Farmacologia e Farmacotossicologia Per Le Professioni Sanitarie (TLB,Infiermeristica,Dietistica)

FARMACODINAMICA

Studia come i farmaci agiscono, quindi i meccanismi di azione.

I farmaci imitano o contrastano le azioni dei neurotrasmettitori, oppure imitano il comportamento

degli ormoni o bloccano.

Quando un farmaco imita o contrasta l’azione di un neurotrasmettitore

Definizione di recettore: macromolecole o insieme di macromolecole cellulari deputate alla

trasmissione di un segnale chimico tra le cellule ed all’interno di esse.

L’interazione tra sostanze endogene ed esogene ed i loro recettori è responsabile…

La maggior parte dei farmaci ha azioni mediate da recettori.

Abbiamo inoltre farmaci che modificano i rapporti di equilibri esistenti tra componenti di liquidi

organici, farmaci che interagiscono direttamente con substrato vivente. (non recettoriali)(es.

maalox)

N.b. il farmaco si deve legare in forma stereospecifica al suo recettore, il quale a sua volta attiva

una cascata di azioni.

Definizione di ligando: molecola che interagisce con un recettore.

Ad esempio esistono recettori per gli oppioidi e cannabinoidi poiché sono sostanze gia prodotte

dal nostro organismo.

Esistono ligandi agonisti che attivano il recettore e ligandi antagonisti che impediscono l’attivazione

del recettore, sostituendo il ligando endogeno, non danno una risposta sulla curva poiché non

fanno accadere nulla. Inoltre esistono anche agonisti parziali ,che non saturano mai sulla curva

dose-risposta.

Gli agonisti dunque legano e attivano il recettore, un recettore può legare diversi agonisti, la curva

dose-risposta per ciascun agonista può differire(può saturarsi ed è reversibile). Il concetto di curva

dose-risposta è alla base della farmacologia moderna, ci da informazione sulla quantità di dose

che dobbiamo somministrare per avere la risposta desiderata.

Finestra terapeutica:ci da un idea di quanto è sicuro il farmaco, più è grande, più sono distanti le

curve degli effetti, più è sicuro il farmaco.

PRECLINICA IN VITRO

Prove dell efficacia di un composto:

come funziona?

Su quali recettori agisce?

Quali parametri fisiologici vengono alterati?

Test per definire il profilo farmacologico

Esistono varie prove:

a LIVELLO MOLECOLARE : legame ai recettori,legame ad enzimi, citocromo P450(famiglia di

enzimi epatici)

a livello cellulare:Si testa il farmaco prima su un gruppo di cellule in vitro,poi sui tessuti isolati

Binding recettoriale: questi esperimenti ci dicono se una molecola si lega o meno ad un recettore,

ci è utile nella costruzione della curva di biding(logaritmica semiquantitativa) ma non ci dice nulla

sulla natura agonista o antagonista della molecola.

Ripetiamo questo esperimento per ogni famiglia di recettori.ad esempio la valeriana (nota per le

proprietà soporifere) agisce (come già sappiamo) sui recettori di GABA-A.

Quindi si preparano 3 provette con corteccia celebrale di ratto e benzodiazepina(marcata con il

trizio radioattivo), queste vengono centrifugate ad alta velocità, La benzodiazepina non marcata si

aggiunge nella provetta numero 2 e 3 , la num 1 e la 3 vengono usate come controllo. Una volta

raggiunto l’equilibrio tra bdz marcata e non marcata, si misura la radioattività per stabilire l’affinità

del bdz per i recettori gaba-a.

EC50 ci dice qual è la concentrazione alla quale sono legati il 50% dei recettori, lo usiamo per

confrontare sostanze con proprietà uguali.

La differenza tra curva di biding e curva dose risposta risiede nel fatto che la seconda misura la

risposta del tessuto al farmaco testato, la prima invece da solo informazione sul numero di recettori

legati.

Dopo l’esperimento del biding si ricorre al Sistema dell’organo isolato: tecnica che consiste nello

studio di un organo o tessuto prelevato da un organismo, l’organo viene prelevato subito dopo il

sacrificio dell’animale e posto in un opportuna soluzione salina,ossigenata e pre-riscaldata alla

temperatura corporera, l’organo viene immerso in una macchina che da sostanze nutritive

all’organo(glucosio,Sali,fostati e carbonati e ossigeno).l’organo continua a vivere in questa

soluzione, aggiungiamo il farmaco da studiare, questa macchina traduce la risposta dell’organo in

impulsi elettrici, cosi possiamo capire se il ligando se un agonista(avremo una risposta) o un

antagonista (non da risposta,ricorriamo alla controprova, quindi aggiungiamo un ligando agonista

noto, esso non funzionerà e ci confermerà che il farmaco è un antagonista). Se effettuiamo più test

possiamo ottenere proprio la curva dose-risposta.

Può capitare (specie per i composti naturali) che non conosciamo tutte le molecole attive, quindi

non possiamo usare un semplice marcatore, non abbiamo dati analitico-quantitativi, come ad

esempio l’eparina(che non ha una curva dose-risposta fissa).

Per questi composti si usa la titolazione biologica U.I.(unità internazionale)

E’ importante per poter definire un range di dosi entro cui un composto svolga i suoi effetti in

maniera costante.

Esistono dunque campioni internazionali, del quale sappiamo la curva dose-risposta (calcolata su

più aliquote di SOLUZIONE). Questa curva poi si rapporta con una curva dose risposta ottenuta

dal composto ignoto, ci viene dato, tramite calcoli matematici, un fattore di conversione (u.i).

Approcci alla scoperta di un composto …..

Serendipità:scoperta casuale, come la penicillina di Fleming.

Metodi razionali: Studio accurato della fisologia e fisiopatologia,individuazione di un target

biologico,sintesi di composti disegnati per quel bersaglio. scoperta dei sulfamidici, antiinfiammatori

selettivi per la cox.

Random screening: consiste nel condurre prove farmacologiche su un numero di composti per

osservare qualche attività,si parte da 400000 prodotti, 1:10000 circa è potenzialmente utile alla

terapia, su questo principio sono nate le benzodiazepine.

Chimica combinatoriale:vengono utilizzate collezioni di building blocks combinati tra loro in

maniera casuale, utilizzando reazioni semplici e facilmente automatizzabili.molto più veloce del

random screening

Drug design

I farmaci vengono “disegnati” sul recettore o sul bersaglio biologico, il recettore viene considerato

statico, si usa la cristallografia a raggi x per fotografare il recettore (in 3D), cosi da poter capire

come costruire la molecola per attivare il recettore specifico(per far si che si lega il più possibile

stabilmente al recettore).

Studio di molecole antidepressive

Saggi biologici per la valutazione di specifiche alterazioni neurochimiche:

-test antagonismo reserpina/tetrabenazina

-potenziamento risposta all’amfetamina

Modelli di stress:

-test del nuoto forzato

-place conditioning

-comportamento indifeso acquisito

Modelli di separazione:

-vocalizzazioni ultrasoniche nel ratto neonato

Modelli di lesione

-disturbo….

Modelli di auto somministrazione (per capire se crea dipendenza)(si da la possibilità all animale di

scegliere tra cibo ee sostanza)

Test NOR (novel object recognition test)

Serve per capire se una sostanza influenza la memoria di riconoscimento. Viene fatto in presenza

di una piccola luce, poiché il topo si sente a suo agio al buio, così l’ansia non influenza la sua

memoria; si fa in un arena circolare dove un animale da laboratorio, che si troverà a contatto con 2

oggetti identici, per un lasso di tempo che varia da 1-10 min, rl’animale riconoscerà i due oggetti,

l’animale viene poi portato via, mentre l’animale è fuori si sostituisce uno dei due oggetti con un

oggetto diverso.Normalmente l’animale esplorare nel secondo trial l’oggetto nuovo. Se all’animale

somministro una sostanza che altera la sua memoria, può succedere che esso non ricorda

l’oggetto e torna ad esplorarlo nel secondo trial.

Nel secondo trial si misura il tempo che l’animale dedica all’oggetto vecchio e quanto a quello

nuovo, si rappresenta in un istogramma.

Il tempo che intercorre tra i 2 trial (detto intertrial) si può variare per capire se la sostanza agisce

sulla memoria a breve termine o a lungo termine.

Test open field

Test simile al NOR, serve per capire se l’animale ha o non ha problemi di locomozione dopo la

somministrazione di una sostanza x , si contano i movimenti che l’animale fa.

Studi su molecole antidepressive

Forced swim test (approfondimento): l’animale può fare 3 cose: restare immobile (di solito lo fa

dopo qualche minuto che viene immerso nel cilindro),nuotare(normalmente lo fa immediatamente)

o arrampicarsi (idem).

Se l’animale prova le due opzioni di nuotare e arrampicarsi, nella seconda parte del test resta

immobile, perché stanco o rassegnato. Dopodiché si preleva l’animale, gli si somministra la

sostanza x, lo mettiamo in gabbia per 24h, poi viene messo nel cilindro per 1/3 del tempo del test

del giorno prima, di solito 5 min e 15 min rispettivamente. L’animale (se la sostanza antidepressiva

funziona), torna a comportarsi nel modo in cui ha fatto il giorno prima, ovvero tenta di nuotare e

uscire dal cirlindro, altrimenti rimarrà la maggior parte del tempo fermo.

Elevated plus maze test

Due delle 4 braccia del + sono coperte da plexiglas, è sopraelevato , serve per testare le sostanza

ansiolitiche e/o ansiogene.viene solitamente accoppiato al test open field per capire se la sostanza

altera il movimento.viene fatto a luce piena perché i topi si sentono minacciati dalla luce, diventa

inquieto, per metterlo in una situazione più ansiogena.

Inizialmente l’animale inizia ad esplorare le braccia , poi si rifugia in una delle due braccia con le

pareti laterali (in condizioni normali) per il resto del tempo.

Se a questo animale somministro una sostanza ansiolitica, passerà più tempo nelle 2 braccia

aperte, viceversa, se somministro una sostanza ansiogena, l’animale passerà ancora più tempo

nella parte chiusa.

Per misurare l’ansia dell’animale posso registrare le sue “grida” (ultrasonic

vocalisation),ovviamente queste vocalizzazioni aumentano all’aumentare dello stato d’ansia

dell’animale. E’ una misura molto importante che posso applicare a tutti i test descritti fino ad ora.

Eleveted zero maze

Simile al plus maze, lo scopo è simile, concettualmente è la stessa cosa, l’unica differenza consta

nel fatto che qui l’animale è obbligato a prendere immediatamente una scelta, è anche mosso

tramite dei piccoli motori.

Morris water maze

Simile all’open field, si traccia il percorso che il topo fa a nuoto, nella tinozza vi è una piattaforma

non immediatamente visibile al topo.

Passive avoidance test:si basa su uno stimolo avversivo.

Vi &egrav