Appunti primo semestre di Farmacologia generale

BERSAGLI MOLECOLARI

Il farmaco si comporta come un ligando endogeno→ interazione tra ligando (endogeno o farmaco) e target (che sia un recettore o meno). Il farmaco è unamolecola dotata di attività biologica che agisce attraverso un suo bersaglio molecolare→ il farmaco non crea un effetto ma modula una funzionepreesistente alterando lo stato del recettore. Sono pochissimi i farmaci che non hanno un bersaglio molecolare. Il concetto di antagonismo è circoscrittoai farmaci che agiscono sui recettori. Per gli enzimi parliamo di inibitori.

INTERAZIONE FARMACO-RECETTORE

Il primo ad introdurre il concetto di recettore fu Langley → il farmaco interagisce specificatamente con un costituente delle cellula, qualcosa cherecepisce la sostanza. Ehrich (1913)→ le sostanze non agiscono se non sono legate.Un recettore è assimilabile a un enzima. I recettori sono in grado di fare trasduzione del segnale → trasferiscono informazioni nella cellule.

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Abbiamo intenzione tra recettore e ligando → il recettore è una pp allosterica che modificando la propria conformazione produce effetti.

Tra recettore e ligando abbiamo legami a bassa energia → legami ionici, ponti H, interazioni idrofobiche, interazioni di van der waals. Maggiori sono le interazioni, maggiore è la forza di legame.

L’entità della risposta biologica dipende dalla quantità del complesso recettore-ligando. In un tessuto ho una quantità fissa di recettori, aumentando il ligando aumento la produzione di complessi.

Un farmaco deve essere selettivo e specifico per il recettore di interesse. Aumentando la concentrazione la specificità si perde → si vanno a reclutare recettori che non c’entrano → effetti avversi. La specificità di un farmaco è anche funzione della sua concentrazione.

Posso fare studi di legame in cui vado a vedere alcuni parametri del legame farmaco-recettore:

• affinità

costanti cinetiche di associazione e dissociazione- determinazione del numero di recettori presenti- identificazione di sottotipi di recettori- localizzazione dei recettori→ studio solo l’interazione chimica, non vado a vedere l’azione del farmaco (es. agonista, antagonista, agonista parziale).

ANALISI QUANTITATIVA

Ho un recettore in cellule trasfettate ad esempio oppure ho il recettore purificato. K è la costante di associazione mentre K è la costante di dissociazione. Se K è alta e K è bassa ho tanti complessi.

on off R + X ⇄ RX

è la velocità di formazione del complesso mentre V è la velocità di dissociazione del complesso.

on off V = K [R][X]

on on V = K [RX]

off off V dipende dalla concentrazione del recettore, dalla concentrazione del ligando e da K. Se la quantità di recettore e la K sono costanti, V varia al variare della quantità di ligando → più farmaco

c'è maggiore è la velocità. V dipende dalla quantità del complesso.

Lavoro per definizione all'equilibrio: V = Von offK [R][X]= K [RX]on offK / K = K =[RX] / [R][X]on off aK = 1/ K = [R][X] /[RX]d aK è la costante di dissociazione → misura dell'afnità del farmaco per il recettore. È il rapporto del prodotto di concentrazione di recettore e ligandodfratto la concentrazione del complesso. La K si misura in M → è una concentrazione. Maggio è l'afnità, minore è K → sarà necessario meno farmacod dper legare il 50% dei recettori disponibili.

Nel tessuto ho tot recettore legato e tot recettore libero, la somma mi dà il recettore totale.

Rt=[R] + [RX]

[R] =Rt -[RX]

Posso ottenere K come:

d K = (Rt- [RX])[X] / [RX]

dK /[X] =(Rt/ [RX]) - 1

d(K / [X]) + 1 = Rt / [RX]

d(K + [X]) /[X] = Rt / [RX]

d[RX] = Rt [X] / (K + [X])

B è il recettore legato e dipende da: B = B [X]/

K + max d Faccio l'esperimento e metto concentrazioni crescenti di ligando e vedo che dopo un tot ho un plateau → aggiungo farmaco e non succede nulla → ho saturato tutti i recettori. Se uso una scala semilogaritmica ottengo curva sigmoide, la B max è quando satura tutto i recettori presenti. Per fare questi esperimenti devo marcare il ligando → farmaco marcato radioattivamente. Sono i primi esperimenti quando si ha una nuova molecola. Si prende il farmaco marcato, poi favorisco l'interazione ligando recettore aspettando il tempo necessario perché il sistema vada all'equilibrio. Ho quindi recettore con farmaco legato e recettore con farmaco libero → lavoro in eccesso di farmaco. Devo separare ligando legato al recettore e ligando libero mediante ad esempio gel filtrazione. La filtrazione è fatta su filtro con pori che sono di dimensioni inferiori al recettore con ligando → il ligando passa mentre recettore + ligando rimane, lavoro.a basse temperature. Posso altrimenti centrifugare → recettore + ligando pesa e va sul fondo poi vado a vedere la quantità di radioattività. Vedo che in un caso non vado a plateau: più farmaco uso più salgo → ho ligando intrappolato nel filtro legato in maniera aspecifica che inficia l'esperimento → devo eliminare il non specifico. In parallelo quindi faccio lo stesso e pretratto con ligando freddo → saturo i siti specifici → poi sottraggo ed ottengo la curva vera. Posso fare esperimenti di competizione → es. nicotina lega recettore colinergico nicotinico, vedo se altro un farmaco la spiazza, lego con nicotina 100% dei recettori e poi salgo con altro farmaco e vedo quanta nicotina è spiazzata. Se ho una curva con due gobbe → ho due recettori con affinità diverse. CURVE DOSE RISPOSTA Voglio ottenere la risposta legata alla stimolazione recettoriale. Lo studio concentrazione-risposta è fatto in vitro, quellidose-risposta sono fatti in vivo →so la dose ma non so la concentrazione che giunge al recettore. Si va poi a valutare il sistema di trasduzione del segnale → vado a misurare la risposta. AGONISTI Prendiamo ad esempio un farmaco agonista: aumento la dose fino ad ottenere l'effetto massimo che si ottiene quando ho saturato tutti i siti. Ho bisogno di una dose di farmaco maggiore per C per avere effetto minore di A, B è migliore di C per l'effetto massimo. B e C differiscono per l'effetto massimo che possono produrre. A e B danno lo stesso effetto massimo, A richiede però un dosaggio minore. Le linee tratteggiate indicano farmaco da usare per ottenere il 50% dell'effetto massimo (simile all'afnità) → potenza. L'effetto massimo è detto efficacia → effetto massimo che il farmaco riesce a raggiungere. I farmaci si possono differenziare per efficacia e potenza. A e B hanno la stessa efficacia, ma A ha maggiore potenza (minore

quantità di farmaco da utilizzare). B e C hanno la stessa potenza, ma differiscono per efficacia. Un agonista è un farmaco che stimola il recettore → mima l'azione del ligando endogeno. I farmaci sono tutti agonisti, i farmaci devono indurre cambiamento allosterico → C è un agonista parziale: manda il recettore in conformazione non pienamente attiva. A volte non si vuole stimolare troppo il recettore. Salmeterolo stimola 2 adrenergico → usato in pz con asma, questa sovraesposizione β potrebbe causare desensitizzazione, se uso un agonista parziale evito down regulation. Farmaci possono stimolare siti diversi.

ANTAGONISTI Trasfettiamo cellule con recettore 2 adrenergico → vado a misurare la concentrazione di cAMP dopo stimolazione, ma non vedo nulla → il farmaco si β lega e non induce conformazioni particolari. Questo farmaco si lega ma non provoca modificazioni, ma legandosi impedisce al ligando endogeno di legarsi. Antagonismo

competitivo reversibile

A dosaggi di antagonista crescenti posso aumentare tanto di concentrazione di agonista che ottengo comunque l'effetto massimo → competizione. Questo è antagonismo competitivo → i due farmaci competono per il sito ortosterico. Hanno punti di contatto diversi → l'antagonista col proprio ingombro sterico impedisce di legarsi. L'agonista si stacca e riattacca → essendoci tanto agonista si riattacca subito dopo l'agonista. È un antagonismo competitivo reversibile.

Antagonismo competitivo irreversibile

Posso avere una situazione in cui aumento la concentrazione dell'agonista e la risposta massima diminuisce fino ad appiattirsi. L'antagonista si lega al recettore e non viene rimosso dall'agonista → l'antagonista è più affine → genera legame covalente col recettore oppure il legame è così affine da mimare un legame covalente. Questo legame è irreversibile.

→ antagonismo competitivo irreversibile.

Antagonismo non competitivo

Possiamo avere una situazione in cui all’aumentare dell’agonista l’effetto massimo diminuisce ma non c’è legame irreversibile → antagonismo non competitivo. Il ligando endogeno non compete con l’antagonista per il recettore → l’antagonista non si lega al sito ortosterico ma ad un sito allosterico → nuova conformazione in cui lega poco o nulla il ligando endogeno. E’ una situazione reversibile.

PROPRIETÀ DEL FARMACO

Nell’interazione abbiamo due momenti diversi che sono afnità ed attività intrinseca. L’afnità si misura come occupazione recettoriale: il farmaco occupa il recettore, la differenza tra agonista e antagonista è che l’antagonista occupa il recettore, ma non ha effetto sulla sua attivazione, mentre se si lega l’agonista abbiamo risposta. Maggiore è afnità, maggiore è l’occupazione.

L’afnità è un indice della potenza → più il farmaco è afne maggiore èla potenza. La potenza di un inibitore è indicata come IC50 → quantità di antagonista necessaria a diminuire del 50% la risposta massima; per unagonista abbiamo EC50 → quantità di agonista che genera il 50% della risposta massima (in vitro).L'efcacia è misurata da (attività intrinseca) → misura la capacità di un farmaco di dare inizio ad una risposta biologica dopo essersi legato alαrecettore. E’ compreso tra 0 e 1. Un agonista pieno ha come valore 1, un inibitore 0.L’occupazione del sito è governata dall’afnità, l’attivazione del recettore è governata dall’efcacia.RISPOSTATesto dei farmaci e vado a vedere la produzione di cAMP. L’antagonista si lega al recettore e non dà risposta→ =0.αL’antagonista determina produzione dicAMP a 100 → attivazione basale: il recetto