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A ca d êm ic a: M ar ia B ea tr iz S . d e A lb u q u er q u e – F ar m ác ia 4 /1 0 1 Estuda a maneira de como as drogas influenciam os processos do organismo pela sua interação com receptores específicos e, portanto, seus mecanismos de ação e seus efeitos resultantes. O que o fármaco faz no organismo? ✓ Fármaco → Alvo Farmacológico. ✓ A resposta é proporcional a dose. Alvos farmacológicos: são proteínas carreadoras, enzimas, canais iônicos e receptores. São todas proteínas. Presentes no organismo. • Para entendermos e verificarmos a atividade devemos conhecer a estrutura. Proteínas: As proteínas são constituídas de aminoácidos. Os aminoácidos são constituídos por cadeias de carbono, ligadas a átomos de hidrogênio, oxigênio, nitrogênio e as vezes a enxofre, contendo um grupo carboxila e um grupo amina. As ligações entre os aminoácidos (carboxila com o grupamento amina) são denominadas ligações peptídicas. Os aminoácidos podem constituir peptídeos, polipeptídeos e proteínas. São cerca de 20 a 24 aminoácidos que compõem as proteínas. As proteínas tendem a sua forma, de acordo com a polaridade dos radicais dos aminoácidos vizinhos, que pode possuir cargas contrarias ou semelhantes e isso repele ou aproxima os aminoácidos, formando uma conformação. Proteínas carreadoras são estruturas terciarias, no processo de excreção no túbulo renal por exemplo. Proteína quaternárias: hemoglobina → possui 4 globinas e no meio tem um grupo M que gruda elas, algumas doenças (anemia falciforme, etc) é devido a defeitos na globina. ALVOS FARMACOLÓGICOS Canais iônicos: é uma proteína quaternária que devido sua estrutura permite um canal que separa os 2 lados. Permite às passagens de íons, cada canal permite íons diferentes. Esses íons possuem pelo menos duas grandes importâncias: alterar a polaridade da membrana ou ativar enzimas intracelulares. Ex.: Cálcio. O canal abre e fecha devido à mudança na conformação da proteína e isso ocorre pois existem cargas elétricas que irão passar pela membrana e se for possível, quem se liga ao canal. Por isso temos dois tipos de canais, os VOC (canal operado por voltagem) e os ROC (canal operado por voltagem). → VOC: a voltagem da membrana que dirá se o canal irá abrir ou não. Canais iônicos operados por ligante: quanto tem na proteína um lugar onde a droga pode se ligar, chama-se sítio de ligação e pode mudar a estrutura da proteína e o íon passa. *Quando a droga liga-se a uma proteína ela enfraquece as ligações com aminoácidos alterando sua forma. Quando a droga desliga-se da proteína ela volta como era antes. Excesso de K pode causar uma parada cardíaca, muito Ca 2+ circulando há uma contração excessiva, excesso de Na, despolariza muitas vezes e ocorre taquicardíaca. A droga não precisa se encaixar no canal iônico para mudar a conformação, a diferença de potencial da membrana faz este efeito. Como por exemplo, o nodo sinoatrial. A D-tubocurarina bloqueia o sítio de ligação impedindo a passagem do íon. • Em um mesmo canal iônico pode ter sítios diferentes de um fármaco que modula o canal. • O canal iônico está presente em várias células diferentes e bloqueando determinado canal prejudica a dinâmica de vários órgãos. A ca d êm ic a: M ar ia B ea tr iz S . d e A lb u q u er q u e – F ar m ác ia 4 /1 0 2 • Os canais são diferentes devido a voltagem de cada íon. • O sistema nervoso central manda um impulso nervoso, que segue numa fibra nervosa. Conecta-se com uma segunda fibra nervosa. Na primeira fibra, há entrada de íons Na e K (VOC), no final desta, o axônio libera um neurotransmissor, e no outro neurônio, há presença de canais iônicos operados por receptores, onde o neurotransmissor irá se encaixar. Quando isso ocorre o canal se abre, entra Na despolarizando a célula e abre-se canais operados por voltagem. Um exemplo destes tipos de canais encontra-se nos gânglios Ng. Proteínas carreadoras: Proteínas carreadoras possuem sítios de ligações específicos para determinados substratos. Não criam passagem contínua como os canais iônicos. Quando ocorre despolarização → neurônio é jogado para o espaço neurotransmissor (noradrenalina) → esse mecanismo é iniciado por proteínas carreadoras → a noradrenalina sai do sangue após liberada e vai para o citoplasma onde lá é degradada. Esse processo ocorre também com dopamina e serotonina, que tem esse tipo de captação neuronal. • Ex. 1: excesso de noradrenalina na α1 dilata os olhos. • Ex. 2: antidepressivos tricíclicos bloqueiam a captura 1. • Ex. 3: bloqueadores seletivos de receptação de seretonina. Enzimas: catalisa uma reação; é uma proteína que tem sítio de ligação. O substrato se liga no sítio ativo e sai moléculas produzidas. A enzima monoaminoxidase (MAO) degrada a noradrenalina. Quando a MAO é inibida não tem degradação, ocorrendo uma saturação de noradrenalina no citoplasma e fenda (interstício). • Inibidores da MAO-A: antidepressivos – bloqueiam noradrenalina. • Inibidores da MAO-B: Parkinson, etc – bloqueiam dopamina. • Enzima quaternária – muito polar não passa barreita hematoencefálica, etc. Faz contração muscular liberando acetilcolina. A enzima acetilcolinesterase degrada a acetilcolina, se houver bloqueio da enzima ocorre excesso de acetilcolina. RECEPTORES Uma vez que a droga tenha formado uma ligação funcional com seu receptor (isto é, um complexo droga-receptor tenha sido formado), uma corrente, ou cascata, de eventos celulares é ativada, o que culminará nos efeitos bioquímicos e fisiológicos da droga. Tal cascata de eventos celulares, desencadeada pela ligação ao receptor então é amplificada, é denominada de transdução de sinal. • Receptores transmembrana acoplados a proteína G. Tem 7 α-hélices passando pela membrana, com uma ponta para fora e outra para dentro da membrana (pode ser C ou N terminal), o sítio de ligação estará na parte externa. Portanto é um receptor transmembrana acoplado a proteína G. Receptores acoplados a proteína G fazem uso de mensageiros secundários intracelulares para sua transdução de sinal. Algumas drogas ao se ligar ativam esses mensageiros, enquanto outras podem inibi-los. O AMPc, o IP3, o DAG e GMPc são exemplos desses mensageiros. A ca d êm ic a: M ar ia B ea tr iz S . d e A lb u q u er q u e – F ar m ác ia 4 /1 0 3 Alteração dos aminoácidos nas enzimas (α1, α1a, α1b), estão geralmente localizados em lugares opostos, precisando a seletividade de um fármaco. Muitos efeitos colaterais se dá pela não seletividade dos fármacos. - Receptor acoplado a proteína G fosforilada (pode perder fósforo). Proteína G precisa ser ativada; para ser ativada a droga faz essa função. Ativando, a proteína tem função estimulatória Gs (ativa enzima) ou inibitória Gi (inativa a enzima). A ligação de um agonista (fármaco ligante) ao RAPG (receptor que envolve a associação física do receptor com a proteína G) ativa a proteína G associada pela troca de GDP em GTP, o que estimula a subunidade α da β γ. Uma proteína G ligada ao GTP está ativa, ou "ativada", enquanto que uma proteína G que está ligada ao GDP está inativa, ou "desativada". A proteína G pode facilitar a abertura de canal iônico. • Receptores transmembranaligados a quinase. Uma única proteína tem duas funções. A parte externa da proteína tem sítios ligantes (receptor). Ex. fator de crescimento. A parte interna funciona como enzima (mas precisa de um ligante para funcionar). Ex. insulina. Este tipo de receptor é 2 em 1, pois quando o ligante se encaixa na parte externa, a parte interna do receptor vira uma enzima. A ca d êm ic a: M ar ia B ea tr iz S . d e A lb u q u er q u e – F ar m ác ia 4 /1 0 4 • Receptores intracelulares – hormonas esteroides Receptores para os esteroides (testosterona, estradiol, cortisol, aldosterona, etc.) Possui 2 subunidades, uma vez ativado requer tempo para ter resposta celular, ele sinaliza síntese proteica, influência no processo de tradução. Anabolizantes: induzem síntese proteica, são esteroides (colesterol, hormônios sexuais, mineralocorticoides - aldosterona) são constituídos por 3 ciclos de hexano e 1 pentano (ciclopentanodeidrofenantreno). Esteróide passa na membrana liga-se a subunidade citoplasmática → núcleo → encontra a subunidade proteica nuclear → ativa → interfere no processo de síntese proteica (aumentando ou inibindo). Exemplo: temos um glicocorticoide, como é lipossolúvel passa facilmente através da membrana, na membrana existe uma subunidade do receptor, o qual são solúveis, quanto a unidade citoplasmática quanto a nuclear. O esteroide quando entra se fixa na subunidade citoplasmática, a subunidade junto com o esteroide entra no núcleo e quando isso ocorre se junta com a fração nuclear. Quando os três estão juntos o receptor esta ativo. E há uma regulação da síntese proteica, aumentado ou diminuindo a síntese de alguns tipos de proteínas. ! As drogas precisam se ligar aos receptores para produzir seus efeitos. As moléculas das drogas formam ligações químicas com os receptores, e a força dessas ligações é determinada pela afinidade do receptor pela droga (a soma total das forças de atração entre a droga e seus receptores). ! Algumas poucas substâncias, entretanto, são capazes de formar ligações fortes co-valentes (irreversíveis) com seus receptores. Os receptores são geralmente destruídos por causa dessas ligações. Os efeitos dessas substâncias ou drogas somente podem ser terminados uma vez que estruturas protéicas apropriadas, contendo novos sítios de ligação de receptores, tenham sido sintetizadas. Isso explica a prolongada duração de sua ação. Exemplos de drogas ou substâncias que formam ligações co- valentes com seus receptores são os pesticidas organofosforados e a droga anti-hipertensiva fenoxibenzamina, que é usada para estabilizar a pressão sanguínea de pacientes que sofrem de feocromocitoma, antes de uma intervenção cirúrgica. A afinidade pode ser definida como a tendência que as moléculas da droga são atraídas para seus receptores. Quanto maior for à afinidade de uma droga por seus receptores, mais potente será a droga. VIAS DE TRANSDUÇÃO A droga atinge o seu alvo farmacológico, inicia uma sequência de ações até que a célula responda, e haja então uma resposta celular. A sequência que ocorre no interior da célula denomina-se transdução de sinal. • Como a célula traduz, identifica esse sinal acionado pela droga? Provavelmente estes processos de transdução pode dar origem a novos medicamentos, pois as maiores partes dos medicamentos atuam fora da célula, nos receptores, mas atualmente no mercado tem chegado novas drogas que atuam no interior da célula. Droga → Alvo molecular → A + B + C + D (transdução) → Resposta celular Existem vias distintas de sinal dentro da célula, que são rotas bioquímicas. O citoplasma é como uma sopa de substâncias. AMPc GMPc NO IP3(Inositol trifosfato), Dg (diacil glicerol), Ca (cálcio) A ca d êm ic a: M ar ia B ea tr iz S . d e A lb u q u er q u e – F ar m ác ia 4 /1 0 5 Via do AMP cíclico (3´5´-adenosina-monofosfato-cíclico); AMPc é originado através da quebra de ATP. Para ocorrer essa quebra precisa de adenilato ciclase (enzima). Só funciona se tiver o anel cíclico. A ativação da proteína G gera o 2º mensageiro = AMPc. Na membrana celular é encontrado o B receptor (transmembrana), o ligante quando se liga ativa a proteína Gs, ativando a enzima adenilato ciclase que transforma ATP em AMPc. Esse AMPc ativa uma proteína quinase A (enzima que causa fosforilação) essa enzima ativada causa relaxamento do músculo liso, por exemplo. Exemplo: uma pessoa que faz exercício físico a adrenalina liga- se ao B receptor transformando ATP em AMPc. Caso a proteína seja inibitória não ocorrerá transformação de ATP para AMPc e a célula não fará sua função. Ex.2: musculo liso da arvore respiratória: encontrado no brônquio, traqueia e bronquíolo. Tem um receptor B2 que é ativado pela adrenalina, ativado, ativa a adenilato ciclase que transforma ATP em AMPc, que ativa a PKA, ocorre fosforilação → relaxamento → maior capacidade de oxigenação. Na asma ocorre bronco constrição a droga antagonista salbutamol ativa a B2 para aumentar fluxo de O2. Via do GMP cíclico Monofosfato cíclico de guanosina. Endotélio vascular precisa de um aminoácido L-Arginina e a enzima NO-Sintase precisa de um estímulo. Por exemplo, estresse de estiramento (esticamento do endotélio) ocorre com o aumento da PA ou histamina. Uma vez estimulada a L-Arginina é transformada em L-Citrulina. O NO (óxido nítrico) é formado em radical livre. O NO formado sai do endotélio e vai para o músculo liso, no músculo liso ele ativa a enzima chamada guanilato ciclase e transforma GTP em GMPc → ativa a proteína quinase G → ocorre dilatação do vaso sanguíneo por exemplo. Ligante → alvo farmacológico (canais iônicos, proteínas carreadoras, enzimas, receptores) → ativação da vida (2º mensageiro) → resposta celular. Óxido nítrico (NO) é um gás que age como um ligante. Como os hormônios esteróides, pode se difundir diretamente através da membrana plasmática graças ao seu pequeno tamanho. Um dos seus papéis chave é ativar uma via de sinalização no músculo liso em torno dos vasos sanguíneos, aquela que faz o músculo relaxar e permite que os vasos sanguíneos se expandam (dilatação). De fato, a droga nitroglicerina trata doenças do coração desencadeando a liberação de NO, dilatando os vasos para restaurar o fluxo sanguíneo para o coração. NO tem se tornado melhor conhecido recentemente porque a via que ele afeta é alvo de medicamentos prescritos para disfunção erétil, como o Viagra. O ligante amplifica ou atenua a síntese de óxido nítrico e a subsequente produção de GMPc. A ca d êm ic a: M ar ia B ea tr iz S . d e A lb u q u er q u e – F ar m ác ia 4 /1 0 6 Via do IP3 Receptores como o muscarínico da acetilcolina (M) estão acoplados com uma proteína G que estimula a fosfolipase C. Essa catalisa a hidrólise do PIP2 a produzir trifosfato de inositol (IP3) e diacilglicerol (DAG). O IP3 por sua vez pode estimular outros mensageiros intracelulares, tais como o cálcio ou a calmodulina e o DAG estimula a proteína-cinase C. Essa atua fosforilando a proteína alvo. CHOQUE: incapacidade de irrigaçãodos órgãos (perda de tônus), cai a pressão arterial, diminui a perfusão, diminui função dos órgãos. Drogas anti-hipertensivas podem levar a isso. CHOQUE ANAFILÁTICO: quando alguém é sensível imunologicamente a algo (alergeno) o corpo não reconhece como meu, o corpo então interpreta essa alergia como agressor. Ex. penicilina, AAs, toxina abelha, proteínas. Muitos não causam alergias, mas pessoas atópicas são mais fáceis de adquirir alergias. • Célula apresentadora (Ag) tenta reconhecer a molécula “estranha” e sinaliza por meio de intraleucinas os linfócitos; os linfócitos produzem anticorpos (IgE), os IgE se depositam numa célula (na membrana), a célula se chama mastócito (encontrado na pele, trato respiratório e trato gastrointestinal). Essa célula é cheia de histamina. Quando uma pessoa entra em contato 2x ou mais com o alergeno ele fixa-se no IgE e rompe a membrana do mastócito liberando toda histamina, sai do trato respiratório e vai para o sangue e endotélio. A histamina permite a entrada de Ca +2 na célula e continua o mesmo processo. O individuo fica sem ar devido a broncoconstrição e diminuição da PA. CHOQUE SÉPTICO / SEPSE: infecção que está ocorrendo dentro do vaso sanguíneo, tudo começa com uma bactéria. Pessoas de risco são imunodeprimidos, idosos, crianças, pacientes de UTI. Uma bactéria suscetível é a E. coli, que possui LPS (lipopolissacarideo), mesmo com a morte da bactéria ainda pode ter no organismo a LPS que tem uma estrutura negativa, podendo ativar a enzima calicuína, que transforma cininogênio em bradicinina (gerada fisiologicamente; mas em excesso é complicado). Bradicinina vai atuar principalmente nos vasos sanguíneos. EREÇÃO PENIANA: SNC ativa vias nervosas parassimpáticas, esse estimulo pode ocorrer por visão, tato, cheiro, metalização e situação de relaxamento (com influencia de níveis hormonais). O pênis é constituído por dois grandes tubos, que são os corpos cavernosos, os quais são constituídos por vasos sanguíneos (trabéculas, que são tecidos de musculo liso e possuem vasos sanguíneos). A ereção resulta de uma vasodilatação, depois de um estimulo sensorial, que parte do SNC (visual, tato, etc.). O estimulo que parte do SNC central, manda fibras parassimpática colinérgicas que quando chegam na região sacral, A ca d êm ic a: M ar ia B ea tr iz S . d e A lb u q u er q u e – F ar m ác ia 4 /1 0 7 irão se inervar à genitália masculina ou feminina. Quando estas fibras colinérgicas chegam nos vasos sanguíneos dos corpos cavernosos, elas liberam acetilcolina. No tecido erétil causa vasodilatação. O sangue entra e impedem a saída momentânea, desta maneira tem mais fluxo de sangue entrando e saindo. Para reverter este processo, existe um mecanismo, através da adrenalina, a qual atua em Alfa-1 e faz a vasoconstrição. A primeira droga útil foi a sildenafila (viagra) “seletivo” para PDE-5. A sildenafila bloqueia a PDE-5 e não ocorrera inibição do GMPc, e o sistema fica ligado. Quanto mais tempo o pênis fica ereto, maior a coagulação intracavernosa, podendo dar taquicardia, vasodilatação nas pernas etc. Ex.: paciente com uso de sildenafila teve infecção urinária devido ao PDE5 que regula o GMPc, bloqueando com viagra, essa PDE ficará em relaxamento por muito tempo, diminuindo a PA. H1 (histamina), B1 (bradicinina) e M (acetilcolina). Todos são receptores transmembranas; quando ativados, ativam a proteína G que permetirá a entrada de íons Cálcio, o Ca dentro da célula ativa a enzima NO-sintase que transforma L-Arginina em NO + citrulina. Adjacente a essa célula endotelial está o musculo liso, onde o NO chegará lá no musculo liso e ativa a enzima guanilato ciclase, essa enzima transforma GTP em GMPc → ativa a proteína quinase G, essa proteína medeia fosforilações proteicas que vai relaxar o vaso sanguíneo, dependendo da intensidade poderá diminuir o tônus vascular e diminuir P.A. O GMPc não fica pra sempre elevado, há enzimas que o degradam em GMP impedindo a ativação da proteína quinase G. A enzima que faz isso é a fosfodiesterase (PDE), é um grupo enzimático com vários tipos, chamados de isoformas de 1 a 12. As enzimas PDE3, PDE4 e PDE5 estão espalhadas em todo o organismo. Ex.: no cérebro é encontrada a 3 e 4; no pulmão 3 e 4; coração 3 e 4; nos vasos 3,4 e 5; no tecido erétil principalmente a 5. A grande maioria dos fármacos se ligam fracamente aos alvos porque os receptores estão geralmente inativos e são ativados pelos agonistas. Droga agonista: Tem afinidade + atividade intrínseca. A afinidade é a capacidade de se ligar ao alvo farmacológico (receptor, por exemplo). A atividade intrínseca (capacidade de ativar o receptor e obter a resposta celular). Receptor modula uma proteína G que ocorrerá estimulação ou inibição. O ligante no receptor primeiramente induzirá uma resposta estimulatória. • agonista parcial: um fármaco que não produz o efeito máximo mesmo que todos os receptores estejam ocupados pelo agonista parcial, ex. nalorfina. Canal iônico com agonista endógeno aumenta o tamanho do canal mas pode ser aplicado substâncias exógenas (diazepam). Com a abertura com diazepam o canal de Cl - diminui a voltagem da membrana do SNC. Droga antagonista: Pode ser competitivo e não competitivo. • competitivo – duas drogas competindo por algo (alvo farmacológico) e podem se ligar. É um fármaco que compete com ligante endógeno pelo receptor. Tem somente afinidade, não tem atividade intrínseca (a chave entra mas não consegue virar, e a chave original não consegue entrar). Ex.: musculo liso do trato gastrointestinal, a acetilcolina liga-se ao receptor muscarinico causando contração – peristaltismo, ocorrendo A ca d êm ic a: M ar ia B ea tr iz S . d e A lb u q u er q u e – F ar m ác ia 4 /1 0 8 diarreia. Quando a pessoa esta com diarreia demais se utiliza uma droga (escopolamina) que competirá com a acetilcolina, ele tem afinidade com o muscarínico e bloqueia a ligação da Ach no receptor. ! Quando a droga liga-se ela muda a conformação até chegar um momento que diminui a força de ligação entre elas e a droga sai e o alvo volta ao normal. • não-competitivo - liga-se a um local diferente daquele do agonista. Induz alteração conformacional no receptor de forma que o agonista não “reconhece” o local de ligação. Mesmo concentrações elevadas de agoista não conseguem reverter esse antagonismo, por isso é denominado de irreversível. Ex.: A nifedipina é um antagonista não competitivo por que não compete com a adrenalina e bloqueia diretamente o canal de Ca 2+ . Ele é pior por que o atenolol permite a ligação de adrenalina já a nifedipina bloqueia tudo. Ex.1: A morfina é uma droga agonista, quando injetada em camundongo ela faz contração no músculo do cóccix do animal, quando ativado, a cauda do animal sobe. Em 0,5mg/kg: 1 levantou o rabo 1mg/kg: 3 levantaram o rabo 3mg/kg: 5 levantaram o rabo 6mg/kg: todos levantaram o rabo. A ca d êm ic a: M ar ia B ea tr iz S . d e A lb u q u er q u e – F ar m ác ia 4 /1 0 9 Ex.2: A naloxona é um antagonista opioide. Antes de injetar a morfina foi injetado a naloxona e não ocorreu resposta nenhuma. • A naloxona prova que é um antagonista competitivopois foi necessário aumentar a dose de morfina para 7mg para todos os ratos levantarem a cauda enquanto a naloxona não sofreu aumento de dose. Se aumentar a dose de naloxona teria que aumentar muito a dose de morfina para ser suscetível. Livros de Apoio (alguns foram utilizados nesse resumo): • Farmacologia: uma abordagem didática. Autor. Prof. Dr. Gustav Schellack, Editora Fundamento Educacional, 2006. • Atlas de Farmacologia de Netter. Autor. Robert Raffa, Scott Rawls e Elena Beyzarov, Editora Artmed, 2007. • Farmacologia Clínica. Autor. James M. Olson, Editora Artmed, 2009. Ex.3: Foi administrado 10mg de extrato de planta e depois administrado morfina. • Não foi obtido efeito máximo, é um antagonista não competitivo; nas doses de 5 e 6mg os ratos não continuaram levantando o rabo. A droga nifedipina bloqueia o canal de Ca 2+ e não é competitiva pois não compete com a adrenalina no receptor. Bloqueando o canal de cálcio a célula não terá sua ação, pois precisa da presença do cálcio.
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