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UNIVERSIDADE FEDERAL DO PIAUÍ CENTRO DE CIÊNCIAS DA SAÚDE DEPARTAMENTO DE BIOQUÍMICA E FARMACOLOGIA DISCIPLINA: FARMACOLOGIA APLICADA À NUTRIÇÃO PROFESSORAS: PROFª. Dra. MARIA ZENAIDE DE LIMA CHAGAS PROFª. Dra. FERNANDA REGINA DE CASTRO ALMEIDA GABRIELLA MAGALHÃES SILVA FARMACOCINÉTICA - VIAS DE TRANSMISSÃO E INFLUÊNCIA DO pH NA ABSORÇÃO DE FARMÁCOS TERESINA 2019 1 INTRODUÇÃO De forma a compreender e controlar a ação terapêutica dos fármacos no organismo humano é preciso saber quanto destes fármacos consegue chegar aos seus locais de ação e quando isso ocorre. A absorção, a distribuição, o metabolismo (biotransformação) e a excreção dos fármacos constituem os processos conhecidos como farmacocinética. O entendimento e a utilização dos princípios farmacocinéticos podem ampliar a probabilidade de sucesso terapêutico e reduzir a ocorrência de efeitos adversos dos fármacos no organismo (GILMAN, 2012). Uma vez administrado por uma das várias vias disponíveis, essas quatro propriedades farmacocinéticas determinam a velocidade do início da ação, a intensidade do efeito e a duração da ação do fármaco. As variáveis farmacocinéticas permitem ao clinico elaborar e otimizar os regimes terapêuticos, incluindo as decisões quanto à via de administração de cada fármaco, à quantidade e à frequência de cada dose e a duração do tratamento. A via de administração é determinada primariamente pelas propriedades do fármaco e pelos objetivos terapêuticos (CLARK et al, 2013). A ingestão oral é o método mais comumente usado para administrar os fármacos. Também é o mais seguro, conveniente e econômico. A injeção por via subcutânea pode ser realizada apenas com os fármacos que não causam irritação dos tecidos; caso contrário, pode provocar dor intensa, necrose e descamação dos tecidos. Os fármacos em solução aquosa são absorvidos muito rapidamente após a injeção intramuscular, mas isto depende da taxa de fluxo sanguíneo no local da injeção. A absorção pode ser modulada até certo ponto pelo aquecimento local, pela massagem ou exercício (GILMAN, 2012). A via intraperitoneal é normalmente a mais utilizada na experimentação com roedores. A substância é injetada na cavidade peritoneal entre os órgãos abdominais. Normalmente, injeta-se na metade posterior do abdome com o animal contido pelo dorso (BARROS, 2014). O presente relatório teve por objetivo compreender e relacionar as vias de administração dos fármacos e suas características de absorção como início, intensidade e duração do efeito de um fármaco utilizando a mesma dose e espécie animal e, analisar a influência do pH na absorção de fármacos. 2 METODOLOGIA No primeiro vídeo apresentado, realizou-se o experimento, utilizando-se quatro ratos machos de comportamento normal, acomodados em recipientes separados, um para cada rato. Cada animal recebeu uma marcação na cauda, correspondente a via de administração do fármaco. Em cada rato foram administrados 30 mg/kg de Tiopental (“Nembutal” ou “Hypnol”) a 30 mg/ml. Os ratos foram caracterizados como Rato 01, Rato 02, Rato 03 e Rato 04, onde cada um recebeu o fármaco via oral (VO), subcutânea (SC), intramuscular (IM) e intraperitoneal (IP), respectivamente. Após a administração do Tiopental, o comportamento de todos os animais foi observado atentamente de acordo com a seguinte escalda de Grau de Depressão: Grau 00: Comportamento normal; Grau 01: Perda de coordenação motora ao caminhar, bêbado; Grau 02: Perda da postura, mas com reflexo de endireitamento bem-sucedido; Grau 03: Reflexo de endireitamento presente, mas sem sucesso; Grau 04: Anestesia, perda do reflexo de endireitamento; Grau 05: Não reage a compressão feita na cauda. No segundo vídeo, realizou-se o experimento com seis coelhos. Em cada coelho administrou-se 2 mg/kg do fármaco Midazolan em vias diferentes; via intravenosa, via intramuscular, via intraperitonial, via subcutânea, via oral e retal. Após a administração, observou-se comportamento dos animais verificando o resultado da ação do fármaco após alguns minutos. No terceiro vídeo, utilizou-se do fármaco Estriquinina para avaliar a influência do pH na absorção de fármacos por via oral. Foram utilizados dois ratos previamente anestesiados. No primeiro rato realizou-se uma ligadura na porção final do estômago em uma pequena cirurgia. Após o procedimento, a Estriquinina foi administrada nos dois ratos (com a ligadura no estômago e sem a ligadura) e observou-se o resultado. Posteriormente foi administrado bicarbonato de sódio no rato com ligadura e observado o resultado. 3 RESULTADOS E DISCUSSÃO A Tabela 1 mostra as vias de administração de cada animal relacionadas ao tempo de instalação da resposta e o grau de depressão atingido. Tabela 1 – Grau de depressão atingido em relação ao tempo de administração de cada via. Rato Via de administração Grau de depressão Tempo 1 Oral 00 Após 10 minutos 2 Subcutânea 01 Após 5 minutos 3 Intramuscular 02 Após 5 minutos 4 Intraperitoneal Evoluiu do 01 ao 05 Em 5 minutos Fonte: YouTube - Vídeo disponibilizado pelo Departamento de Farmacologia – UFMG Observou-se que o rato 01 que recebeu a administração por meio de via oral (VO), mesmo após 10 minutos à administração do fármaco ainda apresentava comportamento normal. Não houve qualquer alteração. O animal continua com os movimentos normais apresentando grau de depressão 00. Já no rato 02, que recebeu a administração via subcutânea (SC), observou-se que após 5 minutos à administração do fármaco o animal apresentou o aspecto de perda de coordenação motora ao caminhar, semelhante a um bêbado apresentando então grau de depressão 01. O rato 03, que recebeu a administração via intramuscular (IM), após 5 minutos apresentou reflexo de endireitamento bem-sucedido, porém, o aspecto de perda da postura é visível, apresentando grau de depressão 02. E no rato 04, que recebeu administração via intraperitoneal (IP), foi observado que já nos 02 primeiros minutos após a administração do fármaco o animal apresentou diminuição da movimentação. Após 03 minutos, entrou em grau de depressão 01 apresentando perda de coordenação motora. Alguns segundos depois, já atingiu o grau de depressão 02, apresentando reflexo de endireitamento, seguido do grau de depressão 03, com reflexo de endireitamento presente, mas sem sucesso. Instantaneamente, o animal entrou no grau de depressão 04, com perda do reflexo de endireitamento e finalmente em 5 minutos ele já atinge o grau de depressão 05, entrando em total anestesia. Esse grau de depressão é constatado quando o animal não reage à compressão feita na cauda. De acordo com a figura 1 é possível comparar a influência das vias de administração sobre o tempo de instalação e a duração da resposta. Figura 1: Influência da via de administração sobre o tempo de instalação e duração da resposta em diferentes vias de administração VO: Via Oral; SC: Subcutânea; IM: Intramuscular; IP: Intraperitoneal. A Tabela 2 mostra os resultados obtidos com a administração do fármaco Midazolan em coelhos por diferentes vias, com o mesmo propósito de verificar a relação da via de administração com a resposta obtida. Tabela 2 - Resultados obtidos após a administração do fármaco Midazolan em diferentes coelhos por diferentes vias. VIA ADMINISTRAÇÃO TEMPO EFEITO TEMPO EFEITO Intravenosa Após 2 min Redução do reflexo Após 15 min Sonolência IntramuscularPerda de tônus postural Redução de reflexo Intraperitonial Redução de movimento e respiração Perda de tônus Subcutânea Alteração (aumento) da respiração Respiração acelerada Oral Perda de tônus postural Mantém a perda de tônus Retal Sonolência Sonolência Fonte: Vídeo assistido em sala de aula – UFPI. 0 1 2 3 4 5 6 0 2 3 5 10 VO SC IM IP Grau de depressão Tempo (minutos) O Tiopental sódico é um barbitúrico; substância que causa depressão do sistema nervoso central (SNC), podendo ser utilizada como sedativo hipnótico em anestesia geral, podendo também induzir a morte por depressão, parada respiratória e colapso cardiovascular, eutanásia (CARREGAROA, 2005). A ação farmacológica do Midazolam é caracterizada pelo rápido início de ação e de curta duração, por causa da rápida transformação metabólica. Devido a sua baixa toxicidade, o fármaco possui amplo índice terapêutico, provoca efeito sedativo e indutor do sono rapidamente, de pronunciada intensidade e exerce efeito ansiolítico, anticonvulsivante e relaxante muscular (ANVISA, 2019). 3.1 Vias de Administração A absorção é um fator fundamental para o efeito do fármaco, ela envolve a passagem da droga de seu local de administração para o sangue. A superfície escolhida é um dos principais determinantes da velocidade de absorção. Embora a taxa de absorção dos fármacos geralmente não influencie suas concentrações plasmáticas médias no estado de equilíbrio, ainda assim pode interferir no tratamento farmacológico (GILMAN, 2012). A administração por via intravenosa é feita diretamente na corrente sanguínea, por meio de vasos superficiais. É utilizada para fármacos que não são absorvidos por via oral. A via permite um efeito rápido e um grau de controle máximo sobre os níveis circulantes do fármaco (CLARK et al, 2013). É valiosa para uso emergências; permite a titulação da dose; geralmente é necessária para proteínas de alto peso molecular e fármacos peptídicos (GILMAN, 2012). É vantajosa para administrar fármacos que podem causar irritação quando administrados por outras vias, porque o fármaco se dilui no sangue rapidamente. Porém, diferentes dos fármacos usados no TGI, os que são injetados não podem ser retirados por meio de estratégias como a ligação a carvão ativado. A administração pode inadvertidamente introduzir bactérias e outras partículas de infecção por meio de contaminação no local da injeção. Ela também pode precipitar componentes do sangue, produzir hemólise ou causar outras reações adversas pela liberação muito rápida de concentrações elevadas do fármaco ao plasma e aos tecidos. Por isso, os pacientes devem ser cuidadosamente monitorados quanto a reações desfavoráveis, e a velocidade de infusão deve ser cuidadosamente controlada. (CLARK et al, 2013). Na administração por via oral a substância foi introduzida na cavidade oral ou no aparelho digestório por meio de um tubo esofágico ou estomacal. Para a maioria das espécies, um tubo flexível (ou agulha) com a ponta arredondada é introduzido na boca do animal e gentilmente empurrado pelo esôfago até o estômago (BARROS, 2014). A administração do fármaco pela via oral oferece várias vantagens ao paciente. Os fármacos orais são autoadministrados facilmente e, comparado com os fármacos administrados por via parenteral, têm baixo risco de infecções sistêmicas, que podem complicar o tratamento. Além disso, a toxicidade e as dosagens excessivas por via oral podem ser neutralizadas com antídotos, como o carvão ativado (CLARK et al, 2013). Porém, apresenta como desvantagens a absorção limitada de alguns fármacos em função de suas características (p. ex., hidrossolubilidade reduzida ou permeabilidade baixa das membranas), vômitos causados pela irritação da mucosa gastrointestinal, destruição de alguns fármacos pelas enzimas digestivas ou pelo pH gástrico baixo e irregularidades na absorção ou propulsão na presença de alimentos ou outros fármacos. Uma ampla variedade de preparações orais é disponibilizada, incluindo preparações revestidas (entéricas) e de liberação prolongada (GILMAN, 2012). Na administração por via subcutânea, aplica-se a injeção de solução sob a pele do animal, a qual deve ser levantada antes da aplicação. É realizada com agulha hipodérmica curta (normalmente 25x5 mm ou mais fina), passando apenas pela derme, o mais próximo da superfície, formando uma pápula após a administração da substância. As áreas dorsolaterais do pescoço, ombro e flancos são as regiões de escolha (BARROS, 2014). A via subcutânea não deve ser usada com fármacos que causam irritação tissular, porque pode ocorrer dor intensa e necrose (CLARK et al, 2013) e é inadequada para grandes volumes. É adequada para algumas suspensões pouco solúveis e para instilação de implantes de liberação lenta. A absorção é imediata no caso de soluções aquosas, e lenta e prolongada, no caso das preparações de depósito (GILMAN, 2012). Pela via intramuscular a substância é injetada no músculo esquelético na forma de soluções oleosas ou suspensões. Os músculos de grande superfície são as regiões mais utilizadas. Devem ser usadas agulhas de tamanho similar às empregadas nas injeções subcutâneas e a profundidade no tecido deve ser de aproximadamente 5 mm. Estruturas ósseas, nervos e vasos sanguíneos devem ser evitados (BARROS, 2014). Os fármacos administrados por via intramuscular podem estar em soluções aquosas que são absorvidas rapidamente ou em preparações especializadas de depósito que são absorvidas lentamente. As preparações de depósito, com frequência, consistem em uma suspensão do fármaco em um veículo não aquoso, como o polietilenoglicol. À medida que o veículo se difunde para fora do músculo, o fármaco precipita-se no local da injeção. O fármaco então se dissolve lentamente, fornecendo uma dose sustentada durante um período de tempo prolongado. Exemplos de fármacos de liberação prolongada são o haloperidol de liberação sustentada e o depósito de medroxiprogesterona. Estes fármacos produzem efeitos neuroléptico e contraceptivo prolongado, respectivamente (CLARK et al, 2013). Essa via é contraindicada durante o tratamento anticoagulante, pois pode interferir com a interpretação de alguns exames diagnósticos (GILMAN, 2012). Algumas vantagens são absorção rápida, administração em pacientes inconscientes, adequada para volumes moderados, veículos aquosos, não aquosos e suspensões. Algumas desvantagens são precipitação da droga, diferença de pH entre a droga e os fluidos corporais pode haver formação de depósito cristalino no local e dolorosa (CLARK et al, 2013). A via intraperitoneal é normalmente a mais utilizada na experimentação com roedores. A substância é injetada na cavidade peritoneal entre os órgãos abdominais. Normalmente, injeta-se na metade posterior do abdome com o animal contido pelo dorso (BARROS, 2014). A cavidade peritoneal, apesar de proporcionar absorção mais rápida que a via subcutânea, não propicia condição igual à intravenosa. Com isso, pode-se pensar em uma possível irritação nos constituintes desta, como peritôneo e vísceras, já que o fármaco ficará por algum tempo na cavidade (CARREGAROA, 2005). A via retal é empregada para ação local ou sistémica, com absorção rápida por revestimento fino e abundante irrigação sanguínea (GILMAN, 2012). Como 50% da drenagem da região retal não passam pela circulação portal, a biotransformação dos fármacos pelo fígado é minimizada. Como a via de administração sublingual, a via retal tem a vantagem adicional de evitar a destruição do fármaco pelas enzimas intestinais ou pelo baixo pHno estômago. Ela também é útil se o fármaco provoca êmese, quando administrado por via oral, ou se o paciente já se encontra vomitando ou se está inconsciente. A via retal é usada comumente para a administração de antieméticos (combater vômitos). Porém, com frequência, a absorção retal é errática e incompleta e vários fármacos irritam a mucosa retal (CLARK et al, 2013). Algumas vantagens são que pode ser usada quando o paciente não podem ingerir medicamento ou inconsciente, boa opção para uso pediátrico, parte do medicamento não sofre efeito de primeira passagem e não produz irritação gástrica (GILMAN, 2012). 3.2 Influência do pH Muitos fármacos são ácidos ou bases fracas, presentes em solução sob as formas ionizada e não ionizada. A concentração efetiva da forma permeável de cada fármaco no seu local de absorção é determinada pelas concentrações relativas entre as formas ionizada e não ionizada. A relação entre as duas formas é, por sua vez, determinada pelo pH no local de absorção e pela força do ácido ou base fracos, que é representada pela constante de ionização, o pKª. O equilíbrio de distribuição é alcançado quando a forma permeável de um fármaco alcança uma concentração igual em todos os espaços aquosos do organismo (GILMAN, 2012). No experimento, observou-se que o rato 1, onde realizou-se uma ligadura na porção final do estômago, o fármaco não atingiu o intestino e como ficou em um meio ácido e não foi absorvido, o animal não apresentou o efeito observado com a administração da Estricninca, não teve convulsões. Na administração via oral do fármaco no rato 2 (sem ligadura) observou-se que após alguns minutos o animal apresentou convulsões tônicas e simétricas em todos os músculos esqueléticos. A Estricnina é um alcaloide de caráter básico. Quando inserida no meio ácido do estômago, onde o pH varia de 1,2 a 3,0, ele se ioniza e não é absorvido pela mucosa do estômago. Para ser absorvido é necessário que ele chegue ao intestino que seria um meio básico, onde seria não ionizado e então melhor absorvido. Assim ocorreu com o rato 2, o fármaco alcançou o meio básico e foi absorvido. Na segunda parte do experimento aplicou-se bicarbonato de sódio no rato com a ligadura, com isso alcalinizou-se o estômago e o meio ficou básico, assim a Estricnina foi absorvida, pois o fármaco não ionizou tornando-se mais lipossolúvel, sendo facilmente absorvido pelo estômago. Com a absorção do fármaco o rato 1, apresentou o efeito esperado, as convulsões. Diversos fatores têm implicações evidentes na absorção e excreção de muitos fármacos. O estabelecimento dos gradientes de concentração dos eletrólitos fracos através das membranas com gradiente de pH é um processo físico e não depende de um sistema de transporte ativo de eletrólitos. Os únicos requisitos são uma membrana permeável preferencialmente a uma forma do eletrólito fraco e um gradiente de pH através da membrana. Contudo, o estabelecimento do pH é um processo ativo (GILMAN, 2012). Fármacos altamente lipossolúveis atravessam de modo rápido a membrana celular e, em geral, entram nos tecidos com uma velocidade determinada pelo fluxo sanguíneo (CLARK et al, 2013). 4 CONCLUSÃO Assim, cada via de administração dos fármacos apresenta singularidades ligadas à forma de aplicação e a absorção. Isso determina diretamente na eficácia da droga e no tempo da resposta do fármaco. Outros fatores têm importante influência na biodisponibilidade do fármaco no organismo, como o mecanismo de primeira passagem, o pH, e a interação com outros fármacos ou alimentos. Portanto, as propriedades do tratamento ou condição clínica do paciente, e o conhecimento das vias de administração são essenciais para a escolha da mais específica, eficaz e benéfica ao tratamento. REFERÊNCIAS ANVISA. Bula do Midazolam. União Química Farmacêutica Nacional S/A: Embu Guaçu – SP. Disponível em: http://www.anvisa.gov.br/datavisa/fila_bula/frmVisualizarBula.asp?pNuTransacao=11 090932013&pIdAnexo=1926735. Acesso em: 16 de setembro de 2019. BARROS, C. A. Guias de Administração, medicamentos e eutanásia para animais em experimentação. UNIFIL - Centro Universitário Filadélfia. 2014. CARREGAROA, B.; CASTRO, M.B.; MARTINS, F.S. Estudo da ação inflamatória aguda do tiopental intraperitoneal em ratos. Arq. Bras. Med. Vet. Zootec. vol. 57 nº 2. Belo Horizonte, 2005. CLARK, M. A. et al. Farmacologia Ilustrada. Tradução e Revisão Técnica: Augusto Langeloh. 5. ed. Porto Alegre: Artmed, 2013. GILMAN, A.G. As Bases Farmacológicas da Terapêutica. 12ª ed. Rio de Janeiro: McGraw-Hill Interamericana, 2012.