Farmacologia

FARMACOLOGIA 3/10/17 1'lezione

-esame: due parti: 32 domande a risposta multipla in 60' se superato ma non si accetta il voto si

fa l'orale. Si può anche ripetere il test senza orale. Nelle ultime due lezioni si potrà fare una breve

presentazione su un farmaco o classe di farmaci. Se fatto bene da 2 punti.

La farmacologia studia i farmaci ma può anche intraprendere lo studio, attraverso i farmaci, delle

funzioni dell'organismo. Può essere distinta in farmacologia generale (principi) che si suddivide a

sua volta in farmacocinetica (ciò che l'organismo fa al farmaco o il destino del farmaco

nell'organismo) e farmacodinamica (meccanismo d'azione del farmaco). La farmacodinamica

coincide con la farmacologia cellulare e molecolare. C’è poi la farmacologia speciale intesa come

farmacologia dei diversi sistemi o farmaci attivi su patologie che interessano diversi sistemi.

Come FARMACO si intende qualunque molecola dotata di attività biologica e comprende sia

sostanze che possono o no avere attività terapeutica, esogena o endogena. La caratteristica del

farmaco è quella di avere un’attività biologica che può modificare una funzione, fisiologica o

patologica, sull'organismo. Il farmaco non genera un’attività biologica ma la modula nel momento

in cui lega la sua molecola target. La maggior parte dei farmaci si lega a macromolecole di natura

proteica. Questi target possono essere generalmente definiti recettori. I bersagli dei farmaci

possono essere recettori propriamente detti, trasportatori, canali ionici, ...

FARMACODINAMICA

Studia gli effetti biochimici e fisiologici dei farmaci e il loro meccanismo d'azione a livello cellulare

e molecolare.

Molti farmaci interagiscono con i recettori di membrana e non solo. I passaggi attraverso la

membrana avvengono tramite:

TRASPORTATORI possono essere bersaglio di farmaci. Permettono il passaggio di membrana a

molecole che altrimenti non riuscirebbero a passare. Si classificano in:

 uniporto: unico substrato

 cotrasporto: trasportano più molecole attraverso la membrana e può essere a sua volta

simporto (stessa direzione) o antiporto (direzioni opposte).

POMPE IONICHE permettono il trasporto attivo.

 Na/K ATPasi: si trovano in tutte le cellule. Se bloccata alterano il controllo del potenziale di

membrana. Si tratta soprattutto di veleni ma tra queste sostanze troviamo la Digitale,

usata per problemi al cuore.

 Ca ATPasi (a livello del muscolo): sposta calcio

 H/K ATPasi (a livello gastrico): Serve a creare acido cloridico. Gli antiacidi inibiscono la

pompa protonica

CANALI IONICIne esistono di diversi tipi:

 canali ionici voltaggio dipendente

 canali ionici ligando dipendente

 canali ionici controllati indirettamente da ligandi: operati da secondi messaggeri, proteine

G, prodotti del mebolismo cellulare che facilitano l'apertura del canale

 canali epiteliali: non dei veri e propri canali ionici. Sono beanti cioe' sempre aperti.

Facilitano il passaggio di ioni di base.

TRASPORTATORI

I trasportatori sfruttano un sistema di trasporto secondario che di per se non sfruttano energia ma

sfruttano il gradiente derivante dalle ATPasi. Consentono il flusso dentro la cellula dei nutrienti

essenziali e ioni. Servono anche per eliminare verso l'esterno tutto ciò che è un prodotto del

catabolismo cellulare che si accumula dentro la cellula e le sostanze di scarto. Inoltre i

trasportatori possono riconoscere gli xenobiotici, sostanze estranee e potenzialmente pericolose

che possono essere sostanze naturali o farmaci. L’attività dei trasportatori può essere facilitata

(non richiede energia) o attiva (richiede energia). I trasportatori svolgono un ruolo importante

anche nella farmacocinetica perché' fungono da barriera selettiva. Ne esistono due grandi

superfamiglie:

 ABC: quelli che hanno capacità di legare ATP con un dominio costante e mediano

soprattutto processi di efflusso. All'interno di questa famiglia uno dei più noti è quello

codificato dal gene MGF1 che corrisponde a proteine dette p-glicoproteine. La p-

glicoproteina consente di utilizzare il trasportatore per far uscire sostanze potenzialmente

tossiche e implicarlo nella resistenza a diverse classi di farmaci come gli antitumorali o

verso sostanze verso gli xenobiotici. Serve a far sopravvivere la cellula e l'organismo. Ci

sono anche altre categorie di farmaci che risentono di questa attività come gli

anticolpulsivanti che vanno a perdere efficacia per la presenza della p-glicoproteina. La p-

glicoproteina è espresso all'interno della barriera intestinale e della barriera

ematoencefalica. Queste non sono proprio barriere fisiche quanto funzionali. E' espressa

anche nella barriera placentale.

 SLC: solute carrier. Contiene 48 famiglie ed è considerata la più grossa famiglia di proteine

di membrana dopo quella legata a proteine G. Stanno sia sulla membrana plasmatica sia

su membrana intracellulari. Cattura sia sostanze endogene sia farmaci (uptake). Media

processi di efflusso bidirezionale. Ne fanno parte i trasportatori di amminoacidi e di

neurotrasmettitori, i trasportatori del glucosio (GLUT e SGLT), i trasportatori vescicolari

(VGLUT), i trasportatori di cationi organici (OCT) o anioni organici (OAT). E' sempre un

trasportatore attivo secondario.

FLUSSI TRANS-EPITELIALI o TRANS-ENDOTELIALI Il flusso di molecole endogene o farmaci

attraverso l’epitelio o l’endotelio richiede trasportatori distinti sulle due superfici delle barriere

epiteliali o endoteliali. In maniera schematica ricordiamo quelli per il trasporto attraverso

l’intestino tenue (assorbimento), il rene e il fegato (eliminazione) e i capillari cerebrali che

contribuiscono a costituire la barriera ematoencefalica.

P-GLICOPROTEINA ATPasi è una componente della superfamiglia ABC. Crea un sistema di canali

che trasporta molecole che sono entrate per gradiente e le butta fuori sfruttando l’energia

derivante dall’idrolisi di ATP. Ha un ruolo importante nella resistenza a diversi farmaci. La P-

glicoproteina ha alti livelli di espressione in:

• ellule epiteliali dell’intestino tenue;

• epato iti;

• ellule epiteliali del tu ulo prossi ale el re e;

• ellule e doteliali e astro iti a livello della arriera e ato-encefalica;

• ellule e doteliali a livello della arriera materno-fetale;

• ellule tu orali he ha o sviluppato far a o-resistenza

Si sono cercate molecole chemiosensibilizzanti che dovrebbero aumentare la sensibilità delle

cellule tumorali al chemioterapico e lo fanno perché riducono la funzionalità della glicoproteina. Di

questi chemiosensibilizzanti se ne sono sviluppati diverse classi. Nella prima generazione di questi

farmaci si è lavorato su un calcio antagonista che interferisce con la funzionalità del canale Ca e

per questo viene usato come antiaritmico ma essendo tale non possiamo usare dosi massicce di

questa molecola perché se è vero che riduce la funzionalità della glicoproteina è vero anche che

può portare ad aritmie trasformandosi da un antiaritmico a un proaritmico. Nella seconda e terza

generazione ci si è concentrati sulla struttura della glicoproteina che ha portato alla costruzione di

molecole simili che interferiscono con la glicoproteina. Sono derivanti della prima generazione ma

in generale meno tossici e più potenti, però quasi tutti attivi solo contro la P-glicoproteina. Al

momento nessuna viene usata attivamente nella clinica. Sono molecole estremamente inerti

tranne per il legame con la glicoproteina. Ma queste molecole interferiscono solo con la

glicoproteina e invece abbiamo notato che non è solo la p-glicoproteina a dare resistenza. La

prossima tappa sarà trovare molecole che agiscono contro molte delle molecole che danno

resistenza.

Trasportatori per i NEUROTRASMETTITORI

Si suddividono in:

-trasportatori per gli aa eccitatori, non elettrogenici e quindi non cambiano il potenziale di

membrana perché una carica positiva e una negativa entrano e le stesse escono,

-e per le amine biogene, elettrogenicamente carico con due cariche positive e una negativa che

entrano.

Gli antidepressivi sono esempi di farmaci che interferiscono con i trasportatori per le

monoammine. Verso la serotonina agiscono gli antidepressivi ciclici mentre verso la noradrenalina

gli antidepressivi triciclici. Gli antidepressivi hanno bisogno di tempo per fare effetto (circa 4

settimane) e quindi sappiamo che ciò che gli antidepressivi fanno è dare inizio ad una serie di

processi. Come gli antidepressivi agiscono anche le sostanze da abuso (stimolanti centrali come

cocaina e derivanti dell'anfetamina). Normalmente il trasportatore cattura il neurotrasmettitore

che si è liberato. Se inibiamo il trasportatore rimane maggiore quantità di ammine nello spazio

intersinaptico per cui potenziamo le trasmissioni. Ciò è quello che fanno gli stimolanti centrali. Pur

essendo stimolanti centrali la cocaina e l'anfetamina agiscono in modi differenti. La cocaina

inibisce il trasportatore e aumenta la dopamina mentre l'anfetamina entra nella terminazione e va

a inibire il trasportatore vescicolare facendo accumulare nello spazio citoplasmatico la dopamina

che successivamente comincerà a uscire secondo gradiente. Inoltre l'anfetamina inibisce la

monoamminossidasi (normalmente ossida le ammine) facendo si che la monoammina non riesca a

degradare la dopamina con lo stesso effetto finale. Cocaina e anfetamine sono sostanza d'abuso

ma possono funzionare anche da farmaci e in particolare la cocaina veniva usata come anestetico

locale (interferisce con la produzione di stimolanti) mentre l'anfetamina viene usata negli Stati

Uniti per compensare il disturbo dell'attenzione e per diminuire il senso di stanchezza a appetito.

DIURETICI Altri trasportatori importanti stanno al livello del glomerulo: nel tratto dell'ansa di

Henle troviamo un simporto che trasporta 1 atomo di Na, 1 di K e 2 di Cl (elettronicamente neutro)

che permette un assorbimento del 25%. Ciò è possibile tramite la pompa Na/K. Quando abbiamo

situazioni di edema (eccesso di liquidi) possiamo avvalerci di diuretici dell'ansa che, inibendo il

simporto, diminuiscono l'assorbimento di Na e quindi acqua. Altri diuretici agiscono sul tubulo

contorto distale e cioè i diuretici tiazidi che agiscono sul simporto sodio/cloro. Il rene a questo

livello può riassorbire il 5% di acqua che è relativamente poco e per questo vengono soprattutto

usati come anti ipertensivi perché' questa piccola perdita continua di Na sembra essere

importante per riportare la pressione vicino valori alla norma. Infatti è l'accumulo lento di Na che

porta a una condizione ipertensiva e quindi una lenta perdita ci fa tornare verso una condizione

normale. FARMACOLOGIA 4/10/17 2'lezione

TRASPORTATORI PER IL GLUCOSIO

nell'uomo ne sono stati identificati 14

che fanno parte della superfamiglia

dei trasportatori per i soluti. Sono

normalmente definiti GLUT e sono

indispensabili per il mantenimento

dell'omeostasi del glucosio che viene

assorbito a livello intestinale tramite

GLUT2 e SGLT1 insieme al fruttosio e

poi va in circolo dove viene legato dai

glubuli rossi fino a giungere nel fegato

dove viene assorbito tramite GLUT2.

Da qui può intraprendere due vie. A

riposo serve soprattutto al SNC dove viene ossidato per far ciò deve prima attraversare la

barriera emato-encefalica mediante GLUT1 e poi viene assorbito dai neuroni tramite GLUT3 o

dagli astrociti con GLUT1. GLUT2 e 4 si ritrovano nel SNC in alcuni neuroni ma non servono a

captare glucosio ma fungono da sensori per questo. Invece durante l’attività fisica viene sfruttato

soprattutto dal muscolo che lo assorbe con GLUT4 dopo che ha superato l'endotelio con GLUT1

mentre a riposo viene immagazzinato sotto forma di glicogeno. GLUT4 permette anche la

captazione nel tessuto adiposo. Gli adipociti lo convertono in glicerolo per formare i trigliceridi.

Il glucosio che è in circolo viene inoltre perso in misura ridotta con le urine perché' il rene, in

condizioni normali, lo riassorbe tramite SGLT2 e GLUT2. Normalmente ne perdiamo meno di

mezzo grammo al giorno. Le cellule beta-pancreatiche usano GLUT1

(uomo) o GLUT2 (roditore). A digiuno abbiamo

trasportatori sul lato apicale per trasportare il

glucosio all'interno. In questa condizione gran

parte del glucosio si trova dentro delle vescicole.

Dopo un pasto, quando abbiamo un'alta

concentrazione di glucosio nell'intestino,

avremo SGLT1 che porterà all'interno Na e

glucosio. Il GLUT 2 ugualmente trasporterà

all'interno glucosio e ci sarà un aumento

dell'espressione del glut. Nella cellula beta il

glucosio trasportato all' interno viene subito

fosforilato a glucosio-6-fosfato, fondamentale

perché lavorando i trasportatori secondo

gradiente con il glucosio fosforilato abbiamo sempre la garanzia del passaggio dall'extra all'intra,

e poi metabolizzato in modo da far aumentare i livelli di ATP. All'aumentare di ATP si chiude il

canale per il potassio e quindi il K non potrà uscire. Quindi si riduce il potenziale di membrana

causando l'apertura di canali ionici. Se invece il G-6-P non viene metabolizzato, non aumenterà

l'ATP e quindi il canale del K rimarrà aperto facendo uscire il K. La diminuzione di K intra porta

alla depolarizzazione del canale Ca ad alto voltaggio che fa aumentare il Ca intra favorendo

l'esocitosi di vescicole di insulina. Abbiamo dei farmaci che si usano nel trattamento del diabete

di tipo 2 che sono in grado di chiudere il canale come fa l'ATP. In questo modo la glicemia

dovrebbe rientrare. Ovviamente questi farmaci possono dare problemi come l'ipoglicemia.

Vengono anche usate molecole simili alle incretine.

A livello renale i trasportatori permettono la ricaptazione del glucosio. Dalla capsula di Bowman

al tubulo contorto prossimale è presente SGLT2 che riassorbe il 90% mentre nel tratto

discendente dell'ansa di henle è espresso SGLT1 che ricapta il rimanente (circa 10%). Nel caso di

diabete di tipo 2 i farmaci normali possono non essere sufficienti e per questo si può agire a

livello renale. Alcuni farmaci possono inibire SGLT2 con la conseguenza di riuscire ad abbassare

la glicemia e questi farmaci sono le GLIFOZINE. Tramite questo si riesce a perdere dal 40 al 50%

di glucosio anche se ci si aspettava di più. Questo accade perché si attiva il processo di

compenso. In condizione di iperglicemia sembra esserci una overespressione del trasportatore

SGLT2.

POMPE IONICHE

POMPA Na/K ATPasi Si trova soprattutto nelle cellule epiteliali di rene e intestino (permette il

trasporto di sale e acqua) e nelle cellule di tessuti eccitabili (alla base delle proprietà elettriche

del tessuto. E' controllata dalle concentrazioni di Na intra e K extra. I derivanti della digitale sono

i principali farmaci che agiscono su questo tipo di pompa. Agisce trasportando all'esterno 3Na e

all'interno 2K perché crea un gradiente elettrico utilizzando l’energia derivante dalla scissione

dell’ATP. La pompa è strettamente connessa ad un trasportatore Na/Ca (NCX) controllato

soprattutto dalle concentrazioni di Ca intracellulare: se si accumula troppo all'interno del

citoplasma viene trasportato all'esterno. Funziona associato alla pompa Na/K che tiene bassi i

livelli di Na all'interno. Con la DIGITALE si inibisce l'azione della ATPasi. Bloccando un certo

numero di ATPasi osserveremo un aumento del Na nel microdominio circostante e cio' rallenta il

trasportatore che non riesce piu' a buttare fuori Ca. Quindi si accumula calcio. Questo cacio

viene cosi' accumulato all'interno del reticolo e alla contrazione successiva avra' piu' calcio da far

uscire. Questo produrra' una contrazione cardiaca piu' efficace. Ovviamente la digitale e'

utilissima ma puo' anche generare problemi se si accumula Ca e il reticolo non è funzionante al

meglio. Se si accumula calcio e' possibile l'insorgenza di aritmie per contrazioni incontrollate.

Oggi quindi la digitale si usa a dosi molto basse.

POMPA H/K ATPasi pompa protonica che fa accumulare l'acido cloridico a seguito di stimoli

che favoriscono la secrezione. Porta all'esterno ioni idrogeno scambiandoli con potassio.

Permette l'entrata del cloro tramite il canale del cloro beante. La pompa e' inibita dagli INIBITORI

DELLA POMPA PROTONICA che diminuiscono la capacita' delle cellule gastriche di produrre

acido. Prima degli inibitori della pompa si usava dei recettori per le staminali di tipo 2. Agivano

sul meccanismo a monte perché inibivano i recettori per l'istamina che controllano l'attività della

pompa.

POMPA Ca/ATPasi può essere presente nel reticolo sarcoplasmatico ed h il compito di

ricatturare il calcio libero. Il calcio esce successivamente tramite i recettori per la rianodina, un

canale per il calcio controllato da un ligando. Per favorire il rilasciamento diastolico il Ca2+

intracellulare è pompato fuori dal citoplasma dalla SR Ca2+-ATPase (SERCA2a), che è regolata dal

fosfolambano (PLB). La ‘P’ su PLB indica che è PLB fosforilato e come tale non inibisce SERCA2a.

Inoltre, il Ca2+ è espulso dalla cellula dallo scambiatore Na+/Ca2+ (NCX) presente nel

sarcolemma.

CANALI IONICI

Possiamo avere canali ionici sulla membrana che sono controllati da un ligando, da voltaggio o

indirettamente da un recettore.

I VOLTAGGIO-DIPENDENTI si aprono ad una

modifica del voltaggio di membrana e sono

quelli del K, del Na e del Ca. I canali del Ca e

del Na sono delle grosse molecole peptidiche

e normalmente costituiti da più di una

subunità. La subunità che funge da canale è la

alfa e poi ci sono quelle accessorie che

servono a modulare l'attivit&agrav