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Farmacologia veterinária básica Discente: Aline Biazotto Introdução • Farmacologia é a ciência que estuda as interações entre compostos químicos (fármacos) e o organismo vivo. • O que resulta essa interação é o efeito: Podendo ser um efeito benéfico – fármacos, e maléfico – toxicologia/tóxicos. • Isso depende da concentração: janela terapêutica Janela terapêutica Janela terapêutica Por que estuda-la? • Para compreender o mecanismo de um fármaco e como ele afeta o funcionamento do organismo Propriedades da droga ideal • Efetividade; • Segurança; • Seletividade; • Reversibilidade; • Fácil administração; • Mínimas interações; • Isenta de efeitos adversos (colaterais); Divisão da farmacologia • Farmacocinética: o que o organismo faz com o medicamento. (absorção, distribuição, metabolização e excreção do fármaco.) • Farmacodinâmica: o que o medicamento faz com o organismo. (efeitos químicos, biológicos, fisiológicos e o mecanismo de ação dos fármacos). O que o fármaco produz, deixa de produzir, e quando se conecta a diferentes receptores, qual é o efeito adverso. Conceitos básicos • Droga: qualquer substância que interaja com o organismo produzindo algum efeito. Qualquer coisa pode ser droga, como alimento, vitaminas, etc. • Fármaco: Possui substância química definida, se liga a um receptor específico, faz algum efeito conhecido. • Medicamento: Quando é adicionado ao fármaco alguns componentes para que esse seja administrado terapeuticamente. • Remédio: subst. animal, vegetal, mineral ou sintética que “cura novamente” ou pode ser algo espiritual, ou massagens, ginástica. Traz benefícios ao paciente. Conceitos básicos • Medicamento de referência: primeiro medicamento que surgiu, sua fórmula, principio ativo, com aquela concentração. Serve de referência para o genérico e o similar, após a patente expirar. • Medicamento genérico: cópia do medicamento de referência, com a biodisponibilidade e bioequivalência, faz o mesmo efeito do de referência, sendo “mais baratos”. • Medicamento similar: é autorizado a ser produzido após prazo de patente, porem, não passou por testes de biodisponibilidade e de bioequivalência. Conceitos básicos • Biodisponibilidade: é a medida de extensão da droga terapeuticamente ativa na circulação sistêmica (e a capacidade dele chegar na corrente sanguínea), e está disponível no local de ação. • Bioequivalência: é a equivalência/efetividade de duas preparações diferentes de medicamentos, que tem que possuir efeitos “iguais”. • Posologia: modo em que o medicamento tem que ser administrado (tempo, via, quantidade...) • Meia vida: tempo necessário para que metade da substancia seja metabolizada pelo organismo. Precisa-se atingir o pico máximo de concentração. Biodisponibilidade Bioequivalência entre fármacos Conceitos básicos • Especificidade: capacidade do fármaco de reconhecer apenas o seu receptor. • Afinidade: tendência do fármaco a se ligar a receptores • Eficácia: Quando o fármaco já ligado ao receptor, tem capacidade de ativá-lo; (capacidade de produzir efeito terapêutico). • Potencia: Refere-se as diferentes doses de dois fármacos para produzir o mesmo efeito; • Quanto mais fármaco, menos potente ele é. Quanto menos fármaco, mais potencia. Relação entre a curva concentração-tempo e efeito Conceitos básicos • Agonista: substância que causa alteração na função celular, produzindo diversos efeitos. Pode ligar a receptores, enzimas, transportadores, causando algum efeito. • Antagonistas: se ligam ao receptor mas não causam sua ativação. Tentam impedir a ação do agonista. Não produzem efeito algum. • Dessensibilização ou taquifilaxia: quando, após uso continuo de um fármaco, eles perdem efeito/diminuem o efeito no organismo. • Perda do receptor • Aumento do metabolismo do fármaco • Adaptação fisiológica • Exaustão de mediadores Taquifilaxia Vida de um fármaco • Descoberta da droga: “invenção” da droga, testes pré-clínicos, testes em laboratórios com cobaias (in vivo e in vitro); • Período de desenvolvimento do fármaco: testes clínicos no indivíduo/população. Voluntários humanos fazem testes. • Período de comercialização e marketing: lançamento do fármaco para uso, novas dosagens, e novas indicações. Interação entre fármacos 1. Aditivo: • O efeito toxico final é igual a soma dos efeitos produzidos separadamente. (2+2=4); 2. Sinérgico: • O efeito final acaba sendo maior que os efeitos individuais de cada fármaco. (2+4=8); 3. Antagonismo: • Quando uma droga não causa nenhum efeito, inibindo o efeito de outra, ocupando seus receptores. Interação entre fármacos 4. Potencialização: Um agente toxico tem seu efeito aumentado por interagir com outro agente, que, originalmente, não produziria aquele efeito. Indução enzimática • Para seu metabolismo, boa parte dos fármacos, são biotransformados com auxílio de enzimas, ocorre que alguns fármacos podem competir pelo mesmo sistema enzimático, e com isso, vem a interação farmacológica, que pode, anular, reduzir ou aumentar o efeito dos agente envolvidos. Quando se falar em metabolismo, duas interações são possíveis de ocorrer: a) Indução enzimática e a b) Inibição enzimática. • A indução enzimática provoca aumento no número de enzimas, com este aumento ocorre um acréscimo na taxa de metabolismo, que provoca, consequentemente, uma redução na duração ou intensidade de ação de alguns fármacos. Indução enzimática • Como uma faca de dois gumes, a indução de enzimas pode levar a uma diminuição da toxicidade através da aceleração de desintoxicação, ou a um aumento da toxicidade devido ao aumento da formação de metabólitos reativos. Dependendo do delicado equilíbrio entre detoxificação e ativação, a indução pode ser uma resposta benéfica ou maléfica. Inibição enzimática • A inibição enzimática leva a uma redução na taxa de metabolismo e com isso o efeito terapêutico pode aumentar. Vários mecanismos estão envolvidos na inibição de enzimas, incluindo a concorrência para o sítio catalítico da enzima, interação (alostérica) não competitiva, a destruição suicida da enzima, e concorrência para cofatores. • A inibição enzimática é geralmente considerada como potencialmente perigosa, ou, pelo menos, indesejável. pH e pKa • As constantes de equilíbrio para reações de ionização são chamadas de constante de dissociação São geralmente designadas por Ka; • Os valores de pKa são análogos ao pH e são definidos pela equação: • Quanto mais fortemente um ácido se dissocia, menor é o seu pKa Diferenças entre drágeas, cápsulas e comprimidos Drágeas Vias de administração de fármacos Farmacocinética Farmacocinética Farmacocinética Absorção Absorção Fatores que influenciam a absorção • Ligados à administração: • Circulação no local de administração • Área da superfície absortiva • Ligados diretamente ao fármaco: • pH • Tamanho e forma das partículas • Forma química do fármaco (se é sal ou acido) • Forma terapêutica (comprimido, drágea, capsula...) • Adjuvantes farmacotécnicos • Grau de ionização • Concentração do fármaco no local • Sua estabilidade química Distribuição Distribuição Biotransformação Biotransformação Biotransformação Excreção Farmacodinâmica • É o estudo dos efeitos bioquímicos e fisiológicos das drogas e seus mecanismos de ação. • “é o que o medicamento faz com o organismo”. • Como as drogas atuam? São quaisquer substâncias que ocasionam uma alteração no funcionamento biológico por suas ações químicas. • Objetivos da farmacodinâmica; Objetivos da farmacodinâmica1. Identificar efeito primário, usando técnicas de “screening” ou triagem. 2. Delinear interações químicas e físicas entre a droga e a célula, através de técnicas de biologia molecular. 3. Caracterizar a sequencia proteica, campo de ação e efeitos completos. “sitio de ligação esta no resíduo agr-pro-li-phe-ser- da sexta alça do receptor do glutamato e é antagonista do glutamato”. Receptores • São componentes macromoleculares de origem proteica, de localização membranal, citoplasmática, organelar ou nuclear, responsáveis pela ligação da droga a célula. • Eles compreendem uma classe de proteínas especializadas no reconhecimento de moléculas e na transdução de sinais celulares. • Quando + receptivo, - efeitos colaterais apresentará e serão + seguros Classificação dos receptores Sítios de ligação ou pseudorreceptores (não originais) - > receptores órfãos. • Não possuem neurotransmissores endógenos • Descobertos ao acaso • Substancia exógena do organismo, mais restrita a cada ano Classificação dos receptores Receptores para neurotransmissores rápidos (ionotrópicos) • São grandes proteínas que ultrapassam os limites da membrana, tanto extra como intracelularmente. • São compostos geralmente por cinco subunidades: duas subunidades α, as mais altas, de ligação do ligante; três subunidades β γΔ, que são conformacionais ou alostérias. • Na realidade, estes receptores são canais iônicos modificados que uma vez ativados promovem um influxo iônico dezenas de vezes superior ao basal, resultando numa resposta excitatória (despolarização) ou uma resposta inibitória (hiperpolarização) na membrana pós-sinaptica. Classificação dos receptores • Alguns exemplos: • Receptor nicotínico da acetilcolina, responsável pela contração muscular e promove a despolarização do receptor devido ao influxo de sódio. • Receptor GABAa do neurotransmissor GABA: inibidor do hipotálamo, responsável pelo sono. GABA é um canal iônico para cloreto e é hiperpolarizante, ou inibitório. • Receptor NMDA do neurotransmissor glutamato: despolarizador de células, sendo importante para memoria/vigília. NMDA é um receptor biionico que permite o influxo de sódio e cálcio para o desenvolvimento da memoria. OBS: esses receptores estão associados com respostas fisiofarmacológicas muito rápidas, desde segundos até horas. Classificação dos receptores Receptores ligados a proteína G Além de gerarem boa parte de medicamentos, fazem a transdução de sinal que envolve a síntese de segundos mensageiros intracelulares. Um dos segundos mensageiros são o AMPc. Componentes do sistema: • Proteína G; • Proteína efetora; • Segundo mensageiro; • Ativação das proteínas quinases pelo segundo mensageiro. Proteína G • São moléculas triméricas(GαGβGγ) que se ligam ao GTP e GDP. São inativas na membrana, quando ligadas ao GDP e sendo ativadas quando ligadas ao GTP. • Possuem atividade GTPásica. • Realiza a transmissão do sinal para o interior da célula. • Obs1: é um trímeroinativo acentado na membrana celular. É composta de uma subunidade catalítica Gα, que quando ativada, recebe moléculas de GTP energético substituindo o GDP do estado inativo. Ainda possui duas subunidades conformocionais (alostéricas) Gβ e Gγ. Proteína G • É uma “telefonista celular” • Transmissão do sinal “droga” para dentro da célula • Ativa diversos eventos intracelulares o cascatas de segundos mensageiros intracelulares de modo cíclico – liga- desliga- gastando GTP. Proteína G • Proteína efetora/efetuadora: são enzimas de membranas que são ativadas ou inibidas pela Proteína G, sendo um exemplo de enzima o AdenilatoCiclase. São responsáveis pela síntese do segundo mensageiro celular. • Segundo mensageiro: responsável pela transmissão da mensagem da Proteína G. • Proteínas quinases: são ativadas pelo segundo mensageiro, provocando a fosforilação de substratos proteicos. Esses receptores são compostos por um rosário de aminoácidos que serpenteiam a membrana formando 7 domínios intramembranais e sete loopings/alças, geralmente, 4 extra celulares e 3 intracelulares, que codificam o “sinal” droga. Existe uma porção extracelular amino- terminal (NH2) responsável pela captação e ligação da droga à célula. Há uma porção carboxi-terminal (COOH) na extremidade intracelular que é responsável pela ativação das proteínas (enzimas) efetuadoras da resposta. São denominadas também como receptor 7-α-hélice- transmembrana. Ciclo da proteína G • É um importante alvo farmacológico para o desenvolvimento de fármacos. 1. O receptor não está ativado pela droga (agonista) e a proteína G encontra-se em seu estado defosforilado com as 3 subunidades α (catalítico)β e γ (conformacionais) agregadas e a membrana em repouso. 2. O agonista liga-se ao receptor e, após uma alosteria da alça COOH- terminal, ocorre a ativação da sub-unidade αGTP, com a incorporação de moléculas de GTP que substituem o GDP. Ciclo da proteína G 3. Ocorre uma dissociação da sub-unidade Gα das sub-unidades Beta e gama conformacionais (ribosilação). A sub-unidade G α desloca-se na membrana e ativa proteínas de membrana da face interna. 4. A subunidade Gα defosforilada volta a se agregar às subunidades Beta e gama e está pronta para receber de novo o “sinal droga” e os sistemas de segundo mensageiros seguem seu ritmo de transdução, mesmo sem haver moléculas de fármaco ligadas ao receptor. • Existem algumas toxinas que são ativadoras do ciclo da Proteína G, promovendo a ribosilação persistente do ciclo. Um exemplo é a toxina colérica, que é conhecida como doença negligenciada pela indústria farmacêutica, ativando a Proteína G do intestino. • Essa toxina penetra na célula intestinal e ribosila o aminoácido arginina 179, ativando irreversivelmente as subunidades αs Formas da proteína G • Até o momento, existem 5 formas: • Família G1 (inibitória); • Família Gq • Proteína G11/12 • Proteína Golf: quem faz a sinalização celular com os odores, sem utilizar neurotransmissores, estimulo químico do cheiro • Grod: rodopsina do olho: luminosidade das células do fundo dos olhos. Mecanismo de transdução de sinais • São processos pelos quais um sinal extracelular altera eventos intracelulares que participam em respostas bioquímicas e fisiológicas. • “amplificação do sinal”: pequeno numero de moléculas que poderia ativar uma célula, mas o sinal é aumentado. QUESTION • PARA QUE UMA DROGA UTILIZA A CASCATA DE SINALIZAÇÃO NO SINAL DE TRANSDUÇÃO? Porque ela não consegue se expressar muito, porque a célula é fraca. • OBS: cada subtipo de receptor ativa um sinal de transdução diferente em tecidos também diferentes Via da adenilato ciclase/AMPc • É a primeira rota descoberta e pertence à fisiologia dos nucleotídeos cíclicos a qual pertencem o AMPc e GMPc e controla importantes respostas fisiológicas de vários neurotransmissores, tais como: adrenalina, serotonina, histamina, insulina, glucagon, entre outros. Após a ligação do fármaco com o receptor, a proteína G catalítica ativa a enzima de membrana adenilato ciclase que, por sua vez, transforma um pool de ATP não energético (substrato) que é convertido rapidamente no segundo mensageiro , o AMPc. Rapidamente as moléculas de AMPc de difundem pelo citoplasma e encontram em nível proteozomal (proteínas soltas no citoplasma) moléculas inativas de proteína quinase A (PKA/ proteína quinase dependente de AMPc), essa enzima, altamente fosforilante, passa a clivar diversos substratos proteicos inativos junto ao reticulo endoplasmático liso, fosforilando assim, varias proteínas de resposta, tais como: canais iônicos, transportadores, enzimas metabólicas, conforme a necessidade do organismo. Funções da adenilato ciclase/AMPc • Regula enzimas queparticipam do metabolismo energético • Interfere na divisão e diferenciação celular • A expansão clonal de linfócitos e depende de AMPc (resposta imune) • Controla transporte de ions através de carreadores • Modula canais iônicos • Altera proteínas contráteis; relaxa a maioria dos músculos lisos, por exemplo, das artérias ou fenômeno de ejeção do leite Via da Guanilato ciclase/GMPc • Muito semelhante à da adenilato ciclase/AMPc. • A transdução de sinal se dá através de receptores catalíticos do tipo Guanilato Ciclase. Nesta via dois fenômenos poderão ocorrer: a guanilato ciclase é ativada diretamente (mediador se ligando diretamente à enzima de membrana) , ou através ou GPCR. • A guanilato ciclase converte GTP não energético em GMPc (segundo mensageiro). Este, por sua vez se espalha pelo citoplasma até encontrar moléculas inativas de PKG que promovem as fosforilações dos substratos proteicos, gerando assim as proteínas de resposta. O exemplo mais clássico dessa via é a via de sinalização do óxido nítrico (NO) que possui um sítio de ligação na guanilato ciclase e como é um gás, difunde-se na membrana facilmente não necessitando um receptor. O encerramento dessa via se dá através da ação da fosfodiesterase do GMPc, que quebram o GMPc num metabólito inativo chamado 5´GMP . Via da Guanilato ciclase/GMPc • Existem 2 tipos de guanilato ciclase, a solúvel que esta dispersa pelo citoplasma, ou, em alguns casos, a particulada , que esta ancorada na membrana citoplasmática. Esta via é principalmente representada pela transdução de sinal do oxido nítrico (NO). • Nesta via, o NO é gerdo a partir do metabolismo de O2 (radicais livres) e como ele tem capacidade de atravessar facilmente a membrana, se adere facilmente a enzima Guanilato ciclase solúvel, em seu sitio de ligação. • O NO é um mensageiro celular que ativa diretamente a guanilato ciclase. • A guanilato ciclase converte GTP no segundo mensageiro GMPc, que, por sua vez, ativa moléculas de PKG, que a exemplo da sua isoforma aparente PKA, é altamente catalítica sobre substratos proteicos. Funções da guanilato ciclase/GMPc • Relaxa todo musculo liso e esquelético • Previne a agregação plaquetária controlando fenômenos tromboembólicos • Faz a mediação das ações tumoricidas e bactericidas dos macrófagos • Modula fibroblastos (processo de cicatrização/reparo) • Formação de memoria, aquisição de memoria a longo prazo • Nos rins e intestino, leva a alterações no transporte de ions e a retenção de água • Mensageiro de excitação da visão Prestar atenção! • Tanto a via do AMPc como a do GMPc possui evento finalizador das ações desses segundos mensageiros, pois não podem ficar eternamente ativando uma célula. • Em ambos os casos, entra em ação um grupo de enzimas dos nucleotídeos cíclicos chamadas de fosfodiesterases; As de AMPc e GMPc, que clivam esses segundos mensageiros, neutralizando-os e transformando-os nos metabólitos inativos: 5’AMP e 5’GMP. • Essas enzimas fosfodiesterases (PDE) são importantes alvos farmacológicos de diversos fármacos utilizados na terapêutica, tais como: drogas para tratamento de disfunção erétil, cardiotônico, hipotensores etc. Via da fosfolipase C/ IP3/DAG • Possui dois mensageiros: • DAG: diaglicerol • IP3: inositol 3 fosfato Esta é uma via bidirecional que envolve o metabolismo dos fosfolipideos da membrana, entre eles: fosfatidilcolina, fosfatidilserina, esfingomielina e colesterol. A membrana deixa de ser uma estrutura estática, inanimada, com ênfase na permeabilidade seletiva. Os fosfolipídios estão em constantes reações de anabolismo/catabolismo (turnover) e tendem a gerar um lipídio tronco-comum: PIP2 (fosfodilinositol) -> indivíduos bipolares. Após a ativação do receptor e da proteína G, é ativada a enzima fosfolipase C (PLC) e o PIP2 é clivado em 2 segundos mensageiros intracelulares, gerando duas rotas alternativas: ROTA DO IP3 e ROTA do DAG. Rota do IP3 • O IP3 produzido ao difundir-se pelo citoplasma chega até o retículo endoplasmático liso (REL : o maior armazém de cálcio da célula). Na membrana reticular existem sítios de ligação para o IP³ (IP³R), sensíveis à reanodina (bloqueador do IP³R), receptor este, acoplado à uma bomba de extrusão de cálcio que libera este íon para o citoplasma, aumentando a concentração de cálcio intracelular. Este cálcio é destinado à ativar várias enzimas e carreadores cálcio- dependentes (ex: óxidonítrico sintetase (NOS), calmodolina (músculo liso), precursores das enzimas digestivas). Ao mesmo tempo, o IP³ modula a abertura de canais de cálcio da membrana citoplasmática no sentido de retificar os estoques de cálcio organelar. Função fisiológica da via IP3 • Contração do músculo liso (digestão, parto, defecação, micção, respiração, vasoconstrição) • Aumento da força de contração cardíaca (adrenalina pelo receptor beta_1_adrenérgico) • Secreção de glândulas exócrinas (todas as glândulas exócrinas), liberação de neurotransmissores e hormônios e agregação plaquetária ( o tromboxano (é um porostanóide) é liberado quando há lesão e vai até o seu receptor TXA² na superfície da plaqueta que ativa o IP³ que aumenta a concentração de cálcio dentro da plaqueta, e ela sofre apoptose, e ativa a rede de fibrina, e outras plaquetas vão morrendo e formando o início do processo de trombo para coagular a lesão). Rota do DAG • Rota do DAG : o segundo mensageiro lipídico, diacilglicerol (DAG), tem uma grande afinidade por isoenzimas proteína- quinase C (PKC). A PKC é uma enzima altamente fosforilante que pode atuar de duas formas: cálcio-dependente (ativa proteína pré- formadas funcionantes , ex: canal de cálcio) ou cálcio-independente (gera novas proteínas através de fosforilações intracelulares, ex: na multiplicação de linfócitos). Ela está normalmente inativa no citoplasma e quando tem contato com o DAG passa a promover intensas fosforilações de substratos proteicos. Efeitos fisiológicos do DAG Os efeitos fisiológicos atribuídos às PKCs são muito variados e são relacionados mais de 100 proteínas que são substrato. Incluem: • liberação de hormônios de várias glândulas endócrinas • aumentos ou redução na liberação de neurotransmissores, • interferem na excitabilidade neuronal, • efeitos sobre canais de cálcio e potássio, • contração ou relaxamento de musculatura lisa, • respostas inflamatórias, • promoção de tumor ( PKC tipo gama) e redução na sensibilidade/dessensibilização do receptor ao agonista ( esta via é capaz de promover down-regulation em outras vias de segundos mensageiros intracelulares levando à um quadro de esgotamento inibitório de uma rota, assim, clinicamente os efeitos somatizados são de redução do efeito ao agonista com tratamentos prolongados , ex: descongestionantes nasais).
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