RE del 4-hidroxitamoxifeno, y la cadena lateral etílica del tamoxifeno sobresale del dominio de unión al ligando del RE.
Las usuarias de tamoxifeno han sufrido un aumento de las tasas de cáncer de útero, sofocos y tromboembolismos. El fármaco también puede causar hepatocarcinomas en ratas. Esto se debe probablemente al grupo etílico del núcleo del estilbeno del tamoxifeno, que está sujeto a una activación oxidativa alílica que provoca la alquilación del ADN y la escisión de la cadena. Este problema se corrige posteriormente en el toremifeno. El tamoxifeno es más promiscuo que el raloxifeno en los sitios diana debido a la relación entre el aminoácido del RE en Asp-351 y la cadena lateral antiestrogénica del SERM. La cadena lateral del tamoxifeno no puede neutralizar el Asp-351, por lo que el sitio influye alostéricamente en el AF-1 en el extremo proximal del RE. Este problema se subsana con el fármaco de segunda generación raloxifeno.
El toremifeno (citrato de toremifeno; véase la figura 8), designado químicamente como citrato de 2-(p-fenoxi)-N,N-dimetiletilamina, es un derivado clorado del antiestrógeno trifeniletileno no esteroideo tamoxifeno con un sustituto cloro en la cadena lateral del etileno que produce afinidades de unión similares a las del tamoxifeno. La relación entre la estructura y la actividad del toremifeno es similar a la del tamoxifeno, pero presenta una mejora sustancial con respecto al fármaco más antiguo en cuanto a la alquilación del ADN. La presencia del átomo de cloro añadido reduce la estabilidad de los cationes formados a partir de los metabolitos alílicos activados y, por tanto, disminuye el potencial de alquilación, y de hecho el toremifeno no muestra formación de aductos de ADN en los hepatocitos de roedores. El toremifeno protege contra la pérdida ósea en modelos de ratas ovariectomizadas y afecta a los marcadores de resorción ósea clínicamente de forma similar al tamoxifeno. El toremifeno se somete a un metabolismo de fase I por las enzimas microsómicas del citocromo P450, como el tamoxifeno, pero principalmente por la isoforma CYP3A4. El toremifeno forma sus dos principales metabolitos, el N-desmetiltoremifeno y el deaminohidroxi-toremifeno (ospemifeno), mediante la N-desmetilación y la deaminación-hidroxilación. El N-desmetiltoremifeno tiene una eficacia similar a la del toremifeno, mientras que el 4-hidroxitoremifeno tiene una mayor afinidad de unión al RE que el toremifeno. El 4-hidroxitoremifeno tiene una función similar a la del 4-hidroxitamoxifeno.
Benzotiofenos de segunda generaciónEditar
El raloxifeno (-fenil]-metanona; véase la figura 9) pertenece a los fármacos SERM benzotiofeno de segunda generación. Tiene una gran afinidad por el RE, con una potente actividad antiestrogénica y efectos específicos en los tejidos distintos del estradiol. El raloxifeno es un agonista del RE en el hueso y el sistema cardiovascular, pero en el tejido mamario y el endometrio actúa como antagonista del RE. Se metaboliza ampliamente por conjugación de glucurónidos en el intestino y debido a ello tiene una baja biodisponibilidad de sólo el 2% mientras que la del tamoxifeno y el toremifeno es de aproximadamente el 100%.
La ventaja del raloxifeno sobre el tamoxifeno trifeniletileno es la reducción del efecto sobre el útero. El grupo bisagra flexible, así como la cadena lateral fenil 4-piperidinoetoxi antiestrogénica, son importantes para minimizar los efectos uterinos. Debido a su flexibilidad, la cadena lateral puede obtener una disposición ortogonal con respecto al núcleo, de modo que la amina de la cadena lateral de raloxifeno está 1 Å más cerca que la de tamoxifeno del aminoácido Asp-351 en el dominio de unión al ligando de ERα.
El papel crítico de la relación íntima entre la cadena lateral hidrofóbica del raloxifeno y el residuo hidrofóbico del receptor para cambiar tanto la forma como la carga de la superficie externa de un complejo SERM-ER se ha confirmado con los derivados del raloxifeno. Cuando la distancia interactiva entre el raloxifeno y el Asp-351 se incrementa de 2,7 Å a 3,5-5 Å se produce un aumento de la acción tipo estrógeno del complejo raloxifeno-ERα. Cuando el anillo de piperidina del raloxifeno se sustituye por ciclohexano, el ligando pierde las propiedades antiestrogénicas y se convierte en un agonista completo. La interacción entre la cadena lateral antiestrogénica del SERM y el aminoácido Asp-351 es el primer paso importante en el silenciamiento del AF-2. Reubica la hélice 12 fuera del bolsillo de unión al ligando, impidiendo así que los coactivadores se unan al complejo SERM-ER.
Tercera generaciónEdit
Los compuestos de tercera generación no muestran ninguna estimulación uterina, mejoran la potencia, no aumentan significativamente los sofocos o incluso una combinación de estos atributos positivos.
Las modificaciones del primer SERM de dihidronftaleno, la nafoxidina (véase la figura 10), que fue un candidato clínico para el tratamiento del cáncer de mama pero que tenía efectos secundarios que incluían una fototoxicidad grave, dieron lugar al lasofoxifeno ((5R,6S)-6-fenil-5–5,6,7,8-tetrahidro-naftalen-2-ol; véase la figura 11). La nafoxidina tiene los tres fenilos limitados en una disposición coplanar como el tamoxifeno. Pero con la hidrogenación, el doble enlace del nafoxideno se redujo, y ambos fenilos están orientados en cis. La cadena lateral portadora de amina puede entonces adoptar una conformación axial y ubicar este grupo ortogonalmente al plano del núcleo, como el ralofoxifeno y otros SERMs menos uterotrópicos.
El lasofoxifeno se encuentra entre los SERMs más potentes que se han reportado en la protección contra la pérdida ósea y la reducción del colesterol. La excelente potencia oral del lasofoxifeno se ha atribuido a la reducida glucuronidación intestinal del fenol. A diferencia del raloxifeno, el lasofoxifeno cumple el requisito de un modelo farmacóforo que predice la resistencia a la glucuronidación en la pared intestinal. El requisito estructural es una topología no planar con el grueso estérico cerca del plano de un sistema aromático bicíclico fusionado. Las interacciones entre el RE y el lasofoxifeno son consistentes con las características generales del reconocimiento SERM-RE. La gran cadena lateral flexible del lasofoxifeno termina en un grupo de cabeza de pirrolidina y se abre paso hacia la superficie de la proteína, donde interfiere directamente con el posicionamiento de la hélice AF-2. Se forma un puente salino entre el lasofoxifeno y el Asp-351. La neutralización de la carga en esta región ER puede explicar algunos efectos antiestrogénicos ejercidos por el lasofoxifeno.
El sistema de indol ha servido como unidad central en los SERM, y cuando se une una amina al indol con un benciloxietilo, se demostró que los compuestos resultantes no tienen actividad uterina preclínica, a la vez que preservan el hueso de la rata con plena eficacia a dosis bajas. El bazedoxifeno (1H-indo-5-ol,1-metil]2-(-4-hidroxifenil)-3-metil; ver figura 10] ácido acético) es uno de esos compuestos. El dominio de unión del núcleo consiste en un indol 2-fenil-3-metilo y un anillo de hexametilenamina en la región de afectación de la cadena lateral. Se metaboliza por glucuronidación, con una biodisponibilidad absoluta del 6,2%, 3 veces superior a la del raloxifeno. Tiene efectos agonistas sobre el metabolismo óseo y lipídico, pero no sobre el endometrio mamario y uterino. Se tolera bien y no muestra un aumento de la incidencia de sofocos, hipertrofia uterina o sensibilidad mamaria.
El ospemifeno (Z-2-(4-(4-cloro-1,2-difenil-but-1-enil)fenoxi)etanol; véase la figura 13) es un trifeniletileno y un metabolito conocido del toremifeno. Es estructuralmente muy similar al tamoxifeno y al toremifeno. El ospemifeno no tiene el grupo 2-(dimetilamino)etoxi como el tamoxifeno. Los estudios de relación estructura-actividad demostraron que al eliminar ese grupo del tamoxifeno se reducía significativamente la actividad agonista en el útero, pero no en el hueso ni en el sistema cardiovascular. Los datos preclínicos y clínicos muestran que el ospemifeno se tolera bien, sin efectos secundarios importantes. Las ventajas que el ospemifeno puede tener sobre otros SERMs es su efecto neutro sobre los sofocos y el efecto agonista del RE en la vagina, mejorando los síntomas de la sequedad vaginal.
Modos de uniónEditar
Se sabe que los SERM presentan cuatro modos distintivos de unión al RE. Una de esas características son los fuertes enlaces de hidrógeno entre el ligando y los Arg-394 y Glu-353 del RE que recubren el «bolsillo del anillo A» y ayudan al ligando a permanecer en el bolsillo de unión del RE. A diferencia del 17β-estradiol, que tiene un enlace de hidrógeno con His-524 en el «bolsillo del anillo D». Otras uniones distintivas al bolsillo de unión del ligando son con una estructura de «núcleo» casi planar típicamente compuesta por un heterociclo biarílico, equivalente al anillo A y al anillo B del 17β-estradiol (véase la figura 14), al sitio de unión correspondiente; una cadena lateral voluminosa de la estructura biarílica, análoga al anillo B del 17β-estradiol y, por último, un segundo grupo lateral que es el equivalente del anillo C y D y normalmente aromático, llena el volumen restante del bolsillo de unión del ligando.
Las pequeñas diferencias entre los dos subtipos de RE se han utilizado para desarrollar moduladores de RE selectivos de subtipo, pero la gran similitud entre los dos receptores hace que el desarrollo sea muy difícil. Los aminoácidos de los dominios de unión al ligando difieren en dos posiciones, Leu-384 y Met-421 en el ERα y Met-336 e Ile-373 en el ERβ, pero tienen hidrofobicidad y volúmenes de ocupación similares. Sin embargo, las formas y la barrera rotacional de los residuos de aminoácidos no son las mismas, lo que lleva a distinguir la cara α- y β- de la cavidad de unión entre ERα y ERβ. Esto provoca una unión preferente del ERα a los sustituyentes del ligando que están alineados hacia abajo frente a Met-336, mientras que los sustituyentes del ligando alineados hacia arriba frente a Met-336 tienen más probabilidades de unirse al ERβ. Otra diferencia está en Val-392 en ERα, que se sustituye por Met-344 en ERβ. El volumen del bolsillo de unión de ERβ es ligeramente menor y la forma un poco diferente a la de ERα. Muchos ligandos selectivos de ERβ tienen una disposición mayormente planar, ya que la cavidad de unión de ERβ es ligeramente más estrecha que la de ERα, sin embargo, esto por sí mismo conduce a una selectividad modesta. Para lograr una fuerte selectividad, el ligando debe colocar sustituyentes muy cerca de una o más de las diferencias de aminoácidos entre el ERα y el ERβ para crear una fuerte fuerza de repulsión hacia el otro subtipo de receptor. Además, la estructura del ligando debe ser rígida. De lo contrario, las interacciones repulsivas pueden dar lugar a un cambio conformacional del ligando y, por tanto, a la creación de modos de unión alternativos.
Trifeniletilenos de primera generaciónEditar
El tamoxifeno es convertido por el citocromo P450 hepático en el 4-hidroxitamoxifeno y es un antagonista más selectivo del subtipo ERα que del ERβ. El 4-hidroxitamoxifeno se une a los RE dentro del mismo bolsillo de unión que reconoce el 17β-estradiol. El reconocimiento del receptor del 4-hidroxitamoxifeno parece estar controlado por dos características estructurales del 4-hidroxitamoxifeno, el anillo fenólico A y la cadena lateral voluminosa. El anillo fenólico A forma enlaces de hidrógeno con los grupos laterales del RE Arg-394, Glu-354 y con el agua estructuralmente conservada. La cadena lateral voluminosa, que sobresale de la cavidad de unión, desplaza la hélice 12 del bolsillo de unión del ligando para cubrir parte del bolsillo de unión del coactivador. La formación del complejo ER-4-hidroxitamoxifeno recluta proteínas corepresoras. Esto conduce a la disminución de la síntesis de ADN y a la inhibición de la actividad de los estrógenos. El clomifeno y el torimefeno producen afinidades de unión similares a las del tamoxifeno. Así, estos dos fármacos son antagonistas más selectivos del subtipo ERα que del ERβ.
Benzotiofenos de segunda generaciónEditar
El raloxifeno, al igual que el 4-hidroxitamoxifeno, se une al ERα con el grupo hidroxilo de su «anillo A» fenólico (véase la figura 15) mediante enlaces de hidrógeno con Arg-394 y Glu-353. Además de estos enlaces, el raloxifeno forma un segundo enlace de hidrógeno al RE a través del grupo lateral de His-524 debido a la presencia de un segundo grupo hidroxilo en el «anillo D» (véase la figura 15). Este enlace de hidrógeno también es diferente al existente entre el 17β-estradiol y el His-524, ya que el anillo de imidazol del His-524 está rotado para contrarrestar la diferencia de la posición del oxígeno en el raloxifeno y en el 17β-estradiol. Al igual que en el 4-hidroxitamoxifeno, la voluminosa cadena lateral del raloxifeno desplaza la hélice 12.
Tercera generaciónEditar
La interacción del lasofoxifeno con el ERα es típica de las que se dan entre los SERM-ERα, como una topología casi planar (el carbociclo tetrahidronaftaleno), el enlace de hidrógeno con Arg-394 y Glu-353 y las cadenas laterales de fenilo del lasofoxifeno que llenan el volumen del anillo C y del anillo D del bolsillo de unión del ligando. El lasofoxifeno desvía la hélice 12 e impide la unión de las proteínas coactivadoras con motivos LXXLL. Esto se consigue porque el lasofoxifeno ocupa el espacio que normalmente llena el grupo lateral de Leu-540 y modula la conformación de los residuos de la hélice 11 (His-524, Leu-525). Además, el lasofoxifeno también interfiere directamente en la conformación de la hélice 12 por el grupo etil pirrolidina del fármaco. Los estudios in vitro indican que el bazedoxifeno bloquea competitivamente el 17β-estradiol mediante una unión alta y similar tanto al ERα como al ERβ. El principal dominio de unión de los bazedoxifenos consiste en el 2-fenil-3-metilindol y un anillo de hexametilenamina en la región afectada por la cadena lateral.
El ospemifeno es un metabolito oxidativo desaminado del toremifeno como tiene una unión al RE similar a la del toremifeno y el tamoxifeno. La unión competitiva al REα y al REβ de los tres metabolitos 4-hidroxi-ospemifeno, 4′-hidroxi-ospemifeno y el ácido carboxílico de cadena lateral 4-hidroxi-ospemifeno es al menos tan alta como la del compuesto original.