Lezione 3 farmacologia

CLASSIFICAZIONE:

- HVA: L,N sono i più importante soprattutto dal punto di vista terapeutico, R, P, Q, T.

STRUTTURA

I canali del Ca+ come anche quelli del Na+ presentano una subunità principale α e a livello di

questa subunità vi sono siti che sono importanti per la variazione del voltaggio e della

permeabilità. Potremmo quindi definire i canali del Ca+ tenendo conto delle caratteristiche della

subunità α.

, per esempio i canali di tipo L possono essere anche definiti canali del Ca+ 1.1 oppure α1B, α1C,

α1D, α1F.

I vari canali si differenziano dal punto di vista elettro fisiologico tenendo conto di alcune

caratteristiche, cioè il tempo di apertura e chiusura del canale e la quantità di calcio che attraversa

il canale. Esiste inoltre una differenza tra quelli ad alto voltaggio e quelli a basso voltaggio ma solo

per quanto riguarda gli N, L e T.

I canali di tipo L si attivano per grosse depolarizzazioni mentre i canali di tipo Q si attivano con un

potenziale di membrana che è -70 V. quindi bastano piccole depolarizzazioni per attivare questi

canali. Il tempo di inattivazione è sempre ms (millisecondi) ma nel caso dei canali T (trans) è molto

rapido, per i tipo L (long elastic) rimangono aperti per tempi prolungati e permettono il passaggio di

una quantità di calcio maggiore.

I canali di tipo L e N sono ad alto voltaggio, quindi ci vogliono grosse depolarizzazioni per attivare

questi canali e si inattivano più lentamente e permettono il passaggio di una grande quantità di

calcio rispetto ai canali di tipo T che si attivano con un potenziale più basso, si inattivano

rapidamente e quindi permettono un passaggio di quantità di calcio più basse.

LOCALIZZAZIONE

In base alla loro localizzazione avranno delle caratteristiche diverse:

• I canali di tipo L sono associati ai calcio antagonisti classici, sono farmaci antipertensivi che

agiscono non a livello dei vasi ma a livello delle cellule neuronali, cellule muscolari ed

endocrine. Infatti sono importanti per l’interazione ormonale, per la regolazione dell’attività

cardiaca. Con i calcio antagonisti classici ci riferiamo ai canali che bloccano i canali di tipo L

e hanno una funzione antiipertensiva. I canali di tipo L localizzati al livello dei neuroni non

sono importanti per la trasmissione sinaptica ma sono localizzati nel corpo cellulare e

quindi partecipano a tutti quei processi che potrebbero essere importanti della morte

cellulare, dell’apoptosi. Nel caso dei canali del sistema nervoso l’unico calcio antagonista

attivo a livello di questi canali è l’ atropina che attraversa la barriera emato-encefalica.

• I canali di tipo N, definiti così inizialmente perché non erano né L né T. Canali localizzati a

livello del sistema nervoso, in particolare a livello delle terminazioni sinaptiche, quindi sono

fondamentali nel processo di liberazione dei neurotrasmettitori. Quindi se vogliamo

bloccare la trasmissione sinaptica possiamo utilizzare un farmaco antagonista dei canali di

tipo N e quindi nel caso del dolore avremo una riduzione del dolore, nel caso dell’ischemia

avremo una riduzione della liberazione del glutammato e quindi una riduzione dell’effetto

eccitotossico.

• Canali di tipo T. ne esistono diversi tipi che sono localizzati per esempio a livello del talamo,

una ragione particolare del cervello. I canali di tipo T di tipo talamico partecipano alla

formazione di queste assenze che sono delle forme particolari di crisi epilettiche, che

colpiscono per esempio i bambini. Se quindi vogliamo ridurre le assenze dovremmo

utilizzare dei farmaci che bloccano i canali di tipo T.

• Per quanto riguarda i canali di tipo P e Q vengono utilizzate delle tossine che vengono

ricavate da animali e in genere sono scorpioni, serpenti. Le tossine agiscono su canali del

calcio, sodio e potassio e infatti si stanno sviluppando farmaci agonisti per i canali del

potassio, del cloro ecc., che hanno una struttura simile a quella delle tossine che sono state

estratte da questi animali.

Per quanto riguarda i canali del calcio, sono stati evidenziate delle tossine sia che riducono

i livelli di calcio ma anche delle tossine che aumentano i livelli di calcio. In questi

esperimenti viene aggiunta una tossina, la micotossina, che apre i canali del calcio e la

apertura dei canali è persistente infatti rimangono aperti per un tempo molto lungo. Questa

tossina è interessante da un punto di vista farmacologico perché si è visto che in alcune

zone molti pesci sono contaminati da queste tossine ed esiste una malattia , la ciclorrea

causata da questo tipo di tossina. Questo tipo di tossina blocca i canali del calcio e li lascia

permanentemente aperti. Conoscendo il meccanismo di azione di queste tossine possiamo

capire il comportamento di questi canali. Le tossine più famose per quanto riguarda i canali

del calcio sono quelle derivate dal Conus, un mollusco, dal quale vengono estratte una

grande quantità di tossine. Queste tossine non solo riguardano i canali del calcio e sono le

ω-conotossine ma ci sono anche tossine che vanno a bloccare i canali del sodio e del

potassio.

Tra le ω-conotossine abbiamo la G6A e la M7A che sono le più studiate e bloccano i canali

del calcio di tipo N. in questo modo si ha il blocco del rilascio dei neurotrasmettitori a livelli

sinaptico e quindi il blocco della trasmissione sinaptica. Quando studieremo il dolore, che

può essere una sensazione di tipo fisiologica, che parte dalla periferia ed esistono varie

stazioni. Lo stimolo nervoso che determina a livello dorsale delle corna spinali la liberazione

di neurotrasmettitori in questo caso del glutammato. in questo caso se noi vogliamo ridurre

il dolore possiamo utilizzare diversi farmaci, in particolare possiamo utilizzare la morfina ed

è stato visto che è possibile bloccando i canali del calcio, bloccare il rilascio del glutammato

e bloccare la trasmissione sinaptica. Normalmente nel caso del dolore più forte viene

utilizzata la morfina che agisce a livello dei recettori oppioidi, recettori accoppiati alle

proteine-G. qual è la differenza dei recettori accoppiati alle proteine G e i recettori

accoppiati ai canali del calcio? Utilizzare un farmaco che in maniera selettiva va a bloccare

i canali del calcio di tipo N, porta alla riduzione dei livelli del calcio e all’immediata

diminuzione del rilascio del glutammato. Nel caso della morfina invece, il cui recettore è

accoppiato a proteine G inibitorie e abbiamo bisogno dell’attivazione di questi meccanismi

per avere questo effetto. Inoltre utilizzando la morfina c’è il problema della tolleranza che

invece non si verifica con la ω-conotossina.

La cosa interessante del dolore che ora sono stati sintetizzati dei farmaci, la ziconotride,

che hanno una struttura identica a quella della tossina M7A e quindi questi farmaci possono

essere molto utili soprattutto nelle forme più gravi di dolore. Altre tossine sono molto utili

perché bloccano altri tipi di canali ad esempio i canali T e le tossine si chiamano le ω-

agatossine. Le ω-conotossine sono utilizzate per i canali del calcio di tipo P (localizzati a

livello del cervelletto) e Q .

Quando parliamo di calcio antagonisti, parliamo di farmaci che bloccano i canali di tipo N e

che dovrebbero essere utili nel sistema nervoso anche se esistono delle limitazioni legati a

problemi farmacocinetici, per cui questi farmaci non attraversano la barriera emato-

encefalica.

Quali sono i farmaci calcio-antagonisti? Le benzodiazepine, le diidropiridine,

difenilalchilamine, fenilalchilamine. Qual è l’azione di questi farmaci? Agiscono a livello dei

canali di tipo N, riducendo i livelli di calcio a livello cardiaco e riducendo l’attività cardiaca.

Agiscono sulla contrazione muscolare, sulla contrazione di atri e ventricoli. Quindi se

utilizziamo un calcioantagonista riducendo i livelli di calcio blocchiamo tutti questi effetti,

riduzione della contrattilità, aumento della resistenza e riduzione della contrazione e

complessivamente avremo un miglioramento per quanto riguarda i soggetti ipertesi.

Il glutammato è un amminoacido che ritroveremo in tutte le patologie ma soprattutto nelle

patologie che sono generate in seguito alla degenerazione della corteccia cerebrale.

Il glutammato una volta formato viene liberato attraverso un meccanismo calcio-

dipendente. Nel sistema nervoso non sono presenti solo i neuroni ma anche gli astrociti e

sono anche molto importanti per la regolazione dei livelli di glutammato nello spazio

sinaptico e se questi livelli si mantengono intorno ai 5-10 µM è ottimale, ma se questi livelli

aumentano notevolmente nella terapia intervengono questi trasportatori che sono in grado

di ridurre i livelli di glutammato fino ad un certo punto perché quando i neuroni sono

depolarizzati questi trasportatori non funzionano più e si ha una sovrastimolazione dei

recettori del glutammato. Importante è intervenire su questi trasportatori, che sono co-

trasportatori infatti il glutammato viene trasportato con il sodio e nella stessa direzione.

Quindi quando le concentrazioni del glutammato sono alte nell’astrocita si ha un uscita di

glutammato non di ingresso.

I recettori del glutammato sono:

• ionotropi, associati ad un canale e sono di tre tipi, quelli legati all’N-metil-D-aspartato

(NMDA) e quelli non legati all’N-metil-D-aspartato (AMPA, kainato).

Il recettore per l’NMDA è molto permeabile al calcio e questo recettore presenta una serie

di siti, quello importante per la regolazione è quello legato al magnesio, che blocca il

passaggio del calcio.

In seguito alla depolarizzazione si ha la rimozione del magnesio e il calcio può entrare e

quindi è necessario avere una depolarizzazione per avere un ingresso del calcio. Esistono

diversi siti, per esempio il sito dello zinco, il sito per il glutammato dove si legano i farmaci

antagonisti ma anche agonisti e agonisti competitivi, il sito di fosforilazione.

Il kainato è permeabile al sodio, si inattiva rapidamente e permette il passaggio di sodio.

AMPA la permeabilità può essere strettamente dipendente dalle subunità che formano il

recettore canale. Infatti i recettori con la subunità GluR2 (o GluRB) sono quelli poco

permeabili al calcio mentre quelli che non hanno la subunità GluR2 sono quelli molto

permeabili al calcio. sono anche molto permeabili allo zinco. Quando attiviamo questi

recettori entra attraverso questi recettori una quantità di calcio, normalmente nella

configurazione in cui è presente la subunità GluR2 sono poco permeabili al calcio e più

permeabili al sodio.

• Metabotropi, es. i recettori M1 è associato all’attività di tipo stimolatoria mentre M2

asso