Farmacologia generale
La “farmacologia” è quella branca della biologia che si occupa di studiare l’interazione tra una sostanza chimica e un organismo vivente.
Qualsiasi sostanza ad attività biologica, dunque, sia essa dotata di proprietà terapeutiche e non, che abbia la capacità di modulare funzioni biologiche preesistenti (alterando lo stato funzionale del sito d’azione su cui agisce) una volta introdotta in tale organismo, viene definito “farmaco”.
L’azione di un farmaco può essere curativa o sintomatica, profilattica o diagnostica.
Nella maggior parte dei casi, i farmaci interagiscono con una specifica molecola biologica, cioè con un recettore che ha un suo ruolo fisiologico di regolazione delle attività di specifiche cellule e tessuti e, conseguentemente, di funzioni d’organo. In un numero più modesto di casi, alcuni farmaci agiscono tramite antagonismi chimici e interagiscono quasi esclusivamente, come ad esempio nel caso dei diuretici osmotici, con molecole di acqua, senza coinvolgere specifiche interazioni con recettori o altri substrati dell’organismo. O ancora, nel caso dei chemioterapici antibatterici e antivirali, i farmaci agiscono in modo specifico su bersagli molecolari dei microrganismi responsabili delle infezioni, senza coinvolgere strutture molecolari del paziente trattato.
Per poter interagire con i recettori (o con strutture molecolari specifiche dei microrganismi, nel caso degli agenti antinfettivi) i farmaci devono avere dimensione, forma, composizione atomica e carica elettrica appropriate. Sulla base delle proprie caratteristiche chimico-fisiche un farmaco deve poter essere trasportato a livello dell’organo bersaglio, e quindi nello specifico sito d’azione. Il farmaco deve essere inoltre una sostanza eliminabile e l’equilibrio tra la velocità di assorbimento, distribuzione ed eliminazione deve essere tale da poter ottenere un’appropriata durata d’azione compatibile con le finalità terapeutiche.
Ma l’azione dei farmaci non dipende solo dalle caratteristiche chimico-fisiche e dal meccanismo molecolare alla base della loro azione. Infatti, le caratteristiche peculiari dell’individuo trattato, la sua età, l’ambiente in cui vive e lavora, e le sue caratteristiche genetiche e fisiopatologiche, possono rendere più o meno efficace un farmaco, e possono rendere tossiche anche dosi del farmaco normalmente considerate terapeutiche e a basso rischio di reazioni avverse.
Gli effetti avversi possono dipendere da fattori di variabilità individuali, in grado di modificare le concentrazioni di farmaco nell’organismo o di alterare le proprietà biologiche dei bersagli molecolari responsabili dell’azione del farmaco. In questo contesto, la valutazione del rapporto rischio/beneficio diviene un processo fondamentale per la scelta appropriata del farmaco e/o dello schema di trattamento.
Le branche della farmacologia
Le branche della farmacologia di cui ci occuperemo sono:
La farmacocinetica
La farmacocinetica studia le biotrasformazioni cui un farmaco (o un pro-farmaco) è sottoposto dall'organismo dal momento della sua somministrazione a quello della sua eliminazione, e in particolar modo l’evoluzione temporale delle concentrazioni di tale farmaco e dei suoi metaboliti nei diversi fluidi e tessuti corporei.
Poiché l’effetto farmacologico dipende dalle concentrazioni che il farmaco raggiunge nel tessuto bersaglio, nella farmacocinetica sono valutate: l’entità dell’assorbimento (come e quanta parte di farmaco giunge nel torrente ematico), della distribuzione (come il farmaco assorbito si muove nel circolo, in genere legato a proteine trasportatrici), del metabolismo (in che modo il farmaco viene “biotrasformato”, in genere per essere eliminato, ma spesso – se il farmaco assorbito è un pro-farmaco – per essere attivato) e dell’escrezione del principio attivo.
Queste fasi sono note con l’acronimo di “ADME” e forniscono agli studiosi informazioni utili per il futuro impiego terapeutico del farmaco, quali:
- La dose corretta ad ottenere l’effetto terapeutico utile.
- Il “protocollo terapeutico”, ovvero l’intervallo di somministrazione a cui il farmaco andrebbe assunto e la via di somministrazione più vantaggiosa.
- La finestra terapeutica del farmaco (un indice della sicurezza di un farmaco, definito come l'intervallo fra la concentrazione minima al di sotto della quale il farmaco è clinicamente inefficace, e la concentrazione massima al di sopra della quale compaiono effetti tossici; tanto più è ampia ovviamente la finestra terapeutica, tanto più il farmaco è sicuro); il suo indice terapeutico (il rapporto tra dose tossica e dose efficace).
- I numerosi fattori fisiologici (età, sesso, stato gravidico), genetici (i polimorfismi dei geni che codificano per enzimi, trasportatori, bersagli molecolari dei farmaci), patologici (insufficienze d’organo, come quelle del fegato e dei reni, malnutrizione etc) e ambientali (terapie farmacologiche concomitanti, dieta etc) che possono influenzare la cinetica di un farmaco.
Vie di somministrazione
Per un farmaco sono spesso disponibili diverse forme farmaceutiche, e la scelta della via di somministrazione più adeguata è fatta sulla base della conoscenza dei vantaggi e degli svantaggi di ognuna di esse (ad esempio, per il trattamento urgente di un sintomo grave, deve essere impiegata una via di somministrazione che permetta il rapido passaggio del farmaco nella circolazione sistemica, come quella endovenosa).
In generale, le vie di somministrazione vengono classificate in:
Naturali
1) Naturali: sfruttano i naturali orifizi corporei, la cute o le mucose.
Enterali: vie naturali rappresentate da porzioni del sistema gastrointestinale, sono la via orale, rettale e sub-linguale. In generale, tali vie sono sicure, economiche e pratiche, dato che possono essere impiegate a domicilio dal paziente. Lo svantaggio è che sono tuttavia caratterizzate da una maggiore variabilità interindividuale nella fase di assorbimento, e questo ne limita l’impiego in alcuni casi.
Orale (per os)
| Descrizione | Vantaggi | Svantaggi |
|---|---|---|
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Tramite pillole, capsule, compresse o sciroppi. Orale (per os): |
È la via di somministrazione più semplice, sicura e a basso costo, e difatti può essere usata dal paziente stesso senza l’intervento di personale medico specializzato (al contrario ad esempio della via endovenosa). Per questi motivi è molto apprezzata dai pazienti (si dice che “ha un’elevata compliance del paziente”). Un esempio è il Bentelan sotto forma di compressa effervescente, molto facile da deglutire. Utile quando è necessario che il farmaco raggiunga tutti i tessuti (motivo per cui la via orale è la via di elezione nelle terapie croniche e sistemiche, anche in campo oncologico). L’assorbimento è favorito dall’ampia superficie altamente vascolarizzata rappresentata dalla mucosa dell’intestino tenue. |
Per passare nell’intestino il farmaco deve essere disgregato e ridotto in particelle inferiori ai 2 mm. La biodisponibilità del farmaco, cioè la frazione della dose somministrata che raggiunge inalterata la circolazione sistemica, può essere molto variabile a causa dell’inattivazione nel tratto gastroenterico per via dell’acidità gastrica e degli enzimi intestinali (es: l’insulina, peptide, non può essere somministrato per os perché verrebbe idrolizzato nello stomaco), e dell’inattivazione nel fegato, dove giunge attraverso la circolazione portale, e dove può subire il metabolismo di primo passaggio epatico. Inoltre, il farmaco potrebbe interagire con cibo o altri farmaci se il paziente è in politerapia. Bisogna tenere conto del tempo di svuotamento gastrico (mentre lo svuotamento a digiuno è relativamente rapido grazie all’intensa contrazione espulsiva ciclica che si verifica ogni 30 min, quando il farmaco viene assunto a stomaco pieno le onde espulsive cicliche sono rimpiazzate da contrazioni più discrete, e il tempo di svuotamento dello stomaco è molto più lento, arrivando anche a 7 h). L’aumento del pH può accelerare lo svuotamento gastrico a digiuno (a volte vengono date forme tamponate di Aspirina perché questo può rallentare lo svuotamento). Questa via è caratterizzata da una lenta insorgenza degli effetti farmacologici, causata dal tempo di assorbimento, distribuzione e del metabolismo di primo passaggio epatico (circa 45-60 minuti), e pertanto non può essere impiegata in particolari situazioni di emergenza. Richiedendo la collaborazione del paziente (compliance), questo genere di somministrazione non può essere utilizzata nel soggetto in stato di incoscienza, in presenza di nausea o vomito, e difficilmente verrà impiegata nei bambini. |
Rettale
| Descrizione | Vantaggi | Svantaggi |
|---|---|---|
|
È impiegata allo scopo di ottenere effetti sistemici o topici (es: purganti da contatto). Rettale |
È molto utile in presenza di vomito o nel paziente non collaborativo (ad esempio nei bambini, tanto che è la via più usata per le formulazioni pediatriche). La latenza di comparsa degli effetti farmacologici è inferiore rispetto alla via orale; inoltre, la via rettale è utile quando si vuole ottenere un effetto più duraturo. Ciò avviene perché gli eccipienti delle supposte sono spesso di natura lipidica, ed essendo i lipidi poco idrosolubili, consentono il lento rilascio dei principi attivi. La mucosa rettale è sottile e altamente vascolarizzata dai plessi emorroidari inferiore e superiore, con solo un parziale effetto di primo passaggio epatico (similarmente alla via sub-linguale), poiché la quota di sangue venoso refluo che passa attraverso il fegato dal circolo emorroidario è inferiore a quella che giunge al tessuto epatico dal tratto gastroenterico. Infatti, solo il sangue raccolto dal plesso emorroidario superiore (più piccolo di quello inferiore), e in parte il medio, sono tributari della vena porta. |
È caratterizzata da un assorbimento variabile e incompleto. |
Sub-linguale
| Descrizione | Vantaggi | Svantaggi |
|---|---|---|
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Il principio attivo viene assorbito dai vasi sub-linguali. Sub-linguale |
Vi è un accesso rapido al circolo sistemico grazie al pavimento inferiore della mucosa sub-linguale, molto sottile e riccamente vascolarizzato, con un passaggio diretto al circolo sistemico (bocca → succlavia → vena cava superiore → cuore). È il motivo per cui la Nitroglicerina, usata in emergenza a seguito di ischemie cardiache, o i farmaci utilizzati per interventi rapidi, sono somministrati per questa via. Al contrario della via orale e rettale, è minore o del tutto trascurabile il metabolismo di primo passaggio epatico. L’assorbimento del farmaco attraverso i vasi sub-linguali evita la sua esposizione al tratto gastrointestinale e al fegato, ed è utile per farmaci instabili al pH gastrico o rapidamente metabolizzati a livello epatico (es: nitrovasodilatatori e ormoni peptidici come l’Ossitocina). Per i motivi sopra descritti, la via sub-linguale, a differenza di quella orale, è caratterizzata da una rapida insorgenza degli effetti farmacologici (pochi minuti), e pertanto può essere impiegata in particolari situazioni di emergenza (es: la Nitroglicerina sub-linguale è usata nell’attacco acuto di angina pectoris), o quando si desidera raggiungere in brevissimo tempo concentrazioni plasmatiche e tissutali terapeutiche (es: alcune preparazioni orodispersibili di FANS). |
Superficie di assorbimento poco estesa (è quindi una via che non può essere sfruttata di routine). Aumentato rischio di effetti collaterali. |
Nasale
| Descrizione | Vantaggi | Svantaggi |
|---|---|---|
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Tramite gocce e spray, agenti sulla mucosa nasale. Nasale |
Utile per l’assorbimento di farmaci che subiscono una considerevole eliminazione pre-sistemica quando sono assunti per via orale. Utile per somministrare farmaci ad azione locale (es: decongestionanti o vasocostrittori), ma anche sistemica (es: analgesici oppioidi per il trattamento del dolore cronico grave). Alcuni farmaci possono infatti venire assorbiti dalla mucosa nasale e trasportati nella circolazione sistemica tramite la vena cava inferiore e superiore. Ci sono poi porzioni del rinofaringe che sono a diretto contatto con fibre del nervo olfattivo, con cui alcuni farmaci (per lo più in forma di spray nasali) vengono in contatto per essere convogliati direttamente al SNC tramite la via del nervo olfattivo. |
L’assorbimento attraverso la mucosa nasale è irregolare, e numerosi fattori possono influenzarne l’entità. |
Inalatoria
| Descrizione | Vantaggi | Svantaggi |
|---|---|---|
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Tramite vapori e gas (es: anestetici generali prima di un intervento chirurgico), agenti sulle vie dell’albero polmonare. Dipenderà dalla dimensione delle particelle raggiungere più o meno gli strati più bassi del tratto respiratorio: le molecole più piccole, che hanno un PM minore, si fermeranno al livello della mucosa nasale; quelle più pesanti potranno invece andare a fondo nei tratti dell’albero respiratorio e raggiungeranno anche gli alveoli, dove verranno assorbite in circolo. Inalatoria |
Grande estensione della superficie assorbente e stretta vicinanza tra epitelio alveolare ed endotelio capillare (con un conseguente rapido assorbimento del farmaco nel circolo sistemico). Possibilità di auto-somministrazione (es: aerosol). Gli effetti indesiderati sistemici di un farmaco impiegato per trattare una broncocostrizione reversibile possono essere considerevolmente ridotti se il farmaco è assunto per questa via, perché la dose totale può essere ridotta. È evitato il first pass epatico. |
Minor controllo del dosaggio. Necessità di acquistare apparecchiature specifiche per aerosol. Può causare irritazione locale e altri effetti collaterali (es: i cortisonici per via inalatoria come il Clenil abbassano le difese immunitarie e possono causare insorgenza di infezioni fungine nel cavo orale). |
Esempi di farmaci assunti per via inalatoria comprendono i glucocorticoidi (es: Beclometasone, Fluticasone e Budesonide) e i β2-agonisti (es: Salbutamolo, Salmeterolo e Formoterolo) utilizzati per il trattamento dell’asma. Sono in fase di studio preparazioni inalatorie di insulina, che sfruttano la maggiore superficie di assorbimento delle vie aeree.
Applicazione a cute e mucose
| Descrizione | Vantaggi | Svantaggi |
|---|---|---|
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L’applicazione percutanea è utilizzata generalmente per ottenere un effetto locale a livello della cute stessa o del derma (unguenti, creme, pomate), ma talvolta è utilizzata anche per ottenere un effetto sistemico (cerotti transdermici, dove il termine “transdermico” è usato quando la cute rappresenta non il bersaglio finale dell’azione terapeutica, ma semplicemente una via assorbente). Un esempio di farmaco che viene somministrato per questa via è la Scopolamina per prevenire la cinetosi. In altri casi, la via transdermica permette un trattamento cronico, come nel caso del Fentanil per il dolore grave, i nitrovasodilatatori per proteggere il paziente da crisi anginose, la Nicotina per alleviare i sintomi da astinenza da fumo di tabacco, o i cerotti ad uso anticoncezionale. I prodotti per uso topico sono formulati come soluzioni per instillazioni nel sacco congiuntivale (colliri, pomate, bagni oculari), nelle orecchie e nella cavità orale (gocce), o come unguenti, schiume, candelette, irrigazioni, creme e ovuli per applicazioni alle mucose (es: vaginale). Forma particolare di somministrazione cutanea è la “ionoforesi”, cioè l’impiego di corrente elettrica continua per favorire l’assorbimento del farmaco. Applicazione a cute (locale o percutanea) & mucose (topica o transmucosale) |
Se la cute è lesionata, possono essere assorbiti farmaci altrimenti non assorbibili, o se ne può aumentare l’assorbimento. |
Pochi tessuti sono accessibili dall’esterno. La diffusione in profondità del farmaco avviene a forma di cono con la base rivolta verso l’alto, dunque per avere un esteso interessamento della muscolatura sottocutanea è necessario applicare il farmaco in maniera estesa sull’epidermide. L’assorbimento è molto variabile da zona a zona: massimo nel cuoio capelluto, nella fronte, mandibola, ascella e scroto, minima nel palmo della mano, nella caviglia e nell’arco plantare. |
Artificiali
2) Artificiali: caratterizzate dalla creazione, per l’appunto artificiale, di nuove vie di passaggio per il principio attivo.
Parenterali: alcune caratteristiche dei farmaci, quali alto PM, natura peptidica (es: insulina), stato di ionizzazione e basso valore della costante di dissociazione - le quali causano uno scarso assorbimento gastro-intestinale - non permettono la somministrazione del farmaco per via enterale, motivo per cui, in questi casi, si ricorre alle vie parenterali. Altre volte, le vie parenterali sono usate al posto di quella orale semplicemente perché il paziente è in stato di incoscienza o è poco collaborativo (es: pazienti psichiatrici), o quando sia necessaria una rapida insorgenza d’azione in casi di emergenza o forte dolore (es: l’iniezione di una fiala di Voltaren).
Le vie parenterali prevedono l’impiego di un dispositivo di somministrazione attraverso la cute, nel sottocute, nel muscolo o direttamente nel circolo endovenoso o addirittura arterioso. Per tale motivo, per alcune di tali vie l’impiego è ristretto ai soli ambienti ospedalieri, o quanto meno ai soli operatori sanitari.
Via endovenosa e arteriosa
| Descrizione | Vantaggi | Svantaggi |
|---|---|---|
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Tra le due, la via e.v è quella maggiormente impiegata, ma in casi più rari può essere utilizzata |
La somministrazione diretta del farmaco nella circolazione sistemica permette il quasi istantaneo raggiungimento di concentrazioni plasmatiche (e quindi tissutali) in grado di promuovere l’insorgenza |
Possibile insorgenza di effetti tossici locali, e non per forza riconducibili a farmaco in sé (es: flebiti da irritazione |
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Appunti Farmacologia, farmacocinetica e farmacodinamica