Farmacologia speciale - Appunti

Farmacodinamica generale

La farmacodinamica è lo studio degli effetti biochimici e fisiologici dei farmaci sull'organismo, e il loro meccanismo d'azione. In particolare, la farmacodinamica studia l'interazione tra farmaci e recettori. La farmacocinetica, al contrario, studia gli effetti che i processi dell'organismo hanno sul farmaco (assorbimento, distribuzione, metabolismo, eliminazione).

Il farmaco

Molecola dotata di attività biologica

• Sostanze dotate di proprietà terapeutiche
• Sostanze endogene quali ormoni, neuroormoni, neurotrasmettitori e autacoidi

Per generare il loro effetto biologico la maggior parte dei farmaci deve interagire con i recettori. Il farmaco non crea un effetto ma modula una funzione preesistente alterando lo stato del recettore.

Recettori

Macromolecole specifiche presenti all'interno o all'esterno della cellula, deputate al riconoscimento di sostanze chimiche endogene (neurotrasmettitori, ormoni, fattori di crescita) e alla generazione di risposte biologiche. In farmacologia il termine recettore indica la macromolecola a cui il farmaco si lega e ne modifica la funzione.

Farmaci che non necessitano di recettori specifici

• Agiscono spesso ad alte dosi
• Generalmente si ottiene lo stesso effetto con sostanze diverse dal punto di vista chimico/strutturale (come l’acqua ossigenata), bicarbonato contro l’acidità gastrica.

Sono pochissimi. Esempi: lassativi, disinfettanti.

Gli effetti del farmaco sono basati su proprietà:

• Osmotiche (lassativi, alcuni diuretici)
• Acido-base (bicarbonato antiacido)
• Ossidoriduttive (H₂O₂ antibatterica)
• Surfattanti (disinfettanti)
• Destabilizzatrici della membrana plasmatica (anestetici generali)

Farmaci che necessitano di recettori specifici

Un farmaco ha due principali tipi di interazione con un recettore, potendo agire da:

• Agonista: Farmaco che legandosi al recettore genera una risposta biologica, generalmente mimando gli effetti di composti endogeni
• Antagonista: Farmaco che legandosi al recettore non produce nessun effetto e inibisce (parzialmente o completamente) l’effetto dell’agonista che agisce sullo stesso recettore.

Questi, dal punto di vista del meccanismo molecolare, possono a loro volta essere:

• Antagonisti competitivi
• Antagonisti non competitivi

Di solito questi farmaci:

• Agiscono a basse dosi
• L’effetto è generalmente riproducibile con sostanze strutturalmente simili

Farmaco: livelli d'azione

1. Molecolare (macromolecola definita)
2. Subcellulare (organelli, nucleo, membrane)
3. Cellulare
4. Tessute, organo
5. Organismi intatti

Interazione farmaco-recettore

Le interazioni farmaco-recettore possono essere:

• Reversibili: cioè il farmaco si attacca a un recettore e successivamente si stacca, diffonde nell’ambiente circostante e infine eventualmente si può riattaccare a un altro recettore.
• Irreversibili: quando il numero di legami deboli è estremamente elevato e l’energia del sistema biologico può essere insufficiente a causare il distacco del farmaco. Queste possono anche essere dovute alla formazione di legami covalenti tra farmaco e recettore.

Prendiamo in considerazione nel resto del testo l’interazione recettore-farmaco reversibile e stechiometrica, secondo la legge di azione delle masse (modello matematico che spiega e predice il comportamento di molecole libere in soluzione in equilibrio dinamico tra loro). Non verranno quindi considerate interazioni che prevedono una modificazione covalente del recettore (es. aspirina che acetila la COX).

L’interazione farmaco-recettore può essere quindi schematizzata:

R + L → RL

Dove R è il recettore, L il farmaco e RL il complesso. La reazione scatenerà poi una serie di eventi che porteranno alla risposta finale. Seguendo questo tipo di schematizzazione si può descrivere il comportamento di farmaci agonisti e antagonisti. AR* rappresenta il complesso attivato (eventualmente soggetto a un cambiamento conformazionale).

Affinità: misura della capacità di un farmaco di legarsi al suo recettore, esprime l’entità dell’effetto generato.

Efficacia: le interazioni farmaco-recettore sono date da:

• Legami ad alta energia (legami covalenti)
• Legami a bassa energia:
  1. Legami ionici
  2. Ponti idrogeno
  3. Attrazione di Van der Waals
  4. Interazioni idrofobiche

Si tratta prevalentemente di legami a bassa energia poiché il legame deve essere reversibile. I legami a bassa energia richiedono un’energia 20-200 volte inferiore a quella necessaria per rompere i legami covalenti. Affinché il legame persista per un tempo significativo e sufficiente a generare un effetto biologico, occorre che il numero di interazioni sia sufficientemente alto e che le superfici di farmaco e recettore siano complementari. Se si aumenta la concentrazione del farmaco si aumenta la probabilità di interazione farmaco-recettore e si può avere un effetto biologico anche con una complementarietà parziale.

Recettore: specificità (selettività)

Esprime la capacità di un farmaco di interagire con un numero ristretto di macromolecole.