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EXCREÇÃO DE FÁRMACOS ETAPAS DA FASE FARMACOCINÉTICA INPUT = Entrada do Fármaco na Biofase (conteúdo plasmático). Após, temos a fase de distribuição do fármaco e depois começa o processo de eliminação. 💊 Eliminação é diferente de excreção. Eliminação = qualquer processo eu vai levar a perda do fármaco, deixamos de ter moléculas do fármaco em sua forma original a qual foi utilizada. Portanto, a eliminação pode envolver o processo de excreção, mas também envolve o metabolismo. Porque, por exemplo, quando um fármaco se transforma num metabólito, deixa de estar na sua forma original. IMPORTANTE: Eliminação não significa a saída do fármaco do organismo (corpo humano), e sim quando o fármaco deixa de ser ele, e que deixa de ter uma determinada concentração desse fármaco na biofase. PRINCIPAIS CAMINHOS DE METABOLIZAÇÃO DE FÁRMACOS Os maiores responsáveis pela metabolização de fármacos são o fígado e o intestino (metabolismo pré sistêmico). - O metabolismo é um dos grandes mecanismos de eliminação de fármaco, porque uma vez metabolizado, o fármaco vai deixar de se ele. - Metabólitos são usualmente estruturas mais polares que o fármaco original. Então o metabolismo vai favorecer a polaridade que, por sua vez, vai favorecer a etapa de excreção que vai acontecer depois. - Principal órgão responsável pelo processo de excreção são os rins (etapa de excreção renal é mais relevante.) - Além dos rins, existem outros órgãos responsáveis (porém menos relevantes) para etapa de excreção. Então, os principais são os rins, podemos ter excreção acontecendo através do próprio fígado (não é usual, mas em alguns casos acontece, através da excreção biliar) e podemos ter também excreção acontecendo através dos pulmões (normalmente excreção pulmonar só acontecerá no caso de substâncias voláteis - POUCO COMUM). ANATOMIA DOS NÉFRONS A excreção renal vai acontecer nos néfrons renais, que é uma unidade que vai conectar um sistema de capilares com um sistema coletor de líquidos, que vai levar os líquidos filtrados até a urina. Então o canal (em laranja) vai levar tudo que foi filtrado ao nível de glomérulo para a urina. 💊 É uma região altamente vascularizada (importante ter em mente quando falarmos dos tipos de fenômenos relacionados a excreção que podem acontecer ao nível renal); EXCREÇÃO RENAL Sobre os diferentes tipos de processo que podem acontecer nesse processo de excreção renal, três processos principais podem acontecer: 1. O MAIS IMPORTANTE, é o processo de filtração glomerular, nada mais é do que a passagem de substâncias hidrossolúveis junto com a água, dos nossos capilares pros tubos coletores da estrutura do néfron. 2. O segundo tipo de processo que pode acontecer, é o processo de secreção, que vai acontecer numa região do túbulo proximal, e vai diferir do processo de filtração por ser um processo ativo, ou seja, é um processo em que eu não tenho a simples filtração mas sim temos carreadores sendo responsáveis pela excreção (eliminação ) do fármaco do organismo. 3. E o terceiro é o processo de reabsorção, que também é um processo tubular e diferentemente dos outros dois que são processos de saída do fármaco (excreção), como o próprio nome diz, o processo de reabsorção é de reentrada. Uma vez que os fármacos são excretados, vão pros tubos coletores, dependendo das suas propriedades físico-químicas e do pH da urina, existe a possibilidade desses fármacos serem reabsorvidos. COMPONENTES DA DEPURAÇÃO RENAL (CLEARANCE) Normalmente, o processo de excreção é definido por um parâmetro chamado clearance ou depuração renal. Geralmente a excreção se relaciona com a depuração, que é a taxa de eliminação do fármaco que pode sofrer a nível renal. ⤷ A excreção renal tem a ver com a depuração renal. Obviamente, como todos aqueles processos citados anteriormente podem acontecer, esse processo e clearance, que nada mais é do que essa taxa de excreção que o fármaco vai sofrer, é um somatório do processo de excreção que vai envolver a filtração glomerular + a secreção tubular * 1 - a fração reabsorvida, já que a fração reabsorvida é entrada, ela conta o contrário da excreção, é como se o fármaco tivesse voltando para o nosso corpo. O 1 na fórmula seria o quantitativo total, ou seja, se o fármaco não for absorvido, os dois termos anteriores são os que importam. Essa fórmula mostra que a excreção de fármacos não acontece de forma cartesiana, somente por um processo ou outro, e sim, possivelmente, alguns fármacos vão sofrer processo de filtração glomerular, vão sofrer parcialmente o processo de secreção e ainda assim, sofre reabsorção, e outras várias possibilidades. FILTRAÇÃO GLOMERULAR Algumas características desse processo: 1. É um processo passivo, ou seja, se o fármaco estiver dissolvido no compartimento plasmático, ele tem grande chance de sofrer filtração glomerular. (não depende de carreadores); 2. Esse processo é limitado ao fármaco livre, logo, fármacos ligados à proteínas plasmáticas não podem sofrer filtração glomerular, porque as proteínas são macromoléculas e não conseguem passar por esse processo; 3. O processo de filtração glomerular é, geralmente, balizado pelo que chamamos de taxa de filtração glomerular (GFR), é a velocidade com que o nosso corpo é capaz de fazer o processo de filtração glomerular. Essa taxa é usualmente constante e relativamente independente do fluxo sanguíneo e, quando queremos ter uma marcação de função ou uma marcação da GFR, usualmente a creatinina é empregada como marcador. Então, a alteração dos níveis de creatinina excretados podem dar claramente a noção se o processo de filtração glomerular está acontecendo de maneira mais ou menos eficiente. ● Porque a creatinina? Porque é uma substância endógena, que não é excretada por secreção, e não sofre reabsorção tubular, ou seja, pelos 3 processos, a creatinina só pode ser excretada por filtração glomerular. ● A despeito de não sofrer influência do fluxo sanguíneo, essa taxa de filtração glomerular depende de alguns fatores como: peso, gênero e a idade do indivíduo. - Homens que tenham aproximadamente 20 anos, essa taxa padrão normalmente é de 120 mL/min por 1.73 m2; - Mulheres que tenham aproximadamente 20 anos, essa taxa padrão normalmente é de 110 mL/min por 1.73 m2; - Essa unidade está relacionada com o volume filtrado por área a nível glomerular. ● O importante quando falamos dessa taxa é que ela vai decaindo 1% a cada ano de vida do indivíduo. Ou seja, quanto mais velho o indivíduo, menor a sua capacidade de excreção de xenobióticos. PROCESSO DE SECREÇÃO ATIVA Algumas características desse processo (que o difere do processo de filtração glomerular): 1. É um processo ativo, ou seja, vai depender de carreadores localizados na região dos túbulos proximais do néfron e envolvem gasto de ATP; 2. Como todo processo ativo, ele é saturado, porque processos que envolvem carreadores são saturáveis. Ou seja, se dermos uma dose cavalar de determinado fármacos, ele pode ser excretado por secreção ativa e no momento que os carreadores estiverem saturados esse processo vai começar a declinar em termo de velocidade de excreção; 3. Normalmente, está relacionado com a excreção de fármacos ácidos e básicos (alguns, não todos); 4. Existem alguns tipos de transportadores, que operam para fazer o processo de excreção para ácidos orgânicos (OATs) e para bases orgânicas (OBTs). (são citados os mais importantes); 5. Ligação em proteínas plasmáticas não tem grande influência sobre esse processo. Então, diferente da ligação glomerular que as ptns plasmáticas podem evitar que de fato o fármaco sofra a filtração glomerular, no caso da secreção ativa, a ligação do fármaco em proteínas plasmáticas vai ter uma influência menor, porque, normalmente a afinidade do fármaco pelo transportador é maior do que a afinidade que ele tem pela ptn plasmática. Então, no equilíbrio, temos uma fração do fármaco ligada e uma fração livre, a fração livre vai chegar no transportador vai se ligar e ser secretada, o equilíbrio vai ser deslocado para maisfármaco livre, e assim sucessivamente até que todo fármaco seja deslocado da proteína plasmática, vai se ligar ao transportador e vai sofrer o processo de secreção. Ou seja, nesse processo, a ligação à ptns plasmáticas não é impeditivo para acontecer a excreção do fármaco. 6. Um ponto importante desse processo é que como ele envolve transportadores ele pode ser inibido, então podem ser utilizadas substâncias capazes de inibir estes transportadores. Uma dessas substâncias, muito conhecida, é a probenecida que é um clássico inibidor de OAT-1 e OAT-2, pode ser usada para aumentar o tempo de meia-vida de alguns fármacos como a ampicilina para favorecer a ação sobre alguma infecção do organismo, e evitar que ela seja secretada por secreção ativa (comum encontrarmos associações de penicilina com probenecida.) ↪ Entretanto, apesar de serem utilizados para potencializar o efeito terapêutico de alguns fármacos, pode acontecer algum efeito ruim relacionado a interação medicamentosa, podendo potencializar um perfil de toxicidade de determinado fármaco. Por Exemplo, um paciente que faz tratamento com metotrexato, fármaco usado para tratar diferentes doenças como câncer e doenças inflamatórias, e que possui um limiar de segurança extremamente baixo, por ventura, utiliza algum medicamento que contém probenecida junto, o efeito vai ser contrário, ou seja, a excreção de metotrexato vai ser bloqueada e ao invés de ser potencializado o efeito terapêutico, vai começar a ser produzido um efeito tóxico. [ janela terapêutica] 💊 Não necessariamente um fármaco precisa passar pelo processo de metabolização para ser excretado. Quando temos fármacos polares e mais hidrossolúveis, eles já “tem tudo” que é necessário para ser excretado sem ser metabolizado, já fármacos que são mais lipossolúveis vão ter a necessidade de serem metabolizados para serem excretados. REABSORÇÃO TUBULAR 💊 Por que esse processo pode acontecer? fatores que levam a reabsorção tubular têm a ver com a possível mudança do pH da urina. Normalmente, o pH da urina está numa faixa que pode variar entre 5 e 8, então o processo vai depender do pH da urina e do pKa do fármaco que está sendo excretado (fármaco tem que ser ácido ou base). Algumas características desse processo: 1. Normalmente vai acontecer quando temos ácidos bastante fracos, como por exemplo ácidos que tem pKa > 7,0, e bases fracas que normalmente tem um pKa < 6,0, então são os extremos limites que esse processo pode acontecer. ↪ Um exemplo é o ácido acetilsalicílico que tem um pKa igual a 3,5, ele obviamente não vai se encaixar nessa janela porque ele não é o melhor candidato a sofrer reabsorção tubular, mas para ilustrar ele será utilizado. Então, o que acontecerá com o ácido acetilsalicílico quando ele tiver no pH plasmático igual a 7? Um ácido com pKa 3,5 em um pH 7, vai tá mais do que 99% em sua forma ionizada, que vai ser mais polar, mais hidrossolúvel e por isso, essa espécie pode sofrer filtração glomerular, com baixo peso molecular, solúvel no pH plasmático. Então, uma fração do ác. acetilsalicílico vai sofrer filtração glomerular, e ao chegar na urina ela encontra um pH igual a 5, o que vai acontecer é que 80% vai está na forma ionizada e 20% na forma não ionizada (acima tínhamos 99% na forma ionizada), chegou no glomérulo e nos túbulos coletores com esse equilíbrio, o que pode acontecer é que como essa forma não ionizada é lipossolúvel ela vai sofrer o processo de reabsorção tubular, então, a mudança do equilíbrio de ionização faz com que essa espécie possa ser reabsorvida. Obviamente, o quanto isso aí pode acontecer, vai depender do pH da urina, porque se caso o pH da urina estivesse igual a 8, esse processo não aconteceria porque teríamos mais da forma ionizada do ácido acetilsalicílico. 2. É um processo que vai acontecer por difusão passiva só que é um processo de reentrada, que vai acontecer principalmente com ácidos fracos e com bases fracas, que no pH da urina vão apresentar espécies com lipossolubilidade compatível com a permeação das biomembranas. 💊 É importante levarmos em consideração alguns fatores que podem resultar em variação do pH da urina, que são fatores bastantes relevantes que podem indicar interações medicamentosas, por exemplo, a Vitamina C. Quando tomamos qualquer medicamento junto com a Vitamina C, que é exemplo de uma substância que vai levar o pH da urina para algo em torno de 5, então quando ingerimos substâncias ácidas a tendência é que o pH da urina abaixe. O mesmo vale no sentido contrário para os fármacos que são anti úlceras, se tornamos hidroxido de aluminio, hidroxido de magnésio, hidróxido de bismuto, o pH da urina vai aumentar. Substâncias que são antiácidos (derivados de omeprazol por exemplo) e vão ter ação estomacal, também podem mexer com o pH da urina. 💊 Geralmente fármacos são ácidos e bases fracas por dois fatores, primeiro para aumentar a absorção no lúmen intestinal e também para reabsorção tubular. 3. O processo de reabsorção resulta em aumento do tempo de meia-vida do fármaco. Exemplo: A anfetamina é uma substância básica, com pKa de 9,9, então não está entre as substâncias que vão sofrer melhora no processo de reabsorção tubular. Para ser excretada a anfetamina precisa está na sua forma ionizada, portanto, dependendo do pH da urina, a reabsorção da forma não modificada, na forma solúvel, na forma do cloridrato, pode alterar bastante. Então, se tivermos uma urina com pH normal em 6.3, a taxa de recuperação da urina da forma não modificada é em torno de 40%. Quando o pH ficar mais ácido, teremos um aumento da ionização da anfetamina e não será melhor reabsorvida porque teremos 70% na forma protonada (forma do cloridrato que é excretado). Conforme o pH vai aumentando, a forma ionizada da anfetamina diminui, e em pH alcalino (nesse caso em 7.3) vai ser onde acontecerá a melhor reabsorção tubular da anfetamina. CIRCULAÇÃO ENTERO-HEPÁTICA Quando o fármaco é administrado pela via oral, normalmente ele vai passar pelo intestino delgado ⟶ vai sofrer o processo de absorção ⟶ após absorção intestinal, vai chegar no sangue ⟶ e o caminho normal após esse fármaco ser distribuído é ele passar pelo fígado. No fígado, os metabólitos formados podem ser excretados e alguns desses metabólitos formados podem ser levados à bile através do canal biliar (canal que liga a vesícula biliar ao intestino delgado) sendo possível que eles sejam excretados e cheguem novamente ao intestino delgado, daí o nome circulação entero-hepática. 💊 Normalmente, a fração do fármaco que foi administrado pela via oral, a parte que não foi absorvida vai sofrer excreção pelas fezes. Basicamente, dois fatores favorecem a circulação entero-hepática, ou seja, favorecem o trânsito desses metabólitos do fígado, através do canal biliar, pro intestino: 1. Alta polaridade; 2. Ter determinado peso molecular. Temos aqui uma tabela que considera as principais vias de excreção de fármacos que possuem faixas de peso molecular diferenciados: ● Então, abaixo de 300 Daltons, o fármaco é excretado principalmente através da urina, menos do que 5% desses fármacos são excretados na bile. ● Acima de 500 Daltons, excretado preferencialmente pela bile com uma taxa de excreção pela via urinária menor do que 5%. ● Entre 300 e 500 Daltons, teremos um mix dos dois processos acontecendo, então pode ter tanto a excreção pela via urinária quanto a excreção pela via biliar. Não esquecendo do outro fator, a polaridade, sabemos que um fármaco na forma utilizada não tem alta polaridade, então dificilmente ele vai sofrer a circulação entero-hepática. Então, quem pode sofrer com a circulação entero-hepática? os metabólitos, principalmente os de fase 2, na fase de conjugação.* ↪ Os metabólitos na forma de glicuronatos, possuem as 2 características, tendo peso molecular elevado e são metabólitos de polaridade extremamente elevadas. Então, normalmente, são espécies como essa que podem sofrer circulação entero-hepática. *Lembrando da aula de Metabolismo de fármacos, os metabólitos tem 2fases: a fase de funcionalização, que vai ter a introdução de um grupo funcional, geralmente uma hidroxila, na estrutura do fármaco, e depois temos a etapa de conjugação que é chamada de fase 2, que pode ter a incorporação de uma estrutura de ácido glicurônico, por exemplo, que é um dos principais caminhos de metabolização de fase 2. 💊 Um exemplo de metabólito que sofre com a circulação entero-hepática é o cloranfenicol (estrutura abaixo), que é um antibiótico, e como ele já tem grupos polares na sua estrutura, como por exemplo hidroxilas livres, ele é exemplo de um fármaco que não precisa sofrer fase 1 para sofrer fase 2. Nas reações de fase 2, por ação das glucoroniltransferase hepáticas, podemos ter a transferência de uma unidade de ácido glicurônico para estrutura do cloranfenicol, e a formação do glicuronídeo correspondente (estrutura da direita). Esse glicuronídeo pode sofrer circulação entero-hepática. Então olhando para a estrutura da direita, o fármaco é administrado pela via oral ⟶ absorvido no lúmen intestinal ⟶ chega ao compartimento plasmático ⟶ é distribuído ao fígado ⟶ sofre uma reação de metabolização ⟶ pode sofrer fase 1 e 2 ou direto fase 2 (como nesse caso) ⟶ na fase 2 tem as reações com as glucuronil transferases ⟶ esse fármaco na forma do glicuronídeo vai ser excretado do canal biliar e vai chegar ao intestino. 💊 Chegando ao intestino, no lúmen intestinal, existem enzimas que fazem o trabalho inverso aquela que a glicuroniltransferase faz, uma enzima chamada -glucuronidase que vai quebrar a ligação do ácido glicurônico com a ligação do metabólito do fármaco em questão. Então, uma vez que esse glicuronídeo chega no intestino, por ação da -glucuronidase teremos a quebra do ácido glicurônico e a liberação do fármaco, e ele será absorvido novamente, e sofrerá novamente esse processo. Por isso o nome circulação entero-hepático, porque o fármaco vai ficar circulando entre o intestino e o fígado, e a taxa de excreção vai diminuindo isso gradativamente, o que vai competir com os caminhos de excreção “normais”. ↪ Fica claro que esse processo vai levar a um aumento do tempo de meia vida do fármaco Como sabemos que esse efeito terá um impacto positivo? 💊 O fármaco do exemplo acima é particular, porque não sofre fase 1, mas se o fármaco sofre fase 1 para depois sofrer a ação de glicuronidação, a absorção dele vai ser tão natural quanto a molécula original? A resposta é não, porque o metabólito de fase 1 já é mais polar então, esse processo de absorção, que no caso do cloranfenicol vai acontecer, no caso de um metabólito que tenha sofrido previamente fase 1 pode não acontecer ou pode acontecer de maneira menos eficaz do que aconteceria no fármaco original, porque ele é mais polar. Em alguns casos, o metabolismo de fase 1 já é capaz de inativar o fármaco completamente. Então esse metabólito de fase 1 além de poder ser mal absorvido ele pode já não produzir o efeito terapêutico em questão. Então o impacto da circulação entero-hepática vai ser muito maior no caso de fármacos que podem sofrer reações de fase 2 sem necessariamente precisarem sofrer reação de fase 1, no caso de fármacos que precisam sofre o caminho usual de fase 1 e depois fase 2, a contribuição da circulação entero-hepática vai ser muito diminuída. FARMACOGENÔMICA A maior relevância da farmacogenética (farmacogenômica) está na abordagem do metabolismo, as variações farmacogenéticas aparecem com mais frequência com relação às diferenças de capacidade de metabolizar de um indivíduo de determinada população ou subpopulação de um determinado grupo. Como podemos definir a farmacogenómica? É o estudo das bases genéticas da variação da resposta a fármacos. Então o que estamos querendo ver? Se temos uma grande população, na grande maioria dos casos, nem todas as pessoas vão responder igualmente com relação às propriedades farmacocinéticas e farmacodinâmicas de um determinado fármaco. Quando sabemos as diferenças entre populações de um determinado grupo ou de uma determinada etnia, fica mais fácil de fazer ajustes por exemplo, na dosagem do fármaco usado e isso diminuiu a potencialização de atividades tóxicas que esse fármaco pode produzir, ou mesmo, a sua ineficiência e incapacidade de produzir o efeito terapêutico. Qual a diferença entre farmacogenômica e farmacogenética? Normalmente a diferença tem a ver com o nível de modificação gênica que um determinado indivíduo tem. O termo farmacogenômica se refere ao indivíduo que tem múltiplas variações genéticas, normalmente não estamos falando de um indivíduo que tem uma variação genética em relação a uma determinada população. Quando estamos nos referindo a variações mais pontuais, o termo correto a se usar é farmacogenética. Quais são as implicações da farmacogenética? A farmacogenética é um ramo da farmacologia que vai investigar a influência das variações genéticas sobre a resposta terapêutica de fármacos, em determinados pacientes, pela correlação da expressão gênica com a presença de polimorfismos, isso quer dizer, espécies ligeiramente diferentes de determinadas proteínas que podem ser enzimas, como as que fazem metabolização, os receptores que podem ser responsáveis pelo reconhecimento molecular de um fármaco, uma enzima que pode ser responsável pela transdução de um determinado sinal. Em proteínas, normalmente podem sofrer alteração da sua estrutura em função da alteração do polimorfismo de um nucleotídeo, por exemplo, então, temos um determinado nucleotídeo e nesse indivíduo esse nucleotídeo muda por um outro, isso vai se traduzir numa proteína que vai ter um resíduo de aminoácidos diferente de uma determinada posição da sua estrutura, e isso pode mudar tudo, pode mudar a capacidade dessa proteína ter seu perfil catalítico ideal (ou maior ou menor). 💊 Obviamente, essas variações polimórficas que levam a variação de proteínas isomórficas podem levar a alterações da fase farmacocinética, responsáveis pela necessidade de se alterar a dose, de produzir a sua resposta terapêutica e mesmo a produção de toxicidade em determinados indivíduos. E podem levar a variações na fase farmacodinâmica, em alguns casos as alterações farmacogenéticas podem promover fenômenos que têm uma relação direto com a farmacodinâmica, como por exemplo a resistência ao uso de um determinado fármaco. 💊 Um exemplo clássico tem a ver com os polimorfismos que acontecem em determinadas subpopulações, e normalmente acontecem com individuos negros do sexo masculino numa fração de 5 a 10% da população e, esses individuos tem uma deficiência da enzima Glicose-6-fosfato-desidrogenase. A deficiência dessa enzima faz com que esses indivíduos ao usarem alguns fármacos, como por exemplo fármacos antimaláricos como a primaquina, eles sofram de um tipo de anemia hemolítica, começa a ter o rompimento das hemácias porque, sem a enzima, a agressão promovida pela primaquina, que normalmente quer tratar a hemácia infectada pelo plasmodium, vai promover um estresse oxidativo que vai detonar a hemácia., ou seja, o indivíduo com deficiência dessa enzima não vai ter essa ação seletiva em cima apenas dos plasmodium livre de efeitos sobre a hemácia. Nesse caso, isso vai produzir anemia hemolítica e isso é um fator impeditivo pro uso da primaquina no tratamento da malária nesses indivíduos, e, se fizermos uso desse fármaco, sem a preocupação do diagnóstico do perfil farmacogenético desse indivíduo tem chances de haver a produção de anemia hemolítica. Ou seja, o intuito de usar a farmacogenética hoje é antecipar o diagnóstico e impedir que esse processo aconteça. METABOLISMO DO ÁLCOOL Como o álcool é metabolizado quando a gente o ingere? São duas etapas oxidativas, primeiramente, o álcool é oxidado pela ação de uma álcool desidrogenase aldeído correspondente, o etanol, que vira acetaldeído, e numa etapa seguinte, pela ação de uma outra enzima, a aldeído desidrogenase, esse aldeído vai ser novamente oxidado para gerar o ácido, que é muito mais polar e facilmente excretado pelo sistema renal. Onde queremos chegar comesse exemplo? Alguns indivíduos de etnia asiática têm reações desenvolvidas pela ingestão de álcool, como vermelhidão no rosto, que tem uma maior circulação sanguínea, e na maioria das vezes isso tem a ver com a dificuldade desses indivíduos de metabolizar uma das etapas descritas acima. Nos indivíduos asiáticos, a performance catalítica da álcool desidrogenase é muito maior do que da aldeído desidrogenase, então, rapidamente vai ser metabolizado em acetaldeído, mas vai ter dificuldade em metabolizar em ácido acético, fazendo com que o acetaldeído se acumule e provoca a reação de vermelhidão.
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