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