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Farmacologia

Appunti di farmacologia basati su appunti personali del publisher presi alle lezioni della prof. Rubino dell’università degli Studi Insubria Como Varese - Uninsubria, facoltà di Scienze matematiche fisiche e naturali - Varese. Scarica il file in formato PDF!

Esame di Farmacologia docente Prof. T. Rubino

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ESTRATTO DOCUMENTO

Utilizzo:

Anestesia generale

 Asma bronchiale

 Fattori assunti per inalazione di fumo

Via intramuscolare: farmaco somministrato direttamente nei fasci intramuscolari.

Utilizzato il deltoide e il gluteo. Assorbimento rapido (10-30 minuti). Piccole molecole

assorbite nei capillari. Quelle grandi nei vasi linfatici.

Pro Assorbimento veloce

 Si può mettere il farmaco in una sospensione a lento rilascio

 Farmaci solubili in acqua perché sono liquidi iniettabili

 Farmaci pericolosi da somministrare per via endovenosa (vaccini -> deltoide ->

 perché reazioni avverse e allergie possono insorgere e con un laccio possiamo

ridurre il flusso)

Contro

Dolorosa

 Evitare arterie o vene

 Il farmaco dovrebbe essere solubile in acqua

 Sono possibili infezioni o distruzione di tessuto

Personale specializzato. Materiale monouso.

Via sottocutanea: insulina farmaco di origine peptidica -> no per os perché

degradata, no intramuscolo. Auto iniettare la sostanza sottocute (avambraccio o

porzioni laterale di addome). Iniezione nel tessuto connettivale sottocutaneo.

Assorbimento lento in quanto il flusso sanguigno nel sottocute è ridotto.

Via intradermica: non si arriva nel sottocute ma nel derma appena sotto la pelle.

Test di allergia.

Via endovenosa: in situazioni di emergenza è la via che non ha bisogno di

assorbimento perché metto il farmaco direttamente nel terreno circolatorio. Iniezione

rapida o infusione goccia a goccia (flebo). Via di iniezione per farmaci biotecnologici

perché sono molecole grosse. Bisogna recarsi in ospedale per trattamento.

Vantaggi:

Effetto rapido per situazioni di emergenza

 Con infusione controllo effetto e posso tarare il dosaggio (rallentare o

 aumentare discesa di gocce)

Iniettare per tempi lunghi

 Somministrazione di soluzioni irritanti in maniera molto lenta tramite flebo

Pericoli:

Velocità di insorgenza dell’effetto (iperdosaggio)

 Reazioni allergiche gravi

Pro: Effetti compaiono velocemente

 Dose precisa

 Iniezione lenta o veloce

 Somministrare grandi volumi

Contro:

Attenzione a reazioni allergiche

 Testate perché siano apirogene -> non devono essere contaminate, per cui

 devono essere pure e sterili

Sovradosaggio -> no lavoro su rallentamento di assorbimento

 Iniezione ripetuta può danneggiare le vene

 Farmaco completamente solubile in acqua

Riflesso di B-J per iniezioni troppo rapide: organismo sente che viene immesso

sostanza -> caduta di pressione.

Fattori che portano a scegliere una via parenterale:

Poco assorbimento tramite le mucose

 Farmaco inattivato a livello gastro-intestinale o dal passaggio nella circolazione

 portale

Farmaco che causa vomito

 Ottenere una risposta rapida

Diversità:

Maggior costo delle preparazioni

 Standard di apirogenicità

 Minor tempo di conservazione

 Necessità di personale specializzato

DISTRIBUZIONE

Fenomeno alla base del trasferimento dei farmaci dal sangue ai vari compartimenti

dell’organismo. La distribuzione è quel processo che serve a portare il farmaco ai

differenti organi e tessuti includendo fra questi anche la sede dell’azione terapeutica.

Ne determina quindi sia l’effetto terapeutico che la velocità di eliminazione. La

distribuzione consiste quindi nel passaggio del farmaco dal sangue agli altri

compartimenti idrici dell’organismo sino a raggiungere il suo sito d’azione.

Una volta che i farmaci sono andati nel torrente circolatorio, devo raggiungere sito

bersaglio.

Somministrazione -> assorbimento -> distribuzione ai tessuti dove avrà target.

Distribuzione è il fenomeno alla base del trasferimento dal sangue ai vari

compartimenti dell’organismo. Per la distribuzione è importante il volume dei liquidi

del nostro organismi. Abbiamo circa il 60% di acqua i cui distretti sono il plasma, fluidi

extracellulari e liquidi all’interno della cellula. Una volta somministrato arriva al plasma

dove viene trasferito a livello dell’organo dove sviluppa sua funzione terapeutica.

La distribuzione è importante tanto quanto l’assorbimento, perché se non viene

assorbito non esercita sua funzione terapeutica.

Importante considerare acqua presente nell’organismo.

Uomo tipo: circa 70 kg -> le dosi di farmaci sono disegnate su persona tipo di questo

peso. Questi conti di acqua sono fatti su organismo tipo. Organismo di 70 kg sarà

costituito da 42 litri di acqua che sono distribuiti in acqua plasmatica (4 litri), fluido

interstiziale (tra le cellule) (10 litri), fluidi intracellulari (interno alle cellule (28 litri).

Fattori che influenzano capacità di distribuzione:

Caratteristiche del farmaco (liposolubilità)

 Vascolarizzazione dell’organo (distribuzione differente a seconda che organi

 abbiano flusso ematico più o meno elevato)

Volume dell’organo

 Affinità del farmaco per i diversi compartimenti: avidità di un tessuto per un

 certo farmaco. Definita con Kp. Il flusso ematico in ciascun compartimento

determina la velocità e l’entità della distribuzione. Kp è l’avidità del tessuto per

il farmaco ed è data dal rapporto tra la concentrazione tissutale e quella

plasmatica. A parità di affinità per il tessuto (Kp = 1) gli organi più perfusi si

equilibrano più rapidamente con il plasma. Valori più alti di Kp determinano il

raggiungimento dell’equilibrio di distribuzione in tempi più lunghi e con livelli di

concentrazione tissutale più alti.

Barriere anatomiche che limitano la distribuzione. Barriera ematoencefalica

 quasi impermeabile e la barriera placentale.

Possibilità che ha il farmaco di interagire con proteine (legame con proteine

 plasmatiche). Ma se farmaco è legato non è libero per la distribuzione ->

potrebbe limitare la distribuzione.

Se farmaco legato, non attraversa membrana capillare. Se idrosolubile o

liposolubile passa attraverso membrane cellulari.

Se farmaco è idrosolubile -> somministrazione in endovena allora riesce ad

 attraversare fenestrature endotelio (ma non attraversa membrana cellulare di

cellula) e si equilibra a livello di fluidi interstiziali e quindi la concentrazione del

farmaco a questo livello sarà in equilibrio con concentrazione di farmaco a

livello plasmatico.

Se farmaco liposolubile -> farmaco attraversa endotelio, arriva a livello di

liquido interstiziale, ma riesce anche ad attraversare membrana cellulare

raggiungendo compartimento intracellulare.

Vascolarizzazione -> importante il flusso ematico in quel determinato organo.

 Tessuti a elevata o lenta perfusione. Ad elevata perfusione: cuore, cervello,

reni e fegato. A lenta perfusione: muscoli (anche se possono avere diversa

perfusione -> muscolo a riposo o sotto sforzo). Tessuti adiposi: pochissimo

irrorati, difficili da raggiungere, oppure una volta raggiunti rilasciano, vengono

utilizzati come deposito. Tessuti patologici: a livello tumorale ci sono per

esempio zone centrale di tumore poco vascolarizzate il chemioterapico non

arriva e ci sarà continua proliferazione di cellule.

Un farmaco in forma libera con elevata lipofilia, raggiungerà in brave tempo una

distribuzione uniforme tra plasma e tessuti. Più irrorato e più velocemente si

raggiunge l’equilibrio e contrario.

Concentrazione ematica di sostanza dipende da volume di distribuzione (volume

teorico, necessario per contenere la quantità di sostanza presente nell’organismo alla

stessa concentrazione di quella plasmatica).

Volume di distribuzione: dose assunta / concentrazione plasmatica -> V =D /

[Cp]

Concentrazione plasmatica bassa -> permette distribuzione. Concentrazione alta -> fa

fatica a distribuirsi.

Un farmaco con volume di distribuzione di 3 litri sarà localizzato nel plasma -> non è

distribuito.

Se volume di distribuzione è di 22-42 L sarà distribuito nei diversi compartimenti.

Farmaci che arrivano nell’acqua corporea totale -> piccole molecole lipofile -> etanolo.

Farmaci che arrivano nell’acqua extracellulare -> grosse molecole idrofile -> problema

per famaci che devono interagire con recettori sulla membrana citoplasmatica

(ormoni).

Farmaci che arrivano nel plasma -> molecole legate a proteine plasmatiche ->

eparina.

Prendiamo 3 farmaci con uguale affinità per tessuto considerato -> come sarà la loro

distribuzione?

Nel rene ha incremento elevato, incremento intermedio nel cervello e lento nell’adipe.

Nonostante abbia la stessa affinità la differenza sta nella perfusione. Gli organi più

perfusi si equilibrano più rapidamente. Con il passare di tanto tempo anche nell’adipe

si raggiunge l’equilibrio.

Altro esempio: distribuzione all’interno di stesso tessuto, con affinità diversa per

tessuto. Più alta è K più è affine per quel tessuto. All’incrementare di K l’equilibrio si

raggiunge più lentamente, perché devono passare molte molecole da torrente

circolatorio a tessuto. Quello che differisce è la concentrazione di farmaco che si

distribuisce in quel tessuto.

Legame alle proteine plasmatiche -> quando medico somministra più farmaci può

esserci interazione dei farmaci con proteine plasmatiche.

Principale proteina presente a livello plasmatico: albumina (50%)

α1 glicoproteina acida -> farà legami con molecole basiche.

Trans cortina -> lega steroidi

Proteine α1, β1, β2 -> legame di lipidi, colesterolo, vitamine liposolubili, emoglobina.

Se farmaco è legato a proteine plasmatiche non sarà libero a livello del torrente

circolatorio, ma girerà legato alla proteina.

Importante la quota di farmaco libero. La quota di farmaco legato è come se non

esistesse. Solo il farmaco libero riesce a passare l’endotelio e andare nel tessuto

bersaglio.

Reazione di legame: D (farmaco libero) + S (siti di binding) DS

Se somministro farmaco capace di legarsi a proteine, e lo somministro a una dose non

sufficiente a saturare siti di legame di proteina -> maggior parte di farmaco sarà

legato -> poca quota di farmaco libero, dose troppo bassa per raggiungere efficacia

terapeutica. Se i siti di legame sono in eccesso rispetto alla dose, la frazione di

farmaco legata è alta e la frazione libera è bassa. Se la dose è in eccesso rispetto ai

siti di legame la frazione di farmaco libera sarà alta.

Se supera la quantità di siti di binding -> siti vengono saturati e avrò più quantità di

farmaco disponibile libero per arrivare ai compartimenti -> raggiungo efficacia

terapeutica.

Farmaco legato a proteine plasmatiche fa da deposito.

Se faccio terapia a base di warfarin e fenilbutazone -> se do solo warfarin a una certa

zona so che avrò quel determinato effetto. Ma se somministro anche fenilbutazone che

in maggior parte si legherà -> avremo competizione tra due farmaci ma avremo anche

più farmaco libero e supero la dose efficace terapeutica e il paziente può incorrere a

effetti tossici.

Albumina proteina che lega farmaci ma in realtà usata per legare acidi grassi, acido

ascorbico, bilirubina, tiroxina…

Come modulare il legame di farmaco a proteine plasmatiche:

1000 molecole di farmaco somministrato a paziente -> su mille molecole ho 999

molecole legate e una molecola libera -> sufficiente per indurre effetto. Se

somministro altri farmaci passo a 900 molecole che si legano a proteine e 100 sono

libere -> da 1 a 100 la differenza è elevata quindi da effetto farmacologico posso

cadere in un effetto tossico. Aspetti rilevanti del legame alle proteine plasmatiche:

In presenza di legame, la quota di farmaco libero sarà minore, sarà ridotta la

 velocità con cui farmaco raggiunge tessuti

Un farmaco legato a una proteina può essere spiazzato da altro farmaco

 Un farmaco può spiazzare anche un composto endogeno legato

 Se paziente soffre di patologia epatica avrà ridotta quantità di albumina

 (ipoalbulinemia) e il dosaggio classico che do potrebbe essere eccessiva, quindi

avremo una maggiore dose di farmaco libero. Eccesso di farmaco distribuito

Modelli di cinetica di distribuzione:

Farmaco somministrato per tre diverse vie. Sugli assi metto tempo dalla

somministrazione (X) e concentrazione plasmatica (Y). Farmaco per via endovenosa è

subito disponibile. Via intramuscolo ho assorbimento buono e veloce. Via orale è la

preferita ma ha cinetica peggiore.

Una volta arrivati al picco di assorbimento, interviene la fase di distribuzione. Farmaci

lasciano terreno circolatorio e vanno ai tessuti -> si riduce concentrazione plasmatica.

A un certo punto della discesa raggiungo un flesso: distinguo due fasi: la prima è

quella di distribuzione dove appunto prevale la distribuzione e raggiunge l’equilibrio

tra tessuto e torrente circolatorio. Ma man mano passa il tempo una quota maggiore di

farmaco viene metabolizzata ed eliminata, fino a tornare a livelli zero, assenza.

1° FASE: rapida caduta della concentrazione plasmatica perché il farmaco esce

 dal circolo e si distribuisce nei diversi tessuti

2° FASE: la concentrazione che diminuisce più lentamente per i processi di

 metabolismo ed escrezione

T : intervallo di tempo necessario perché la concentrazione plasmatica si

 1/2

dimezzi. Farmaci con emivita breve saranno eliminati velocemente, farmaci con

emivita lunga resteranno a lungo nel nostro organismo.

Finestra terapeutica

Indice terapeutico: rapporto tra dose tossica di farmaco e dose efficace. La distanza

tra dose tossica da dose efficace mi dà la finestra terapeutica. Più alto è l’indice

terapeutico e più maneggevole è il farmaco.

Caratteristiche delle barriere tra sangue ed organi:

Barriere ematoencefalica e placentare

 Barriera -> endotelio capillare, ma spesso è differente e rappresenta barriera

 labile. Soprattutto per composti a basso peso molecolare

A livello di muscoli lisci, glomeruli -> abbiamo lamina basa e endotelio

 fenestrato

A livello di plessi coroidei, mucose -> no fenestrature ma giunzioni ->

 permeabilità si riduce

A livello di SNC e cervello -> ho giunzioni, lamina basale e corona di cellule della

 glia che fungono da ulteriore barriera per proteggere dall’entrata di xenobiotici.

Barriere ematoencefalica: psicofarmaci. Non rappresenta un ostacolo assoluto al

 passaggio degli xenobiotici nel SNC, ma fattori anatomici e fisiologici ne

riducono la permeabilità. Non è completamente impermeabili ma abbiamo

fattori che limitano passaggio. Cellule tenute assieme da tight junctions. Pori

per molecole idrofile non ci sono, quindi non passano. Esisteranno dei carriers

utilizzate da molecole idrofile. La selettività di questa barriera è dovuta a

presenza di cellule endoteliali e carriers che portano all’interno sostanze ma

possono anche buttarle fuori. Esempio: glicoproteina P che regola transito di

particolari farmaci a livello di questa barriera. Ci sono trasportatori di glucosio,

di aa. Possibilità di endocitosi, mediata da recettori (per esempio per l’insulina).

Agenti lipofili passano. Non tutto il cervello è dotato di questi sistemi

impermeabili, ma ci sono aree come i plessi coroidei e regioni periventricolari

che permettono il passaggio. In situazioni di infiammazioni o infezioni a livello

cellulari la barriera è più lassa, per cui passano anche gli antibiotici.

Per superare la barriera uso diverse strategie terapeutiche: inietto nel fluido

cerebrospinale (via intratecale), iniettare in carotide altissime concentrazione di

farmaco (se hanno alta finestra terapeutica), incrementare permeabilità della

barriera (inietto soluzioni iperosmolari), avere forme di farmaci liposolubili.

Parkinson -> problemi relativi all’apparato locomotorio -> bradicinesia

(lentezza movimento volontario) -> rigidità muscolare -> tremori che si

manifestano a muscolo a riposo -> instabilità posturali -> disturbi nella

deambulazione. Perdita di neuroni a livello di area (sostanza nera) e in questo

nucleo abbiamo neuroni dopaminergici che poi proiettano in diverse porzioni del

sistema nervoso (aree che controllano attività locomotoria -> si riduce quota di

dopamina).

Mancanza di dopamina -> somministrata ma non passa la barriera perché

troppo idrofila -> parto da tirosina che viene idrossilata a LDOPA (pro farmaco

che è liposolubile e viene trasformato in dopamina all’interno di SNC).

Le vie nigro-striatali sono un complesso sistema neuronale che collega tra loro

corteccia, nuclei alla base, talamo e sostanza nera. Questo sistema è coinvolto

nel controllo del movimento, ma anche nel recupero di informazioni sia motori

sia psichiche.

Neurochimica della malattia di Parkinson:

Perdita di neuroni dopaminergici nella pars compacta della substantia

o nigra che proiettano al corpo striato, i sintomi non compaiono finchè i

livelli di dopamina nel corpo striato non calano del 70-80%

Sbilanciamento tra i livelli dei neurotrasmettitori acetilcolina e dopamina

o a livello dei gangli della base -> quando i neuroni dopaminergici

muoiono, la carenza di DA del corpo striao fa sì che i neuroni colinergici in

questa sede iperstimolino i loro bersagli, dando inizio ad una catena di

segnali che portano a compromissione della motilità

Abbiamo comunque effetti avversi, soprattutto con la terapia a lungo termine.

Perché muoiono neuroni? Ossidazione con accumulo di radicali liberi. Questi

attaccano componenti cellulari e portano a morte cellulare. I neuroni sono

danneggiati dall’accumulo di radicali liberi dell’ossigeno, molecole prive di un

elettrone -> ossidazione. Questo viene confermato dalle elevate concentrazioni

di composti che si formano per ossidazione. Ma quali sono gli eventi che

portano ad ossidazione? Caso dei “tossicodipendenti congelati”:

tossicodipendenti con rigidità muscolare fortissima dovuta alla presenza nella

droga di MPTP che assunta dai mitocondri viene trasformata in MPP, intermedio

reattivo che distrugge i neuroni. Perciò alcuni casi di Parkinson possono derivare

da sostanze tossiche assunte dall’ambiente e/o prodotte dal nostra organismo.

Opzioni terapeutiche:

Sostanze capaci di inibire la microglia e la produzione L-

o glutammato ma che siano in grado di passare la BEE

Chelanti del ferro: sostanza antiossidanti, inibitori della formazione

o NO

Farmaci capaci di promuovere la rigenerazione delle cellule

o nervose tipo fattori neurotrofici

Impianto di cellule producenti dopamina

o

Barriera placentale: più lassa e importante per farmaci utilizzati in gravidanza.

 Fanno bene alla mamma e non devono fare male al feto. Attraverso barriera

passano i farmaci. Farmaci lipofili passano. Quindi non dovrebbero essere

somministrati. Placenta: organo discoidale di origine mista per scambi e

nutrizione dell’embrione e del feto. La placenta collega l’embrione o il feto con

la parete dell’utero materno. Le sostanza lipofile attraverso la placenta per

diffusione passiva; tutte le sostanze biologiche necessarie al feto seguono un

trasporto mediato da vettori; le proteine non attraversano la barriera

placentare, ma passano le IgG.

BIOTRASFORMAZIONE

L’organismo prevede dei sistemi di eliminazione per sostanze endogene che vengono

utilizzati anche per i farmaci. Quindi la maggior parte dei farmaci che assumiamo

vengono metabolizzato e degradati, solo pochi farmaci vengono degradati senza

essere trasformati. Principale via di eliminazione è quella renale attraverso le urine,

ma c’è anche un’altra via di eliminazione un po’ meno utilizzata che è la via fecale. A

cosa servono queste trasformazioni? I farmaci migliori sono dei farmaci con

caratteristiche lipofile, vanno resi liposolubili quindi eliminabili. La biotrasformazione è

l’insieme dei processi di trasformazione dei farmaci. La maggior parte dei farmaci è

metabolizzata attraverso le stesse vie che metabolizzano le sostanze nutrienti ed i

composti endogeni. Questi processi servono per: aiutano a terminare l’azione del

farmaco e quindi il processo di trasformazione trasforma la molecola originale in una

molecola meno attiva, in secondo luogo l’eliminazione è migliore per molecole che

possono essere non idrosolubili e quindi queste trasformazioni devono modificare dal

punto di vista chimica per renderla più idrosolubile. Il grado di metabolizzazione di un

farmaco dipende da quanto la sua struttura chimica forma un substrato adatto per gli

enzimi metabolizzanti. Generalmente i metaboliti sono: meno attivi o più idrosolubili.

In alcuni casi il farmaco non è attivo di per sé, ma lo diventa dopo la

biotrasformazione, si parla perciò di PROFARMACO. In questi casi l’attività del farmaco

dipende anche dalle capacità metaboliche dell’individuo. Ci sono 4 possibili fenomeni

che capitano quando il farmaco va incontro ad un processo di biotraformazione:

Composto attivo che viene trasformato in un metabolita che è inattivo, che di

 per sé non ha attività sul bersaglio molecolare del farmaco

Profarmaco, quindi composto inattivo, e sono i sistemi di biotrasformazione

 dell’organismo che lo rendono attivo

Composto attivo viene trasformato in un composto che è ancora in grado di

 agire con il bersaglio farmacologico, trasformazione in un metabolita ancora

attivo

Composto attivo viene trasformato in un metabolita con azione tossica

La morfina 6 glucoronide è un metabolita attivo; la noradrenalina; acido acetilsalicilico;

ci possono essere metaboliti che sono più attivi del farmaco di partenza.

Ma dove avviene la maggior parte delle biotrasformazione, dei processi

metabolici?

Molte cellule dell’organismo hanno la capacità di fare un po’ di metabolismo, ma è

indubbio che il sito principale dei processi metabolici sia il fegato. Il fegato è l’organo

principe del metabolismo di tutte le sostanze, anche altre cellule possono avere

questa attività tipo polmoni, placenta, nei villi intestinali, flora batterica.

FEGATO

Dal punto di vista di localizzazione atomica è in mezzo al corpo, è nella porzione

centrale, al fegato arriva una grandissima quantità di sangue, le cellule del fegato si

sono selezionate come cellule con il più alto contenuto di enzimi coinvolti nei processi

di metabolizzazione. Reticolo liscio: in questo sono presenti la maggior parte degli

enzimi metabolici, è il sito principale a livello subcellulare di metabolizzazione dei

farmaci. Non è l’unico sito, alcuni enzimi del metabolismo sono presenti a livello dei

mitocondri, quelli di fase 2 sono presenti a livello citoplasmatico. Gli enzimi del

metabolismo, presenti nel REL, vengono chiamati anche ENZIMI MICROSOMALI, questo

nome deriva da una pratica sperimentale, come si facevano preparati arricchiti di

enzimi di metabolizzazione, microsomali perché si trovano dei microsomi. Quest’ultimi

sono frammenti di membrana del REL, ci sono delle preparazioni particolari per

riuscire ad ottenerli, una serie di centrifugate sequenziali, sono di natura lipoproteica.

Si possono distinguere due tipi di reazioni tra tutte quelle presenti e disponibili per la

biotrasformazione:

Reazioni di fase 1: reazioni che servono ad introdurre gruppi idrofili o

 smascherare gruppi idrofili presenti nella molecola in maniera tale da rendere la

molecola più idrosolubile. Quindi i metaboliti che derivano da reazioni di fase 1

sono caratterizzati da gruppi funzionali come OH, COOH, NH2, SH, sono quelle

porzioni di molecole su cui andranno a lavorare gli enzimi che appartengono alla

reazione di fase 2. Reazioni di fase 1 sono ossidazione, riduzione, idrolisi

Reazione di fase 2: reazioni di coniugazione, attaccano molecole grosse

 idrofile in maniera tale che se la molecola diventa più grossa non viene

riassorbita una volta che deve essere eliminata. Il prodotto di queste reazioni

sono dei metaboliti coniugati

La maggior parte degli enzimi coinvolti nella reazioni di fase 1 sono a livello del REL (a

volte anche a livello del mitocondrio), gli enzimi di fase 2 sono enzimi citoplasmatici.

Esempio: aspirina, acido acetilsalicilico, si elimina il gruppo acetilico diventa acido

salicilico rimane con un OH, gruppo funzionale, questo è stato smascherato/introdotto

e viene utilizzato dagli enzimi di fase 2 per formare un glucoronato, ovvero acido

salicilico coniugato all’acido glucuronico. Così viene eliminata l’aspirina. Esistono

sostanze che prima sottostanno alla fase 1 poi alla 2, bisognerebbe parlare di reazioni

di coniugazione e di ossidazione. Esiste un numero limitato di enzimi deputati alla

biotrasformazione di particolari sostanze perché questi enzimi non sono specifici per

una sostanza, ma ogni enzima ha la possibilità di lavorare su un’ampia gamma di

substrati quindi sono poco selettivi.

Fase 1 Ossidazione: citocromo P450, alcol deidrogenasi, monossigenasi flaviniche,

 monoaminossidasi

Riduzione: chinone reduttasi (DT diaforasi), citocromo P450 reduttasi

 Idrolisi: epossido idrolasi

Fase 2 Coniugazione: UDP glucuronil transferasi, solfotransferasi, N-acetil trasnferasi,

 metiltransferasi, coniugazione con aa, glutatione transferasi.

Nell’uomo 2 tipi di cyt P450 metabolizzano più della metà dei farmaci orali. Cyt P450 è

un enzima microsomale, interagisce con la membrana e opera la maggior parte delle

ossidazioni, ha bisogno di altri enzimi. Questo cyt ha un eme e si chiama P450 perché

quando viene ridotto con il monossido di carbonio si ha un picco di assorbimento a

450nm. È ubiquitario nel regno animale, particolarmente abbondante nel fegato, in

alcune aree extraepatiche si può trovare nei mitocondri. È un’emiproteina,

caratterizzata da uno ione ferrico (Fe3+). Reazione di ossidazione: ha bisogno di

ossigeno molecolare, NADPH, proteina che fa da ponte tra NADPH e Cyt P450, perché

NADPH cede due elettroni a volta, ma il Cyt è in grado di prenderne uno solo. Quindi

serve un intermedio che accetti entrambi gli elettroni e che ne ceda uno alla volta al

Cyt, questa è la NADPH reduttasi. Quando interviene il Cyt b5 si aumenta la velocità

con cui il Cyt P450 fa avvenire la reazione. Il farmaco si lega al Cyt P450 con Fe3+, la

NADPH reduttasi prende i due elettroni lo cede al Fe che diventa ione ferroso, quindi

ridotto, Fe 2+, serve l’ossigeno molecolare, farmaco legato ancora in forma ridotta, poi

serve un secondo elettrone che dà la NADPH P450 reduttasi o in alcuni casi lo dà il Cyt

b5, a questo punto ho la produzione del substrato del Cyt ossidato con la produzione

di H2O. Produzione del farmaco da ridotto ad ossidato e riporto il Cyt allo stato iniziale

con Fe3+. Il Cyt P450 viene diviso in diverse famiglie con al massimo il 40% di

similitudine. La sottofamiglia è contraddistinta da un’ulteriore lettera e l’omologia sale

fino al 60%, poi ci può essere l’aggiunta di un numero e sono le varie isoforme e

l’omologia sale ancora di più. L’uomo ha 17 famiglie di geni del Cyt P450, 39

sottofamiglie; i più importanti sono CYP 1, 2 e 3. CYP 1A2, il più presente a livello

epatico; CYP 2D6 è meno rappresentato, ma è responsabile del metabolismo del circa

25% dei farmaci; CYP 2C9 è uno dei principali enzimi coinvolti nel metabolismo di un

farmaco particolare, un anticoagulante; CYP 3A4, rappresenta il 30% dei Cyt a livello

delle cellule epatiche ed è importante per il metabolismo dei farmaci.

È importante capire perché i pazienti rispondono in modo differente alla stessa

quantità di farmaco, perché abbiamo dei polimorfismo a carica ad esempio dei Cyt

P450. CYP2D6 ha circa 50 polimorfismi, si può dividere la popolazione di pazienti in 4

grossi gruppi:

Metabolizzatori lenti, perché presentano un enzima con pochissima efficacia,

 addirittura non hanno l’enzima attivo

Metabolizzatori intermedi, in cui è presente una certa quota di capacità di

 metabolizzazione

Metabolizzatori normali, dotati di una capacità normale di metabolizzare il

 farmaco

Metabolizzatori ultrarapidi: capacità eccessiva di metabolizzare

Reazioni di fase 2

Reazioni di biosintesi o reazioni sintetiche, in cui un composto, un metabolita viene

coniugato in maniera covalente con una molecola endogena che di solito è presente in

grande quantità e questa reazione di sintesi utilizzati dei gruppi funzionali che sono

stati o introdotti o messo in evidenza in fase 1. Tali reazioni richiedono consumo di

energia, viene utilizzato perché bisogna attivare i cofattori che sono molecole

endogene che vengono attaccate alle molecole/metabolita del farmaco, sono reazioni

che hanno bisogno di dispendio energetico. I coniugati sono solitamente inattivi, sono

più idrosolubili e più ionizzabili e quindi più facilmente eliminabili tramite le urine. Le

coniugazioni:

A glucuronide

 A peptide

 Metilazione

 Acetilazione

 A solfato

 A glutatione

Coniugazioni: gruppo di reazioni sintetiche in cui un composto estraneo o un

metabolita è legato covalentemente ad una molecola endogena a dare un

caratteristico prodotto detto coniugato. I coniugati sono:

Più solubili in acqua

 Più ionizzati

 Passano meno facilmente le membrane

Le coniugazioni sono microsomiali e non microsomiali e necessitano di: una trasferasi,

un intermedio ad alta energia, un composto endogeno presente in abbondanza.

Il legame è covalente, irreversibile, poi le molecole non vengono riassorbite, ma

vengono eliminate. Il ligando endogeno deve essere presente nelle vicinanze del

farmaco, deve essere in grande quantità.

Reazioni di glucuronazione: è la più diffusa nell’uomo, l’UDP glucuronico ha un’elevata

biodisponibilità, presente a livello epatico e anche in altri tessuti. Si passa da α a β.

Circolo enteroepatico.

Paracetamolo: viene metabolizzato attraverso più vie a livello epatico, la maggior

parte dei metaboliti sono inattivi. 24 ore dopo la somministrazione di una dose di

paracetamolo, si ritrova nelle urine tra l’80-95% dela dose somministrata: il 5% di

questo è paracetamolo immodificato, 60-80% glucuronoconiugati, 20-30%

solfoconiugati, 4% cisteina-mercapto-coniugati. Una frazione di paracetamolo viene

idrossilata con formazione di N-acetil-benzochinonimina, un metabolita tossico.

La concentrazione di farmaco che posso avere a carico dell’organo bersaglio è

determinato da due fattori: da quanto ne arriva e da quanto se ne va, da quanto è

attivo il metabolismo per quel determinato farmaco.

Altre reazioni metaboliche non microsomiali:

Idrolisi nel plasma operata da esterasi

 L’alcol deidrogenasi e l’aldeide deidrogenasi presenti nella frazione citosolica

 del fegato

La monoamino ossidasi nei mitocondri

 La xantina ossidasi

 Enzimi specifici per certi farmaci

Riduzioni: sono azo- o nitro-riduzioni, responsabili principali sono i batteri anerobi del

tratto gastrointestinale, un ruolo non ben definito rivestono gli enzimi cellulari.

Idrolisi: alte concentrazioni di esterasi nel plasma e in molti tessuti.

Fattori che influenzano il metabolismo

Età: - Feto: sistema enzimatico incompleto

 - Neonato: scarsa glicuroconiugazione

- Adulto

- Anziano: riduzione capacità metabolica, sistema meno efficiente perché

l’anziano può avere anche patologie in corso che possono influenzare

Sesso, farmacologia di genere, maschi e femmine possono rispondere in

 maniera differente allo stesso composto, si sa abbastanza per quanto riguarda i

modelli sperimentali

Stato di nutrizione

 Patologie

 Specie, metabolismo diverso a seconda dell’animale, importante negli studi

 della tossicocinetica, si utilizzano almeno due animali per avere un’idea delle

differenze del metabolismo

Etnia (farmacogenetica)

 Esposizione ad agenti inquinanti, molte delle sostanze inquinanti (idrocarburi

 aromatici policiclici) sono degli induttori o degli inibitori del sistema metabolico

Interazioni tra farmaci, magari tra farmaci che competono per lo stesso enzima

 Dieta

 Fumo

 Temperatura corporea

ETA’

Ad esempio i neonati di solito hanno un livello di espressione del metabolismo ridotta

rispetto agli adulti, soprattutto il problema è se i bambini sono nati prematuri, i loro

sistemi di metabolismo sono ancora più inefficienti. L’attività del Cyt P450 alla nascita

è circa il 5% dell’adulto. Anche i processi di glicuronazione sono deficitari nel neonato,

specie se prematuro. Degradazione emoglobina fetale porta ad avere molta bilirubina,

pigmento biliare non escreto perché non è glicuronato, si accumula nella cute e il

neonato assume una colorazione giallognola. C’è una quota di ittero che è fisiologica

(dovuta allo switch delle emoglobina), c’è un caso in cui il bambino va incontro a una

massiva distruzione dei globuli rossi, ad esempio quando la mamma è RH negativa e il

bambino è RH positivo, il bambino va in iperemolisi e può andare incontro o ad anemia

o ad un eccesso di bilirubina; nell’ultimo caso o ittero cutaneo o insufficiente

glicuronazione, la bilirubina supera la barriera ematoncefalica.

Altro caso è il trattamento con cloramfenicolo, nel caso di meningite si tratta il

bambino con questo antibiotico che però ha una via di metabolizzazione nella quale è

prevista la glicuronazione e si può avere la sindrome del bambino grigio, si può ovviare

scegliendo un altro antibiotico con vie metaboliche differenti.

FATTORI GENETICI

Guardando il genoma umano si è visto che esistono dei polimorfismi (variazioni in una

singola base che sono presenti in una certa quantità di popolazione, devono essere

almeno nell’1% della popolazione, se no sono mutazioni) e la presenza di questi può

giustificare una risposta diversa ai farmaci perché la presenza di questi polimorfismi,

nel caso non fossero silenti, porta una modifica dell’attività dell’enzima. Tramite questi

si può spiegare perché alcuni pazienti trattati con un farmaco rispondo in maniera

avversa, in maniera differente rispetto ad altri -> reazioni IDIOSINCRATICHE. Questi si

possono vedere dal corredo genetico familiare. I poor metabolizers (PM) sono il 5-10%

nella popolazione caucasica, nella popolazione asiatica sono solo l’1%. I farmaci

interessati sono:

SSRI

 Antidepressivi triciclici

 Codeina

 Tramadolo

Non soltanto Cyp e enzimi per le glicuronazione sono importanti, sono importanti

anche altri enzimi con le colinesterasi plasmatiche che degradazione la succinilcolina o

N-acetil transferasi per la coniugazione dell’isoniazide (farmaco antitubercolosi).

Proprio a carico dell’enzima acetilatore è possibile distinguere acetilatori lenti o rapidi.

SESSO

Farmacologia di genere è ancora inesplorata, per quanti riguarda i modelli animali si è

visto che ratte femmine metabolizzano più lentamente dei ratti maschi. In altre specie

è molto meno evidente. Alcune rilevanti differenze si osservano durante la gravidanza.

FATTORI PATOLOGICI

In tutte le patologie a carico del fegato hanno come conseguenza una variazione

dell’attività metabolica dei pazienti. Il fegato è il principale produttore di albumina

plasmatica, con patologie si può andare incontro ad ipoalbuminemia. Si può avere

anche un ridotto flusso ematico a livello epatico, si ha anche quando si ha

un’insufficienza cardiaca.

Come si può modulare il metabolismo? Ci sono sostanze che sono induttori

(aumentano le capacità metaboliche) e sostanza che sono inibitori. Induzione

enzimatica: viene promossa dagli induttori, si aumenta la quantità di enzima

presente, quindi più capacità metabolizzante. Induzione enzimatica: aumento

reversibile del contenuto di enzimi epatici capaci di metabolizzare certi farmaci

causato da somministrazione dei farmaci stessi, di altri farmaci, da abitudini alimentari

o da tossine ambientali. Esistono alcuni farmaci che promuovono il quantitativo di

enzimi metabolizzanti presenti. L’induzione può causare un aumento della velocità di

distruzione dei farmaci con conseguente diminuzione dei loro effetti -> tolleranza di

tipo farmacocinetico. Può anche potenziare l’azione farmacologica o la tossicità nel

caso che il metabolita sia dotato di attività terapeutica o tossica. Induzione del

metabolismo dei farmaci: a seconda del farmaco abbiamo metabolismi diversi. In

generale c’è sempre un’interazione con i recettori citoplasmatici che legati al fegato

vanno nel nucleo e promuovono la trascrizione degli enzimi. Altri aumentano la

stabilità del messaggero o aumentano l’emivita della proteina rendendola più stabile.

Il fumo di sigaretta induce la teofillina (farmaco per l’asma) e porta il farmaco a non

“curare più” gli attacchi d’asma perché non più efficace come prima.

Inibizione dei Cyt P450: alcuni farmaci possono inibire gli enzimi P450 che

metabolizzano altri farmaci, possono aumentare le concentrazioni di un secondo

farmaco nel siero, possono portare a tossicità. Diversamente dall’induzione,

l’inibizione enzimatica solitamente inizia con la prima dose dell’inibitore. L’inibizione è

massima quando l’inibitore raggiunge lo stato di equilibrio (da quattro a sette emivite).

Meccanismi di inibizione: inibizione del gruppo eme e formazione di complessi stabili

2+

con Fe -> cimetidicina, ketoconazolo.

CYP-coinvolti:

Competizione per lo stesso isoenzima

 2+

Inattivazione gruppo eme e formazione di complessi stabili con Fe

 Distruzione del gruppo eme

CYP-non coinvolti:

Allopurinolo: blocca il metabolismo di azatioprina

 Acido valproico: inibisce le epossido-idrolasi

Inibitori del metabolismo:

Disulfiram -> usato per terapia alcolismo, serve per accumulare acetaldeide

 Inibitori xantine ossidasi -> usati per terapia gotta

 Inibitori delle MAO (monoamino ossidasi), metabolizzino ciò che è presente nella

 dieta, tipo nei formaggi stagionati, nel vino rosso, negli insaccati.

DIETA

Importante per i micronutrienti (minerali, cofattori nell’attività degli enzimi) se sono

pochi gli enzimi lavorano di meno. Quelli più importanti sono Ca, Cu, Fe, Zn. Anche la

deficienza di vitamine riduce la velocità di biotrasformazione. Presenza di sostanze

non nutrienti:

Prodotti della pirolisi

 Composti indolici

FUMO

Fumo di tabacco induce i prodotti di pirolisi

FATTORI AMBIENTALI

Metalli pesanti, inquinanti industriali -> sono inibitori oltre che induttori

ESCREZIONE

Movimento retrogrado del farmaco dai tessuti verso la circolazione e dal torrente

sanguigno verso organi e tessuti che separano l’ambiente interno da quello esterno. Le

principali via sono quella renale e quella epatica. Quelle secondarie sono: intestinale,

polmonare, cutanea, lacrimale, ghiandola mammaria.

VIA RENALE

Mantiene costante il volume del sangue, regola il gradiente di pressione osmotica tra

sangue e tessuti e aggiusta la concentrazione assoluta e relativa dei costituenti

plasmatici -> organo dotato di selettività funzionale.

Il rene ottiene facilmente dal corpo le sostanze da eliminare. Arterie renali ampie e

brevi con elevata pressione idrostatica -> arterie piccole -> arteriole afferenti (capsula

di Bowman) -> capillari con endotelio fenestrato -> ultrafiltrato. La buona pressione

idrostatica, la natura porosa dell’endotelio, la sottigliezza della barriera stessa

favoriscono un rapido movimento del plasma nella capsula -> ultrafiltrato.

Nefrone: unità funzionale del rene. A livello del tubulo prossimale c’è un’elevata

secrezione attiva. Riassorbimento passivo a livello dell’ansa di Henle. Per quanto

riguardo l’escrezione del farmaco, 3 eventi:

1. Filtrazione glomerulare: arteriola afferente ed efferente. I farmaci entrano nel

rene attraverso le arterie renali. Il farmaco libero, non legato all’albumina, passa

attraverso i pori capillari, nello spazio di Bowman, come parte del filtrato

glomerulare. La liposolubilità e il pH non influenzano il passaggio del farmaco

nel filtrato glomerulare.

2. Secrezione nel tubulo prossimale: il farmaco che non era passato nel filtrato

glomerulare lascia i glomeruli attraverso le arteriole efferenti che si dividono per

formare il plesso capillare che circonda il lume nel nefrone. A differenza del

filtrato glomerulare, il sistema di trasporto mediato dai carrier può consentire di

ottenere la massima secrezione dei farmaci persino in condizioni di elevato

legame alle proteine plasmatiche. Sulfamidici, acetazolamide, diuretici tiazidici,

indometacina, salicilati -> competizione per il sistema di trasporto. Il probenecid

inibisce la secrezione tubulare di penicillina, aumentandone la concentrazione

plasmatica.

3. Riassorbimento nel tubulo distale, in questo c’è un’è elevata concentrazione del

farmaco. Quando il farmaco si muove verso il TCD, la sua concentrazione

aumenta e supera quella dello spazio perivascolare. La liposolubilità del farmaco

e il pH delle urine influenzano il riassorbimento del farmaco. Riassorbimento

passivo (farmaci) o attivo (composti endogeni).

Filtrazione glomerulare

I capillari glomerulari sono caratterizzati da una permeabilità particolarmente elevata.

Il 20% circa della componente acquosa del sangue viene filtrato a livello glomerulare.

Con l’acqua sono filtrate a livello glomerulare sostanze con PM fino a diverse migliaia

di Dalton. Le proteine non plasmatiche non vengono filtrate. Quindi i farmaci liberi o i

metaboliti con basso PM vengono eliminati per filtrazione glomerulare, la quota legata

alle proteine plasmatiche non può essere eliminata in questo modo. I riassorbimento

può essere attivo (di composti endogeni, vitamine, zuccheri e aminoacidi) o passivo (di

farmaci). La secrezione è un meccanismo attivo sia di farmaci anionici che di farmaci

coniugati.

Escrezione

L’urina è la via principale di escrezione di un farmaco, ma non l’unica. La filtrazione

glomerulare permette il passaggio nell’urina solo di quei farmaci che hanno un peso

molecolare < a 25 Kd. La secrezione tubulare attiva meccanismi di trasporto per

cationi ed anioni; il riassorbimento passivo dei farmaci liposolubili avviene attraverso

le cellule tubulari.

In presenza di pH alcalino i farmaci che sono acidi deboli si trovano sotto forma

ionizzata, per questo motivo sono meno riassorbiti a livello renale e più velocemente

escreti. Viceversa vale per i farmaci che sono basi deboli. Modificando il pH possiamo

influenzare l’assorbimento e l’eliminazione del farmaco. L’escrezione dell’acido

salicilico, un metabolita dell’acido acetilsalicilico, è aumentata se il liquido tubulare è

alcalino poiché in tal caso l’acido salicilico esiste in forma dissociata, meno

liposolubile. L’escrezione di amfetamina, una base debole, è aumentata se le urine

sono acide poiché in tal caso essa è allo stato di sale piuttosto che di base libera

liposolubile.

VIA EPATICA

Escreta attraverso la bile, rimessa nell’intestino. Il fegato svolge due funzioni principali

sui farmaci: metabolismo ed escrezione. Le sostanze arrivano al fegato dalla vena

porta e dall’arteria epatica -> che formano i sinusoidi epatici -> questi convogliano le

sostanze dentro l’epatocita -> si ha la modifica metabolica delle sostanze -> queste

fuoriescono dal canalicolo biliare. Escrezione biliare è regolata dalla polarità e dal peso

molecolare delle sostanze. Esistono 4 sistemi di trasporto attivo:

Anioni

 Acidi biliari

 Cationi

 Composti organi neutri

L’escrezione dei farmaci nella bile è influenzata da due caratteristiche fisiche: la

polarità e il PM. Solo composti polari con PM > 300-500 vengono escreti nella bile.

Nella secrezione biliare sono coinvolti 4 sistemi di trasporto attivo. L’escrezione biliare

ha particolare importante per i farmaci somministrati per os (effetto di primo

passaggio o eliminazione presistemica).

VIE SECONDARIE DI ELIMINAZIONE

Polmonare -> per farmaci gassosi o volatili, passaggio per diffusione passiva

 Salivare -> pH 6.2, soprattutto per farmaci basici

 Cutanea -> attraverso sudore, sebo, capelli, peli, cellule epidermiche

 Latte -> importante per i possibili effetti sul lattante

 Lacrime -> irrilevante quantitativamente

FARMACOLOGIA MOLECOLARE

Quella branca della farmacologia che si interessa di studiare i meccanismi con cui un

farmaco riesce a produrre la sua risposta, il suo effetto terapeutico, il suo effetto

farmacologico. In particolare studia la natura dei siti di legame e il meccanismo con cui

dal legame scaturisce la risposta. I farmaci in generale per poter esercitare il proprio

effetto si devono legare, si legano a delle proteine, salvo alcune eccezioni, e i target

sono: Enzimi

 Molecole carrier, modulando l’attività delle molecole si può modulare un’attività

 Canali ionici, la loro modulazione può portare effetti utili dal punto di vista

 farmacologico

Recettori

Esistono anche dei farmaci che interagiscono con gli acidi nucleici (DNA o RNA). Se

parliamo di un farmaco che si lega specificatamente con una proteina o con gli acidi

nucleici per produrre il proprio effetto allora stiamo parlando di un meccanismo

d’azione specifico, questa specificità la possiamo definire reciproca -> una

determinata classe di farmaci è caratterizzata da una particolare interazione con una

classe di recettori, di enzimi o canali ioni, e una specifica classe di proteine interagisce

esclusivamente con una classe di farmaci. È molto importante la dose! Alle dosi

efficaci terapeuticamente il farmaco ha un’interazione con una classe di proteine,

aumentando le dosi si rischia di aumentare le interazioni con anche classi di molecole

diverse e questo può indurre degli effetti inversi, degli effetti tossici. Ci sono delle

eccezioni che interagiscono con un meccanismo d’azione aspecifico che deriva dalle

caratteristiche chimico-fisiche della molecola:

Farmaci attivi per le loro proprietà osmotiche (lassativi, diuretici, purganti)

 Farmaci attivi per le loro proprietà acide o basiche (antiacidi, sostanza che

 alterano il pH urinario)

Agenti ossidanti e riducenti (disinfettanti)

 Sostanze usate come barriere fisiche (creme contraccettive)

 Agenti adsorbenti (antidiarroici)

 Agenti surfactanti (detergenti, antisettici), tensioattivi, grossa testa polare e

 coda idrofobica, servono per pulire

Farmaci radioattivi, vengono utilizzati come traccianti radioattivi per test

 diagnostici

A volte i farmaci hanno un meccanismo d’azione assolutamente aspecifico, ma forse

perché non conosciamo bene come agiscono, non conosciamo il reale meccanismo

d’azione.

ANESTETICI GENERALI

Sono dei farmaci che rendono le persone insensibili al dolore, ma nello stesso tempo

anche prive di conoscenza. La miglior molecole anestetica deve essere:

Facilmente controllabile

 Permettere un facile recupero

Da quando si usano gli anestetici? 1846 scoperti gli anestetici inalabili, protossido

di azoto e l’etere e poi il cloroformio. Protossido di azoto era utilizzato come gas

esilarante, veniva anche utilizzato come incentivo durante le lotte e non si sentiva il

dolore. Anestetici: etere, alotano, metossiflurano, enflurano, isoflurano, ciclopropano,

nitrossido. Le formule di queste molecole sono diverse tra loro quindi non si capiva una

struttura di base, la loro azione è dovuta dalle loro proprietà chimico-fisiche: sono

molecole estremamente lipofile, la molecola interagisce con i lipidi di membrana,

quando la molecola si intercala nella membrana fa un po’ da refrigerante, blocca la

membrana -> ipotesi lipidica fatta nel 1901 Meyer e Overton (ad esempio si blocca il

canale ionico per l’impulso nervoso). Gli anestetici generali hanno strutture chimiche

molto diverse, perciò la configurazione elettronica della molecola non è importante.

Per dare l’effetto si richiedono solo determinate proprietà chimico-fisiche. L’anestesia

può insorgere per l’azione dell’anestetico sulla membrana lipidica cellulare: quando le

molecole di un anestetico somministrato per inalazione si sciolgono nella membrana,

all’arrivo dell’impulso nervoso il canale del sodio non si apre e non si ha la

trasmissione dell’impulso. Si credeva che questo fosse il meccanismo d’azione dei

farmaci dal 1901 al 1980 circa. Ipotesi: l’anestetico interagisce con la membrana e la

blocca; se no ci possono essere dei processi di alterazione, di rottura della membrana

e quindi questa non funziona più. Quali sono le basi di questa teoria? La

correlazione tra potenza anestetica e coefficiente di ripartizione olio/acqua e

correlazione sino ad un cut-off tra potenza anestetica e lunghezza della catena

alchilica. Ma la teoria lipidica ha due difetti:

Gli effetti sulla membrana sono evidenti solo a concentrazioni maggiori di quelle

 anestetiche

Le modificazioni della membrana possono essere riprodotte da diversi fattori

 che non causano anestesia

Le modificazioni di membrana si ottengono con concentrazioni molto maggiori a quelle

anestetiche, modificazioni nella fluidità di membrana anche in seguito a:

Digiuno

 Dieta con aggiunta di grassi

 Temperatura

Nel 1984 Franks e Lieb ipotizzano che gli anestetici potrebbero avere un meccanismo

specifico, possono interagire con una proteina e modulare la sua interazione; hanno

fatto una serie di studi e hanno visto che tutti gli anestetici erano in grado di interagire

con una proteina solubile che è l’α-luciferasi; quindi nel nostro organismo gli anestetici

interagiscono con delle proteine e ne modulano l’attività. 2 grafici -> nel primo:

potenza anestetica e lipofilia, gli anestetici ad aumentare della loro lipofilia aumenta

anche la loro potenza anestetica, quindi correlazione valida anche con luciferasi. 10

anni dopo pubblicano un altro articolo dove parlando di meccanismi molecolari e

cellulari dell’anestesia, non esiste più il meccanismo aspecifico, affermano che gli

anestetici agiscono direttamente sulle proteine piuttosto che sui lipidi. Gli studi sui

meccanismi d’azione derivano dagli studi sulla stereoselettività.

I due bersagli più importanti sono i recettori per il GABA (principale recettore inibitorio)

e il recettore per NMDA, localizzati a livello della corteccia, del talamo, dello striato e

della corda cerebrale. Gli anestetici alterano il funzionamento di numerosi canali ioni

sia direttamente che indirettamente; la sensibilità agli anestetici varia notevolmente a

seconda della composizione del recettore canale. Recettori eccitatori sono inibiti dagli

anestetici, recettori inibitori sono potenziati dagli anestetici. Farmaci con strutture

chimiche diverse aumenta la solubilità nei lipidi.

A livello cellulare gli anestetici:

Inibiscono la conduzione del potenziale d’azione

 Inibiscono la trasmissione sinaptica

 Riducono il release del neurotrasmettitore

Esiste una regione cerebrale particolarmente sensibile? La mancanza di

coscienza è legata alla formazione reticolare, ipotalamo e talamo.

Gli anestetici inducono incoscienza dal cambiamento della neurotrasmissione, a livello

di recettori GABA e NMDA recettori nella corteccia cerebrale e talamo.

Qual è l’anestetico ideale per inalazione?

Induzione rapida e gradevole

 Rapida variazione della profondità dell’anestesie

 Soddisfacente rilasciamento muscolare

 Ampio margine di sicurezza

 Assenza di tossicità e di altri effetti collaterali alle usuali dosi terapeutiche

Stadi dell’anestesia

Stadio dell’analgesia: cosciente, sedato

 Stadio dell’eccitazione: il soggetto perde la coscienze, non risponde a stimoli

 non dolorifici, altri riflessi sono esagerati, si muove, parla in modo non coerente,

iperventila, vomita. Stadio abbastanza pericoloso

Stadio dell’anestesia chirurgica: cessano i movimenti spontanei, respirazione

 regolare, rilasciamento muscolare, respiro appiattito

Stadio paralisi muscolare: cessano il controllo respiratorio e vasomotorio. Stadio

 che non va mai raggiunto.

3 effetti fondamentali:

Perdita coscienza, non voglio che il pazienti ricordi

 Rilascio muscolare, perché il paziente deve essere manovrabile

 Controllo del dolore

L’uso di un solo anestetico è ora poco comune. Si considerano in pratica 3 effetti:

Perdita di coscienza

 Analgesia

 Rilasciamento muscolare

Questi 3 effetti vengono raggiunti con combinazioni di farmaci.

Vantaggi:

Induzione veloce

 Evita periodi di semicoscienza

 Recupero rapido

Farmaco di comune impiego in anestesia:

Ipnoinduttori -> barbiturici,propofol, benzodiazepine, ketamina

 Oppiodi -> morfina, fentanest, fentalim, fentatienil, ultiva

 An inalatori -> O /N O/aria, isoforane, sevoforane

 2 2

Miorilassanti -> atracurium, succinilcolina

Anestetici endovenosi

Sono usati per l’induzione, agiscono rapidamente: tiopentale, ketamina, propofol.

Preferiti dai pazienti perché iniettati per via endovenosa. Seguiti quasi sempre da un

inalatorio. Hanno un bersaglio proteico specifico.

Anestetici e sistema vascolare

Molti anestetici causano depressione cardiovascolare, soprattutto gli alogenati,

possono dare aritmie cardiache, soprattutto extrasistoli ventricolari.

Sangue/gas: importante per l’induzione ed il recupero. Basso coefficiente = veloce

induzione.

Olio/gas: o solubilità nei lipidi, importante per la potenza, influenza anche la

distribuzione nell’organismo.

Effetti collaterali che vanno monitorati, la maggior parte sono a livello cardiaco.

Anestetici endovenosi: interagiscono con una classe specifica di recettori che sono i

recettori del GABA, preferiti dai pazienti per il modo di somministrazione. Dopo la

ketamina si hanno dei ricordi un po’ alterati, il risveglio non è gradevole. Molti

anestetici causano depressione cardiovascolare, soprattutto gli alogenati, possono

dare aritmie cardiache.

Natura del legame farmaco-proteine

La maggioranza dei farmaci contrae più di un legame con le proteine e l’effetto

cumulativo di tali legami permette un contatto sufficiente tra farmaco e recettore.

Ogni singolo legame non è sufficiente per avere un contatto scatenante l’effetto. La

presenza di gruppi chimici complementari tra farmaco e recettore permette la

formazione del legame. Perché il farmaco sia interessante questi legami dovrebbero

esser tutti di natura reversibile, se fossero irreversibili non potremmo più allontanarli e

si rischia ad arrivare ad effetti tossici e non farmacologici. I legami covalenti non sono i

legami principali, sono molto più probabilmente legami caratteristici di sostanze

tossiche oppure si possono usare delle tossine che hanno legami covalenti con alcuni

recettori, ma a questo punto le uso a scopi sperimentali. La durata dell’effetto del

farmaco dipende dalla quantità di legami che riesce a fare e dall’intensità di questi

legami. L’attività biologica e/o la tossicità di un farmaco dipendono dal numero e dal

tipo di legami che il farmaco contrae con le molecole biologiche. Generalmente sono

legami reversibili che producono effetti transitori.

Interazioni farmaco-recettore

Modello fisico: efficienza e stabilità di interazione è funzione del numero di legami

chimici coinvolti e quindi della struttura chimica del farmaco e del recettore. Il farmaco

si lega a proteine con molta complementarietà, si lega abbastanza intensamente e per

parecchio tempo.

Tipi di legami chimici: covalenti, ionici, idrogeno, Van der Waals (più tenui, ma più

numerosi, dovuti ai gruppi idrofobici delle molecole).

In base alle minime di variazioni di forma/struttura di recettore o farmaco modificano il

numero di legami coinvolti.

Legami non covalenti:

Legami ionici

 Legami dipolo

 Ponti idrogeno

 Legami di Van Der Waals

Legame ionico-> è il legame più comune, ma da solo non basta per il legame con il

recettore, ha bisogno di legami accessori:

Legami dipolo -> si verificano quando la molecola ha una carica negativa

 localizzata su un atomo, sono perciò molecole polari. Queste molecole sono

solubili in acqua e negli ambienti polari. I dipoli possono interagire con ioni

carichi negativamente o positivamente

Legami idrogeno

 Forze di Van Der Waals

 Interazioni idrofobiche

Legame idrogeno -> l’acqua è un dipolo perciò è un eccellente solvente per i farmaci

ionici e le molecole d’acqua si possono attrarre tra di loro. Perciò le molecole d’acqua

possono formare legami idrogeno tra di loro e con gruppi –OH, -NH e –SH. Quindi le

molecole d’acqua nei liquidi biologici danno luogo ad un’organizzazione la cui struttura

non è ancora ben determinata ma che è importante per i farmaci.

BERSAGLI PROTEICI DEI FARMACI

Con cosa i farmaci possono fare interazione:

- Recettori

- Enzimi

- Carriers

- Canali ionici

Alcuni farmaci esercitano il loro effetto terapeutico interagendo e riconoscendo in

modo specifico alcuni enzimi, modulandone l’attività generalmente in modo negativo:

inibiscono l’attività dell’enzima e spesso il farmaco assomiglia così tanto al substrato

dell’enzima che compete con il substrato endogeno e fa sì che l’enzima agisca ma non

sul substrato su cui dovrebbe lavorare -> porta a ridurre l’attività dell’enzima. Altre

volte interagendo con l’enzima si lega in maniera irreversibile, mettendo l’enzima

definitivamente fuori gioco (lo blocca). Un altro caso è quello in cui il farmaco agisca

come falso substrato: il farmaco è simile al substrato endogeno, compete con questo e

si ha la produzione di sostante inefficaci (non si ha l’effetto fisiologico).

Ad esempio l’acetilcolinesterasi è dedicato alla degradazione dell’acetilcolina o

l’aldeide deidrogenasi che è nel metabolismo dell’etanolo: se si l’aldeide deidrogenasi

blocca si ha l’incremento della quantità dell’acetaldeide che di solito ha effetti avversi

(nausea), quindi per gli alcolisti si usa per allontanare il consumo dell’alcol (si usa il

farmaco disulfiram). La transpeptidasi batterica: penicillina agiscono legandosi in

maniera irreversibile a questo enzima che è determinante nella formazione della

parete batterica > non si forma parete e quindi la cellula si rompe. Le ciclo ossigenasi

sono enzimi substrati per tutti i farmaci anti infiammatori non steroidei. La trombina è

l’enzima su cui agisce l’eparina, che serve per non formare i trombi.

Acetilcolinesterasi: acetilcolina è il neurotrasmettitore principale del parasimpatico, a

livello dei gangli, anche nelle cellule effettrici di tipo ghiandolare, ma anche nelle

ghiandole sudoripare, nelle giunzioni simpatiche e anche nella giunzione tra i

motoneuroni e le cellule striate (a livello della placca neuromuscolare > rilascio

dell’acetilcolina – release – porta a depolarizzazione e quindi alla contrazione).

Acetilcolina (ACh) è il neurotrasmettitore responsabile della trasmissione nelle

seguenti sinapsi:

Giunzioni tra terminazioni parasimpatiche e cellule effettrici ghiandolari

 Giunzioni fibre simpatiche post gangliari e ghiandole sudoripare

 Sinapsi tra fibre pre-gangliari di ambedue le sezioni del sistema

 neurovegetativo:

Giunzione tra le terminazioni dei motoneuroni spinali e le cellule

o muscolari striate l’ACh induce depolarizzazione e contrazione muscolare

Giunzione tra le fibre simpatiche che innervano il surrene e le cellule della

o midollare del surrene dove l’ACh induce secrezione di catecolamine

Nella placca neuromuscolare: è prodotta da colina + acetilcoenzima A, poi è

immagazzinata nelle vescicole ed è rilasciata quando arriva lo stimolo; l’effetto deve

terminare quindi a livello della membrana post sinaptica e nello spazio intersinaptico

c’è l’enzima che degrada la molecola in colina + acetato. La sintesi dell’acetilcolina

avviene nel fegato, a partire dalla serina ad opera di una carbossilasi e di una N-metil-

trasferasi si ha la sinesi di colina. Nel citoplasma delle cellule delle terminazioni

nervosi si ha la sintesi di acetilcolina tramite condensazione con acetil_CoA e poi la

degradazione attraverso l’acetilcolinesterasi nella fessura sinaptica.

Nella giunzione neuromuscolare si ha la modulazione di diversi farmaci: durante

un’operazione chirurgica ad esempio serve rilassamento muscolare, quindi bisogna

bloccare con effetto miorilassante. Altri eventi richiedono un aumento dell’attività.

Nella giunzione neuromuscolare il rilascio pre-sinaptico di acetilcolina attiva i recettori

nicotinici di tipo N ; i farmaci in grado di bloccare le azioni dell’acetilcolina a tale livello

M

sono detti bloccanti neuromuscolari ed hanno effetti miorilassanti.

Ci sono tossine o anestetici locali che lavorano a livello delle depolarizzazioni; oppure

lavorano a livello del rilascio dalle vescicole -> effetto inibitorio.

L’effetto di aumentare il tono polinergico si ha ad esempio in patologie che portano a

mancanza di acetilcolina (quindi si ha un muscolo molle che deve essere rafforzato): in

questo modo la poca acetilcolina rilasciata è degradata molto lentamente quindi

rimane a disposizione più a lungo permettendo l’aumento del tono muscolare.

Acetilcolinesterasi: è un enzima molto efficiente, con attività elevata (idrolizza 10000

molecole di acetilcolina al secondo). Tutto deve essere finemente regolato, quindi i

sistemi devono essere molto efficienti. L’enzima può essere presente in forma

simmetrica o globulare, ma deriva sempre da uno stesso gene; può essere formata da

una o da più subunità (forma filamentosa da tetrameri) e ogni subunità ha attività

catalitica. La sua efficienza alta è così importante da mantenere che (in tutti gli

organismi in cui è importante la contrazione muscolare) la sua sequenza è una

sequenza molto conservata, soprattutto nella zona catalitica: la serina è sempre

conservata, ma anche le regioni fiancheggianti la serina sono conservate perché

fondamentali per l’attività dell’enzima. Meccanismo d’azione:

L’ossigeno del gruppo idrossilico della serina cede elettroni al carbonio

 elettrofilo del gruppo carbossilico dell’ACh, la colina è in grado di liberarsi

rilasciando l’enzima acetilato

L’enzima transitoriamente acetilato reagisce con l’acqua per dare origine ad

 acido acetico e si rigere così l’enzima attivo.

Nell’acetilcolina ci sono due gruppi funzionali per l’interazione con acetilcolinesterasi,

cioè l’enzima che è disegnato in maniera adeguata per interazione specifica:

Testa cationica

- positiva: serve per interazione con sito anionico (legame ionico)

dell’enzima che attira la testa cationica.

Gruppo acetilico:

- una volta che l’acetilcolina si avvicina, per conformazione

sterica questa mette a disposizione il gruppo acetilico per l’interazione col

gruppo OH della serina.

serina idrolasi

Nell’enzima c’è la importante per idrolisi dell’acetilcolina. Dopo l’idrolisi

ci rimane un enzima acetilato, cioè ritorna nella fase iniziale per poter effettuare

un’altra idrolisi.

Dal punto di vista farmacologico: neostigmina o fisiostigmina che sono dei recettori

reversibili dell’acetilcolina -> la testa cationica della neostigmina interagisce con sito

anionico; si libera una parte della molecola e si forma una carbanilesterasi che con

una molecola di acqua si ha la liberazione dell’acido e l’enzima è pronto per riutilizzo.

Questi farmaci si sostituiscono all’acetilcolina competendo con esse, se somministrate

con dose adeguate si hanno delle risposte secondo cui si mantiene più alta la

concentrazione dell’acetilcolina perché la degradazione è centrata sui farmaci e non

su lei. Questo meccanismo d’azione è stato sfruttato anche a scopi non benefici con

altre sostanze: inibitori irreversibili come i composti organofosforici, cioè si lega

l’enzima ma questo non può essere recuperato in maniera attiva (non può più

lavorare) -> la differenza è la presenza di un gruppo fosforico al posto della testa

cationica, il gruppo fosfato interagisce con il gruppo OH della serina. La rimozione del

gruppo fosforico dall’OH è un processo estremamente lento (anche mesi), quindi se si

agisce con concentrazione elevate di queste sostanze si usano tutte le

acetilcolinesterasi presenti e si sviluppa un effetto tossico dei gas: la morte della

persona avviene in tempi diversi (da pochi minuti a ore) in base alla concentrazione

usata, proprio perché non ci sono più enzimi disponibili nella muscolatura (a livello

cardiaco, a livello polmonare) e quindi si sviluppa la paralisi – coma e poi morta. C’è un

antidoto che funziona esclusivamente se fornito subito dopo la somministrazione dei

gas nervini: i gas sono somministrati per molto inducono dei processi (invecchiamento

= gruppo fosforico legato per un certo tempo all’enzima) e in questo caso anche con

antidoto non si torna allo stato normale; se l’antidoto (PAM = pralidossina) invece è

fornita subito si riesce a recuperare. Ci sono anche dei pesticidi che sono

organofosforici.

Altra situazione in cui è importante il controllo di alcuni enzimi è il processo di

infiammazione > ci sono i farmaci antinfiammatori non steroidei che modulano

l’attività di alcuni enzimi. L’infiammazione o flogosi è un processo di difesa

dinamico, che coinvolge una serie di reazioni sia a livello vascolare sia a livello di

alcune cellule: servono per arginare un evento dannoso (trauma, infezione) e riparare

gli eventuali danni prodotti dall’evento stesso o dagli agenti lesivi. In generale

l’infiammazione è una risposta di difesa contro un agente lesivo, quindi si cerca di

ridurre la capacità lesiva dell’agente e si cerca di riparare il danno. Sono coinvolti

tantissimi agenti nel processo infiammatorio: gli agenti possono essere prodotti

direttamente dal patogeno (effetto diretto) oppure derivano dal tessuto lesionato

(effetto indiretto). Se la reazione diventa cronica o supera la necessità di risposta, il

danno si amplifica ma scaturiscono anche altri problemi (ipotermia).

I componenti principali dell’infiammazione sono sia vascolari che cellulari, ci sono

mediatori vascolare e cellulari; ci sono alterazioni a livello del torrente circolatorio,

oppure fenomeni di fuoriuscita di liquido / popolazioni cellulare, oppure fenomeni

proliferativi. Sequenza ordinata e regolata di eventi:

Turbe circolatorie

 Fenomeni essudativi (essudazione liquida o cellulare)

 Fenomeni proliferativi (delle cellule essudate o delle cellule tissutali)

I segni dell’infiammazione sono:

- Rubor: rossore perché i capillari si vasodilatano (sangue porta mediatori

importanti)

- Tumor: rigonfiamento e si ha la fuoriuscita del liquido, le terminazioni nervose

qui soffrono la pressione quindi si ha una maggiore sensibilità

- Calor: per presenza del sangue

- Dolor: terminazioni nervose sensibili

- Functio laesa: non c’è piena efficienza della parte lesa

mediatori chimici

I sono molti e agiscono tutti in concerto: avere dei farmaci che

interagiscono almeno su una quota sarebbe bene:

- Meccanismi umorali: sono attivati solo nel momento in cui si ha una

particolare situazione

- Meccanismi cellulari: preformati oppure prodotti ex novo (solo quando c’è

bisogno, come i modulatori lipidici).

L’istamina è molto importante per reazioni allergiche. L’istamina è rilasciata dalle

piastrine o dai macrofagi a causa di traumi, di ustioni (sia da caldo che da freddo),

reazioni di ipersensibilità (fenomeni allergici), frazioni del complemento in seguito a

processo di infezione, proteine rilascianti e da alcune citochine. Il ruolo dell’istamina è

la vasodilatazione e aumento della permeabilità capillare. Ha un’azione limitata nel

tempo perché deve dare risposta acuta ma poi ci deve essere l’enzima istaminasi che

blocca l’evento (blocca istamina).

Mediatori umorali: attivati solo con stimoli particolari e sono innescati dal fattore 12.

Sistema delle chinine: si forma la bradichinina e si forma dal precursore inattivo nel

plasma, questa funziona come aiutante dell’istamina (sia per vasodilatazione sia per

permeabilità). È importante anche per il dolore dato dalla sensibilizzazione delle

terminazioni nervose dovute alla pressione dell’essudato. L’azione è breve perché

inattivata da enzimi.

Sistema del complemento: attivazione a cascata, ci sono tre diverse vie attivate da

fattori diverse

- Lectina

- Interazioni antigene anticorpo

- Alternativa

In tutti i casi danno origine al complesso di attacco della membrana. Funzioni

biologiche: la funzione finale di attacco della membrana è quello di lisare la cellula del

batterio o del virus e i frammenti proteolitici che si formano servono per aumentare

l’intensità e mantenere la vasodilatazione e la permeabilità.

Citochina: importanti nella risposta infiammatoria. Sono dei polipeptidi prodotti da

diversi tipi cellulari (soprattutto linfociti e macrofagi, ma anche cellule endoteliali,

epiteliali e del tessuto connettivo) ed in grado di modulare l’attività di altre cellule

(meccanismo autocrino, paracrino, endocrino).

Proteine di fase acuta: sono proteine plasmatiche che aumentano moltissimo nel

caso di infiammazioni in corso. Cellule infiammatorie -> produzione di citochine ->

aumento della sintesi epatica di proteine di fase acuta. Sono:

Proteina C reattiva, si lega alla fosforilcolina su superfici microbiche,

 contribuisce al legame del complemento, opsonina

MBP, proteina legante il mannosio

 Αlfa1-antitripsina, inibitore di proteasi

 Alfa2-macroglubulina, inibitore di proteasi

 Fattori della coagulazione

 Fattori del complemento

 Ferritina

I metaboliti dell’acido arachidonico, cioè un acido grasso essenziale polinsaturo ed

è presente come componente di alcuni fosfolipidi di membrana: ogni cellula ha un po’

di acido arachidonico. Tramite la fosfolipasi 2 i fosfolipidi di membrana danno l’acido

arachidonico. Questo acido è anche un substrato importante per la formazione di

prostaglandine trombossani

alcune molecole essenziali nell’infiammazione: e (prodotte

dalla via di ciclossigenasi) oppure substrato per la classe delle lipossigenasi che danno

leucotrieni

origine ai -> molecole fondamentali nell’infiammazioni.

Le prostaglandine sono le più importanti -> ci sono dei farmaci inibitori di queste

molecole.

Le ciclossigenasi (COX) sono di tipo 1 e di tipo 2: due diversi enzimi che dovranno

essere inibiti per bloccare la produzione delle prostaglandine, è la via che devo

modulare. I leucotrieni hanno un ruolo minori.

COX1 ha un’espressione costitutiva, sempre presente nel tessuto; ha localizzazione

ubiquitaria.

COX2 non ha espressione costitutiva ma è attivata nel momento di bisogno, cioè

durante infiammazione infatti è presente solo nei tessuti infiammati; questa va

modulata.

La COX2 c’è sia nel RE sia nella membrana nucleare e ha un ruolo di promuovere

reazioni proinfiammatorie. La COX1 ha un ruolo di protezione e di mantenimento di

alcune funzioni: fa produrre muco per la mucosa gastrica per protezione da ambiente

acido > inibendola, inibisco anche la produzione del muco protettore, quindi si

sviluppa irritazione della mucosa gastrica fino a lesioni.

Sia cox1 che cox2 producono la famiglia di prostaglandine: di tipo e, di tipo f con tante

funzioni legate all’effetto infiammatorio (come iperalgesia, vasodilatazione,

broncocostrizione, secrezione del muco, aumento della temperatura).

I farmaci anti infiammatori non steroidei (FANS) agiscono selettivamente

sulle ciclossigenasi.

L’aspirina non è selettivo perché inibisce entrambe le COX ed è un inibitore

irreversibile: per questo ha tanti effetti collaterali. L’acido acetilsalicilico usa il gruppo

acetilico per idrolizzare la serina per farle perdere l’attività: c’è ingombro sterico. La

durata dell’effetto dell’aspirina dipende dall’emivita dell’enzima perché c’è legame

irreversibile; emivita del farmaco è breve. Le COX sono degli enzimi con emivita

abbastanza breve, quindi in poche ore c’è la produzione di nuovo enzima.

I farmaci invece come inibitori reversibili sono suddivisi in

- Classe 1: molto affini per le COX, le inibiscono entrambe, interagiscono

formando velocemente il complesso enzima-farmaco e velocemente di può

dissociare. Effetti collaterali ridotti.

- Classe 2: ci sono ancora inibitori reversibili ma ci mettono tanto a staccarsi

dall’enzima (sono chiamati competitivi tempo dipendenti lentamente

reversibili); c’è legame veloce e reversibile con l’enzima ma si possono stabilire

anche ulteriori contatti formando un complesso leggermente più stabile, quindi

richiede più energia e più tempo.

Le prostaglandine sono coinvolte nel potenziamento del dolore: i FANS hanno effetto

analgesico perché bloccano la produzione delle PG. L’altro effetto è quello

antinfiammatorio perché inibendo le PG, inibisco la vasodilatazione e tutti i processi

importanti nell’infiammazione. In fine l’altra caratteristica delle PG è la pirexia, cioè

l’aumento della temperatura corporea: inibendo le PG faccio tornare la temperatura

normale = attività antipiretica.

Gli usi dell’aspirina: analgesico, antinfiammatorio e anche come antiaggregante

 piastrinico, cioè come anticoagulante (cardioaspirina: dosaggio ridotto rispetto

all’aspirina normale e con una somministrazione più diluita nel tempo; si usa

per patologie che possono portare alla formazione di trombi, è una terapia di

mantenimento. Le piastrine non hanno nucleo quindi una volta che blocco la

COX non si può riformare per tutta la vita della piastrina). L’aspirina inibisce sia

COX1 che COX2, ma in realtà serve inibire solo la COX2 perché è quella

coinvolta nei processi infiammatori.

Derivati paraminofenolici (paracetamolo, tachipirina): non va bene per uso

 antinfiammatorio perché la tachipirina mantiene la capacità antipiretica e

analgesica ma perde moltissimo la capacità antinfiammatoria. Il paracetamolo è

un debole inibitore delle COX.

Ibuprofene, sulindac: sono buoni inibitori di entrambe le COX ma sono inibitori

 non selettivi.

Derivati dell’acido acetico: non sono inibitori selettivi. Il diclofenac sembra avere

 una preferenza verso la COX2 (quindi va meglio perché si dovrebbe preservare

l’attività della COX1, non legata all’infiammazione).

I fenamati, inibitori non selettivi.

 Derivati da oxicam, non selettivi ma alcuni componenti sono inibitori

 preferenziali della COX2.

Derivato di acido butirrico (nimesulide): è inibitore preferenziale della COX2,

 quindi ha una certa selettività per la COX coinvolta nei processi infiammatori.

Tra gli effetti collaterali però la nimesulide è epatotossica (muoiono le cellule

epatiche).

I coxib: inibitori selettivi della COX2. Però questi farmaci si prescrivono in

 situazioni particolari perché hanno degli effetti collaterali a livello

cardiovascolare e renale. Si usa ad esempio per osteoartrosi: cornica e con

dolori importanti. Non sono selettivi al 100% ma in base alla dose: hanno

un’affinità 100 volte superiore per le COX2 rispetto alle COX1, se si eccede con i

dosaggi posso tornare ad inibire anche la COX1.

Alcuni farmaci si possono comportare come dei falsi substrati: si formano delle

molecole diverse, cioè costituenti non riconosciuti e che non servono (es dopamina e

tirosina).

I trasportatori si dividono in due classi: che lavorano con dispendio di energie e

quelli senza dispendio di energia, quindi ATP dipendenti e ATP indipendenti.

ATP indipendenti: il trasporto avviene secondo gradiente, gradiente che è stato

 creato da un trasportatore ATP dipendente; quindi non necessitano di energia

chimica sotto forma di ATP

ATP dipendenti: fanno un trasporto contro gradiente e quindi per riuscire a

 superare questo scoglio hanno bisogno di energia data da ATP.

NEUROTRASPORTATORI

Questi rappresentano una classe che è target di diversi farmaci e anche di sostanze il

cui utilizzo non è a scopo farmacologico ma a scopo voluttuario (droghe). Dove sono

localizzati? Due diverse classi di neurotrasportatori:

A livello della membrana plasmatica (da spazio extracellulare a spazio

 intracellulare, dalla fessura sinaptica all’interno della cellula, si riporta dentro il

neurotrasmettitore che è stato portato fuori attraverso le vescicole e va

riportato all’interno), nel citoplasma il neurotrasmettitore va in contro a

degradazione o viene riciclato e viene riportato all’interno delle vescicole

Legati alle membrane della vescicola sinaptica, regolano la concentrazione del

 neurotrasmettitore a livello della fessura sinaptica (sia SNC sia SNP)

Altra classificazione dei neurotrasportatori:

Trasportatori vescicolari: regolano la concentrazione tra l’interno delle vescicole

 e il citoplasma dove ci sono gli enzimi per la sintesi e la degradazione

Trasportatori membrana plasmatica: regolano la concentrazione tra il

 compartimento extracellulare e quello intracellulare

Arriva l’impulso, le vescicole sono presenti a livello della terminazione presinaptica,

l’aumento di calcio fa sì che ci sia un pool di vescicole, queste si fondono con la

membrana e liberano il neurotrasmettitore. Questo è presente a livello della fessura

presinaptica dove c’è la spina dendritica che porta i recettori su cui andrà ad agire il

neurotrasmettitore e questo attiva la spina dendritica e quindi c’è il segnale che arriva

al neurone, alla rete neuronale. I recettori a livello postsinaptico sono attivati solo nel

momento in cui c’è bisogno che ci sia comunicazione tra i neuroni. Una volta liberato il

neurotrasmettitore poi il segnale deve essere terminato, in questo sono importanti i

neurotrasportatori: quando la concentrazione di neurotrasmettitori nella fessura

aumenta questi vengono ritrasportati all’interno della terminazione presinaptica.

Acetilcolina viene degradata da un enzima presente nello spazio intersinaptico, ovvero

l’acetilcolinesterasi, se abbiamo bisogno di più acetilcolina si utilizzano dei bloccanti

dell’acetilcolinesterasi; questo avviene anche per i mediatori lipidici e per i gas e per i

neuropeptidi. Mentre per altri (come adrenalina, GABA, glutammato) abbiamo la

ricaptazione ad opera di un trasmettitore. Sulla base della struttura molecolare dei

trasportatori si può dividere la famiglia in 3 gruppi: due dei quali sono presenti a livello

della membrana plasmatica, mentre l’altro è a livello delle membrana della vescicola:

+ +

Trasportatori della membrana plasmatica Na /K dipendenti, relativi agli aa

 eccitatori (acido glutammico e aspartico); sono più piccoli, hanno 6 porzioni

transmembrana + -

Trasportatori della membrana plasmatica Na /Cl dipendenti, GABA, serotonina e

 catecolamine, 12 domini transmembrana

+

Trasportatori vescicolari H dipendenti associati alle vescicole sinaptiche che

 hanno come substrato le catecolamine, l’acetilcolina e gli aa; 12 domini

transmembrana

Per quanto riguarda gli aa eccitatori: si sfrutta il gradiente del sodio, c’è tantissimo

sodio a livello extracellulare e poco nella cellula in condizioni di riposo e viceversa per

il potassio; il glutammato viene trasportato insieme a due ioni sodio e all’entrata di

questi due viene contemporaneamente portato all’esterno uno ione potassio e uno

ione ossidrile. Invece per GABA e gli altri: il neurotrasmettitore viene trasportato

all’interno in parallelo con da una a 3 molecole di sodio e a volte sì a volte no una

molecola di cloro (sempre da est a int). Per quelli vescicolari: c’è un protone che esce

(antiporto) e un neurotrasmettitore che entra nella vescicola.

Trasportatori glutammato: 6 porzioni transmembrana con struttura ad α-elica, sia la

porzione C terminale che N terminale sono intracellulari, c’è un loop extracellulare tra

TM3 e TM4 è quello con cui si ha l’interazione con il substrato. Ci sono diversi tipi tra

coniglio-topo, ratto e uomo. Nell’uomo ci sono 4 diversi tipi di trasportatori: EAAT, ci

sono 1, 2, 3 e 4, forse c’è anche un 5 rilegato alla retina. I primi due tipi (1 e 2) sono

presenti a livello delle cellule gliali (astrociti), mentre 3 e 4 sono presenti a livello

neuronale. Per quanto riguarda l’acido glutammico, principale neurotrasmettitore

eccitatorio è molto importante per la rimozione dalla fessura sinaptica, bisogna

aggiungere l’astrocita perché i suoi trasportatori hanno un ruolo fondamentale. Ci sono

due isoforme per la glia e due per i neuroni e questo è in base all’area cerebrale.

Corteccia: elaborazione segnale. Gangli della base (striato, caudato cutamen, globo

pallido): servono per l’attività motoria. Ippocampo: per apprendimento. Cervelletto:

coordinamento motorio. Per quanto riguarda i due trasportatori presenti nella glia a

livello centrale hanno più o meno la stessa presenza, però hanno una diversa

espressione a livello periferico: tipo 1 è presente nel cuore, polmone, placenta e

muscolo striato; mentre tipo 2 è presente nella placenta. Tipo 3 e 4: presenti nella

corteccia, nell’ippocampo e nel cervelletto anche se con espressione diversa; il 3

anche nella placenta, cuore, fegato, rene e intestino tenue. Non esistono farmaci che

agiscono come inibitori sul glutammato.

Trasportatori per GABA, sodio-cloro dipendenti: c’è una famiglia enorme di isoforme

dei trasportatori. Ci sono due grosse sotto famiglie: una relativa a GABA e ad altre

sostanze (dopamina, creatina, βina), un’altra sotto famiglia relativa ai

neurotrasmettitori (dopamina, serotonina, noradrenalina). Qual è la struttura? 12

segmenti transmembrana, la proteina è estremamente più grossa, sono simporti:

trasportano substrato in parallelo all’entrata degli ioni sodio, vanno nello stesso senso.

Sistema estremamente efficiente: è possibile arrivare a gradienti di concentrazioni da

700 a 2000 volte superiori tra fessura sinaptica e spazio citoplasmatico. L’omologia tra

le proteine è abbastanza elevata (70-80% nella sequenza aminoacidica), sia la

porzione C terminale che N terminale sono citoplasmatiche, mentre la porzione

extracellulare è importante per le interazioni con il substrato. Questa famiglia di

neurotrasportatori sono target di diversi farmaci che sono attualmente sul mercato.

GABA: 12 segmenti transmembrana, porzioni N e C terminali nello spazio

intracellulare, porzione tra 3 e 4 che ha siti di glicosilazione ed è importante per

l’interazione col substrato e sono 3 siti di glicosilazione, mentre nelle amine ci sono

solo 2 siti di glicosilazione. Si pensa che esistano due cancelli e due siti di interazione

con il substrato: possibilità di avere il trasportatore che in condizioni di riposo è aperto

verso la porzione extracellulare quindi il neurotrasmettitore può interagire con questa

porzione e con gli ioni, il legame con l sodio induce un cambio conformazionale e fa

aprire il trasportatore verso la parte intracellulare, in questa parte abbiamo molto

meno sodio che si stacca dal trasportatore e si stacca anche il neurotrasmettitore. In

questo caso per il GABA abbiamo anche il trasferimento di una molecola di cloro,

questo non avviene sempre; esistono 3 tipi di trasportatori nell’uomo, due di questi

hanno un’affinità prevalente per il GABA e l’ultimo presente a livello delle membrane

di rivestimento del cervello ha un’affinità maggiore per la βina. I due tipi fondamentali:

GAT1 e GAT3 sono presenti in tutto il sistema nervoso centrale e nei tessuti periferici.

Il GAT1 ha una prevalenza di distribuzione a livello neuronale mentre GAT3 ha

maggiore distribuzione nella glia. BGT (simile al trasportatore clonato nel bovino) ha

una presenza maggiore nei neuroni piuttosto che nella glia, principalmente nel

cervelletto. Trasportatore è una proteina di 599 aa con peso molecolare di 67kDa; ci

sono anche delle anse intracellulare e sono siti di fosforilazione da parte di chinasi

calcio-calmodulina dipendente. Esiste una classe di farmaci che hanno come target il

trasportatore del GABA e sono farmaci antiepilettici. Cosa succede quando si ha un

attacco epilettico? Si ha un eccesso di attivazione cerebrale e questi farmaci

aumentano GABA e limitano l’attacco epilettico. Il trasportatore può essere anche

coinvolto nell’eziopatologia.

Trasportatori monoamine: interazione substrato è a carico di una porzione interna tra

TM1 e TM6 che non sono consecutivi, ma sono interrotti, si interrompe la struttura ad

α-elica nella porzione più interna della membrana.

Trasportatori per la serotonina: è il target di una classe di farmaci che sono più venduti

al mondo tra gli antidepresssivi. Sono coinvolti un residuo di aspartato e il serina che

sono in TM1 e TM6. Questo trasportatore è localizzato sul cromosoma 17 e a livello del

promotore c’è una serie di sequenze importanti per l’interazione dei fattori di

trascrizioni fino a 200 bp fino all’inizio della sequenza codificante. La trascrizione di

questo trasportatore viene promosso dall’cAMP e dalle proteinchinasi C. Costituito da

14 esoni (la sequenza del trasportatore) e può essere attivato da cAMP e

proteinchinasi C. C’è una regione polimorfica a monte del trasportatore: versione

lunga e versione corta. Si è visto che i pazienti rispondono in maniera differente ai

farmaci che agiscono sul trasportatore.

DEPRESSIONE (riduzione del tono dell’umore per un periodo di tempo di almeno 6

mesi senza cause reali, concrete)

Il trasportatore della serotonina è un target per un’importante classe di farmaci

antidepressivi insieme al NET (trasportatore della noradrenalina). Perché sono così

importanti per la cura della depressione? Perché c’è l’IPOTESI AMINERGICA DELLA

DEPRESSIONE: in cui si è ipotizzato che la depressione avviene perchè mancano la

serotonina, la noradrenalina e la dopamina. Una deplezione di neurotrasmettitori può

indurre uno stato depressivo. L’inibizione del metabolismo o il blocco della

ricaptazione di 5HT e/o NE e il conseguente aumento della loro concentrazione

sinaptica migliorano i sintomi della depressione. In seguito alla somministrazione di

una sostanza, la resarpina, la persona può andare in uno stato depressivo, in quanto

elimina tutte le monoamine presenti nella vescicola. Grazie ai chimici sono state

prodotte nuove molecole: inibitori selettivi di reuptake e serotonina. Per avere

un’efficacia terapeutica bisogna aspettare dalle 2 alle 4 settimane. I farmaci

antidepressivi non funzionano in tutti i pazienti, solitamente l’efficacia terapeutica si

osserva nel 70% della popolazione. Hanno un’elevata efficacia nei pazienti con i

neurotrasportatori corti. Perché i neurotrasmettitori sono così importanti per

l’umore? Perché si è visto che noradrenalina e serotonina sono molto importanti a

livello dell’SNC e regolano: sonno, vigilanza e veglia, regolano le emozioni, le

motivazioni e la ricompensa, l’ansia, l’umore, affettività, apprendimento e memoria,

espressione delle emozioni, appetito. Farmaci antidepressivi: triciclici che inibiscono il

reuptake della serotonina e della noradrenalina. Farmaco principe: farmaco con ridotti

effetti collaterali e farmaco che agisca subito.

Ruolo fisiologico di NA e SE nel SNC

I neuroni noradrenergici e serotoninergici agiscono in aree cerebrali coinvolte nella

regolazione di:

Umore, ansia ed affettività

 Apprendimento e memoria

 Ritmo sonno-sveglia

 Appetito

 Ricompensa e motivazione

 Espressione delle emozioni

Trasportatore della NE e della DA e anche anfetamine (sostanze usate a livello

ricreazionale). Mentre i trasportatori per la serotonina e la dopamina sono molto

specifici per il substrato. Quello per la NE non è specifico del substrato e può anche

agire a carico della DA; l’affinità di questo trasportatore è superiore per la DA, ma la

velocità e l’efficacia è superiore per la NE.

Farmaci che inibiscono la ricaptazione delle catecolamine a livello sinaptico: il

bersaglio farmacologico sono i trasportatori presenti sulla membrana plasmatica. I

trasportatori per i neurotrasmettitori sono una famiglia molto omogenea con il 69-80%

di omologia di sequenza.

Il SERT è bersaglio sia di farmaci che di tossine. In pratica sia le anfetamine che la

metanfetamina hanno la caratteristica di agire sul NET che sul SERT, si sostituiscono

alle molecole del neurotrasmettitore e vengono inglobate e portate all’interno del

terminale nervoso, ma a questo livello possono anche promuovere la fuoriuscita di

molecole di serotonina o di noradrenalina; quindi duplice meccanismo: bloccano il

reuptake in più possono promuovere l’esocitosi di NE e SER perché fanno lavorare al

contrario il neurotrasmettitore.

La stessa cosa per quanto riguarda la cocaina per il trasportatore della DA: agisce

selettivamente a carico del trasportatore della DA e incrementa i suoi livelli e la

cocaina viene scambiata per la DA. Neurotrasportatore aperto verso l’esterno, la

cocaina entra, si posizione nella porzione S1 e si chiude il cancello; a questo punto

un’altra molecola di cocaina (dopamina) può interagire con questa porzione, porzione

S2 e quando c’è questo legame c’è un cambio conformazionale e si apre il cancello

interno e può entrare all’interno del citoplasma. La cocaina se si lega in S1 non si

trasforma, non può far avvenire il cambiamento conformazionale e impedisce

l’interazione con la dopamina. La cocaina è un alcaloide presente in una pianta (tutte

le droghe hanno origine naturale), ha un effetto anoressizzante (se si masticano le

foglie si ha meno fame) e dà un certo effetto benefico, non fa sentire la fatica. L’azione

sinaptica della cocaina è conseguente al blocco della riassunzione di alcuni

neurotrasmettitori a livello delle sinapsi del sistema nervoso. Quando a livello della

terminazione nervosa le molecole di neurotrasmettitore vengono liberate dalle

vescicole, esse attraversano la fessura sinaptica e stimolano le cellule nervose

successive. Di regola, una parte delle molecole di neurotrasmettitore che si trovano

nella fessura sinaptica viene trasportata verso il neurone che le ha liberate. In

presenza di cocaina il trasportatore viene bloccato e l’azione stimolatrice delle

molecole di neurotrasmettitore aumenta con l’aumento della concentrazione nella

fessura sinaptica.

Effetti farmacologici della cocaina:

Effetti sul SNC:

Euforia

 Aumentata forza fisica e capacità mentale

 Aumento delle percezioni visive, sensitive, auditive e tattili

 Aumenti del piacere sessuale

Dosaggio eccessivi:

Tremori, convulsioni

 Depressione respiratoria e vasomotoria

 Disorganizzazione del pensiero

 Intensa paura (attacchi di panico)

 Paranoia/allucinazioni

Effetti simpaticomimetici:

Tachicardia

 Vasocostrizione

 Aumento pressione sanguigna

Conseguenze mediche dell’abuso di cocaina:

Effetti cardiovascolari

 Disturbi del ritmo cardiaco

 Attacchi di cuore

 Effetti respiratori

 Dolore toracico

 Insufficienza respiratoria

 Effetti neurologici

 Ictus

 Convulsioni e cefalea


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elaisa9

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6 mesi fa


DETTAGLI
Esame: Farmacologia
Corso di laurea: Corso di laurea in scienze e tecnologie biologiche
SSD:
A.A.: 2018-2019

I contenuti di questa pagina costituiscono rielaborazioni personali del Publisher elaisa9 di informazioni apprese con la frequenza delle lezioni di Farmacologia e studio autonomo di eventuali libri di riferimento in preparazione dell'esame finale o della tesi. Non devono intendersi come materiale ufficiale dell'università Insubria Como Varese - Uninsubria o del prof Rubino Tiziana.

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