Mecanismos de Ação dos Fármacos

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Farmacodinâmica: mecanismos de ação dos fármacos (cap. 3 Goodman)
1.0-Conceitos da farmacodinâmica
É o estudo dos efeitos bioquímicos e fisiológicos dos fármacos e seus mecanismos de ação. 
Refere-se aos efeitos de um fármaco no organismo. Já as influências corporais nas ações dos fármacos é a farmacocinética. 
Os efeitos dos fármacos são atribuídos à sua interação com os componentes macromoleculares do organismo. As interações alteram a função do componente envolvido e iniciam alterações bioquímicas e fisiológicas, que é a resposta ao fármaco.
O receptor ou alvo farmacológico refere-se á macromolécula que o fármaco interage para produzir resposta celular. 
Os fármacos alteram a velocidade da resposta celular intrínseca. Os receptores ficam nas superfícies celulares e em compartimentos intracelulares. 
Há fármacos que interagem com aceptores (não causam diretamente alteração na resposta bioquímica ou fisiológica). Mas, os aceptores podem alterar a farmacocinética das suas (dos fármacos) ações.
1.1-Receptores fisiológicos
As proteínas são os principais receptores, que atuam como receptores de ligando reguladores endógenos. Esses alvos farmacológicos são conhecidos como receptores fisiológicos, e são muito seletivos. 
Os fármacos que se ligam aos receptores e simulam os efeitos reguladores dos compostos sinalizadores endógenos são os agonistas. Se o fármaco ligar-se ao mesmo sítio de reconhecimento que o agonista endógeno (sitio primário ou ortostérico do receptor), o fármaco é um agonista primário. 
Os fármacos que bloqueiam ou reduzem a ação de um agonista são os antagonistas. O antagonismo pode ser resultado da competição com um agonista pelo sitio de ligação do receptor (interação sintópica), mas pode ser por interação com outros sítios do receptor (antagonismo alostérico), por combinação com o agonista (antagonismo químico), ou por antagonismo funcional com inibição indireta dos efeitos celulares ou fisiológicos do agonista.
Agonistas parciais tem eficácia parcial. Há receptores com atividade constitutiva na ausência de ligando regulador; os fármacos que estabilizam o receptor em uma conformação inativa são conhecidos como agonistas inversos. 
1.2-Especificidade do fármaco
A força da interação reversível entre o fármaco e o receptor, pode ser medida pela constante de dissociação, é definida como afinidade. A afinidade do fármaco e seu receptor e sua atividade intrínseca são determinadas pela estrutura química da subst. A estrutura química do fármaco contribui para sua especificidade farmacológica. 
Se o receptor for expresso ubiquamente por cél. distribuídas em todo organismo, os fármacos que atuam nesse receptor, amplamente expresso, produzem efeitos generalizados e pode causar efeitos adversos ou tóxicos, se o receptor tiver funções importantes nos tecidos.
Ex. o fármaco inotrópico digoxina, que inibe a enzima Na+, K+-ATPase expressa ubiquamente e os antineoplásicos que bloqueiam a síntese do folato por inibição da diidrofolatorredutase, enzima necessária as cél. para a síntese das purinas e do timidilato. 
A lidocaína, um bloqueador do canal de Na+ produz efeitos nos nervos periféricos, coração e SNC, pois há canais de Na+ nesses tecidos. A lidocaína produz efeitos anestésicos locais, se administrada topicamente, pode produzir efeitos no coração e no SNC se alcançar a circulação sistêmica. Ex. os agentes imunossupressores que inibem as cél. do sistema imune; o uso deste grupo de fármacos é limitada pelo risco de infecções sistêmicas. Outro ex. de fármacos que atuam localmente, mas produzem efeitos sistêmicos, são os diuréticos que atuam nas cél.renais e alteram os eletrólitos séricos. Contudo, a hipopotassemia que os diuréticos causam aumentam o risco de ocorrer cãibras musculoesqueléticas e arritmias cardíacas.
A especificidade ampla aumenta a utilidade clínica do fármaco, mas contribui para ocorrer os efeitos adversos atribuídos às interações difusas. Ex. de fármaco que interage com vários receptores é a amiodarona, usada para tratar arritmias cardíacas. No m.cardíaco a amiodarona inibe os canais de Na+, Ca+ e K+ e inibe os receptores beta-adrenérgicos. Essas interações têm eficácia terapêutica e podem tratar vários tipos de arritmia. Mas, a amiodarona causa efeitos tóxicos, pois a semelhança do fármaco com o hormônio tireóideo e sua interação com os receptores tireóideos nucleares. 
Alguns fármacos são administrados como misturas racêmicas de estereoisômeros, pois podem apresentar diferentes propriedades farmacodinâmicas e farmacocinéticas. 
Um fármaco tem vários mecanismos de ação que dependem de fatores como especificidade dos receptores, expressão tecidual dos receptores, acesso do fármaco ao tecido-alvo, [ ] do fármaco, farmacogenética e interações com outros compostos terapêuticos.
A administração prolongada de um fármaco produz hiporregulação ou dessensibilização dos receptores e isto pode exigir ajustes da dose para manter a eficácia do tratamento. 
O desenvolvimento diferencial de tolerância aos diferentes efeitos de um fármaco também ocorre. A tolerância aos efeitos analgésicos dos opioides pode ocorrer no tratamento crônico, e há pouca tolerância aos efeitos destes fármacos na depressão respiratória quando se utiliza a mesma posologia.
A resistência farmacológica pode ocorrer em conseqüência dos mecanismos farmacocinéticos; de mecanismos que impede o fármaco alcançar seu receptor; ou da expressão clonal das cél. neoplásicas que tem mutações dos receptores dos fármacos e possuem resistência farmacológica.
Alguns efeitos farmacológicos não são mediados por receptores macromoleculares, como a neutralização terapêutica do ácido gástrico por bases antiácidas como os hidróxidos de alumínio e magnésio. 
Os agentes anti-infecciosos como os antibióticos, antivirais e fármacos que tratam infecções parasitárias têm como alvos receptores ou processos celulares fundamentais à proliferação ou à sobrevivência do agente infeccioso, mas não essenciais ao organismo do receptor. Ex. antibióticos como a penicilina inibem uma enzima necessária a síntese das paredes celulares das bactérias, e esta enzima não existe nos animais. Mas o problema com agentes anti-infecciosos é o desenvolvimento rápido de resistência aos fármacos. A resistência pode ser causada por mutação do receptor-alvo, ampliação da expressão das enzimas que decompõem ou aumentam a expulsão do fármaco pelo agente infeccioso e reações bioquímicas alternativas.
1.3-Relação entre estrutura e atividade e desenvolvimento de novos fármacos
Como os ligandos endógenos e exógenos de alguns receptores são desconhecidos, eles são conhecidos como receptores órfãos. 
A afinidade de um fármaco por seu receptor e sua atividade intrínseca são determinadas por sua estrutura química. Essa relação é específica. Modificações na molécula do fármaco modifica suas propriedades farmacológicas. Os receptores são tão específicos que têm a capacidade de interagir seletivamente com isômeros ópticos. 
2.0-Aspectos quantitativos das interações dos fármacos com seus receptores
A teoria de ocupação dos receptores pressupõe que a resposta seja gerada por um receptor ocupado por um fármaco e este conceito é a base da lei de ação das massas. A curva de dose-resposta (ou concentração-resposta) representa o efeito observado de um fármaco em função da sua [ ] no compartimento receptor. A curva de dose-resposta típica atinge um valor assimptótico máximo quando o fármaco ocupa todos os sítios receptores. 
Alguns fármacos estimulam as respostas em doses baixas e inibem as respostas em doses altas. Essas relações em forma de “U” para alguns receptores são conhecidas como hormese.
2.1-Afinidade, eficácia e potência
A interação entre o fármaco e seus receptores caracteriza-se por: ligação do fármaco ao receptor e geração da resposta. 
A afinidade entre o ligando e o receptor é importante tanto no sentido anterógrado ou taxa de associação, quanto no sentido inverso ou taxa de dissociação. A constante de dissociação em equilíbrio(KD) é descrita pela razão entre as constantes de dissociação e associação. 
A constante de afinidade, ou constante de associação em equilíbrio (KA) é recíproca da constante de dissociação em equilíbrio (KA=1/KD); por isso um fármaco com grande afinidade tem KD baixo e liga-se a maior quantidade do receptor em uma []baixa, em comparação com outro fármaco com baixa afinidade. A afinidade de um fármaco é influenciada mais por alterações de sua taxa de dissociação que pela taxa de associação. 
Muitos sistemas de sinalização alcançam a resposta biológica com ocupação apenas de parte dos receptores.
2.2-Resposta aos fármacos
A capacidade de um fármaco ativar um receptor e gerar uma resposta celular depende de sua eficácia. A eficácia era entendida como uma constante que quantificava a extensão da alteração funcional produzida por receptores depois da ligação de um fármaco. Assim, um fármaco com grande afinidade pode ser um agonista pleno e em determinada [ ], produzir uma resposta completa. Outro fármaco com menos eficácia no mesmo receptor pode não produzir resposta plena em qualquer dose. Quando tem eficácia relativa do fármaco em um receptor, o composto é um agonista parcial. O fármaco que se liga ao receptor e tem eficácia nula é um antagonista. 
2.3-Quantificação do agonismo 
Quando a potência de 2 agonistas com mesma eficácia é medida no mesmo sistema biológico e as respostas sinalizadores subseqüentes são iguais com os 2 fármacos, sua comparação fornece uma medida da afinidade e da eficácia dos 2 agonistas. A resposta ao agonista determinando a meia [] eficaz máxima (EC50) capaz de produzir um efeito. A determinação da potência de um agonista por comparação de EC50 é um método para avaliar a capacidade de agonistas produzirem uma resposta no sistema e prever a atividade em outro sistema. Outro método para estimar a atividade agonista é comparar as assíntotas máximas dos sistemas quando os agonistas não têm resposta máxima.
2.4-Quantificação do antagonismo
 Antagonismo competitivo direto, um fármaco com afinidade por seu receptor, mas sem eficácia intrínseca, compete com o agonista pelo sitio de ligação do receptor. O padrão desse antagonismo é a produção concentração-dependente de um desvio proporcional à direita da curva de dose-resposta do agonista, sem alteração da resposta máxima.
Do mesmo modo, um agonista parcial pode competir com um agonista pleno por sua ligação ao receptor. Mas o aumento dos agonistas parciais inibem a resposta a um nível finito, típico da eficácia intrínseca do fármaco; o antagonista competitivo reduz a resposta à zero. Assim, os agonistas parciais podem ser usados para atenuar uma resposta por inibição da estimulação excessiva dos receptores, sem suprimir por completo sua estimulação.
Um antagonista pode dissociar-se lentamente do seu receptor prolongando sua ação, como ocorre com o agonista opioide parcial buprenorfina e o bloqueador do canal de Ca2+ anlodipino. Em presença de um antagonista com dissociação lenta a resposta ao agonista é deprimida. Isso é conhecido como antagonismo não competitivo. Um antagonista pode interagir irreversivelmente (covalentemente) com um receptor, como o antagonista α-adrenérgico fenoxibenzamina. 
O antagonismo não competitivo pode ser produzido por outro tipo de fármaco conhecido como antagonista alostérico ou alotópico. Esse tipo de fármaco produz seu efeito ligando-se a um sítio receptor diferente do que é usado pelo agonista primário, e altera a afinidade do receptor por seu agonista. O antagonista alostérico diminiu a afinidade do agonista pelo seu receptor. Já o fármaco que se liga a um sítio alostérico pode potencializar os efeitos dos agonistas primários, esse fármaco é descrito como agonista ou coagonista.
O desvio da curva de concentração-resposta à direita é uma medida da afinidade do inibidor, o inibidor com maior afinidade causa desvio mais amplo à direita que outro inibidor com menor afinidade na mesma concentração do inibidor.
3.0-Variabilidade farmacodinâmica: farmacodinâmicas individual e popupacional
Os indivíduos variam quanto as respostas à mesma [ ] de um fármaco ou de compostos e determinado indivíduo nem sempre responde da mesma forma á mesma [ ] do fármaco.
Os receptores são dinâmicos e sua [ ] e sua função podem ser reguladas para cima ou para baixo por fatores endógenos e exógenos.
Os níveis dos fármacos e sua eficácia e toxicidade devem ser interpretados no contexto da variabilidade farmacodinâmica populacional (ex.genética, idade, etc;). A variabilidade da resposta farmacodinâmica da população pode ser analisada construindo-se uma curva quântica de concentração-efeito. A dose do fármaco para produzir determinado efeito em 50% da população é a dose eficaz mediana (ED50). Janela terapêutica refere-se a faixa de concentrações no estado de equilíbrio do fármaco que produzem eficácia terapêutica com efeitos tóxicos mínimos. A dose de um fármaco necessária para produzir efeitos tóxicos pode ser comparada com a dose necessária para gerar efeitos terapêuticos na população, de modo a determinar o índice terapêutico clínico.
Fatores que modificam as ações dos fármacos: esse fatores são responsáveis pela variabilidade interindividual das doses necessárias para obter efeito terapêutico máximo com efeitos adversos mínimos. 
Farmacogenética: refere-se às variações genéticas e genômicas que determinam a variabilidade dos aspectos farmacocinéticos e farmacodinâmicos do tratamento farmacológico. Esses fatores contribuem para a variabilidade interindividual da reatividade aos fármacos. 
Tratamento combinado: alterações dos efeitos de alguns fármacos podem ser causadas pela administração simultânea de outros compostos. Essas interações podem causar efeitos tóxicos ou inibir o efeito do fármaco. As interações farmacológicas podem ser farmacocinéticas (liberação de um fármaco no seu local de ação é alterada por outro fármaco) ou farmacodinâmicas (a resposta do fármaco principal é modificada por outro fármaco). As combinações de fármacos são usadas para obter vantagens terapêuticas quando seus efeitos benéficos são aditivos ou sinérgicos, ou se os efeitos terapêuticos podem ser conseguidos com menos reações adversas. O tratamento combinado é usado em muitos distúrbios como insuficiência cardíaca, hipertensão e câncer. Ex. de interações farmacodinâmicas capazes de produzir efeitos adversos significativos, como os nitrovasodilatadores produzem relaxamento da musculatura lisa dos vasos sanguíneos (vasodilatação) por elevação dos níveis de GMPc na musculatura lisa vascular por ação dependente de óxido nítrico (NO). Os efeitos da sildenafila, tadalafila e vardenafila resultam da inibição da nucleotídeo-fosfodiesterase tipo 5 (PDE5), que hidrolisa o GMPc em 5’GMP nos vasos sanguíneos. Assim, a administração simultânea de um doador de NO e um inibidor de PDE5 pode causar hipotensão. 
4.0-Mecanismos de ação dos fármacos
4.1-Receptores que alteram as concentrações dos ligandos endógenos
Muitos fármacos atuam alterando a síntese, armazenamento, liberação, transporte ou metabolismo dos ligandos endógenos como neurotransmissores, hormônios e outros mediadores intracelulares. Ex. fármacos que atuam nas junções neuroefetoras e alteram a síntese do neurotransmissor, armazenamento nas vesículas, liberação na fenda sináptica e sua remoção da fenda sináptica por hidrólise ou transporte ao neurônio pré-sináptico ou pós-sináptico. O fármaco pode aumentar ou diminuir as ações dos neurotransmissores de modo a produzir o efeito terapêutico. Ex. fármacos que atuam na neurotransmissão adrenérgica incluem a α-metiltirosina (inibe a síntese da norepinefrina [NE]), a cocaína (bloqueia a recaptação de NE), anfetamina (facilita a liberação de NE) e a selegelina (inibe a decomposição da NE). 
Fármacos que alteram a síntese dos mediadores circulantes, inclusive dos peptídeos vasoativos e autacoides derivados dos lipídeos também são usados no tratamento de hipertensão, processos inflamatórios, da isquemia miocárdica e outrasdoenças.
4.2-Receptores que regulam o equilíbrio iônico 
Poucos fármacos atuam alterando o equilíbrio iônico do sangue, urina e trato GI. Os receptores desses fármacos são bombas e transportadores iônicos, muitos são expressos só nas cél.especializadas dos rins e do sistema GI. Os efeitos farmacológicos desses receptores podem alterar todo o organismo, em conseqüência das alterações dos eletrólitos e do pH do sangue. 
Ex. os diuréticos (furosemida, clorotiazida, amilorida) atua alterando as bombas e os transportadores iônicos das cél.epiteliais do néfron, aumentando a transferência do Na+ para a urina, ou por alteração da expressão das bombas iônicas nestas cél. (ex.aldosterona).
Outro alvo é a H+, K+-ATPase (bomba de prótons) das cél.parietais do estômago. A inibição irreversível dessa bomba de prótons pelos fármacos como esomeprazol reduz a secreção ácida do estômago é usada no tratamento da úlcera péptica.
4.3-Processos celulares ativados por receptores fisiológicos
Vias de transdução de sinais: os receptores fisiológicos têm duas funções principais: ligação ao ligando e propagação da mensagem. Essas funções pressupõem a existência de dois domínios funcionais dentro do receptor: domínio de ligação do ligando e domínio efetor. Muitos fármacos usam como alvos o domínio extracelular de ligação do ligando dos receptores fisiológicos (ex.antagonistas β-adrenérgicos). Mas, os fármacos podem afetar o receptor atuando sobre qualquer domínio, como os agentes antineoplásicos que usam como alvo o receptor do fator de crescimento epidérmico. 
As ações reguladoras de um receptor podem ser produzidas diretamente em seus alvos celulares, proteínas efetoras, ou propagadas por moléculas de sinalização celular intermediária, os transdutores. O receptor, seu alvo celular e moléculas intermediárias são conhecidos como sistema receptor-efetor, ou via de transdução de sinais. Geralmente, a proteína efetora não é o alvo fisiológico final, mas uma enzima, canal iônico ou proteína de transporte que produz, transfere ou decompõe uma molécula ou íon conhecido como segundo mensageiro. Se o efetor é um canal ou bomba iônica, o acoplamento do ligando altera o potencial de membrana, alterando a excitabilidade da cél. Os segundos mensageiros propagam a informação para vários alvos, que podem integrar vários sinais. As cél. expressam proteínas destinadas a localizar as vias de sinalização pelas interações proteínas-proteínas; estas moléculas protéicas são conhecidas como proteínas estruturais ou de ancoragem. 
Integração e amplificação dos sinais: os receptores e suas proteínas efetoras e transdutoras associadas também atuam como integradores de informação, na medida em que coordenam os sinais dos ligandos entre si com a atividade diferenciada da cél.alvo. Ex. os sistemas de transdução de sinais regulados pelas alterações do AMPc e do Ca2+ intracelular estão integrados em tecidos excitáveis. Nos miócitos cardíacos, o aumento do AMPc celular causado pela ativação dos receptores β-adrenérgicos aumenta a contratilidade cardíaca devido ao aumento de Ca2+ liberado ao aparelho contrátil; assim, o AMPc e o Ca2+ são sinais contráteis positivos nos miócitos cardíacos. Já o AMPc e o Ca2+ tem efeitos contrários na contratilidade das cél.musculares lisas; mas o Ca2+ é um sinal contrátil a ativação dos receptores β-adrenérgicos dessas cél. ativa a via do AMPc-PKA, que resulta no relaxamento por fosforilação das proteínas que efetuam a sinalização do Ca2+, inclusive cinase de cadeia leve da miosina e canais iônicos que hiperpolarizam a membrana celular. Desse modo, os padrões diferentes de integração dos sistemas de transdução de sinais nas cél. podem produzir vários efeitos farmacodinâmicos resultantes das interações funcionais posteriores aos receptores. Essas interações funcionais podem ser sinérgicas, aditivas ou antagonistas. Além de amplificar o sinal fisiológico. A capacidade dos receptores de amplificar os sinais fisiológicos faz com que sejam alvos excelentes para ligandos naturais e os fármacos. Ex. nos receptores nucleares, a ligação de uma molécula de hormônio esteróide ao seu receptor desencadeia a transcrição de cópias dos mRNAs específicos que produzem várias cópias de uma proteína.
4.4- Famílias estruturais e funcionais dos receptores fisiológicos
Os receptores das moléculas fisiológicas reguladores podem ser classificadas em famílias funcionais. O n° pequeno de mecanismos bioquímicos e estruturas usados para a sinalização celular é fundamental às formas pelas quais as cél.alvo integram os sinais provenientes dos receptores para produzirem respostas aditivas, seqüenciais, sinérgicas ou inibitórias.
4.4.1- Receptores acoplados às proteínas G (GPCRs)
Os GPCRs atravessam a membrana plasmática, formando feixes de 7 α-hélices. Os seres humanos expressam mais de 800 GPCRs, metade está é para a percepção sensorial (olfato, gustação e visão). Os restantes regulam outras funções fisiológicas, como atividade neural, tensão da musculatura lisa, metabolismo, contrações cardíacas e secreções das glândulas. Entre os ligandos dos GPCRs estão os neurotransmissores como ACh, aminas biogênicas como NE, eicosanóides, hormônios peptídicos, opioides, aminoácidos como o GABA e outros. Os GPCRs são reguladores do SNC e são receptores dos neurotransmissores do SN autônomo periférico. Ex. a ACh liberada pelo SN parassimpático regula as funções das glândulas e da musculatura lisa por sua atuação nos receptores muscarínicos. 
Quando os ligandos seletivos não são conhecidos os receptores são descritos como isoformas em vez de subtipos. Os receptores α1, α2 e β-adrenérgicos diferem entre si quanto à seletividade do ligando e ao acoplamento das proteínas G (Gq, Gj e Gs, respectivamente), mas os receptores α e β são considerados como classes e os receptores α1 e α2 são subtipos. As isoformas receptoras α1A, α1B e α1C diferem nas propriedades bioquímicas, e suas distribuições teciduais são diferentes. Os subtipos β1, β2 e β3 dos receptores adrenérgicos tem diferenças relativas à distribuição tecidual e à regulação por fosforilação pelas cinases dos receptores das proteínas G (GRKs) e PKA.
As diferenças farmacológicas entre os subtipos de receptores são exploradas terapeuticamente, pois esses fármacos seletivos para cada receptor, são usados para produzir respostas diferentes em um tecido quando os subtipos de receptor desencadeiam sinais intracelulares diferentes, ou modulam cél. ou tecidos que expressam um ou outro subtipo de receptor. Ex. os agonistas β2-adrenérgicos como a terbutalina usados para produzir broncodilatação no tratamento da asma, com a esperança que atenuem os efeitos adversos cardíacos causados pela estimulação dos receptores β1-adrenérgicos.
Dimerização do receptor: apenas as interações receptor-ligando não bastam para regular a sinalização de todos os GPCRs. Os GPCRs sofrem homo e heterodimerização. A heterodimerização pode resultar em unidades receptoras com farmacologia alterada. Ex. os receptores opioides podem existir como homodímeros dos receptores µ ou δ, ou como heterodímeros µδ com propriedades farmacodinâmicas diferentes das do homodímero. A dimerização dos receptores pode regular a afinidade e a especificidade do complexo para a proteína G e regular a sensibilidade do receptor à fosforilação pelas cinases receptoras e à ligação da arrestina, importante na interrupção da ação dos agonistas e remoção dos receptores da superfície celular. A dimerização pode permitir a ligação dos receptores a outras proteínas. A dimerização dos receptores simples (atravessam a membrana de um lado ao outro) é fundamental à sua ativação.
Os GPCRs ligam-se a proteínas G, uma família de proteínas reguladoras heterotriméricas da ligação ao GTP. Essas proteínas são transdutores de sinais. Os efetores regulados pelas prot.G incluem enzimas como adenililciclase, fosfolipase C, fosfodiesterase do GMPc (PDE6) e canais iônicos da membrana seletivos para Ca2+ e K+. o heterotrímero da prot.G é formado de uma subunidade α paraligação da guanina, que permite o reconhecimento específico dos receptores e dos efetores; um dímero associado a subunidades β e γ, que ajuda a localizar na membrana do heterotrímero de prot.G por fenilação da subunidade γ. No estado basal do complexo receptor-heterotrímero, a subunidade α contém GDP ligado e o complexo α-GDP:βγ está aclopado ao receptor sem o ligante. 
A família das prot.G é formada de 23 subunidades α, 7 β e 12 γ. As subunidades α formam 4 famílias (Gs, Gi, Gg e G12/13), responsáveis pelo acoplamento dos GPCRs aos efetores diferentes.
A subunidade α da Gs ativa a adenililciclase;
A subunidade α da Gi pode inibir isoformas da adenililciclase;
A subunidade α da Gg ativa as formas da fosfolipase Cβ;
A subunidade α da G12/13 liga-se a fatores de permuta do nucleotídeo guanina (GEFs), inclusive p115RhoGEF para proteínas de ligação do GTP como Rho e Rac.
Canais de K+, de Ca2+ e cinase PI-3 são alguns dos efetores do dímero βγ livre.
Ativação das proteínas G: o agonista ao ligar-se a um GPCR, altera a conformação do receptor, que é transmitido da bolsa de acoplamento do ligante para a 2° e 3° alças intracelulares do receptor, possibilitando o acoplamento ao heterotrímero da prot.G. Essa alteração de conformação faz que a subunidade α troque o GDP acoplado por GTP. A ligação do GTP ativa a subunidade α e libera o dímero βγ e o receptor. A subunidade ligada ao GTP e o βγ transformam-se em moléculas sinalizadoras ativas. Dependendo da subunidade α, a forma ativa regula efetores diferentes. 
A prot.G fica ativa até que o GTP ligado seja hidrolisado em GDP. A subunidade α tem taca lenta de hidrólise do GRP, modulada por proteínas conhecidas como reguladores da sinalização da prot.G (RGSs). As prot.RGSs aceleram a hidrólise do GTP. Quando o GTP é hidrolisado a subunidade βγ e o receptor recombinam-se e formam o complexo basal inativo, que pode ser reativado por outra reação de acoplamento ao ligante.
4.5-Segundos mensageiros
4.5.1- AMP cíclico
O AMPc é sintetizado pela adenililciclase sob controle de GPCRs: a estimulação é mediada pela Gs e a inibição pela Gi. Há 9 isoformas de adenililciclase (AC) ligadas à membrana e 1 solúvel encontrada em mamíferos. ACs ligadas à membrana são glicoproteínas, com um domínio citoplasmático pequeno, 2 domínios transmembrana hidrofóbicos (6 hélices atravessando a membrana) e 2 domínios citoplasmáticos grandes. 
As ACs ligadas à membrana tem atividade enzimática, modulada pela ligação das subunidades α GTP-acopladas das prot.G estimuladoras e inibitórias (Gs e Gi).
O AMPc gerado pelas ACs tem 3 principais alvos: proteinocinase dependente do AMPc (PKA); fatores de permuta do nucleotídeo guanina regulados pelo AMPc, os EPACs (fatores de permuta ativados pelo AMPc); e via de fosforilação da PKA, um fator de transcrição conhecido como CREB (prot. de ligação do elemento de resposta do AMPc). O AMPc pode ter alvos como canais iônicos controlados por nucleotídeo cíclico, fosfodiesterases reguladas por nucleotídeo cíclio e transportadores ABC.
4.5.2- PKA
O alvo mais conhecido do AMPc é a holoenzima PKA, tem 2 subunidades catalíticas ligadas reversivelmente a um dímero da subunidade reguladora (R) para formar um complexo heterotetramérico (R2C2). Com baixa [ ] de AMPc, as subunidades R inibem as C, inativando a holoenzima. Quando AC é ativada, aumentando as [ ] do AMPc, 4 moléculas de AMPc ligam-se ao complexo R2C2, alterando a conformação de R, reduzindo sua afinidade por C e causa sua ativação. As subunidades C ativas fosforilam as moléculas de serina e treonina dos substratos.
Há varias isoformas de PKA, isoformas α e β das subunidades reguladoras (RI e RII), e 3 isoformas da subunidade C (Cα, Cβ e Cγ). As interações podem ser específicas para cada isoforma.
A PKA pode fosforilar enzimas metabólicas, prot. transportadoras e reguladoras, canais iônicos e fatores de transcrição.
4.5.3-Fatores de permuta da guanina (GEFs) regulados pelo AMPc
As proteínas de ligação do GTP são GTPases monoméricas, que são reguladores fundamentais da função celular. As GTPases atuam como comutadores binários, tem nas conformações ligadas ao GTP e GDP. Elas integram os sinais extracelulares dos receptores da membrana com alterações do citoesqueleto e ativação das vias de sinalização regulando a fagocitose, ciclo celular, expressão genética e apoptose. Alguns estímulos extracelulares enviam sinais as GTPases, diretamente ou por segundos mensageiros.
4.5.4-PKG
A estimulação dos receptores que aumentam as [ ] intracelulares do GMPc resulta na ativação da proteinocinase dependente do GMPc (PKG), fosforila alguns dos mesmos substratos da PKA e outros específicos da PKG. Em alguns tecidos, a PKG pode ser ativada pelo AMPc. O domínio catalítico e os domínios de ligação dos nucleotídeos cíclicos da PKG são expressos na forma de polipeptídeo, que dimeriza para formar a PKG. Os efeitos farmacológicos dos níveis elevados do GMPc incluem a modulação da ativação plaquetária e o relaxamento da musculatura lisa.
4.5.5-PDEs
As fosfodieterases dos nucleotídeos cíclicos formam outra família de prot.sinalizadoras, cujas são reguladas pela taxa de transcrição genética e por segundos mensageiros e interações com outras prot.sinalizadoras como a proteinocinases. As PDEs hidrolisam a ligação 3’,5’-fosfodiéster cíclica do AMPc e GMPc, interrompendo sua ação. As PDEs têm um domínio catalítico conservado na terminação carboxílica, e domínios reguladores e direcionadores que localizam determinada enzima em um compartimento celular específico. As especificidades de substrato das PDEs incluem as que são específicas para hidrólise do AMPc e do GMPc e algumas hidrolisam ambos nucleotídeos cíclicos.
As PDEs são usadas no tratamento de doenças como asma, distúrbios cardiovasculares e neurológicos. Inibidores da PDE5 são usados em tratamentos da doença pulmonar obstrutiva crônica e da disfunção erétil. A inibição da PDE5 aumenta a acumulação de GMPc na musculatura lisa do corpo cavernoso e acentuam seu relaxamento e melhora a capacidade de ingurgitação.
4.5.6- Ca2+
O cálcio pode regular a expressão de genes, contração, secreção, metabolismo e atividade elétrica. O Ca2+ entra na cél. por canais iônicos ou ser liberado das reservas intracelulares por hormônios ou fatores de crescimento. O nível de Ca2+ é mantido pelas bombas de Ca2+ (expulsam o íon para o espaço extracelular) e por Ca2+-ATPase (SERCA) do retículo sarcoplasmático (RS) existente na membrana do retículo endoplasmático (RE) que acumulam Ca2+.
Hormônios e fatores de crescimento liberam Ca2+ do armazenamento intracelular (RE) por uma via de sinalização, que começa com ativação da fosfolipase C na membrana, da qual tem 2 formas principais (PLCβ e PLCγ). Os GPCRs que se ligam a Gq ou Gi ativam a PLCβ. Depois de ativados, a subunidade α ligada à Gq-GTP e o dímero βγ ativam isoformas da PLCβ. As isoformas da PLCγ são ativadas pela fosforilação da tirosina, fosforilação pelo receptor e por tirosinocinases que não fazem parte do receptor.
As PLCs são enzimas citossólicas que se transferem a membrana depois da estimulação do receptor. Quando ativadas hidrolisam um fosfolipídeo da membrana (fosfatidilinositol-4,5-bifosfato) para gerar 2 sinais intracelulares: inositol-1,4,5-trifosfato (IP3) e o lipídeo diacilglicerol (DAG). Essas 2 moléculas desencadeiam sinalização por ativação de proteinocinases. O DAG ativa as proteinocinases C (PKCs). O IP3 difunde-se ao RE, ativa seu receptor e libera cálcio armazenado no RE. A liberação de cálcio ativa as enzimas sensíveis a calmodulina, inclusive a PDE AMPc e proteinocinases sensíveis ao Ca2+/calmodulina, que regulam eventos subseqüentes.
A liberação do Ca2+ do RE estimulada pelo IP3, sua recaptação e recomposição das reservas do RE são reguladas por outro grupo de canais de Ca2+. O receptor do IP3 é um canal de cálcio controlado por ligantes presentes nas membranas do RE. A região N-terminal do receptor tem o sítio de ligação do IP3, a região intermediária tem um domínio regulador quepode ser fosforilado por proteinocinases, como PKA e PKG. A região C-terminal tem 6 hélices que atravessam a membrana e formam o poro de Ca2+. Além do IP3, que estimula a transferência do Ca2+ o canal de IP3 é regulado pelo Ca2+ e pelas PKA e PKG. A fosforilação do receptor do IP3 pela PKA aumenta a liberação do Ca2+, mas a fosforilação de uma proteína acessória pela PKG inibe a liberação deste íon.
O cálcio liberado no citoplasma pelo RE é removido pelas bombas de Ca2+ e as reservas de Ca2+ do RE são repostas pelo Ca2+ extracelular que flui pelos canais de cálcio operados por reservas (SOC) na membrana plasmática. Essas correntes são ativadas pela liberação de Ca2+ ou ICRAC. A depleção das reservas do RE abre os canais operados por reserva depende de 2 prot., o próprio canal (Orail) e um sensor do RE (STIM1). O canal orail é uma prot. com 4 hélices que atravessam a membrana, e é muito seletivo para o Ca2+. A extremidade C-terminal do canal tem domínios que interagem com o sensor STIM1, esse sensor é uma prot. que tem um domínio sensor do Ca2+ a mão EF. Esse domínio está no N-terminal da prot., no lado interno da membrana do RE. Há dois domínios no lado C-terminal do domínio transmembrana do STIM1, que podem interagir com os domínios do canal Orail. Em repouso, a prot. STIM1 distribui-se na membrana do RE. A liberação do Ca2+ das reservas do RE resulta na dimerização da STIM1 e sua transferência para a membrana plasmática, onde a STIM1 e o Orail, abrem o poro de Ca2+ do Orail e repõem as reservas de cálcio do RE.
4.6-Canais iônicos
Os fluxos iônicos passivos gerados pelos gradientes eletroquímicos das cél. são regulados por canais iônicos localizados na membrana. Eles regulam os fluxos de Na+,K+,Ca2+,Cl-. Podem ser classificados como canais ativados por voltagem, ligante, reserva, estiramento e temperatura.
4.6.1-Canais controlados por voltagem
Há varias isoformas dos canais de Na+,K+,Ca2+ e Cl- controlados por voltagem. 
Nas cél.nervosas e musculares, os canais de Na+ controlados por voltagem geram os potenciais de ação. Esses canais de Na+ são formados por 3 subunidades - uma subunidade α (4 domínios) formadora do poro e duas subunidades β (atravessa a membrana uma vez) reguladoras. Cada domínio da subunidade α tem 6 hélices que atravessa a membrana, com uma alça extracelular, conhecida como alça formadora do poro ou alça P; essa alça forma um filtro de seletividade para o íon Na+. Outras 4 hélices que circundam o poro contêm aminoácidos polares, que formam o sensor de voltagem e provocam alteração de conformação do poro com as voltagens mais positivas, resultando na abertura do poro e na despolarização da membrana. Nos neurônios da dor, os canais de Na+ ativados por voltagem são alvos dos anestésicos locais como lidocaína e tetracaína, que bloqueiam o poro, inibem a despolarização e suprimem a sensibilidade à dor. Também são alvos de fármacos, usados no tratamento de arritmias cardíacas.
Os canais de Ca+ controlados por voltagem tem uma subunidade α (4 domínios de 6 hélices que atravessam a membrana) e 3 subunidades reguladoras (β, γ, e δ). Há varias isoformas. Os canais de Ca2+ podem iniciar um potencial de ação, mas geralmente modificam a configuração e a duração do PA desencadeado pelos canais de Na+ controlados por voltagem. Esses canais iniciam a entrada do Ca2+, que estimula a liberação dos neurotransmissores no SNC, entérico e autônomo e controla a freqüência cardíaca e condução dos impulsos nos tecidos do coração. Os canais de Ca2+ controlados por voltagem tipo L podem ser regulados via fosforilação pela PKA. Assim, quando o SN simpático libera norepinefrina nos receptores β–adrenérgicos do tecido cardíaco, aumenta o nível do AMPc e ativa a PKA, os canais tipo L fosforilados permite que íons cálcio entre no citoplasma e aumente a força de contração. Os canais de cálcio na musculatura lisa regulam o tônus vascular; pois a [ ] de Ca2+ regula a fosforilação do aparelho contrátil por meio da cinase da cadeia leve da miosina sensível ao Ca2+/calmodulina. Desse modo, os antagonistas do canal de cálcio como nifedipino, diltiazem e verapamil são vasodilatadores utilizados para tratar angina, arritmias cardíacas e hipertensão.
Os canais de K+ controlados por voltagem são os mais numerosos, há cerca de 78 tipos. Os canais de K controlados por voltagem formam canais na forma de tetrâmeros, com 4 subunidades separadas, cada qual com 6 domínios que atravessam a membrana. Há canais de K formados pelos canais de fenda com domínio de 2 poros ou poros paralelos; cada subunidade tem 4 domínios transmembrana circundando 2 alças P, que constituem os canais na forma de dímeros. Os canais retificadores internos e os de 2 poros são insensíveis à voltagem, são regulados por prot.G e íons H+ e são estimulados por anestésicos gerais. Esses canais estão nos nervos, tecidos cardíacos, mm.cardíaco, e esquelético e em tecidos não excitáveis. A condutância crescente ao K+ por esses canais torna o potencial de membrana mais negativo. Alguns tipos de epilepsia são causados por mutações dos canais de Kv e os fármacos como a retigabina, que estimulam a abertura destes canais, são usadas no tratamento da epilepsia.
4.6.2-Canais controlados por ligantes
Os principais canais controlados por ligantes do SN são os que respondem aos neurotransmissores excitatórios como acetilcolina e glutamato e aos inibitórios como glicina e o GABA. A ativação desses canais é responsável pela maioria da transmissão sináptica pelos neurônios do SNC e periférico.
Há vários canais iônicos mais especializados que são ativados por pequenas moléculas intracelulares e são diferentes dos canais iônicos convencionais controlados por ligantes.
O receptor nicotínico da acetilcolina é um ex. de canal iônico controlado por ligante. As isoformas desse canal estão no SNC, nos gânglios autonômicos e na junção neuromuscular. O canal pentamérico tem 4 subunidades diferentes (2α, β, γ, e δ) na junção neuromuscular, ou 2 subunidades diferentes (2α, 3β) nos gânglios autonômicos. Cada subunidade α tem um sítio de ligação da acetilcolina; as composições diferentes das outras subunidades entre os receptores dos neurônios e das junções neuromusculares explicam os antagonistas competitivos inibirem o receptor na junção neuromuscular, sem produzir efeito no receptor ganglionar. Cada subunidade tem um domínio N-terminal extracelular e 4 hélices transmembrana e uma alça interna, que forma o domínio intracelular do canal. Os canais iônicos controlados por ligantes não tem extrema seletividade iônica, como os canais ativados por voltagem, e a ativação do receptor nicotínico da acetilcolina permite a passagem dos íons Na+ e K+.
O glutamato é o principal transmissor excitatório das sinapses do SNC. Há 3 tipos de receptores ionotrópicos do glutamato (AMPA, NMDA e cainato), denominados com base nos ligandos que os ativam. O canal tem 5 subunidades. A ativação desses canais pelo glutamato aumenta a condutância do Na+ e do K+ e provoca despolarização. Os receptores NMDA são menos seletivos e sua ativação aumenta a condutância do Na+,K+ e Ca2+, o cálcio é usado na sinalização adicional.
Um terço das sinapses do cérebro é inibitória; os transmissores inibitórios são glicina e ácido gama-aminobutírico (GABA). Os receptores da glicina e os ionotrópicos do GABAA tem 5 subunidades (α, β, γ, δ, ρ), um domínio de acoplamento do ligante e hélices formadoras do poro. A ativação desses canais aumenta a condutância do Cl-, que hiperpolariza a membrana e inibe a excitabilidade. Os receptores GABA são alvos de sedativos e hipnóticos, além de ser importante para o mecanismo de ação do etanol.
4.6.3- Canais TRP
Os canais de potencial receptor transitório (TRP) são expressos ubiquamente. Os canais TRP não são alvos de fármacos aprovados. Eles desempenham funções em fenômenos sensoriais (dor, osmolaridade, sensibilidade tátil, olfato, etc;). Como esses canais têm vários domínios podem atuar como integradores de sinais. Os canais de TRP contêm 6 segmentos transmembranae os cais iônicos são formados por complexos tetraméricos. Os canais TRP são canais de cátions, mas a composição das subunidades pode determinar suas características como, seletividade iônica e propriedades de ativação. Os domínios intracelulares são de anquirina, proteinocinases e ADP-ribose-pirofosfatase. As mutações dos canais de TRP causam distúrbios (inclusive hipomagnesemia e hipocalcemia) e doenças renais e neurodegenerativas. 
4.7-Receptores transmembrana relacionados com enzimas intracelulares
As cél. expressam vários receptores de membrana fisiológicos com domínios de acoplamento aos ligandos e atividade enzimática intrínseca na superfície citoplasmática. Essas moléculas incluem tirosinocinases receptores (RTKs) como receptores do fator de crescimento epidérmico (EGF) e da insulina, que tem tirosinocinases intrínsecas no domínio citoplasmático do receptor; receptores associados às tirosinocinases sem atividade enzimática, inclusive os receptores do γ-interferona, que recruta as tirosinocinases de Janus citoplasmáticas (JAKs); cinases de serina-treonina receptoras como o receptor do TGF-β; e receptores associados a outras atividades enzimáticas. Os receptores da imunidade inata, os receptores tipo Toll e os receptores dos fatores de necrose tumoral (TNF- α) tem características em comum com os receptores JAK-STAT.
4.7.1-Tirosinocinases receptoras
As tirosinocinases receptoras incluem receptores de hormônios como insulina e de vários fatores de crescimento. Exceto o receptor da insulina, que tem cadeias α e β, todas as moléculas dos fatores de crescimento consistem em cadeias polipeptídicas simples com domínios extracelulares ricos em cisteína, domínios transmembrana e região intracelular com um domínio de tirosinocinase protéica. A ativação dos receptores dos fatores de crescimento possibilita a sobrevivência, proliferação e diferenciação celular. No estado inativo, os receptores dos fatores de crescimento são monômeros; o acoplamento do ligante estimula a dimerização do receptor e a fosforilação dos domínios de cinase da tirosina. Algumas tirosinas estão na alça de ativação da cinase e sua fosforilação ativa mais a cinase do receptor. A fosforilação de outras moléculas d tirosina forma pontos de ancoragem para os domínios SH2 existentes nas prot.sinalizadoras. As moléculas recrutadas às prot. que têm fosfotirosina por seus domínios SH2 incluem a PLCγ, que aumenta os níveis intracelular de cálcio e ativa a PKC.
Além de recrutar enzimas, as prot. apresentadoras de fosfotirosina atraem moléculas adaptadoras que tem domínios SH, mas são inativas, inclusive Grb2 que atraem fatores de permuta do nucleotídeo guanina (GEFs) como o Sos, que ativa a prot.de ligação do GTP conhecida como Ras. As prot. de ligação do GTP Ras e Rho pertencem a família de GTPases monoméricas; só os membros das subfamílias Ras e Rho são ativadas por receptores extracelulares. A família Ras inclui 4 isoformas: H-ras, K-ras, n-Ras e Rheb (ativado pelo receptor da insulina). Mutações ativadoras da Ras são responsáveis por parte dos cânceres; assim, moléculas que inibem a Ras são de interesse na quimioterapia do câncer. A família Rho inclui Rho, Rac e Cdc42, são responsáveis por liberar sinais da membrana para o citoesqueleto. 
A ativação dos membros da família Ras resulta na ativação de uma cascata de proteinocinases conhecida como via das proteinocinases ativadas por mitógeno (cinase MAP, ou MAPK). A ativação da via MAPK é um mecanismo usado pelos receptores dos fatores de crescimento para enviar sinais ao núcleo e estimular o crescimento celular. A 1° enzima dessa via é a Rap, uma cinase-cinase-cinase MAP (MKKK). A Rap fosforila e ativa uma cinase-cinase MAP (MKK) denominada MEK. A MEK fosforila uma cinase MAP conhecida como ERK. A ativação do ERK é pela fosforilação da tirosina e treonina, na alça de ativação da cinase. A ERK fosforila fatores de transcrição do núcleo, como Elk-1 e CREB, de forma a regular a transcrição dos genes e estimular a proliferação celular. Os fármacos que atuam como receptores nessa família incluem a insulina usada no tratamento do diabetes melito e o imatinibe desenvolvido para inibir tirosinocinases. O imatinibe é usado para tratar leucemia mielógena crônica e tumores sólidos que expressam tirosinocinases desreguladas.
4.7.2-Via do receptor JAK-STAT
As cél.expressam uma família de receptores para citocinas e hormônios que enviam sinais ao núcleo por uma via mais direta que as tirosinocinases receptoras. Esses receptores não tem atividade enzimática intrínseca, as o domínio intracelular liga-se a uma tirosinocinase intracelular independente, a cinase de Janus (JAK). A dimerização é induzida pelo acoplamento do ligante, as JAKs fosforilam outras prot. conhecidas como transdutores de sinais e ativadores da transcrição (STATs), que se transferem ao núcleo e regulam a transcrição. Há 4 JAKs e 6 STATs. 
4.7.3-Cinases receptoras de serina-treonina
Os ligandos protéicos como o TFG- β ativam receptores semelhantes as tirosinocinases receptoras, exceto por ter um domínio de cinase de serina/treonina na região citoplasmática da prot. Há 2 isoformas da prot.receptora monomérica: tipo I (7 formas) e tipo II (5 formas). No estado basal, essas prot. são monômeros, com o acoplamento do ligando agonista, elas dimerizam e fosforilam o domínio de cinase do monômero tipo I, que ativa o receptor. O receptor ativado fosforila uma prot.reguladora gênica conhecida como Smad. Quando a Smad é fosforilada pelo receptor ativado e dissocia-se assim do receptor, migra ao núcleo, combina-se com fatores de transcrição e regula os genes responsáveis pela morfogênese e transformação. Há Smads inibitórias que competem com Smads fosforiladas para interromper a sinalização.
4.7.4-Receptores tipo Toll
A sinalização relacionada com sistema imune é feita pelos receptores tipo Toll (TLR), que são expressos em grandes quantidades nas cél.hematopoiéticas. Em uma única cadeia polipeptídica, esses receptores tem um domínio de acoplamento do ligando extracelular, um domínio transmembrana e uma região citoplasmática (domínio TIR), que não tem atividade enzimática intrínseca. Os ligandos do TLR são produtos originados dos patógenos, inclusive lipídeos, peptidoglicanos, lipopeptídeos e vírus. A ativação desses receptores gera resposta inflamatória contra os patógenos. A ativação do TLR por ligandos dimeriza-o e estimula a ligação das prot.sinalizadoras ao receptor para formar um complexo de sinalização. 
A dimerização induzida pelo ligando recruta prot. adaptadoras ao domínio TIR intracelular, como a Mal e a prot.88 de diferenciação mieloide (My88), que recrutam cinases associadas às interleucinas, conhecidas como IRAKs. As IRAKs se auto fosforilam e formam um complexo mais estável com a MYD88. A fosforilação também recruta o TRAF6 ao complexo, que facilita a interação com uma ligase de ubiquitina que acopla uma poliubiquitina à TRAF6. Esse complexo interage com a proteinocinase TAK1 e a prot.adaptadora TAB1. A TAK1 faz parte das cinases MAP, que ativa cinases NF-kB; a fosforilação dos fatores de transcrição do NF-kB resulta na sua transferência ao núcleo e ativação transcripcional de genes pró-inflamatórios.
4.7.5-Receptores do TNF- α
O mecanismo de ação da sinalização do fator de necrose tumoral α (TNF- α) aos fatores de transcrição NF-kB, é semelhante aos receptores tipo Toll, pois o domínio intracelular do receptor não possui atividade enzimática. O receptor do TNF- α tem domínio extracelular de acoplamento do ligando, domínio transmembrana e domínio citoplasmático conhecido como domínio da morte.
O TNF- α liga-se a um complexo de receptores 1 e 2 do TNF. Com a trimerização, os domínios da morte ligam-se à prot.adaptadora TRADD, que recruta a prot.1 de interação com o receptor (RIP1) e formam complexo receptor-adaptador na membrana. A RIP1 é uma prot.poliubiquinada e recruta a cinase TAK1 e o complexo da cinase IkB(IKK) para as moléculas ubiquinadas. A alça de ativação da IKK é fosforilada e resulta na liberaçãoda IkBα do complexo e permite o heterodímero seja transferido ao núcleo e ative a transcrição dos genes pró-inflamatórios.
4.8-Receptores que estimulam a síntese do GMPc
As vias de sinalização que regulam a síntese do GMPc incluem a regulação hormonal das guanilatociclases trasmembrana como o receptor do peptídeo natriurético atrial (ANP) e ativação da guanilatociclase pelo óxido nítrico (NO). Os efeitos subseqüentes do GMPc são mediados por PKG, canais iônicos controlados por GMPc e fosfodiesterases moduladas por GMPc que degradam o AMPc.
4.8.1-Receptores do peptídeo natriurético
Receptores com atividade enzimática intrínseca inclui os receptores de ligandos peptídicos liberados por cél.cardíacas e pelo sistema vascular. Esses ligandos peptídicos são o peptídeo natriurético atrial (ANP), que é liberado pelos grânulos de armazenamento atrial depois da expansão do volume intravascular ou da estimulação por hormônios vasopressores; o peptídeo natriurético cerebral (BNP) é sintetizado e liberado pelos tecidos ventriculares em resposta ao volume; e o peptídeo natriurético tipo C (CNP), sintetizado no cérebro e nas cél.endoteliais. O BNP e CNP não são armazenados em grânulos, sua síntese e liberação são ampliadas por fatores de crescimento e estresse de cisalhamento em cél.do endotélio vascular. Os efeitos desses hormônios são reduzir a pressão arterial (ANP e BNP), atenuar a hipertrofia e a fibrose cardíaca (BNP) e estimular o crescimento dos ossos longos (CNP).
Os receptores transmembrana para o ANP, BNP e CNP são guanilatociclases ativadas por ligando. Os receptores do ANP e BNP tem domínios extracelulares que se liga ao peptídeo e domínios intracelulares semelhantes ás cinases, um domínio de dimerização e um de guanilatociclase C-terminal. A desfosforilação das moléculas de serina resulta na dessensibilização do receptor. O acoplamento do ligando estimula atividade da guanilatociclase. 
O receptor do ANP (NPR-A) responde a este peptídeo e ao BNP. Essa prot. esta em cél.renais, pulmonares, adiposas, cardíacas e musculares lisas dos vasos sanguíneos. O ANP e BNP tem papel no sistema cardiovascular. Um agonista sintético do BNP (nesiritida) é usado no tratamento da insuficiência cardíaca aguda descompensada. O receptor NPR-B responde ao CNP, predomina nos ossos, cérebro, rins, pulmões, m.cardíaco e musculatura lisa dos vasos sanguíneos. O receptor do peptídeo natriurético C(NPR-C) não tem domínio de cinase intracelular ou de guanilatociclase, e não tem atividade enzimática e funciona como receptor de depuração, removendo o excesso de peptídeo natriurético da circulação. 
4.8.2-Sintetase do NO e guanilatociclase solúvel
O óxido nítrico (NO) é produzido pela enzima sintetase do óxido nítrico (NOS); o NO resultante estimula a guanilatociclase para produzir GMPc. Há o NOS neuronial (nNOS ou NOS1), NOS endotelial (eNOS ou NOS3) e NOS indutível (iNOS ou NOS2). Essas formas são expressas abundantemente, e são importantes no sistema cardiovascular.
A NOS produz NO catalisando a oxidação do nitrogênio guanido da L-arginina com produção de L-citrulina e NO. As formas nNOS e a eNOS são ativadas pelo Ca2+/calmodulina; a forma indutível é menos sensível ao cálcio, mas a prot. iNOS aumenta na presença de estímulos inflamatórios, endotoxina, interleucina-1β, TNF-α e γ-interferona. Ativar a eNOS e a nNOS pelo Ca2+ é importante em cél. que os neurotransmissores que abrem os canais de Ca2+ ou ativam a PLC relaxam a musculatura lisa. A guanilatociclase solúvel é um heterodímero formado por subunidades α e β. A extremidade N-terminal tem um domínio heme de protoporfirina IX. O NO liga-se a esse domínio e aumenta a guanilatociclase, resultando no aumento do GMPc.
Os efeitos celulares do GMPc no sistema vascular são mediados principalmente pela PKG. Ex. na musculatura lisa dos vasos sanguíneos, a ativação da PKG causa vasodilatação por: 
Inibição da liberação de Ca2+ das reservas mediada pelo IP3.
Fosforilação dos canais de Ca2+ controlados por voltagem para inibir a entrada do Ca2+ 
Fosforilação do fosfolambano, modulador da bomba de Ca2+, resultando na recaptação do Ca2+ para as reservas intracelulares.
Fosforilação e abertura do canal de K+ ativado pelo Ca+, hiperpolarizando a membrana, que abre os canais de Ca2+ tipo L e reduz o fluxo desse cátion para dentro da cél.
5-Receptores hormonais nucleares e fatores de transcrição
Os receptores hormonais nucleares têm uma família de 48 membros. As prot.receptoras são fatores de transcrição capazes de regular a expressão dos genes que controlam processos fisiológicos, como reprodução, desenvolvimento e metabolismo. Receptores dos hormônios esteróides circulantes como androgênios, estrogênios, hormônio tireóideo e vitamina D, fazem parte dessa família. Receptores de metabólitos lipídicos funcionam como sensores do estado metabólico da cél. e responde às alterações dos níveis das moléculas disponíveis. Há ex. de receptores nucleares para a indução das enzimas metabolizadoras dos fármacos, inclusive o receptor do ác.retinoico (RXR); receptor X hepático (LXR); receptor X farnesoide (FXR) e receptores ativados pelo proliferados de peroxissomo.
No estado inativo, receptores para esteróides como os glicocorticóides estão no citoplasma e entram no núcleo após o acoplamento do ligando. Outros receptores como o LXR e FXR estão no núcleo e são ativados por alterações da [ ] das moléculas lipídicas hidrofóbicas.
Os receptores hormonais nucleares tem 4 domínios principais em uma única cadeia polipeptídica. O domínio N-terminal com uma região de ativação (AF-1) essencial à regulação transcripcional, seguida de uma região conservada com dois dedos de zinco que se ligam ao DNA (domínio de ligação do DNA). A região AF-1 pode ser regulada por fosforilação e mecanismos que estimulam ou inibem a capacidade de ativação da transcrição pelo receptor nuclear. A metade C-terminal tem uma região de articulação (que pode participar da ligação ao DNA), o domínio responsável pelo acoplamento do hormônio ou do ligando (domínio de acoplamento do ligando LBD) e aminoácidos para o acoplamento dos coativadores e correpressores de uma segunda região de ativação (AF-2). A alteração de conformação afeta a ligação das prot. correguladoras necessárias à ativação do complexo receptor-DNA.
Quando estão ligados ao DNA a maioria dos receptores hormonais nucleares atuam como dímeros. Os receptores dos hormônios esteroides são homodímeros e os receptores dos lipídeos formam heterodímeros com o receptor RXR. Os dímeros dos receptores ligam-se às seqüências repetitivas do DNA, conhecidas como elementos de resposta hormonal (HRE) e são especificas para cada receptor. Os elementos de resposta hormonal do DNA estão próximos aos genes regulados ou dentro dos próprios genes regulados. O receptor hormonal nuclear acoplado a um agonista ativa genes de forma a realizar o programa de diferenciação celular ou regulação metabólica. 
Os receptores precisam ser acoplados aos seus ligandos, ao HRE apropriado e a um corregulador para regular seus genes-alvo. Há coativadores como a família de coativadores do receptor de esteróide (SRC). A atividade dos receptores hormonais nucleares em uma cél. não depende só do ligando, mas também da razão entre coativadores e correpressores recrutados para o complexo. Os coativadores recrutam enzimas para o complexo de transcrição, que modificam a cromatina. Os correpressores recrutam prot. como a histona-desacetilase, que matem o DNA compactado e inibe a transcrição.
Dependendo dos coativadores e dos correpressores recrutados ao complexo, os receptores hormonais nucleares podem regular diferentemente seus genes-alvo. Isso explica que alguns fármacos atuar como moduladores seletivos do receptor e da expressão genética.
Assim dependendo do tecido em questão, diferentes combinações de coativadores e correpressores ficam ligados ao complexo receptor-DNA, resultando em funções seletivas dos genes. Ex. o tamoxifeno é um antagonista dos tecidos mamários pois recruta correpressorespara o complexo de fatores de transcrição, mas atua como agonista no endométrio pois recruta coativadores.
6.0- Apoptose
A manutenção dos órgãos depende da renovação contínua de suas cél. A renovação celular depende do equilíbrio entre sobrevivência e expansão da população celular, ou morte e renovação das cél. O processo no qual as cél.estão programadas geneticamente para morrer é a apoptose. Esse processo é regulado por reações bioquímicas, que resultam no arredondamento da cél., retração do citoplasma, condensação do núcleo e alterações da membrana celular, que resultam na exposição da fosfatidilserina na superfície exterior da cél. A fosfatidilserina é reconhecida como sinal de apoptose pelos macrófagos, que engolfam e fagocitam a cél que está morrendo. A membrana da cél. fica intacta e a cél. não libera seu citoplasma ou material nuclear. Ao contrário da morte de cél.necróticas, a apoptose não desencadeia uma resposta inflamatória. Alterações dos mecanismos apoptóticos estão implicadas em doenças, inclusive câncer e distúrbios neurodegenerativos e autoimunes. Assim, a manutenção ou a recuperação dos processos apoptóticos normais é objetivo de desenvolver fármacos eficazes para tratar doenças que dependem de processos apoptóticos desregulados e estimular as vias apoptóticas úteis à eliminação das cél. indesejáveis.
Dois sistemas sinalizadores induzem a apoptose. Esse processo pode ser iniciado por sinais externos que têm aspectos em comum com os que são usados pelos ligandos como TNF- α, ou por via interna ativada por danos ao DNA, prot.anormalmente formadas, ou ausência dos fatores de sobrevivência da cél. Independentemente do mecanismo de iniciação, o programa apoptótico é efetivado por proteases de cisteína, as caspases. As caspases são proteases citoplasmáticas específicas, que são inativas em cél. normais, mas são ativadas pelos sinais apoptóticos.
A via de sinalização externa da apoptose pode ser ativada por ligandos como TNF, FAZ ou pelo ligando indutor da apoptose relacionado com o TNF (TRAIL). Os receptores do FAZ e do TRAIL são receptores transmembrana sem atividade enzimática. Esses receptores tem domínios externos de acoplamento do ligando, domínio transmembrana e domínio de morte citoplasmático capaz de ligar-se ás prot.adaptadoras intracelulares. Após a ligação do TNF, do ligando FAZ ou do TRAIL, esses receptores formam um dímero, alteram a conformação e recrutam prot.adaptadoras ao domínio da morte. As prot. adaptadoras incluem prot. de ligação do domínio da morte associada ao TNF (TRADD), a FADD ou a TRAF2. Depois, essas prot. recrutam a proteinocinase de interação com o receptor 9RIP1 e a caspase 8, formam o complexo de RIP1, TRAD/FADD/TRAF2 e caspase 8, que ativa essa última enzima. 
Os receptores FAZ e TRAIL recrutam adaptadores conhecidos como FADD/MORT, capazes de atrair e ativas a caspase 8 por clivagem autoproteolítica. A caspase 8 ativa a caspase 3, que inicia a apoptose. As últimas etapas da apoptose são feitas pelas caspases 6 e 7, que resultam na degradação das enzimas e das prot. estruturais e na fragmentação do DNA.
A via interna de apoptose pode ser ativada por sinais como danos ao DNA resultando na transcrição aumentada do gene p53 e envolve a destruição das mitocôndrias pelos membros pró-apoptóticos das família de prot. Bcl-2. Essa família tem membros pró-apoptóticos como BAX, Bak e Bad, que induzem a destruição da membrana mitocondrial. Há membros antiapoptóticos da família Bcl-2, como Bcl-2, Bcl-X e Bcl-W, que impedem a destruição das mitocôndrias e são reguladores negativos do sistema. Quando há lesão do DNA, a transcrição do p53 é ativada e interrompe o ciclo celular ate que o dano seja reparado. Quando a lesão não pode ser reparada, a apoptose é iniciada pelos membros pró-apoptóticos, inclusive BAX. O BAX é ativado, e transferido a mitocôndrias, suprime prot.antiapoptóticas e induz a liberação do citocromo c e de uma prot. conhecida como “segundo ativador de caspase derivado das mitocôndrias” (SMAC). A SMAC liga-se e inativa os inibidores das prot.apoptóticas (IAPs), que impedem a ativação da caspase. O citocromo c combina-se com o fator-1 de protease ativadora da apoptose (Apaf-1) e com a caspase 9. Esse complexo ativa a caspase 9 que leva a ativação da caspase 3. A caspase 3 ativada, ativa os mesmos processos para a via externa, resultando na clivagem das prot., do citoesqueleto e das prot. de reparo do DNA e sua condensação, com formação de bolhas na membrana que resultam na morte celular e na fagocitose da cél.pelos macrófagos.
7.0- Dessensibilização e regulação dos receptores
Os receptores não iniciam apenas a regulação das reações bioquímicas e da função fisiológica, mas também estão sujeitos a controles reguladores e homeostáticos. Esses controles incluem a regulação da síntese e degradação do receptor, modificação covalente, combinação com prot.reguladoras e/ou relocalização dentro da cél. As prot. transdutoras e efetoras também são reguladas semelhantemente. Os estímulos moduladores podem provir direta ou indiretamente de outros receptores os quais estão sujeitos à regulação por retroalimentação gerada por seus próprios estímulos sinalizadores. 
A estimulação prolongada das cél.pelos agonistas leva a dessensibilização (ou adaptação, refratariedade ou hiporregulação), de forma que o efeito gerado pela exposição contínua a mesma [ ] do fármaco fica reduzido. Esse fenômeno conhecido como taquifilaxia ocorre rapidamente. 
A dessensibilização pode resultar da inacessibilidade temporária do receptor ao agonista, ou do menor n°de receptores sintetizados e disponíveis na superfície celular. A fosforilação dos receptores GPCR por cinases específicas (GRKs) tem função na geração da dessensibilização rápida. A fosforilação pelas GRKs dos GPCRs ocupados pelo agonista facilita a ligação ao receptor das prot.citosólicas conhecidas como arrestinas, resultando no desacoplamento da prot.G do seu receptor. As β-arrestinas recrutam prot. como a PDE4 (limita a sinalização do AMPc), a clatrina e β2-adaptina, promovem o sequestro do receptor na membrana (interiorização), e permite etapas se sinalização adicionais.
A supersensibilidade aos agonistas ocorre após a redução crônica da estimulação do receptor. Ex. essas condições ocorrem após a interrupção prolongada do bloqueio dos receptores ou nos casos em que a desnervação crônica de uma fibra pré-ganglionar aumenta a liberação do neurotransmissor por pulso, indicando supersensibilidade neuronial pós-ganglionar. A supersensibilidade pode resultar da resposta dos tecidos às condições patológicas, como na isquemia cardíaca em conseqüência da síntese e recrutamento de novos receptores para a superfície dos miócitos.
7.1-Doenças resultantes da disfunção dos receptores
A alteração dos receptores e dos seus efetores sinalizadores imediatos pode causar doença. A perda de um receptor pode causar distúrbio fenotípico. Deficiências dos sistemas de sinalização usadas mais abrangente produzem efeitos generalizados, como na miastenia grave e em algumas formas de diabetes melito resistente a insulina, que resultam da depleção autoimune dos receptores colinérgicos nicotínicos ou dos receptores de insulina, respectivamente. A expressão de receptores, efetores e prot. de acoplamento ativos, anômalos ou ectópicos pode causar supersensibilidade, subsensibilidade ou outras respostas. Receptores aberrantes como produtos dos oncogenes transformam cél.normais em malignas.
8.0- Interações farmacodinâmicas no contexto pluricelular
Vários tipos celulares interagem na parede vascular de uma arteríola, inclusive cél.musculares lisas (SMCs) vasculares, cél.endoteliais (ECs), plaquetas e neurônios simpáticos pós-ganglionares. Receptores e ligandos estão representados, inclusive ligando que provocam a contração das SMCs (angiotensina II, norepinefrina) ou seu relaxamento (óxido nítrico, peptídeo natriurético tipo B[BNP] e epinefrina), assim como ligandos que alteram a expressão dos genes das SMCs.
A AngII produz efeitos agudose crônicos na SMC. A interação da AngII com os receptores AT1(AT1-R) forma o segundo-mensageiro IP3 por ação do AT1-R com a via da Gq-PLC-IP3. O IP3 provoca liberação de cálcio do RE; o Ca2+ ativa a calmodulina e sua prot.-alvo, ou cinase de cadeia leve de miosina (MLCK). A ativação da MLCK fosforila a miosina e causa contração da cél.muscular lisa. A ativação do SN simpático regula o tônus da SMC pela secreção de NE pelos neurônios simpáticos pós-ganglionares em contato com as SMCs. A NE liga-se aos receptores α1-adrenérgicos, se acoplam á via da Gq-PLC-IP3 e aumenta a [ ] do Ca2+ intracelular e provoca a contração da SMC; esse efeito é aditivo ao produzido pela AngII. A contração das SMCs é impedida por mediadores que estimulam o relaxamento, inclusive NO, BNP e epinefrina. O No é produzido nas ECs por ação das formas da enzima sintetase do NO (eNOS e iNOS). O NO produzido difunde p/as SMCs e ativa a guanilatociclase (sGC), que catalisa a formação do GMPc a partir do GTP. O aumento de GMPc ativa a PKG, que fosforila substratos protéicos das SMCs que reduz as [ ] do Ca2+, pela redução da entrada do Ca2+ pelos canais de cálcio controlados por voltagem tipo L. As [ ] intracelulares do GMPc aumenta pela ativação do receptor do BNP (BNP-R), cuja atividade de guanilatociclase é aumentada quando o BNP é acoplado. O BNP é liberado pelo m.cardíaco devido às elevações das pressões de enchimento. O estado contrátil da arteríola é regulado por mediadores fisiológicos que atuam por transdução de sinais. Em hipertensos, o tônus das SMCs de uma arteríola pode ser elevado acima do normal devido a alterações dos ligandos endógenos ou das vias de sinalização. Isso inclui [ ] de AngII, atividade aumentada do SN simpático e produção reduzida de NO por cél.endoteliais.
O tratamento farmacológico inclui utilização de fármacos que bloqueiam ou compensam alterações agudas da pressão arterial, e evitar alterações da parede vascular devido à estimulação da proliferação das SMCs e alterações da expressão dos seus genes. Os fármacos que tratam hipertensão incluem os antagonistas β1-adrenérgicos p/reduzir a secreção de renina (síntese da AngII), inibidor direto da renina para bloquear a produção da AngII, inibidores da enzima conversora da angiotensina (ECA) (ex.lisinopril) para reduzir as [ ] da AngII, bloqueadores do receptor AT1 (ex.losartano) para bloquear a ligação da AngII aos receptores AT1 das SMCs, bloqueadores α1-adrenérgicos p/bloquear a ligação da NE às SMCs, nitroprusseto de sódio p/aumentar o NO produzido, ou bloqueador do canal de cálcio (ex.nifedipino).
Os antagonistas β1-adrenérgicos podem bloquear o aumento reflexo da freqüência cardíaca e da pressão arterial devido a redução da pressão sanguínea induzida pelo tratamento. Os inibidores da ECA inibem a decomposição da bradicinina, um vasodilatador. Por isso deve-se analisar em cada paciente as causas diagnosticadas da hipertensão, devido aos efeitos adversos dos fármacos.
Mediadores que causam vasoconstrição coronariana e hipertensão, como AngII e NE, podem ter efeitos na parede vascular por alteração da expressão dos genes das SMCs. Esses efeitos na expressão dos genes podem alterar as propriedades bioquímicas e fisiológicas das SMCs com estimulação da hipertrofia, proliferação e síntese das prot. que remodelam a matriz extracelular. As vias na produção desse efeito incluem os sistemas utilizados pelos receptores dos fatores de crescimento, que pode estar envolvida na remodelação das paredes vasculares que ocorre com a hiperplasia da neoíntima associada à reestenose das artérias coronárias. O inibidor da ECA e os bloqueadores do receptor AT1 no tratamento da hipertensão, evita a remodelação patológica da parede vascular, que resulta da ativação persistente dos receptores AT1 pela AngII.