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Gabriela Carvalho Abreu 1 RESUMO FARMACOLOGIA Conceito: A farmacologia é o estudo das substâncias que interage com os sistemas vivos por meio de processos químicos, especialmente por ligação a moléculas reguladoras e ativação ou inibição de processos corporais normais. Tais substâncias são produtos químicos administrados para se obter um efeito terapêutico benéfico sobre algum processo no paciente, ou por seus efeitos tóxicos sobre processos reguladores em parasitas que infectam o paciente. Absorção: é a chegada até a corrente sanguínea, onde a substância é levada até o local de ação e chegue ao seu alvo. Lá a substância se liga quimicamente para ser ativada. Droga/medicamento/fármaco: Pode ser definido como qualquer substância química que altera a função biológica por meio de suas ações químicas. Na maioria dos casos, a molécula do fármaco interage como um agonista (ativador) ou um antagonista (inibidor), com uma molécula específica no sistema biológico que desempenha este papel regulador (esta molécula alvo é chamada de receptor). A origem das drogas, medicamentos ou fármacos é mineral, vegetal, animal ou laboratorial. Exemplo: mineral (sulfato ferroso) / vegetal (morfina). Podem ser sólidos a temperatura ambiente, líquidos ou gasosos. Fármacos podem ser sintetizados dentro do corpo (hormônios) ou podem ser produtos químicos não sintetizados no corpo (xenobióticos). Por fim, é preciso enfatizar que nenhum fármaco age com especificidade total. Assim, os antidepressivos triciclicos atuam bloqueando os transportadores de monoaminas, mas são famosos por produzirem efeitos colaterais (como por exemplo, a boca seca), relacionados com a sua capacidade de bloquear diversos receptores. Em geral, quanto menor a potência de um fármaco, e maior a dose necessária, maior será a probabilidade de que outros sítios de ação, diferentes do sítio primário, ganhem importância. Em termos clínicos, esse fato está frequentemente associado ao aparecimento de efeitos colaterais indesejados, dos quais nenhum fármaco está livre. Gabriela Carvalho Abreu 2 RESUMO FARMACOLOGIA Uso geral dos medicamentos • Reposição - fornecimento de elementos carentes no organismo • Profilaxia - prevenção de doença ou infecção • Quimioterápicos - combate a infecções e tumores malignos, atuando no organismo invasor • Bloqueio temporário de alguma função • Correção de uma função orgânica desregulada • Agentes auxiliares em diagnóstico Vias de administração ENTERAL (recebe a substância via trato gastrointestinal - sistêmica): oral, bucal, sublingual, retal, dental, intracanal, etc. PARENTERAL (sistêmica): intravenosa, intra-arterial, inalatória, intramuscular, subcutânea, cutânea, intraperitoneal, etc. TÓPICA (local): inalatória, epidérmica, colírio, gotas otológicas, intranasal, enema (injeção de líquido no ânus para facilitar evacuação), etc. Para interagir com o receptor a molécula do fármaco deve ter o tamanho, a carga elétrica, o formato e a composição química adequada. Além disto, frequentemente um fármaco é administrado longe de seu sítio de atuação, portanto, um medicamento útil deve ter propriedades necessárias para ser transportado de seu sítio de administração para seu sítio de ação. Finalmente, um fármaco prático deve ser inativado ou excretado do corpo em uma velocidade razoável, de modo que suas ações tenham duração apropriada. Curiosidade: fármacos muito grandes (ex: proteínas) devem ser administrado diretamente no compartimento onde tem seu efeito, pois eles não se difundem de imediato entre compartimentos do corpo. Formato dos fármacos: o fenômeno da quiralidade (estereoisomerismo) é tão comum em biologia, que mais da metade dos fármacos úteis são moléculas quirais, isto é, existem em pares enantioméricos. Na maioria dos casos, um desses enantiômeros é mais potente do que o seu enantiômero imagem de espelho, refletindo um melhor encaixe à molécula do receptor. O enantiômero mais ativo em um tipo de sítio receptor pode não ser o mais ativo em outro, que pode, por exemplo, ser responsável por algum outro efeito. Infelizmente ainda muitos fármacos são vendidos como misturas racêmicas. Por fim, como as enzimas em geral são esterosseletivas, um enantiômero de um fármaco com frequência é mais suscetível do que o outro a enzimas metabolizadoras de fármacos. Em consequência, a duração da ação de um enantiômero pode ser bastante diferente da do outro. De modo semelhante, os transportadores de fármacos podem ser esterosseletivos. Exemplos: Talidomida: o levógiro é teratogênico (ainda usado no tratamento para hanseníase). Ambos (levo e destro tem efeito antiemético) Gabriela Carvalho Abreu 3 RESUMO FARMACOLOGIA FARMACODINÂMICA As ações da droga sobre o organismo são conhecidas como processos farmacodinâmicos. A farmacodinâmica pode ser definida como o estudo dos efeitos bioquímicos e fisiológicos das drogas e de seus mecanismos de ação Curiosidade: O sono causado pelo Dramin e Polaramine se trata de um efeito farmacológico e não um efeito colateral. Medicamentos como a Nimesulida além de seu efeito anti-inflamatório causam azia e dores de estômago por inibirem a prostaglandina e alterarem a produção de HCl. É uma classe medicamentosa pró- ulcerativa. As drogas atuam através de interações com proteínas alvos: receptores, canais iônicos, enzimas e moléculas transportadoras. Conceitualmente quimioterápico age em um organismo que não é próprio, ou seja, ele inibe o invasor, seja ele quem for. O antibiótico é um tipo de quimioterápico. Mediados por receptores: a maioria dos fármacos Não mediados por receptores: ex.: antiácidos (atua no HCl) Receptores: Para iniciar um efeito em qualquer célula, a maioria dos fármacos combina-se com alguma estrutura molecular na superfície ou no interior da célula. A combinação do fármaco com o receptor resulta em modificações moleculares no receptor que desencadeiam uma série de eventos que levam a uma resposta. Assume-se que todos os receptores aos quais as drogas se combinam existam para atuar como receptores para substâncias endógenas. Receptor: entidade celular – alvo que se adapta ao ligante. Componente macromolecular funcional do organismo com o qual o agente químico presumivelmente interage. Apresenta propriedades funcionais especializadas em reconhecer e responder a moléculas sinalizadoras individuais. Logo suas funções são reconhecimento e propagação de sinais. Gabriela Carvalho Abreu 4 RESUMO FARMACOLOGIA Receptores determinam largamente as relações quantitativas entre dose ou concentração de fármacos e efeitos farmacológicos. Os receptores são responsáveis pela seletividade da ação do fármaco. Os receptores medeiam as ações de agonistas e antagonistas farmacológicos. O processo de transdução que liga a ocupação de receptores por fármaco e a resposta farmacológica costuma ser designado como acoplamento Receptor + Fármaco Efeito farmacológico (alterações moleculares). Receptores de reserva: diz-se que receptores são de reserva para uma dada resposta farmacológica se for possível provocar uma resposta biológica máxima em uma concentração de agonista, que não resulta na ocupação completa dos receptores disponíveis (são receptores que não funcionam, mas que por algum motivo passaram a funcionar, aumentando a sensibilidade à droga). Ligações químicas: Fármacos interagem com receptores por meio de forças químicas ou ligações. Estas são de três tipos principais: covalentes, eletrostáticas e hidrofóbicas. As ligações podem ser reversíveis ou irreversíveis, dependendo da natureza da ligação.Os fármacos combinam-se com os receptores de várias formas e diversos tipos de ligações químicas participam na formação inicial do complexo fármaco-receptor. Entre elas, ligações covalentes, iônicas, de pontes de hidrogênio e van der Waals. Ligação covalente: É mais forte e estável. É responsável pela estabilidade na maioria das moléculas orgânicas. É irreversível à temperatura corporal e só pode ser desfeita com muita energia ou na presença de um agente catalítico, como uma enzima. Estão presentes em ligações de certos fármacos anticancerígenos e quelantes. Ligação iônica: Resulta da atração eletrostática que ocorre entre íons de cargas opostas. A força dessa ligação é bem menor que a da ligação covalente. A maioria dos receptores macromoleculares apresenta vários grupamentos que se ionizam e interagem com fármacos ionizados. Ligação de pontes de hidrogênio: É muito positiva, podendo se ligar a um átomo fortemente negativo e, ainda assim, aceitar mais um elétron de outro átomo doador eletronegativo como o nitrogênio ou oxigênio. Forma-se, assim, uma ponte com esses átomos doadores. São forças fracas, mas se forem muitas, podem estabelecer uma reação estável – embora reversível – entre o fármaco e o receptor. Parece desempenhar um papel importante na definição da seletividade e especificidade das ligações fármaco-receptor. Gabriela Carvalho Abreu 5 RESUMO FARMACOLOGIA Forças de van der Waals: São muito fracas, mas parecem ser importantes na determinação da especificidade fármaco-receptor. Inicialmente, o fármaco forma ligações iônicas com o receptor que conferem certa estabilidade ao complexo. Essa ligação é reforçada por ligações do tipo van der Waals e pontes de hidrogênio antes que ocorra uma ativação significativa do receptor. A não ser que tenham sido formadas ligações covalentes, o complexo fármaco-receptor dissocia-se. Neste momento, a ação do fármaco cessa. A natureza específica de uma ligação particular de receptor de fármaco tem menor importância prática do que o fato de que fármacos que se prendem por meio de ligações fracas aos seus receptores geralmente são mais seletivos do que fármacos que se prendem por meio de ligações muito fortes. Isso ocorre, pois, ligações fracas requerem um encaixe muito preciso do fármaco ao receptor para que a interação aconteça. Assim, caso se desejasse desenhar um fármaco de ação curta altamente seletivo para um receptor específico seriam evitadas as moléculas altamente reativas como as que constituem as ligações covalentes. Interação Fármaco – Receptor: D x R DR DR* DR: não ativo (antagonista) DR*: ativo (agonista) As substâncias que interagem com um receptor e, com isso, desencadeiam uma resposta celular, são chamadas agonistas. Se a interação for do tipo agonista, no caso de canais iônicos, eles serão ativados e ocorrerá um potencial de ação com posterior produção de respostas. Outras substâncias interagem com o receptor, mas não são capazes de induzir uma alteração no receptor necessária para sua ativação. Mas, por ocupar o sítio ativo do receptor, a substância inibe a interação do mesmo. Sendo chamado de antagonista. Logo, antagonista não permite que canais se abram, como por exemplo, canais iônicos, onde o mesmo permanecerá no estado inativado. Fármacos agonistas: se ligam aos receptores fisiológicos e simulam os efeitos dos compostos endógenos. Fármacos antagonistas: se ligam aos receptores fisiológicos, mas não possuem efeito regulador, apenas impedem o acoplamento do agonista. Alguns antagonistas ligam-se fortemente ao sítio receptor, de modo irreversível ou pseudoirreversível, e não podem ser deslocados pelo aumento da concentração do agonista. Gabriela Carvalho Abreu 6 RESUMO FARMACOLOGIA Dizem que fármacos que se ligam a mesma molécula do receptor, mas não impedem a ligação do agonista, atuam alostericamente e podem ampliar ou inibir a ação do agonista. A inibição alostérica não é superada pelo aumento da dose do agonista. Efeito agonista e antagonista é a denominação usada apenas para classificar o estado ativo ou inativo que irá ser produzido após a interação da droga com o receptor. Os fármacos com alta potência geralmente apresentam alta afinidade pelos receptores e consequentemente, ocupam uma porcentagem significativa de receptores, mesmo em baixas concentrações. Os agonistas também possuem alta eficácia, enquanto os antagonistas apresentam, no caso mais simples, eficácia zero. Os fármacos que apresentam níveis de eficácia intermediários, ou seja, que desencadeiam uma resposta tecidual submáxima, mesmo quando 100% dos receptores estão ocupados, são conhecidos como agonistas parciais, e se distinguem dos agonistas plenos, cuja eficácia é suficiente para desencadear uma resposta tecidual máxima. Exemplos dados em sala: Transporte normal: molécula se liga ao transportador permitindo que o transporte ocorra. Inibidor: bloqueio do transporte por competição de outra molécula pelo local de encaixe da molécula com o transportador. Ex: omeprazol (antagonista), inibidor da bomba de Na+/K+ ATPase Cocaína: inibidor da receptação neuronal de noradrenalina (estimula o aumento de noradrenalina na fenda), fazendo com que mais vezes ocorra a ligação com o receptor e gere estímulos. Variáveis da farmacodinâmica: Afinidade: Mede a força de ligação entre droga e receptor e é determinada pelos tipos e número de ligações químicas. Reflete a tendência de um fármaco de se ligar ao receptor. A afinidade se relaciona com o tempo necessário para a droga fazer efeito e a velocidade com que a interação é realizada. Não pode ser analisada nos gráficos concentração x efeito, pois nem sempre a resposta farmacológica é proporcional a ocupação dos receptores. Eficácia: Ou “efeito máximo”, é a resposta máxima produzida pelo fármaco. Depende de quantos complexos fármaco-receptor são formados e da eficiência com que o receptor ativado produza a ação celular. Ou seja, enquanto a afinidade é a tendência de um fármaco se ligar ao receptor, a eficácia é a tendência de, uma vez ligado, esse fármaco modificar a função do receptor desencadeando uma resposta. Independentemente da concentração do fármaco, atinge-se um ponto além do qual não ocorre mais nenhum incremento na resposta. Tem-se, aí, resposta ou efeito máximo. Gabriela Carvalho Abreu 7 RESUMO FARMACOLOGIA Potência: Ou sensibilidade, é a medida de quanto fármaco é necessário para desencadear uma 50% da resposta máxima. Quanto menor a dose necessária para gerar tal resposta, mais potente é o fármaco. É calculada pela dose de fármaco que desencadeia 50% da resposta máxima (EC50 [effective concentration 50%] ou DE50). Em geral, os fármacos de alta potência apresentam alta afinidade pelos receptores, ocupando uma proporção significativa destes, mesmo em baixas concentrações. Contudo, a capacidade da molécula de um fármaco de ativar um receptor, é na verdade, uma característica que se manifesta de modo gradual, e não, como um processo de tudo ou nada. Quando um grupo de fármacos agonistas quimicamente afins que atua sobre os mesmos receptores, com a mesma afinidade é testado em um determinado sistema biológico, constata-se com frequência que a resposta máxima (a maior resposta que pode ser produzida por aquele fármaco em alta concentração) difere de um fármaco para outro. Alguns compostos, conhecidos como agonistas plenos, são capazes de produzir uma resposta máxima (a maior resposta que o tecido é capaz de dar), ao passo que outros, os agonistas parciais, produzem apenas uma resposta submáxima. A diferença essencial está no fato de que aresposta, para qualquer porcentagem de ocupação, é muito menor para o agonista parcial, que é incapaz de produzir uma resposta máxima, mesmo quando a ocupação dos receptores é de 100%. Isso pode ser expresso de modo quantitativo, em termos de eficácia—força do complexo agonista-receptor em desencadear resposta tecidual. A eficácia, descreve a tendência do complexo fármaco-receptor a adotar o estado ativo (DR*) em vez do estado de repouso (DR). Um fármaco com eficácia zero não apresenta nenhuma tendência a desencadear a ativação dos receptores e não leva a uma resposta tecidual. Um fármaco com eficácia máxima (igual a 1) é um agonista pleno, enquanto os agonistas parciais estão situados no intervalo de 0 a 1. Tipos de Alvos: Cinco mecanismos básicos de sinalização transmembrana são bem compreendidos. Cada um usa uma estratégia diferente para contornar a barreira representada pela dupla camada lipídica da membrana plasmática. Essas estratégias usam: um ligante lipossolúvel que cruza a membrana e age sobre um receptor intracelular, uma proteína receptora transmembrana cuja atividade enzimática intracelular é regulada de maneira alostérica por um ligante que se prende a um sítio no domínio extracelular da proteína, um receptor transmembrana que se liga e estimula uma proteína tirosinocinase, um canal iônico transmembrana com portão de ligante que pode ser induzido a se abrir ou fechar pela ligação, uma proteína do receptor transmembrana que estimula uma proteína transdutora de sinal ligadora de GTP (proteína G), a qual por sua vez modula a produção de um mensageiro secundário intracelular. Gabriela Carvalho Abreu 8 RESUMO FARMACOLOGIA Receptores: Ionotrópicos - resposta farmacológica é a alteração da concentração iônica e, portanto, estão acoplados a canais iônicos. Metabotrópicos - resposta farmacológica está associada à ativação direta de segundo mensageiro, promovendo a ativação da cascata de sinalização. Podem ser intra ou extracelulares. Alguns receptores podem ter afinidade por enantiômetros, o que pode causar problemas. A solução para isso é a enantio seletividade. Receptores ionotrópicos dão respostas muito mais rápidas, pois estão associados ao potencial de ação, já as respostas dos receptores metabotrópicos são ditas intermediárias, uma vez que dependem de alterações metabólicas intracelulares. Regulação a curto prazo - dessensibilização. Regulação a longo prazo - aumento ou diminuição da expressão de receptores. Canais iônicos: Receptores ionotrópicos. Controlado por ligante ou por voltagem. A interação com o fármaco pode ser indireta, envolvendo proteína G e outros mecanismos intermediários, ou direta, onde o próprio fármaco se liga a proteína do canal e altera a sua conformação. Enzima (Sistema enzimático): Enzima + Substrato Produto Substrato falso - redução da formação de um produto a partir de uma enzima que está com a atividade exacerbada, o fármaco se liga à enzima no sítio de ligação do substrato. Ex.: Substrato falso Angiotensinogênio (Renina) Angiotensina I (Eca – enzima conversora de angiotensina) Angiotensina II Neste caso, o substrato falso faz com que a ECA atue tanto sobre a angiotensina I quanto no substrato falso fazendo assim com que ocorra uma diminuição na conversão para angiotensina II. O substrato falso ele gera a produção de um falso agonista (produto sem atividade). Pró-droga - ativa a enzima em locais que normalmente estaria inativa em determinado local Gabriela Carvalho Abreu 9 RESUMO FARMACOLOGIA Inibidor - o fármaco age como um substrato análogo competindo pelo sítio de ligação. A molécula da droga é um sistema análogo que atua como inibidor competitivo da enzima de maneira reversível ou irreversível. Receptor + Inibidor Inibição da reação normal (reação enzimática) Receptor + Substrato falso Produção metabólica anormal Receptor + pró-droga Produção de droga ativa (libera a droga no local que ela deve agir) Transportador: Antagonismo Competição Ativação 1. Receptor intracelular 2. Proteína transmembrana com atividade enzimática 3. Receptor ligado à tirosinocinase 4. Canal iônico 5. Receptor acoplado à proteína G Receptor intracelular Receptores nucleares - regulam a transcrição gênica. Hormônios esteroides e tireoidianos, ácido retinóico e vitamina D. Droga com grande lipossolubilidade atravessa a membrana plasmática liga-se ao receptor citoplasmático complexo D-R migra para o núcleo estimula ou suprime a expressão gênica. 1. Os efeitos só são observados após um período de defasagem de 30 minutos, tempo necessário para que a síntese protéica aconteça. Gabriela Carvalho Abreu 10 RESUMO FARMACOLOGIA 2. Os efeitos podem persistir por horas ou dias após a utilização dos agonistas, pois a rotatividade das enzimas e proteínas é relativamente lenta, podendo permanecer ativadas na célula por horas ou dias após serem sintetizadas. Muitos desses receptores atuam como sensores de lipídios e estão intimamente envolvidos na regulação do metabolismo lipídico dentro da célula. O receptor está no citosol, mas após a interação com a droga vai ocorrer migração para o núcleo. Para isto, a droga deve possuir características que permitem a passagem pela membrana, sendo assim normalmente lipossolúvel. Mecanismo de ação: DR (droga-receptor) muda de conformação, facilitando sua ligação as sequências específicas do DNA nuclear situadas próximos aos genes que serão regulados. Assim, será possível induzir ou reprimir genes específicos e, por conseguinte, ocorrer a estimulação ou não da transcrição de genes selecionados. Receptores nucleares: regulam a transcrição gênica. 40% são receptores órfãos (receptores que não possuem ligantes conhecidos). Transduzem os sinais através de modificação da transcrição gênica. Receptores estimulam a transcrição de genes por ligação a sequências específicas do DNA próximas do gene cuja expressão deve ser regulados. Receptor ligado à tirosinocinase e a guanilato quinase Insulina, fator de crescimento epidérmico, fator de crescimento derivado de plaquetas, peptídeo natriurético atrial, fator de transformação de crescimento beta, etc. Esses receptores são polipeptídeos, consistindo em um domínio extracelular de ligação de hormônio e de um domínio citoplasmático, que pode ser uma tirosinocinase, uma serinocinase ou guaniliciclase. Receptores proteínas cinases Receptores proteína tirosinacinase Receptores de guanililciclase Gabriela Carvalho Abreu 11 RESUMO FARMACOLOGIA Ligação da droga no domínio extracelular alteração da conformação do receptor causa a ligação de duas moléculas receptoras uma à outra (dimerização) união dos domínios tirosinocinase, que se tornam enzimaticamente ativos fosforilação dos domínios tirosinocinase e das proteínas de sinalização ligadas a eles cascata de quinases (Ras-Raf) alteração da transcrição gênica. Detalhamento: Receptores de tirosinacinase: A via de sinalização do receptor tirosinocinase começa com a ligação de um ligante no domínio extracelular. A alteração de conformação do receptor resultante causa a ligação de duas moléculas receptoras uma a outra (dimerização), o que por sua vez junta os domínios da tirosinocinase, que se tornam enzimaticamente ativos e fosforilam um ao outro, bem como proteínas de sinalização adicionais e jusante. Após isto, vai haver estimulação de uma proteína intracelular que vai migrar para estimularo resíduo de tirosina e assim ativar uma cascata de quinases, que ativará fatores de transcrição. Esses vão para o núcleo onde levarão a repressão ou ativação do DNA para determinado produto. Regulação para baixo - a ligação do ligante induz a endocitose acelerada de receptores de superfície celular, seguida da degradação desses receptores e de seus ligantes. Quando esse processo ocorre em velocidade mais rápida que a síntese de novos receptores, o número total de receptores na superfície é reduzido e, com isso, a capacidade de resposta da célula ao ligante também é diminuída. Gabriela Carvalho Abreu 12 RESUMO FARMACOLOGIA Curiosidade: a insulina, por exemplo, usa uma classe única de receptores para desencadear o aumento da captação de glicose e aminoácidos e para regular o metabolismo do glicogênio e triglicerídeos na célula. De modo similar, cada um dos fatores de crescimento inicia um programa complexo de eventos celulares em suas células-alvo específicas, variando desde alteração do transporte de íons e metabólitos na membrana até mudanças na expressão de muitos genes. Tem aumentando o uso de inibidores das tirosinocinases em transtornos neoplásicos, nos quais a sinalização excessiva de fator de crescimento com frequência está envolvida. Receptores de citocinas - usam um mecanismo semelhante ao dos receptores de tirocinocinases. Ao invés da proteína tirocinocinase há uma proteína tirocinocinase separada, pertencente a família Janus-cinase (JAK). Citocinas ligam-se ao receptor formação de dímeros ativação das JAKs fosforilação dos resíduos de tirosina no receptor resíduos de tirosina fosforilados ligam-se as STATs (transdutoras de sinal e ativadoras de transcrição) dimerização das STATs dímero STAT/STAT dissocia-se do receptor e migra para o núcleo regulação da transcrição gênica. Canais iônicos regulados por ligantes Acetilcolina, serotonina, GABA e glutamato (neurotransmissores) Gabriela Carvalho Abreu 13 RESUMO FARMACOLOGIA A interação do ligante com o receptor promove alteração na conformação da estrutura do canal, o que aumenta a condutância transmembrana do íon relevante e, assim, alterando o potencial elétrico da membrana. O tempo decorrido entre a ligação do agonista e a resposta celular é mensurado em milissegundos, o que é fundamental para a transmissão momento a momento por meio de sinapses. Canais iônicos regulados por voltagem - são controlados pelo potencial de membrana. Ex: Acetilcolina – receptor nicotínico. A placa terminal de uma fibra muscular esquelética, por exemplo, contém uma grande quantidade de receptores com afinidade para o neurotransmissor acetilcolina. Receptores, que são chamados nicotínicos são parte de um canal na membrana pós- sináptica que controla o movimento intracelular de íons Na+. Em repouso, esta membrana pós-sináptica é relativamente impermeável ao Na+. Contudo, quando o nervo é estimulado, ele libera, na placa terminal, acetilcolina que combina-se com os receptores nicotínicos e modifica-os de tal forma que os canais se abrem e o Na+ flui para o interior da célula muscular. Quanto mais acetilcolina existir na região da placa terminal, mais receptores serão ativados e mais canais se abrirão. Quando o número de canais abertos atinge um nível crítico e o Na+ entrar com rapidez suficiente para perturbar o equilíbrio iônico da membrana, ocorre uma despolarização localizada. Essa despolarização localizada dispara a ativação de grande número de canais de Na+ dependentes de voltagem e gera a despolarização conduzida, conhecida como potencial de ação. O potencial de ação provoca a liberação – para o citosol – de Ca+2 a partir de seus locais de ligação intracelular (particularmente, retículos endoplasmáticos e mitocôndrias). Este Ca+2 interage com proteínas contráteis, gerando um encurtamento da célula muscular. Gabriela Carvalho Abreu 14 RESUMO FARMACOLOGIA O receptor nicotínico, por exemplo, é composto de 5 subunidades (duas α, uma β, uma γ e uma δ) que circundam uma depressão central, que corresponde ao canal transmembranoso de Na+. Quando a acetilcolina se liga ao receptor (na subunidade α), o canal central é aberto, permitindo a passagem de Na+. Receptor acoplado à proteína G Muitos ligantes extracelulares atuam aumentando as concentrações intracelulares de segundos mensageiros, como: monofosfato cíclico de adenosina 3 (AMPc), íon cálcio ou fosfoinositídeos. Ligante extracelular é detectado por um receptor da superfície celular ativação de uma proteína G, localizada na face citoplasmática da membrana alteração da atividade de um elemento efetor, geralmente uma enzima ou um canal iônico modificação da concentração do segundo mensageiro intracelular. As proteínas G consistem de 3 subunidades( α , β e γ). No estágio de repouso a proteina G aparece como um trímero αβγ não ligado, com o GDP ocupando o sitio na subunidade α. Quando um receptor acoplado a proteína G é ativado por uma molécula agonista, ocorre uma mudança conformacional envolvendo o domínio citoplasmático do receptor levando-o a adquirir uma alta afinidade para αβγ. A associação de αβγ com o receptor força a dissociação do GDP ligado e sua substituição por GTP, o que por sua vez, causa a dissociação do trímero da proteína G, liberando as subunidades α – GTP e βγ; estas, são as formas ativas da proteína G, que se difundem na membrana e podem se associar a diversas enzimas e canais iônicos, levando a ativação do alvo. A associação das subunidades α com enzimas- alvo pode causar inibição ou ativação, dependendo de qual proteína G esteja envolvida. A sinalização é concluída quando a hidrólise de GTP para GDP ocorre pela atividade de GTPase da subunidade alfa. O α – GDP resultante então, se dissocia do efetor e se religa com βγ, completando o ciclo. O que a ligação da subunidade alfa a uma molécula efetora faz na verdade, é aumentar a sua atividade de GTPase. Por ser a hidrólise do GTP a etapa que abole a capacidade da subunidade alfa de produzir seu efeito, a regulação de sua atividade de GTPase pela proteína efetora significa que a ativação do efetor tende a ser autolimitante. O Gabriela Carvalho Abreu 15 RESUMO FARMACOLOGIA mecanismo, no entanto resulta em amplificação do sinal, porque um único complexo receptor- agonista pode ativar varias moléculas de proteína G de uma vez, e cada uma delas, pode permanecer associada a enzima efetora, por tempo suficiente para produzir muitas moléculas de produto. O produto é frequentemente um segundo mensageiro e ocorre amplificação adicional antes da resposta celular final ser produzida. As proteínas G utilizam um mecanismo molecular que envolve a ligação e a hidrólise de GTP. Esse mecanismo permite que o sinal traduzido seja amplificado, o que explica a sinalização por proteína G produzir o fenômeno dos receptores de reserva. Características do receptor Sete domínios transmembrana. 3º alça pode variar entre os receptores (mediadora da interação do receptor com a proteína G). As sequências de aminoácidos das terminações Nterminal e COOHterminal podem variar entre os receptores. São capazes de funcionar como monômeros. Proteína G Três subunidades: alfa, beta e gama. Beta e gama estão ligadas à membrana e ao receptor. Alfa é intracelular e no estado de repouso está ligada ao GDP. A proteína G pode ter ação em dois alvos intracelulares. Várias famílias funcionalmente diversas, cada uma da qual medeia efeitos de um conjunto particular de receptores paraum grupo distinto de efetores. Alvos: adenilato ciclase, fosfolipase C, canais iônicos e RhoA/Rho quinase Tipos: o Gs estimula a enzima adenilato ciclase, aumentando a concentração de AMPc o Gi inibe a enzima adenilato ciclase, diminuindo a concentração de AMPc o Gq estimula a fosfolipase C, aumentando o IP3, Diacilglicerol o que aumenta a concentração de cálcio intracelular A atuação da proteína G foi descoberta pelo estudo das toxinas Toxina colérica - age sobre a proteína Gs e causa ativação persistente. Toxina da coqueluche - age sobre a proteína Gi e impede a dissociação do trímero da proteína. Gabriela Carvalho Abreu 16 RESUMO FARMACOLOGIA Monofosfato cíclico de adenosina (AMPc) A formação do AMPc a partir da desfosforilação do ATP promove a fosforilação para proteínas de substrato apropriadas, geralmente enzimas. A especificidade dos efeitos do AMPc reside nos substratos protéicos distintos de cinases, expressos em células diferentes. Adenilato ciclase síntese de AMPc a partir de ATP. Fosfodiesterases de nucleotídeo cíclicas degradação de AMPc em 5'-AMP. Fosfoinositídeos e cálcio Receptores acoplados à proteína G ou a tirocinocinases receptoras. Etapa crucial: estimulação de uma enzima de membrana fosfolipase C (PLC) degradação de um fosfolipídio menor de membrana plasmática, bifosfato de fosfatidilinositol-4,5 (PIP2) formação de dois segundos mensageiros: diacilglicerol (DAG) e trifosfato de ionositol 1,4,5 (IP3 ou InsP3). DAG: é confinado à membrana plasmática onde ativa a proteinocinase C, sensível a lipídios e cálcio. IP3: é hidrossolúvel e se difunde para o citoplasma onde promove a abertura de canais de cálcio relutados por ligantes, presente nas membranas das vesículas de armazenamento internas, o que promove o aumento da concentração de cálcio citoplasmático, favorecendo a ligação de cálcio com a calmodulina, que regula a atividade de outras enzimas, como a proteinocinase C. A inativação do IP3 ocorre por desfosforilação. Já a do DAG pode ser por fosforilação a ácido fosfatídico, por conversão de volta a fosfolipídios ou perda da didáctila para gerar ácido arquidônico. O cálcio é removido do citoplasma ativamente por bombas de cálcio. Gabriela Carvalho Abreu 17 RESUMO FARMACOLOGIA Monofosfato de guanosina (GMPc) Mucosa intestinal e músculo liso vascular. Peptídeo natriurético (receptor transmembrana ligado à guanilato ciclase) e NO (guanilato ciclase citoplasmática) --- relaxamento do músculo liso por desfosforilação das cadeias leves de miosina. Mecanismo: ligantes detectados por receptores de superfície celular estimulam a guanilato ciclase ligada à membrana a produzir GMPc, o GMPc estimula as proteinocinases dependentes de GMPc. As ações do GMPc são terminadas por degradação enzimática do nucleotídeo cíclico e por desfosforilação dos substratos de cinase. Taquifilaxia: administração repetida da mesma dose de um fármaco que resulta em redução do efeito deste com o decorrer tempo Dessensibilização: diminuição da capacidade de um receptor de responder à estimulação por um fármaco ou ligante. Homóloga: diminuição da resposta a um único receptor Heteróloga: diminuição da resposta a dois ou mais tipos de receptores A dessensibilização pode ser homóloga, quando a perda de capacidade de resposta refere-se exclusivamente aos receptores expostos à ativação repetida ou mantida do agonista, ou heteróloga, quando o processo de dessensibilização de um receptor por seus agonistas também resulta em dessensibilização de outro receptor que não tenha sido ativado diretamente pelo agonista em questão. Gabriela Carvalho Abreu 18 RESUMO FARMACOLOGIA Pode ocorrer por: Alteração nos receptores: O estado dessensibilizado, muito comum entre os receptores diretamente acoplados a canais iônicos, é causado por uma alteração conformacional do receptor, que produz uma estreita ligação da molécula do agonista com o receptor, sem que ocorra abertura do canal iônico. A fosforilação de regiões intracelulares da proteína receptora consiste em um mecanismo secundário, mais lento, que interfere na capacidade de receptor de ativar as cascatas dos segundos mensageiros, embora o receptor ainda seja capaz de se ligar a molécula agonista. Perda de receptores: A exposição prolongada a agonistas muitas vezes causa uma diminuição gradual do número de receptores expressos na superfície das células, como consequência da internalização desses receptores por endocitose de porções da membrana, um processo que também depende da fosforilação do receptor. Trata-se de um processo mais lento do que o desacoplamento descrito anteriormente. Depleção de mediadores: Em alguns casos, a dessensibilização esta associada a depleção de uma substância intermediária essencial. Alteração no metabolismo dos fármacos: A administração repetida da mesma dose leva a uma redução progressiva da concentração plasmática do fármaco em virtude do aumento de sua degradação metabólica. Adaptação fisiológica: Pode ocorrer diminuição do efeito de um fármaco quando esse efeito é anulado por uma resposta homeostática. Por exemplo, o efeito redutor da pressão arterial exercido pelos diuréticos tiazidicos é limitado por causa da gradual ativação do sistema renina- angiotensina. Inativacāo: perda da capacidade de um receptor de responder à estimulação de um fármaco ou ligante. Refratariedade: após a estimulação de um receptor é necessário certo período de tempo para que a próxima interação fármaco receptor produza efeito. É empregado principalmente em relação a perda da eficácia terapêutica Tolerância: é convencionalmente empregado para descrever uma diminuição mais gradual da responsividade a um fármaco, que leva dias ou semanas para se desenvolver. Resistência a um fármaco: é uma expressão utilizada para descrever a perda de eficácia de fármacos antimicrobianos ou antitumorais Gabriela Carvalho Abreu 19 RESUMO FARMACOLOGIA As respostas a fármacos e agonistas hormonais mediadas por proteína G com frequência se atenuam com o tempo, pois após alcançar um alto nível inicial, a resposta diminui ao longo de segundos ou minutos, mesmo na presença do agonista. O que costuma ser rapidamente reversível com uma segunda exposição ao agonista, se feita poucos minutos depois do término da primeira exposição. Motivo: muitos receptores acoplados à proteína G são regulados por fosforilação. A alteração de conformação do receptor induzida pelo agonista faz com que ele se ligue, ative e sirva de substrato para uma família de cinases receptoras específicas, chamadas de cinases acopladas à proteína G (GRK). Dose Representa a quantidade de medicamento no local de ação (biofase) necessária para produzir o efeito desejado. Dose=180mg. Posologia Descreve a quantidade de um medicamento que deve ser administrada de uma só vez ou de modo fracionado em um determinado intervalo de tempo para que a dose seja alcançada. Posologia=180mg uma vez ao dia por 15 dias. Amoxicilina ------ 500 mg (dose) 2 vezes ao dia durante 10 dias (posologia) Biodisponibilidade É a fração de um fármaco administrado que é levado à circulação sistêmica (quanto de princípio ativo vai atingir um alvo) A biodisponibilidade pode ser classificada como relativa ou absoluta. A biodisponibilidade absoluta se refere à droga que é transportada na corrente sanguínea livre. A biodisponibilidade relativa se refere à droga que é transportada na corrente sanguínea ligada à proteína plasmática. Nesse caso o efeito farmacológico depende da força deinteração entre a droga e a proteína, uma vez que quanto mais forte a ligação menor a concentração da droga na corrente sanguínea, logo mais difícil será a possibilidade da droga de interagir com o receptor. A força de ligação entre a droga e a proteína plasmática depende: afinidade, concentração de droga e concentração de proteína. Bioequivalência Quando um fármaco pode ser substituído por outro sem consequências clínicas adversas. Estado de equilíbrio estável: Indica quando o fármaco atinge a concentração terapêutica Gabriela Carvalho Abreu 20 RESUMO FARMACOLOGIA (Na corrente sanguínea chega uma quantidade muito menor que a dose inserida, sendo que é ela que terá a possibilidade de chegar até o alvo, exceto se a via for endovenosa). 500mg (droga) via oral estômago (500mg) (absorção) corrente sanguínea (menor que 500mg) tecido alvo (distribuição/biodisponibilidade) Genérico Tem que se apresentar da mesma forma e ter a mesma biodisponibilidade. Além disto, são necessários testes de bioequivalência. O que faz com que alguns médicos não indiquem genéricos é a janela biológica (janela terapêutica) em relação ao da referência. (É possível chegar ao mesmo resultado, porém o tempo demora um pouco mais). D + R (Vk) DR (antagonista) (Vx) DR* (agonista) (afinidade) (drogas que passam a ter um efeito muito rápido) Vx eficácia Eficácia 0 -1 E=0 (antagonista) E=1 (agonista pleno) E= 0 < x < 1 (agonista parcial) Medicamento de referência: ®, possui patente. Inovador, resultado de anos de pesquisa, o tempo de patente depende de quão inovador o medicamento é e do quanto foi gasto durante seu desenvolvimento. Medicamento genérico: G, fabricado por outro laboratório que não o que o desenvolveu após a queda da patente, portanto possui o mesmo princípio ativo e o mesmo efeito, no entanto é mais barato, pois não precisa compensar pelo o que foi gasto durante a pesquisa. Tipos de Agonistas Agonista Total Complexo droga-receptor vem para o estado ativo e atinge o máximo que o sistema pode dar (E=1) [máximo que tecido pode dar de resposta]. Muitos fármacos agonistas quando administrados em concentrações suficientes para saturar o pool receptor, ativam seus sistemas receptor-efetor à extensão máxima da capacidade do sistema, isto é, causam um desvio de quase todo o pool receptor para o Gabriela Carvalho Abreu 21 RESUMO FARMACOLOGIA pool Receptor ativo - Fármaco. Tais fármacos são os agonistas totais. Drogas agonistas totais quando administrados em concentrações suficientes são capazes de saturar todos os receptores do sistema, fornecendo resposta farmacológica máxima. Agonista Parcial E > 0 e E < 1. Outros fármacos, chamados agonistas parciais ligam- se a receptores e os ativam do mesmo modo, mas não evocam uma resposta tão grande, não importa quão grande seja sua concentração. Agonistas parciais não estabilizam a configuração Receptor ativo - Fármaco tão completamente como agonistas totais, de modo que uma fração significativa de receptores existe no pool Receptor inativo – Fármaco. Diz-se que tais fármacos têm baixa eficácia intrínseca. Drogas agonistas parciais quando administradas não geram resposta farmacológica máxima, mesmo que saturem todos os receptores. Agonista Inverso Um fármaco tem muito mais afinidade pelo estado Receptor inativo do que o estado Receptor ativo, neste cenário, o fármaco reduzirá qualquer atividade constitutiva, resultando assim em efeitos opostos aos produzidos por agonistas convencionais daquele receptor. Tais fármacos têm sido designados como agonistas inversos. Ex: Histamina (agonista) H + RH (h1, h2, h3, h4) H + RH1 HR (h1) HR* (h1) (Vasodilatação) Processo alérgico Libera histamina, o que faz com que ocorra ainda mais formação de complexos em direção ao estado ativo. Ocasionando um processo alérgico. Anti-alérgico (antagonista) H + RH1 AHRH1 (não vai para forma ativa) Agonista inverso Drogas que se ligam ao complexo D-R* e o transforma em complexo D-R, ou seja, a droga atua sobre um complexo ativo inativando-o. Misto Pode atuar como antagonista dependendo do receptor a que se liga. Os agonistas parciais inibem de forma competitiva as respostas produzidas pelos agonistas totais. EFICÁCIA: E = 0: não há ativação - Antagonista 0 > E > 1: há ativação parcial - Agonista parcial E = 1: há ativação total - Agonista total E < 0: inativação dos complexos ativos - Agonista inverso Nem sempre a resposta farmacológica máxima é necessária. Gabriela Carvalho Abreu 22 RESUMO FARMACOLOGIA POTÊNCIA: capacidade da droga de atingir 50% da resposta farmacológica, com determinada dose. Tem maior potência a droga que com menor concentração leva à 50% da resposta máxima. A, B, C: agonistas totais D, E: agonistas parciais CURVA DOSE RESPOSTA QUANTAL: Dose mínima para que determinado objetivo seja alcançado. A "curva dose resposta quantal" é útil para drogas que possuem efeito tudo ou nada. CURVA DOSE GRADUAL A medida que aumenta a concentração aumenta-se a resposta. Chega a um ponto que mesmo aumentando a dose, a resposta farmacológica não altera. Isso se deve ao fato de que todos os receptores estão ocupados. Ambas as curvas, quantal e gradual, fornecem informações relativas à potência e seletividade dos fármacos; a curva de dose-resposta gradual indica a eficácia máxima de um fármaco, e a de dose-efeito quantal, a variabilidade potencial da capacidade de resposta entre indivíduos. Lei de ação das Massas A ligação dos fármacos aos receptores obedece necessariamente à lei de ação das massas (a velocidade de uma reação química é proporcional ao produto das concentrações dos reagentes). No equilíbrio, a ocupação dos receptores está relacionada à concentração do fármaco. Quanto maior a afinidade do fármaco pelo receptor, menor a concentração do fármaco na qual ele produz um determinado nível de ocupação. Os mesmos princípios são válidos quando dois ou mais fármacos competem entre si pelos mesmos receptores; um tem o efeito de reduzir a afinidade aparente do outro. Gabriela Carvalho Abreu 23 RESUMO FARMACOLOGIA Em uma reação química: A + B ↔ C + D (Esta reação ocorre espontaneamente dependendo da afinidade e da concentração molar dos reagentes, o que também aumentará a velocidade da reação). Tanto para a reação para a direita quando a sua inversa, para a esquerda, haverá uma constante de equilíbrio que determinará a reação. A constante é aquela que irá determinar a afinidade. Se a afinidade entre droga receptor for muito forte, o K da reação inversa será muito próximo de zero ou será zero. Se a afinidade for muito baixa, esse K será alto. Obs: no caso, para deslocar a reação em sistemas biológicos não é possível aumentar a quantidade de droga e reagente, pois o receptor é um componente endógeno. Agonista Total: Afinidade > 1 Agonista Parcial: Afinidade >1 Antagonista: Afinidade > 1 Índice Terapêutico Dose efetiva: dose que produz a resposta desejada na população ED50% (dose que protege 50% dos animais). Dose letal: caracteriza o efeito tóxico da droga cujo final é a morte LD50% (dose que mata 50% dos animais). Concentração da droga que induz morte em 50% dos indivíduos. Concentração efetiva: concentração da droga que induz um efeito clínico específico em 50% dos indivíduos. Obs1: Fala-se que uma droga é mais potente que outra se forem ambas da mesmaclasse farmacológica. Obs2: Em seres humanos trabalha-se com índices de toxicidade e não de letalidade (pois não são feitos testes de letalidades em seres humanos). INDÍCE TERAPÊUTICO Correlaciona a dose de um fármaco necessária à produção de um efeito desejado com aquela que produz um efeito indesejado. Permite avaliar a variabilidade potencial da capacidade de resposta entre indivíduos. Margem de segurança = ED50 - LD50 Margem de segurança: DL/DE99 (Margem entre a dose terapêutica e a dose letal) Gabriela Carvalho Abreu 24 RESUMO FARMACOLOGIA Via oral Parte ascendente: absorção Pico: concentração plasmática máxima, igualdade entres as taxas de absorção e excreção Parte descendente: metabolização e excreção Área abaixo do gráfico fornece a biodisponibilidade absoluta = área da via oral/ área da via endovenosa Via endovenosa Caso a via fosse a endovenosa no gráfico teria caráter descendente a partir do pico de concentração plasmática máxima, ou seja, não estaria representada a absorção. Na via endovenosa a dose administrada corresponde ao pico de concentração plasmática máxima. (A quantidade de remédio injetado é a mesma quantidade de remédio que chega até a corrente sanguínea). Biodisponibilidade é 100%. Antagonismo de drogas Com frequência, o efeito de um fármaco é diminuído ou completamente abolido na presença de outro fármaco. Um dos mecanismos, o antagonismo competitivo, foi discutido anteriormente; uma classificação mais completa engloba os seguintes mecanismos: - Antagonismo químico - Antagonismo farmacocinético - Antagonismo fisiológico ou funcional - Antagonismo competitivo (reversível ou irreversível) - Antagonismo não competitivo (bloqueio da relação receptor-efetuador) Gabriela Carvalho Abreu 25 RESUMO FARMACOLOGIA Antagonista químico - O antagonismo químico refere-se a uma situação pouco comum, na qual duas substâncias (agonista e antagonista) se combinam em solução o que envolve uma interação química direta de modo que o efeito da droga agonista é perdido. Exemplo disso inclui o uso de agentes quelantes que se ligam aos metais pesados e, dessa forma, reduzem sua toxicidade. O fármaco interage diretamente com a molécula, impedindo que ela se ligue aos seus alvos. Se houver alimentação rica em cálcio Tetraciclina e cálcio são excretados Antagonismo farmacocinético - descreve a situação na qual o antagonista reduz de modo efetivo a concentração do fármaco ativo em seu sítio de ação, o que pode ocorrer de várias maneiras: aumento da velocidade de degradação metabólica do fármaco (aumento do metabolismo hepático, por exemplo). Redução da velocidade de absorção do fármaco ativo pelo trato gastrointestinal ou a velocidade de eliminação renal pode ser aumentada. Exemplo: Warfarina + Fenobarbital (acelera a produção e ação de enzimas hepáticas) Efeito: A Warfarina é um anticoagulante que precisa passar pelo fígado e sofrer transformações para ser excretado, ao utilizar junto com o fenobarbital, a warfarina será excretada de maneira extremamente rápida e consequentemente fazendo com que o nível de droga ativa se reduza também rapidamente, reduzindo seu efeito. Antagonista fisiológico - É uma expressão livremente utilizada para descrever a interação entre dois fármacos, cujas ações opostas no organismo tendem a se anular mutuamente. (Refere-se à interação de dois agonistas que atuam independente um do outro, mas causam efeitos opostos). Exemplo: A histamina age sobre receptores das células parietais da mucosa gástrica estimulando a secreção ácida, enquanto o omeprazol bloqueia esse efeito por meio da inibição da bomba de prótons. O próprio organismo atua contra a medicação, fazendo, por exemplo, no caso de medicamentos que abaixam a pressão, retorná-la para o estado antigo, que se apresentava alto (por considerar este o padrão normal). Antagonista competitivo reversível - O grau de inibição depende da concentração do antagonista e a resposta farmacológica depende da concentração do agonista. É preciso que haja antagonista na forma livre para que o efeito possa ser mantido. O antagonismo competitivo descreve a situação comum na qual um fármaco se liga de modo seletivo a um tipo de Tetraciclina (--) Bactéria (++) Tetraciclina (--) + Cálcio (++) Bactéria (++/--) Gabriela Carvalho Abreu 26 RESUMO FARMACOLOGIA receptor sem ativá-lo, mas impedindo que um agonista se ligue a ele. Há com frequência alguma similaridade entre a estrutura química da molécula do agonista e do antagonista. Os dois fármacos competem entre si, uma vez que o receptor só consegue se ligar a uma molécula de fármaco por vez. Para em uma determinada concentração do agonista, a ocupação dos receptores por esse agonista será reduzida na presença do antagonista. Contudo, pelo fato de os dois estarem em competição, a elevação da concentração do agonista pode restaurar a ocupação dos receptores por esse agonista (e como consequência, a resposta tecidual). Por essa razão, diz-se que o antagonismo é superável, ao contrário de outros tipos de antagonismo, nos quais o aumento da concentração do agonista, não é capaz de suplantar o efeito bloqueador. Uma análise teórica simples prediz, que na presença de uma concentração fixa do antagonista, a curva do logaritmo da concentração X efeito do agonista será deslocada para a direita, sem qualquer alteração na inclinação ou no valor máximo — a marca registrada do antagonismo competitivo. O deslocamento é expresso na forma de uma relação, a razão de dose (valor para o qual a concentração do agonista deve ser aumentada na presença do antagonista para que um determinado nível de resposta seja restaurado). A teoria prediz que a razão de dose aumenta linearmente com a concentração do antagonista. As características importantes do antagonismo competitivo são: 1. Desvio da curva do logaritmo da concentração X efeito do agonista para a direita, sem alteração da inclinação ou do valor máximo. 2. Relação linear entre a razão de dose do agonista e a concentração do antagonista. 3. Evidências de competição a partir de estudos de ligação. As características do antagonismo competitivo reversível descrita anteriormente refletem o fato de que a velocidade de dissociação das moléculas do antagonista é alta o suficiente para que um novo equilíbrio seja rapidamente estabelecido com a adição do agonista. De fato, o agonista é capaz de deslocar as moléculas do antagonista dos receptores, embora ele não possa, evidentemente, remover as moléculas do antagonista que estão ligadas. O deslocamento ocorre porque, ao ocupar certa quantidade de receptores vazios, o agonista reduz a velocidade de associação das moléculas do antagonista; como consequência, a velocidade de dissociação excede temporariamente o de associação, e ocorre uma queda na ocupação total de receptores pelo antagonista. Gabriela Carvalho Abreu 27 RESUMO FARMACOLOGIA [O]: curva do agonista [1], [10], [100], [1000]: curva agonista e antagonista Obs: reduz a potência e assim aumenta-se a concentração de agonista para atingir o efeito máximo. As ligações entre antagonistas e receptores são fracas permitindo que o antagonismo seja reversível e o efeito máximo possa ser atingido. Antagonista competitivo irreversível - A ligação entre o antagonista e o receptor é muito forte, com isso a ação promovida não depende da velocidade de eliminação do antagonista, mas depende da velocidadede reposição dos receptores. Como o complexo D-R é mantido por um período de tempo considerável, não é preciso que haja antagonista na forma livre para que o efeito possa ser mantido. O antagonismo competitivo irreversível ocorre quando o antagonista se dissocia muito lentamente, ou mesmo, não se dissocia dos receptores. Como consequência não ocorre uma alteração na ocupação dos receptores pelo antagonista, quando o agonista é adicionado. O antagonismo competitivo irreversível ocorre com fármacos dotados de grupos reativos que formam ligações covalentes com o receptor. Obs: As ligações entre antagonistas e receptores são fortes não permitindo que um aumento da dose do agonista supere o efeito da ligação e gere um efeito máximo. Gabriela Carvalho Abreu 28 RESUMO FARMACOLOGIA (A) Antagonismo competitivo reversível (B) Antagonismo competitivo irreversível Do ponto de vista terapêutico, os antagonistas irreversíveis apresentam vantagens e desvantagens distintas. Quando houver ocupado o receptor, o antagonista irreversível não precisará estar presente na forma não ligada para inibir respostas ao agonista. Em consequência, a duração da ação de tal antagonista irreversível será relativamente independente de sua própria velocidade de eliminação e mais dependente da velocidade de renovação das moléculas receptoras. Antagonismo não competitivo - Descreve a situação na qual o antagonista bloqueia, em algum ponto, a cadeia de eventos que leva a produção de uma resposta pelo agonista. Por exemplo, fármacos como o verapamil e a nifedipina impedem o influxo de cálcio através da membrana celular e, dessa forma, bloqueiam de modo inespecífico a contração do músculo liso produzida por outros fármacos. Via de regra, o efeito será o de reduzir a inclinação e o valor máximo da curva do logaritmo da concentração X resposta, embora seja bastante possível também a ocorrência de algum grau de desvio para a direita. Moduladores alostéricos - substâncias químicas que alteram a atividade de um receptor sem interferir na ligação destes com os agonistas, aumentando ou diminuindo o efeito desses. Os modulares se ligam a sítios diferentes aos dos agonistas. Interação medicamentosa (associação entre drogas) A interação farmacodinâmica causa modificação do efeito bioquímico ou fisiológico do medicamento. Geralmente ocorre no local de ação dos medicamentos (receptores farmacológicos) ou através de mecanismos bioquímicos específicos, sendo capaz de causar efeitos semelhantes (sinergismo) ou opostos (antagonismo). 1. Antagonismo (negativo) / Efeito (positivo) 2. Sinergismo (positivo) / Efeito (positivo) Gabriela Carvalho Abreu 29 RESUMO FARMACOLOGIA Sinergismo: é um tipo de resposta farmacológica obtida a partir da associação de dois ou mais medicamentos, cuja resultante é maior do que simples soma dos efeitos isolados de cada um deles. O sinergismo pode ocorrer com medicamentos que possuem os mesmos mecanismos de ação (aditivo); que agem por diferentes modos (somação) ou com aqueles que atuam em diferentes receptores farmacológicos (potencialização). Antagonismo: a resposta farmacológica de um medicamento é suprimida ou reduzida na presença de outro, muitas vezes pela competição destes pelo mesmo sítio receptor. São tipos de interações que podem gerar respostas benéficas. FARMACOCINÉTICA Os processos farmacocinéticos de absorção, distribuição e eliminação determinam com que rapidez e por quanto tempo o fármaco aparecerá no órgão – alvo. Trajeto que a droga percorre no organismo até alcançar o local de ação (desde a via de entrada). Biodisponibilidade é definida como fração do fármaco inalterado que alcança a circulação sistêmica logo depois da administração por qualquer via. A área sob a curva (ASU) do tempo de concentração no sangue é proporcional à extensão da biodisponibilidade de um fármaco, se a eliminação for de primeira ordem. Para dose intravenosa, presume-se que a biodisponibilidade seja igual à unidade. No caso de um Gabriela Carvalho Abreu 30 RESUMO FARMACOLOGIA fármaco administrado por via oral, a biodisponibilidade pode ser menos de 100% por duas razões principais: extensão incompleta da absorção através da parede intestinal e eliminação na primeira passagem pelo fígado. VIAS DE ADMINISTRAÇÃO: As vias de administração tratam do método pelo qual os fármacos são introduzidos no organismo. Basicamente para se optar entre uma via e outra, leva-se em consideração o efeito do fármaco: se é local ou sistêmico. A droga injetada em via sistêmica nunca apresentará um trajeto ou destino definido, ou seja, é inevitável que o fármaco se distribua por todo o sistema (salvo no SNC em que há a barreira hematoencefálica). Deve-se ressalvar que só é considerado via sistêmica quando o fármaco alcança artéria aorta. Forma inicial desintegração dissolução solubilização absorção Vias enterais (oral, sublingual e retal) Via oral: É a via de administração mais segura, conveniente e dispendiosa, a maior parte das medicações são realizadas por esta via. As medicações para administração oral são distribuídas de muitas formas terapêuticas (soluções, sólido, granulações, emulsão, suspensão). As medicações orais são algumas vezes prescritas em doses maiores que seus equivalentes parenterais. Porque após absorção através do trato gastrointestinal, elas são imediatamente metabolizas no fígado, antes de atingir a concentração sistêmica, diminuindo assim efeitos adversos. Gabriela Carvalho Abreu 31 RESUMO FARMACOLOGIA Via oral tratogastrointestinal absorção chega na corrente sanguínea biodisponibilidade distribuição nos tecidos interação D x R metabolismo ou biotransformação excreção ou eliminação da droga Subdivisões: FF sólidos: o Pós: alguns tem dificuldade extrema de solubilizar em água, para facilitar a solubilização pode-se fazer uso de grânulos o Cápsula o Drágea o Comprimido: usa-se normalmente comprimido para medicamentos que tem cheiro e odor característicos Comprimido revestido, comprimido gastrorresistente, comprimento sublingual, comprimido de liberação prolongado (grânulos) Via Sublingual: Permite a retenção de fármaco por um tempo mais prolongado. Propicia absorção rápida de pequenas doses de alguns fármacos, devido ao suprimento sanguíneo e a pouca espessura da mucosa absortiva, permitindo a absorção direta na corrente sanguínea. É quase remota a possibilidade de o fármaco sofrer efeito de primeira passagem por essa via. É útil quando: O fármaco é instável em pH gástrico Existe necessidade de resposta rápida, embora seja uma região pequena, é bastante vascularizada, o que faz com que o fármaco entre na sua totalidade imediatamente pela via sistêmica sem que haja um efeito de primeira passagem no fígado. Com isso, a biodisponibilidade de fármacos administrados via sublingual é quase que totalmente constante, salvo em casos de deglutição de parte do medicamento. Para ter absorção por via sublingual o medicamento deve ficar no mínimo de 4 a 5 minutos debaixo da língua. Não há problema em usar medicamento sublingual por via oral, porém o contrário não é indicado (principalmente devido ao tamanho do fármaco). Gabriela Carvalho Abreu 32 RESUMO FARMACOLOGIA Via Retal: É utilizada em pacientes que apresentam vômitos, estão inconscientes ou não sabem deglutir. As formas farmacêuticas empregadas são soluções, suspensões e supositórios. Suas maiores limitações de uso são: incômodo de administração,possibilidade de efeitos irritativos para mucosa e absorção errática devido à pequena superfície absortiva e incerta retenção no reto. É usada para fármacos que devem produzir um efeito local (por exemplo, anti- inflamatórios utilizados no tratamento da colite ulcerativa) ou efeitos sistêmicos. A absorção após a administração retal não é confiável. É usada para administrar diazepam a crianças que se encontram em estado de mal epiléptico, nas quais é difícil estabelecer um acesso venoso. Pela via retal, há 50% de possibilidade de o fármaco sofrer efeito de primeira passagem, dependendo da rota venosa que o fármaco pode levar. Vias Parenterais Via parenteral direta: depositado no organismo de forma que não seja no trato gastrointestinal, mas por meio de uma injeção subcutânea, intramuscular, intravenosa e intratecal. Obs.: Via endovenosa é a via de emergência Administração por injeção: A via intravenosa é a via mais rápida e confiável de administração de um fármaco. A injeção em bolus produz uma concentração muito alta do fármaco, primeiro no coração direito e nos pulmões, e depois na circulação sistêmica. A concentração máxima alcançada nos tecidos depende criticamente da velocidade da injeção. A administração intravenosa por infusão constante evita as incertezas da absorção em outros locais e das altas concentrações plasmáticas causadas pela injeção em bolus. A injeção de fármacos por via subcutânea ou intramuscular geralmente produz um efeito mais rápido do que a administração oral, mas a velocidade de absorção depende muito do local de injeção e do fluxo sanguíneo local (a absorção aumenta quando o fluxo sanguíneo aumenta, ou quando a difusão através do tecido aumenta. O primeiro fator é prejudicado em pacientes com insuficiência respiratória, enquanto o segundo pode ser potencializado pela hialuronidase - uma enzima que degrada a matriz extracelular e aumenta assim, a difusão). Via intratecal: Injeção de um fármaco no espaço subaracnóideo. Muito utilizado no tratamento de leucemias na infância para prevenir recidivas no SNC, infecções do sistema nervoso etc. Gabriela Carvalho Abreu 33 RESUMO FARMACOLOGIA Vias parenterais diretas: Via parenteral indireta depositado no organismo de forma que não seja no trato gastrointestinal sem o uso de injeções. Epitélios e inalação. Obs: A maior parte da absorção normalmente ocorre no intestino devido a sua maior superfície de contato. A via inalatória dá uma absorção extremamente rápida, sendo esta absorção muito próxima da endovenosa. Sprays nasais: Acredita-se que a absorção ocorra através da mucosa que recobre o tecido linfoide nasal. Ela é semelhante a mucosa que recobre as placas de Peyer no intestino delgado, que também é singularmente permeável. Colírios: Muitos fármacos são aplicados como colírio, dependendo da absorção através do epitélio do saco conjuntival para produzir seus efeitos. Efeitos locais desejáveis podem ser alcançados sem causar efeitos colaterais sistêmicos; por exemplo a dorzolamida, é um inibidor da anidrase carbônica administrada na forma de colírio para reduzir a pressão ocular em pacientes com glaucoma. Esse efeito é alcançado sem afetar os rins, evitando assim a acidose causada pela administração oral da acetazolamida. Entretanto, ocorre uma certa absorção sistêmica nos olhos, resultando Gabriela Carvalho Abreu 34 RESUMO FARMACOLOGIA em efeitos indesejáveis (por exemplo, broncoespasmo em pacientes asmáticos usando o colírio timolol para glaucoma). Administração por inalação: É usada para anestésicos voláteis e gasosos, sendo o pulmão o local tanto de administração quanto de eliminação. Fármacos utilizados pelos seus efeitos nos pulmões também são administrados por inalação, geralmente na forma de aerossol. Glicocorticoides e broncodilatadores, por exemplo, são administrados por essa via para atingir altas concentrações locais, minimizando os efeitos colaterais sistêmicos. Entretanto, os fármacos administrados por inalação, geralmente são absorvidos parcialmente, podendo ocorrer efeitos locais sistêmicos, o que pode ser minimizado por modificação química do fármaco. Administração cutânea É usada quando é necessário um efeito local na pele. Entretanto, pode haver uma absorção apreciável, causando efeitos sistêmicos. A maioria dos fármacos é contudo, muito pouco absorvida pela pele intacta. Entretanto diversos inseticidas organofosforados, que precisam atravessar a cutícula dos insetos para exercer seu efeito, são absorvidos pela pele, ocorrendo intoxicação acidental em trabalhadores rurais. As apresentações transdérmicas, nas quais o fármaco é incorporado em um adesivo para sua aplicação na pele, são de uso cada vez mais frequente e diversos fármacos — estrógenos por exemplo para a terapia de reposição hormonal, estão disponíveis nessa apresentação. Esses adesivos produzem uma taxa estável de liberação do fármaco, evitando o metabolismo pré-sistêmico. Entretanto, esse método só é apropriado para fármacos lipossolúveis, sendo relativamente caro. Gabriela Carvalho Abreu 35 RESUMO FARMACOLOGIA Resposta terapêutica concentração de princípio ativo (PA) no local de ação Concentração no local depende: - Quantidade absorvida - Velocidade de distribuição no local de ação - Quantidade eliminada pelo organismo As moléculas do fármaco movem-se pelo organismo de duas maneiras: Fluxo de massa (na corrente sanguínea) Difusão (molécula por molécula, cobrindo distâncias curtas) A natureza química do fármaco não importa para sua transferência por fluxo de massa. O sistema cardiovascular proporciona um sistema rápido de distribuição a longa distância. Por outro lado, as características de difusão diferem muito entre os diversos fármacos. Em particular, a capacidade de atravessar barreiras hidrofóbicas é fortemente influenciada pela lipossolubilidade. A difusão aquosa também faz parte do mecanismo geral de transporte dos fármacos, pois é esse o processo que aproxima ou afasta as moléculas dos fármacos das barreiras não aquosas. A velocidade de difusão de uma substância depende principalmente de seu tamanho molecular, e não tanto de seu peso molecular. Muitos fármacos têm um peso molecular na faixa de 100 -1000 PM e, as variações na velocidade de difusão aquosa exercem apenas um pequeno efeito no comportamento farmacocinético global. Para a maioria dos propósitos, podemos considerar o organismo como uma série de compartimentos interligados, de conteúdo bem homogeneizado, sendo a concentração do fármaco uniforme dentro de cada um deles. É o movimento entre os compartimentos, que geralmente envolve a passagem por barreiras não aquosas, que determina onde e por quanto tempo um fármaco estará presente no organismo depois de administrado. As membranas celulares formam as barreiras entre os compartimentos aquosos do organismo e as moléculas pequenas a atravessam de quatro maneiras principais: Por difusão direta através dos lipídeos, se o fármaco for lipossolúvel Por difusão através de poros aquosos formados por proteínas especiais (aquaporinas) que atravessam os lipídeos, se fármaco for hidrossolúvel Combinando-se com uma proteína transportadora na membrana, que se liga a uma molécula em um lado da membrana, muda de conformação, e a libera do outro lado Por pinocitose Dessas vias, a difusão através de lipídeos e o transporte mediado por transportadores são particularmente importantes em relação aos mecanismos farmacocinéticos. A Gabriela Carvalho Abreu 36 RESUMO FARMACOLOGIA difusão através de aquaporinasé provavelmente importante na transferência de gases, como o dióxido de carbono, mas os poros têm um diâmetro muito pequeno para permitir a passagem da maioria das moléculas de fármacos. Já a pinocitose parece ser importante para o transporte de macromoléculas, como a insulina, mas não para moléculas pequenas. Difusão através de lipídeos: As moléculas apolares (nas quais os elétrons estão distribuídos uniformemente) se dissolvem livremente na camada lipídica da membrana, difundindo-se prontamente através das membranas celulares. O número de moléculas que atravessam a membrana por unidade de área em um certo tempo, é determinado pelo coeficiente de permeabilidade (P) e, pela diferença de concentração nos dois lados da membrana. As moléculas permeantes devem estar presentes em número suficiente na membrana e ser móveis dentro dela para que ocorra uma passagem rápida. Assim, dois fatores físico-químicos contribuem para solubilidade e difusibilidade da membrana. Consequentemente, existe uma estreita correlação entre a solubilidade lipídica e a permeabilidade da membrana celular as diversas substâncias. Por essa razão, a solubilidade lipídica é um dos determinantes mais importantes das características farmacocinéticas de um fármaco, permitindo-nos prover diversas propriedades—como a taxa de absorção intestinal, a penetração no cérebro e outros tecidos e o grau de eliminação renal, a partir do conhecimento de sua lipossolubilidade. Katzung: Permeação A permeação do fármaco se sucede por vários mecanismos. A difusão passiva em um meio aquoso ou lipídico é comum, mas há processos ativos no movimento de muitos fármacos, em especial daqueles cujas moléculas são grandes demais para difundirem de imediato. Difusão aquosa: ocorre dentro dos maiores compartimentos aquosos do corpo e por meio de junções apertadas da membrana epitelial e do revestimento endotelial de vasos sanguíneos, por poros aquosos que – em alguns tecidos – permitem a passagem de moléculas tão grandes. A difusão aquosa de moléculas de fármacos em geral é dirigida pelo gradiente de concentração do fármaco em permeância, um movimento ladeira abaixo descrito pela Lei de FICK. Moléculas de fármaco que estão ligadas a grandes proteínas do plasma não permeiam a maioria dos poros aquosos vasculares. Se o fármaco possui carga, seu fluxo também é influenciado por campos elétricos. Difusão Lipídica: a difusão lipídica é o fato limitante mais importante para permeação do fármaco por causa do grande número de barreiras lipídicas que separam os compartimentos do corpo. Como essas barreiras lipídicas separam compartimentos Gabriela Carvalho Abreu 37 RESUMO FARMACOLOGIA aquosos, o coeficiente de partição lipídica/aquosa de um fármaco determina quão rapidamente a molécula se move entre os meios aquoso e lipídico. No caso de ácidos fracos e bases fracas, a capacidade de se mover do aquoso para o lipídico ou vice-versa varia com o pH do meio, porque moléculas carregadas atraem moléculas de água. Portadores especiais: existem moléculas portadoras especiais de muitas substâncias importantes para a função celular e grandes demais, ou demasiado insolúveis em lipídeos, para que se difundam passivamente através de membranas, por ex: peptídeos, aminoácidos e glicose. Essas moléculas portadoras provocam movimento por transporte ativo ou difusão facilitada e, ao contrário da difusão passiva, são seletivas, saturáveis e passíveis de inibição. Visto que são ou se parecem com peptídeos, aminoácidos ou açúcares de ocorrência natural, vários fármacos podem usar essas portadoras para atravessar a membrana. Muitas células contêm portadoras de membrana menos seletivas, especializadas na expulsão de moléculas estranhas. Endocitose e exocitose: poucas substâncias são tão grandes ou impermeáveis que só podem entrar nas células por endocitose, processo pelo qual a substância liga-se a um receptor da superfície celular, é engolfada pela membrana da célula e carreada para dentro da mesma por compressão da vesícula recém-formada dentro da membrana. A substância pode ser liberada dentro do citosol por ruptura da membrana da vesícula. O processo inverso (exocitose) é responsável pela secreção de várias substâncias pelas células. Parâmetros farmacocinéticos 1. Absorção Mecanismos comuns de transporte Alguns medicamentos têm tantas semelhanças com substâncias endógenas que passam pelas barreiras como se fossem os mesmos. Isto pode levar a ocorrência de potenciais de ação em locais indesejados. Gabriela Carvalho Abreu 38 RESUMO FARMACOLOGIA Via de administração pode possuir barreiras com características diferentes. Via Oral Sofre absorção Via Endovenosa Não sofre absorção Via Sublingual Mais rápido que a via oral, pois a barreira é mais tênue. Parâmetros que podem interferir na absorção por via oral Ocorre pouca absorção até que o fármaco chegue ao intestino delgado. Ácidos e bases fracas são bem absorvidos, ácidos e bases fortes são pouco absorvidos. Em outras palavras, fármacos com 3 < pKa < 10 são melhores absorvidos no intestino. Pode-se utilizar a via oral para se realizar um efeito local do fármaco ou um efeito sistêmico. Por esta via, há 100 % de possibilidade do fármaco sofrer efeito de primeira passagem. Cerca de 75% de um fármaco utilizado são absorvidos em 1 a 3 horas depois de utilizado por esta via. Os fatores que influem nesse tempo: Motilidade gastrointestinal quando elevada (acima da velocidade de contração fisiológica), diminui o tempo de contato dos fármacos com a parede do TGI, o que dificulta a absorção desses fármacos. A motilidade aumenta o caráter ácido do meio. Ex: doenças do tratogastrointestinal (úlceras): aumentam a motilidade, e no caso se a droga tiver um caráter ácido, isto fará com que haja aumento da absorção. pH Presença ou não de alimentos Fatores físico-químicos: caráter ácido ou básico do fármaco DA droga com caráter ácido DB droga com caráter alcalino (básico) Um fator complicador importante em relação à permeação da membrana é o fato de que muitos fármacos são ácidos ou bases fracas, existindo, portanto, tanto na forma não ionizada quanto na forma ionizada; a razão entre as duas formas, varia com o pH. Para um ácido fraco e uma base fraca, a reação de ionização é (considerando a primeira passagem pelo estômago): DA = HA HA ----------------- H+ + A- (prevalece a forma não dissociada/não ionizada) DB = HB HB ----------------- H+ + B- (prevalece a forma dissociada/ionizada) Gabriela Carvalho Abreu 39 RESUMO FARMACOLOGIA Em ambos os casos, a espécie ionizada, apresenta uma solubilidade lipídica muito baixa, sendo virtualmente incapaz de se difundir através de membranas, exceto onde existe um mecanismo específico de transporte. A lipossolubilidade de uma espécie sem carga, depende da natureza química do fármaco: para muitos fármacos, a espécie sem carga é suficientemente lipossolúvel para permitir uma rápida difusão através da membrana, mas existem exceções em que mesmo a molécula sem carga é insuficientemente lipossolúvel. Isso se deve geralmente, a presença de grupos ligantes de hidrogênio que fazem com que a molécula sem carga fique hidrofílica. Por isso existem fármacos que necessitam de receptores. A ionização afeta não apenas a velocidade com a qual os fármacos atravessam as membranas, mas também a distribuição de equilíbrio das moléculas dos fármacos entre os compartimentos, pois presume-se que a forma não ionizada possa atravessar a membrana e consequentemente atingir concentrações
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