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Farmacologia generale e farmacometrica - Università degli Studi di ...

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Agli studenti del corso <strong>di</strong> Laurea in C.T.F. (anno accademico 2009-10)<br />

Questo CD contiene files riguardanti argomenti selezionati delle lezioni del corso <strong>di</strong><br />

<strong>Farmacologia</strong> e Farmacoterapia.<br />

Si raccomanda agli studenti (come più volte sottolineato durante le lezioni) <strong>di</strong> usare<br />

questo materiale solo come aiuto/guida alla preparazione del relativo esame <strong>di</strong><br />

<strong>Farmacologia</strong> e Farmacoterapia.<br />

Si rammenta, infatti, che l’USO dei TESTI <strong>di</strong> <strong>Farmacologia</strong> consigliati (ad esclusiva<br />

scelta dello studente) è in<strong>di</strong>spensabile per una corretta, utile e più facile<br />

preparazione della materia.<br />

Si precisa che il programma completo per la preparazione dell’esame è sempre<br />

reperibile presso la segreteria della Sezione <strong>di</strong> <strong>Farmacologia</strong>.<br />

Gli studenti sono tenuti a svolgere tutti gli argomenti in<strong>di</strong>cati nel programma<br />

anche se non compresi nel CD.<br />

Infine, si mettono in guar<strong>di</strong>a gli studenti dall’uso <strong>di</strong> fotocopie <strong>di</strong> materiale <strong>di</strong>dattico<br />

(presunte stampe delle lezioni contenute nel cd) ABUSIVAMENTE vendute presso le<br />

copisterie.<br />

Le figure utilizzate nelle lezioni sono quelle dei libri <strong>di</strong> testo consigliati o sono immagini copyright-free da siti web specializzati


<strong>Farmacologia</strong> e Farmacoterapia<br />

Prof. A. De Luca<br />

<strong>Farmacologia</strong> <strong>generale</strong>:<br />

Farmaco<strong>di</strong>namica: Effetto del farmaco sull’organismo<br />

Farmacocinetica: Effetto dell’organismo sul farmaco<br />

Farmacoterapia:<br />

<strong>Stu<strong>di</strong></strong>o dei farmaci utilizzati nella terapia <strong>di</strong>:<br />

patologie car<strong>di</strong>o-vascolari<br />

<strong>di</strong>sturbi neurovegetativi<br />

processi infiammatori acuti e cronici<br />

<strong>di</strong>sor<strong>di</strong>ni neuropsichiatrici e affettivi<br />

patologie neurodegenerative<br />

patologie endocrine


FARMACOLOGIA GENERALE<br />

Farmaco<strong>di</strong>namica<br />

<strong>Stu<strong>di</strong></strong>o del meccanismo d’azione dei farmaci a livello molecolare, cellulare e <strong>di</strong><br />

tessuto<br />

•Bersagli cellulari dell’azione dei farmaci<br />

•Interazione farmaco-recettore<br />

•Attività intrinseca <strong>di</strong> un farmaco<br />

•Meccanismi <strong>di</strong> trasduzione del segnale<br />

Farmacocinetica<br />

<strong>Stu<strong>di</strong></strong>o delle variazioni cinetiche del farmaco nell’organismo. Influenza la<br />

farmaco<strong>di</strong>namica, l’azione terapeutica e la tossicità<br />

•Assorbimento<br />

•Distribuzione<br />

•Metabolismo<br />

•Eliminazione<br />

Meccanismi generali che regolano l’attività biologica <strong>di</strong> qualsiasi<br />

xenobiotico !


Molti farmaci sono ancora oggi ottenuti da fonti naturali


I proce<strong>di</strong>menti <strong>di</strong> estrazione<br />

chimica hanno permesso <strong>di</strong><br />

ottenere i principi attivi in<br />

forma pura e facilmente<br />

dosabile.<br />

I proce<strong>di</strong>menti <strong>di</strong> semisintesi (a<br />

partire da principi naturali) o <strong>di</strong><br />

sintesi (me<strong>di</strong>ante modelli<br />

molecolari) hanno permesso<br />

inoltre <strong>di</strong> migliorarne le<br />

caratteristiche farmacologiche


Il concetto <strong>di</strong> farmaco si adegua alle esigenze della società:<br />

Il prodotto puo’ quin<strong>di</strong> presentarsi in forme <strong>di</strong>verse a seconda della richiesta


Classificazione dei farmaci<br />

Curativi: agiscono sulla causa della malattie, rimuovendola e facilitando la guarigione.<br />

ad esempio: antibatterici<br />

antivirali<br />

Sintomatologici: agiscono alleviando i sintomi della malattia. Migliorano la qualità <strong>di</strong> vita<br />

del paziente e l’accettazione dello stato <strong>di</strong> malattia. Riducono i rischi <strong>di</strong> complicanze<br />

legati a quel sintomo e quin<strong>di</strong> il peggioramento dello stato patologico.<br />

ad esempio: antidolorifici e analgesici<br />

antiallergici<br />

antidepressivi<br />

antiipertensivi<br />

Sostitutivi: sostituiscono un fattore carente a causa <strong>di</strong> una patologia<br />

ad esempio: terapie ormonali<br />

insulina per <strong>di</strong>abetici<br />

vitamine<br />

Preventivi: evitano un evento patologico o fisiologico indesiderato<br />

ad esempio: pillola anticoncezionale<br />

antiossidanti e minerali contro l’invecchiamento


FARMACI DI NATURA BIOTECNOLOGICA<br />

Proteine ottenute con tecniche biochimiche (DNA ricombinante) e dotate<br />

<strong>di</strong> potere terapeutico<br />

Fattori <strong>di</strong> crescita emopoietici<br />

deficit del sistema immunitario <strong>di</strong> varia natura<br />

Interleuchine ed Interferoni<br />

<strong>di</strong>versi usi terapeutici nel campo delle patologie<br />

infiammatorie ed infettive<br />

Ormoni<br />

terapie sostitutive<br />

Insulina nel <strong>di</strong>abete<br />

Ormone della crescita nelle sindromi da carenza<br />

Vaccini<br />

Immunomodulazione anti-infettiva<br />

Anticorpi monoclonali<br />

Tumori, malattie autoimmuni, antitrombotici


Attenzione<br />

Il progresso scientifico permette costantemente<br />

<strong>di</strong> mo<strong>di</strong>ficare e allargare il concetto <strong>di</strong> terapia<br />

Terapia genica o cellulare<br />

(progressi biotecnologici)<br />

Inserimento <strong>di</strong> un gene <strong>di</strong>fettoso in cellula malata<br />

o <strong>di</strong> cellule sane in organo malato<br />

Acquisizione <strong>di</strong> una funzione persa in conseguenza <strong>di</strong> una<br />

malattia genetica


BERSAGLI CELLULARI DEI FARMACI (RECETTORI)<br />

Costituenti cellulari con cui i farmaci stabiliscono un legame chimico<br />

Tale interazione è alla base <strong>degli</strong> effetti biologici del farmaco<br />

•Recettori fisiologici naturali. Sono i recettori per eccellenza. Sono proteine<br />

la cui funzione fisiologica è quella <strong>di</strong> comportarsi da recettori per sostanze endogene<br />

Recettori per : neurotrasmettitori<br />

ormoni<br />

autacoi<strong>di</strong><br />

•Enzimi <strong>di</strong> vie metaboliche o regolatorie<br />

Acetilcolinesterasi<br />

Ciclossigenasi<br />

Monoamminossidasi<br />

•Trasportatori<br />

•Canali ionici voltaggio-<strong>di</strong>pendenti<br />

•Proteine strutturali<br />

•Aci<strong>di</strong> Nucleici<br />

I farmaci non creano effetti, né impartiscono alle cellule funzioni nuove, ma<br />

modulano funzioni fisiologiche che sono proprie <strong>di</strong> cellule e tessuti<br />

Funzione comune a molti tipi <strong>di</strong> cellule: azione estesa e poco specifica<br />

Funzione vitale <strong>di</strong> una cellula altamente specializzata: tossicità elevata<br />

(anche se azione specifica)


INTERAZIONE FARMACO-RECETTORE<br />

Legame covalente: legame ad elevata energia (100 kcal/mole)<br />

Complesso farmaco recettore stabile e duraturo<br />

Legame ionico: attrazione elettrostatica tra gruppi ionizzati<br />

del farmaco e del recettore. Forza legame (5 kcal/mole)<br />

Legame reversibile e influenzato dal pH<br />

Legame idrogeno: forza <strong>di</strong> legame 2-5 kcal/mole.<br />

Legame <strong>di</strong> Van der Waal: forza legame 0.5 kcal/mole<br />

Dinamica dell’interazione farmaco-recettore (FR)<br />

Attrazione elettrostatica con formazione <strong>di</strong> legami ionici. Il complesso<br />

farmaco-recettore viene stabilizzato dalla formazione <strong>di</strong> numerosi ponti<br />

idrogeno e forze <strong>di</strong> Van der Waal.<br />

Se il legame non è <strong>di</strong> tipo covalente, il complesso FR si può <strong>di</strong>ssociare e<br />

riformare in maniera casuale <strong>di</strong>verse volte, fino a quando il farmaco è presente


I FARMACI SONO SELETTIVI: si legano solo ad alcuni recettori<br />

I RECETTORI SONO SPECIFICI: riconoscono solo alcuni ligan<strong>di</strong><br />

La selettività del farmaco e la specificità del recettore sono dovuti<br />

all’affinità e cioè al grado <strong>di</strong> complementarità chimico-fisica tra<br />

farmaco e recettore<br />

<strong>Stu<strong>di</strong></strong>o struttura-attività finalizzata ad identificare molecole<br />

sempre più selettive verso uno specifico bersaglio cellulare<br />

La possibilità <strong>di</strong> mo<strong>di</strong>ficare la struttura delle proteine-recettore<br />

(mutagenesi sito-<strong>di</strong>retta), consente <strong>di</strong> in<strong>di</strong>viduare gli aminoaci<strong>di</strong> coinvolti nel<br />

legame con i farmaci e <strong>di</strong> meglio ottimizzare il <strong>di</strong>segno e la sintesi <strong>di</strong> farmaci ad<br />

elevata affinità


Neurotrasmettitori<br />

RECETTORI FISIOLOGICI<br />

Neurone post-sinaptico<br />

o cellula post-sinaptica<br />

Ormoni


I farmaci che agiscono sui recettori fisiologici si caratterizzano anche<br />

per l’attività intrinseca (α) e cioè la capacità <strong>di</strong> comportarsi o meno<br />

come il ligando endogeno<br />

Ligando endogeno (neurotrasmettitore, ormone etc,)<br />

interagisce con propri recettori e li attiva, promuovendo<br />

una risposta biologica<br />

Agonista: Farmaco dotato <strong>di</strong> attività intrinseca<br />

massima come il ligando endogeno (α = 1). Induce una<br />

risposta biologica, attivando i sistemi <strong>di</strong> trasduzione<br />

propri del recettore<br />

Antagonista: farmaco dotato <strong>di</strong> affinità verso il<br />

recettore ma privo <strong>di</strong> attività intrinseca (α = 0).<br />

L’azione biologica consiste nell’impe<strong>di</strong>re le azioni del<br />

ligando endogeno


Farmaci e recettori fisiologici: attività intrinseca


Esistono anche….<br />

Agonisti parziali: Farmaci dotati <strong>di</strong> minore attività intrinseca rispetto<br />

all’agonista (α < 1). In seguito all’interazione con il recettore determinano<br />

una risposta biologica, ma <strong>di</strong> intensità minore. Occupando il recettore<br />

esercitano anche una certa azione antagonista nei confronti dell’agonista o del<br />

ligando endogeno. Quin<strong>di</strong>, vengono anche definiti “antagonisti parziali”.<br />

Agonisti inversi: Farmaci con attività intrinseca opposta a quella del ligando<br />

endogeno (α = -1). Il legame <strong>di</strong> queste sostanze al recettore produce una<br />

risposta opposta a quella del ligando endogeno.<br />

Ad esempio Ligando endogeno ed agonista puro: contrazione<br />

Agonista inverso: rilassamento


Perchè farmaci che legano lo stesso recettore hanno attività intrinseca<br />

<strong>di</strong>fferente?<br />

TEORIA RECETTORE MODULATO<br />

Il recettore puo’ esistere in due stati conformazionali <strong>di</strong>versi, lo stato <strong>di</strong> riposo<br />

e quello attivato, che hanno affinità <strong>di</strong>versa nei confronti dei farmaci. Il legame<br />

preferenziale del farmaco ad uno dei due stati, puo’ spostare l’equilibrio tra i<br />

due in maniera <strong>di</strong>fferente, da cui risulta la <strong>di</strong>versa attività intrinseca


Teoria del recettore modulato<br />

Ri Ra<br />

FRi FRa<br />

L’effetto farmacologico <strong>di</strong>pende dal complesso farmaco-recettore predominante<br />

L’attività intrinseca (α) sarà il risultato delle Kd relative del farmaco (e quin<strong>di</strong><br />

della quota <strong>di</strong> farmaco legata) verso il recettore nei due stati conformazionali


Riassumendo…<br />

N.B. Non confondere l’attività intrinseca con l’efficacia terapeutica !!!


Recettori fisiologici per i farmaci<br />

L’azione biologica <strong>di</strong> un farmaco sarà il risultato della sua affinità per il<br />

recettore (o bersaglio) e della sua attività intrinseca


ad esempio…<br />

Recettori fisiologici per i farmaci


Altri bersagli dell’azione dei farmaci<br />

Canali ionici: proteine transmembrana che regolano il passaggio <strong>di</strong><br />

specie ioniche attraverso le membrane cellulari, controllando<br />

l’eccitabilità e/o l’omeostasi ionica


Canali ionici<br />

ad esempio…<br />

Altri bersagli dell’azione dei farmaci


Altri bersagli dell’azione dei farmaci<br />

Enzimi: proteine che catalizzano reazioni biochimiche e metaboliche


Enzimi<br />

ad esempio…<br />

Altri bersagli dell’azione dei farmaci


Altri bersagli dell’azione dei farmaci<br />

Trasportatori: proteine transmembrana che regolano il trasporto<br />

(attivo o facilitato) <strong>di</strong> ioni e/o sostanze organiche attraverso le<br />

membrane cellulari


Trasportatori<br />

ad esempio…<br />

Altri bersagli dell’azione dei farmaci<br />

Trasportatori Inibitori<br />

Colina Emicolinio<br />

Noradrenalina (ricaptazione 1) Antidepressivi triciclici<br />

Cocaina


Tutte le sostanze sono veleni; non ce n’è nessuna che non sia un veleno.<br />

La dose giusta <strong>di</strong>fferenzia il veleno dal rime<strong>di</strong>o<br />

Paracelso (1439-1541<br />

Nessun farmaco è completamente specifico nella sua azione e/o selettivo<br />

per un bersaglio cellulare.<br />

L’aumento della dose <strong>di</strong> un farmaco provocherà l’interazione con altri bersagli,<br />

<strong>di</strong>versi dal primario<br />

Comparsa <strong>di</strong> effetti collaterali e <strong>di</strong> effetti tossici<br />

Effetti collaterali: effetti farmacologici indesiderati (azioni su cellule e tessuti<br />

<strong>di</strong>versi da quelli bersaglio dell’azione terapeutica), che però in alcuni casi<br />

possono essere sfruttati per un’altra azione terapeutica<br />

Esempi:<br />

Azione antiaggregante Aspirina<br />

Azione sedativa anti-istaminici<br />

Effetti tossici: danni biochimici e morfologici prodotti da farmaci e xenobiotici


SPERIMENTAZIONE FARMACOLOGICA<br />

1. Valutare l’attività farmacologica <strong>di</strong> una nuova sostanza (meccanismo<br />

d’azione)<br />

2. Quantificare l’effetto farmacologico<br />

Affinità<br />

Attività intrinseca<br />

Parametri farmaco-terapeutici: DME = Dose minima efficace<br />

DE 50 = Dose me<strong>di</strong>a efficace<br />

DL 50 = Dose me<strong>di</strong>a letale<br />

IT = In<strong>di</strong>ce terapeutico DL 50 /DE 50<br />

3. Prevedere il possibile effetto terapeutico<br />

Sperimentazione « in vitro »<br />

Organi isolati<br />

Cellule isolate<br />

Componenti subcellulari<br />

Sperimentazione « in vivo »


Sperimentazione in vitro su cellule e tessuti isolati permette<br />

<strong>di</strong> ottenere informazioni su farmaci e recettori<br />

Scoperta <strong>di</strong> nuovi farmaci<br />

attraverso la loro azione<br />

su recettori noti<br />

Identificazione <strong>di</strong> nuovi<br />

Recettori me<strong>di</strong>ante l’uso <strong>di</strong><br />

farmaci selettivi<br />

Approccio funzionale: Il farmaco mo<strong>di</strong>fica una funzione fisiologica del tessuto<br />

me<strong>di</strong>ante l’interazione con il recettore<br />

EFFETTO FARMACOLOGICO Affinità e attività intrinseca<br />

Approccio quantitativo: Quantifica il legame tra farmaco e recettore me<strong>di</strong>ante<br />

l’uso <strong>di</strong> sostanze ra<strong>di</strong>omarcate (stu<strong>di</strong> <strong>di</strong> bin<strong>di</strong>ng)<br />

•Determinazione dell’affinità <strong>di</strong> legame (a prescindere da attività intrinseca)<br />

•Determinazione dei siti recettoriali presenti su un tessuto


TESSUTI ISOLATI<br />

Un tessuto isolato può essere ottenuto da:<br />

a) Animali <strong>di</strong> laboratorio:<br />

sani<br />

con patologie<br />

b) Uomo durante procedure chirurgiche o reperti autoptici<br />

N.B. In opportune con<strong>di</strong>zioni, gli organi isolati si mantengono<br />

sopravviventi (per ore o giorni) e rispondono ai farmaci in modo<br />

molto simile alla risposta in vivo<br />

Vantaggi<br />

<strong>Stu<strong>di</strong></strong>are l’effetto del farmaco sul tessuto bersaglio (o <strong>di</strong> interesse)<br />

eliminando variabili circolatorie, ormonali e farmacocinetiche<br />

Descrivere in maniera quantitativa le azioni farmacologiche<br />

Interazione farmaco-recettore Relazione<br />

Attività intrinseca DOSE- EFFETTO


RELAZIONE TRA EFFETTO E COMPLESSO FARMACO-RECETTORE<br />

L’effetto <strong>di</strong> un farmaco è proporzionale alla frazione <strong>di</strong> recettori occupati ed è<br />

massimo quando tutti i recettori sono occupati<br />

Effetto<br />

FARMACO (F) + RECETTORE (R)<br />

K1 K2 FR EFFETTO<br />

EQUAZIONE MICHAELIS-MENTEN<br />

Effetto =<br />

. .<br />

.<br />

. .<br />

Effetto Max[F]<br />

Kd + [F]<br />

. . .<br />

• Massimo or<strong>di</strong>nate = Effetto MAX<br />

•Posizione curve = EC 50<br />

•Pendenza<br />

Kd = K2/K1 (costante <strong>di</strong> affinità)<br />

No effetto [F] = 0<br />

50% Eff. Max [F] = Kd<br />

Eff. Max [F] >> Kd<br />

Kd = K2/K1


Effetto<br />

CURVA DOSE-RISPOSTA SEMILOGARTIMICA<br />

. .<br />

.<br />

Funzione logistica<br />

R<br />

[F] n<br />

M = [F] n + K n<br />

.<br />

.<br />

Interpolazione dati sperimentali<br />

Grafica<br />

Matematica: Funzioni che descrivono<br />

curve sigmoidali<br />

R = risposta<br />

M = risposta Max<br />

[F] = conc. Farmaco<br />

K parametri per<br />

n interpolazione<br />

I punti sperimentali sono interpolati con questa funzione ed i programmi matematici consentono<br />

<strong>di</strong> calcolare la <strong>di</strong>fferenza residua tra i dati sperimentali e la curva teorica e tende a mantenere<br />

tale <strong>di</strong>fferenza al minimo mo<strong>di</strong>ficando i parametri per l’interpolazione


CURVA DOSE-RISPOSTA SEMILOGARTIMICA<br />

Farmaci (A e B) che agiscono come agonisti sullo stesso recettore devono<br />

descrivere curve sigmo<strong>di</strong> tra loro parallele.<br />

A<br />

B<br />

A e B agonisti sullo stesso<br />

recettore (stessa m)<br />

Kd A < Kd B<br />

A ha maggiore affinità <strong>di</strong> B<br />

A più potente B<br />

A e B hanno la stessa efficacia<br />

(producono stesso effetto Max)


LINEARIZZAZIONE CURVA DOSE-RISPOSTA<br />

Equazione <strong>di</strong> Lineweaver-Burk (doppi reciproci)<br />

1<br />

Effetto<br />

Kd<br />

= +<br />

Effetto Max [F]<br />

1<br />

Effetto Max


AGONISTI PARZIALI<br />

Differiscono dagli agonisti puri per la <strong>di</strong>versa efficacia<br />

A<br />

B<br />

C<br />

Agonisti puri<br />

A agonista puro, B e C agonisti parziali.<br />

La Kd <strong>di</strong> un agonista parziale (B) si può determinare dalle coppie <strong>di</strong> concentrazioni<br />

equiefficaci rispetto ad A e plottando i doppi reciproci (1/A or<strong>di</strong>nate ed 1/B in ascissa).<br />

I punti descrivono una retta che può essere analizzata secondo una regressione lineare<br />

ottenendo la pendenza m e l’intercetta b<br />

Kd B = m/b


Antagonismo recettoriale<br />

Antagonisti competitivi<br />

Antagonisti non competitivi


ANTAGONISTI RECETTORIALI<br />

Farmaci privi <strong>di</strong> efficacia (attività intrinseca), interagiscono con il recettore<br />

senza attivarlo ed inibiscono le azioni <strong>di</strong> un agonista o del ligando endogeno<br />

[Agonista]<br />

EPI = agonista<br />

Prazosina = antagonista<br />

Antagonisti<br />

Competitivi:<br />

Stabiliscono un<br />

legame reversibile<br />

con il recettore.<br />

L’inibizione viene<br />

superata<br />

(sormontata)<br />

aumentando le<br />

concentrazioni <strong>di</strong><br />

agonista<br />

In presenza dell’antagonista competitivo l’agonista ha la stessa efficacia<br />

(Effetto Max ottenibile) ma apparente riduzione <strong>di</strong> potenza (EC50 aumenta)


ANTAGONISTI RECETTORIALI<br />

[Agonista]<br />

Antagonisti<br />

non-Competitivi:<br />

Stabiliscono un legame<br />

non reversibile con il<br />

recettore.<br />

L’inibizione non può<br />

essere superata<br />

(sormontata)<br />

aumentando le<br />

concentrazioni <strong>di</strong><br />

agonista<br />

Legame irreversibile o su sito allosterico o interferenza con sistema <strong>di</strong> trasduzione<br />

In presenza <strong>di</strong> antagonista non competitivo si osserva un fenomeno apparente<br />

<strong>di</strong> “riduzione” del numero <strong>di</strong> recettori <strong>di</strong>sponibili per il legame con l’agonista.<br />

Riduzione Efficacia Non si raggiunge l’Effetto Max<br />

Stessa Potenza Non si mo<strong>di</strong>fica EC 50 o Kd dell’agonista


Gli antagonisti non hanno attività propria ma mo<strong>di</strong>ficano<br />

le azioni <strong>degli</strong> agonisti puri e <strong>degli</strong> agonisti inversi


REGRESSIONE DI SCHILD<br />

Analisi del pA 2<br />

Permette <strong>di</strong> :<br />

• valutare se un antagonista è <strong>di</strong> tipo competitivo<br />

• calcolare la costante <strong>di</strong> affinità dell’antagonista competitivo<br />

me<strong>di</strong>ante approcci <strong>di</strong> tipo funzionale su tessuti isolati basati sulla già<br />

descritta capacità dell’antagonista <strong>di</strong> mo<strong>di</strong>ficare le curve dose-risposta<br />

<strong>degli</strong> agonisti<br />

Poiché l’antagonista è privo <strong>di</strong> attività intrinseca, il suo legame con il<br />

recettore è regolato da leggi chimico-fisiche che ne determinano<br />

l’affinità.<br />

L’antagonismo competitivo viene descritto dalla formula <strong>di</strong> Gaddum<br />

relativa alla teoria dell’occupazione recettoriale:<br />

ρ =<br />

1 +<br />

Ka<br />

[A]<br />

1<br />

1 + [B]<br />

Kb<br />

ρ = frazione recettori occupati<br />

[A] = concentrazione agonista<br />

Ka = costante affinità agonista<br />

[B] = concentrazione antagonista<br />

Kb = costante affinità antagonista


Regressione <strong>di</strong> Schild<br />

Quando A’/A = 2 B/Kb = 1<br />

In forma logaritmica: log B = log Kb<br />

pA 2 = -log B = -log Kb = log (1/Kb)<br />

B<br />

Il rapporto <strong>di</strong> dosi equiefficaci<br />

A’/A <strong>di</strong>pende dalla concentrazione<br />

<strong>di</strong> antagonista B e dalla sua<br />

costante <strong>di</strong> <strong>di</strong>ssociazione Kb<br />

secondo la relazione:<br />

A’<br />

A =<br />

1 +<br />

B<br />

Kb


Agonista<br />

senza<br />

antagonista<br />

DR1<br />

+ concentrazioni crescenti<br />

<strong>di</strong> antagonista<br />

DR2<br />

Concentrazione agonista<br />

Sperimentalmente:si costruiscono <strong>di</strong>verse curve dose-risposta all’agonista<br />

in presenza <strong>di</strong> <strong>di</strong>verse concentrazioni <strong>di</strong> antagonista.<br />

Per ogni curva si calcola il rapporto tra dosi equiefficaci<br />

A’ = DR’<br />

A<br />

log (A’/A - 1) = log B- log Kb


Regressione <strong>di</strong> Schild<br />

Se l’antagonismo è competitivo i punti sperimentali descrivono una retta<br />

con pendenza = 1<br />

la cui intercetta (X) sarà il -pA 2 = log Kb<br />

infatti log(A’ - 1) = 0 quando A’ (oppure DR) = 2<br />

A A


ANTAGONISMO FARMACOLOGICO NON-RECETTORIALE<br />

ANTAGONISMO FUNZIONALE: Due agonisti su due recettori <strong>di</strong>fferenti sullo<br />

stesso tessuto producono effetti opposti sulla stessa funzione fisiologica<br />

• Stimolazione recettori istamina vasali: vaso<strong>di</strong>latazione<br />

• stimolazione recettori adrenergici vasali: vasocostrizione<br />

ANTAGONISMO FISICO: Due agonisti su due recettori in organi <strong>di</strong>fferenti<br />

producono due effetti biologici che si contrastano<br />

• Stimolazione recettori adrenergici car<strong>di</strong>aci: aumento pressione<br />

• Stimolazione recettori istamina vasi: riduzione pressione<br />

ANTAGONISMO FARMACOCINETICO: Interazione <strong>di</strong> due farmaci a livello <strong>di</strong><br />

assorbimento, <strong>di</strong>stribuzione, metabolismo o eliminazione<br />

• Barbiturici aumentano il metabolismo epatico <strong>di</strong> molti farmaci<br />

ANTAGONISMO CHIMICO: Due farmaci interagiscono chimicamente con<br />

conseguente annullamento della loro azione (antagonismo per neutralizzazione).<br />

• Protamina, proteina fortemente basica, reagisce con l’eparina, acida,<br />

con formazione <strong>di</strong> un sale stabile per<strong>di</strong>ta attività<br />

anticoagulante dell’eparina.


+ 1<br />

0<br />

-1<br />

DOPPIO AGONISMO<br />

E (+) = α (+) [A] E (-) = α (-) [A]<br />

K (+) +[A] K (-) +[A]<br />

α : attività intrinseca R (+) e R (-) : opposti recettori<br />

K : costante <strong>di</strong>ssociazione E tot = E (+) -E (-)<br />

+ 1<br />

+ 1<br />

+ 1<br />

+ 1<br />

1 2 3 4 5<br />

0<br />

-1<br />

caso 1 : α (+) = α (-) ; K (+) = K (-)<br />

E t = 0<br />

caso 2 : α (+) = α (-) ; K (+) < K (-) R (+) recettore dominante<br />

caso 3 : α (+) > α (-) ; K (+) = K (-)<br />

caso 4 : α (+) > α (-) ; K (+) < K (-)<br />

caso 5 : α (+ ) < α (-) ; K (+) < K A(-)<br />

0<br />

-1<br />

E t < r (+)<br />

curva bifasica<br />

E t = 0 alla conc. <strong>di</strong> “iso-risposta”<br />

0<br />

-1<br />

0<br />

-1


Approccio quantitativo: Meto<strong>di</strong>che <strong>di</strong> bin<strong>di</strong>ng<br />

Isolamento frazione cellulare dove sono localizzati i recettori<br />

(ad esempio: membrana)<br />

Esposizione dell’omogenato <strong>di</strong> tessuto a quantità crescenti <strong>di</strong><br />

ligando ra<strong>di</strong>omarcato<br />

Filtrazione ed allontanamento del ligando debolmente legato<br />

Lettura della ra<strong>di</strong>oattività contenuta nel filtro: funzione del<br />

farmaco legato all’omogenato


Il legame totale aumenta in funzione della concentrazione del ligando ra<strong>di</strong>oattivo<br />

ma non segue una cinetica <strong>di</strong> saturazione a causa dei legami non specifici<br />

legami specifici (recettore): saturabili e soggetti a competizione <strong>di</strong> altri farmaci<br />

legami non specifici: non saturabili e non soggetti a competizione<br />

La curva che descrive il legame specifico si ottiene misurando la ra<strong>di</strong>oattività<br />

in presenza <strong>di</strong> uno spiazzante freddo : farmaco non ra<strong>di</strong>omarcato che spiazza<br />

il ra<strong>di</strong>oligando dal legame specifico. In questa maniera la ra<strong>di</strong>oattività residua<br />

sarà il risultato del legame non specifico.<br />

Legame specifico = legame totale - legame non specifico


ANALISI DI SCATCHARD<br />

Il legame <strong>di</strong> una molecola (farmaco) A con<br />

una proteina P è una reazione <strong>di</strong> equilibrio:<br />

A + P C<br />

Il complesso C rappresenta la quantità <strong>di</strong> molecola A legata.<br />

Costante <strong>di</strong> <strong>di</strong>ssociazione K= [A] [P]<br />

[C]<br />

Il rapporto molecola legata / molecola libera [C]/[A] <strong>di</strong>pende dalla concentrazione <strong>di</strong><br />

proteine recettoriali presenti:<br />

[C] = - 1 [C] + [P] t<br />

[A] K K<br />

Relazione lineare<br />

pendenza = -1/K<br />

intercetta = [P]t/K<br />

Da questa analisi otteniamo<br />

la K e il numero <strong>di</strong> recettori<br />

presenti a livelo del tessuto<br />

in esame


DOSAGGI RECETTORIALI<br />

- Scoperta <strong>di</strong> sostanze endogene ed identificazione <strong>di</strong> nuovi recettori<br />

- Caratterizzazione <strong>di</strong> nuovi farmaci<br />

- Malattie associate ad anomalie recettoriali<br />

Parkinson; Schizofrenia<br />

- Desensibilizzazione recettoriale durante patologie e terapie<br />

-Diabete<br />

-Riduzione recettori ß-adrenergici durante terapia antidepressiva<br />

- Alterazioni base autoimmune (anticorpi specifici contro recettori)<br />

Miastenia grave<br />

- Dosaggio concentrazioni plasmatiche <strong>di</strong> farmaci


Differenze tra occupazione recettore ed effetto del farmaco<br />

Effetto A<br />

Kd<br />

Legame<br />

Effetto B


Meccanismi responsabili<br />

L’effetto farmacologico rileva<br />

le azioni biologiche dei recettori<br />

che non sono evidenziate dalle<br />

curve <strong>di</strong> legame<br />

Recettori <strong>di</strong> riserva: recettori<br />

presenti nelle cellule che non<br />

contribuiscono all’azione biologica<br />

Meccanismi <strong>di</strong> trasduzione<br />

Amplificazione del segnale<br />

Tappe limitanti


<strong>Stu<strong>di</strong></strong> farmacologici in vivo<br />

Risposte quantali o del “tutto - nulla”<br />

E’ <strong>di</strong>fficile graduare l’effetto farmacologico in funzione della dose in una<br />

popolazione <strong>di</strong> in<strong>di</strong>vidui a causa della variabilità della risposta legata a<br />

fattori in<strong>di</strong>viduali.<br />

Si procede quin<strong>di</strong> a determinare il numero <strong>di</strong> soggetti “responsivi” alle varie<br />

dosi <strong>di</strong> farmaco fissando l’effetto farmacologico (risposta tutto o nulla)<br />

Distribuzione normale<br />

delle frequenze<br />

Il maggior numero <strong>di</strong> soggetti<br />

responsivi (2/3) rientra<br />

nell’intervallo <strong>di</strong> 1 deviazione<br />

standard rispetto alla me<strong>di</strong>ana<br />

(DE 50 ).<br />

Al <strong>di</strong> sotto <strong>di</strong> tale intervallo:<br />

soggetti molto responsivi<br />

Al <strong>di</strong> sopra :<br />

soggetti poco responsivi


Distribuzione cumulativa delle frequenze e DE 50<br />

Le osservazioni sperimentali possono<br />

anche essere rappresentate come<br />

<strong>di</strong>stribuzione cumulativa delle frequenze.<br />

In questo caso il numero <strong>di</strong> soggetti<br />

responsivi alle varie dosi viene<br />

rappresentato come percentuale<br />

rispetto al totale <strong>degli</strong> in<strong>di</strong>vidui<br />

in trattamento.<br />

Tale <strong>di</strong>stribuzione mostra chiaramente<br />

che aumentando la dose, aumenta la<br />

percentuale <strong>di</strong> soggetti responsivi,<br />

fino al raggiungimento <strong>di</strong> una dose a cui<br />

risponderà il 100% dei soggetti.<br />

Da tale <strong>di</strong>stribuzione si calcola con<br />

facilità la DE 50 :<br />

Dose che determina l’effetto farmacologico<br />

nel 50 % della popolazione in esame


In<strong>di</strong>ce terapeutico e fattore assoluto <strong>di</strong> sicurezza<br />

-L’in<strong>di</strong>ce terapeutico (DL 50 /DE 50 ) è spesso insufficiente per conoscere la<br />

“sicurezza” <strong>di</strong> un farmaco.<br />

-E’ importante il fattore assoluto <strong>di</strong> sicurezza : rapporto tra DL 0 E DE 100

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