Chimica farmaceutica e tossicologica II

A

 dell’enzima,

caso del muscarinico interagisce con un aspartato presente sul terzo dominio

nel

 transmembrana,

caso del nicotinico, interagisce con una serie di aa aromatici con dei legami π-testa

nel

 cationica.

- il gruppo acetossilico aumenta ulteriormente la possibilità di dare legami a livello del recettore. In

particolare è in grado di dare dei legami ad idrogeno (accettore) e quindi di stabilizzare ulteriormente

l’interazione della molecola con i siti recettoriali. L’elevata elettronegatività degli ossigeni legati al

carbonio rendono il carbonio carbonilico δ+ e gli ossigeni sono δ-, quindi ben predisposti a formare

legami a idrogeno con i recettori.

Sul muscolo scheletrico: la liberazione di ACh provoca la contrazione muscolare per stimolazione del

nicotinico

recettore attraverso l’entrata di cationi nella cellula. I recettori nicotinici sono presenti sia a livello

dei gangli (SN simpatico e parasimpatico) e non (nel SN somatico non vi sono gangli: i recettori nic. sono a

livello della giunzione neuromuscolare, la cui attivazione comporta la contrazione del muscolo). Una volta

stimolati i recettori nicotinici della fibra post-gangliare, nel caso del parasimpatico (fibra post) libera ancora

Ach, nel caso del simpatico la fibra post gangliare libera NA.

Sugli organi effettori del sistema nervoso parasimpatico:la liberazione di Ach provoca la stimolazione di

muscarinici

recettori con: inibizione dell’attività cardiaca (effetti cronotropo e inotropo negativi),

vasodilatazione, incremento del tono gastrointestinale, broncocostrizione, aumento delle secrezioni.

La midollare del surrene si comporta un po’ da ganglio, quindi la sua attivazione fa sì che ci sia la liberazione

di Ach (viene biosintetizzata anche un po’ di noradrenalina, ma pochissima 4:1):

- fibra pre-gangliare colinergica innerva la ghiandola del surrene dove ci sono recettori nicotinici

stimolazione ---> formazione di adrenalina (che attraverso il circolo ematico raggiunge l’organo

bersaglio o può essere ricaptata a livello della sinapsi nei neuroni adrenergici dal trasportatore);

- fibra post-gangliare intercetta gli organi bersaglio nel sistema parasimpatico: Ach.

Sinapsi: recettori post- e pre-sinaptici, che possono essere localizzati lungo la membrana presinaptica (a volte

sono anche a livello dei dendriti): i pre hanno delle funzioni modulatorie nei confronti del rilascio di sè stessi.

- i recettori muscarinici sono 5 (M1-M5), gli M2 sono anche pre-sinaptici: sono degli autorecettori che

modulano in maniera negativa il rilascio di Ach (lo inibiscono);

- i recettori nicotinici possono essere pre-, soprattutto a livello centrale e possono essere sia

autorecettori che eterorecettori. In entrambi i casi, aumentano il rilascio di NT (modulazione +).

La sintesi dell’Ach non avviene nel neurone: solo

l’acetilazione della colina avviene nel neurone. La

colina deriva dalla serina, la quale viene

decarbossilata a etanolammina (per azione della

serina decarbossilasi) nel fegato. Viene

quaternarizzata a colina (per azione della colina n-

metil transferasi, enzima che agisce con il

cofattore S-adenosilmetionina che trasferisce

gruppi metilici). La colina, attraverso il flusso

ematico, viene trasportata al terminale nervoso

dove grazie alla colina-acetil-transferasi, reagisce

con l’acetil-CoA che trasferisce l’acetile e forma

l’estere, cioè l’Ach. Nello spazio sinaptico l’Ach

incontra recettori nicotinici (recettore canale

pentamerico) oppure muscarinici (accoppiati a

proteina G).

L’Ach, a causa della catena etilenica che congiunge la testa cationica con il gruppo estereo, può assumere

varie conformazioni. Quando ad es. una famiglia di recettori non è omogenea (es. recettore muscarinico con

almeno 5 sottotipi), una conformazione rispetto ad un’altra è maggiormente favorita nell’interazione dell’Ach

con un sottotipo recettoriale rispetto ad un altro. Studi eseguiti: sintesi di analoghi rigidi, come derivati

ciclopropanici per ricavare non solo stereoisomeri ma anche diastereoisomeri (ovviamente si può avere la

forma cis, in cui i 2 gruppi sono dalla stessa parte, o trans dove i 2 gruppi sono da parte opposte). Questi studi

hanno permesso di fare chiarezza sui recettori muscarinici: in particolare quando sono stati fatti questi studi,

la classificazione era ferma ai sottotipi M2-M3 (successivamente si è visto che anche questi due sottotipi non

erano omogenei); ci si è fermati a valutare quale delle due configurazioni cis o trans nel caso dell’analogo

rigido fossero maggiormente preferite per un sottotipo rispetto ad un altro.

In generale il recettore nicotinico sopporta più modificazioni strutturali dell’Ach rispetto al muscarinico. La

muscarina è un alcaloide che interagisce con dei recettori accoppiati a proteina G e dalla struttura assomiglia

maggiormente all’Ach. Mancherebbe il carbonile, ma l’effetto del carbonile è dato da questo OH che deve

essere in alfa, sotto al piano. Se vado a modificare quell’OH, sopra il piano, in beta, la molecola non è più

attiva: questo ci fa capire che il recettore nicotinico è molto più permissivo rispetto al muscarinico alle

variazioni della molecola di Ach. si avvicina al recettore, c’è un mutuo adattamento della molecola al

Nel momento in cui una molecola

recettore: non necessariamente la conformazione più favorita termodinamicamente è anche quella che

interagisce con il recettore. Nel caso specifico dell’Ach, la conformazione più favorita energeticamente è la

gauche, perché si crea un legame di tipo elettrostatico tra la testa cationica dell’N e l’ossigeno: stabilizza

maggiormente la conformazione gauche e non la trans.

Normalmente il sistema colinergico ha un’attività eccitatoria, soprattutto mediata dal recettore nicotinico,

eccetto a livello cardiaco per cui (M2) ha un effetto inibitorio (effetto cronotropo e ionotropo negativo sul

cuore). Il sistema adrenergico dà effetto cronotropo, inotropo, dromotropo e batmotropo + sul cuore e

vasocostrizione vasale, mentre è miorilassante, rilassante sui visceri e anche sul tratto bronco polmonare.

I recettori nicotinici e muscarinici prendono il nome da due alcaloidi, nicotina (contenuta nel tabacco) e dalla

muscarina (in un fungo velenoso ---> manita muscaria). Nicotina e muscarina hanno caratteristiche strutturali

diverse ---> sono selettive per sottotipi diversi. La muscarina è considerabile come un analogo rigido dell’Ach.

La nicotina ha un anello piridinico connesso a un anello metilpirrolidinico. La connessione con l’anello

metilpirrolidinico è in posizione 2 (la numerazione parte da N terziario basico, che può protonarsi a pH

fisiologico e quindi mima la testa cationica dell’Ach) e la molecola ha un centro chirale. La stereoselettività S

R è debole (S non è più attivo di R). L’anello piridinico è un centro ricco di elettroni: mima la densità di carica

del carbonile presente nell’Ach e può dare legami additivi con il recettore. La molecola presente nel tabacco

S.

è la Il rapporto eudismico è il rapporto tra l’attività dell’eutomero (enantiomero più attivo) ed il distomero

( enantiomero meno attivo). Ci dà un’idea di quanto ci sia un’enantioselettività in una molecola, in questo

caso intorno a 10, l’eutomero è 10 volte più attivo del distomero, non è una differenza enorme. Nel caso

della noradrenalina il rapporto eudismico è intorno a 100/200, S più attivo dell’R.

Il recettore nicotinico appartiene alla classe del recettore canale permeabile a cationi: appartiene alla classe

1 dei recettori canale. Sono state classificate 3 grandi famiglie di recettori canale, o ionotropi, che si

differenziano sostanzialmente dall’assemblaggio di subunità, ma anche dalle caratteristiche di ogni subunità.

Classe 1: appartiene il recettore nicotinico del GABA A e C, il recettore serotoninergico 5HT3 e il recettore

della glicina. Questa classe è caratterizzata dall’assemblaggio di 5 subunità e ogni subunità è costituita se la

vediamo srotolata nella membrana, è costituita da 4 residui transmembrana M1-M4. La particolarità è che

sia il terminale amminico della catena proteica del recettore, sia il terminale carbossilico, sono extracellulari.

Poi abbiamo dei loop di giunzione fra i vari residui transmembrana M1-M4 sia intracellulari che extracellulari.

Classe 2: alla quale appartengono i recettori del glutammato. I recettori del glutammato ionotropi (ci sono

anche glutammato accoppiati a proteina G) sono così costituiti: è l’assemblaggio di 4 subunità e ogni subunità

è costituita da 4 domini transmembrana un po’ diversi, in quanto il dominio 2 non attraversa la membrana,

ma si ripiega a forcina nella membrana. Inoltre l’altra differenza è che la porzione N terminale della catena

proteica è extracellulare, mentre quella C terminale è intracellulare. I recettori del glutammato sono

classificati normalmente in 3 sottotipi, si chiamano NMDA, AMPA e Kainato. Interagiscono preferenzialmente

con molecole specifiche.

Classe 3: alla quale appartengono ad esempio i recettori purinergici e in questo caso abbiamo ancora un

diverso assemblaggio (3 subunità e ogni subunità è a sua volta costituita da due domini transmembrana M1-

M2). E in questo caso è ancora diversa la localizzazione della porzione N C terminale. Sia l’N terminale che il

C terminale stanno a livello del citoplasma quindi intracellulare. Una caratteristica molto peculiare di questi

recettori è che hanno un loop di connessione extracellulare estremamente abbondante. Una catena proteica

molto lunga. Il funzionamento di questi recettori è diverso, ma una caratteristica che condividono tutti è che

la parete del poro canale è costituita dai domini transmembrana M2 di ogni subunità.

diretta: molecole legano direttamente il sito recettoriale, che sia nicotinico o muscarinico.

- Attività

- Attività indiretta: non agiscono direttamente sul recettore, ma vanno a modulare la concentrazione

del NT. Per cui gli inibitori dell’AchE, sono degli agonisti indiretti, perché aumentano la

concentrazione di Ach, per cui hanno un effetto colinergico. Si può andare a modulare anche la

biosintesi del NT oltre che il suo catabolismo. In questo caso evito che venga catabolizzata l’Ach. In

un altro caso si può bloccare la biosintesi della NA agendo su un enzima, in quel caso avrò un anti

adrenergico indiretto, perché ho bloccato la biosintesi della NA ma non sono andata direttamente

sul recettore adrenergico.