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Farmacocinética Medida e a interpretação formal de alterações temporais nas concentrações de um fármaco em uma ou mais regiões do organismo em relação à dose administrada. A farmacocinética estuda o que o organismo faz com o fármaco → FarmacoCinética é a ação do Corpo sobre a droga. Determina o início, a intensidade e a duração da ação do fármaco. Quatro propriedades farmacocinéticas (ADME): Absorção: Primeiro, a absorção desde o local de administração permite a entrada do fármaco (direta ou indiretamente) no plasma. Distribuição: Segundo, o fármaco pode, então, reversivelmente, sair da circulação sanguínea e distribuir- se nos líquidos intersticial e intracelular. Biotransformação: Terceiro, o fármaco pode ser biotransformado no fígado ou em outros tecidos. Eliminação: Finalmente, o fármaco e seus metabólitos são eliminados do organismo na urina, na bile ou nas fezes. ABSORÇÃO É a transferência de um fármaco do seu local de administração para a corrente sanguínea. A velocidade e a eficiência da absorção dependem do ambiente onde o fármaco é absorvido, das suas características químicas e da via de administração (o que influencia sua biodisponibilidade). MECANISMOS DE ABSORÇÃO DE FÁRMACOS Difusão passiva: O fármaco se move da região de concentração alta para a de concentração baixa. A difusão passiva não envolve transportador, não é saturável e apresenta baixa especificidade estrutural. A maioria dos fármacos é absorvida por esse mecanismo. Difusão facilitada: Fármacos podem entrar na célula por meio de proteínas transportadoras transmembrana especializadas que facilitam a passagem de moléculas grandes. Essas proteínas transportadoras permite a passagem de fármacos ou moléculas endógenas para o interior da célula, movendo-os de áreas de alta concentração para áreas de baixa concentração. Ele não requer energia, pode ser saturado e pode ser inibido por compostos que competem pelo transportador. → Transportadores SLC (do inglês, solute carrier): transporte passivo OTCs e OATs (transportadores de cátions e ânions orgânicos, respectivamente) Transporte ativo: Esta forma de entrada de fármacos também envolve transportadores proteicos específicos que atravessam a membrana. O transporte ativo dependente de energia. Ele é capaz de mover fármacos contra um gradiente de concentração – ou seja, de uma região com baixa concentração de fármaco para outra com concentração mais elevada. Esse processo é saturável. → Transportadores ABC (do inglês, ATP-binding cassette): transporte ativo Endocitose e exocitose: Estes tipos de absorção são usados para transportar fármacos excepcionalmente grandes através da membrana celular. A endocitose envolve o engolfamento de moléculas do fármaco pela membrana e seu transporte para o interior da célula pela compressão da vesícula cheia de fármaco. A exocitose é o inverso da endocitose. FATORES QUE INFLUENCIAM A ABSORÇÃO 1. Lipossolubilidade e tamanho das partículas 2. Grau de ionização e pH 3. Fluxo de sangue no local de absorção 4. Área ou superfície disponível para absorção 5. Tempo de contato com a superfície de absorção 6. Via de administração (velocidade e extensão) 7. Expressão da glicoproteína P 8. Ligados ao indivíduo 1. Lipossolubilidade o Substâncias lipossolúveis tendem a atravessar essa membrana com facilidade. o Maior lipossolubilidade, maior velocidade de difusão. Lipossolubilidade favorece: Absorção e Distribuição. Hidrossolubilidade favorece: Excreção. 2. Grau de ionização e pH o Fármacos são ácidos ou bases orgânicas fracas, definidos através do pKa. Assim, cada um destes compostos sofre uma influência diferente pelo pH do ambiente da absorção. o De acordo com o pH do meio em que o fármaco se encontra ele pode ou não adquirir carga (ser ionizado). o Substâncias ionizadas possui dificuldade em atravessar barreiras, o que dificulta a absorção. o Fármacos ácidos se tornam ionizados em pH básico, dessa forma, são melhor absorvidos em meios ácidos. o Fármacos básicos se tornam ionizados em pH ácido, sendo melhor absorvidos em meios com pH básico. o Os ácidos serão absorvidos prioritariamente no estômago e intestino. Enquanto isso, os fármacos básicos serão absorvidos, em sua grande parte, no intestino. FÁRMACO ÁCIDO Em pH ácido Em pH básico Forma não ionizada Forma carregada Lipossolúvel Hidrossolúvel Absorção Excreção FÁRMACO BÁSICO Em pH ácido Em pH básico Forma carregada Forma não ionizada Hidrossolúvel Lipossolúvel Excreção Absorção Intoxicação! Por Fármacos ácidos, deve-se aumentar o pH da urina, originando um meio mais básico ao administrar, por exemplo, bicarbonato ou citrato. Por medicamentos básicos, se deve diminuir o pH da urina, ou seja, torná-la mais ácida ao administrar, por exemplo, cloreto de amônio. Grau de ionização afeta: • Velocidade para atravessar as membranas; • Distribuição de equilíbrio entre compartimentos aquosos, se houver diferença de pH entre eles 3. Fluxo de sangue no local de absorção o O fluxo sanguíneo do local é diretamente proporcional à absorção, dessa forma, quanto maior o fluxo sanguíneo, maior a absorção. o Diante disso, como o fluxo de sangue para o intestino é muito maior do que o fluxo para o estômago, a absorção no intestino é maior do que a que ocorre no estômago. 4. Área ou superfície disponível para absorção Quanto maior a superfície de contato com o fármaco, maior a sua absorção. pKa: pH no qual 50% das moléculas encontram-se ionizadas. Ácidos fracos (HA), quando liberam um próton (H+), causam a formação de um ânion (A–). Bases fracas são aceptoras de prótons, se ionizam (ficando protonadas) em pH mais ácido. A forma não ionizada (HA ou B), sem carga, é a mais lipossolúvel. 5. Tempo de contato com a superfície de absorção o Se um fármaco se desloca muito rapidamente ao longo do TGI, como pode ocorrer em uma diarreia intensa, ele não é bem absorvido. o Qualquer retardo no transporte do fármaco do estômago para o intestino reduz a sua velocidade de absorção. 6. Via de administração (velocidade e extensão) A via de administração influencia diretamente na absorção pois interfere no local de absorção e velocidade do processo. 7.Expressão da glicoproteína P A glicoproteína-P é uma proteína transmembrana transportadora de várias moléculas, entre elas alguns fármacos. No intestino delgado, ela atua levando os fármacos de volta ao lúmen intestinal. Desta forma, em regiões em que há uma super expressão desta proteína, a absorção é menor 8.Ligados ao indivíduo o Conteúdo intestinal (alimentado ou em jejum) o Motilidade gastrointestinal - diarreia x estase intestinal, dieta (fibras), variabilidade individual no trânsito gastrointestinal o Doenças e polimorfirmos DISTRIBUIÇÃO É o processo pelo qual um fármaco reversivelmente abandona o leito vascular e entra no interstício (líquido extracelular) e, então, nas células dos tecidos. Para fármacos administrados por via IV, onde não existe absorção, a fase inicial corresponde a fase de distribuição. FATORES QUE AFETAM A DISTRIBUIÇÃO 1. Fluxo sanguíneo local 2. Ligação às proteínas plasmáticas 3. Reservatórios teciduais (depósito em compartimentos) 4. Permeabilidade através das barreiras biológicas 5. Lipossolubilidade, pKa, transportadores 2. Ligação às proteínas plasmáticas A ligação reversível às proteínas plasmáticas fixa os fármacos de forma não difusível e retarda sua transferência para fora do compartimento vascular. A albumina é a principal proteína ligadora e pode atuar como uma reserva de fármaco (ácidos) Alfa-1-Glicoproteína Ácida principal proteína ligadora para bases. À medida que a concentraçãodo fármaco livre diminui, devido à eliminação, o fármaco ligado se dissocia da proteína. Isso mantém a concentração de fármaco livre como uma fração constante do fármaco total no plasma. → Uma extensa ligação proteica retarda a eliminação do fármaco (metabolismo e/ou filtração glomerular) Fração Livre = ação farmacológica = ligação ao seu receptor Fármacos livres possuem maior facilidade de distribuição para os tecidos. A quantidade de fármacos que se liga às proteínas é dependente de três fatores: • Concentração do fármaco • Afinidade do fármaco pelos locais de ligação • Concentração das proteínas → Quanto maior a afinidade, menor a eliminação Competição entre fármacos: A competição entre dois fármacos à ligação às proteínas plasmáticas resulta em um aumento da fração livre de um ou ambos os fármacos. Resultado: Intensificação da resposta farmacológica e/ou tóxica • Relevante para fármacos com índice terapêutico estreito! • Relevante quando o fármaco deslocador também reduz a eliminação do fármaco deslocado. Fatores que interferem na disponibilidade de proteínas plasmáticas: • Distúrbios hepáticos: hipoalbuminemia (desnutrição, cirrose...) • Distúrbios renais: Proteinúria • Distúrbios cardíacos: IAM aumenta a concentração de Alfa-1-Glicoproteína Ácida. 3. Reservatórios teciduais (depósito em compartimentos) Vários fármacos se acumulam nos tecidos, levando a concentrações mais elevadas no tecido do que no líquido extracelular e no sangue. Os fármacos podem acumular como resultado da ligação a lipídeos, proteínas ou ácidos nucleicos. Os reservatórios nos tecidos podem servir de fonte principal de fármaco e prolongar sua ação ou causar toxicidade local ao fármaco; Ex: • Tiopental: gordura • Tetraciclina: ossos • Cloroquina: retina • Amiodarona: fígado e pulmões Fármacos lipofílicos: como grande parte dos psicofármacos, acumulam-se em tecido adiposo, sendo liberados para distribuição mais lentamente. OBS: Obesos podem ser sedados com alguns anestésicos por um período maior do que um indivíduo magro, graças ao depósito em tecido adiposo; 4. Permeabilidade através das barreiras biológicas Se o fármaco não for lipossolúvel ele não conseguirá atravessar as barreiras como a hematoencefálica (BHE), hematotesticular (BHT), hematoplacentária (BHP) e, por consequência, não será distribuído por estes tecidos. Características de fármacos que penetram mais facilmente a BHE: • Baixa ionização em pH plasmático • Baixa ligação às proteínas plasmáticas • Altamente lipofílicas • Baixo peso molecular • Não sofrer efluxo VOLUME DE DISTRIBUIÇÃO O volume de distribuição (Vd) descreve a proporção de fármaco que se divide entre o plasma e os compartimentos teciduais. Vd é baixo para fármacos principalmente retidos no compartimento vascular e alto para fármacos que sofrem ampla distribuição em músculo, tecido adiposo e outros compartimentos não vasculares. Vd = distribuição Vd = distribuição METABOLISMO OU BIOTRANSFORMAÇÃO São modificações químicas nos grupos substituintes dos fármacos. O objetivo da biotransformação é: • Facilitar a excreção renal • Gerar metabólitos mais ativos. ex: morfina em morfina 6-glicuronídeo • Ativar pró-fármacos. ex: prednisona em prednisolona • Inativar metabólitos tóxicos ex: n-acetil-p- benzoquinonaimina As principais vias de metabolização são: • Fígado (principal) • Pele • Rins • Pulmões (importante para anestésicos voláteis/gasosos). → A capacidade do fígado de modificar os fármacos depende da quantidade que penetra nos hepatócitos. Quanto mais hidrofóbico, maior a metabolização. TIPOS DE REAÇÃO DE BIOTRANSFORMAÇÃO As reações de biotransformação dos fármacos consistem em dois grupos gerais denominados reações de fase I e fase II. REAÇÕES DE FASE I: (funcionalização) • Oxidação (mais comum) - CYP’s • Redução • Hidrólise REAÇÃO DE FASE II: (conjugação) • Glicuronidação (mais comum) - UGT’s • Sulfatação • Glutationização • Metilação • Acetilação REAÇÕES DE FASE I - FUNCIONALIZAÇÃO o As reações de fase I convertem fármacos lipofílicos em moléculas mais polares, introduzindo ou desmascarando um grupo funcional polar, como – OH, –NH2, COOH, SH) o Aumenta a hidrossolubilidade o As reações de fase I em geral envolvem redução, oxidação ou hidrólise. o A biotransformação de fase I pode aumentar ou diminuir a atividade farmacológica, ou ainda não ter efeito sobre ela. o Fornece um ponto de ataque para as reações de fase II o As enzimas são tipicamente oxidases: • Oxidações dependentes do CYP450 • Oxidações independentes do CYP450 Reações de fase I utilizando o sistema P450 o São hemeproteínas. o Pertencem a uma Superfamília (CYP) de enzimas relacionadas, mas são distintas entre si. o Se diferenciam pela sequência de aminoácidos, sensibilidade a inibidores e agentes indutores e na especificidade das reações o 74 famílias de genes CYP, das quais as três principais estão envolvidas no metabolismo de fármacos no fígado humano: CYP1, CYP2 e CYP3 o Cinco CYPs (1A2, 2C9, 2C19, 2D6 e 3A4) são responsáveis por aproximadamente 95% do metabolismo oxidativo dos fármacos. Polimorfismos: As enzimas P450 exibem considerável variabilidade genética entre indivíduos e grupos raciais. Variações na atividade de P450 podem alterar a eficácia dos fármacos e o risco de efeitos adversos. Localização das enzimas metabolizadoras: • Enzimas microssomais: RE liso (hepatócitos, ex.: CYP) • Enzimas não-microssomais: mitocôndria, citoplasma e plasma (ex: colinesterase plasmática, monoamina oxidase, álcool desidrogenase) • Enzimas da flora intestinal (bactérias do intestino) Indutores Enzimáticos As enzimas dependentes de CYP450 são um alvo importante de interações farmacocinéticas de fármacos. Certos fármacos são capazes de aumentar a síntese de uma ou mais isoenzimas CYP. Isso resulta no aumento da biotransformação de fármacos e pode levar a reduções significativas nas concentrações plasmáticas dos fármacos biotransformados por essas isoenzimas CYP, com concomitante redução do efeito farmacológico. Depois de ter sido administrada a rifampicina (600 mg diariamente durante alguns dias), a meia-vida plasmática da varfarina diminuiu de 47 h (curva vermelha) para 18 h (curva verde). ❖ Mesmo fármaco, várias CYPs ❖ Mesma CYP, vários fármacos ❖ Existem fármacos que podem inibir CYP’s ❖ Existem fármacos que podem aumentar a expressão de CYP’s As consequências do aumento da biotransformação de fármacos incluem: 1) menor concentração do fármaco no plasma; 2) menor atividade do fármaco, se o metabólito é inativo; 3) aumento da atividade, se o metabólito é ativo; 4) redução do efeito terapêutico do fármaco. Inibidores enzimáticos A inibição da atividade das isoenzimas CYP é uma fonte importante de interações de fármacos que leva a efeitos adversos graves. A forma mais comum de inibição é pela competição pela mesma isoenzima. A inibição da atividade das enzimas pode ocorrer: • Formação de um complexo com o ferro hêmico do citocromo P450 ou pela depleção de co- fatores • Diminuição da síntese das enzimas microssomais Consequência: níveis elevados de outro fármaco que é metabolizado pela enzima inibida → possível toxicidade, principalmente durante administração crônica. → Os inibidores CYP mais importantes são eritromicina, cetoconazol e ritonavir → Ex: omeprazol é um inibidor importante de três das isoenzimas CYP responsáveis pela biotransformação da varfarina. Se os dois fármacos são tomados juntos, a concentração plasmática de varfarina aumenta, levando ao aumento do efeito anticoagulante e do risco de sangramentos. REAÇÃO DE FASE II – CONJUGAÇÃO oSe o metabólito resultante da fase I é suficientemente polar, ele pode ser excretado pelos rins. Contudo, vários metabólitos de fase I continuam muito lipofílicos para serem excretados, sendo necessário a fase II. o É a combinação dos fármacos e/ou seus metabólitos com moléculas pequenas endógenas hidrofílicas, visando torná-los mais hidrossolúveis para posterior excreção. o Conjugação com ácido glicurônico é a mais comum Substratos: metabólitos das reações de oxidação e compostos que já contêm grupos químicos apropriados para conjugação, como hidroxila (-OH), amina (-NH2) ou carboxila (-COOH). Nas reações de conjugação, um fármaco (representado por D) ou metabólitos desse fármaco (representados por D-OH e D- NH2) são conjugados a um componente endógeno pela ação de transferases. O ácido glicurônico, um açúcar, é em geral o grupo mais conjugado a fármacos; porém, as conjugações com acetato, glicina, sulfato, glutationa e grupos metila também são comuns. UGT’s (UDP-glicuroniltransferase): super família de enzimas que catalisam a conjugação do ácido glicurônico. Alguns fármacos podem inibir UGT’s ou aumentar sua expressão. Recém-nascidos tem níveis deficientes de UGT. FATORES QUE INTERFEREM NA BIOTRANSFORMAÇÃO 1. Fatores genéticos - polimorfismos Variação na capacidade de metabolizar fármacos entre indivíduos Ex: Isoniazida: sofre acetilação no organismo. • Acetiladores rápidos • Acetiladores lentos 2. Doenças HEPATOPATIAS: diminuem metabolização CARDIOPATIAS: podem reduzir o fluxo sanguíneo para o fígado e comprometer metabolismo de substâncias como amitriptilina, morfina, verapamil e lidocaína; 3. Idade FETOS E RECÉM-NASCIDOS: menor conjugação e atividade enzimática reduzida; IDOSOS: atividade metabólica reduzida. 4. Nutrição A glicina (conjugação), originam-se da dieta; Determinados alimentos podem ser indutores ou inibidores enzimáticos: • Brócolis, couve de bruxelas e carne grelhada: indutores CYP1A2 • Suco de toranja (grapefruit): inibidor da isoforma CYP3A4 EXCREÇÃO Os fármacos devem ser suficientemente polares para serem eliminados do organismo. A excreção pode ocorrer pelas vias: • Renal (urina) • Biliar (fezes) • Suor, Saliva, Expiração, Lágrima e Leite Excreção Renal A cinética de eliminação dos fármacos pelos rins depende do equilíbrio das taxas de filtração, secreção e reabsorção. Os fármacos podem ser: 1) filtrados no glomérulo renal 2) secretados no túbulo proximal 3) reabsorvidos no túbulo distal, a partir do lúmen tubular, sendo transportados de volta ao sangue 4) excretados na urina. 1. Filtração Quanto menor o peso molecular de uma substância, melhor a sua filtrabilidade Albumina: • Tem sua filtração impedida devido a sua carga negativa: as cargas negativas dos proteoglicanos da membrana basal do capilar glomerular causam repulsão. • Fármacos ligados a proteínas plasmáticas não sofrem filtração. A porcentagem filtrada é inversamente proporcional ao grau de ligação as proteínas plasmáticas e ao volume de distribuição, e proporcional ao fluxo sanguíneo renal. Fluxo sanguíneo renal → Filtração glomerular Fração livre de fármaco → Excreção 2. Secreção Tubular Processo que ocorre por transportadores não seletivos • Transportadores de ânions - família OAT (organic anion transporter) • Transportadores de cátions - família OCT (organic ation transporter) A secreção é um importante ponto de interação entre fármacos. Fármacos importantes secretados ativamente no túbulo proximal renal por transportadores OAT ou OCT: Ex: a probenecida, por bloquear a secreção tubular da penicilina, leva a um aumento da concentração plasmática desta. 3. Reabsorção Retorno de substâncias para a circulação, dependente de transportadores transmembranares específicos As formas não-ionizadas dos fármacos e dos seus metabólitos também tendem a sofrer reabsorção, por difusão passiva. Excreção Biliar Alguns fármacos são secretados pelo fígado na bile Podem sofre recirculação entero-hepática: A recirculação entero-hepática prolonga o efeito de alguns fármacos. Metabólitos conjugados com glicuronídeos, quando liberados no intestino junto com a bile, podem ser clivados por enzimas da microbiota; o fármaco livre pode ser reabsorvido. O resultado é um “reservatório” de fármaco recirculante. Exemplos: morfina e etinilestradiol. CASOS DE INTOXICAÇÃO! A manipulação do pH da urina, para aumentar a fração ionizada do fármaco no lúmen, visando acelerar a excreção do agente intoxicante: • Ácidos fracos podem ser eliminados alcalinizando a urina • Bases fracas podem ser eliminados por acidificação da urina. Esse processo é denominado prisão iônica. → Metabolismo dos contraceptivos orais e prováveis mecanismos de interação com antibióticos. CLEARANCE Taxa de eliminação de um fármaco do corpo em relação à concentração plasmática: Metabolismo + Excreção TEMPO DE MEIA-VIDA Tempo necessário para que a concentração de um fármaco no plasma decaia pela metade do seu valor inicial É inversamente proporcional à sua depuração e diretamente proporcional ao seu volume de distribuição. Fatores que afetam a meia-vida: • Envelhecimento (diminuição da massa muscular) • Obesidade (aumento da massa adiposa) • Alterações do citocromo P450 • Insuficiência hepática • Insuficiência renal Quanto tempo um fármaco demora para ser completamente excretado do organismo? Cerca de 5 a 10 tempos de meia-vida para a completa depuração (wash out) STEADY STATE Conforme as doses são periodicamente administradas, o fármaco começa a se acumular no organismo, de forma que em um determinado momento a dose administrada é a mesma necessária para repor o excretado. Logo, o pico plasmático atingido é sempre o mesmo após cada dose. Foi atingido o steady state, ou seja, o estado de equilíbrio. REGIME TERAPÊUTICO Flutuações na concentração de um fármaco no estado de equilíbrio dinâmico na dependência do intervalo entre as doses. REVISANDO! Maior grau de ligação de um fármaco a proteínas plasmáticas → Diminuir fração livre, o que pode diminuir o efeito farmacológico. Alcalinizar a urina → Favorece a excreção de ácidos fracos Acidificar o plasma → Concentra fármacos que são ácidos fracos no SNC Menor grau de ligação de um fármaco às proteínas plasmáticas → Aumenta a filtração glomerular, aumentando a excreção. pH básico → Favorece a absorção de bases fracas Forma não ionizada (mais lipossolúvel) → Favorece a absorção e distribuição de fármacos (ácidos ou básicos) Forma ionizada → É a forma hidrossolúvel, que favorece a exceção de fármacos (ácidos ou bases) Biotransformação de um pró-fármaco → Gera metabólito com atividade farmacológica Reações de fase I → Maioria são oxidações, podem produzir metabólitos ativos, inativos ou tóxicos. Reações de fase II → São conjugações; produção de metabólitos mais hidrossolúveis Indutor enzimático → Acelera a metabolização de determinado fármaco, diminuindo sua biodisponibilidade Inibidor enzimático → Diminui a metabolização de determinado fármaco, aumentando sua biodisponibilidade Vídeos: Absorção: https://www.youtube.com/watch?v=YlCulYOjKk0 Distribuição: https://www.youtube.com/watch?v=vDRPNrFtgmQ Metabolismo: https://www.youtube.com/watch?v=SZ2ZVkvLUfc Excreção: https://www.youtube.com/watch?v=SPMq1NtQmB8 https://www.youtube.com/watch?v=YlCulYOjKk0 https://www.youtube.com/watch?v=vDRPNrFtgmQ https://www.youtube.com/watch?v=SZ2ZVkvLUfc https://www.youtube.com/watch?v=SPMq1NtQmB8
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