Baixe o app para aproveitar ainda mais
Prévia do material em texto
Maressa Ribeiro Vilela, FCMMG, 67B maressa.vilelaa@gmail.com Farmacodinâmica A farmacodinâmica dedica-se ao estudo dos efeitos bioquímicos e fisiológicos dos fármacos e seus mecanismos de ação. As moléculas das fármacos precisam exercer alguma influência química sobre um ou mais constituintes das células para produzir uma resposta farmacológica. Os efeitos das maiorias dos fármacos são atribuídos à sua interação com constituintes específicos da célula. Fármaco: substancia química que, quando aplicada a um sistema fisiológico, afeta o seu funcionamento de um modo específico. 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. O termo receptor ou alvo farmacológico refere-se à macromolécula com o qual o fármaco interage para produzir uma resposta celular. Os fármacos alteram a velocidade ou magnitude de uma resposta celular intrínseca, em vez de produzir reações que antes não ocorriam. Os receptores, geralmente, se encontram na superfície celular (proteínas de membrana), mas também podem estar localizados nos compartimentos intracelulares específicos. Receptores são moléculas proteicas cuja função é reconhecer os sintomas químicos endógenos e responder a eles. O sítio de ligação é o local de ligação do fármaco com o receptor. Uma ligação covalente entre um fármaco e seu receptor tem mais força quando comparada aos outros tipos de ligações químicas. Mas alguns fatores influenciam a ligação do fármaco com o seu receptor, como por exemplo, hidrofobia, hidrofilia, pKa dos ácidos próximos ao sítio de ligação, estereoquímica do fármaco. Receptores acoplados a proteínas G (metabotrópicos) Os GPCRs atravessam a membrana plasmática de um lado ao outro formando feixes de sete α-hélices (heptahelicoidais). Entre os ligandos dos GPCRs estão os neurotransmissores como o ACh, aminas biogênicas como a NE, todos os eicosanoides e outras moléculas sinalizadoras lipídicas, hormônios peptídicos, opioides, aminoácidos como o GABA e muitos outros ligandos peptídicos e proteicos. Os GPCRs são reguladores importantes da atividade neural do SNC e são receptores dos neurotransmissores do SNAP. Eles se relacionam a amplificação de respostas celulares. Os receptores acoplados a proteína G apresentam um domínio de ligação dos hormônios, sete domínios transmembrana e um domínio de ligação da proteína G. A proteína G é composta por 3 subunidades (α, β, γ), e quando inativa, apresenta uma molécula de GDP (difosfato de guanidina) ligada à subunidade α. Quando um fármaco se liga ao receptor, a mudança conformacional permite a ligação com a proteína G, que troca o GDP por um GTP. A subunidade α ligada ao GTP se dissocia da proteína G e se liga a uma enzima que produzirá os segundo mensageiros. Os principais alvos das proteínas G, através dos quais os GPCRs controlam diferentes aspectos da função celular, são: 1. Adenilil ciclase, uma enzima responsável pela formação de AMPc; 2. Fosfolipase C, por sua vez, enzima responsável pela formação de fosfato de inositol e diacilglicerol (DAG); 3. Canais iônicos, particularmente os canais de cálcio e de potássio; 4. Proteína quinase ativada por mitógenos (MAP quinase), um sistema que controla muitas funções celulares, incluindo a divisão celular. 5. Rho A/Rho quinase, um sistema que regula a atividade das muitas vias de sinalização que controlam o crescimento e a proliferação celular, a contração da musculatura lisa etc.; Obs: ambas podem ser ativadas ou inibidas por ligantes farmacológicos. Os GPCRs ligam-se a uma família de proteínas reguladoras heterotriméricas da ligação ao GTP conhecidas como proteína G, sendo essas proteínas transdutoras de sinais, que transmitem a informação de que o agonista está ligado ao receptor de uma ou mais proteínas efetoras. Esse heterotrimero da proteína G é formado por uma subunidade α (É dividida em: Gs que tem ação na ativação da adenilato- ciclase; Gi que pode inibir algumas formas da adenilato-ciclase; Gq que ativa todas as formas da fosfolipase Cβ; e G12/13 que está ligado à fatores de permuta) para a ligação do nucleotídeo guanina, que possibilita o reconhecimento específico dos receptores e dos efetores; um dímero associado a subunidades β e γ (Essas subunidades tem ações sobre os canais de potássio, aumento da ação, de cálcio, diminuição da ação, e sobre a cinase PI-3, aumento da ação), que ajuda a realizar a localização na membrana do heterotrímero de proteína G. No estado basal (sem o ligante), a subunidade α contém o GDP ligado e todo o complexo está acoplado ao receptor. Adenilato-ciclase e AMPc Os outros alvos do AMPc são a PKG que tem efeito farmacológico importante na modulação da ativação plaquetária e o relaxamento da musculatura lisa; e a PDE são alvos farmacológicos para tratamento da asma, distúrbios cardiovasculares (como ICC, aterosclerose coronariana e doença arterial periférica). Fosfolipase C Quando um farmaco se liga a um receptor acoplado a proteína G, e interage com a proteína Gs, causa ativação da enzima Adenilato Ciclase. Esta enzima catalisa a conversão de pequena quantidade de ATP (trifosfato de adenosina) em AMPc dentro da célula. O AMPc interage com a proteinocinase PKA (Proteinocinase dependente de AMPc), que fosforila proteínas específicas na célula. O AMPc ativa uma cascata de enzimas, que irão culminar na ativação de diferentes respostas celulares e alteração da expressão gênica. Ex.: glucagon (Pâncreas e TGI; hiperglicemiante) Glucagon hepatócitos ativação de PKA glicogenólise Quando um fármaco se liga a um Receptor Acoplado a proteína G, que interage com a proteína Gq, esta proteína ativa a enzima fosfolipase C. A fosfolipase C catalisa a degradação de alguns fosfolípides, como a PIP2 (bifosfato de fosfatidilinositol), em dois produtos diferentes de segundos mensageiros: IP3 (trifosfato de inositol) e DAG (diacilglicerol). O IP3 é hidrofílico e se dispersa pelo citosol, onde interage com receptores de IP3 da mitocôndria e do retículo endoplasmático. Esta interação causa liberação de cálcio dos estoques citoplasmática e ativação da resposta celular. O DAG é hidrofóbico e se mantém associado a membrana, onde ele ativa a proteinocinase C (PKC). A PKC é capaz de fosforilar diversas proteínas e ativar a resposta celular. Ex.: Vasopressina (peptídeo vasoativo; hipotálamo; vasoconstrição) A ligação da Vasopressina ao receptor V1 causa a ativação da proteína Gq nas células de músculo liso vascular. A proteína Gq ativa a proteína fosfolipase C que ira converter PIP2 em IP3 e DAG. O IP3 se liga ao receptor de IP3 do reticulo sarcoplasmático causando a liberação de cálcio no citoplasma. O aumento de cálcio gera a ativação da proteína calmodulina que ativa a proteína MLCK (quinase da cadeia leve da miosina). A fosforilação da miosina favorece a interação com a actina e causa vasoconstrição. Receptores ionotrópicos (receptores ligados a canais iônicos) Canais iônicos são portões presentes nas membranas celulares que, de forma seletiva, permitem a passagem de determinados ions, e que são induzidos a se abrir ou se fechar por uma variedade de mecanismos. As alterações do fluxo de íons através desta membrana são essenciais aos processos reguladores das células excitáveis e não excitáveis. De forma a estabelecer e manter os gradientes eletroquímicos necessários para conservar o potencial de membrana, todas as células expressam transportadores para os íons sódio, potássio, cálcio e cloro. Por exemplo, os gradientes eletroquímicos podem ser usados para gerar e transmitir impulsos elétricos, para desencadear reações bioquímicas e secretórias e para sustentar os processos secundários de simporte e antiporte.A família de canais iônicos diferentes pode ser dividida em superfamílias com base nos mecanismos que abrem os canais, sua arquitetura e os íons que elas conduzem, sendo alvos terapêuticos importantes. Tipos de canais iônicos Os canais ativados pelo acoplamento de um ligando a um ponto específico da proteína do canal têm arquitetura diferente e seus ligantes são diversos. Possui organização heteromérica de subunidades circundando um poro central. Os principais canais controlados por ligandos do sistema nervoso são os que respondem aos neurotransmissores excitatórios como a acetilcolina ou ao glutamato e aos neurotransmissores inibitórios como o GABA. A ativação desses canais é responsável pela maioria da transmissão sináptica pelos neurônios do SNC e do sistema nervoso periférico. Receptor GABAa A ligação do neurotransmissor inibitório ao receptor GABAa aumenta a condutância do cloro, causando hiperpolarização (célula mais negativa) da membrana e assim inibindo a excitabilidade (dificulta o desencadeamento do potencial de ação). Esses receptores são alvos importantes dos sedativos e hipnóticos como os benzodiazepínicos e barbitúricos e também são importantes para os mecanismos de ação do etanol e dos anestésicos gerais. Receptor nicotínico de Ach Possui uma conformação heterométrica com duas cadeias alfa, uma beta, uma gama e uma delta. A única cadeia com receptor para o ligante de ach é a alfa. Na ausência de Ach, as comporá do receptor está fechada e os cátions Na+ são incapazes de aravessar o canal. Quando a Ach liga-se a ambas as subunidades alfa, o canal abre-se para a passagem de Na+. Receptores acoplados a enzimas As tirosinocinases receptoras incluem os receptores de hormônios como insulina e de vários fatores de crescimento, inclusive EGF, fator de crescimento derivado das plaquetas (PDGF), fator de crescimento neural (NGF), fator de crescimento fibroblástico (FGF), dentre outros. Com exceção do receptor de insulina, que tem cadeias α e β, essas moléculas consistem em cadeias polipeptídicas simples com grandes domínios extracelulares ricos em cisteína, domínio transmembrana curtos e uma região intracelular contendo um ou dois domínios tirosinocinase proteica. No estado inativo, os receptores são monômeros. A tradução de sinais geralmente envolve a dimerização de receptores, seguida de autofosfarilação da tirosina. Os resíduos de fosfotirosina atuam como aceptores dos domínios SH2 de várias proteínas intracelulares, permitindo dessa maneira o controle de muitas funções celulares. Duas vias importantes são: A via RAS/RAF/proteína ativada por mitógenos (MAP) quinase, que é importante na divisão, crescimento e diferenciação celulares. A via de sinalização da Ras/RAF está envolvida na reposta de vários fatores de crescimento e mitógenos. A ligação do hormônio ao receptor causa sua dimerização. As tirosinas quinases ligadas ao receptor se autofosforilam o que permite a ligação da proteína Grb2 (Domínio SH2). A proteína Grb2 ativa a cascata RAS/RAF/MAPk que gera transcrição de novos genes. A via Jak/Stat, ativada por muitas citocinas, a qual controla a síntese e a liberação de muitos mediadores inflamatórios. A via de sinalização da Jak/Stat está envolvida na reposta de várias citocinas e da leptina. A ligação do hormônio causa a dimerização dos receptores, o que atrai a proteína JAK que se liga e fosforila este receptor. Um dos alvos da JAK é a proteína Stat, que se liga ao receptor (através do domínio SH2) e então é fosforilada. Uma vez ativada a proteína Stat migra para o núcleo e ativa a expressão gênica Estes receptores podem ser divididos em três subunidades: O domínio de ligação, um domínio transmembrana lipofílico e um domínio catalítico de tamanho variável. Receptores hormonais e fatores de transcrição nucleares Família de 48 receptores nucleares estão localizados no citoplasma e núcleo das células e podem detectar sinais hormonais e modular a transcrição gênica. • Presentes no citoplasma: Formam homodímeros na presença de seu ligante e migram até o núcleo. Seus ligantes são principalmente de natureza endócrina (exp. Hormônios endócrinos). • Presentes no núcleo: Formam heterodímeros com o receptor retinóide X. Seus integrantes são geralmente lipídeos (ex. ácidos graxos). Obs.: para que um fármaco interaja com esse tipo de receptor, ele deve ser lipossolúvel para atravessar membrana plasmática e se ligar ao receptor, modulando a transcrição genica, aumentando ou diminuindo a síntese proteica. . As proteínas receptoras são fatores de transcrição capazes de regular a expressão dos genes que controlam vários processos fisiológicos, inclusive reprodução, desenvolvimento e metabolismo. Entre os membros mais conhecidos dessa família estão os receptores dos hormônios esteroides circulantes como andrógenos, estrógenos, glicocorticoides, hormônio tireoidiano e vitamina D. Muitos tecidos diferentes têm receptores para o mesmo receptor hormonal intracelular, mas os genes que eles regulam podem ser diferentes. Isto posto, concluímos que as respostas de diferentes tecidos ao hormônio esteroides não depende só da especificidade do receptor, mas também dos genes que este receptor regula na célula alvo. Por exemplo, a testosterona na pele relaciona-se à maior produção de colágeno e pelo; no cérebro, ao desejo sexual e à agressividade; no músculo confere maior volume e força. Vários receptores esteroides adrenais e gonádicos, bem como hormônios da tireoide se ligam a receptores dentro das células. Estes hormônios são lipofílicos, e por isso, capazes de cruzar a membrana plasmática. Uma vez ligados ao receptor, o complexo hormônio-receptor transloca-se para o núcleo da célula aonde irá se ligar em uma região promotora do DNA. Desta maneira, ele estimula ou reprime a expressão de um RNAm específico, e posteriormente, a produção de novas proteínas. Dessensibilização e tolerância de receptores Com frequência, o efeito de um fármaco diminui gradualmente quando é administrado de maneira contínua ou repetida. Dessensibilização e taquifilaxia são termos sinônimos utilizados para descrever esse fenômeno, que, muitas vezes, se desenvolve em poucos minutos. Já o termo tolerância é convencionalmente empregado para descrever uma diminuição mais gradual da responsividade a um fármaco, que leva horas, dias ou semanas para se desenvolver, porém a distinção entre esses termos não é muito precisa. A tolerância caracteriza-se pela necessidade de aumentar as doses de fármacos para se alcançar os mesmos efeitos farmacológicos. Este fenômeno ocorre devido a fosforilação e internalização dos receptores fosforilados. A redução na taxa de reciclagem dos receptores também pode levar a uma redução da expressão dos receptores e também levar à tolerância. Às vezes, o termo refratariedade também é empregado, principalmente em relação à perda da eficácia terapêutica. Resistência a um fármaco é uma expressão utilizada para descrever a perda de eficácia dos fármacos antimicrobianos ou antineoplásicos. Muitos mecanismos diferentes podem dar origem a esse tipo de fenômeno. Eles englobam: • alteração em receptores; • translocação de receptores; • depleção de mediadores: associada à depleção de uma substância intermediaria essencial ( ex.: anfetamina, age liberando aminas das terminações nervosas livres, em função de os depósitos de aminas serem esgotados); • aumento da degradação metabólica do fármaco (ex.: etanol e barbitúricos) • adaptação fisiológica: diminuição do efeito de um fármaco quando esse efeito é anulado por uma resposta homeostática (ex.: diuréticos tiazídicos; efeito redutor da pressão arterial é limitado por causa da gradual ativação do sistema renina-angiotensina) • extrusão ativa do fármaco das células (relevante principalmente na quimioterapiaantineoplásica). ** Receptores acoplados à proteína G: a fosforilação do receptor interfere em sua capacidade de ativar as cascatas dos segundos mensageiros, embora o receptor ainda seja capaz de se ligar à molécula do agonista. Existe uma grande família de fosfatases que atuam revertendo o efeito das quinases. Farmacodinâmica – aplicações Efeitos de fármacos: é a mudança da resposta biológica de uma célula provocada por um fármaco. Estimulação: Aumenta da resposta celular (Exp.: Adrenalina na glândula salivares). Depressão: Redução da resposta celular (Exp.: Barbitúricos deprimem o SNC). Citotóxica: Destruição da célula por apoptose e/ou necrose (Exp.: Cisplatina em células tumorais). O que é dose? A quantidade adequada de uma droga que é necessária para produzir certo grau de resposta em um paciente. A dose de uma droga deve ser determinada com base nos efeitos farmacológicos e efeitos colaterais: DL50: Dose necessária para matar 50% de uma população em teste. ED50: Dose necessária em que 50% de uma população tem resposta biológica IC50: Concentração inibitória de 50% de uma resposta biológica Características dos pacientes são importantes para determinação da dose. Vários fatores influenciam a dose: • 1- Sexo • 2- Idade • 3- Etnia • 4- Peso • 5- Condição pré-existente (Exp.: insuficiência hepática e/ou insuficiência renal) Tipos de dose: • 1- Dose de ataque • 2- Dose terapêutica • 3- Dose tóxica Curva dose-resposta quantral Índice terapêutico é uma comparação entre a quantidade de um agente terapêutico necessária para causar um efeito terapêutico e a quantidade que causa efeitos tóxicos. Aspectos quantitativos das interações dos fármacos com seus receptores A primeira etapa da ação farmacológica sobre receptores específicos consiste na formação de um complexo fármaco-receptor reversível, sendo as reações governadas pela Lei da Ação das Massas (velocidade de uma reação química é proporcional ao produto das concentrações dos reagentes). Suponhamos que um pedaço de tecido, como o músculo cardíaco ou o músculo liso, contenha um número total de receptores, Ntot, para um agonista como a epinefrina. Quando esse tecido é exposto a uma concentração xA de epinefrina e atinge um estado de equilíbrio, certo número de receptores, NA, fica Uma medida comumente utilizada do índice terapêutico é a dose letal da droga para 50% da população (LD50) dividida pela dose efetiva mínima para 50% da população (ED50). Um IT baixo condiz com drogas que podem atingir níveis tóxicos com extrema facilidade, tais como a digoxina e a varfarina ocupado, e o número de receptores vagos é reduzido para Ntot − NA. Em geral, o número de moléculas de epinefrina aplicadas ao tecido em solução excede em muito o Ntot, razão pela qual a reação de ligação não reduz de modo apreciável o valor de xA. A magnitude da resposta produzida pela epinefrina está associada ao número de receptores ocupados, sendo, pois, útil levar em conta a relação quantitativa existente entre NA e xA. A teoria de ocupação dos receptores pressupõe que a resposta seja gerada por um receptor ocupado por um fármaco. Sinergismo farmacológico Sinergismo de adição: onde o efeito final é igual à soma dos efeitos das duas drogas isoladas Sinergismo de potencialização: onde o efeito final é maior que a soma dos efeitos individuais Adição Potencialização Curva de ligação ligante-receptor Curva dose-resposta A curva dose-resposta representa o efeito observado de um fármaco em função da sua concentração no compartimento receptor. Em geral, a interação entre o fármaco e seus receptores caracteriza-se por: (1) ligação do fármaco ao receptor e (2) geração da resposta em um sistema biológico. EC50: concentração do fármaco que induz metade do efeito máximo. Os fármacos que agem sobre os receptores podem ser agonistas ou antagonistas e a resposta celular é proporcional à ocupação dos receptores. Agonista: molécula que se liga ao receptor e o estabiliza em determinada conformação ativa. Agonistas inversos: Apresentam seletividade pelo estado de repouso do receptor. Antagonista: molécula que inibe a ação do agonista, mas não exerce nenhum efeito na ausência do agonista. Potencia dos fármacos A potência dos agonistas depende de dois parâmetros: afinidade (tendência do agonista se ligar aos receptores-ocupação) e eficácia (capacidade de, uma vez ligado a um receptor, dar início a alterações que provocam efeitos-ativação). Potencia X Eficácia Drogas com mesma eficácia, mas diferentes potências Drogas com diferentes eficácias Agonistas e antagonistas Agonista: molécula que se liga ao receptor e o estabiliza em determinada conformação ativa. Antagonista: molécula que inibe a ação do agonista, mas não exerce nenhum efeito na ausência do agonista. Tem afinidade pelo receptor, mas não tem eficácia. Obs.: Os agonistas inversos apresentam seletividade pelo estado de repouso do receptor. Faz com que 100% dos receptores fiquem vinativados. (Esse fato é importante apenas em situações incomuns nas quais os receptores mostram uma atividade constitutiva). Antagonismo Na presença de um antagonista competitivo, a ocupação do agonista (proporção de receptores aos quais o agonista está ligado) em dada concentração desse agonista é reduzida, pois o receptor só é capaz de receber uma molécula de cada vez. No entanto, como os dois competem entre si, o aumento da concentração A potência dos agonistas depende de dois parâmetros: afinidade (tendência do agonista se ligar aos receptores) e eficácia (capacidade de, uma vez ligado a um receptor, dar início a alterações que provocam efeitos). Os agonistas plenos (que são capazes de produzir efeitos máximos) possuem alta eficácia; os agonistas parciais (que são capazes de produzir efeitos submáximos) possuem eficácia intermediária. A eficácia do antagonista é igual à zero. De acordo com o modelo dos dois estados, a eficácia reflete a afinidade relativa do composto pelos estados de repouso e ativado do receptor. Os agonistas mostram seletividade pelo estado ativado, os antagonistas não exibem seletividade. a= agonista total b = agonista parcial c = agonista total menos potente EC50: expressa potencia; é a concentração na qual se tem metade do efeito máximo do agonista é capaz de restabelecer sua ocupação (e, portanto, a resposta do tecido). Nesse caso, diz-se que o antagonismo é reversível (superável), em contraste com outros tipos de antagonismo (mais adiante), em que o aumento da concentração do agonista não é capaz de superar o efeito bloqueador. No antagonismo competitivo, a curva se desloca para a direita sem alteração no efeito máximo, sem do este deslocamento uma medida da razão de dose, que aumenta linearmente com a concentração do antagonista. Esse é o mecanismo mais direto por meio do qual um fármaco pode reduzir o efeito do outro. Um antagonista pode dissociar-se tão lentamente do seu receptor que sua ação seja extremamente prolongada. Em presença de um antagonista com dissociação lenta, a resposta máxima ao agonista é deprimida com algumas concentrações do antagonista. Na prática, isso é conhecido como antagonismo não competitivo. Um antagonista irreversível que compete pelo mesmo sítio de ligação que o agonista, pode produzir um padrão de desvio à direita da curva dose-resposta com redução adicional da resposta máxima. O antagonismo não competitivo poderia ser produzido por outro tipo de fármaco conhecido como antagonista alostérico ou alotópico que se liga a um sítio receptor diferente do que é utilizado pelo agonista primário e, desse modo, altera sua afinidade pelo receptor. - Antagonismo químico (interação em solução).- Antagonismo farmacocinético (um fármaco que afeta a absorção, o metabolismo ou a eliminação de outro fármaco). - Antagonismo fisiológico (dois agentes que produzem efeitos fisiológicos opostos). Receptores de reserva Quando existe receptores de reserva, as curvas de antagonismo não-competitivo somente se manifestam em altas doses. Modulação alostérica Além do local de ligação do agonista (agora referido como local ou ponto de ligação ortostérico,sítio ativo), no qual os antagonistas competitivos também se ligam, as proteínas dos receptores possuem muitos outros locais de ligação (alostéricos) através dos quais os fármacos podem influenciar a função do receptor de várias maneiras: aumentando ou diminuindo a afinidade dos agonistas pelo local de ligação do agonista, modificando a eficácia, ou produzindo eles mesmos uma resposta. - Antagonista alosterico (antagonismo não competitivo) - Facilitadores alostericos do efeito agonista
Compartilhar