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Farmacologia Fármaco: uma substância química que não seja um nutriente ou um ingrediente essencial da dieta quando administrado a um organismo vivo, produz um efeito biológico. Farmacologia é definida como o estudo dos efeitos dos fármacos no funcionamento de sistemas vivos. Como drogas interagem com o organismo para produzir efeitos terapêuticos Aspirina foi o primeiro fármaco a ser sintetizado na história da farmacologia e não recolhido na sua forma final da natureza. Farmacocinética: estuda a correlação do organismo com o fármaco – descreve o movimento da droga através do organismo (procura entender como os fármacos se alteram no organismo). Farmacodinâmica: estuda o alvo das drogas, seus mecanismos de ação e os efeitos das drogas – terapêuticos ou tóxicos, como os processos fisiológicos são afetados pela ação da droga As moléculas de fármacos precisam “ligar-se” a constituintes específicos de células ou tecidos para produzir um efeito. Esses sítios de ligação são chamados de "alvos farmacológicos”. Há quatro tipos principais de proteínas reguladoras que atuam como alvos farmacológicos primários: receptores, enzimas, moléculas carregadoras, canais iônicos. Receptores: indica uma molécula de reconhecimento para um mediador químico que provoque uma resposta. Muitos receptores expressos na membrana plasmática são alvos para mediadores fisiológicos (hormônios, neurotransmissores). Esses receptores podem ser expressos no citoplasma e núcleo. Componente-chave do sistema de comunicação em organismos multicelulares. Alvos de muitos fármacos (alvos farmacológicos) Alvos Farmacológicos: Fármacos que se ligam aos receptores fisiológicos e simulam os efeitos dos compostos endógenos são chamados agonistas. O fármaco “ativa” o receptor Os fármacos que bloqueiam ou reduzem a ação de um agonista são conhecidos como antagonistas. Antagonistas se ligam, normalmente, no mesmo sítio de reconhecimento que os agonistas, mas não ativam o receptor O antagonismo se dá por competição pelo mesmo sítio de ligação do agonista. Ativação: o receptor é afetado pela molécula ligada a ele, alterando seu comportamento e desencadeando uma resposta tecidual. A ligação e a ativação são duas etapas distintas da geração de uma resposta mediada por receptor – iniciada por um agonista. A tendência de um fármaco se ligar ao receptor é a sua afinidade A tendência de um fármaco de uma vez ligado, ativar o receptor é indicada por sua eficácia. Agonistas com eficácia suficiente para produzir resposta tecidual máxima são os agonistas plenos. Já agonistas que mostram eficácia parcial são chamados de agonistas parciais. Efeito de um fármaco ocorre em função da sua concentração no compartimento do receptor e é dado pela curva de dose-resposta (concentração x efeito). Comparação – Quando dois fármacos produzem respostas equivalentes, o fármaco cuja curva dose-resposta está à esquerda é o mais potente. Na presença de um antagonista competitivo, ocupação do agonista em dada concentração desse agonista é reduzida ◦ O receptor só é capaz de receber uma molécula de cada vez. O aumento da concentração de agonista restabelece sua ocupação. Diz-se que o antagonismo é reversível. Com uma concentração fixa do antagonista, a curva concentração × efeito para o agonista desloca-se para a direita. O aumento da concentração do agonista supera o efeito do antagonista reversível, assim a resposta máxima não se altera – agonistas e antagonistas não se ligam permanentemente no receptor. Antagonismo competitivo irreversível (de não equilíbrio) se dá quando o antagonista se liga ao receptor, mas se dissocia muito lentamente dos receptores ou não se dissocia. Além do sítio de ligação do agonista (sítio de ligação primário ou ortostérico), receptores têm outros locais de ligação (alostéricos). Os antagonistas competitivos também se ligam nos sítios ortostérico Fármacos que se ligam a sítios alostéricos podem influenciar a função do receptor de várias maneiras. Aumentando ou reduzindo a afinidade dos agonistas pelos sítios primários de ligação ou modificando a eficácia do complexo agonista-receptor Regulação alostérica Fármacos alostéricos se ligam a um local do receptor diferente dos agonistas “tradicionais” e podem modificar a atividade do receptor. Os alvos proteicos para a ação de fármacos sobre as células de mamíferos podem ser: receptores, canais iônicos, enzimas, moléculas transportadoras. São mensageiros químicos para os receptores, vários hormônios, transmissores e outros mediadores do organismo. Canais Iônicos; são portões presentes nas membranas celulares, que, de modo seletivo, permitem passagem de determinados íons. Canais induzidos a se abrir ou se fechar por muitos mecanismos. Controlados por ligantes abrem apenas quando uma molécula agonista está ligada (também classificados como receptores). Controlados por voltagem são regulados por alterações no potencial transmembrana (Vm) voltagem da membrana. Fármacos podem alterar a função dos canais iônicos de várias maneiras: por ligação ao próprio canal no sítio ortostérico ou alostérico ou bloqueando fisicamente o canal e através de ação indireta que envolve a proteína G e outros intermediários (mensageiros intracelulares). Enzimas: Fármacos direcionados para enzimas normalmente são substratos análogos e agem como inibidor competitivo da enzima. Podem agir como falsos substratos, o fármaco é convertido pela enzima em um produto que perturba a função normal da célula. Alguns fármacos são administrados na forma inativa e exigem degradação enzimática para convertê-los a uma forma ativa, são conhecidos como pró-droga ou pró- fármaco. A maioria dos receptores acoplados a enzimas é uma cinase de proteína ou está associada a cinase de proteína. Transportadores: São proteínas responsáveis pela movimentação de pequenas moléculas (e íons) através das membranas celulares. Essas moléculas são normalmente polares e não se difundem na membrana. O Transporte é feito com gasto de energia (quebra de ATP) ou associado ao transporte de íons. Tipos de Receptores: 1. Canais iônicos controlados por ligantes 2. Receptores acoplados à proteína G 3. Receptores ligados a quinases 4. Receptores nucleares (atuam como reguladores da transcrição gênica) Receptores acoplados a canais iônicos (ionotrópicos) medeiam direta, e rápido, a sinalização sináptica entre células eletricamente excitáveis ◦ maioria são receptores de neurotransmissores de neurônios e células musculares O ligante extracelular se liga ao receptor acoplado ao canal, este abre ou fecha e altera a permeabilidade da célula a um íon. Uma das alças citoplasmáticas do receptor se liga a uma molécula com três partes, chamada proteína G. Proteínas G inativas estão ligadas ao difosfato de guanosina (GDP) A troca de GDP pelo trifosfato de guanosina (GTP) ativa a proteína G. Possui atividade GTPase - hidrólise do GTP a GDP e volta ao estado inativado As proteínas G ativadas: abrem um canal iônico na membrana ou alteram a atividade enzimática no lado citoplasmático da membrana. Interação entre receptor e proteína G só ocorre após ligação de um ligante, endógeno ou fármaco, no receptor – parte extracelular do receptor. Farmacocinética: Definida como a medida e a interpretação das alterações temporais nas concentrações de um fármaco em uma ou mais regiões do organismo em relação à dose administrada ◦ “o que o organismo faz com o fármaco”. Estuda o caminho percorrido pelo fármaco no organismo. A farmacocinética tem como foco as concentrações do fármaco noplasma sanguíneo. Os modelos mais comuns da farmacocinética idealizados para descrever a cronologia da variação das drogas são compartimentais. O organismo é descrito como um compartimento único ou um conjunto de dois ou mais. Nos compartimentos, a droga deve distribuir-se homogeneamente. Compartimento central é genericamente representado pelo plasma sanguíneo. Modelo de compartimento único: Quantidade de fármaco é introduzida (intravenosa ou oral), no compartimento e só escapa se for metabolizado ou excretado. Concentração da droga no plasma (compartimento único), depende do tipo de administração A concentração plasmática (Cp) em um dado tempo (t) depende da taxa de eliminação do fármaco. Infusão intravenosa (velocidade de X mg/min) vai de zero até o estado de equilíbrio, infusão para e declina a zero. Droga administrada em bolus (administração de uma medicação, com objetivo de aumentar rapidamente a sua concentração no sangue) atinge pico de concentração no tempo zero de administração e depois decai a zero. Cinética de Primeira Ordem: taxa de eliminação que é diretamente proporcional à concentração do fármaco. A concentração do fármaco diminui exponencialmente. É o tipo de cinética de eliminação mais comum entre os fármacos. Modelo de dois compartimentos: Corpo é tido como se formado de dois compartimentos: um central (sobretudo sangue) e outro periférico, os tecidos periféricos. As moléculas do fármaco podem entrar e sair do compartimento periférico apenas por meio do compartimento central. A adição de um segundo compartimento ao modelo inicial altera a evolução temporal esperada para uma droga no plasma A transferência inicial do fármaco entre os compartimentos é rápida – há uma queda rápida na concentração plasmática. A velocidade de distribuição é maior que a velocidade de eliminação. Essa fase de queda rápida é chamada de fase alfa ou distributiva. Depois da fase de distribuição, surge a fase beta ou de eliminação. Nessa fase, droga desaparece pela saída irreversível do compartimento central. Curva da concentração da droga x tempo em que são indicadas as fases alfa (distributiva) e beta (de eliminação) de uma droga: Se o fármaco é absorvido completamente, a concentração de pico aparece mais tardiamente – sendo mais baixa e menos acentuada. Normalmente os fármacos não são completamente absorvidos. Após o fim da absorção, a concentração plasmática declina com a mesma meia-vida, independentemente da velocidade de absorção. Absorção: Para alcançar seu local de ação, a droga precisa atravessar diversas barreiras biológicas (membranas celulares). Quando essa travessia leva a droga ao sangue – absorção. Drogas atravessam membranas por processos passivos (sem gasto de energia) ou ativos (com gasto de energia) envolvendo componentes da membrana. A difusão simples é o principal processo passivo de transporte de moléculas. Modelo de difusão simples: moléculas se movimentam do compartimento de maior concentração para o de menor concentração – até o equilíbrio Moléculas pequenas atravessam membranas celulares de quatro maneiras principais: por difusão direta através dos lipídios, difusão por poros aquosos formados por proteínas (aquaporinas ou canais), combinada a um transportador de solutos na membrana, pinocitose (célula ingere líquidos e partículas em solução) – transporte ativo. Transporte com gasto de energia não reque gradiente de concentração favorável – pinocitose ocorre com moléculas grandes (não possuem transportadores). Absorção é influenciada pelas seguintes propriedades das drogas: peso molecular (PM) - é inversamente proporcional a difusão- e concentração da droga no local de absorção, lipossolubilidade em membranas celulares (solubilidade nas membranas lipídicas é a principal variante da absorção), carga elétrica. Membrana Celular: é a membrana que separa o conteúdo intracelular do ambiente extracelular. São moléculas anfipáticas, contendo regiões hidrofóbicas e hidrofílicas. Coeficiente de permeabilidade determina o número de moléculas que atravessam a membrana. Quanto maior a solubilidade da droga na membrana lipídica, mais facilmente atravessam as membranas celulares Moléculas apolares dissolvem-se livremente na camada lipídica da membrana. A forma ionizada (base ou ácido) tem solubilidade lipídica baixa e é incapaz de difundir- se através de membranas. Principais vias de administração: oral, sublingual, retal, outras superfícies epitelias (pele, mucosa nasal, vagina, córnea), inalação, injeção (subcutânea, intramuscular, intravenosa, intratecal, intravítrea). Maioria dos fármacos são administrados por via oral. Ocorre pouca absorção até que o fármaco chegue ao intestino delgado. Alguns fatores afetam a absorção gastrointestinal: conteúdo intestinal, tamanha da partícula e formulação, fatores físico-químicos. Depois de administrada e absorvida, a droga é distribuída – transportada pelo sangue e outros fluidos aos tecidos do corpo. Inicialmente, fígado, rins, cérebro e órgãos bem irrigados recebem a maior parte do fármaco. Para a maioria dos fármacos, a difusão para o liquido intersticial ocorre rapidamente devido ao capilar permeável. Permeabilidade Capilar é o passar do plasma para o líquido extracelular (e ter acesso às células), o fármaco precisa atravessar a parede capilar. Capilares são os menores vasos que existem no sistema sanguíneo. Formados por uma camada única de células – células endoteliais. Atravessa a parede capilar por: via transcelular atravessa célula por pinocitose, difusão e transporte ativo. Via intercelular travessia feita entre as células (poros ou canais) do endotélio. Algumas drogas não se distribuem uniformente e se acumulam preferencialmente em determinados tecidos. Esses depósitos estabelecem um equilíbrio com o plasma sanguíneo e são liberados lentamente. A eliminação de um fármaco representa sua exclusão irreversível do corpo. Eliminação ocorre por meio de dois processos: metabolismo e eliminação. Anabolismo: construção (síntese) de substâncias por enzimas. Catabolismo: degradação (quebra) de substâncias por enzimas. As principais vias de excreção são: rins; sistema hepatobiliar; pulmões (importante para anestésicos voláteis/gasosos). Alguns fármacos são secretados na bile através do fígado, mas a maioria é reabsorvida no intestino. Eliminação nos pulmões ocorre só com agentes gasosos ou voláteis. Maior parte dos fármacos deixa o organismo pela urina. Substâncias químicas estranhas – xenobióticos. Os fármacos são um caso especial de xenobióticos. O metabolismo dos fármacos no organismo envolve dois tipos de reação, ambas as fases diminuem a lipossolubilidade e aumentam a eliminação renal. Fase 1: são catabólicas e seus produtos geralmente são quimicamente mais reativos. O fígado é especialmente importante nas reações da fase 1. Muitas enzimas hepáticas metabolizam fármacos. As mais importantes enzimas são as do Citocromo P450 (ou enzimas CYP). Para chegarem até as enzimas CYP, fármacos tem que atravessar a membrana plasmática dos hepatócitos. Moléculas polares demoram mais nesse processo que moléculas lipossolúveis. Fase 2: Reações da fase 2 são anabólicas (sintéticas) e incluem conjugação – ligação de um grupo substituinte. Normalmente as reações de fase 2 resultam em produtos inativos. A reação de fase 2 ocorre quando o fármaco ou produto da fase 1 têm um grupo reativo que se torna alvo da conjugação. Metabolismo de primeira passagem: é o tipo de metabolismo de uma droga durante sua passagem do local de absorção para o interior da circulação sistêmica. Toda droga administrada VO é sujeita às enzimas metabolizadoras da parede intestinale no fígado (chegam pela veia porta). Certas drogas são eliminadas com tanta eficácia pelo fígado que a quantidade da circulação sistêmica é muito menor que a absorvida. Administração oral > Sistema digestório (intestino delgado) > Sistema porta hepático > Fígado > Circulação sistêmica (resto do corpo). Metabolismo de primeira passagem – Veia porta: Pró-fármacos: fármacos que somente se tornam farmacologicamente ativo depois de metabolizado. Eliminação biliar: Conjugados hidrofílicos de fármacos (glicuronídeo) são concentrados na bile e levados para o intestino. Glicuronídeo é hidrolisado e libera o fármaco ativo novamente – é reabsorvido. O ciclo repete-se em um processo denominado circulação êntero- hepática. Circulação sistêmica > fígado > bile > vesícula biliar > intestino > degradação do conjugado (fármaco ativo liberado) > reabsorção no intestino. Depuração Renal: A eliminação de fármacos pelos rins é quantificada pela depuração Depuração (ou clearance - Clren) é definida como, a representação do volume de plasma que ficou completamente livre da substância, que foi removida e excretada na urina, por unidade de tempo. Três processos fundamentais são responsáveis pela eliminação renal dos fármacos: Filtração glomerular (filtração que ocorre nos rins) a maioria das drogas é fortemente ligada às proteínas plasmáticas (grandes), então somente a pequena fração de fármaco livre é filtrada nos rins. Secreção tubular e reabsorção passiva (difusão pelo fluido tubular concentrado e reabsorção pelo epitélio tubular) até 80% do fluxo plasmático não é filtrado e chega aos capilares peritubulares. Os fármacos são transferidos para o lúmen tubular por transportadores. Difusão através do túbulo renal: água é reabsorvida (99%) conforme o filtrado atravessa o túbulo. Se o fármaco for lipossolúvel: 99% do fármaco filtrado pode reabsorvido. Se o fármaco for polar: permanecem na luz do túbulo e são eliminados na urina.
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