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UNIVERSIDADE DE CRUZ ALTA Curso de Farmácia Disciplina de Farmacodinâmica Prof. Dra. Gabriela Bonfanti Azzolin 1 Introdução a Farmacodinâmica Curso de Farmácia Disciplina de Farmacodinâmica Profa. Dra. Roberta Cattaneo Farmacodinâmica - Estudo dos efeitos bioquímicos e fisiológicos dos fármacos e seus respectivos mecanismos de ação; Mecanismo de Ação = alterações bioquímicas ou fisiológicas que modificam a função fisiológica; Efeito = observável ou mensurável devido redução dos sintomas. fármaco Componentes celulares • proteínas • enzimas • receptores-alvo Ação do fármaco EFEITO AO NÍVEL CELULAR Farmacodinâmica Ações farmacológicas - Específicas – combatem a causa da doença; ex: antibiótico - Inespecífico – apenas aliviam as manifestações clínicas; ex: analgésicos e ansiolíticos. Efeitos farmacológicas - Influenciáveis por: dieta, exercício, horário de administração, regularidade de uso, associações, idade... - Fármacos não criam efeitos apenas modulam funções fisiológicas intrínsecas. Farmacodinâmica Mecanismo de ação: reações químicas e transformações celulares. Farmacodinâmica Múltiplos efeitos Múltiplos mecanismos de ação Age em um tipo de receptor Age em diferentes tipos de receptores A maioria dos fármacos precisa se ligar a um receptor para provocar um efeito. Farmacodinâmica Mecanismo efetor 1 2 3 4 5 6 UNIVERSIDADE DE CRUZ ALTA Curso de Farmácia Disciplina de Farmacodinâmica Prof. Dra. Gabriela Bonfanti Azzolin 2 Receptores ou alvos farmacológicos: macromoléculas (complexo macromolecular) com o qual o fármaco interage para produzir uma resposta celular. Farmacodinâmica Receptores proteicos Enzimas Moléculas transportadoras Canais iônicos DNA Aceptores: componentes que interagem com o fármaco, mas não causam diretamente qualquer alteração na resposta bioquímica ou fisiológica. Alteram os processos farmacocinéticos. Ex: Albumina Receptores fisiológicos: proteínas que normalmente atuam como receptores de ligantes endógenos. Farmacodinâmica Agonistas parciais Agonistas plenos Agonistas inversos Antagonistas Ligações fármaco-receptor Lig. Covalente: muito fortes, irreversíveis. Lig. Eletrostática: (+ comum + fracas) moléculas com carga iônica, interações dipolo-dipolo, Wan der walls. Lig. Hidrofóbicas: muito fracas. Exigem encaixe preciso. Ligações mais específicas. Constante de dissociação Atividade intrínseca Especificidade farmacológica ESTRUTURA QUÍMICA Agonista primário: se ligam ao mesmo sítio do agonista endógeno. Farmacodinâmica Agonistas: fármacos que ligam-se ao receptor e o ativam, provocando efeitos direta ou indiretamente. Possuem atividade intrínseca. Agonista inverso: estabilizam o receptor na sua forma inativa, na ausência de um ligante regulador. Eficácia negativa. *Atividade constitutiva: mesmo na ausência de agonista, parte dos receptores deve existir na forma ativa (Ra) e produzir um efeito fisiológico. Agonista parcial: mostram eficácia parcial, independente da dose. Agonista pleno (total): mostram eficácia máxima. Resposta dos fármacos: quantificação de agonismo Farmacodinâmica Potência: Avaliar a capacidade de diferentes agonistas produzirem uma resposta. Relacionada com a afinidade fármaco-receptor e eficácia. Eficácia: capacidade de, uma vez ligado a um receptor, dar início à alterações que provocam efeitos. Antagonistas: ao se ligarem a um receptor, competem e previnem a ligação por outras moléculas (agonistas). Interferem na capacidade do agonista de ativar o receptor. Farmacodinâmica 7 8 9 10 11 12 UNIVERSIDADE DE CRUZ ALTA Curso de Farmácia Disciplina de Farmacodinâmica Prof. Dra. Gabriela Bonfanti Azzolin 3 Resposta dos fármacos: quantificação de antagonismo Farmacodinâmica Antagonismo competitivo direto: fármaco com afinidade pelo receptor, mas sem eficácia intrínseca, compete com o agonista pelo sítio de ligação primário do receptor. Produção de um desvio à direita (dependente da concentração) na curva dose-resposta do agonista, sem qualquer alteração na resposta máxima. Altera a potência do agonista primário. Resposta dos fármacos: quantificação de antagonismo Farmacodinâmica Antagonismo não-competitivo: antagonista dissocia-se tão lentamente do seu receptor que sua ação é prolongada. A resposta máxima do agonista é suprimida em algumas concentrações. Altera a eficácia do agonista primário. Antagonismo irreversível: o antagonista se liga ao receptor por meio de ligações covalentes. Antagonista alostérico (inibidor alostérico): interação em sítios diferentes do agonista primário e altera a afinidade do receptor por seu agonista. Agonista alostérico ou coagonista (Ativador alostérico): interação em sítios diferentes do agonista primário aumenta a atividade do agonista. Farmacodinâmica Antagonista competitivo Agonista primário Agonista alostérico ou Coagonista Antagonista alostérico Agonista Parcial x Agonista Pleno Um agonista parcial pode competir com um agonista pleno por sua ligação ao receptor. Podem ser usados terapeuticamente para “atenuar” uma resposta por inibição da estimulação excessiva dos receptores, sem suprimir por completo sua estimulação. Farmacodinâmica Variabilidade farmacodinâmica: - Doenças; - Administração prévia do medicamento - Alteração do número dos receptores - Variabilidade populacional (genética, idade, comorbidades, outros fármacos). Farmacodinâmica Índice terapêutico: LD50/DE50 → seletividade com que o fármaco produz efeitos desejáveis x indesejáveis. Janela terapêutica: faixa de concentração no estado de equilíbrio do fármaco que produzem eficácia terapêutica com efeitos tóxicos mínimos. 13 14 15 16 17 18 UNIVERSIDADE DE CRUZ ALTA Curso de Farmácia Disciplina de Farmacodinâmica Prof. Dra. Gabriela Bonfanti Azzolin 4 Farmacodinâmica Fatores que afetam a relação entre as doses prescritas e os efeitos de fármacos! Mecanismos de ação Mecanismos básicos de sinalização transmembrana: 1. Ligante lipossolúvel que cruza a membrana e age sobre um receptor intracelular; 2. Proteína receptora transmembrana cuja atividade enzimática intracelular é regulada por ligação à um domínio extracelular; 3. Receptor transmembrana que se liga e estimula uma proteína tirosinocinase; Mecanismos de ação Mecanismos básicos de sinalização transmebrana: 4. Canal iônico transmembrana com portão de ligante que pode ser induzido a abrir ou fechar pela ligação de um ligante; 5. Proteína do receptor transmembrana que estimula uma proteína transdutora de sinal (ptn G), a qual por sua vez modula a produção de um mensageiro secundário intracelular. Mecanismos de ação Tipos de receptores farmacológicos: Mecanismos de ação Mecanismos de ação dos fármacos: - Alteram a síntese, armazenamento, a liberação, o transporte ou o metabolismo dos ligantes endógenos (NT, hormônios e mediadores celulares). - Alteram o equilíbrio iônico do sangue, da urina e do TGI. Receptores fisiológicos Ligação ao ligante Propagação da mensagem (sinalização) Domínio de ligação do ligante Domínio efetor Proteínas efetoras Ações reguladoras nos alvos celulares Propagada por transdutores Segundos mensageiros Integração e amplificação dos sinais Receptores Receptores acoplados à proteínas G (GPCRs): Metabotrópicos - Os GPCRs atravessam a membrana plasmática de um lado ao outro formando feixes de 7 hélices. - São reguladores importantes da atividade neural do SNC e do SNA periférico; Mecanismo de ação básico: 1. O ligante extracelular é detectado seletivamente por um receptor da superfície celular; 2. O receptor desencadeia a ativação de uma proteína G citoplasmática; 3. A proteína G ativada, muda a atividade de um elemento efetor (enzima ou canal iônico); 4. Esse elemento modifica a concentração de um segundo mensageiro secundário intracelular. 19 20 21 22 23 24 UNIVERSIDADE DE CRUZ ALTA Curso de Farmácia Disciplina de Farmacodinâmica Prof. Dra. Gabriela Bonfanti Azzolin 5 Receptores Proteínas G:- Família de proteínas reguladoras triméricas (α, β, γ). - 3 famílias principais: Gs, Gi, Gq; - No estado basal, a subunidade α contém GDP ligado e o complexo α-GDP:βγ está acoplado ao receptor. Família Ação Efetor 2° mensageiro Gs Estimuladora ↑ Adenilatociclase ↑AMPc Gq Estimuladora ↑ Fosfolipase C ↑ IP3, diacilglicerol (DAG) Ca2+ intracelular Gi Inibitória ↓ Adenilatociclase outros ↓ AMPc Receptores Ativação da Proteínas G: 1. Ligação de um agonista; 2. Alteração da conformação do receptor 3. Acoplamento da proteína G; 4. A subunidade α troca GDP que tem acoplado por GTP; 5. A subunidade α libera o dímero βγ → moléculas sinalizadoras. Ligação do ligante no receptor Ativação da proteína G Ativação do elemento efetor Ação de 2° mensageiro Receptores A proteína G permanece ativa até que o GTP ligado à subunidade α seja hidrolisado em GDP. Receptores Ciclo da proteína G Receptores Segundos mensageiros Monofosfato cíclico de adenosina (AMPc) - Sintetizado pela adenilato ciclase; - Estimulado por Gs e inibido Gi; -Estimulação das proteinocinases dependentes de AMPc (PKA) PKA → fosforila uma variedade de alvos fisiológicos (enzimas metabólicas, proteínas transportadoras e reguladoras, canais iônicos e fatores de transcrição). O AMPc intracelular é degradado a um metabólito inativo, 5´AMP, pela enzima fosfodiesterase (PDE), terminando sua ação. Receptores Fosfoinositídeos e Cálcio - Sintetizado pela fosfolipase C; - Estimulado por Gq e receptores tirosinocinase; -Promove a quebra de um componente da membrana (PIP2) em trifosfato de inositol (IP3) e diacilglicerol (DAG). DAG → fica na membrana e ativa a proteinocinase C. IP3 → se difunde na célula e abre canais de Ca 2+. O IP3 é inativado por desfosforilação. O DAG é inativado ou convertido de volta em fosfolipídeos. O Ca2+ é removido do citoplasma por bombas de Ca2+. Ca2+ + Calmodulina = regulação da atividade de proteinocinases e outras enzimas. 25 26 27 28 29 30 UNIVERSIDADE DE CRUZ ALTA Curso de Farmácia Disciplina de Farmacodinâmica Prof. Dra. Gabriela Bonfanti Azzolin 6 Receptores Segundos mensageiros: Fosfoinositídeos e Cálcio Receptores Receptores ionotrópicos Canais iônicos -Complexo proteico formado pela disposição circular de várias subunidades de proteína; - Presença farmacológica produz modificações conformacionais , alterando a abertura do canal. -Receptor que transmite o seu sinal através da membrana plasmática aumentando a condutância transmembrana do íon relevante e, assim, alterando o potencial elétrico através da membrana. - Abertura controlada por ligante ou por voltagem; - Produz respostas rápidas; -Envolvido na transmissão sináptica rápida. Canal de sódio regulado por ligante. Receptores Receptores transmembrana com atividades enzimáticas -Receptores de membrana fisiológicos com domínios de acoplamento aos ligantes e atividade enzimática intrínseca na superfície citoplasmática da célula. - mecanismos de alguns hormônios tróficos (insulina, crescimento epidérmico,...) Receptores Domínio de ligação extracelular Domínio citoplasmático enzimático Tirosinocinase Serinocinase Guaniliciclase Receptores Receptores transmembrana com atividades enzimáticas: Receptor tirosinocinase - a ligação de um ligante no domínio extracelular do receptor ativa a tirosinocinase citoplasmática; - A ativação promove a fosforilação dos resíduos de tirosina em diferentes proteínas-alvo de sinalização; Um só tipo de receptor ativado modula vários processos bioquímicos. Receptores Receptores de citocinas - receptores de ligantes peptídeos (GH, eritropoetina, interferons) e reguladores de crescimento e diferenciação; - Quando ativado, uma proteína tirosinocinase da família Janus- cinase (JAK) liga-se de forma covalente ao receptor → fosforilação dos resíduos de tirosina → ativa um grupo de proteínas STAT (transdutoras de sinal e ativadoras de transcrição) - → dirigem-se para o núcleo para transcrição de genes específicos. Modulação gênica 31 32 33 34 35 36 UNIVERSIDADE DE CRUZ ALTA Curso de Farmácia Disciplina de Farmacodinâmica Prof. Dra. Gabriela Bonfanti Azzolin 7 Receptores Receptores intracelulares Receptores hormonais nucleares - As proteínas receptoras são fatores de transcrição capazes de regular a expressão dos genes que controlam vários processos fisiológicos (reprodução, desenvolvimento e metabolismo); - ex: glicocorticóides: no estado inativo os receptores para esteróides estão localizados no citoplasma e entram no núcleo depois do acoplamento do ligante. - em outros exemplos o receptor pode estar localizado no núcleo. Resumindo receptores Resumindo receptores Ação de fármacos não mediados por receptores Análogos estruturais: Ex: sulfonamida análogo purinas e pirimidinas – tratamento neoplasia Prófármacos: Ex: L-DOPA metabolizado a dopamina Inibição de enzimas catabólicas Ex: Inibidores acetilcolinesterase – aumenta acetilcolina. Interferência nos processos de transporte Ex: Recaptação – neurotransmissores Ações gerais dos fármacos: ESTIMULANTES DEPRESSORAS IRRITAVIVAS CITOTÓXICA ANTIMICROBIANA SUBSTITUTIVA SUPRESSIVA Processos Adaptativos O efeito de um fármaco diminui gradualmente quando ele é administrado de maneira contínua ou repetida. DESSENSIBILIZAÇÃO ou TAQUIFILAXIA Pode acontecer em poucos minutos. TOLERÂNCIA: diminuição mais gradual da responsividade a um fármaco, que leva dias ou semanas para se desenvolver. RESISTÊNCIA: empregado para descrever a perda de eficácia dos fármacos antimicrobianos ou antineoplásicos. Processos Adaptativos DESSENSIBILIZAÇÃO ou TAQUIFILAXIA 1. Alteração de receptores: leva minutos. - canais iônicos: impedem a abertura dos canais - receptores acoplados à Ptn G: impedem a ativação da cascata dos 2° mensageiros; 2. Translocação de receptores: diminuição do número de receptores expressos na superfície da célula (internalização). Mais lento. 3. Depleção de mediadores 4. Aumento da degradação metabólica do fármaco 5. Adaptação fisiológica: efeito é anulado por uma alteração fisiológica. 6. Extrusão ativa do fármaco das células: antibióticos e quimioterápicos. 37 38 39 40 41 42 UNIVERSIDADE DE CRUZ ALTA Curso de Farmácia Disciplina de Farmacodinâmica Prof. Dra. Gabriela Bonfanti Azzolin 8 agonista Processos Adaptativos antagonistaDessensibilização Sensibilização A interrupção abrupta dos fármacos deixa a célula hiper ou hiporresponsiva ao ligante endógeno. Translocação de receptores 43
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