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Farmacologia 3ª Fase – Fernando Netto Zanette – Med. UFSC 13.2 Farmacodina mica Um fármaco pode ser definido como uma substância química de estrutura conhecida, que não seja um nutriente ou um ingrediente essencial da dieta, o qual, quando administrado a um organismo vivo, produz um efeito biológico. Um medicamento é uma preparação química, que em geral, mas não necessariamente, contém um ou mais fármacos, administrado com a intenção de produzir um efeito terapêutico. Um medicamento possui, geralmente, outras substâncias (excipientes, conservantes, solventes) para tornar o uso do fármaco mais conveniente. Índice terapêutico: relação entre o poder benéfico e maléfico do fármaco. Exemplos de fár- maco com baixo índice terapêutico são os digitálicos, responsáveis pelo aumento da contratilidade cardíaca. Com poucas exceções, os fármacos agem sobre proteínas-alvo, a saber: Receptores; Enzimas; Moléculas carregadoras (transportadoras); Canais iônicos. O termo receptor pode ser empregado de diferentes modos. Em farmacologia, ele descreve as moléculas proteicas cuja função é reconhecer os sinais químicos endógenos e responder a eles. Outras macromoléculas com as quais os fármacos interagem para produzir seus efeitos são conhecias como alvos farmacológicos. A especificidade é recíproca: classes individuais de fármacos ligam-se apenas a certos alvos, e alvos individuais só reconhecem determinadas classes de fármacos. Nenhum fármaco é completamente específico em sua ação. Em muitos casos, ao aumentar a dose de um fármaco, a substância pode afetar outros alvos além de seu alvo principal, e esse fato pode levar ao aparecimento de efeitos colaterais. Para que um fármaco seja útil como instrumento terapêutico, ele precisa agir de modo seletivo sobre células e tecido, exibindo um alto grau de especificidade pelo sítio de ligação. De modo inverso, as proteínas que funcionam como alvos de fármacos comumente mostram um alto grau de especificidade pelo ligante,; elas se ligam apenas às moléculas de um sítio específico. Mostra-se precisa enfatizar que nenhum fármaco age com especificidade total. Em geral, quanto menor a potência de Quatro principais tipos de receptores para substâncias; 1 – Receptores ionotrópicos (iônicos); 2 – Receptores matabotrópicos (acoplados à proteína G); 3 – Receptores ligados a cinases; 4 – Receptores nucleares; um fármaco, e maior a dose necessária, maior 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. Interação fármaco-receptor A ocupação de um receptor por uma molécula de um fármaco pode ou não resultar em ativação desse receptor. Quando falamos em ativação, estamos querendo dizer que o receptor é afetado de tal modo pela molécula ligada a ele que acaba desencadeando uma resposta tecidual. A ligação e a ativação representam duas etapas distintas da geração de uma resposta mediada por receptor que é iniciada por uma agonista. O fármaco que se liga a um receptor sem causar sua ativação e, como consequência disso, impede que um agonista se liga a esse mesmo receptor, recebe a denominação de antagonista do receptor. A tendência de um fármaco de se ligar aos receptores é governada por sua afinidade, ao passo que a tendência de um fármaco de, uma vez ligado, ativar o receptor é indicada pela sua eficácia. 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 significativa eficácia, enquanto os antagonistas apresenta, no caso mais simples, eficácia zero. Os fármacos que apresentam níveis de eficácia intermediários – desencadeando uma resposta tecidual submáxima mesmo quando 100% dos receptores estão ocupados – denominam-se agonistas parciais, e se distinguem dos agonistas plenos, cuja eficácia é suficiente para desencadear uma resposta tecidual máxima. Relação entre concentração e efeito de fár- macos Embora a ligação possa ser medida de modo direto, geral- mente temos interesse em uma resposta biológica – como elevação da PA, ativação de uma enzima, ou uma resposta comportamental -, e tais fenômenos se representam com frequência na forma de uma curva concentração x efeito (in vitro) ou dose x resposta (in vivo). Essas curvas nos permitem determinar a resposta máxima que o fármaco é capaz de produzir (Emax) e a concentração ou dose necessária para produzir 50% da resposta máxima (CE50 ou DE50), útil para comparar as potências de diferentes fármacos que causam efeitos qualitativamente similares. De modo geral, a resposta a um fármaco é propor- cional à concentração de receptores que estão ligados (ocupados) pelo fármaco. Antagonismo competitivo Embora um fármaco apresente capacidade de inibir a reposta de outro por inúmeros mecanismos – que serão melhor tratados mais adiante -, a competição ao nível do receptor se Ilustração dos efeitos de agonista e antagonista ao se ligarem a um receptor Interação agonista x antagonista Curva agonista x antagonista competitivo reversível. Notar que, embora na presença do antagonista, um aumento na dose do agonista permite a efetividade do fármaco mostra particularmente importante, não apenas no laboratório, mas também na clínica, devido às grandes potência e especificidade que podem ser alcançadas. Na presença de um antagonista competitivo, a ocupação do agonista em uma dada concentração deste se reduz, já que o receptor só tem capacidade de receber uma molécula de cada vez. Todavia, como os dois competem entre si, o aumento da concentração do agonista é capaz de reestabelecer sua ocupação. Isso enquadra um caso conhecido como antagonismo reversível ou superável. As características marcantes do antagonismo competitivo se listam abaixo: Deslocamento da curva log da concentração x efeito do agonista para a direita, sem alteração na inclinação ou no efeito máximo; Relação linear entre razão de dose do agonista e a concentração do antagonista. A inclinação dessa linha é uma medida da afinidade do antagonista pelo receptor. A afinidade do antagonista, medida dessa forma, é amplamente utilizada como base para a classificação do receptor; O antagonismo competitivo se mostra o mecanismo mais direto pelo qual um fármaco pode reduzir o efeito de outro (ou de um mediador endógeno), sendo o antagonismo reversível o tipo mais comum e importante. Não obstante o agonista seja capaz de deslocar as moléculas do antagonista dos receptores, ele não pode, obviamente, retirar uma molécula de antagonista ligada ao receptor. O deslocamento se processa pois, ao ocupar uma proporção dos receptores livres, o agonista reduz a taxa de associação das moléculas de antagonista. Consequentemente, a taxa de dissociação temporariamente excede a de associação e a ocupação total do antagonista reduz. O antagonismo competitivo irreversível – ou de não equilíbrio – processa-se quando o antagonista se dissocia muito lentamente ou não se dissocia dos receptores, o que resulta na não alteração da ocupação do antagonista quando o agonista é aplicado. Esse tipo de antagonismo ocorre com fármacos que possuem grupos reativos que formam ligações covalentes com o receptor. Temos como exemplo inibidores enzimáticos irreversíveis que agem de modo semelhante, incluindo fármacos como a aspirina, o omeprazol e os inibidores da monoamino-oxidase. Efeitosalostéricos Além do sítio de ligação do agonista, no qual os antagonistas competitivos se ligam, as proteínas dos receptores possuem muitos outros (alostéricos) sítios de ligação através dos quais fármacos podem influenciar a função do receptor de várias maneiras, aumentando ou diminuindo a afinidade dos agonista pelo sítio de ligação ou modificando a eficácia. Agonistas parciais e conceito de eficácia É interessante ressaltar que o mecanismo de funcionamento dos agonistas sobre os tecidos se manifesta de uma maneira gradual, e não como um processo de tudo ou nada. Os compostos conhecidos como agonistas plenos apresentam a capacidade de produzir uma resposta máxima – a maior resposta que o tecido pode dar -, ao passo que os agonistas parciais produzem apenas uma resposta submáxima. A diferença entre esses dois tipos de agonistas reside na relação existente entre a ocupação dos receptores e a resposta. Curva agonista x antagonista competitivo irreversível. Notar que, na pre- sença do antagonista, não importando o aumento da dose de agonista, a eficácia plena nunca será alcançada Gráfico ilustrando o efeito de um agonista pleno (alcançando eficácia máxima) e de um agonista parcial (não alcançando eficácia máxima indepen- dentemente da dose) em receptor Essas diferenças podem ser expressas de moda quantitativo em termos de eficácia (e), parâmetro que descreve a “força” do complexo agonista receptor em desencadear uma resposta tecidual. A eficácia refere-se à resposta máxima possível de uma droga, sendo frequentemente descria pelo parâmetro Emáx. Um fármaco com eficácia zero (e = 0) apresenta nenhuma tendência a causar ativação dos receptores e não leva a uma resposta tecidual. Agonistas inversos Caracteriza-se como agonista inverso a molécula que se liga ao mesmo sítio que um agonista comum, sendo considerado uma agonista pleno. O agonista inverso, todavia, acarreta o efeito contrário ao do agonista, como, por exemplo, apresenta uma eficácia negativa. Agonista inverso x agonista parcial O agonista parcial apresenta menor afinidade pelo receptor celular do que um agonista, além acarretar menor modificação do equilíbrio quando comparado ao agonista. O agonista inverso, por outro lado, apresenta todas as propriedades de um agonista pleno, exceto pelo fato de que aquele modifica o equilíbrio em uma direção oposta a do agonista pleno. Agonista inverso x antagonista O antagonista reduz o efeito do agonista ao preveni-lo de se ligar ao seu receptor celular. Tanto antagonis- tas quanto agonista inversos diminuem a atividade de um receptor e, na presença do agonista, reduzem os efeitos deste. No entanto, ao contrário dos agonistas inversos, os antagonistas não acarretam algum efeito na ausência do agonista. Agonistas inversos comuns Atualmente, há um número bem estabelecido de antagonistas inversos, os quais incluem antipsicóticos, antidepressivos e outros medicamentos psicofarmacológicos que dispõem de atividade agonista inverso sobre receptores de serotonina, de dopamina, de histamina, de opioides, de canabinoides e muscarínicos. Outros exemplos listam-se abaixo. Antagonismo e sinergismo farmacológico Com frequência, o efeito de um fármaco é reduzido ou aumentado na presença de outro fármaco. O antagonismo competitivo, referido mais acima, mostra-se um mecanismo comum e importante. No entanto, diversos outros mecanismos podem ser responsáveis por interações inibitórias ou facilitadoras entre fármacos. Segue-se, abaixo, os mais importantes. Receptor-alvo Exemplos α-adrenoceptor Prazosina, terazosina β-adrenoceptor Metoprolol, carvedilol, bisoprolol M1 muscarínico Pirenzepina M3 muscarínico Darifenacina, tolterodina Angiotensina AT1 Candesartan, irbesartan Oxitocina OT Atosiban Gráfico ilustrando o efeito negativo do agonista inverso Antagonismo químico; Antagonismo farmacocinético; Antagonista não-competitivo; Antagonismo fisiológico; Antagonismo químico Refere-se à situação pouco comum na qual duas substâncias se combinam em solução. Consequentemen- te, o efeito do fármaco ativo se perde. Temos como exemplos o uso de agentes quelantes (p. ex. dimercaprol), que se ligam a metais pesados e, dessa maneira, reduzem sua toxicidade; e o uso do anticorpo neutralizante infliximabe, que possui ação antiinflamatória devido à sua habilidade de sequestrar o fator de necrose tumoral (TNF). Antagonismo farmacocinético Descreve a situação em que o “antagonista” reduz de fato a concentração do fármaco ativo em seu sítio de ação. Isso pode ocorrer de várias maneiras. A velocidade de degradação metabólica do fármaco ativo pode ser aumentada (p. ex., a redução do efeito anticoagulante da varfarina quando se administra um agente que acelera seu metabolismo hepático, como o fenobarbital). Outra possibilidade é a velocidade de absorção do fármaco ativo no trato gastrintestinal ser reduzida, ou a velocidade de eliminação renal ser aumentada. O bicarbonato de sódio, por exemplo, aumenta a secreção urinária dos barbitúricos. Antagonismo não-competitivo O antagonismo não competitivo descreve a situação em que o antagonista bloqueia, em algum ponto adiante do receptor, a cadeia de eventos que leva à produção de uma resposta ao agonista. Temos, como exemplo, fármacos como o verapamil e o nifedipino que impedem o influxo de Ca +2 através da membrana celular e, assim, bloqueiam de forma inespecífica a contração do músculo liso produzida por outros fármacos. Como regra, o efeito será o de reduzir a inclinação e o efeito máximo da curva log da concentração x efeito antagonista, porém é possível que algum grau de deslocamento da curva para a direita ocorra também. Antagonismo fisiológico Descreve a interação entre dois fármacos cujas ações opostas no organismo tendem a se anular mutuamen- te. Por exemplo, a histamina age sobre receptores das células parietais da mucosa gástrica - estimulando a secreção ácida -, ao passo que o omeprazol bloqueia esse efeito por meio da inibição da bomba de prótons. Pode- se dizer que esses fármacos atuam como antagonistas fisiológicos Dessensibilização e taquifilaxia Frequentemente, os efeitos de um fármaco diminuem gradualmente quando administrado de maneira contínua ou repetida. Dessensibilização e taquifilaxia enquadram-se como termos sinônimos utilizados para descrever esse fenômeno, que inúmeras vezes se desenvolve em poucos minutos. O termo tolerância, por sua vez, emprega-se convencionalmente para descrever uma diminuição gradual da responsividade a um fármaco, que leva dias ou semanas para se desenvolver, porém a distinção entre esses termos se mostra pouco precisa. Às vezes, emprega-se também o termo refratariedade, principalmente em relação à perda da eficácia terapêutica. Por fim, resistência a um fármaco salienta-se uma expressão usada para descrever a perda de eficácia dos fármacos antimicrobianos ou antineoplásicos. Incontáveis mecanismos distintos podem originar esse tipo de fenômeno. Eles englobam os listados abaixo. Alteração de receptores: dessensibilização de receptores em decorrência de uma alteração conformacional ou de fosforilação dos receptores. Translocação de receptores: a exposição prolongada a agonistas muitas vezes causa uma diminuição gradual do número de receptores expressos na superfície celular, devido à internalização. Depleção de mediadores; Aumento da degradação metabólica do fármaco; Adaptação fisiológica: diminuição do efeito do fármaco por uma resposta homeostática; Extrusão ativa do fármaco das células; Receptores farmacológicos Os receptores se qualificam como os elementos sensores do sistema de comunicações químicasque coordenam a função de todas as diferentes células do organismo, sendo mensageiros químicos os vários hormônios, transmissores e outros mediadores discutidos anteriormente. Os receptores evocam muitos tipos diferentes de efeitos celulares. Alguns deles se mostram muito rápidos – como os envolvidos na transmissão sináptica -, operando dentro de milissegundos; outros – como os produzidos pelo hormônio da tireoide ou por vários hormônios esteroides -, por outro lado, processam-se dentro de algumas horas ou dias. Com base na estrutura molecular e na natureza do mecanismo de transdução de sinal, podemos distinguir quatro tipos de receptores, listados abaixo. Canais iônicos controlados por ligantes Também denominados receptores ionotrópicos, sofrem ativação quando uma ou mais moléculas do agonista se ligam a eles. Os receptores desse tipo controlam os eventos sinápticos mais rápidos do sistema nervoso, nos quais um neurotransmissor age na membrana pós-sináptica de um nervo ou célula muscular e aumenta de modo transitório sua permeabilidade para certos íons. Existem várias famílias estruturais para esse tipo de receptor, sendo a mais comum a organização heteromérica de quatro ou cinco subunidades, com hélices transmembrana dispostas em torno de um canal central aquoso. A ligação do ligante e a abertura do canal se processam em uma escala de tempo de milissegundos, daí o seu papel importante na transmissão sináptica. Temos como exemplo o receptor nicotínico da acetilcolina, o receptor GABAA, e receptores de glutama- to dos tipos NMDA, AMPA e cainato. Ilustração de canal inotrópico e seu funcionamento na presença de substância típica a ele (neurotransmissor) Receptores acoplados à proteína G (GPCR) Conhecidos como receptores metabotrópicos ou receptores heptaelicoidais, eles se caracterizam como receptores de membrana que estão acoplados a sistemas efetores intracelulares por uma proteína G. Cerca de mais de 30% dos fármacos usados na clínica médica exercem seus efeitos por interagiram com esse tipo de receptor. Dentre os receptores que pertencem a essa família, podemos citar, como exemplos: receptores muscarínico, receptores adrenérgicos, receptores serotoninérgicos – com exceção apenas do receptor 5-HT3, que é ionotrópico -, receptores de dopamina, receptores opioidérgicos, receptores do hormônio antidiurético (ADH) e muitos outros. Os receptores metabotrópicos se compõem por sete domínios transmembrana que possuem forma α-helicoidal, com uma porção N- terminal extracelular e uma porção C-terminal intracelular. Uma das alças intracelulares se mostra maior do que a outra e, assim, interage com a proteína G. Esses receptores atuam em escala de segundos após serem ativados por um ligante endógeno ou um fármaco. Proteína G As proteínas G – que recebem esse nome devido à sua interação com os nucleotídeos guanina, GTP e GDP - englobam uma família de proteínas residentes na membrana cuja função é reconhecer os GPCRs ativados e transmitir a mensagem para os sistemas efetores que geram uma resposta celular. Elas representam o nível de coordenação intermediária na hierarquia organizacional, intervindo entre os receptores e as enzimas efetoras ou canais iônicos. Essas proteínas se constituem em três subunidades: α, β e γ. Os nucleotídeos guanina se ligam à subunida- de α, que tem atividade enzimática, catalisando a conversão do GTP a GDP. As subunidades β e γ permanecem unidas na forma de um complexo βγ. Todas as três subunidades se localizam ancoradas à membrana por meio de uma cadeia de ácidos graxos acoplada à proteína G graças a uma reação conhecida como prenilação. As proteínas G parecem ser livremente difusíveis no plano da membrana, de modo que um conjunto de proteínas G em uma célula pode interagir com vários receptores e efetores diferentes. No estado de repouso, a proteína G aparece como um trímero αβγ não ligado, com GDP ocupando o sítio da subunidade α. Quando um GPCR é ativado por uma molécula agonista, ocorre uma mudança conformacional envolvendo o domínio citoplasmático do receptor, levando-o a adquirir uma alta afinada para αβγ. A associação de αβγ ao receptor ocorre dentro de 50 milissegundos, causando a dissociação do GDP ligado e sua substituição por GTP, o que, por sua vez, acarreta a dissociação do trímero da proteína G, liberando as subunidades α-GTP e βγ; estas se mostram as formas ativas da proteína G, que se difunde na membrana e podem se associar a diversas enzimas e canais iônicos, o que causa a ativação do alvo. Esquematização de receptor metabotrópico, da proteína G e do seu mecanismo de funcionamento A sinalização se conclui quando a hidrólise de GTP para GDP ocorre pela atividade de GTPase da subunidade α. O α-GDP resultante, então, dissocia-se do efetor e se religa com o βγ, completando o ciclo. O mecanismo resulta em uma amplificação porque um único complexo agonista-receptor pode ativar várias moléculas de proteína G de uma vez, e cada uma delas pode permanecer associada à enzima efetora tempo suficiente para produzir muitas moléculas de produto. Este, usualmente, qualifica-se como um “segundo mensageiro”, e ocorre amplificação adicional antes de a resposta celular final ser produzida. Quatro classes principais de proteína G (Gs, Gi, Go e Gq) possuem grande importância farmacológica. Esses subtipos mostram seletividade com respeito aos receptores e aos efetores com os quais eles se acoplam, tendo domínios de reconhecimento específico na sua estrutura complementar para domínios de ligação de proteína G específicos nas moléculas receptoras e efetoras. Subunidade Gαs: estimula a adenilil-ciclase, aumentando a formação de AMPc, com ativação da proteína quinase A (proteína quinase dependente de AMPc) e aumento dos íons cálcio intracelular. Receptores acoplados incluem: β-adrenérgicos (β1, β2 e β3), da histamina (H2) e serotonina (5-HT4, 5-HT6 e 5- HT7). Exemplos de drogas que atuam em alguns desses receptores são: terbutalina, salbutamol, salmeterol (agonistas β2-seletivos), que atuam como broncodilatadores e, por isso, são utilizadas no tratamento de asma e do broncoespasmo; ranitidina (antagonista H2), utilizada no tratamento de úlcera, gastrite e esofagita; propranolol (antagonista β1), utilizado no tratamento de hipertensão arterial. Subunidade Gαi: inibe a adenilil-ciclase, diminuindo a formação de AMPc, assim reduzindo a ativação da proteína quinase A e, também, os íons cálcio intracelular. Exemplos de receptores acoplados incluem: colinérgicos M2 e M4, α2-adrenérgico e, além disso, os receptores opioides (δ, κ, µ e NOP). Exemplos de drogas que agem sobres alguns desses receptores são: clonidina (agonista α2-adrenérgico), utilizada no tratamento da hipertensão arterial; morfina (agonista dos receptores κ e µ), um potente analgésico. Subunidade Gαo: efeitos limitados da subunidade α (os efeitos devem-se principalmente às su- bunidades βγ). Receptores acoplados incluem: colinérgicos M2 e M4, α2-adrenérgico e opioides, por exemplo. Uma droga que age sobre esse mecanismo de ação é a morfina. Subunidade Gαq: ativa fosfolipases C, aumentando a produção dos segundos mensageiros inosi- tol trisfosfato e diacilglicerol. O diacilglicerol, juntamente aos íons cálcio, ativa a proteína quinase C (PKC, proteína quinase dependente de íons cálcio). Exemplos de receptores acoplados são: colinérgicos M1, M3 e M5, α1-adrenérgico e receptor 5-HT2 (5-HT2A, 5-HT2B e 5-HT2C). Exemplos de drogas que agem em alguns desses receptores são: escopolamina (antagonista M3), utilizada no caso de cólicas menstruais e desconfortos abdominais; prazosina, terozosina(antagonistas α1-adrenérgico), utilizadas no tratamento da hipertensão arterial. Esquematização de três dos quatro principais subtipos de proteína G e seus efeitos. Linha com barra: inibição; Linha com seta: ativação. Por fim, as subunidades βγ, as quais se encontram presentes em todos os receptores acoplados à proteína H (GPCRs), atuam ativando canais de potássio, inibindo canais de íons cálcio regulados por voltagem, promovendo ativação de GPCR quinases e a ativação de proteínas quinase ativadas por mitógenos. Alvos das proteínas G Os alvos principais das proteínas G, por meio dos quais os GPCRs controlam diferentes aspectos da função celular, são: Adenilil ciclase, enzima responsável pela formação de AMPc; Fosfolipase C, enzima responsável pela formação de fosfato de inositol e diacilglicerol (DAG); Rho A/Rho quinase, um sistema que controla a atividade das muitas vias de sinalização que controlam o crescimento e a proliferação celular, a contração da musculatura lisa, entre outros; Proteína quinase ativada por mitógenos (MAP quinase), um sistema que controla muitas funções celulares, incluindo a divisão celular. Os receptores associados à proteína G constituem a maior família dos receptores e incluem receptores para vários hormônios e transmissores lentos, como, por exemplo, o receptor muscarínico da acetilcolina, receptores adrenérgicos e receptores de quimiocinas. Receptores relacionados e ligados a quinases Esse é um grande e heterogêneo grupo de receptores de membrana respondendo principalmente a mediadores proteicos. Diferem bastante dos dois tipos de receptores já citados tanto em estrutura quanto em função. Esses receptores medeiam as ações de uma ampla variedade de proteínas mediadoras, incluindo fatores de crescimento e citocinas, e hormônios como a insulina e a leptina, cujos efeitos se exercem principalmente em nível de transcrição gênica. Esquematização gráfica dos mecanismos de transdução de receptores ligados a quinase. A primeira etapa que ocorre após a ligação do agonista consiste em dimerização, que resulta em autofosforilação do domínio intracelular em cada receptor. A seguir, as proteínas com domínio SH2 ligam ao receptor fosforilado, sendo elas próprias fosforiladas. Dessa maneira, a cascata de quinases Ras/Raf/Map-quinases é ativada, desencadeando eventos celulares como divisão, crescimento e diferenciação celular. Ilustração do controle dos sistemas efetores celulares pela proteína G e segun- dos mensageiros A maioria dos receptores ligados a quinases é constituída por grandes proteínas com uma região trans- membrana helicoidal, associada a um grande domínio extracelular de ligação ao ligante, e um domínio intracelular de tamanho e funções variados. Eles possuem o importante papel no controle da divisão, crescimento e diferenciação celulares, assim como na inflamação, reparação tecidual, apoptose e respostas imunológicas. Mecanismo de fosforilação de proteínas e cascata de quinases É indiscutível o importante papel desempenhado pela fosforilação de proteínas sobre o controle das funções de proteínas. Fosforilação e desfosforilação são realizadas, respectivamente, por enzimas quinases e fosfatases, que, por sua vez, encontram-se sujeitas à regulação, dependendo de seu estado de fosforilação. Em muitos casos, a ligação do ligante ao receptor leva à dimerização. A associação dos dois domínios de quinase intracelular permite que ocorra uma autofosforilação mútua de resíduos de tirosina intracelulares. Os resíduos de tirosina fosforilados servem, então, como sítios de ancoragem de alta afinidade para outras proteínas intracelulares que constituem o próximo passa na cascata de transdução de sinal. Um importante grupo de tais “proteínas adaptadoras” é conhecido como proteínas de domínio SH2, as quais se ligam seletivamente a determinados receptores, de modo que o padrão de eventos desencadeados por fatores de crescimento particulares é altamente específico. Os eventos que ocorrem quando a proteína contendo o domínio SH2 se liga ao receptor fosforilado variam muito de acordo com o receptor envolvido. Muitas proteínas SH2 são enzimas, como as quinases ou fosfolipases. O resultado final, usualmente, mostra-se ativar ou inibir, via fosforilação, diversos fatores de transcrição que migram para o núcleo e suprimem ou induzem a expressão de determinados genes. Exemplos de receptores tirosina quinase (RTKs), os quais incorporam um porção tirosina quinase na região intracelular, incluem receptores para muitos fatores de crescimento (p. ex., fator de crescimento epidérmico e neural), que envolvem a via Ras/Raf/Map-quinase, sendo muito importante na divisão, crescimento e diferenciação celulares. Receptores nucleares Diferentemente dos receptores descritos anteriormente, os receptores nucleares não se encontram inseridos nas membranas, e sim presentes no citosol ou núcleo celular. Esses receptores atuam modulando a transcrição gênica por meio do recrutamento de fatores de co-repressão ou co-ativação. Os fatores de co-repressão promover a desacetilação do DNA (compactação da croma- tina), reduzindo a expressão de determinados genes. Por outro lado, os fatores de co-ativação promovem a acetilação do DNA (descompactação da cromatina) e o recrutamento da RNA polimerase do tipo II, tendo como resultado o aumento da expressão de determinados genes. Temos como exemplos gerais aqui receptores para hormônios esteroides, hormônio da tireoide e outros agentes como o ácido retinoico e a vitamina D. Os receptores nucleares podem ser divididos, basicamente, em três categorias: Receptores de classe I: presentes no citoplasma celular. Na presença de seu ligante, migram até o núcleo para ativar ou inibir a transcrição gênica. Usualmente, atuam como monômeros. Seus ligantes apresentam principalmente natureza endócrina – por exemplo, hormônios esteroides, tais quais os glicocorticoi- des (GR), mineralocorticoides (MR), estrógeno (ER), progesterona (PR) e testosterona (AR). Dentre os fármacos que atuam nesses receptores, podemos citar os glicocorticoides (antiinflamatórios esteroidais) como a hidrocortisona, a dexametasona e a prednisolona. Os mesmos atuam, dentre outras formas, diminuindo a produção de citocinas pró-inflamatórias – como IL-1 e TNF-α – pelos macrófagos. Outros fármacos que atuam nos receptores da classe I incluem os anticoncepcionais. Estrutura comum dos receptores nucleares. Uma proteína contendo um domínio de ligação ao ligante na região C-terminal, um domínio de ligação ao DNA (com dois dedos de zinco) e uma região N-terminal. Receptores de classe II: localizam-se constitutivamente no núcleo celular, além de formarem heterodímeros com o receptor retinoide X (RXR). Esse grupo inclui o receptor ativador de proliferação de peroxissomos (PPAR), que reconhece ácidos graxos; o receptor de oxiesterol hepático (LXR), que reconhece e atua como um sensor de colesterol; o receptor de farnesoide (ácido biliar) (FXR); entre outros. Seus ligantes, geralmente, enquadram-se como lipídeos já presentes em certa quantidade dentro da célula – por exemplo, ácidos graxos. Juntamente a isso, merecem especial destaque o receptor xenobiótico (SXR) - o qual reconhece muitas substâncias estranhas ao organismo (incluindo fármacos terapêuticos) -, e o receptor de androstano constitutivo (CAR), que não só reconhece o esteroide androstano, mas também alguns fármacos como o fenobarbital. Esses dois receptores induzem enzimas que metabolizam drogas, como o CYP3A – o qual se responsabiliza por metabolizar cerca de 60% de todos os fármacos de prescrição–, e também se ligam a algumas prostaglandinas e fármacos não esteroides, bem como a tiazolidinadio- nas hipogliceminantes e fibratos. Uma classe de fármacos que atua sobre os receptores ativadores de proliferação de peroxissomos do tipo gama (PPARγ) são as tiazolidinadionas (glitazonas), como a rosiglitazona e a pioglitazona, as quais se utilizam no tratamento de diabetes tipo II - relacionada à resistência da ação da insulina. As glitazonas aumentam, entre outras coisas, o número de transportadores Glut-4 e enzimas importantes na sinalização da insulina, levando, assim, a uma redução dos níveis de glicose no sangue. Receptores híbridos: receptores que compartilham algumas características com ambas as classes anteriores. Vale a pena relembrar que os receptores nucleares, além de ativarem a transcrição gênica, também a inibem. Exemplos disso se encontram na inibição da produção dos polipeptídeos FSH e LH por meio da ativação de receptores nucleares na adenohipófise. Juntamente a isso, os glicocorticoides também exercem um feedback negativo no hipotálamo, diminuindo a produção do fator de liberação de corticotrofina (CFR), o que leva à inibição da produção do hormônio adrenocorticotrófi- co e à redução da produção de glicocorticoides pela adrenal. Absorção e distribuição de fármacos A disponibilização do fármaco se divide em quatro estágios, denominados “ADME”. Absorção a partir de um sítio de administração; Distribuição pelo organismo; Exemplo de receptor de classe I. Ativação do receptor do hormônio esteroide no citoplasma, sua migração até o núcleo da célula e ativação da transcrição gênica e tradução do RNA mensageiro em proteína. Ativação do receptor ativador de proliferação de peroxissomos (PPAR). Note a formação do heterodímero com o receptor retinoide X. Os mesmos podem ser ativados por ácidos graxos (ligantes endógenos), tendo ações bastante amplas sobre os processos celulares e metabólicos Metabolização; Excreção ou eliminação; As moléculas do fármaco se movem pelo organismo de duas maneiras: Fluxo de massa – por exemplo, na corrente sanguínea, fluido linfático ou cerebrospinal; Difusão – por exemplo, molécula a molécula, cobrindo distâncias curtas. A natureza química de um 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 se mostra fortemente influenciada pela lipossolubilidade do fármaco. A velocidade de difusão de uma substância depende principalmente de seu tamanho molecular, com moléculas grandes se difundindo mais lentamente, ao passo que moléculas pequenas se difundem mais rapidamente. As moléculas pequenas atravessam as membranas celulares de quatro maneiras principais: Por difusão direta através dos lipídeos. Importante aos mecanismos farmacocinéticos. Por difusão através de poros aquosos formados por proteínas especiais (aquaporinas) que atravessam os lipídeos; Esse tipo se mostra mais comum no transporte de gases, como o CO2, mas apresenta pouca importância no transporte de fármacos devido ao pequeno diâmetro dos poros. Combinando-se com um transportador de soluto (SLC, solut carrier) ou outro transpor- tador de membrana. Assim como na difusão direta, o transporte mediado por transportadores também é importante aos mecanismos farmacocinéticos. Por pinocitose. Esse mecanismo parece importante para o transporte de algumas macromoléculas (p. ex., a insulina cruza a barreira hematoencefálica dessa maneira), no entanto não para moléculas pequenas. Fatores que influenciam a absorção dos fármacos Solubilidade lipídica A solubilidade lipídica – medida da capacidade do fármaco de atravessar a barreira lipossolúvel das membranas - salienta-se como um dos determinantes mais importantes das características farmacocinéticas de um fármaco, permitindo prever diversas Esquematização das diferentes alternativas de administração dos fármacos com uma via final comum: o plasma. A figura, além disso, também apresenta as diferentes formas de excreção dos fármacos Ilustração das características físico-químicas das moléculas interfe- rindo na absorção celular. Notar que moléculas hidrofóbicas e molé- culas polares pequenas atravessam a membrana sem grandes pro- blemas, ao passo que moléculas polares grandes e moléculas ioniza- das/carregadas apresentam dificuldade ou até mesmo impossibilida- de de realizar tal ato propriedades – como taxa de absorção intestinal, a penetração no cérebro e outros tecidos e o grau de eliminação renal - a partir do conhecimento de sua lipossolubilidade. Fármacos lipossolúveis/hidrofóbicos tendem a ser absorvidos passivamente pela membrana lipídica das células de nosso corpo. pH e ionização Um fator complicador importante em relação à permeação da membrana se demonstra o fato de que muitos fármacos possuem características de ácidos ou bases fracos, existindo, portanto, tanto na forma não ionizada quanto na forma ionizada. Em ambos os casos, a espécie ionizada apresenta uma solubilidade lipídica muito baixa, dificultando ou impossibilitando a sua difusão pelas membranas, exceto onde exista um mecanismo para o transporte. Por outro lado, a lipossolubilidade de uma espécie sem carga depende da natureza química do fármaco; para inúmeros fármacos, a espécie sem carga se apresenta lipossolúvel para permitir uma rápida difusão pela membrana, embora existam exceções. Partição pelo pH e aprisionamento iônico A ionização afeta não apenas a velocidade com a qual os fármacos atravessam as membranas, mas também a distribuição de equilíbrios das moléculas dos fármacos entre compartimentos aquosos, se houver um diferença de pH entre eles. Por meio do “aprisionamento iônico”, um fármaco com características de ácido fraco (como a aspirina, de pKa de 3,5) concentrar-se-á em um compartimento de pH alto, ao passo que um fármaco com características de base fraca (como a peptina, de pKa de 8,6) apresentará maiores concentrações em um meio de pH baixo. O mecanismo de partição pelo pH explica corretamente alguns dos efeitos qualitativos das alterações de pH em diferentes compartimento do organismo sobre a farmacocinética de fármacos que são ácidos fracos ou bases fracas, especialmente em relação à eliminação renal e à penetração pela barreira hematoencefálica. A partição pelo pH, todavia, não se destaca como o principal determi- nante do local de absorção de fármacos no trato gastrintestinal. Isso ocorre em razão da enorme área de absorção das vilosidades e microvilosidades do íleo comparada com a área do estômago, que é muito menor, diminuindo, assim, sua importância. Desse modo, a absorção de um fármaco ácido sofre um aumento por fármacos que aceleram o esvaziamento gástrico (p.ex., a metoclopramida) e um retardo por fármacos que o reduzem (p. ex., a propantelina), a despeito do pH ácido do estômago favorecer a absorção de ácidos fracos. A participação do pH tem várias consequência importantes: O aprisionamento da base livre de alguns fármacos antimaláricos (p. ex., cloroquina) no ambiente ácido do vacúolo alimentar do parasita da malária contribui para a interrupção da via de digestão da hemoglobina que é base do seu efeito tóxico sobre o parasita; A acidificação da urina acelera a eli- minação de bases fracas e retarda a de ácidos fracos, ao passo que a alcalinização da urina apresenta o efeito oposto; O aumento do pH doplasma (p. ex., pela administração de bicarbonato de sódio) faz com que ácidos fracos sejam extraídos do SNC para o plasma. A redução do pH do plasma, por outro lado, (p. ex. pela administração de um inibidor da anidrase carbônica, como a acetazolamida) faz com que ácidos fracos sejam concentrados no SNC, Esquematização do fenômeno de aprisionamento iônico. O fármaco de caráter ácido ([U], na imagem) sofre grande absorção na mucosa gástrica, devido ao fato desta apresentar pH baixo. Efeitos da mudança de pH da urina em relação à excreção de fármacos. Na imagem, a Metanfetamina (caráter de base fraca) sofre maior excreção quando a urina apresenta pH baixa (ácido); com o aumento do pH da urina, por outro lado, processa-se redução na excreção da droga aumentando sua neurotoxicidade. Esse conhecimento tem consequências práticas na escolha do método de alcalinização da urina para o tratamento da superdosagem da aspirina: o bicarbonato e o acetazolamida aumentam o pH urinário e, logo, facilitam a eliminação dos salicilatos. Por outro lado, o bicarbonato reduz a distribuição de salicilatos no SNC, enquanto que a acetazolamida aumenta. Transporte mediado por transportadores As membranas celulares, usualmente, apresentam mecanismos facilitadores do trânsito de substâncias como açúcares, aminoácidos e neurotransmissores. Dividimos esses mecanismos em: Transportadores carreadores solúveis (SLC, solute carrier): mediadores da movimentação passiva de solutos a favor de seu gradiente eletroquímico. Transportadores cassetes de ligação ao ATP (ABC, ATP-binding cassette): caracterizam-se como bombas ativas movidas por ATP. Do ponto de vista farmacológico, dois transportadores SLC relacionados mostram-se importantes, os transportadores de cátions orgânicos (OCTs, organic cation transporters) e de ânions orgânicos (OATs, organic anion transporters). Esses sistemas de transporte envolvem em geral uma molécula transportadora – proteína transmembrana – que liga uma ou mais moléculas ou íons, muda de conformação e os libera do outro lado da membrana. Esses transportadores podem funcionar sem gasto energético – transporte passivo – a favor de um gradiente, ou com gasto energético – transporte ativo – contra um gradiente. Ligação de fármacos a proteínas plasmáticas Em concentrações terapêuticas no plasma, muitos fármacos se encontram principalmente na forma ligada. A fração de fármaco livre em solução aquosa pode ser menor do que 1%, estando o restante associado a proteínas plasmáticas. A porção livre do fármaco constitui a forma farmacologicamente ativa, sendo que diferenças diminutas na ligação a proteínas (de 99,5% contra 99%) podem acarretar amplos efeitos na concentração e fármaco livre e de sua eficácia. A albumina – que se liga a muitos fármacos ácidos e alguns básicos – demonstra-se a proteína plasmática mais importante nesse quesito. A quantidade de ligação de um fármaco a proteínas depende de três fatores: Concentração de fármaco livre; Afinidade do fármaco pelos sítios de ligação; Concentração de proteínas; Para a maioria dos fármacos, a concentração plasmática total necessária para que haja um efeito clínico se mostra muito menor do que a capacidade de ligação da albumina plasmática (cerca de 1,2 mmol/L). Dessa maneira, com as doses terapêuticas usadas usualmente, os sítios de ligação se encontram longe de se saturarem, e a concentração de fármaco ligado é quase diretamente proporcional à concentração de fármaco livre. Todavia, certos fármacos – como a tolbutamida – agem em concentrações plasmáticas nas quais a ligação com as proteínas se apresenta muito próxima da saturação. Isso que dizer que, adicionando-se mais fármacos ao plasma, processa-se aumento da concentração da porção livre desproporcionalmente. Dobrar a dose de um fármaco desse tipo pode, então, incrementar uma porção livre (farmacologicamente ativa) mais do que o dobro. O complexo fármaco-proteína age como um reservatório temporário na corrente sanguínea, retardando a chegada de fármacos aos órgãos alvo e sítios de eliminação. Quando a ligação à proteína ocorre fortemente ela pode diminuir a intensidade máxima de ação de uma dose única de um fármaco, por diminuir a concentração máxima atingida no receptor, alterando, assim, sua resposta clínica. Por outro lado, a diminuição na ligação pode aumentar a intensidade de ação do fármaco. Esquematização de ligação de fármacos a proteínas plasmáticas. Lembrar que a porção do fármaco livre constitui a forma ativa, ao passo que o fárma- co complexado com a proteína não desempenha seus efeitos desejados no organismo Gordura e fármacos A gordura representa um grande compartimento apolar. Na prática, isso se mostra importante apenas para alguns fármacos, já que a maioria – embora consiga atravessar a barreira celular – apresenta pequeno sequestro pela gordura corporal. Outro fator limitante do acúmulo de fármaco no tecido adiposo é a baixa vascularização deste – menos de 2% do débito cardíaco. Em meios práticos, logo, a participação da gordura quando se administram fármacos agudamente apenas importa para alguns poucos fármacos altamente lipossolúveis. Todavia, quando fármacos solúveis se administram cronicamente, o acúmulo no tecido adiposo se apresenta geralmente significativo. Além disso, outros tecidos possuem a capacidade de sequestro de fármacos. As tetraciclinas apresentam alta afinidade por cálcio, por exemplo, e se acumulam lentamente nos ossos e dentes, não devendo, por isso, ser administradas a crianças. Vias de administração e de absorção de medicamentos A absorção se define como a passagem de um fármaco de seu local de administração para o plasma. Embora em alguns casos – administração intravenosa, tópica ou inalatória –, a absorção não se mostra necessária para que o fármaco atue. A absorção depende da via de administração. Fatores que afetam a absorção Forma/fórmula farmacêutica: é preciso ter desintegração da forma de dosagem (algumas podem ser mais fáceis de desintegrar, ao passo que outras não); dissolução das partículas (forma cristalina); estabilidade química da droga. Essas fórmulas geralmente estão relacionadas com o local onde se deseja que ocorra a absorção da substância. Características físico-químicas: concentração (quanto maior a concentração, maior a absorção), lipossolubilidade, tamanho e peso da molécula, superfície de absorção, vasculariza- ção, dissolução do medicamento no estômago, presença e tipo de alimento ingerido, estabilidade da droga às enzimas, motilidade e mistura do TGI, tempo de esvaziamento gástrico (alimentos gordurosos demoram mais para serem digeridos), grau de ionização (quanto menos ionizado, melhor a absorção). Fatores que afetam a absorção relacionados com os pacientes Via de administração; pH gástrico; Conteúdo do aparelho gastrintestinal; As principais vias de administração listam-se abaixo: Fórmulas farmacêuticas de administração oral mais comuns. Cada uma apresenta suas peculiaridades de acordo com o local/rapidez de absorção Oral; Sublingual; Retal; Aplicação em outras superfícies epiteliais; Inalação; Parenteral (injeções); A administração de medicamentos deve ser realizada com eficiência, segurança e responsabilidade, a fim de que sejam alcançados os objetivos da terapêutica implementada e, dessa forma, uma melhora no quadro clínico do paciente. Para tanto, deve-se ter conhecimento de alguns dados quanto ao processo de administração: informações farmacológicas do medicamento (farmacocinética, farmacodinâmica, dose máxima e efetiva, além do intervalo entre as doses), bem como métodos, vias e técnicas de administração.Critérios para a escolha da via medicamentosa Nível de consciência do paciente; Propriedades físico-químicas do medicamento (pKa, solubilidade, estabilidade); Rapidez com que se deseja a ação da droga; Tipo de ação desejada (sistêmica ou local); Natureza da droga; Duração do efeito da medicação; Quantidade a ser administrada; Além disso, as condições do paciente determinam, inúmeras vezes, a via de administração de certas drogas. No entanto, incontáveis empeci- lhos limitam a administração de drogas, por isso as vias utilizadas para a administração de fármacos apresentam contraindicações em alguns casos específicos. Listam-se, abaixo, algumas vias de administração com suas vantagens e desvantagens. Enterais Oral A ingestão mostra-se o método mais comum de prescrição de um fármaco, ocorrendo pouca absorção até que o fármaco chega ao intestino delgado. Ganha destaque pelas suas vantagens de segurança, conveniência, comodidade, economia, além de ser indolor e apresentar efeitos locais e sistêmicos. No entanto, a via oral é contraindicada em casos de medicamentos irritantes da mucosa gástrica, medicamentos que interferem no funcionalmente gastrintestinal ou medicamentos de difícil ou impossível deglutição pelo paciente. Esquematização resumida das vias de administração de fármacos com suas principais características Absorção intestinal O mecanismo de absorção da maioria dos fármacos é o mesmo de outras barreiras epiteliais: transferência passiva a uma velocidade que é determinada pela ionização e solubilidade das moléculas do fármaco. Existem alguns casos em que a absorção intestinal depende de transporte mediado por transportadores, e não da difusão simples. Exemplos incluem a levodopa, que, usada no tratamento da Doença de Parkinson, liga-se ao transportador que normalmente transporta a fenilalanina. Fatores que afetam a absorção gastrintestinal Tipicamente, cerca de 75% de um fármaco administrado oralmente sobre absorção dentre um e três horas, mas numerosos fatores – alguns fisiológicos e outros relacionados com sua formulação – alteram essa absorção. Os principais fatores se elucidam a seguir. Motilidade gastrintestinal A motilidade gastrintestinal apresenta grande efeito. Muitos distúrbios causam estase gástrica, reduzindo a absorção de fármacos. O tratamento com fármacos também pode afetar a motilidade, reduzindo-a (p. ex., fármacos que bloqueiam receptores muscarínico) ou aumentando-o (p. ex., metoclopramida, um antiemético usado no tratamento da enxaqueca para facilitar a absorção de analgésicos). O movimento excessivamente rápido do conteúdo intestinal (p.ex., em alguns casos de diarreia) pode comprometer a absorção. Fluxo sanguíneo esplâncnico Diversos fármacos (como o propranolol) atingem uma concentração plasmática mais alta se tomados após uma refeição, provavelmente porque o alimento aumenta o fluxo sanguíneo esplâncnico. Por outro lado, esse fluxo se mostra acentuadamente reduzido por hipovolemia ou insuficiência cardíaca, com consequente redução na absorção de fármacos. Tamanho da partícula e formulação O tamanho da partícula e a formulação exercem importantes efeitos sobre a absorção. Os produtos terapêuticos são farmacologicamente formulados de modo a produzir as características de absorção desejadas. As cápsulas podem ser projetadas para permanecer intactas por algumas horas após a ingestão para retardar a absorção; os comprimidos podem ter um revestimento resistente para efeito similar. Em alguns casos, faz-se uma mistura de partículas de liberação lenta e rápida na mesma cápsula para promover uma rápida absorção, no entanto sustentada. Sistemas farmacêuticos mais elaborados incluem diversas preparações de liberação modifica que permitem administração menos frequente. Tais preparações não somente aumentam o intervalo entre as doses, como também reduzem os efeitos adversos relacionados com os altos picos de concentração plasmática após a administração de uma formulação convencional. Esquema da via de administração oral, desde o seu ponto de deglutição do fármaco até o seu efeito farmacológico/toxico desejado Fatores físico-químicos A tetraciclina, por exemplo, liga-se fortemente ao Ca +2 , sendo que alimentos ricos em cálcio impedem sua absorção. Reinas fixadoras de ácidos biliares – como a colestiramina, usada no tratamento da diarreia causada por ácidos biliares – ligam diversos fármacos, como, por exemplo, a varfarina e a tiroxina. Juntamente esses fatores, o paciente pode apresentar algum quadro cujas características o impedem de ingerir as drogas, como, por exemplo, patologias do sistema digestivo. Logo, dentre as desvantagens da via oral, podemos citar: Impossibilidade de absorção de alguns agentes por causa de suas características físicas; Período de latência de médio a longo; Vômitos em resposta à irritação da mucosa; Destruição de alguns agentes farmacológicos por enzimas digestivas ou pelo pH gástri- co; Irregularidade de absorção ou propulsão na presença de alimentos e outros fármacos; Mau gosto do medicamento; Necessidade de cooperação por parte do paciente. Via sublingual Alguns medicamentos se colocam debaixo da língua – desde que o fármaco não apresente sabor muito ruim - para serem absorvidos diretamente pelos pequenos vasos sanguíneos ali situados. A via sublingual é especialmente recomendada para a nitroglicerina, a qual se utiliza no alívio de quadros de angina. Possui como vantagens a rápida absorção medicamentosa e baixa latência quando comparado à via oral, além de o medicamento ingressar diretamente na circulação sistêmica, sem passar pela parede intestinal ou pelo fígado – escapando, dessa maneira, do metabolismo de primeira passagem pelas enzimas desses dois órgãos. A maioria dos medicamentos, todavia, não pode ser administrada por essa via, devido ao fato de que a absorção é, em geral, incompleta e errática, pode acarretar irritação da mucosa, não poder ser feita corretamente em pacientes inconscientes e se mostrar especialmente difícil na pediatria. Comparação entre a administração de um fármaco (Ciclobenzaprina) nas vias oral e sublingual. Prestar atenção no fato de que a via sublingual escapa do metabolismo de primeira passagem no fígado, atingindo seu local de efeito (cérebro) a uma velocidade e uma concentração superiores quando comparado à via oral. A diferença de concentra- ção deve-se, principalmente, ao fato de que, no metabolismo de primeira passagem, parte do medicamento ser con- vertido em outro metabólito não desejado nesse caso Retal Com frequência, a via retal se mostra a mais utilizada quando a ingestão não é possível devido a vômitos ou casos em que o paciente se encontra inconsciente. O principal objetivo da via retal se mostra a produção de efeitos locais (p.ex., antinflamatórios usados no tratamento da colite ulcerativa) ou efeitos sistêmicos. Além disso, a via retal, por supositórios, também visa a deixar o fármaco livre do metabolismo de primeira passagem, no fígado, pois a droga entra em vasos que a levam direto à veia cava inferior. Todavia, muitas vezes, o supositório penetra um pouco além, situando-se em uma região irrigada por veias que drenam ao fígado e, dessa forma, não evitam o efeito de primeira passagem. Deve-se ressaltar o desconforto que a via retal pode proporcionar ao paciente. Juntamente a isso, a absorção retal costuma se realizar de maneira irregular e incompleta, com muitos fármacos provocando irritação da mucosa retal. Essa via, no entanto, salienta-se bastante utilizada para administrar diazepama crianças que se encontram em estado de mal epiléptico, nas quais o acesso venoso mostra-se difícil. Administração parenteral A administração parenteral – utilização de agulhas e seringas esterilizadas - de fármacos apresenta algumas vantagens nítidas em relação à via oral. A disponibilidade é mais rápida e mais previsível. Além disso, a dose eficaz pode ser escolhida de forma mais precisa. No tratamento de emergências, esse tipo de administração se demonstra extensamente valioso. Entretanto, a injeção de fármaco também possui suas desvantagens. Pode se processar uma injeção intravascular acidental, a injeção pode se acompanhar de dor forte e, às vezes, o paciente apresenta dificuldade para injetar o fármaco em si nos casos de automedicação. Não obstante, os altos custos desse tipo de intervenção são outra consideração importante. Muitas vezes, a droga é impedida de ser administrada pela via parenteral ou por suas próprias características ou pelas condições apresentadas pelo paciente. Intravenosa A concentração desejada de certo fármaco no sangue se obtém com uma precisão e rapidez que não são possíveis com outros procedimentos, sendo a via mais confiável de administração. É o tipo de administração com a maior biodisponibilidade (usada, até mesmo, como parâmetro para medir a biodisponibilidade absoluta de outras vias; mais informações acerca de biodisponibilidade se encontram mais abaixo). Drogas administradas por via retal - como supositórios - sofrem rápida absorção pelos vasos sanguíneos da parede retal, escapando do metabo- lismo de primeira passagem no fígado Principais vias de medicamentação parenteral, com seus respectivos alvos e ângulos de aplicação Administração de substância via intravenosa A injeção em bolus – realizada em tempo menor ou igual a um minuto -produz uma concentração muito alta do fármaco, primeiro no lado direito do coração e nos pulmões, e depois na circulação sistêmica. A administração intravenosa por infusão constante, por outro lado, evita as incertezas da absorção em outros locais e das altas concentrações plasmáticas causas pela injeção em bolus. A concentração máxima alcançada nos tecidos depende, basicamente, da velocidade da inje- ção. Algumas características são essenciais para que uma substância possa ser injetada pela via intravenosa: Não ser hemolítica – substância capaz de causar destruição eritrocitária - nem cáustica – substância alcalina com poder de corrosão; Não produzir embolia ou trombos; Não conter pirogênio – substância capaz de provocar febre no paciente; Em relação às condições do paciente que dificultam a utilização dessa via, podemos citar: Dificuldade de se encontrar as veias adequadas; Presença de tecidos com hematomas ou lesionados, dificultando a administração; Intensa dor sentida pelo paciente à aplicação (devido a doença ou outro motivo); Também é provável a ocorrência de reações desfavoráveis na aplicação intravenosa. Uma vez injetado o fármaco, não há maneira de retirá-lo. Injeções intravenosas repetidas dependem da capacidade de manter uma veia permeável. Em geral, a injeção intravenosa deve ser administrada lentamente e com monitoramento constante das reações do paciente. Salienta-se importante ressaltar que a aplicação de drogas depende, além do que já foi elucidado, do equipamento adequado e do aplicador, seja médico, enfermeiro ou outro profissional da saúde. O equipamento deve ser adequado em cada método, precisando ser, entre outras qualidades, descartável. Subcutânea Aqui, a medicação se introduz no tecido subcutâneo, com a agulha formando um ângulo de 45º com o sítio de aplicação. Nesse tipo de via, apenas substâncias não irritantes aos tecidos podem ser utilizadas. A absorção costuma ocorrer de forma constante e suficientemente lenta para produzir um efeito persistente, embora produza um efeito mais rápido do que a administração oral. A absorção de substâncias implantadas sob a pele (sob forma sólida de pellet) se processa lentamente ao longo de semanas ou meses. Alguns hormônios esteroides – como o estradiol - aplicam-se de forma eficaz dessa maneira. Isso se qualifica como um método de obtenção de absorção lenta. A via subcutânea salienta-se como a principal e mais utilizada na aplicação de insulina em diabéticos. A quantidade de solução a ser introduzida varia entre 0,5 mL e 01 mL, com os principais locais de aplicação: face anterior da coxa, parede abdominal (delimitar a região demarcando um círculo de 4 cm de diâmetro ao redor do umbigo que nunca deverá ser puncionada), região lombar e glútea, e face externa anterior e posterior do braço. A velocidade de absorção depende muito do local da injeção e do fluxo sanguíneo nesse local. Método de aplicação de injeção subcutânea Tanto para a via subcutânea quanto para a via intramuscular, os fatores limitantes da velocidade de absorção no local da injeção são: Difusão através do tecido; Remoção pelo fluxo sanguíneo local; A absorção no local da injeção (às vezes desejável, embora nem sempre) aumenta quando o fluxo sanguíneo aumenta. A hialuronidase (enzima que degrada a matriz extracelular aumentando, assim, a difusão) também amplia a absorção no local da injeção. Por outro lado, a absorção está reduzida em pacientes com insuficiência circulatória (“choque”), nos quais a perfusão tecidual se mostra reduzida. Via intradérmica O medicamento é aplicado entre a derme e a epiderme, sofrendo pouca absorção sistêmica. A agulha apresenta inclinação de 15º com o sítio de aplicação, sendo que por essa via se utilizam pequenos volumes (0,5 mL ou menos), para processos que envolvem reações imunológicas (como testes de sensibilidade ou alergia e tuberculose), aplicação de vacinas e anestésico local. Características do local de aplicação: pouca pigmenta- ção e pelos, pouca vascularização superficial e de fácil acesso. A região que concentra essas características, e logo a mais utilizada, é a face ventral/anterior do antebraço. A região escapular das costas pode ser utilizada se preenchidos os requisitos acima. Além disso, a região do deltoide direito foi padronizada como área de aplicação do BCG intradérmico. Injeção intramuscular As injeções intramusculares – ângulo de 90º da agulha com o sítio de aplicação - depositam a medicação profundamente no tecido muscular, o qual pode possuir extensa vascularização para absorvê- la rapidamente. Essa via de administração fornece uma ação sistêmica rápida e absorção de doses relativamente elevadas (até 5mL em locais adequados). Os músculos mais utilizados são o deltoide (até 02 mL), o vasto lateral da coxa (terço médio) e glúteo máximo (quadrante superior externo, até 05 mL). As injeções intramusculares se recomendam para os pacientes não cooperativos ou aqueles que não podem tomar a medicação via oral e para as medicações que são alteradas pelo suco digestivo. As injeções intramusculares mostram-se contraindicadas em pacientes com mecanismo de coagulação prejudicados, em pacientes com doença vascular periférica, edema e choque, porque essas moléstias prejudicam a absorção periférica. Além de não serem administrados em locais inflamados, edemaciado ou irritado ou ainda em locais com manchas de nascença, tecido cicatrizado ou outras lesões. Entre as desvantagens dessa via, listam-se a dor local, presença de substâncias irritantes ou de pH diferente. Injeção intradérmica Método para administração de injeção intramuscular Via intrarterial Raramente empregada, quer seja pelas dificuldades técnicas em aplica-la, quer seja pelos riscos queoferece. A justificativa de uso tem sido obter altas concentrações locais de fármacos, antes de ocorrer sua diluição por toda circulação. Uma variante dessa é a via intracardíaca, hoje em desuso, desde que foi substituída pela punção de grandes vasos venosos para administrar fármacos em reanimação cardiorrespiratória. Via intratecal A injeção do fármaco no espaço subaracnoide por meio de uma agulha de punção lombar é utilizada para propósitos especiais. Empregada quando se deseja efeitos locais e rápidos nas meninges ou no eixo cérebro-espinhal, como na anestesia espinhal ou nas infecções agudas do SNC. Os fármacos algumas vezes são injetados diretamente no espaço subaracnóideo espinhal. Intraperitoneal Por essa via, os fármacos penetram rapidamente na circulação por meio da veia porta. A injeção intraperitoneal se mostra um procedimento laboratorial comum, embora raramente seja empregado na prática clínica. Absorção pulmonar Os fármacos gasosos e voláteis – como os contidos nos sprays nasais - podem ser inalados e absorvidos por meio do epitélio pulmonar e das mucosas do trato respiratório, servindo os pulmões tanto como via de administração quanto de eliminação. As vantagens se evidenciam na absorção quase instantânea para o sangue, ausência de perda hepática de primeira passagem e, no caso das doenças pulmonares, a aplicação local do fármaco no ponto de ação desejado (neste caso, geralmente o fármaco se encontra na forma de aerossol). Temos, de exemplos, análogos de alguns hormônios peptídeos, como do hormônio antidiurético e do hormônio liberador de gonadotrofina, bem como a calcitonina. Juntamente a isso, glicocorticoides e broncodilatadores são administrados por essa via para atingir altas concentrações locais, minimizando os efeitos adversos sistêmicos. Todavia, a administração pulmonar apresenta algumas desvantagens, como controle insatisfatório da dose, método de aplicação pouco prático, absorção imparcial de grande parte dos fármacos, além de Via de administração intratecal Resumo ilustrativo dos fatores que afetam a absorção medicamentosa de acordo com cada via de administração muitos fármacos voláteis e gasosos provocarem irritação do epitélio pulmonar. Aplicação tópica Nas mucosas A absorção por meio das mucosas se processa rapidamente. Na realidade, muitos os anestésicos aplicados para efeitos locais, diversas vezes, sofrem absorção com tamanha agilidade que acabam por provocar efeitos tóxicos sistêmicos. Na pele A administração cutânea demonstra local de destaque quando se necessita um efeito local na pele (p. ex., esteroides tópicos). Todavia, pode ocorrer uma absorção apreciável, acarretando efeitos sistêmicos. Poucas substâncias penetram facilmente na pele íntegra. A absorção daquelas que o fazem se mostra proporcional à superfície sobre a qual são aplicadas e à sua lipossolubilidade. Essa absorção ocorre com maior facilidade através de pele com abrasão, queimaduras ou soluções de continuidade. As reações inflamatórias e outros tipos de problemas que incrementam o fluxo sanguíneo cutâneo também potencializam essa absorção. Para a administração por essa via, não se deve receitar grandes quantidades de drogas, além de estas precisarem ser de fácil absorção e não irritantes do tecido. As apresentações transdérmicas – nas quais o fármaco se incorpora em um adesivo para ser aplicado na pele – tornam-se de uso cada vez mais frequente, e incontáveis fármacos (como estrógeno e testosterona, utilizados para reposição hormonal) encontram-se disponíveis nessa apresentação. Tais adesivos produzem uma taxa estável de liberação do fármaco, evitando o metabolismo pré-sistêmico. No entanto, esse método se limita a fármacos lipossolúveis, além de apresentar um custo relativamente alto. Nos olhos Os fármacos oftálmicos de aplicação tópica – os conhecidos colírios – dependem 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 - um inibidor da anidrase carbônica – administra-se na forma de colírio para reduzir a pressão ocular em paciente com glaucoma. Tal efeito se alcança sem afetar os rins, evitando, dessa maneira, uma acidose causa pela administração oral de acetazolamida (fármaco de efeito similar). No entanto, ocorre certa absorção sistêmica nos olhos, resultando em efeitos indesejáveis (p. ex., broncoespasmo em pacientes asmáticos usando colírio de timolol para glaucoma). Biodisponibilidade A biodisponibilidade se caracteriza como uma propriedade específica de uma forma farmacêutica que pode ser determinada por duas variáveis: 1) a quantidade relativa de fármaco que atinge a circulação sistêmica/local de ação de maneira intacta, levando em consideração tanto a absorção como a degradação metabólica local; e 2) a velocidade com que esse processo ocorre. Pelo menos dois tipos de biodisponibilidade podem ser identificados: a absoluta e a relativa. Esquematização gráfica de medida de biodisponibilidade Biodisponibilidade absoluta (F) Expressa a fração de fármaco que alcança a circulação a partir da dose administrada e corresponde à razão entre as áreas sob as curvas de concentração sanguíneas, obtidas em cada uma das vias empregadas, sendo uma delas a via intravenosa, considerada referência (pois a via intravenosa apresenta 100% de biodisponibilidade). Biodisponibilidade relativa (BDrel) Representa a relação entre as quantidades de fármaco expressas em área sob a curva obtidas após admi- nistração de formulação que não contemplem a via intravenosa, sendo uma delas tomada como referência. Bioequivalência A bioequivalência consiste na demonstração de equivalência farmacêutica entre produtos apresentados sob a mesma forma farmacêutica, contendo idêntica composição qualitativa e quantidade de princípio(s) ativo(s), e que tenham comparável biodisponibilidade, quando estudados sob um mesmo desenho experimental. Em outras palavras, dois produtos se mostram bioequivalentes quando possuem os mesmos princípios ativos, dose e via de administração, e apresentam, estatisticamente, a mesma ou semelhante potência. Para a maioria dos fármacos, os parâmetros máxima concentração alcançada, tempo decorrido de dose e área sob as curvas deve estar entre 80% e 125% do produto original para que o novo produto genérico seja aceito como bioequivalente. Metabolização de fármacos e xenobióticos Os xenobióticos definem-se como substâncias estranhas ao organismo, sendo a maioria lipofílica que, caso não sejam metabolizados, podem se acumular no corpo e acarretar alta toxicidade – o que leva, na maioria dos casos, à destruição do tecido. Para diminuir essa toxicidade, os xenobióticos necessitam passar por um o processo de metabolização promovido pelo fígado, o qual visa a torná-los mais polares e, dessa forma, permitir que sejam eliminados. Ou seja, o metabolismo dos xenobióticos promove uma diminuição em sua lipossolubilidade e um aumento em sua hidrossolubilidade. Logo, a eliminação dos xenobióticos depende, frequentemente, de sua conversão em compostos hidrossolúveis por meio de um processo conhecido como biotransformação, o qual é catalisado por enzimas presentes no fígado e em outros tecidos. Mecanismo da biotransformação A biotransformação pode se processar por meio de dois mecanismos: Mecanismo de ativação ou bioativação: produz metabólitos com atividade igual ou maior do que o precursor. Mecanismo de desativação: quando o produto resultante é menos tóxico que o precursor. Locais de biotransformação A biotransformação transcorreem qualquer órgão ou tecido orgânico como, por exemplo, no intestino, rins, pul- mões, pele, testículos, placenta. Todavia, a grande maioria das substâncias - endógenas ou exógenas - sofre a biotransformação no fígado. A biotransformação se efetua geralmente por enzimas, em especial por aquelas existentes nos chamados microssomas hepáticos (pequenas vesículas presentes no retículo endoplasmático) e no citosol. As mitocôndrias, núcleos e lisossomos possuem menor capacidade de biotransformação. Assim, as reações de biotransformação são referidas, comumente, como microssômicas ou citosólicas, de acordo com a localização celular das enzimas envolvidas. Os xenobióticos que não sofrem completa metabolização permanecem no organismo por mais tempo, e seus perfis farmacocinéticos mostram meias-vidas de eliminação muito mais longas do que os compostos que são rapidamente metabolizados. Os hepatócitos – que constituem mais de 90% das células hepáticas – responsabilizam-se pelo metabolismo da maioria dos fármacos e conseguem produzir substratos conjugados que podem ser transportados pela membrana dos canalículos biliares para a bile. A partir da bile, esses compostos sofrem eliminação para o intestino ou diretamente na corrente sanguínea. Fases da biotransformação Os mecanismos da biotransformação visam, além do aumento da hidrossolubilidade dos xenobióticos, a diminuir a atividade biológica desses compostos, estando, também, associados ao seu tempo de meia-vida. A fase I compreende um conjunto de reações de oxidação, redução e hidrólise que preparam os xenobióticos para as reações da fase II. Essas reações, geralmente, modificam a estrutura química da substância mediante adição de um grupo funcional (-OH, -NH2, -SH, ou -COOH), o que resulta em um pequeno aumento da hidrofilicidade – tornam-se relativamente mais hidrossolúveis. Essas reações de fase I concentram-se em modificar as propriedades biológicas do xenobiótico. As reações de biotransformação da fase II – também denominadas de reações de conjugação – incluem glicuronidação, sulfonação/sulfatação, acetilação, metilação, conjugação com glutationa e conjugação com aminoácidos. Os substratos endógenos dessas reações interagem com grupos funcionais presentes na molécula do xenobiótico ou que foram introduzidos ou expostos durante a fase I. Na maioria das reações de conjugação, formam-se compostos altamente polarizados e hidrossolúveis que são prontamente excretados pelos rins. As substâncias que possuem grupos funcionais hidrofílicos sofrem conjugação direta, com formação de produtos facilmente excretáveis. Todavia, para os compostos lipossolúveis e pouco polares, têm-se sempre as reações pré-sintéticas como condição para posterior conjugação. Portanto, a velocidade de excreção do agente tóxico está intrinsicamente relacionada com sua estrutura química. Existem xenobióticos que não necessitam da fase I. Estes sofrem diretamente os processos fase II e são eliminados posteriormente. Por outro lado, há xenobióticos que podem ser eliminados diretamente após a fase I da biotransformação, dispensando a fase II. Enzimas de fase I As enzimas dessa fase promovem, na maioria das vezes, uma inativação do xenobiótico – impedindo que ele se ligue ao seu receptor-alvo. Todavia, em alguns casos, ocorre uma bioativação do xenobiótico, tornando-o potencialmente mais ativo – podendo esse aumento de atividade ser benéfico (como um fármaco que precise de uma meia-vida longa) ou danoso (como uma substância que lesiona os tecidos). Os pró-fármacos classificam-se como compostos farmacologicamente inertes, e que sofrem conversão na sua forma ativa no sítio alvo (ou próximo dele), por ação enzimática ou química. Isso pode melhorar sua ação ou absorção no organismo. Enzimas de fase II As enzimas de fase II facilitam a eliminação dos xenobióticos e a inativação dos metabólitos eletrofílicos potenci- almente tóxicos produzidos pela oxidação da fase I. Elas produzem metabólitos mais hidrossolúveis e com maior peso molecular, o que facilita a eliminação dos compostos pelos tecidos. Citocromo P450 O Citocromo P450 (CYP) constitui uma superfamília muito ampla e diversificada de enzimas, das quais todas contêm uma molécula de heme ligada de forma não covalente à cadeia de polipeptídeos (hemoproteína). As enzimas do CYP se encontram responsáveis por metabolizar a maioria dos fármacos terapêuticos, estando, logo, envolvidas nas biotransformações de incontáveis compostos de origem endógena e exógena. Elas, além de tudo, participam da síntese dos compostos endógenos – como esteroides – e na produção dos ácidos biliares a partir do colesterol. Resumo das fases da biotransformação de xenobióticos. Biologicamente, essas enzimas promovem a modificação química de moléculas exógenas lipofílicas, que, após tal processo, tornam-se mais hidrofílicas e de fácil excreção pelo organismo. No entanto, como citado anteriormente, uma das consequências é que muitas moléculas – depois de sofrerem essas modificações – aumentam sua reatividade, podendo causar danos teciduais. Juntamente a isso, como alguns xenobióticos apresentam a capacidade de induzir ou inibir a produção de certos citocromos P450, a exposição ou utilização simultânea de múltiplas drogas pode trazer inúmeros efeitos – como a perda total ou parcial da ação farmacológica desejada e danos teciduais no parênquima hepático. Uma única enzima do CYP pode metabolizar muitos compostos estruturalmente diferentes, ao passo que um composto também pode ser metabolizado por várias enzimas do CYP. Essa característica incomum de superposição ampla das especificidades pelos substratos das enzimas do CYP se demonstra um dos fatores responsáveis pelas interações entre os xenobióticos. Salienta-se importante determinar a especificidade da enzima do CYP que metaboliza determinado fármaco e evitar a administração simultânea de outros fármacos que sejam metabolizados pela mesma enzima, já que isso acarretaria um acúmulo do composto, podendo levar a efeitos colaterais tóxicos aos tecidos. Ademais, alguns fármacos também podem inibir as enzimas do CYP, independentemente de se classificarem como substratos para determinada enzima. Outros fármacos promovem a indução das enzimas do CYP, o que pode não apenas aumentar sua eficiência metabóli- ca, como também a metabolização de outros fármacos administrados simultaneamente. Por exemplo, hormônios esteroides aumentam a atividade da CYP3A4, acelerando o metabolismo de fármacos e diminuindo seus efeitos terapêuticos no organismo. O fígado contém as maiores quantidades de enzimas do CYP metabolizadoras de xenobióticos, assegurando seu papel no metabolismo de primeira passagem dos fármacos. Essas enzimas encontram-se expressas, também, em todo o trato gastrintestinal e em porções menores no pulmão, nos rins e até mesmo no sistema nervoso central. As enzimas do CYP mais ativas no metabolismo dos fármacos pertencem às subfamílias CYP2C, CYP2D e CYP3A. Esta é a enzima expressa mais abundante e está envolvida no metabolismo de mais de 50% dos fármacos usados na prática clínica. Reações da fase I Oxidação O principal sistema enzimático responsável pela oxidação de xenobióticos é o Citocromo P450. Essa enzima encontra-se nos microssomas hepáticos, tendo a função de promover, de fato, a oxidação do composto tóxico. Redução As reduções são catalisadas por redutases microssô- micas e citosólicas e pelas bactérias intestinais. As reações de redução frequentemente resultam na ativação do xenobiótico em vez de sua detoxificação. A redução pode ser efetuada enzimaticamente, envolvendo enzimas microssômicas ou não.
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