Baixe o app para aproveitar ainda mais
Prévia do material em texto
PROGRAMA DE EDUCAÇÃO CONTINUADA A DISTÂNCIA Portal Educação CURSO DE FARMACODINÂMICA Aluno: EaD - Educação a Distância Portal Educação Este material deve ser utilizado apenas como parâmetro de estudo deste Programa. Os créditos deste conteúdo são dados aos seus respectivos 2 CURSO DE FARMACODINÂMICA Atenção: O material deste módulo está disponível apenas como parâmetro de estudos para este Programa de Educação Continuada. É proibida qualquer forma de comercialização ou distribuição do mesmo sem a autorização expressa do Portal Educação. Os créditos do conteúdo aqui contido são dados aos seus respectivos autores descritos nas Referências Bibliográficas. Este material deve ser utilizado apenas como parâmetro de estudo deste Programa. Os créditos deste conteúdo são dados aos seus respectivos 3 Farmacodinâmica Introdução Segundo os princípios básicos da farmacologia, as moléculas de uma droga devem exercer alguma influência química em um ou mais constituintes das células para produzir uma resposta farmacológica. Em outras palavras, é necessário que as moléculas das drogas fiquem tão próximas a essas moléculas celulares a ponto de alterar sua função. Naturalmente, as moléculas no organismo excedem notavelmente o número de moléculas de um fármaco e, se as moléculas do fármaco fossem distribuídas aleatoriamente, a probabilidade de interação com qualquer classe particular de molécula celular seria desprezível. Paul Ehrlich, Prêmio Nobel de Medicina em 1908. Por conseguinte, os efeitos farmacológicos exigem, em geral, uma distribuição não uniforme no organismo ou tecido, e isso quer dizer, em outras palavras, que as moléculas da droga devem estar “ligadas” a constituintes específicos das células e dos tecidos para produzirem algum efeito. Paul Ehrlich resumiu isso da seguinte forma: “Corpora non agunt nisi fixata” (neste contexto, “uma substância não irá funcionar, a não ser que esteja ligada”). Este material deve ser utilizado apenas como parâmetro de estudo deste Programa. Os créditos deste conteúdo são dados aos seus respectivos 4 As substâncias produzem, em sua maioria, efeitos por meio de sua ligação, em primeiro lugar a moléculas de proteínas (frequentemente denominadas “alvos”, uma alusão à famosa expressão de Paul Ehrlich “balas mágicas” para descrever o potencial dos agentes antimicrobianos). Entretanto, todas as regras têm exceções, e muitos agentes antimicrobianos e antitumorais, interagem diretamente com o DNA, e não com proteínas. Drogas como os bifosfonatos utilizados no tratamento da osteoporose, se ligam a sais de cálcio na matriz óssea, tornando-a tóxica para os osteoclastos. Efeitos das drogas nos Sistemas Biológicos Para entender as ações de uma droga, é necessário considerar os efeitos produzidos no sistema biológico em vários níveis de complexidade de organização. Os níveis principais são: moléculas biológicas, estruturas subcelulares, células organizadas (tecidos e órgãos), organismos intactos e interação entre organismos. Nível molecular: Farmacologia Molecular é o estudo da interação de moléculas de droga e moléculas do sistema biológico. Os alvos moleculares de ação de drogas são os receptores, as enzimas, os sistemas de transporte e Este material deve ser utilizado apenas como parâmetro de estudo deste Programa. Os créditos deste conteúdo são dados aos seus respectivos 5 componentes moleculares do aparato genético. Estruturas subcelulares: atuando em mitocôndrias, microtúbulos e lisossomos, por exemplo. Em vesículas neurais de acetilcolina, de adrenalina, vesículas dos grânulos dos mastócitos. Células: ação de drogas em músculo, em nervo, e outros. Tecidos ou órgãos: apesar das drogas atuarem em um determinado tipo de célula, o nível de complexidade do sistema pode ser de tal forma que um mecanismo de controle (autorregelação, ou feedback) pode ser desencadeado. Assim, a compreensão dos mecanismos no nível tecidual ou do órgão deve ser considerada. Organismo intacto: drogas atuando em mecanismos homeostáticos (sistema de controle integrado). Por exemplo, quando uma droga que relaxa a musculatura lisa atua na parede dos vasos sanguíneos, causa dilatação, e, consequentemente, vai desencadear uma aceleração reflexa da frequência cardíaca. Interação entre organismos: podem ser divididas em dois tipos: a) Aquelas que afetam a relação entre diferentes tipos de organismos; b) Aquelas que afetam relações sociais. Exemplo do primeiro tipo: drogas que são utilizadas para controle de Este material deve ser utilizado apenas como parâmetro de estudo deste Programa. Os créditos deste conteúdo são dados aos seus respectivos 6 pragas. Do segundo tipo: as drogas “sociais”, como o álcool, por exemplo, e as drogas que afetam as atitudes dos organismos, como sedativos, antidepressivos, entre outras. Drogas podem atuar em mecanismos físico-químicos não-específicos, como por exemplo: Atuando em virtude de propriedades osmóticas; Atuando em virtude de sua atividade ácida ou básica; Agentes redutores ou oxidantes; Precipitantes de proteínas; Substâncias que funcionam como barreira física; Adsorventes; Surfactantes; Drogas radioativas; Anestésicos inespecíficos (nitrogênio, xenônio). A maior parte das drogas produz seu efeito por meio de interações químicas mais ou menos específicas com constituintes dos tecidos. Essas interações envolvem ligações químicas entre as moléculas da droga e do sistema biológico. Ligações covalentes são ligações fortes, onde elétrons são mutuamente compartilhados nas órbitas mais superficiais. Ligações eletrostáticas são formadas pela força atrativa entre cargas elétricas opostas. Ligações hidrofóbicas ocorrem quando camadas de água estrutural associadas com grupos hidrofóbicos de duas moléculas separadas entram em contato. O efeito de uma droga depende do grau pré-existente de atividade no sistema no qual ela atua. Este material deve ser utilizado apenas como parâmetro de estudo deste Programa. Os créditos deste conteúdo são dados aos seus respectivos 7 Especificidade das Drogas Para que uma droga seja de algum modo útil como instrumento terapêutico ou científico, ela deve atuar de modo seletivo sobre determinadas células e tecidos. Ou seja, deve exibir elevado grau de especificidade relativa ao sítio de ligação. A especificidade é recíproca, classes individuais substâncias se ligam a apenas determinados alvos, alvos individuais só reconhecem determinadas classes de drogas. Entretanto, devemos ressaltar que nenhuma droga é totalmente específica nas suas ações. Em muitos casos, o aumento na sua dose faz com que haja perda da especificidade, e a droga afete outros alvos diferentes do principal, podendo resultar em efeitos colaterais. Por exemplo: os antidepressivos tricíclicos atuam como bloqueadores da recaptação neuronal de monoaminas, porém são notáveis na produção de efeitos colaterais (boca seca, constipação) como consequência da sua capacidade de bloquear diversos receptores. Em geral, quanto menor a potência de uma substância e maior a dose necessária, maior a probabilidade de que outros sítios de ação, distintos do sítio primário, assumam importância. Proteínas-alvos para a ligação de drogas Os alvos proteicos para a ação dos fármacos sobre as células dos mamíferos podem ser amplamente divididos em: Receptores; Canais iônicos; Enzimas; Moléculas transportadoras. Este material deve ser utilizado apenas como parâmetro de estudo deste Programa. Os créditos deste conteúdo são dados aos seus respectivos 8 Sabe-se que alguns outros tipos de proteínas, como a tubulina,atuam como alvo de drogas, e convém lembrar que existem muitas substâncias cujos sítios de ação ainda não foram identificados. Além disso, sabe-se que muitos fármacos se ligam, além de seus alvos primários, às proteínas plasmáticas, bem como aos constituintes celulares, sem produzir qualquer efeito farmacológico óbvio. Enzimas como alvos primários para a ação de drogas Drogas atuando primariamente na inibição de enzimas por meio de diferentes mecanismos, como, inibição competitiva, substratos alternativos, inibidores enzimáticos irreversíveis, atuação em co-fatores, entre outros. Com frequência, a molécula da substância é um análogo do substrato que atua como um inibidor competitivo da enzima seja de modo reversível (ex. neostigmina que bloqueia a enzima acetilcolinesterase), ou irreversível (aspirina que bloqueia a ciclooxigenase). Este material deve ser utilizado apenas como parâmetro de estudo deste Programa. Os créditos deste conteúdo são dados aos seus respectivos 9 As drogas podem atuar também como falsos substratos, assim a molécula do agente sofre transformação química para formar um produto anormal, que subverte a via metabólica normal. Por exemplo: Fluorouracil, que substitui a uracila como intermediário na biossíntese de purinas, mas não pode ser convertido em timidilato, bloqueando, assim, a síntese de DNA e impedindo a divisão celular. Alguns tipos de drogas exigem degradação enzimática para sua conversão de uma forma inativa, a pró-droga, em uma forma ativa, conforme exemplos representados na tabela abaixo. Rang & Dale (2004). Este material deve ser utilizado apenas como parâmetro de estudo deste Programa. Os créditos deste conteúdo são dados aos seus respectivos 10 Canais Iônicos como alvos primários para a ação de drogas Alguns canais iônicos (conhecidos como canais iônicos regulados por ligantes ou por receptores ionotrópicos) incorporam um receptor e só se abrem quando este estiver ocupado por um agonista. Outros são regulados por diferentes mecanismos, sendo os canais iônicos regulados de forma voltagem-dependente particularmente importantes. Em geral, as drogas podem afetar a função dos canais iônicos ao interagirem com o sítio receptor dos canais regulados por ligantes ou com outras partes das moléculas do canal. Um importante exemplo deste tipo de interação é a molécula do anestésico local, que atua bloqueando canais de sódio voltagem-dependente na fibra nervosa nociceptiva. Representação esquemática de um anestésico local bloqueando canal de sódio. Este material deve ser utilizado apenas como parâmetro de estudo deste Programa. Os créditos deste conteúdo são dados aos seus respectivos 11 Moléculas Transportadoras como alvos primários para a ação de drogas O transporte de íons e de pequenas moléculas orgânicas através das membranas celulares geralmente exige uma proteína transportadora, visto que as moléculas permeantes são, com frequência, muito polares para penetrarem por si próprias nas membranas lipídicas. As proteínas transportadoras incorporam um sítio de reconhecimento que as torna específicas para determinada molécula, e esses sítios de reconhecimento também podem constituir alvos para drogas que bloqueiam o sistema de transporte. Podemos citar como exemplo de drogas que bloqueiam mecanismos transportadores através da membrana os antidepressivos tricíclicos que impedem a recaptação neuronal da noradrenalina e serotonina. Este material deve ser utilizado apenas como parâmetro de estudo deste Programa. Os créditos deste conteúdo são dados aos seus respectivos 12 Esquema representando o bloqueio da receptação neuronal de noradrenalina e serotonina pelos Antidepressivos Tricíclicos no SNC, aumentando a disponibilidade destes neurotransmissores na fenda sináptica que se encontram deficientes na depressão. Receptores como alvos primários para a ação de drogas O conceito original de receptor foi introduzido independentemente por Langley (1852-1926) e Ehrlich (1854-1915). Para Langley, que estava interessado no sistema nervoso autônomo, havia uma combinação química entre a droga e um constituinte da célula, a substância receptora. Ehrlich estava interessado em corantes celulares e na resposta imune contra bactérias e contra venenos de serpentes. Ele postulava que atividades específicas da célula poderiam ser intermediadas por “cadeias laterais” ou “receptores” os quais o grupo haptofórico da droga ou toxina iria atacar e que a droga ou toxina também possuía um grupo toxofílico. Uma analogia à ação de uma droga em um receptor é aquela da chave e fechadura. Esta analogia foi primeiramente proposta por Fischer, em 1894, Este material deve ser utilizado apenas como parâmetro de estudo deste Programa. Os créditos deste conteúdo são dados aos seus respectivos 13 para ação de enzimas. A interação de drogas com receptores se assemelha grandemente à interação de substratos com enzimas. Entretanto, há algumas diferenças importantes, a principal delas é que as enzimas alteram substratos e as drogas alteram receptores. Geralmente, não há grande dificuldade em quantificar a taxa de reação enzimática. A consequência da formação do complexo droga-receptor é uma resposta que pode ser medida, mas a relação entre o evento primário (formação do complexo) e os eventos sucessivos que culminam com a resposta quantificável só foi bem estabelecida nas últimas décadas, para algumas ações mediadas por receptores. Este material deve ser utilizado apenas como parâmetro de estudo deste Programa. Os créditos deste conteúdo são dados aos seus respectivos 14 Representação esquemática do receptor e seu ligante. Propriedades dos receptores Sensibilidade: Muitas drogas produzem efeitos marcantes em concentrações bastante baixas, ou em pequenas doses. A energia para a resposta não é suprida pela droga ou sua combinação com o receptor. A combinação da droga com o receptor requer amplificação para induzir a resposta: isso pode ser uma ação de disparo, liberando energia potencial armazenada na célula-alvo, ou pode ser originada de uma cascata de amplificação (uma série de mudanças, cada uma com um fator de amplificação pequeno). Seletividade: Respostas envolvendo um dado tipo de receptor são somente Este material deve ser utilizado apenas como parâmetro de estudo deste Programa. Os créditos deste conteúdo são dados aos seus respectivos 15 elicitadas por uma pequena gama de substâncias químicas com grupos estruturais e propriedades elétricas semelhantes. Seletividade é maior com agonistas (drogas que produzem uma resposta) do que com antagonistas (drogas que bloqueiam respostas aos agonistas). Especificidade: A resposta das células a qualquer tipo de agonista agindo no mesmo conjunto de receptores é sempre a mesma, sendo determinada pelas propriedades das células. Receptores são complexos de macromoléculas que interagem com drogas e essa interação fornece um estímulo que provavelmente envolve uma mudança conformacional no receptor ou em seus ambientes imediatos. Se o receptor de dois ou mais agonistas for o mesmo, a ordem de potência deve ser a mesma; se for diferente, os receptores devem ser diferentes. Variantes de receptores que têm um número de agonistas em comum são denominados de isoreceptores (por exemplo, receptores adrenérgicos). No estudo da cinética da interação droga-receptor, alguns conceitos devem ser conhecidos: Biofase: Ou fase biologicamente ativa, designa o meio ambiente em que a droga está na posição de interagir com o receptor sem barreiras difusionais interferindo. Na maior parte das preparações de tecido isolado, a concentração da droga na biofase é dada por sua concentração na soluçãosalina que banha o tecido. Quando uma droga é estudada em sistemas que são mais complicados que os tecidos, outros fatores devem ser considerados, como a Este material deve ser utilizado apenas como parâmetro de estudo deste Programa. Os créditos deste conteúdo são dados aos seus respectivos 16 absorção, a distribuição, o metabolismo e a excreção (fatores farmacodinâmicos). Interações Droga-Receptores A ocupação de um receptor por uma molécula de uma droga pode ou não resultar em ativação do receptor. A ativação refere-se à capacidade da molécula ligar e afetar o receptor de modo a desencadear uma resposta tecidual. Deste modo as drogas podem interagir com os receptores comportando-se como: Agonistas. Antagonistas. Este material deve ser utilizado apenas como parâmetro de estudo deste Programa. Os créditos deste conteúdo são dados aos seus respectivos 17 A ligação e a ativação dos receptores constituem duas etapas distintas na geração da reposta desencadeada por um agonista e mediada pelo receptor. Quando uma substância se liga ao receptor sem causar ativação, impedindo consequentemente a ligação do agonista, é denominada antagonista. A tendência de uma droga se ligar ao receptor é determinada por sua afinidade, enquanto a tendência de, uma vez ligada, ativar o receptor é indicada por sua eficácia. Logo: O agonista promove uma resposta que pode ser um aumento ou uma diminuição em uma manifestação particular da atividade celular ou de células às quais os receptores estão associados. A relação droga-receptor pode ocorrer segundo duas teorias principais: Teoria da ocupação: a resposta é uma função da ocupação dos receptores pelo agonista. Teoria da taxa: a resposta é uma função da taxa de ocupação dos receptores pelo agonista. Relação linear entre ocupação do receptor e resposta máxima Este material deve ser utilizado apenas como parâmetro de estudo deste Programa. Os créditos deste conteúdo são dados aos seus respectivos 18 Ocorre quando todos os receptores estão ocupados. O efeito observado é linearmente proporcional à ocupação do receptor e a resposta máxima é alcançada quando o número total de receptores é ocupado. Nesse caso, deve-se assumir que: a) Um estímulo “tudo ou nada” é elicitado pela combinação de cada receptor com um agonista; b) Ocorre somação desses estímulos individuais; c) O efeito é linearmente proporcional ao número de estímulos; d) A resposta máxima ocorre quando cada receptor é ocupado por um agonista; e) O complexo agonista-receptor é formado por ligações químicas reversíveis prontamente e rapidamente; f) A ocupação de um receptor não afeta a tendência de outros receptores serem ocupados. Curva dose-reposta A curva dose-resposta é a representação gráfica da expressão matemática da relação entre a dose de um princípio farmacologicamente ativo e o seu efeito. Da análise dessa curva surgem indicadores farmacodinâmicos, tais como Dose Efetiva 50 (DE 50), Potência Relativa e Efeito Máximo. A intensidade da resposta dada por um fármaco é proporcional à dose administrada. A curva sigmoide ou em forma de S é uma expressão comumente observada na maior parte das curvas dose-resposta. É importante mencionar que, para cada efeito haverá uma curva dose- resposta distinta. Além disso, a configuração da curva dose-resposta da mesma substância química e a mesma espécie animal pode variar com as mudanças das condições experimentais, por exemplo, as mudanças na forma Este material deve ser utilizado apenas como parâmetro de estudo deste Programa. Os créditos deste conteúdo são dados aos seus respectivos 19 de distribuição da dose no tempo (frequência). Agonistas Parciais Até agora, consideramos as substâncias como agonistas, as quais ativam de algum modo o receptor ao ocupá-lo ou, como antagonistas aquelas que não provocam ativação. Entretanto, a capacidade de uma molécula da droga ativar o receptor constitui mais uma propriedade graduada do que um processo “tudo ou nada”. Algumas substâncias conhecidas como agonistas plenas ou totais podem produzir uma reposta máxima (a maior resposta capaz de ser dada pelo tecido), enquanto outras, os agonistas parciais, só podem produzir uma resposta submáxima. A relação entre os agonistas totais reside na relação entre a ocupação do receptor e a resposta. Quando um agonista parcial está produzindo sua resposta máxima, todos os receptores estão ocupados, mas a eficácia é tal que o estímulo Este material deve ser utilizado apenas como parâmetro de estudo deste Programa. Os créditos deste conteúdo são dados aos seus respectivos 20 produzido não é suficiente para gerar a resposta máxima potencialmente obtida pelo sistema. Para um agonista altamente ativo com uma grande eficácia, a resposta máxima será produzida por uma concentração que não ocupa todos os receptores. Atividade intrínseca () é a força do estímulo farmacológico produzido pela ocupação do receptor. Para agonistas totais =1, para parciais 10, para antagonistas =0. Este material deve ser utilizado apenas como parâmetro de estudo deste Programa. Os créditos deste conteúdo são dados aos seus respectivos 21 Ocupação teórica e curva de reposta para agonistas plenos e parciais. (A) Curva de ocupação para ambas as substâncias. (B) Relação entre resposta e ocupação para o agonista pleno e parcial. Observe que a curva (A) produz resposta máxima com cerca de 20% de ocupação, enquanto a curva (B) só produz resposta submáxima, mesmo com 100% de ocupação. Teoria da ocupação com relação não-linear entre a ocupação do receptor e a resposta Uma teoria alternativa proposta por Stephenson (1956) propõe que: Um efeito máximo pode ser produzido por um agonista quando somente uma pequena proporção de receptores está ocupada. A resposta não é linearmente proporcional ao número de receptores ocupados. Drogas diferentes podem ter capacidades variáveis para iniciar uma resposta e consequentemente ocupar proporções diferentes de receptores quando produzindo respostas iguais. Eficácia A capacidade de uma droga iniciar uma resposta assim que ocupa o sítio do receptor é denominada eficácia. Este material deve ser utilizado apenas como parâmetro de estudo deste Programa. Os créditos deste conteúdo são dados aos seus respectivos 22 Eficácia de duas substâncias químicas na indução de um efeito farmacológico. Observe que o composto A é capaz de produzir o efeito máximo em uma concentração menor que o composto B, sendo, portanto mais eficaz. Potência A potência refere-se à quantidade da droga (comumente expressa em miligramas) necessária para produzir um efeito, como o alívio da dor ou a redução da pressão sanguínea. Exemplificando: se 5 miligramas da droga B alivia a dor com a mesma eficiência que 10 miligramas da droga A, então a droga B é duas vezes mais potente que a droga A. Maior potência não significa necessariamente que uma droga é melhor que a outra. Este material deve ser utilizado apenas como parâmetro de estudo deste Programa. Os créditos deste conteúdo são dados aos seus respectivos 23 São levados em consideração muitos fatores ao julgar os méritos relativos das drogas, como seu perfil de efeitos colaterais, toxicidade potencial, duração da eficácia (e, consequentemente, número de doses necessárias a cada dia) e custo. Relação entre ocupação dos receptores, eficácia, potência e resposta biológica. Este material deve ser utilizado apenas como parâmetro de estudo deste Programa. Os créditos deste conteúdo são dados aos seus respectivos 24 Agonistas Inversos No esquema acima, o receptor é mostrado em dois estados de configuração, o estado de repouso (R) e o estado ativado (R*), que existemem equilíbrio. Normalmente, na ausência de ligante, o equilíbrio se encontra bem à esquerda, e poucos receptores estão no estado R*. Entretanto, para os receptores de ativação constitutiva, uma proporção significativa dos receptores adota a configuração R* na ausência do ligante. Os agonistas exibem maior afinidade por R* em relação a R. Quanto maior a afinidade relativa por R* maior a eficácia do agonista. Nesta perspectiva, o agonista inverso possui maior afinidade por R que por R*, com consequente desvio do equilíbrio para a esquerda, com eficácia negativa. Por exemplo, o Benzodiazepínicos. Antagonismo entre Drogas Antagonista competitivo É a droga que interage reversivelmente com o receptor para formar o complexo, mas o complexo antagonista-receptor não produz uma resposta. A interação antagonista-receptora é caracterizada por uma constante de dissociação, mas a atividade intrínseca do antagonista é zero. Quando se Este material deve ser utilizado apenas como parâmetro de estudo deste Programa. Os créditos deste conteúdo são dados aos seus respectivos 25 constroem curvas “concentração de agonista x ocupação de receptores por agonista” (ou resposta produzida), na presença de concentrações diferentes de antagonista competitivo, obtém-se curvas com mesma forma, com mesma resposta máxima, com porções lineares paralelas, mas com deslocamento à direita ou à esquerda, conforme mostrado nas figuras abaixo. Ou seja, curvas “log da concentração x resposta” são deslocadas para a direita na presença do antagonista competitivo, mas a resposta máxima permanece a mesma e a porção linear permanece paralela àquela do agonista sozinho. O efeito do antagonista pode ser sobreposto pelo aumento na concentração do agonista. Quando um antagonista forma uma ligação forte com o receptor, a taxa de dissociação do complexo antagonista-receptor é tão lenta que é Este material deve ser utilizado apenas como parâmetro de estudo deste Programa. Os créditos deste conteúdo são dados aos seus respectivos 26 virtualmente zero. Nesse caso, o antagonista é denominado de irreversível e o antagonismo não é sobreposto pelo aumento na concentração do agonista. O grau de antagonismo aumenta com a maior concentração de antagonista. A população de receptores disponível para a interação com agonista é reduzida, portanto, a resposta máxima também é reduzida. A ocupação dos receptores pelo antagonista irreversível pode ser reduzida pela presença simultânea de elevadas concentrações do agonista ou de um antagonista competitivo. Antagonistas irreversíveis podem ser utilizados para avaliar a afinidade e a eficácia do agonista. Este material deve ser utilizado apenas como parâmetro de estudo deste Programa. Os créditos deste conteúdo são dados aos seus respectivos 27 Com frequência, o efeito de uma droga é diminuído ou totalmente abolido na presença de outra. Além do antagonismo competitivo reversível e irreversível, discutidos anteriormente, outros mecanismos podem ser ressaltados: Antagonismo químico; Antagonismo farmacocinético; Antagonismo não competitivo; Antagonismo fisiológico. Antagonismo químico Também chamado de neutralização, refere-se à situação incomum onde duas substâncias combinam-se em solução, reagindo quimicamente levando à inativação da droga. Este tipo de antagonismo tem um papel muito importante no tratamento das intoxicações. Por exemplo: Agentes quelantes como o EDTA e penicilamina, que sequestram metais (As, Hg, Pb), diminuindo suas ações tóxicas. Antagonismo farmacocinético Descreve a situação em que o antagonista reduz efetivamente a concentração do fármaco ativo em seu local de ação. Isto pode ocorrer de várias formas: Aumento da velocidade de degradação metabólica do fármaco: redução do efeito do anticoagulante warfarin por aumento do seu metabolismo induzido pelo fenobarbital. Este material deve ser utilizado apenas como parâmetro de estudo deste Programa. Os créditos deste conteúdo são dados aos seus respectivos 28 Redução da velocidade de absorção da droga no trato gastrintestinal. Aumento na velocidade de excreção renal: Bicarbonato de sódio que aumenta a secreção urinária dos barbitúricos Antagonismo não competitivo Descreve a situação em que o antagonista bloqueia, em algum ponto, a cadeia de eventos que leva à produção de uma resposta pelo agonista. Por exemplo, certos fármacos, como o verapamil e a nifedipina, impedem o influxo de íons de cálcio através da membrana celular, com consequente bloqueio não específico da contração do músculo liso produzido por outros agentes. Como regra, o efeito consiste em reduzir a inclinação e o máximo da curva da concentração em escala log-resposta do agonista. Este material deve ser utilizado apenas como parâmetro de estudo deste Programa. Os créditos deste conteúdo são dados aos seus respectivos 29 Antagonismo Fisiológico Representa dois agentes que produzem efeitos contrários em um mesmo sistema biológico, atuando em receptores diferentes. Por exemplo: Histamina que atua sobre receptores H1 nas células musculares lisas, causando vasodilatação e adrenalina, que atua em receptores alfa no mesmo tecido, causando vasoconstrição. Dessensibilização e Taquifilaxia Com frequência, o efeito de uma droga diminui gradativamente quando administrada de modo contínuo ou repetidamente. O termo taquifilaxia (do grego: proteção rápida) implica em uma diminuição consideravelmente rápida na resposta, enquanto que tolerância é geralmente empregada para descrever uma diminuição mais gradual na eficiência da droga adicionada repetitivamente durante um período de tempo mais longo. Taquifilaxia específica a um tipo de receptor pode ser obtida em músculo liso com o uso de serotonina, sem afetar a resposta a outros agonistas. É mais difícil se obter taquifilaxia com histamina e quase impossível com acetilcolina. Quando doses extremamente elevadas de acetilcolina são usadas, o tecido torna-se menos sensível, mas não a todos os agonistas; isso é uma dessensibilização não específica. Isso pode ser consequência da perda de potássio intracelular. O termo tolerância é geralmente utilizado para aquelas drogas aplicadas clinicamente em doses cada vez maiores para produzir o efeito desejado. Por exemplo: morfina e drogas relacionadas, drogas bloqueadoras de adrenalina que são usadas no tratamento da hipertensão. Muitos mecanismos diferentes podem dar origem a esse tipo de Este material deve ser utilizado apenas como parâmetro de estudo deste Programa. Os créditos deste conteúdo são dados aos seus respectivos 30 fenômeno, incluindo: Alteração conformacional dos receptores; Perda de receptores; Depleção de mediadores; Aumento da degradação metabólica da droga; Adaptação fisiológica; Extrusão ativa da droga das células. Efeitos resultantes da interação de agentes químicos O termo interação entre substâncias químicas é utilizado todas as vezes que uma substância altera o efeito de outra. Estas interações podem resultar diferentes tipos de efeitos: Adição: é aquele produzido quando o efeito final de dois ou mais agentes é quantitativamente igual à soma dos efeitos produzidos individualmente. Exemplo: chumbo e arsênio, atuando no nível da biossíntese do heme (aumento da excreção urinária da coproporfirina). Sinergismo: Ocorre quando o efeito de dois ou mais agentes químicos combinados, é maior do que a soma dos efeitos individuais. Exemplo: a hepatotoxicidade, resultante da interação entre tetracloreto de carbono e álcool é muito maior do que aquela produzida pela soma das duas ações em separado, uma vez que o etanol é capaz de inibir a biotransformação do solvente clorado. Este material deve ser utilizadoapenas como parâmetro de estudo deste Programa. Os créditos deste conteúdo são dados aos seus respectivos 31 Potenciação: ocorre quando um agente tóxico tem seu efeito aumentado por atuar simultaneamente com um agente “não tóxico”. Exemplo: o isopropanol, que não é hepatotóxico, aumenta excessivamente a hepatotoxicidade do tetracloreto de carbono. Antagonismo: ocorre quando dois agentes químicos interferem um na ação do outro, diminuindo o efeito final. Aspectos moleculares da ação das drogas Na década de 70, a farmacologia entrou em uma nova fase, quando os receptores, que até então consistiam em entidades teóricas, começaram a surgir como realidade bioquímica, seguindo o desenvolvimento de técnicas de marcação de receptores, que tornou possível a extração e purificação do material receptor marcado radioativamente. Essa abordagem foi usada com êxito pela primeira vez com o receptor nicotínico da acetilcolina de arraias (Torpedo sp) e enguias (Electrophorus sp). Mais tarde, pode ser purificado pela técnica de cromatografia por afinidade, em que um ligante do receptor, ligado de forma covalente à matriz de uma coluna cromatográfica, é utilizada para adsorver o receptor e separá-lo de outras substâncias no extrato. Uma vez isoladas e purificadas as proteínas receptoras, foi possível analisar a sequência de aminoácidos, permitindo a clonagem destes receptores. Este material deve ser utilizado apenas como parâmetro de estudo deste Programa. Os créditos deste conteúdo são dados aos seus respectivos 32 Um receptor é uma forma de transdutor que é ativado pela interação com um agonista e modula alguma parte de mecanismos celulares para desencadear uma resposta característica, e a ativação envolve uma mudança conformacional. A mudança conformacional no receptor pode resultar de uma alteração nas propriedades da membrana celular, afetando sua permeabilidade passiva ou suas propriedades de transporte ativo, ou pode estar relacionada à ativação de uma enzima. Muitos hormônios, neurotransmissores ou autacoides, atuam em receptores específicos: a presença ou ausência do receptor específico ao agonista endógeno é o determinante primário da resposta. A consequência imediata do complexo receptor-agonista é a ativação de vários sistemas de segundos mensageiros, deste modo o resultado é a amplificação dos sinais mediados pelo receptor. Este material deve ser utilizado apenas como parâmetro de estudo deste Programa. Os créditos deste conteúdo são dados aos seus respectivos 33 Tipos de receptores Os receptores induzem muitos tipos diferentes de efeitos celulares. Alguns deles são muito rápidos, como aqueles envolvidos na transmissão sináptica, que operam dentro de milissegundos, enquanto outros efeitos Este material deve ser utilizado apenas como parâmetro de estudo deste Programa. Os créditos deste conteúdo são dados aos seus respectivos 34 mediados por receptores, como aqueles produzidos pelo hormônio da tireoide ou por vários hormônios esteroides, ocorrem dentro de várias horas ou dias. Existem também muitos exemplos de escala de tempo intermediária. Deste modo, não é surpresa a existência de muitos tipos diferentes de conexão entre a ocupação dos receptores e resposta resultante. Com base na estrutura molecular e na natureza dessa conexão (mecanismo de transdução), podemos distinguir quatro tipos de receptores: Canais iônicos regulados por ligantes; Receptores acoplados a proteína G; Receptores ligados a quinase; Receptores nucleares. Rang & Dale, 2004. Este material deve ser utilizado apenas como parâmetro de estudo deste Programa. Os créditos deste conteúdo são dados aos seus respectivos 35 Tipo I: Canais Iônicos regulados por ligantes Os canais iônicos regulados por ligantes podem ser chamados também de receptores ionotrópicos. Os receptores com esse tipo de mecanismo controlam os eventos sinápticos mais rápidos do sistema nervoso, onde um neurotransmissor atua sobre a membrana pós-sináptica de uma célula nervosa ou muscular, aumentado transitoriamente sua permeabilidade a determinados íons. Este material deve ser utilizado apenas como parâmetro de estudo deste Programa. Os créditos deste conteúdo são dados aos seus respectivos 36 Os neurotransmissores excitatórios como a acetilcolina na junção neuromuscular ou o glutamato no SNC, causam, em sua maioria, aumento da permeabilidade ao Na+ e K+. Esse efeito resulta em uma corrente de entrada em função principalmente do Na+, que despolariza a célula e aumenta a probabilidade de gerar um potencial de ação. A ação do neurotransmissor atinge o pico em milissegundos e, em geral declina também em milissegundos. A velocidade absoluta dessa resposta indica que o acoplamento entre o receptor e o canal iônico é direto, como mostrado na figura abaixo. Este material deve ser utilizado apenas como parâmetro de estudo deste Programa. Os créditos deste conteúdo são dados aos seus respectivos 37 Tipo II: Receptores acoplados a Proteína G (GPCR) Estes receptores são chamados também metabotrópicos. A grande família GPCR compreende muitos receptores conhecidos pelos farmacologistas, como os receptores muscarínicos da acetilcolina, os receptores adrenérgicos, receptores da dopamina, receptores das 5-HT, receptores opioides, entre outros. Os GPCR consistem em uma única cadeia polipeptídica de até 1.100 resíduos. A estrutura característica desses receptores consiste em sete α- hélices transmembrana, com um domínio N-terminal extracelular de comprimento variável e um domínio C-terminal intracelular, conforme representado na figura abaixo. Representação esquemática da estrutura molecular de um receptor acoplado à proteína G (Rang & Dale, 2004). Os GPCR são divididos em três famílias distintas, com considerável grau de homologia entre os membros de uma família, enquanto não há nenhuma homologia entre as diferentes famílias. Família da rodopsina; Este material deve ser utilizado apenas como parâmetro de estudo deste Programa. Os créditos deste conteúdo são dados aos seus respectivos 38 Família dos receptores de secretina/ glucagon; Receptor metabotrópico de glutamato/ família de sensores de cálcio. Características das famílias de receptores acoplados à proteína G (Rang & Dale, 2004). Mecanismos de transdução de sinais em receptores acoplados à Proteína G As proteínas G representam o nível de coordenação intermediária na hierarquia organizacional, intervindo entre os receptores seus ligantes. São as proteínas intermediárias que, na verdade, foram denominadas proteínas G, em virtude de sua interação com os nucleotídeos de guanina, GDP e GTP. As proteínas G consistem em três subunidades: Alfa – α; Beta – β; Gama – . Os nucleotídeos de guanina ligam-se à subunidade α, que apresenta Este material deve ser utilizado apenas como parâmetro de estudo deste Programa. Os créditos deste conteúdo são dados aos seus respectivos 39 atividade enzimática, catalisando a conversão de GTP em GDP. As subunidades β e permanecem unidas na forma de um complexo β. Todas as três subunidades estão ancoradas na membrana plasmática por meio de uma cadeia de ácidos graxos acoplados à proteína G por uma reação conhecida como prenilação. As proteínas G parecem ser livremente difusíveis na membrana plasmática; logo, um único reservatório de proteína G em uma célula pode interagir com vários receptores e efetores diferentes. Conforme demonstrado na figura acima, no estado de repouso, a proteína G encontra-se na forma de trímero - αβ não fixado, com GDP ocupando o sítio na subunidade . Quando o receptor é ocupado por uma molécula do agonista, ocorre uma alteração em sua conformação, resultandoem uma alta afinidade pelo complexo β. A associação do trímero β com o receptor provoca a dissociação do GDP ligado à subunidade e sua substituição por GTP (troca GDP/ GTP), que por sua vez, causa dissociação do trímero da proteína G, com consequente liberação das subunidades -GTP e β. Trata-se das formas ativas da proteína G, que sofrem difusão na membrana e podem se associar a diversas enzimas ou canais iônicos, produzindo ativação ou inativação, Este material deve ser utilizado apenas como parâmetro de estudo deste Programa. Os créditos deste conteúdo são dados aos seus respectivos 40 conforme a situação, como mostrado na figura abaixo. O processo é concluído quando ocorre a hidrólise do GTP a GDP, por meio da atividade GTPase da subunidade . O -GDP resultante dissocia-se do efetor e une-se ao complexo β, completando o ciclo. A ligação da subunidade a uma molécula efetora aumenta sua atividade de GTPase, sendo a magnitude deste aumento distinta para diferentes tipos de efetores, deste modo a ativação do efetor é autolimitada. O processo resulta em amplificação, visto que um único receptor pode ativar várias moléculas de proteína G, podendo cada uma delas ativar diversas vias de segundos mensageiros. A especificidade que permite que cada tipo de receptor produza um padrão de efeito está relacionado à existência de variações moleculares dentro da família de proteínas G, dando origem a três classes principais, que apresentam seletividade tanto para os receptores, quanto para os efetores com os quais se acoplam: Gs: produz estimulação da enzima edenilato ciclase; Gi: produz inibição da enzima edenilato ciclase; Gq: modulação. Este material deve ser utilizado apenas como parâmetro de estudo deste Programa. Os créditos deste conteúdo são dados aos seus respectivos 41 Resumindo: Alvos para as Proteínas G Os principais alvos das proteínas G, pelos quais os receptores acoplados a proteínas G controlam diferentes aspectos da função celular são: Este material deve ser utilizado apenas como parâmetro de estudo deste Programa. Os créditos deste conteúdo são dados aos seus respectivos 42 O sistema Adenilato ciclase / AMPc A descoberta do papel do AMPc (3´5´-adenosina-monofosfato-cíclico) como mediador intracelular introduziu o conceito de segundos mensageiros na transdução de sinais. O AMPc é um nucleotídeo sintetizado no interior das células a partir do ATP, sob ação de uma enzima ligada à membrana, a adenilato ciclase. O AMPc é continuamente produzido e inativado por hidrólise da 5´-AMP, por meio de uma família de enzimas conhecidas como fosfodiesterases. O AMPc regula muitos aspectos da função celular, incluindo enzimas envolvidas no metabolismo energético, divisão e diferenciação celulares, transporte de íons, canais iônicos e proteínas contráteis. Entretanto, estes efeitos são produzidos por um mecanismo comum, isto é, a ativação de proteínas-quinases pelo AMPc. As proteínas-quinases regulam a função de muitas proteínas celulares diferentes ao catalisarem a fosforilação de resíduos de serina e treonina, utilizando o ATP como fonte de fosfato. A fosforilação pode ativar ou inibir enzimas-alvo ou canais iônicos. Este material deve ser utilizado apenas como parâmetro de estudo deste Programa. Os créditos deste conteúdo são dados aos seus respectivos 43 Resumindo: Moreno SE, 2007. A figura acima representa alguns exemplos de modos pelos quais a produção aumentada de AMPc, em resposta à ativação dos receptores β- Este material deve ser utilizado apenas como parâmetro de estudo deste Programa. Os créditos deste conteúdo são dados aos seus respectivos 44 adrenérgicos, afeta várias enzimas envolvidas no metabolismo do glicogênio e da gordura no fígado, adipócitos e células musculares. O resultado consiste em uma resposta coordenada, em que a energia armazenada na forma de glicogênio e gordura torna-se disponível como glicose para suprir a contração muscular. O AMPc é hidrolisado no interior das células por fosfodiesterases, uma família de enzimas inibidas por drogas como a teofilina, cafeína e o sildenafil (Viagra®), aumentam as concentrações de AMPc nas células, como representado na figura. O Sistema de Fosfolipase C/Fosfato de Inositol Muitos receptores respondem à ação de hormônios e neurotransmissores pela ativação de uma fosfodiesterase de membrana chamada Fosfolipase C, que também é ativada a partir da transdução do sinal por proteínas G. A ativação da fosfolipase C libera dois fragmentos: o 1, 4, 5 fosfatidilinositol trifosfato (IP3) a partir da forma difosfato (PIP2), um fosfolípido Este material deve ser utilizado apenas como parâmetro de estudo deste Programa. Os créditos deste conteúdo são dados aos seus respectivos 45 que está localizado na membrana plasmática e o diacilglicerol (DAG). Estas duas moléculas têm ações sinérgicas com as moléculas de segundos mensageiros. O IP3 liga-se aos receptores do retículo endoplasmático, causando uma rápida liberação de cálcio das reservas intracelulares, permitindo a formação do complexo cálcio-calmodulina que é um mediador de variadas ações enzimáticas. O IP3 é um sinal químico de curta vida, sendo rapidamente desfosforilado em PIP2 e PIP que são inativos como mensageiros secundários. Já o DAG parece atuar aumentando a afinidade da PKC (proteína quinase C) pelo cálcio. Os dois segundos mensageiros (IP3 e DAG) atuam sinergicamente para causar a fosforilação de proteínas necessária para os efeitos intracelulares. Em células da musculatura lisa, o IP3 liga-se e ativa o receptor de IP3 existente na membrana do retículo sarcoplasmático, fazendo abrir canais de cálcio, resultando na libertação de Ca2+ para o sarcoplasma. Este aumento de Ca2+ ativa o canal operado pelo receptor da rianodina, no retículo sarcoplasmático, levando ao progressivo aumento da concentração de Ca2+ na célula muscular e promovendo a contração da célula muscular lisa. Nestas vias de sinalização, as quinases que são ativadas fosforilam as proteínas efetoras finais, que irão dar a resposta ao estímulo inicial. A proteína fosforilada pode ter vários tipos de funções: - Pode ser um transportador de membrana - Pode ser um canal iônico - Pode ser uma enzima - Pode ser um fator que regula a expressão de um gene Este material deve ser utilizado apenas como parâmetro de estudo deste Programa. Os créditos deste conteúdo são dados aos seus respectivos 46 Resumindo: Os receptores acoplados a proteínas G podem controlar diretamente a função dos canais iônicos por mecanismos que não envolvem segundos mensageiros, como o AMPc e IPs. Isso foi demonstrado pela primeira vez no músculo cardíaco, mas atualmente sabe-se que este tipo de interação pode ocorrer em muitos outros sistemas. No músculo cardíaco, os receptores muscarínicos da acetilcolina aumentam a permeabilidade do potássio, com consequente hiperpolarização das células e inibição da atividade elétrica. Acredita-se que mecanismos semelhantes possam operar em neurônios, onde os analgésicos opioides reduzem a excitabilidade ao abrirem os canais de potássio. Essas interações são produzidas por interação direta entre as subunidades da proteína G e o canal, sem a participação de segundos mensageiros. Este material deve ser utilizado apenas como parâmetro de estudo deste Programa. Os créditos deste conteúdo são dados aos seus respectivos 47 Representação do mecanismo de funcionamento de canais iônicos acoplados a proteína G. Dessensibilização dos receptores acoplados a Proteínas G A dessensibilização constitui uma característica da maioria dos receptores acoplados a proteínas G, e dois mecanismos principais estão envolvidos: Fosforilação do receptor; Internalização do receptor (endocitose). A sequência dos receptores acoplados à proteína G (GPCR) inclui certos resíduos (serina e treonina), principalmente na cauda citoplasmática C- terminal que pode ser fosforilados por quinases, como a proteína quinase A (PKA), a PKC e GPCR-quinases (GRK) específicas, ligadas à membrana. A fosforilação pela PKA e PKC, que é ativada por muitos receptores acoplados à proteína G, geralmente resulta em redução do acoplamento entre o receptor ativado e a proteína G, com consequente redução do efeito do agonista. Este material deve ser utilizado apenas como parâmetro de estudo deste Programa. Os créditos deste conteúdo são dados aos seus respectivos 48 O receptor fosforilado pelas GRK atua como sítio de ligação de arrestinas, que são proteínas intracelulares que bloqueiam a interação com a proteína G, e também constitui um alvo para a endocitose, produzindo uma dessensilização mais profunda e de maior duração. Fosforilação heteróloga: mediada por PKA e PKC, onde estas quinases podem atuar em muitos tipos distintos de receptores além daquele ativado pelo agonista. Fosforilação homóloga: mediada por GRK, atua somente o receptor ativado pelo agonista. Mecanismo de dessensilização dos receptores acoplados a Proteína G (Rang & Dale, 2004). Tipo III. Receptores ligados à quinase Os receptores ligados à quinase diferem notavelmente dos canais regulados por ligantes e dos GPCR quanto à estrutura e função. Os receptores Este material deve ser utilizado apenas como parâmetro de estudo deste Programa. Os créditos deste conteúdo são dados aos seus respectivos 49 acoplados a quinases medeiam às ações de uma ampla variedade de mediadores proteicos, incluindo fatores de crescimento e citocinas, bem como hormônios, como a insulina. A estrutura básica desses receptores é representada por domínios extracelulares (ligação de ligantes) e intracelulares (efetores) muito grandes, constituídos, cada um por cerca de 400-700 resíduos, ligados por uma - hélice. Os receptores desencadeiam uma cascata de quinases, que normalmente envolve a dimerização dos receptores seguida de autofosforilação dos resíduos de tirosina. Os resíduos de fosfotirosina atuam como sítios de ligação de alta afinidade para outras proteínas intracelulares (proteínas adaptadoras), que contém um domínio SH2, formando a etapa seguinte na cascata da transdução de sinais, permitindo assim o controle de uma série de funções celulares. Mecanismo de fosforilação de proteínas e cascata das quinases Os eventos que ocorrem quando a proteína contendo o domínio SH2 liga-se ao receptor fosforilado (variam muito de acordo com o receptor envolvido). Muitas proteínas SH2 são enzimas, como as proteínas quinases ou fosfolipases. Na figura abaixo estão representados os mecanismos de transdução de receptores ligados à quinase. A primeira etapa que ocorre após a ligação do agonista consiste em dimerização, que resulta em autofosforilação do domínio intracelular de cada receptor. A seguir as proteínas com domínio SH2 ligam-se Este material deve ser utilizado apenas como parâmetro de estudo deste Programa. Os créditos deste conteúdo são dados aos seus respectivos 50 ao receptor fosforilado, sendo elas próprias fosforiladas. Assim, a cascata de quinases Ras/Raf/Map-quinases é ativada, desencadeando eventos celulares como divisão, crescimento e diferenciação celular. Na figura abaixo, está representada uma segunda via de transdução, a via Jak/Stat, envolvida nas respostas de muitas citocinas. Ocorre dimerização desses receptores com a ligação da citocina, atraindo uma unidade de tirosina- quinase (Jak) citosólica, que se associa ao dímero desses receptores fosforilando-os. Entre os alvos de fosforilação da Jak, destaca-se a família de fatores de transcrição (Stat). Trata-se de proteínas de domínio SH2 que se ligam aos grupos de fosfotirosina sobre o complexo receptor-Jak, sendo elas próprias fosforiladas. A Stat ativada migra para o núcleo e ativa a expressão gênica. Este material deve ser utilizado apenas como parâmetro de estudo deste Programa. Os créditos deste conteúdo são dados aos seus respectivos 51 Resumindo: Tipo IV: Receptores Nucleares Os receptores nucleares são conjuntos de proteínas e fatores de transcrição que foram agrupadas em uma superfamília de receptores, as quais interagem com o DNA. Esta família encontra-se envolvida em diversos aspectos da vida, de maneira essencial para múltiplas funções fisiológicas como homeostase, reprodução, crescimento, diferenciação, morfogênese, Este material deve ser utilizado apenas como parâmetro de estudo deste Programa. Os créditos deste conteúdo são dados aos seus respectivos 52 apoptose e metabolismo. A família dos receptores nucleares é constituída por receptores de: Hormônios esteroides; Hormônio da tireoide; Vitamina D; Ácidos graxos; Prostaglandinas. Os receptores nucleares têm suas funções ativadas pela ligação de uma molécula sinalizadora lipofílica. Por meio da ligação desta molécula sinalizadora é exercido o controle dos processos transcricionais. A transcrição se inicia quando um ligante se liga ao sítio ativo do receptor que está ligado ao complexo repressor, gerando uma alteração conformacional, provocando a liberação do receptor do complexo repressor, em seguida se associa ao complexo ativador seguindo-se da ligação em regiões do DNA conhecidas como elementos responsivos, iniciando a transdução de sinal. O esquema abaixo representa o mecanismo de ação dos hormônios glicorticoides. Os corticoides ao penetraram na célula, formam um complexo hormônio-receptor, que migra para o núcleo e liga-se em regiões promotoras específicas no DNA, iniciando o processo de transcrição gênica, que resulta em aumento ou redução da síntese proteica. Este material deve ser utilizado apenas como parâmetro de estudo deste Programa. Os créditos deste conteúdo são dados aos seus respectivos 53 FIM DO MÓDULO
Compartilhar