Farmacologia Generale - Appunti

Anno 2011 

Appunti 

Farmacologia Generale 

     

 

Lo studio su questi appunti è a proprio rischio e pericolo :P

P a g i n a  | 1 

By Ale         

 

P a g i n a  | 2 

 

Farmacologia Generale – Anna Siniscalchi – 2011.    La  farmacologia,  come  dice  il  nome  stesso,  è  la  scienza  che  studia  la  natura  e  i  meccanismi  degli  effetti  indotti  da  sostanze chimiche sui sistemi biologici. La definizione di sostanze chimiche è molto ampia, possono essere di qualsiasi  natura (organiche e inorganiche) purchè abbiano un effetto biologico.  “Farmaco”  deriva  dal  greco  pharmakon  e  significa  veleno.  E’  una  sostanza  in  grado  di  determinare  variazioni  funzionali  nella  materia  vivente.  Considerando  l’origine  del  termine  la  definizione  data  dell’  OMS  (Organizzazione  Mondiale della Sanità) include “con beneficio di chi la riceve” =).  | N.B.  Il linguaggio della comunità scientifica è differente dal linguaggio del popolino ignorante :P; Potenza  ed  Efficacia  sono  due  termini  ben  distinti.  L’efficacia  si  riferisce  all’effetto  massimo  che  la  sostanza  può  determinare... La potenza, alla dose capace di determinare quell’effetto.  La farmacologia è molto vasta, e spazia tra in diversi settori. Noi tratteremo solo la Molecolare e Cellulare, Sistemica  e  la  Farmacoterapia…  Peccato  per  la  Farmacovigilanza  (  Controllo  dei  farmaci  dopo  la  loro  immissione  in  commercio; per il riconoscimento di effetti favorevoli o collaterali sconosciuti… ad esempio si è scoperto dopo decine  d’anni dal suo utilizzo che l’aspirina è anche un ottimo antiaggregante piastrinico)…. INIZIAMOOOooooOoooo :D   La Farmacologia generale si divide in Farmacocinetica e  Farmacodinamica.  La  Farmacocinetica  è  lo  studio  dei  fattori  che  determinano  la  concentrazione  del  farmaco  nei  siti  d’azione.  Per  arrivarci  prima  deve  essere  Assorbito per poi Distribuirsi… Nel sangue sono presenti  parecchi  enzimi,  per  questo  è  altamente  probabile  una  sua  eventuale  biotrasformazione.  La  Farmacodinamica  costituisce lo studio dei meccanismi d’azione dei farmaci  e dei loro effetti sulla materia vivente.  La prima Fase è l’ ASSORBIMENTO, che è il passaggio di  un  farmaco  dal  sito  di  somministrazione  al  torrente  circolatorio.  Se  vogliamo  che  sia  assorbito  dobbiamo  assicurarci  il  suo  passaggio  attraverso  le  membrane  biologiche. Ci sono svariati meccanismi…    ‐

‐

‐

‐

Può  passare  per  diffusione  facilitata,  in  questo  caso si tratta sempre della forma indissociata, in  quanto  le  molecole  polari  superano  molto  difficilmente  lo  strato  fosfolipidico.  In  base  alla  pKa del farmaco e al pH del mezzo prevarrà una  forma o l’altra..  Vi  può  essere  diffusione  tramite  pori  canale  determinati  da  proteine,  che  permettono  per  osmosi il passaggio di piccole molecole polari...  Esiste  il  trasporto  mediato  da  carriers,  come  la  diffusione  facilitata  (secondo  gradiente)  o  trasporto attivo (contro gradiente).. Prevedono l’idrolisi di ATP..  Infine, fagocitosi o pinocitosi per proteine o altre molecole ad elevato peso molecolare.. 

 

P a g i n a  | 3 

Considerando  che  la  maggior  parte  dei  farmaci  sono  acidi  o  basi  deboli,  è  importante  sapere  il  pH  della  zona  dove  si  presume  vengano  assorbiti,  lo  spessore  delle  membrane  e  l’irrorazione.  Questo  per  prevedere  così  quanto  facilmente un farmaco sarà assorbito in quella zona e la cinetica. E’ essenziale  conoscere  quindi  le  caratteristiche  chimico‐fisiche  del  farmaco:  Dissociabilità  (henderson hasselbach), coefficiente di ripartizione e Diffusibilità (Fick).   A digiuno ad esempio lo stomaco può raggiungere un pH di 1, mentre a stomaco pieno può essere pari a 5… questo  può  essere  molto  importante  per  stabilire  quando  somministrare  un  farmaco  a  seconda  delle  sue  caratteristiche.  Il  duodeno quando riceve il chimo dallo stomaco ha un pH di circa 5; successivamente può raggiungere pH di 8; ecc… La  cute è invece particolarmente acida.    LEGGE DI FICK:  Permette di ricavare il flusso molare (una velocità); ovvero la quantità di farmaco che in  un certo periodo di tempo attraversa una membrana. Il flusso molare è direttamente  proporzionale alla concentrazione del farmaco e all’area di applicazione. Mentre è  inversamente proporzionale allo spessore della membrana.  Può  essere  scritta  come 

∙

.  Considerando  che  la  concentrazione  nel  flusso  ematico  viene 

estremamente  ridotta  rispetto  alla  conc  nel  compartimento  iniziale,  la  si  può  eliminare   

∙

  .  “A”  è  la 

superficie  di  applicazione,  “D”  è  la  costante  di  permeabilità  (dipende  dal  coefficiente  di  ripartizione  –lipofilia  o  idrofilia– e dalla presenza o meno di trasportatori); “d” è lo spessore della membrana. Il grafico qui sopra indica che  all’aumentare del coefficiente di ripartizione (lipofilia) aumenta la permeabilità. A parità di coefficiente di ripartizione  la permeabilità aumenta per le molecole più piccole.  Il COEFFICIENTE DI RIPARTIZIONE è un dato empirico e si misura tramite il rapporto di concentrazione che un farmaco  assume  in  un  solvente  apolare,  e  nella  stessa  quantità  di  acqua.  Se  >1  la  molecola  è  lipofila;  se  <1  la  molecola  è  prevalentemente idrofila.  Oltre al coefficiente di ripartizione e il pH del compartimento in cui il farmaco  dovrà essere assorbito è molto importante conoscere la pKa … E’ il Valore di pH  in  cui  il  farmaco  si  trova  al  50%  il  forma  ionizzata  e  al  50%  in  forma  indissociata. L’equazione di Henderson‐Hasselbach mette in relazione pH e pKa  In soldoni… Un acido debole, a pH basso (acido) sarà gran poco dissociato, di  conseguenza più facilmente assorbibile   Il  nostro  farmaco  potrà  passare  le  membrane  per  diffusione  passiva,  facilitata  o  tramite  trasporto  Attivo  (lo  avremo ripetuto 20 volte =_=”).. infine esiste anche la pinocitosi se si tratta di  liquidi  o  fagocitosi  in  caso  di  solidi;  le  macromolecole  vengono  inglobate  in 

invaginazioni della membrana cellulare che si  chiudono  formando  una  vescicola  che  verrà  poi  digerita  dagli  enzimi  citoplasmatici  e  il  contenuto sarà così disponibile alla cellula.   

P a g i n a  | 4 

VIE DI SOMMINISTRAZIONE    Questo argomento ci interesserà molto anche nella farmacoterapia, in quanto la forma farmaceutica di un farmaco  può influire notevolmente circa la sua cinetica.  Aggiungiamo il concetto di BIODISPONIBILITA’. Non è detto che tutto il farmaco somministrato vada nel sangue, in  quanto troverà degli ostacoli; principalmente costituiti dagli epiteli dei compartimenti e dalla presenza di enzimi  degradanti il farmaco. Spesso il farmaco infatti subisce l’effetto del primo passaggio che ha come diretta conseguenza  la diminuzione della sua concentrazione nel sangue. Le aree + critiche sono la mucosa‐gastrointestinale, il fegato (una  vera e propria fucina xD) e i Polmoni…     …Ora vediamo le più comuni…  La VIA ORALE è la più comune per la somministrazione dei farmaci, ed è la più  scelta, anche dalle case farmaceutiche. Le barriere da superare sono le mucose  del  tratto  gastro‐intestinale.  Il  farmaco  ovviamente  subirà  tutti  i  processi  degradanti  che  subiscono  anche  gli  alimenti.  Generalmente  un  farmaco  somministrato per via orale avrà un effetto sistemico; tranne alcuni casi come il  Maalox  (antiacido)..  particolari  lassativi  e  altri  farmaci  con  bassissima  biodisponibilità :) E’ la via più comune in quanto è la più Facile, Economica (non  richiede per la preparazione condizioni di sterilità particolari) e poco Rischiosa  (assorbimento  lento,  e  non  ottengo  quindi  un  picco  ematico  come  per  l’endovenosa). Come si può vedere dalla figura, tutte le vene reflue del tratto  gastrointestinale  sono  tributarie  della  vena  porta  che  si  fionda  dritta  nel  Fegato.  C’è  però  la  possibilità  di  Irritazioni,  interferenze  e  inattivazioni  da  parte del pH acido dello stomaco, e il tipico effetto del primo passaggio =/  Nella via sublinguale e rettale, l’effetto del primo passaggio è notevolmente  ridotto.  Quindi.. ripetendo… ci sono svariati fattori che influenzano l’assorbimento per  via orale: LogP, Area e Perfusione, Velocità di svuotamento gastrico e transito intestinale (diarrea….), interazioni con  cibo o altre sostanze, pH del compartimento, flora batterica intestinale e riflessi difensivi (vomito e diarrea).  Per la VIA SUBLINGUALE la barriera da superare è la mucosa sublinguale; ha un’area abbastanza ridotta; ma è  estremamente irrorata. L’assorbimento è rapido; ovviamente il farmaco deve avere le opportune caratteristiche  chimico‐fisiche. Porta ad effetti sistemici, e l’effetto del primo passaggio è ridotto. Si sua quando non si vuole ricorrere  alla via parenterale; ma si vuole agire rapidamente.. come ad es la nitroglicerina per l’Angina Pectoris.  La VIA RETTALE prevede come barriera la mucosa rettale. Può avere effetto Sistemico o locale, a seconda del  farmaco o della formulazione. Consente la somministrazione non parenterale quando la via orale non è praticabile o  non c’è cooperazione. Il problema principale di questa via è l’assorbimento erratico, in quanto non è possibile  stabilire in che % il farmaco subirà l’effetto del primo passaggio. Inoltre può dare irritazione e conseguenti riflessi →  (bleah….)  La VIA INALATORIA incontra come barriere le mucose del tratto respiratorio e l’epitelio degli alveoli. Si può ottenere  un effetto sistemico o locale, a seconda delle caratteristiche del farmaco. L’assorbimento è appunto direzionabile  modificando anche solo la forma farmaceutica. Come inconvenienti abbiamo i tipici riflessi difensivi come tosse,  starnuti o broncospasmo. I farmaci possono essere sottoforma di gas, vapori di sostanze volatili o volatilizzabili (come  il nitrito di amile che un tempo si usava rovesciando una fialetta su un fazzoletto e respirando), o fumi e aerosol; in  quest’ultimo caso le particelle sono “visibili”. Questa via è molto comoda, specie se si vuole avere un effetto locale nel  tratto respiratorio. Per quanto riguarda i Gas, il passaggio nel sangue dipende unicamente dalla legge di Henry che  mette in relazione la concentrazione ematica e la concentrazione nella fase gassosa. Se si tratta invece di particelle, 

P a g i n a  | 5 

tutto dipende dalla loro dimensione. Quelle con Ø >5 μm si fermano nel naso‐faringe.. quelle con 2<Ø<5 μm  raggiungono i bronchi, mentre quelle con dimensioni di 1 μm arrivano fino agli alveoli.  QUELLE VISTE FINO AD ORA SONO LE VIE DETTE → NATURALI… VEDIAMO ORA LE VIE PARENTERALI  Questo genere di vie richiede l’uso di un dispositivo per la somministrazione nel flusso ematico.. o lì vicino :P   Nella Via INTRAMUSCOLARE e SOTTOCUTANEA la barriera da superare è l’endotelio dei capillari. L’effetto che si  ottiene è sistemico. La velocità di assorbimento dipende dalla concentrazione del farmaco e dalla vascolarizzazione  del tessuto in questione. Non dobbiamo dimenticare però il sistema linfatico; le molecole molto liposolubili  preferiranno i capillari linfatici… purtroppo questa via è un po’ più lenta… Si possono avere però reazioni  infiammatorie come Edema, granulomi e Necrosi.   Poi abbiamo la via ENDOVENOSA che permette di saltare la fase dell’assorbimento. Permette un effetto Rapido, a  parità di dose aumenta l’entità dell’effetto. Ci possono però essere dei rischi dovuti a Danni endoteliali,  contaminazioni (occorre sterilità) e il rischio di riflessi cardiocircolatori come von Bezold‐Jarish… consiste in un collasso  ben documentato per il solo atto dell’iniezione O_o”  C’è  quindi  la  via  PERCUTANEA..  in  questo  caso  l’unica  barriera  da  superare  è  lo  strato  cheratinizzato.  Si  può  avere  effetto  locale  o  sistemico  a  seconda  del  farmaco  e  della  forma  farmaceutica.  I  principali  fattori  che  ne  caratterizzano  l’assorbimento  sono  la  liposolubilità,  lo  stato  della  cute,  il  carrier..  e  la  regione  d’applicazione.  L’assorbimento  è  maggiore  nelle  aree  ricche  di  strutture  pilo   sebacee. 

  Infine.. ci sono altre vie di somministrazione meno comuni… 

Via introarteriosa → per cer  an tumorali  Via intraarticolare → per alcuni analgesici  Via intratecale → es la puntura lombare  Via Intracardiaca → probabilmente l’ul ma è stata fatta in KillBill xD  Via intraperitoneale → molto usata per gli animali da laboratorio..  facile ed efficace  Via Congiuntivale → Ad es colliri… in caso di  infiammazioni si può avere assorbimento ed effetti  anche sistemici.  Via vaginale, uretrale… vescicale O_o”  Via Nasale → gcc deconges onan    

P a g i n a  | 6 

 

La DISTRIBUZIONE consiste nel trasferimento del farmaco dal torrente circolatorio ai vari compartimenti  dell’organismo. Questo trasferimento può essere irreversibile (rari casi) o reversibile (+ comune ). Che cosa influenza  la distribuzione?? Ovviamente l’irrorazione del distretto, le caratteristiche chimico‐fisiche del farmaco in questione,  il legame a proteine plasmatiche o tissutali e le barriere anatomo‐funzionali (es: barriera ematoencefalica).  E’ importante introdurre il concetto di Volume di Distribuzione “Vd”.. o meglio… Volume APPARENTE di distribuzione;  definito come il volume di acqua necessario per contenere la quantità di farmaco, supponendo che la sua  concentrazione sia uguale e uniforme in tutto il corpo e pari alla conc plasmatica.      Il Volume di distribuzione si esprime in Litri; Il suo calcolo è empirico, Per trovarlo si deve fare una prova sperimentale:  Si inietta una quantità nota di farmaco (D) nell’organismo; Al “tempo zero” si preleva del sangue e si rileva la sua  concentrazione plasmatica. Il nostro corpo è prevalentemente formato da acqua; dalla fisiologia risulta che in un  uomo adulto di 70 Kg l’acqua plasmatica costituisce il 4‐5% del peso corporeo, l’acqua extracellulare il 13% e l’acqua  intracellulare il 41% O_O.  Come diavolo sono state calcolate queste percentuali??  Sono state usate delle sostanze di riferimento. Le grosse  molecole come l’albumina, riescono a distribuirsi solo nel plasma; il mannitolo e l’inulina prevalentemente finiranno a  livello extracellulare, mentre l’acqua deuterata finirà in tutti i distretti dell’organismo :) Un tempo al posto  dell’albumina si usava il Blu di Evans… O_o.. ora si preferisce la 131Albumina.  Guardiamo  la  Tabella…  Abbiamo  somministrato una dose di 10 mg/kg (in  totale  700  mg)  di  una  certa  sostanza  a  un paziente.. dopo un breve tempo, si è  prelevato del sangue e si è rilevata, per  l’albumina  ad  esempio,  una  conc  plasmatica di 250 mg/L‐>

H3C Cl

2.8  

→  considerando  che  l’albumina  si  distribuisce  solo  a  livello  del  torrente  circolatorio possiamo dire che il volume  di  sangue  circolante  è  pari  a  2,8  L.  Stessi  calcoli  con  mannitolo,  inulina  e  acqua deuterata.. Ora… a che cacchio ci serve tutto questo?? Beh, guardiamo il Decametonio… ha un Vd pari a 12.6  L…  molto  simile  al  valore  del  riferimento  Mannitolo...  Si  può  quindi  pensare  che  il  decametonio  si  accumuli   prevalentemente nel liquido extracellulare.. idem per l’antipirina… ha un Vd simile all’acqua deuterata.. si può supporre  che  si  distribuisca  abbastanza  uniformemente  in  tutto  l’organismo…  Arriviamo  però  alla  meperidina  e  alla  clorpromazina… risultano livelli plasmatici estremamente bassi che fanno risultare un volume di 1400 o 7000 Litri  CH3 O_o  decisamente  troppi  da  contenere  nel  corpo  perfino  per  “Obelix”…  Perché  questo  valore  così  N abnorme? → semplicemente per il fa o che quelle molecole sono estremamente liposolubili e  O N

presentano un forte tropismo per il tessuto adiposo :D  

Quando il Vd è molto ampio significa che il farmaco ha una particolare  affinità  per  qualcosa…  Quella  qui  affianco  è  l’elettroforesi  delle  principali proteine plasmatiche. Le proteine che a noi interessano possono essere circolanti  nel  plasma  o  tissutali…  Agiscono  come  una  sorta  di  deposito;  il  farmaco  attivo  è  quello  libero… questa forma è in equilibrio dinamico con la forma legata: [F] + [P]        [FP]. I farmaci  a  carattere  acido  tendono  a  legarsi  alle  albumine,  mentre  quelli  a  carattere  basico  preferiscono la glicoproteina α.   S

P a g i n a  | 7 

CH3 N

CH3 O

Ovviamente  le  proteine  non  hanno  lo  scopo  di  legare  i  farmaci…  Semplicemente molti farmaci hanno strutture simili a ligandi endogeni. →→  Il  farmaco  non  fa  altro  che  sfruttare  i  sistemi  biologici  dell’organismo.  Prendiamo l’Albumina che è la frazione più rappresentata; ha un elevato PM  (65000 Da)e un Punto isoelettrico di 4.9… quindi ha una carica negativa a pH  plasmatico (7.4). Sull’albumina si possono riconoscere vari siti di legame… Il  sito  della  Warfarina  (ligando  endogeno→bilirubina),  il  sito  degli  indoli‐ benzodiazepine  (ligando  endogeno→  Tirosina)    e  il  sito  della  Digitossina  (L.E.→  acidi  biliari).  Teoricamente  dovremmo  chiamarli  con  il  nome  dei  ligandi endogeni… ma ormai è di uso comune il nome dei farmaci .. bah..  Per i farmaci poco solubili, il legame alle proteine plasmatiche è estremamente utile, in quanto vede un aumento della  solubilità  e  un  aumento  della  durata  d’azione.  Ad  esempio…  la  digitossina  lega  molto  fortemente  le  proteine  plasmatiche  eha  un  t/2  di  7  giorni…  al  contrario  la  k‐strofantina  ha  un  emività  di  12  ore…  Questo  aspetto  è  molto  comodo anche per una terapia… uso la k‐strofantina se devo agire rapidamente… successivamente la digitossina per il  mantenimento :D  Un elemento interessante però è lo SPIAZZAMENTO; generalmente si verifica in associazione terapia cronica + nuovo  farmaco per evento acuto… es pratico: Un nonnetto prende degli anticoagulanti… gli viene un mal di testa.. e decide di  prendersi  una  bella  aspirina…  →→…Disastro  xD  Prendiamo  il  Warfarin…  solo  il  10%  è  libero  nel  plasma…  se  aggiungiamo  l’aspirina..  questa  andrà  a  legarsi  all’albumina,  spiazzando  il  warfarin  e  aumentando  la  sua  concentrazione  nel  torrente  circolatorio…  Ora…  se  il  farmaco  ha  un’ampia  finestra  terapeutica→No  problem…  Se  invece la finestra terapeutica è molto ridotta la cosa diventa particolarmente rischiosa.  Ci sono poi altri componenti tissutali con elevata affinità per alcuni farmaci… come il glutatione per i cortisonici.. il  DNA per alcuni antitumorali, la cheratina per la griseofulvina… ecc… :D  Un  altro  fattore  che  può  portare  a  disomogeneità  è  l’IRRORAZIONE…  generalmente  però  questo  fattore  è  solo  temporaneo… coinvolge la portata cardiaca, il flusso sanguigno nel distretto, il raggio di pertinenza dei capillari e la  loro  permeabilità.  La  tabella  mostra  il  tempo  in  secondi  per  raggiungere  l’equilibrio  emato/tissutale.  A  parità  di  coefficiente  di  diffusione  è  più  veloce,  minore  è  il  raggio  di  pertinenza…  Tenendo  però  costante  il  raggio  di  pertinenza  l’equilibrio  si  raggiunge  più  velocemente  se  il LogP del farmaco tende verso la lipofilia   della  Infine  c’è  il  fenomeno  RIDISTRIBUZIONE. Es del Pentothal nel cane… Come si può vedere dalla figura dopo quasi 5  minuti  dalla  somministrazione  e.v.  si  ha  una  netta  riduzione  della  conc  nel plasma e un netto aumento della conc nel cervello, fegato e reni… a  questo  punto  il  cane  dorme..  Dopo  60  minuti  il  farmaco  permane  abb  concentrato  in  fegato  e  reni,  perché  sono  organi  molto  irrorati,  diminuisce  nel  cervello, e si sarà prevalentemente distribuito nel tessuto adiposo. I farmaci  con distribuzione omogenea sono gran pochi; sono caratterizzati da  un  debole  legame  alle  Prot  Plasm  e  tissutali;  basso  PM  e  adeguate  caratteristiche di LogP.   

P a g i n a  | 8 

I farmaci con distribuzione disomogenea sono caratterizzati da buona dissociabilità, alta idrosolubilità e elevato PM  oppure alta lipofilia… legame a prot plasm o tissut, l’incapacità di superare determinate barriere        

BARRIERE    La  Barriera  Ematoencefalica  (BEE)  è  l’insieme  di  strutture  e  meccanismi che si oppongono al libero passaggio delle sostanze dal  sangue al cervello. Non esiste una vera e propria barriera o filtro…  è  la  costituzione  stessa  delle  cellule  endoteliali  dei  capillari  del  cervello..  caratterizzate  da  giunzioni  strette  (tight  junction).  L’endotelio  è  ulteriormente  protetto  dalle  cellule  gliali.  Ci  sono  però  alcune  aree  del  cervello  prive  di  barriera  ematoencefalica,  come  l’epifisi,  l’eminenza  mediana,  il  CTZ  (Chemoreceptor  Trigger  Zone) ecc… Aree che controllano alcune risposte difensive.. come il  vomito.  Solo  quindi  opportune  molecole  sono  in  grado  di  attraversare la BEE.. quelle dotate di trasportatori… quelle piccole e  polari  tramite  opportuni  pori  canale,  o  molecole  particolarmente  lipofile  .  Es…  il  tiopentale    è  un  farmaco  relativamente  poco  biodisponibile,  in  quanto  si  lega  per  il  75%  alle  proteine  plasmatiche..  in  compenso  è  estremamente  lipofilo,  e  attraversa  facilmente  la  BEE…  Il  barbital  invece  è  molto  biodisponibile..  in  compenso ha caratteristiche chimico fisiche che pregiudicano il suo  passaggio attraverso la barriera :)  Molecole  particolarmente  lipofile,  ma  con  forte  legame  alle  proteine  plasmatiche  difficilmente  superano  la  BEE  →  es:  Loperamide.  Ci sono poi dei fattori che modificano la BEE; prima di tutto l’età.. nel neonato per esempio è incompleta; per questo molti  bambini  soffrono  di  ittero,  che  se  controllato  non  causa  alcun  problema.  Se  la  bilirubina  penetra  e  si  accumula  nei  nuclei  della  base  può  dare  neurotossicità.  Per  questo  motivo  è  +  rischioso  somministrare  medicinali  ai  bambini…  c’è  un  rischio  maggiore che possano superare la BEE.  Infine ci sono condizioni patologiche che rendono la Bee + permeabile e generalmente coinvolgono degli stati infiammatori  che  aumentano  appunto  afflusso  e  permeabilità  dei  vasi…  come  traumi,  tumori  e  meningiti..  questo  non  sempre  è  da  considerarsi dannoso… in quanto se alcuni antibiotici penetrano la bee in caso di necessità è solo per questa ragione :D    La Placenta non è una vera e propria Barriera; è un annesso embrionario deputato alla  nutrizione ed ossigenazione del feto e all’eliminazione dei suoi prodotti di catabolismo.  C’è  bisogno  di  questo  organo  per  tenere  separato  il  feto  dalla  madre..  in  compenso  permette degli scambi tra sangue materno e fetale senza che questi entrino in contatto.  Possono passare sostanze per diffusione passiva, trasporto attivo o facilitato.. e per le  molecole molto grosse interviene la pinocitosi (es: per le  immunoglobuline). Il sangue  proveniente dal feto per mezzo delle arteriole ombelicali scorre nei villi e ritorna al feto  tramite la vena ombelicale. Il sangue materno entra nello spazio intervilloso attraverso  le arterie spiraliformi e ritorna in circolo attraverso numerose vene. Il sangue fetale e  materno NON si mescolano. 

P a g i n a  | 9 

I fattori che influenzano il passaggio transplacentare sono la liposolubilità… e la ionizzazione.. in quanto il pH del plasma  fetale  è  leggermente  più  acido  di  quello  materno.  Importante  è  anche  il  PM  delle  sostanze..  e  la  possibilità  di  legame  a  proteine  plasmatiche.  Infine  vi  è  anche  il  fumo..  che  a  causa  della  nicotina  provoca  un  certo  grado  di  vasocostrizione  e  riduce  il  flusso  sanguigno  utero‐placentare.  Con  l’invecchiamento  la  permeabilità  della  placenta,  tenderà  ad  aumentare;  questo è dovuto a una riduzione dello spessore e a un aumento della superficie di scambio.     

BIOTRASFORMAZIONI   

Bene bene.. ora ci occuperemo di questo argomento molto “paccoso”… A volte quando si parla di biotrasformazione,  si tende a menzionare sempre il metabolismo.. o la detossificazione dei farmaci O_o.. termini sostanzialmente  ERRATI… ma se li useremo è solo per semplicità xD Per biotrasformazioni intendiamo la rimozione di xeno biotici  tramite l’utilizzo di meccanismi chimici. Per xenobiotico si intende una generica sostanza esterna all’organismo.. che  verrà riconosciuta come una generica sostanza esterna e verrà attaccata da opportuni enzimi :)  Per l’organismo lo scopo delle biotrasformazioni è mantenere una composizione fisiologica del mezzo intra‐ ed  extracellulare; per farlo tende a rendere le molecole + polari.. quindi più idrosolubili e più facilmente eliminabili.  Perché è importante studiare le Biotrasformazioni?  Beh, ovviamente per stabilire un’adeguata posologia; per sapere se un farmaco subisce .. e in che percentuale l’effetto  del primo passaggio; quanto è biodisponibile e per quanto tempo? Ci serve inoltre per identificare la formazione di  metaboliti attivi, inattivi.. o peggio.. tossici =( .. o per prevedere interferenze con altri farmaci che usano le stesse vie  biochimiche di trasformazione.  Le  biotrasformazioni  si  dividono  in  2  fasi:  Reazioni  di  Fase  I  e  Reazioni  di  Fase  II.  Il  nome  non  implica  che  si  verifichino in quest’ordine e nemmeno  che avvengano entrambe…   Le  reazioni  di  Fase  I  Prevedono  l’esposizione  o  l’aggiunta  di  gruppi  funzionali polari.   Quelle di Fase II permettono il legame con un substrato biologico che deve essere stato preventivamente ATTIVATO  con dispendio di Energia. Un farmaco può avere variati destini…   ‐ ‐ ‐ ‐

‐ ‐

può essere escreto così com’è.. es: etere etilico…  Una sostanza di per se inattiva (definita profarmaco) viene attivata dai nostri sistemi enzimatici  Un farmaco attivo è biotrasformato in un altro metabolita attivo.. es: codeina → morfina :DD  Un farmaco Attivo è trasformato in un metabolita Tossico… E’ il caso della tachipirina.. farmaco  estremamente diffuso e sicuro.. la dose prodotta di metabolita tossico è generalmente molto bassa.. a meno  che i sistemi di “detossificazione” usuali non siano saturati.. e di conseguenza questa via sarà favorita…  Poi c’è il caso “Più Logico”… un farmaco è Attivo…  viene inattivato e poi escreto…  E per finire, in linea generale, un farmaco può subire molteplici trasformazioni (fase 1 + 2) 

REAZIONI DI FASE I:  

 

(in breve….) 

Portano alla liberazione o all’inserimento di un gruppo polare.. Possono essere quindi delle Ossidazioni ad alcoli,  introduzione di gruppi ossidrilici o carbossilici, riduzione di punti disolfuro (S—S) a (S—H H—S).. poi ci sono le  innumerevoli reazioni di idrolisi e meccanismi di delachilazione :D 

P a g i n a  | 10 

REAZIONI DI FASE II:  Come abbiamo già detto, prevedono la coniugazione con ligandi endogeni attivati con dispendio di energia… Es: Acido  glucuronico, acido solforico o Acetico… Metionina, cisteina o Glicina… o il “famoso” Glutatione :P  MA DOVE AVVENGONO TUTTE QUESTE REAZIONI???  → in base alla sede abbiamo un metabolismo PRE‐SISTEMICO e uno SISTEMICO.  Il metabolismo Pre‐Sistemico avviene prima dell’assorbimento.. come le reazioni di idrolisi a livello dello stomaco..  causate dal pH molto Acido di questo…  Il Metabolismo Sistemico avviene a livello del plasma o nei tessuti ad opera di enzimi e può essere:  ‐ ‐

Extracellulare: nel caso gli enzimi fossero plasmatici (come esterasi e peptidasi) o  Intracellulare: ad opera di enzimi microsmiali ed extramicrosomiali. 

I principali organi deputati al metabolismo dei farmaci sono Fegato, Polmoni, e reni… ci sarebbe da dire che anche la  flora batterica intestinale  molto importante; in quanto ha una capacità metabolica circa pari a quella del fegato…  L’unico problema è dovuto al fatto che è costituita da oltre 400 specie batteriche differenti.. ulteriormente selezionate  in base alla nostra dieta.. a causa di questa grande variabilità è pressoché impossibile stabilire quali saranno, e in che  concentrazione, i prodotti del metabolismo =/  Sistema Microsomiale Epatico:   Comprende  una  famiglia  di  enzimi  che  fanno  parte  delle  reazioni  di  Fase  I    le  monoossigenasi  del  Citocromo  P450,  abbreviato  come  “CYP”  o  “P450”.  Un  citocromo  è  un’emoproteina  (che  contiene  il  gruppo  ‐EME).  Il  suo  compito  principale  è  quello  di  introdurre  dell’ossigeno  nel  farmaco  per  renderlo  più polare. Il nome deriva da una Lunghezza d’onda  rilevata quando il citocromo è legato a una molecola  di  Monossido  di  carbonio  →  Si  osserva  un  picco  a  450 nm. Non esiste un solo citocromo, ma esistono  una  lunga  serie  di  isoenzimi  (con  nomi  assurdi)…  Cmq….Queste  monoossigenasi  non  lavorano  da  sole..  hanno  bisogno  del  contributo  del  NADPH  (riducente) e della NADPH‐reduttasi (che permette di ripristinarlo)  . Questa serie di enzimi si trovano sulla membrana del  reticolo  endoplasmatico  degli  epatociti  (e  non  solo)..  l’emoproteina  si  trova  vicina  alla  NADPH‐reduttasi…  vediamo  il  ciclo  passaggio per passaggio…. → → →  La molecola RIDOTTA di partenza (RH) si lega al Cyt P450 e il ferro si trova in forma ossidata 3+. La molecola RH‐CytP450 nel  secondo passaggio acquisisce un elettrone che gli viene fornito dal contatto con la flavoproteina, la quale passa dalla forma  ridotta alla forma ossidata (NADPH diventa NADP+). A questo punto, il ferro all'interno del gruppo ‐EME non è più in forma  3+  ma  è  in  forma  2+.  Nel  terzo  passaggio  c'è  l'interazione  con  l'ossigeno  molecolare  e  con  un  altro  elettrone,  che  viene  fornito da un'altra reduttasi; si formerà un complesso altamente instabile con presenza di ossigeno all'interno della molecola  del farmaco. A questo punto si ha una forma chimica instabile ricca di energia che ha bisogno di scindersi per passare a delle  forme energicamente più stabili. Nel penultimo passaggio la molecola instabile si degrada e si origina il Cyt P450 con il ferro  3+,  viene  liberata  una  molecola  d'acqua.  Infine  viene  liberata  la  nostra  molecola  di  partenza  con  attaccato  un  gruppo  ossidrile (RH‐OH), quindi molto più polare. Perché avvenga la reazione di ossidazione in questo ciclo deve esservi una stretta  collaborazione tra citocromo P450 e NADPH‐reduttasi. 

P a g i n a  | 11 

I  sistemi  microsomiali  possono  essere  ipoattivati  od  iperattivati;  nel  caso  di  iperattività il  fegato  aumenta  di  peso,  portando ad una proliferazione del reticolo endoplasmatico, e a un aumento della trascrizione e traduzione proteica. Nel  caso di repressione dell'attività enzimatica abbiamo una riduzione dell'efficacia di metabolizzazione del farmaco, viceversa  succede con l'induzione.  La  repressione  enzimatica  è  meno  frequente,  anche  se  alcuni  farmaci  possono  inibire  l'attività  enzimatica  del  sistema  microsomiale  epatico.  L'inibizione  produce  un  rallentamento  del  metabolismo,  con  un  conseguente  aumento  dei  livelli  plasmatici del farmaco originario ed infine un aumento dell'incidenza di tossicità. Si è notato che l'attività repressiva è un  processo che è tutto l'inverso dell'induzione enzimatica e può produrre persino degli effetti tossici (prevalentemente effetti  epatotossici). Gli effetti sono tossici perché il farmaco non viene metabolizzato ed allontanato velocemente dall'organismo,  di conseguenza rimane per lungo tempo in circolazione.  Tutto questo possiamo dimostrarlo con un semplice esperimento fatto su dei topolini da laboratorio:  Abbiamo 2 linee di topolini… una linea è trattata con Fenobarbital, un’altra (di controllo) è trattata con soluzione fisiologica  (devono  essere  messi  nelle  stesse  condizioni  di  stress).  Questo  trattamento  dura  per  una  settimana…  Il  fenobarbital  sostanzialmente fa Dormire :)        Il giorno seguente alla settimana di trattamento vengono somministrati a TUTTI i topolini 125 mg/kg di Esobarbital… Come  conseguenza?  I  topolini  di  controllo  dormiranno  più  a  lungo..  questo  perché  quelli  sottoposti  a  fenobarbital  avevano  incrementato la loro capacità di metabolismo ad opera dei citocromi epatici :)  Alcuni farmaci INDUTTORI sono… quelli in tabellaaaa →→  Alcuni INIBITORI sono invece: Morfina, CIMETIDINA e degli Estrogeni. 

Dunque… riassumendo, Quali sono i fattori che influenzano le  biotrasformazioni?  Innanzitutto la variabilità genetica, come abbiamo visto c’è una  grandissima gamma di isoforme del citocromo P450. L’Età è un  altro dei punti fermi; il neonato come al solito è ancora  “incompleto” e quindi ha minore capacità di biotrasformazione…  Lo stesso vale per gli anziani che possono magari avere  insufficienza renale o epatica… Gli ormoni sessuali possono avere delle interferenze sull’attività dei Citocromi e quindi  modulare il metabolismo dei farmaci.. le differenze riguardanti il genere sessuale sono risultate evidenti negli animali  da laboratorio.. un po’ meno negli esseri umani… In gravidanza… la donna è soggetta a “tempeste ormonali” :P Anche  la Dieta può influire, ad esempio in caso di carenze alimentari e vitaminiche che provocano un abbassamento  dell’attività dei citocromi… Oppure dal tipo di dieta.. ad esempio l’assunzone di indoli (tramite cavoli, broccoli ecc) o ..  peggio… IPA (idrocarburi policiclici aromatici) che provocano un’oversaturazione dei citocromi…  in seguito alla  biotrasformazione tramite il citocromo si ha la produzione controllata di specie radicaliche… in caso di eccesso di IPA o  di sostanze indoliche, per un lungo tempo, si può avere un eccesso di specie radicaliche che, se non contenute,  possono potenzialmente portare a cancerogenesi. Poi naturalmente ci sono gli stati patologici come infezioni,  neoplasie o cirrosi epatica↘. Contribuiscono anche Fumo e altri inquinanti ambientali e i Farmaci.      …Passiamo ora all’ultimo quadro della farmacocinetica.. l’eliminazione… 

P a g i n a  | 12 

   

ELIMINAZIONE ‐ RIASSORBIMENTO    Il nostro farmaco è ora idrosolubile…e si trova prevalentemente nel torrente circolatorio…  Occorre eliminarlo..Tramite i normali sistemi fisiologici (nessuna ulteriore trasformazione  chimica). Le principali vie di Eliminazione sono quella RENALE tramite le urine, quella  GASTROINTESTINALE ed EPATICA tramite le Feci e Sali biliari. Anche la via POLMONARE  può essere un sistema di eliminazione di xenobiotici; abbiamo visto l’etere etilico (che  viene espulso tale e quale a come è entrato).. ma possono usare questa via anche prodotti del metabolismo degli  xenobiotici.. Es: Aglio e Cipolla :DD Vi sono poi la via CUTANEA, tramite Sudore e Sebo.. la via MAMMARIA tramite il  latte; oppure ALTRE vie come la Saliva e le Lacrime… queste ultime non sono molto importanti dal punto di vista  farmacocinetico.. ma lo sono particolarmente per quanto riguarda la medicina Legale.  VIA RENALE:  Il Nefrone è l’elemento costitutivo e funzionale del Rene… (ma va..??) ..come  è  fatto? È una  struttura  microscopica  costituita  dal  corpuscolo  e  dal tubulo  renale. Il corpuscolo renale è a sua volta costituito da una parte vascolare (il  glomerulo)  e  una  parte  epiteliale  (la  capsula  di  Bowman);  Il  glomerulo  è  costituito da un ciuffo di capillari definito rete mirabilis, proveniente da una  arteriola afferente che confluiscono in una arteriola efferente più piccola. Il  tubulo renale fa seguito al glomerulo e si può dividere in 3 porzioni: Tubulo  contorto Prossimale, l’Ansa di Henle e il Tubulo contorto Distale. Il complesso  di arteriole circondano questa struttura   Attraverso il rene passano circa 650 mL/min di plasma… il volume del filtrato  glomerulare è di 125 mL/min → circa 180 L al giorno… Risulta evidente che è  impossibile che tutto il filtrato vada a costituire le urine xD Il 95% viene infatti  riassorbito.  La  velocità  di  eliminazione  urinaria  dipende  dalla  filtrazione  glomerulare,  dal  riassorbimento  e  dalla  secrezione  tubulare.  Prendiamo l’immagine qui a fianco; sopra abbiamo  il  flusso  sanguigno;  sotto  abbiamo  il  Filtrato.  A  livello del glomerulo passano circa 1,2 L di sangue  al minuto.. Si ha così il passaggio di acqua e soluti  nel  Filtrato…  Molecole  ad  elevatissimo  peso  molecolare  come  le  proteine  plasmatiche,  di  norma,  non  vengono  filtrate…  Proseguendo  nel  tubulo  prossimale  abbiamo  in  contemporanea  la  fase  di  secrezione  e  riassorbimento  attivo.  In  questa  porzione  vengono  riassorbiti  circa  l’80%  di  acqua  e  soluti..  Proseguendo  nel  tubulo  distale  abbiamo il riassorbimento passivo del restante 10‐ 20%.  La Filtrazione Glomerulare: dipende dalla  permeabilità della capsula glomerulare e dalla  pressione sanguigna. Le sostanze con PM elevato  (>60k) non vengono filtrate… sono quindi la 

P a g i n a  | 13 

stragrande maggioranza delle proteine plasmatiche e tutte le sostanze legate ad esse  Ne consegue che i farmaci che  presentano un forte legame a queste hanno un’eliminazione più lenta e una prolungata durata dell’effetto (Es:  Loperamide → E cago o… Addiooooo xP)  Il Riassorbimento: segue le leggi che regolano il trasporto dei farmaci attraverso le membrane; quindi si può avere  secondo gradiente di concentrazione per diffusione passiva o trasporto facilitato; occorre prendere in considerazione  il pH del compartimento e la pKa della molecola… ma non basta.. è importante anche il LogP (coefficiente di  ripartizione Olio‐Acqua) ovvero la liposolubilità della forma in dissociata e il trasporto Attivo… quest’ultimo non è di  grande interesse perché riguarda prevalentemente molecole come il glucosio…  Facciamo un esempio pratico… questo qui affianco è un grafico dell’escrezione di  metamfetamina  in  regime  di  pH  controllato.  La  metamfetamina  è  una  sostanza  leggermente basica, di conseguenza si troverà nella sua forma DISSOCIATA a pH  Acidi…  Al  pH  dell’urina  (neutro‐acido)  viene  escreta  molto  lentamente.  Nel  caso  fosse necessaria una rapida escrezione basta abbassare il pH del sangue tramite  Cloruro d’ammonio… Per basificare le urine invece si può usare il bicarbonato :D  La  Secrezione:  avviene  nel  tubulo  prossimale  ad  opera  di  sistemi  di  trasporto..  questi sistemi sono dei carrier abbastanza aspecifici.. ne esistono almeno di due  tipi:  Degli  ACIDI  e  delle  BASI  xD  Questo  sistema  di  trasporto  è  saturabile…  di  conseguenza  vi  può  essere  competizione  tra  farmaci  e  altre  molecole  che  condividono  lo  stesso  carrier.  Ad  ogni  modo,  questa  competizione  è/è  stata  sfruttata in terapia… Ad esempio anni e anni or sono con le Penicilline, che all’epoca erano particolarmente prezione e  non andavano sprecate… Un problema della penicillina originaria era la  sua rapida escrezione.. di conseguenza, per  aumentare  la  sua  permanenza  nel  torrente  circolatrio  venne  associata  al  Probenecid  che  compete  per  lo  stesso  trasportatore :)     

CLEARANCE    Ogni volta che si è introdotto un argomento di farmacocinetica, si sono date anche delle unità di misura.. Bene..  l’Unità di misura del processo di Eliminazione è la Clearance..→ Il volume di plasma depurato dal farmaco nell’unità  di tempo. Può essere espressa come: 

∙

/

 .. dove “U” è la concentrazione Urinaria del Farmaco; “V” 

è il volume di urina escreta al minuto e “P” è la concentrazione plasmatica del Farmaco.  Come si è fatto a calcolare la velocità di filtrazione glomerulare, del riassorbimento e della secrezione?  Come  abbiamo già visto per il volume di distribuzione… Sono state usate delle sostanze di riferimento (..Più di un centinaio di anni  fa… ora si usano metodi più efficienti :P).   Prendiamo l’ INULINA (quella che ci permetteva di calcolare il volume extracellulare insieme al mannitolo)… ha delle  caratteristiche che le permettono di essere completamente eliminata senza subire il fenomeno del riassorbimento  (dato il suo PM) e nemmeno quello della Secrezione. Valutando la sua Clearance si può stabilire quindi il la velocità di  filtrazione glomerulare  130 mL/min  Come sostanza di riferimento per il riassorbimento usiamo il GLUCOSIO.. abbastanza prezioso per il nostro corpo, di  conseguenza, in condizioni fisiologiche normali.. NON viene eliminato nelle urine.. la sua Cl quindi sarà uguale a 0  mL/min.  Per la Secrezione usiamo il PAI acido‐paraammino‐ippurico che sfrutta un trasportatore… si è così calcolata una Cl di  650 mL/min.   

P a g i n a  | 14 

A questo punto possiamo sapere a quali meccanismi di eliminazione una sostanza va incontro … Si fa sempre  riferimento allo standard INULINA. Se facciamo un rapporto tra la Cl del nostro farmaco e la Cl dell’Inulina..   otteniamo un certo valore “R”… se   ‐ ‐ ‐

R = 1, significa che la Cl del farmaco è uguale alla Cl dell’inulina.. quindi il farmaco viene totalmente escreto,  senza riassorbimento o secrezione.  R  <  1,  significa  che  la  Cl  del  farmaco  è  inferiore  a  quella  dell’Inulina…  quindi  vi  è  un  riassorbimento  nel  torrente circolatorio.  R > 1, vuole dire che la Cl della sostanza è Superiore a quella dello standard di riferimento… quindi oltre alla  filtrazione glomerulare, vi è la secrezione :D 

Easy né?? … bene.. tutto questo lo possiamo mettere su grafico → →  Semplicemente rappresenta il variare della velocità di eliminazione  all’aumentare della concentrazione plasmatica.. in determinate condizioni..  A) Nel caso il farmaco fosse Filtrato e Secreto  B) Se il farmaco venisse solo Filtrato..e…  C) Se il farmaco subisse Filtrazione e Riassorbimento.  Tendenzialmente quando si parla di eliminazione, si intende sempre quella  Renale… ma ovviamente ci sono altre vie.. più o meno importanti…. Forse più interessanti :P  L’escrezione SALIVARE è importante dal punto di vista medico legale.. in quanto all’interno della saliva possono finire  molte sostanze d’abuso come la morfina e l’amfetamina (e un tampone ficcato in bocca è certamente più comodo di  un prelievo di sangue da qualche infermiera incapace U_u)  Esiste anche l’ ESCREZIONE GASTRICA… dove prevalentemente finiscono in piccola quantità le sostanze che a quelle  concentrazioni di pH sono DISSOCIATE.. quindi le basi deboli   Nei Succhi INNTESTINALI possono essere eliminati altri farmaci.. come la Fenitoina.  Bene… indipendentemente dalla via di somministrazione; presto o tardi TUTTI i farmaci sono destinati a passare dal  Fegato.. dove saranno processati  Alcuni, verranno trasportati all’intestino tramite la BILE. Ed eccoci all’ ESCREZIONE  BILIARE, che insieme a quella renale è tra le più importanti. Quanta bile si produce?  da 0,5 a 1 L al Giorno.. tramite i  soliti meccanismi che valgono per le urine: Ultrafiltrazione.. Secrezione… Eeeeee???... Riassorbimento…   E’ composta prevalentemente da H2O, poi vi sono ioni, glucosio, proteine e lipidi nella stessa concentrazione di quella  plasmatica… e composti organici con PM > 400 con una concentrazione superiore a quella plasmatica.  Anche  di questa  via  esiste  una  Clearance Epatica..  La  Cl totale  di  un  farmaco  è  data  dalla somma delle Cl di tutti i processi di eliminazione in cui il farmaco è coinvolto.  Sono  escreti  attraverso  questa  via  moltissimi  farmaci..  come  anioni  organici  in  seguito  a  glucuronazione;  cationi  organici  come  la  destro‐curarina;  e  sostanze  non ionizzate, come i digitalici che hanno lo scheletro carbonioso di base uguale  a quello dei Sali biliari → Ciclopentano‐peridro‐fenantrene…    Sempre a proposito dell’escrezione biliare, esiste un meccanismo abbastanza  interessante… il Circolo Entero‐Epatico. 

P a g i n a  | 15 

 Il  farmaco,  assunto  per  via  orale  o  tramite  altre  vie,  arriva al fegato.. viene metabolizzato (glucuronazione) e  tramite  dei  trasportatori  viene  escreto  con  la  bile..  fa  una  tappa  nella  cistifellea..e  finisce  nell’intestino…  A  questo  punto  trova  una  vasta  flora  batterica…  alcune  specie  producono  degli  enzimi  chiamati  β‐ glucuronidasi…  il  farmaco  subisce  quindi  un’ulteriore  processamento  e  viene  idrolizzato.  Ritorna  quindi  biodisponibile, e una parte sarà riassorbita nel torrente  circolatorio, aumentando così la latenza dell’effetto del  farmaco :D Questo meccanismo si applica ad esempio per i glucosidi antrachinonici.  Infine,  parliamo  dell’Eliminazione  con  il  LATTE.  Non  ha  particolare  importanza  quantitativa…  ma  può  essere  interessante…  prima  di  tutto  cos’è  il  Latte?  È  un’emulsione  di  lipidi  in  una  soluzione  acquosa  di  proteine..  Di  conseguenza può contenere quasi ogni genere di composto… quelli polari.. quelli liposolubili.. e quelli con particolare  legame per determinate proteine..  Quantitativamente il farmaco che va a finire nel latte è decisamente poco.. ma può avere degli effetti sul lattante, che  ha  sistema  renale  e  metabolismo  immaturi…  Nel  latte  possono  finire  Antibiotici,  Ormoni  Steroidei...  Neurotropi..  (lamamma agitata prende un calmante.. e il bimbo dorme come un angioletto xD)… possono passare anche sostanze  balsamiche contenute ad esempio in caramelle… (e a quel punto si vede il povero bambino schifato per il sapore che il  latte  ha  assunto)…  Alcuni  Lassativi…  (e  si  purga  anche  il  bambino…)  …  e  infine  Alcol  e  Nicotina…  (povero..  xD  non  ancora in grado di intendere e di volere e già è alcolista e fumatore).  Non  dimentichiamoci  che  il  latte  è  un  alimento..  quasi  tutti  noi  assumiamo  latte  e  derivati..  …Eee…..  se  la  mucca  è  stata  trattata?  Con  ormoni?  In  america  fino  a  poco  tempo  fa  era  normale..  poco  importava  che  contenessero  estrogeni femminilizzanti xD Un bel problema è legato agli antibiotici.. in quanto sono presenti in tracce; e possono  indurre  il  fenomeno  della  resistenza,  selezionando  i  patogeni  resistenti  all’antibiotico.  Non  sono  quindi  più  di  tanto  pericolosi per la salute dell’individuo… lo sono per la salute pubblica.     

FARMACOCINETICA    La  farmacocinetica  è  una  valutazione  con  modelli  matematici  degli  eventi  che  concorrono  a  determinare  le  curve  della  concentrazione  ematica  di  un  farmaco rispetto al tempo. Abbiamo principalmente 3 parametri farmacocinetici  di  interesse:  AUC  →  è  l’area  sottesa  alla  curva;  Cmax  →  Picco  di  concentrazione  massima;  Tmax  →  tempo  necessario  per  arrivare  alla  Cmax .. Questi 3 parametri sono diversi da farmaco a farmaco..  e  dipendono  dalla  velocità  di  Assorbimento,  Distribuzione  ed  Eliminazione.  Possiamo  così  fare  delle  relazioni  tra  dose  somministrata,  concentrazione  plasmatica  e  intensità  edurata  dell’effetto  :)  Tutto  questo  allo  scopo  di  saper  predire,  controllare  o,  in  particolare,  aggiustare la posologia in base al paziente. Altri importanti parametri farmacocinetici sono:   ‐

‐ ‐

 L’EMIVITA (T/2).. che può essere definito Biologicamente come la metà del tempo in cui il nostro farmaco si  trova  nell’organismo…  o,  per  la  Farmacodinamica  è  il  tempo  richiesto  affinche  la  metà  della  quantità  di  farmaco nel torrente circolatorio sia eliminata.. (O_o)  Il Volume di Distribuzione (Vd)  Clearance Totale (Cl) 

P a g i n a  | 16 

Rispetto  al  grafico  precedente  l’unica  differenza  è  che  in  ordinata  non  c’è  più  la  concentrazione  plasmatica…  ma  l’Intensità..  Avremo  sempre  un  picco  max  di  effetto..  e  ci  vorrà  sempre  del  tempo  per  raggiungerlo.  Notiamo  l’aggiunta  di  un  ulteriore  parametro;  il  livello  minimo  di  risposta  misurabile.  Il  tempo  impiegato  affinche  si  al  livello  Minimo  misurabile  di  risposta  è  definito  Latenza  (T1‐T0)  ..  da  questo  punto  fino  ad  arrivare  nuovamente  al  minimo  di  risposta si definisce come la Durata (T3‐T1)… In generale l’andamento  temporale  dell’effetto  corrisponde  a  quello  dei  livelli  ematici  del  farmaco… PERO’…. Ci sono sempre eccezioni alla regola :P  Riprendiamo  ad  esempio  il  Fenobarbital…  e  facciamo  una  somministrazione  nel  nostro  animale  da  laboratorio  via  endovena…  (quindi  partiamo subito da una Cmax)..  però l’animale non dorme immediatamente.. passa un  po’ di tempo… Esattamente quello necessario affinchè il farmaco raggiunga una  determinata concentrazione nel cervello… 

Abbiamo quindi che l’aumentare dell’effetto NON dipende dalla concentrazione  plasmatica…  ma  dalla  concentrazione  che  raggiunge  in  un  determinato  compartimento…  Questo si verifica Sempre per farmaci soggetti a RIDISTRIBUZIONE. (pag 8)  ...Dato  che  la  farmacocinetica  si  basa  su  modelli  matematici…  parliamo  di  “matematica” :P Definiamo quindi delle equazioni cinetiche, che possono essere  utilizzate  sia  per  l’assorbimento  che  per  l’eliminazione.  L’equazione  generale   . La x è “0” per le cinetiche di ordine Zero; significa quindi che la velocità NON dipende  della velocità è:  ∙ dalla concentrazione del farmaco → ad esempio quando un farmaco può penetrare le membrane solo utilizzando dei  trasportatori che sono saturabili… di conseguenza la velocità dipende solo dall’efficienza del trasportatore   La x vale “1” per le cinetiche di Primo Ordine. La velocità in questo caso dipende dalla concentrazione del farmaco. Si  applica quindi tutte le volte che il farmaco penetra per diffusione passiva…  Vale “2” nelle cinetiche di Secondo Ordine… dipende dal quadrato della concentrazione e si verifica per intervento di  sistemi addizionali o per la saturazione dei sistemi di recupero.  Il grafico qui affianco rappresenta una cinetica di primo Ordine… “A” è su scala  aritmetica.  Raffigura  l’andamento  della  concentrazione  rispetto  al  tempo;  come si vede è il grafico di un’iperbole, tendente a zero. Nelle cinetiche di  primo ordine la velocità dipende dalla concentrazione.. quindi diminuirà  al  diminuire  di  questa.  Se  poniamo  le  concentrazioni  su  scala  semilogaritmica  otteniamo  una  retta→”B”…  (molto  più  comoda  per  fare  tutte  le  varie  elaborazioni).  Detto  questo..  come  si  può  notare  dal grafico il tempo di dimezzamento rimane COSTANTE, che sia  in scala aritmetica o semilogaritmica.    Quest’altro grafico rappresenta l’eliminazione dell’etanolo dal sangue, che segue una  cinetica  di  ordine  Zero.  In  questo  caso  non  si  tratta  di  un  sistema  di  trasporto  saturabile; ma di un Enzima: L’Alcol deidrogenasi e poi l’Aldeide deidrogenasi. Ad alte  concentrazione  di  Alcol  questi  enzimi  sono  saturati…  per  concentrazioni  al  di  sotto  della km dell’enzima si passa da un andamento lineare della velocità a una cinetica di  Primo Ordine. 

P a g i n a  | 17 

Fino ad ora abbiamo considerato l’organismo in modo molto semplificato; come  se  fosse  costituito  da  un  unico  compartimento..  ma  la  realtà  è  ben  diversa  e  gli  studi farmacocinetici sono complicati proprio per la presenza di più compartimenti che  presentano diverse caratteristiche di lipofilia‐idrofilia.. o che possono essere più o meno  perfusi.  ∙

L’equazione  cinetica  della  velocità  è: 

,

∙

tutti i vari passaggi di biofarmaceutica →  ∙ , ∙ ,

∙

 → 

,

 → Semplifico→ 

2

  quindi…  facendo  ,

  → 

 .. ora poniamo che la “C” sia la metà di quella iniziale:  ∙ ,

 → 0,693

 quindi… finalmente… 

,

…e otteniamo: 

 … risulta evidente che il tempo 

di dimezzamento NON dipende dalla concentrazione… ma c’è un’altra considerazione che possiamo fare… La K=Cl/Vd  Quindi otteniamo 

,

∙

 … Questo serve per farci capire che + il farmaco si distribuisce, più tempo ci metterà 

per  essere  eliminato…  al  contrario,  all’aumentare  della  Clearance  (velocità  di  depurazione  del  sangue)  diminuirà  il  tempo di dimezzamento :D  Conoscendo quindi la Clearance di un farmaco e il suo volume  di distribuzione.. si può calcolare teoricamente il suo tempo di  dimezzamento  Ad esempio.. a grandi linee.. se un farmaco ha  le  caratteristiche  per  distribuirsi  nel  liquido  extracellulare  e  va  incontro a sola filtrazione glomerulare; possiamo supporre che  il suo tempo di dimezzamento sia di 64 minuti *_* Es: inulina  e mannitolo.  Un aspetto importante della farmacocinetica è l’influenza della  via di somministrazione. Per semplificarci la vita usiamo sempre  la via endovenosa; ma c’è da dire che una buona parte di farmaci vengono preferibilmente assunti tramite altre vie. In  questo caso c’è da tenere presente l’assorbimento e l’effetto di primo passaggio… il picco risulta essere più basso.. ma  la latenza dell’effetto è maggiore U_u  In Linea teorica un processo di eliminazione che segue una cinetica di  primo ordine, non avrà mai fine, in quanto si hanno infiniti tempi di  emivita.  La  comunità  scientifica  ha  stabilito  che  un  processo  di  eliminazione  è  completo  quando  si  arriva  al  95%  del  processo  →  5  tempi di emivita (Figura 1).  Poniamo il caso di una terapia Cronica; occorre non andare mai al di  sotto della dose minima efficace; per questo occorrerà fare ripetute  somministrazioni.  Ovviamente  la  concentrazione  di  farmaco  non  dovrà superare la finestra terapeutica. 

Figura 1 

P a g i n a  | 18 

Dopo 4 somministrazioni si arriva a uno stato stazionario in cui si raggiunge un plateau di equilibrio… in pratica, ogni  nuova dose somministrata corrisponde alla quantità di farmaco eliminato nell’unità di tempo tra una dose e l’altra :D  Per velocizzare i tempi si può decidere di somministrare  immediatamente una DOSE DI CARICO per arrivare immediatamente  in condizioni di plateau e proseguire con le concentrazioni  farmacologiche prestabilite… O alternativamente si possono  effettuare più somministrazioni ravvicinate con la dose prestabilita e  quindi proseguire nei tempi usuali   Ad ogni modo, non è facile estendere i dati sperimentali a Tutta la  popolazione; questo perché esistono innumerevoli fattori che influenzano la farmacocinetica… I Trattamenti cronici,  tendono ad adattare l’organismo.. che cerca di per se di mantenere sempre uno stato di equilibrio (anche quando  questo è patologico); le interazioni con altri farmaci… La dieta è molto importante.. in particolare nel caso di carenze  alimentari… Quindi in funzione dello stato Fisiologico e Patologico.     

FARMACODINAMICA    Il secondo capitolo della farmacologia generale è la Farmacodinamica… ora  prendiamo in esame i meccanismi d’azione dei farmaci e dei loro effetti sugli  organismi viventi. Prima di tutto occorre chiarire alcuni punti della terminologia:  ‐ ‐

Effetto del farmaco: Significa ciò che esso produce…  Azione del Farmaco: è la modifica di funzioni o processi biochimici per                                                          . .      ottenere l’effetto 

Un farmaco può avere un’ Azione specifica, e quindi agire sull’agente eziologico della malattia; o avere un’azione aspecifica,  e agire quindi sui sintomi.  Abbiamo poi da definire il sito d’azione.. che è un’organo, un tessuto, una cellula.. su cui il farmaco agisce per dare poi  origine a una catena di eventi che portano all’Effetto :D A seconda di quello che ci interessa in un determinato momento può  trattarsi dell’organismo in toto, di un solo compartimento… fino ad arrivare a livello molecolare.  Ancora alcune definizioni.. (per la gioia di chi adora questo ca^^o di argomento)  Gli effetti farmacologici possono eessere classificati in base a ciò che possono determinare:  Un effetto Locale, che si manifesta nel punto di applicazione (es un anestetico come la lidocaina).. A questo si contrappone  l’effetto Sistemico, che si manifesta Dopo l’assorbimento e distribuzione.. (ad es l’aspirina)  Gli effetti possono essere Reversibili, come nella maggior parte dei farmaci, dove l’effetto scompare alla sospensione del  trattamento… In alcuni casi possono però essere Irreversibili.. come per il cloramfenicolo che causa ototossicità… o per  esteri organofosforici (insetticidi) che bloccano irreversibilmente il sito attivo delle colinesterasi.  Oppure possono essere Immediati, in cui l’effetto è immediato dopo la prima somministrazione (come il diazepam).. o  Ritardati, per i quali l’effetto si manifesta dopo un certo periodo di tempo (es: antidepressivi). 

Non sempre un farmaco agisce su dei recettori, ma può anche espletare il suo effetto in virtù delle elementari proprietà  chimico‐fisiche.. Può agire per Osmosi (diuretici e purganti), in base all’ Acidità o Basicità (antiacidi), ci sono gli ossidanti e  riducenti (disinfettanti, blu di metilene→per ridurre l’emoglobina ossidata).. emollienti, adsorbenti (antidiarroici)  stabilizzanti di membrana, radioattivi, chelanti.. ecc…. ecc :P 

 

P a g i n a  | 19 

Altri farmaci agiscono interagendo con macromolecole dell’organismo.. tutte le biomolecole sono potenziali bersagli..  proteine, acidi nucleici, lipidi… tra questi vi sono anche gli enzimi; bersaglio di inibitori reversibili o irreversibili, falsi  substrati (che portano a un prodotto della funzione enzimatica falso) o ad esempio induttori e reprssori del sistema  microsomiale. Altri target possono essere le proteine di trasporto e i canali ionici e i recettori :D 

IL RECETTORE è una macromolecola coinvolta nei segnali chimici fra e dentro le cellule. La combinazione di un  ligando (endogeno o esogeno) al recettore provoca generalmente una cascata di reazioni che portano a un “evento”  cellulare definito effetto. Queste molecole si legano nei siti di roconoscimento del recettore.  Quindi, abbiamo il nostro “farmaco” che si lega al recettore.. dando origine al complesso Farmaco‐Recettore che avrà  uan  sua  costante  di  Associazione  e  Dissociazione.  Successivamente  all’interazione  può  avvenire  un  cambio  conformazionale  che  da  inizio  all’evento  biochimco  responsabile  dell’effetto  finale…  riassumendo  tutto  possiamo  scrivere:    I legami che i recettori instaurano con il ligando sono generalmente di tipo debole  come i legami Ionici, di Van der Waals, idrofobici e Idrogeno. Queste interazioni a bassa energia rendono il legame al  recettore Reversibile.   A volte però capita che si instauri un legame covalente (ad alta energia), questo lo rende Irreversibile. Questo è tipico  degli antagonisti; Non ci sono agonisti che possono formare legami covalenti con il recettore (→tu e balle… esistono eccome)  Generalmente  sono  pochi  i  farmaci  che  agiscono  da  agonisti  puri..  la  maggior  parte  agisce  come  agonista  parziale;  ovvero  inducono  un  cambiamento  conformazionale  minore  rispetto  a  un agonista pieno, riducendo anche la mole della risposta. Un  agonista  puro  è  invece  in  grado  di  indurre  un  cambiamento  della  struttura  3D  tale  da  ottenere  un  elevato  effetto  finale.  L’antagonista  è  quella  molecola  che  non  induce  alcun  cambio  conformazionale  nel  recettore.  Esistono  anche  gli  Agonisti  inversi;  c’è  da  sapere  che  molti  recettori  sono  dotati  di  una  certa attività intrinseca anche in assenza del ligando.. questo  è  stata  una  scoperta  molto importante,  in  quanto suggerisce  che i recettori siano in equilibrio tra una conformazione attiva  e  diverse  conformazioni  inattive.  In  questo  equilibrio  gran  parte  della  popolazione  recettoriale  è  nella  forma  inattiva,  mentre  una  piccola  porzione  è  in  quella  attiva.  L’azione  di  agonisti  e  antagonisti  è  spiegata  appunto  dall’esistenza  di  legami  preferenziali  che  influenzano  l’equilibrio  tra  le  conformazioni recettoriali…   Guardando  lo  schema  a  lato  possiamo  dire  che  Un  Agonista  si  leghi  preferibilmente  alla  conformazione  attiva  e  la  stabilizzi, spostando l’equilibrio verso la conformazione attiva e provocando così un incremento dell’attività biologica.  Un  Antagonista  al  contrario  può  legarsi  indifferentemente  alla  conformazione  attiva  o  alle  verie  confromazioni  inattive.. non ci sono variazioni dell’attività biologica in quanto l’equilibrio non è influenzato.   Un Agonista inverso dovrebbe mostrare un legame preferenziale per una conformazione inattiva..  stabilizzandola..  e  spostando  così  l’equilibrio  da  quella  attiva  a  quelle  inattive  e  portando  a  una  caduta dell’attività biologica intrinseca.  Un  agonista  parziale  ha  invece  delle  piccole  preferenze  per  la  forma  aattiva,  spostando  leggermente  l’equilibrio  verso  questa  forma.  Questo  equilibrio  evidentemente  non  è  della  stessa  entità di un agonista puro e quindi l’incremento dell’attività biologica è minore. 

P a g i n a  | 20 

  Nei primi anni del ‘900, quando si è capito che molti farmaci agiscono con il meccanismo recettoriale, si è cercato di  prevedere il loro effetto tramite modelli matematici; E si sono postulate varie teorie.  La prima fu la teoria dell’occupazione di Clark, secondo la quale l’effetto di un farmaco è proporzionale al numero di  recettori  occupati.  La  teoria  di  Clark  è  però  una  patacca,  in  quanto  non  considerava  che  un  recettore  può  essere  occupato  senza  essere  perturbato.  Ad  ogni  modo  questa  teoria  ci  permette  di  dare  una  definizione  di  potenza.  L’associazione/dissociazione  del  farmaco  al  recettore  dipende  da  delle  costanti…  il  rapporto  della  costante  di  dissociazione e la costante di associazione ci fornisce un valore che chiameremo Kd  che misura l’affinità di legame.  Minore  è  la Kd..  maggiore  è  l’affinità…  se ho  2 agonisti  che  agiscono  sullo  stesso  recettore, posso  individuare  il  più  POTENTE misurando le Kd… Il più potente è ovviamente quello che a minore concentrazione porta al maggiore effetto.  Successivamente fu formulata da Ariens la teoria dell’efficacia; secondo la quale l’effetto di un farmaco è  proporzionale alla sua attività intrinseca: Effetto =α * [FR] . I valori di α vanno da 0 a 1… Quando vale 0 significa che si  tratta di un Antagonista. Quando vale 1 significa che abbiamo a che fare con un Agonista puro. Tutti i valori intermedi  indicano che stiamo trattando con agonisti parziali. Se troviamo un valore negativo.. significa che il nostro è un  Agonista inverso.  Infine fu postulata la teoria della velocità di Paton. L’intensità della risposta è proporzionale alla velocità di  associazione e dissociazione del complesso Farmaco‐Recettore. Per spiegare meglio questa teoria associò il farmaco  a un dito.. e il pulsante del pianoforte al recettore. Se il dito preme sul pulsante ottengo un suono… Ma NON potrò  ottenere altri suoni da quel tasto fino a quando non lo avrò liberato del dito. Maggiore è la velocità con cui il dito si  stacca e preme sul pulsante.. maggiore è l’intensità del suono :D (lo stesso applicato ai farmaci)…  Lo studio dell’interazione Farmaco Recettore segue le stesse leggi dell’interazione Enzima Substrato. L’Effetto è   Dove Emax è l’effetto massimo e Kd è la conc capace di indurre metà dell’effetto max. Farmaci con diverso  Emax hanno diversa Efficacia.  L’interazione farmaco recettore può avere varie rappresentazioni grafiche:  Questo è il grafico su scala aritmetica; L’effetto segue l’andamento di un  esponenziale fino ad arrivare a plateau.  Per rendere l’interpretazione dei grafici più facile è stato (come al solito)  sviluppato il grafico in scala semilogaritmica ↘ ↘ ↘  Otteniamo il grafico di una  sigmoide; già più semplice da  analizzare e confrontare con  altre curve.. Infine è stato sviluppato anche il grafico dei doppi reciproci di  lineweaver‐burk che permette di ottenere una retta ↙↙↙  dove l’intersezione con l’asse  delle ordinate rappresenta  1/Emax e quella con le ascisse  il reciproco negativo della Kd.  Il grafico a Sigmoide probabilmente è più comodo e intuitivo per  prevedere cosa sta accadendo nel nostro sistema…     

P a g i n a  | 21 

Prendiamo ad esempio questo grafico e vediamo tutte le possibili  interpretazioni :D  X e Y possono essere 2 agonisti diversi con efficacia simile ma Diversa  POTENZA. Questo perché a parità di Effetto, Y richiede una  concentrazione superiore di agonista per raggiungerlo.  X e Z possono essere 2 agonisti con potenza simile.. Ma diversa  efficacia, questo perché Z non arriva all’ Emax =/  Possiamo vedere queste curve anche in modo alternativo.. ad esempio X e Y rappresentano lo stesso Agonista; ma in  Y vi è la presenza di un antagonista NON COMPETITIVO → è necessaria una maggiore concentrazione dell’agonista  per spodestare l’antagonista e quindi la conc necessaria per ottenere l’Emac è shiftata verso destra.  O ancora.. X e Z sono anche in questo caso lo stesso agonista; ma con l’aggiunta in Z di un Antagonista COMPETITIVO.  In questi casi NON si potrà MAI raggiungere l’Emax, in quanto la concentrazione di agonista non influenza  minimamente l’equilibrio verso la forma attiva del recettore   Fino ad ora abbiamo fatto esperimenti in Vitro… ma prima o poi  dovremo arrivare ad esperimenti invivo.. Definiamo l’Indice  terapeutico e la ED‐50. L’ED‐50 è la dose di farmaco necessaria per  ottenere un effetto terapeutico nel 50% degli individui testati.  L’indice terapeutico (in farmacologia) è il rapporto fra la ED‐50 per un  effetto tossico e l’ ED‐50 per un effetto terapeutico. 

   In questo caso devo usare una dose 100 volte più alta per  ottenere un effetto tossico… quindi ho un alto indice terapeutico…  Per quanto riguarda Biofarmaceutica, l’indice terapeutico è il rapporto tra Cmax e Cmin :D     

INTERAZIONI – Farmaco Recettore    Per una buona interazione Ligando‐Recettore è necessaria una disposizione dei gruppi funzionali adeguata a formare  un n° di legami con sufficiente forza e per un sufficiente tempo per creare una risposta biologica. Questa disposizione  spaziale può eventualmente permettere di modificare la conformazione 3D di uno o entrambi i partecipanti  all’interazione. Come abbiamo già detto in queste interazioni intervengono vari tipi di legame:  ‐

‐ ‐

Legame covalente: Molto Forte – 50/100 Kcal/mol .. può intervenire  in diversi processi come l’acilazione, la fosforilazione, l’alchilazione  ecc..  H2N Recettore Legame ionico: E’ un legame forte – 5‐10 Kcal/mol.. la forza di  legame diminuisce al quadrato della distanza..  Legame Idrogeno: E’ un legame medio – 2‐5 Kcal/mol e richiede la vicinanza di 2  gruppi adatti (Donatore e Accettorre) 

Ligando

O

O

Ligando

+

-

H3N

Recettore

O

HO Recettore

P a g i n a  | 22 

H

O

H

O Recettore

‐

Legame  di  van  der  Waals:  E’  un’interazione  debole  –  2‐5  Kcal/mol..  Questo  legame  è  molto  sensibile  alla  distanza;  la  sua  importanza  risiede  nel  numero  elevato  di  possibili  interazioni  e  nella  presenza  di  tasche  idrofobiche nella struttura del recettore. 

La parte strutturale di un farmaco, essenziale per ottenere l’interazione con il recettore è chiamata Farmacoforo.  Oltre a questi legami possono avvenire 2 tipi di interazioni: Dipolo‐ Dipolo  e  Dipolo‐Dipolo  indotto.  Queste  interazioni  permettono  di  allineare  il  substrato  al  sito  attivo  dell’enzima,  per  rendere  +  ottimale ed efficiente l’interazione       Per  quanto  riguarda  le  interazioni  Dipolo‐Dipolo  indotto  coinvolgono ad esempio un benzene e uno ione ammonio  quaternario..  questa  interazione  causa  una  distorsione  della nube elettronica sull’anello, aumentando la densità elettronica al centro di questo e una riduzione sui bordi.  Vediamo ora di chiarire l’attività del ligando che interagisce con il nostro recettore…  ANTAGONISMO  COMPETITIVO:  Questo  antagonista  blocca  l’azione  di  un  agonista,  legandosi  al  suo  stesso  recettore  senza  perturbarlo..  senza  indurre  quindi  quei  famosi  cambi conformazionali che portano a un “effetto”. Ad ogni modo, con una dose adeguata  di  agonista  è  sempre  possibile  spodestare  l’antagonista  e  ottenere  l’Emax  (effetto  massimo). Il grafico rappresenta appunto questo; la curva a sinistra è l’agonista da solo…  Le altre rappresentano l’agonista in presenza di antagonista competitivo… Gli antagonisti  competitivi diminuiscono la POTENZA dell’agonista. Non cambiano l’Efficacia.   Due agonisti potevo confrontarli tramite la Kd… ma come metto a confronto 2 antagonisti simili? → tramite il pA2, che  rappresenta  il  logaritmo  negativo  della  concentrazione  di  antagonista  che  rende  necessario  un  raddoppio  della  concentrazione di agonista per ottenere l’usuale Emax.  ANTAGONISMO NON COMPETITIVO: In questo caso non riusciamo a raggiungere l’Effetto  max.  L’antagonista  non  diminuisce  più  la  potenza  dell’agonista  ma  la  sua  EFFICACIA.  Possiamo  valutare  la  potenza  di  un  anatagonista  non  competitivo  con  l’  IC50  che  rappresenta  la  concentrazione  di  antagonista  necessaria  per  ottenere  la  metà  dell’Emax.  Dosi  maggiori  di  agonista  non  riescono  ad  allontanare  l’antagonista dal recettore. Come mai? →Ci sono vari possibili  meccanismi..  inibizione  allosterica  (l’antagonista  si  lega  in  un  punto  diverso  dall’agonista  e  induce  un  cambio  conformazionale  che  impedisce  l’ingresso  di  questo);  Formazione di Legami Covalenti con il sito attivo del recettore  che  bloccano  il  sito  di  legame  per  ingombro  sterico..  e  poi  ci  sono dei sistemi indiretti che possono portare a curve simili a  quelle di un antagonismo non competitivo come il blocco della  trasmissione  dell’infromazione  o  la  variazione  di  processi  metabolici.    Il  grafico  qui  affianco  rappresenta  i  rapporti  fra  farmaco  recettore ed effetto biologico. → → 

P a g i n a  | 23 

I SINERGISMI:   Prendiamo  in  considerazione  l’idea  di  usare  +  farmaci  contemporaneamente  per  ottenere  un  effetto..  possiamo  parlare  di  Sinergismo,  che  si  contrappone  all’antagonismo.  Esistono  3  tipi:  Sinergismo  di  Somma,  Sinergismo  di  potenziamento e sinergismo di decremento.  Nel Sinergismo di Somma i due farmaci agiscono sullo stesso recettore. L’effetto che si ottiene è uguale alla somma  degli effetti dei due farmaci presi separatamente.. Questo sinergismo può essere utile solo se gli effetti collaterali di  un farmaco vengono annullati dell’altro… ma esempi pratici veri e propri non ce ne sono molti… Il MAALOX potrebbe  essere un esempio di sinergismo di somma.. peccato solo che non agisca per via recettoriale =/  Con  Il  Sinergismo  di  Potenziamento  I  due  Farmaci  agiscono  con  meccanismi  d’azione  differenti;  l’effetto  finale  è  maggiore della somma degli effetti dei 2 farmaci presi separatamente. Ad esempio, prima di un intervento chirurgico è  necessario un rilasciamento della muscolatura striata… questo lo fa di per se l’anestetico.. ma richiede dosi elevate..  possiamo allora somministrare nel sito d’azione un curarico e diminuire la dose di anestetico  Un altro esempio può  essere  con  adrenalina  e  la  teofillina…  L’adrenalina  stimola  l’aumento  della  concentrazione  di  cAMP…  la  teofillina  inibisce le fosfodiesterasi, diminuendo la concentrazione di cAMP degradata =)  Per quanto riguarda il Sinergismo di Decremento i due farmaci agiscono sullo stesso recettore ma almeno uno dei due  è un agonista parziale.. l’effetto che si ottiene è minore della somma degli effetti presi separatamente.  Ora.. facciamo un esperimento… →   Abbiamo  un  agonista..  facciamo  la  prima prova.. e otteniamo un effetto..  aggiungiamo  un  antagonista,  facciamo  una  seconda  prova..  e  otteniamo  la  seconda  curva...  incrementiamo  le  concentrazioni  di  antagonista  e  facciamo  anche  la  terza..  Da  come  appaiono  le  prime  curve  si  potrebbe  pensare  di  avere  a  che  fare  con  un  antagonista  COMPETITIVO…  si  raggiunge  sempre  l’effetto  Max  :)  …  Ma  proseguendo  con  l’esperimento  si  può  notare  anche  un  decremento  dell’efficacia…  l’antagonista  ora  agisce  come  NON  Competitivo… come è mai possibilie??    Sono  stati  ipotizzati  i  Recettori  di  Riserva.  Con  questa  teoria  si  suppone  che  talvolta  si  raggiunga  l’Emax  senza  occupare  tutti  i  recettori.  In  certi  sistemi  quindi  possono  esserci  più  recettori  di  quanti  ne  servano  per  ottenere  l’effetto  massimo.  A  basse  concentrazioni  di  antagonista  NON  competitivo  è  quindi  ancora  possibile  raggiungere  l’Emax  in  quanto  l’agonista  va  ad  agire  sui  recettori  di  riserva  non  ancora  occupati :)             

P a g i n a  | 24 

I RECETTORI    I diversi tipi di recettori di cui ci occupiamo sono 4;  ‐ ‐ ‐ ‐

 I recettori Canale,   Quelli accoppiati a proteine G,   Recettori accoppiati a chinasi e i  Recettori Nucleari.  

I primi tre sono recettori di membrana, mentre nell’ultimo caso l’agonista deve entrare nella cellula per poter  interagire con esso. Il primo tipo determina un controllo diretto del canale ionico e la risposta si ha nel giro di  millisecondi. Il secondo prevede invece l’accoppiamento con una proteina G, quindi la latenza dell’effetto aumenta  leggermente; infatti l’intervello di tempo ha come unità di misura i secondi. Nel terzo caso occorrono reazioni di  fosforilazione, l’effetto si ha dopo “minuti” dall’interazione con l’agonista; infine nel quarto caso possono passare ORE  prima dell’effetto; in quanto il nostro agonista deve entrare nella cellula, interagire con il recettore…si innescano  quindi una serie di cascate enzimatiche che portano all’attivazione di una o più proteine che agiscono (NEL NUCLEO)  da modulatore positivo o negativo di un determinato gene… La risposta è una modifica quindi dell’espressione genica,  e chiaramente ci vuole molto più tempo per ottenere tutto questo processo :)  C’è quindi una scala temporale di attivazione dei recettori  (importante da ricordare)   

 

I Recettori – CANALE   

Ovviamente come al solito le cose sono più complicate di  quello che sembrano, per esempio i recettori canale  esistono in 4 diverse classi. Insomma.. di un recettore  esistono diversi tipi; ciascuno dei quali con vari sottotipi  identificati spesso da numeri o lettere.. (non entreremo  molto nel dettaglio)  Tutti questi canali sono costituiti da subunità (α,β,γ…1,2..),  e a sua volta ognuna di queste subunità è costituita da  proteine con un certo numero di domini trans membrana.   Le principali differenze tra le classi di recettori canale  consistono nella composizione delle diverse subunità  e nel  sito di legame che il ligando instaura con queste subunità  Nel primo esempio si vede che servono 2 molecole di  Acetilcolina per attivare il recettore canale…            

P a g i n a  | 25 

I Recettori – Accoppiati a Proteine 

G:   

 Questi recettori sono a centinaia, ma hanno in comune  una cosa, il fatto di avere domini a 7 Trans‐Membrana… Ce ne sono ovviamente di diversi tipi.. La figura mette in  evidenza la separazione tra la parte extracellulare (in cui si trova la porzione amino‐terminale) e quella intracellulare  (carbossi‐terminale) con i siti di legame per la proteina G deputata alla trasduzione del segnale. All’esterno sono  invece presenti gli opportuni siti consenso per l’interazione con un determinato ligando..   Che cos’è la proteina G? → E’una proteina eterotrimerica, in grado di legare i nucleo di guaninici… come dice appunto  il nome è formata da TRE diverse subunità, una α, una β e una γ… Bene, esistono numerose varianti delle proteine G  che si differenziano soprattutto per la subunità α. Ad esempio esiste la subunità αs e la proteina G prenderà il nome di  Gs ; αi → proteine Gi   ...ecc… :D La subunità α è quella che lega i nucleotidi guaninici; allo stato di riposo lega il GDP;  all’attivazione dell’enzima vi è uno scambio del GDP con GTP.. α stessa ha anche attività idrolitica per il GTP,  riportandolo a GDP di modo che si chiuda il cerchio, riportando così la proteina a uno stato di riposo.  Invece Le subunità β e γ si mettono insieme e sono generalmente molto simili nelle  differenti G proteins; e funzionano come sistema di ancoraggio per la subunità α… In  realtà esistono anche dei sistemi in cui è il complesso β‐γ il responsabile della  trasduzione del segnale..   Lo schema rappresenta il legame dell’agonista al recettore, in seguito a questo legame  si ha lo scambio fra il GDP e il GTP. Nel momento in cui α lega il GTP si ha la sua  separazione dal complesso β‐γ, e sia l’una che l’altra subunità si possono legare al  rispettivo effettore che generalmente è un enzima :) Quando l’attività di α ha  provocato l’idrolisi del GTP in GDP, riacquista l’affinità di legame per il complesso β‐γ e  vi si lega, ritornando al punto di partenza.  Questo  è  lo  schema  dell’adenilato  ciclasi…  dove  sono  presenti  2  recettori  accoppiati  a  una  proteina  Gs  e  a  una  Gi.  La  funzione  dell’adenilato  ciclasi  è  quella  di  formare cAMP a partire dall’ATP. Questo enzima può  essere  modulato  in  senso  positivo  da  una  Gs…  o  negativo  da  una  Gi.  In  seguito  al  legame  dell’adrenalina  si  ha  l’attivazione  di  Gs..  che  attiva  l’adenilato  ciclasi..  la  quale  inizia  a  produrre  cAMP  che  principalmente  ha  come  target  la  Protein  Chinasi  A  (PKA).  In caso di legame dell’acetilcolina si ha l’effetto opposto→  inibizione.   Prima abbiamo attribuito al complesso β‐γ solo funzione di ancoraggio… in realtà, come  si  vede  nella  parte  finale  dello  schema,  questo  complesso  può  modulare  l’attività  del  canale  del  potassio..  quindi  esistono  dei  canali  attivati  da  proteine  G.  Quando  diciamo che un’azione è mediata da una differenza di conduttanza non necessariamente si tratta allora di un controllo  diretto  del  canale  (che  avveniva  nel  giro  di  millisecondi),  ma  può  richiedere  il  sistema  accoppiato  a  proteine  G..  e  ovviamente la risposta sarà più lenta…  Tra le proteine G abbiamo anche le Gq, che hanno come effettore la fosfolipasi C; enzimi che sono capaci di idrolizzare  il fosfatidil inositolo della membrana cellulare. Da questa idrolisi viene fuori Inositolo trifosfato (IP3) e Diacil glicerolo  (DAG).  In  seguito  alla  formazione  di  questi  messaggeri  si  ha  una  serie  di  reazioni  che  portano  a  un  aumento  della  concentrazione di calcio. 

P a g i n a  | 26 

Questo  è  uno  schema  riassuntivo  del  ruolo  delle  proteine  G.  Come  abbiamo visto possono avere come effettore delle Adenilato ciclasi, le  guanilato  ciclasi..  le  fosfolipasi  e  anche  canali  ionici.  Sono  anche  indicati  i  secondi  messaggeri,  cAMP,cGMP,  IP3,  Ca…  i  quali,  come  si  vede,  attivano  delle  chinasi,  le  quali  a  seconda  del  substrato  che  troveranno e per il quale hanno affinità lo fosforileranno producendo  substrati che determineranno diversi effetti biologici.  Complichiamo  leggermente  le  cose…  Ci  sono  recettori  che  possono  interagire  con  più  proteine  G…  questo  fenomeno  è  chiamato 

Promiscuità  del Recettore  :P  Che  succede  quindi?  →  Succede  che  lo  stesso  recettore  in  un  certo  tessuto  può  avere  a  disposizione  una  sola  proteina  G  di  quelle  a  cui  potrebbe  accoppiarsi…  in  questo  caso  non  ci  sono  complicazioni…  però  c’è  anche  la  possibilità  che  le  proteine  g  disponibili  siano  più  di  una,  e  in  questo  caso  allora  il  recettore  potrà  interagire  con  queste…  determinando  variate  risposte.  Ricordando la teoria della selezione recettoriale (pag 20), riguardante  gli agonisti inversi, vediamo che può accadere una cosa simile con i recettori  nei confronti delle G proteins. Agonisti diversi possono dirigere i recettori verso  G proteins diverse :D L’agonista rosso e quello giallo si legano allo stesso  recettore e stabilizzano il recettore in una conformazione attiva diversa che lega  differenti proteine G. Questi due agonisti producono due diversi profili di risposte  cellulari nello stesso tessuto.   

Abbiamo poi i Recettori con Attività TIROSIN‐CHINASICA  In  questo  caso,  non  abbiamo  una  proteina  G  che  trasduce  il  segnale  dal  recettore  alla  chinasi…  ma  è  il  recettore  stesso  ad  avere  attività  chinasica.  In  condizioni  di  riposo  il  recettore  si  trova  sotto  forma  di  monomeri  inattivi.  Questi  sono  delle  proteine  trans  membrana,  dotati  di  una  regione  Tyr‐ Chinasica.  Quando  arriva  una  determinata  molecola  di  segnale  (L’agonista)  si  lega al sito di legame e provoca la dimerizzazione del recettore. Le porzioni con  attività  Tyr‐chinasica  vengono  a  contatto  e  si  fosforilano  a  vicenda.  Il  dimero  fosforilato assume una conformazione tale da rendere favorevole il legame a  delle proteine plasmatiche inattive che verranno fosforilate; attivate… e a loro  volta  daranno  origine  a  una  cascata  di  fosforilazioni  che  porteranno  alla  risposta biologica.  Questa  serie  di  reazioni  generalmente  comporta  l’ingresso  nel  nucleo  di  un  fattore  attivato  che  promuove  la  sintesi  proteica  di  un  determinato  gene.  Questi  recettori  sono  ad  esempio  quelli  dell’insulina..  dei  fattori  di  crescità  ecc..  Un po’ diverse sono le cose per i recettori delle Citochine. L’attività Tyr‐K non  è intrinseca al recettore, ma è dovuta a proteine (JAK) associate ad esso; che  fosforilano il recettore una volta che ha dimerizzato. A questo punto si legano  le  proteine  STAT  che  verrano  fosforilate,  per  poi  dimerizzare  e  agire  a  livello  nucleare  modulando  l’espressione genica. →  →   

P a g i n a  | 27 

Recettori – per gli Steroidi:  Li possiamo trovare nel citoplasma o nel Nucleo. Questi recettori NON sono di membrana  …….  ma  Intracellulari    Anche  in  questo  caso  avviene  la  dimerizzazione  del  recettore;  il  ligando generalmente è un ormone steroideo, abbastanza liposolubile da entrare da solo  nella cellula. Il recettore intracellulare è reso inattivo dal legame a proteine chiamate  HSP (Heat shock proteins).. ma la combinazione Agonista + Recettore induce un  cambio conformazionale che riduce l’affinità per queste proteine e dimerizza. Questo  complesso  presenta  una  buona  affinità  per  delle  sequenze  HRE  (elemento  responsivo  del  DNA).  Questa  interazione  porterà a un aumento o a una riduzione della trascrizione genica. Il processo è molto lungo (ORE), in quanto ci vuole  parecchio tempo prima che il ligando penetri la cellula, incontri il recettore e comporti una modulazione della sintesi  proteica.     

VARIATE RISPOSTE    E  finalmente  siamo  all’ultimo  capitolo  della  Farmacologia Generale: Le variate risposte a Farmaci e  Xenobiotici. Poniamo di somministrare un farmaco a un  paziente..  Potremmo  ottenere  una  riposta  che  non  ci  aspettavamo,  sia  qualitativa  che  quantitativa.  Ad  esempio  somministriamo l’aspirina a un poveretto e questo svilupperà un rash cutaneo.  Tra le Variate riposte ci sono anche le Allergie. Ma da cosa dipendono? Come si  vede nello schema ci possono essere svariati fattori che incidono sulla risposta.  Possono  essere  fattori  relativi  all’Ambiente,  All’Organismo  o  relativi  allo  Xneobiotico stesso. 

……….  ……..  .. 

‐

Partiamo dai Fattori Relativi All’AMBIENTE… possono essere:     Fisici:  Ci  sono  ad  esempio  alcuni  alcaloidi  che  agiscono  in  modo  differente  a  seconda  della  temperatura ambientale.   Chimici: come le interazioni con altri farmaci o sostanze assimilate con l’alimentazione…   Sociali: Ad esempio il famoso “TRIP” (viaggio) associato alla LSD… ci possono essere “Good Trip” and  “Bad Trip”… Spesso a seconda del contesto sociale in cui si usa ;)   

‐

Più interessanti sono i Fattori Legati All’ORGANISMO… ci sono delle variabili..    

Fisiologiche.. Come la:       

Specie (importante negli esperimenti di laboratorio),   la Razza,   Il  Sesso  (di  cui  si  è  iniziata  a  considerare  l’importanza  da  poco..  una  donna  ha  un  ciclo  ormonale completamente diverso da quello di un uomo),   L’Età  (Abbiamo  visto  che  nei  bambini  e  negli  anziani  si  possono  avere  effetti  diversi  e  quantitativamente rilevanti)… poi sono importanti   lo stato di Gravidanza e   la digestione. 

…. E poi ovviamente le variabili…. 

P a g i n a  | 28 



Patologiche:      

La malnutrizione: per la carenza di fattori nutritivi e vitaminici..  Le Epatopatie,  Le Nefropatie,  Le Tireopatie… → tutto quello che coinvolge l’organismo e le capacità di biotrasformazione  può chiaramente modificare le risposte ai farmaci.. poi ci sono…  Le Allergie, che hanno altri meccanismi… (che avremmo dovuto fare in patologia… bah) 

Hanno poi una buna importanza anche le Variabili… 



Genetiche: In particolare trattiamo l’ IDIOSINCRASIA, che nella farmacologia significa di per se “risposta  inattesa  alla  PRIMA  somministrazione”  …  se  ho una  reazione  alla prima  somministrazione  significa  che  non  è  stato  coinvolto  il  sistema  immunitario.  L’idiosincrasia  ha  quindi  delle  Basi  Genetiche.  Si  divide  in  QUANTITATIVA…  anche  se  quella  vera  e  propria  è  quella  QUALITATIVA  (ho  una  risposta  diversa a quella che mi attendevo…)   Quantitativa:  Io  mi  aspetto,  quando  somministro  un  farmaco,  che  la  maggior  parte  degli  individui risponda a una dose media di questo.. La sensibilità della popolazione  a  un  farmaco  ha  una  distribuzione  a  Gaussiana…  Il  95%  della  popolazione  è  costituito da individui normosensibili (che daranno una risposta al farmaco in  un certo intervallo di dosi…) il 2,5% è invece ipersensibile (quindi risponderà a  una dose più bassa) e poi ci sono gli Iposensibili (2,5%) che hanno bisogno di  una dose superiore alla media per ottenere il normale effetto farmacologico.  

In  alcuni  casi  possiamo  avere  una  curva  con  2  picchi…  cosa  significa? → la mia popolazione si divide in 2 so opopolazioni… una  ……..  con  una  certa  sensibilità..  e  una  con  un’altra  sensibilità…  Questo  dipende  da  fattori  genetici.. ad esempio da enzimi che sono espressi di più o di meno in una delle 2 popolazioni. Vediamo quindi i..   Fattori Ereditari che determinano una Ridotta o Amplificata Risposta:   Per  esempio  ci  sono  individui  che  hanno  un  deficit  di  Fattore  intrinseco,  essenziale  per  l’assorbimento  di  Vitamina  B12..  queste  persone  quindi  avranno  bisogno  di  una  quantità  superiore  di  vitamina  B12  proprio  perché non riescono ad assorbirla.  Un altro esempio è quello della resistenza alla Succinilcolina.. sfruttata per la sua azione curaro‐simile, per  indurre  il  rilasciamento  della  muscolatura  striata  in  occasione  di  operazioni  chirurgiche.  E’  un  estere  della  colina.. quindi viene idrolizzata dalle colinesterasi plasmatiche. Se ho molte esterasi, questa verrà idrolizzata  molto  velocemente..  e  la  sua  azione  sarà  modesta.  Nei  pazienti  con  un  eccesso  di  esterasi  sarà  necessario  dare una dose superiore al normale di succinilcolina.. Viceversa… ci sono dei pazienti che hanno un deficit di  esterasi..  e  quindi  rischiano  di  avere  un  effetto  eccessivo  alla  succinilcolina..  e  rischierebbero  di  rimanere  paralizzati. → Uno dei test infa  prima di un’operazione chirurgica è quello delle colinesterasi; per sapere  appunto che dose somministrare al paziente per l’intervento.  Un terzo esempio interessante è quello dei Lentoacetilanti; che hanno una capacità di acetilare inferiore al  normale.  L’abbiamo  vista  tra  le  biotrasformazioni;  i  composti  che  contengono  un  –NH2  o  simili  sono  metabolizzati per acetilazione.. e generalmente in questo modo sono inattivati. Se ho una capacità acetilante  NORMALE non ho problemi… ma se è MINORE, il farmaco rimarrà attivo per più TEMPO… somministrando  una  seconda  dose  troppo  presto,  rischio  di  sforare  dalla  finestra  terapeutica  col  rischio  di  gravi  danni.  Un  esempio  è  quello  dell’  INI  →  “Isoniazide”..  o  “Idrazide  dell’acido  isonicotinico”:  E’  un  farmaco  antitubercolare di prima scelta… ma con una finestra terapeutica ristretta… Le popolazioni caucasiche sono  prevalentemente Normoacetilanti con un 15‐20% di lento acetilanti; queste proporzioni sono invertite nelle  popolazioni asiatiche. Risulta necessaria una profilassi contro la tubercolosi a seconda dell’individuo. 

P a g i n a  | 29 



Dal punto di vista Qualitativo, possiamo fare qualche esempio.. 

  Le persone con un Deficit di Glucosio 6 Fosfato deidrogenasi, il cosiddetto Favismo, hanno  delle capacità metaboliche diverse, e la membrana degli eritrociti è più sensibile agli insulti  di  tipo  ossidativo..  Sostanze  che  possono  determinare  un  aumento  di  composti  radicalici  possono determinare emolisi…  E questo è un effetto comune a moltissimi farmaci.    ‐

E infine i fattori Relativi al FARMACO stesso:     Per quale ragione un farmaco può dare una risposta che dal punto di vista QUALITATIVO o QUANTITATIVO  è Diversa da quello che io mi aspettavo?    →  Dal  punto  di  vista  quantitativo  può  essere  diversa  perché  ho  sbagliato  la  dose,  la  formulazione..  o  non  conosco la biodisponibilità del mio farmaco… Ma queste sono cose che si dovrebbero sapere a priori… Non  sono Inattese… Queste risposte sono più che prevedibili.. es: se una sostanza determina Tolleranza.. io lo SO  a priori.. e di conseguenza posso preparami     Che cosa intendo per tolleranza?    → Dopo la somministrazione del mio farmaco ho una ridotta sensibilità… Prima ottenevo una certa risposta…  successivamente ne ottengo una minore =/ … Se questo meccanismo si instaura immediatamente (una o due  somministrazioni)  parlo  di  TACHIFILASSI..  che  vuol  dire  tolleranza  a  breve  termine.  Quando  parlo  solo  di  tolleranza, senza aggiungere agettivi, mi riferisco alla tolleranza CRONICA, ovvero la ridotta sensibilità che si  manifesta dopo svariate somministrazioni.. Ad es: dopo una settimana dall’inizio del trattamento..  

Sia  la  tolleranza  acuta  che  cronica  possono  essere  determinate  da  ragioni  farmacocinetiche  o  farmacodinamiche…  Per  determinati  farmaci, la tolleranza non si ferma alla necessità di aumentare la dose,  ma si instaura un’abitudine che può degenerare in dipendenza Fisica e/o  Psichica,  a  seconda  che  alla  sospensione  del  farmaco  si  manifesti  soltanto  con  fenomeni  psichici  o  come  vera  e  propria  Sindrome  da  Astinenza.  Come  si  vede  dallo  schema  sia  la  tolleranza  Acuta  che  Cronica  hanno  come  base  dei  meccanismi  farmacocinetici  o  farmacodinamici. Per quanto riguarda la.. 

TOLLERANZA ACUTA: 

di 

 

P a g i n a  | 30 

 Basi  Farmacocinetiche:  Possiamo  prendere  ad  esempio  il  caso  dell’istamina.  L’Istamina  non  ha  applicazioni  terapeutiche, ma si usa come controllo nelle allergie. Il nostro corpo è  in grado  produrla, ed è altrettanto in grado di inattivarla e degradarla tramite le istaminasi.  Questi  enzimi  sono  attivati  dall’istamina  stessa,  per  evitare  una  permanenza  eccessiva  di  questa.  Alla  prima  “somministrazione” di istamina questa agisce e si verifica la  reazione  che  ci  si  aspetta,  Successivamente,  se  faccio  una  seconda  applicazione  poco  dopo,  non  otterrò  nulla  o  una  risposta nettamente ridotta.. Questo perché gli enzimi sono Già attivi. 

 Basi Farmacodinamiche:     … possiamo fare alcuni esempi…     Desensibilizzazione del recettore Nicotinico:    Il recettore Nicotinico è un recettore canale che a riposo è chiuso.  Successivamente al legame di 2 agonisti si attiva e si apre. Il recettore è però  in  rapido  equilibrio  con  la  forma  inattiva  (più  stabile),  di  conseguenza  un  legame  prolungato  con  l’agonista  provoca  l’effetto  opposto.  (Chi  fuma  spesso  non  permette ai recettori di riattivarsi; di conseguenza gli effetti sono minori).   R = Riposo, A = Attivo, I = Desensibilizzato (fase rapida), D = Desensibilizzato (fase  lenta).. i quattro stati sono interconvertibili e l’acetilcolina sposta l’equilibrio  verso la forma D.     Esaurimento del composto endogeno che media l’effetto. Es: Efedrina    L’efedrina è un’amina simpaticomimetica Indiretta, e mima gli effetti della norepinefrina. Agisce  spiazzando la noradrenalina dai depositi e liberandola nella porzione sinaptica. In seguito a una  successiva somministrazione ravvicinata di efedrina non accadrà nulla, in quanto i depositi di  noradrenalina non sono ancora stati ricostituiti.   

TOLLERANZA A LUNGO TERMINE:  Come abbiamo già visto è una ridotta risposta dopo somministrazioni croniche. Questa condizione può essere causata  da molte sostanze.. ma non da tutte e generalmente scompare dopo la sospensione delle somministrazioni, anche se  spesso gli effetti si possono osservare anche MOLTO tempo dopo la sospensione. Come per la tachifilassi può avere  basi Farmacocinetiche (come ad es. il caso dei barbiturici) o Farmacodinamiche (Es. morfina)   Basi Farmacocinetiche: Alcuni farmaci ipnotici tra i quali i Barbiturici causano un forte effetto di Induzione  Enzimatica, di conseguenza il sistema microsomiale epatico viene reso progressivamente più attivo.  L’accelerazione del metabolismo del farmaco può provocare sia il fenomeno della tolleranza, per il quale è  necessario aumentare la dose per poter ottenere lo stesso effetto clinico, sia i gravi fenomeni di astinenza  alla sua sospensione. Oltre che per i barbiturici questo fenomeno si manifesta per numerose altre sostanze,  tra le quali anche l’Alcol… Per questo motivo una persona che assume abitualmente alcol lo metabolizza più  in fretta e lo tollera meglio      Basi farmacodinamiche:     DESENSITIZZAZIONE DEI RECETTORI ACCOPPIATI A PROTEINE G 

  Prendiamo in considerazione la Morfina, è un ottimo analgesico e viene dato contro il dolore. Purtroppo la  morfina  causa  anche  una  riduzione  della  sensibilità  dei  centri  respiratori  all’anidride  carbonica,  di  conseguenza depressione respiratoria. Un altro problema rilevante è il fenomeno di Tolleranza che porta a  una necessità di aumentare la dose… Per poter ottenere sempre lo stesso effetto.. arriveremo a un punto di  overdose che può causare la morte. =/  Quando  il  recettore  e  attivato  dall’agonista  per  un  dato  tempo,  il  legame  induce  una  modificazione  conformazionale  del  recettore,  che  viene  riconosciuto  dalla  famiglia  delle  chinasi  dei  recettori  accoppiati  a  proteine G, e da quest’ultime fosforilato. Il recettore fosforilato, a questo punto, viene riconosciuto dalla β‐ arrestina  che  lo  lega  ed  interferisce  per  ingombro  sterico  con  il  legame  alle  proteine  G:  il  recettore  e  desensitizzato.  Inoltre  la  β‐arrestina  funziona  da  adattatore,  facilitando  il  collegamento  con  la  macchina  endocitotica  della  cellula  e  promuovendo  la  rimozione  del  recettore  dalla  superficie  cellulare.  Dopo  l’endocitosi  i  recettori  possono  essere  defosforilati  e  riportati  sulla  membrana  per  un  nuovo  ciclo  di  funzionamento o possono essere degradati. 

P a g i n a  | 31 

  La  desensitizzazione  e  l’internalizzazione,  sebbene  eventi  collegati,  non  devono  pero  essere  considerati  un  unico fenomeno: la desensitizzazione funzionale è distinta e precede l’internalizzazione. Dunque.. ripetiamo..  Il  trattamento  cronico  con  farmaci  attivi  sulle  proteine  G  può  indurre  un  fenomeno  di tolleranza  farmacologica su base farmacodinamica, prettamente legato al meccanismo d’azione dei farmaci e correlato  alle modificazioni dei recettori che vengono esposti cronicamente ad un farmaco. La desensitizzazione può  essere:   Omologa, quando la perdita di attività dell'agonista è specifica per il recettore attivato.   Eterologa, se l'attivazione prolungata di un sistema recettoriale può indurre la desensitizzazione di  un altro sistema recettoriale presente sulla stessa membrana e che utilizza lo stesso meccanismo di  attivazione del segnale oppure gli stessi effettori.    I  meccanismi  responsabili  sono  la  fosforilazione  del  recettore  su  residui  di  serina  e  treonina  e  l’internalizzazione del complesso recettore‐ligando.     Il processo di fosforilazione, che è la prima tappa del processo, è mediato da protein‐kinasi A e C; è  seguito  dalla  perdita  della  capacità  del  recettore  di  attivare  la  proteina  G  (disaccoppiamento  tra  recettore e proteina G); non viene così trasdotto il segnale fino ad arrivare alla riduzione del numero  di  recettori  di  membrana  col  fenomeno  seguente  della down‐regulation cioè  quel  fenomeno  che  porta alla riduzione del numero dei recettori di membrana.     Dopo che il complesso recettore‐ligando è stato fosforilato ed internalizzato, può essere degradato o  riciclato  sulla  membrana  (risensitizzazione).  Il  dimero beta/gamma recluta chinasi  specifiche  dei  recettori  accoppiati  alla  proteina  G (le  GRK);  le  GRK  fosforilano  il  recettore  su  residui  di  serina  e  treonina  sulla  parte  intracellulare  del  recettore.  Questa  fosforilazione  fa  aumentare  l'affinità  del  recettore per una proteina citoplasmatica denominatebeta‐arrestina che trasloca sulla membrana e  determina  il  distacco  del  recettore  dalla  proteina  G.  A  questo  punto  il  recettore  può  essere  internalizzato in endosomi dopo essere stato rivestito da clatrina. Il recettore può essere degradato  da  enzimi  lisosomiali  (quindi  si  ha  down‐regulation)  o  può  ritornare  sulla  membrana  cellulare  (risensitizzazione). In questo secondo caso, le pompe ATP‐dipendenti che mantengono costante il pH  degli endosomi fosforilano il recettore provocando il distacco della beta‐arrestina. 

   

P a g i n a  | 32 

 In seguito all’instaurarsi della Tolleranza può verificarsi il fenomeno della  DIPENDENZA, che può essere FISICA e/o  PSICOLOGICA.  Dipendenza FISICA:  Privare  un  recettore  del  suo  normale  neurotrasmettitore  (quindi  con  l’uso  di  antagonisti)  può  indurre  la  cellula  a  sintetizzare  nuovi  recettori.  I  nuovi  recettori  ripristinano  la  capacità  di  interazione  con  il  messaggero  che  vogliamo  inibire (e si avrà tolleranza al farmaco).. Occorre a questo punto somministrare una dose superiore di antagonista per  inibire i recettori neo sintetizzati =)   Poniamo  ora  di  Sospendere  di  botto  la  somministrazione  di  antagonista…  La  nostra  cellulina  si  ritroverà  ad  avere  un  numero  di  recettori  liberi  nettamente  superiore  al  normale;  questo  provoca  un’ipersensibilità  al  messaggero  che,  in  condizioni  fisiologiche,  può  determinare  una  risposta  abnorme…  (sindrome  da  astinenza)…  Occorre  quindi  somministrare  ancora  il  farmaco  per  eliminare  i  sintomi  (e  siamo  così  arrivati  alla  dipendenza)    Dipendenza PSICOLOGICA:  Non  è  altro  che  il  desiderio  di  sperimentare  nuovamente  gli  effetti  “piacevoli”  del  farmaco…  Questa definizione si presta molto per le sostanze  d’abuso…. Se vogliamo metterla in un altro modo,  possiamo definirla come il desiderio di non provare  gli effetti spiacevoli dovuti all’assenza del farmaco  :)      …… E finalmente è finita la Farmacologia Generaleeeeee‼ 

P a g i n a  | 33