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![Radioligand binding method for determining antagonist affinity.
Binding of a radioligand (L) to receptors in the presence of increasing
concentrations of a nonradioactive competitive antagonist results in a
competition curve, in this case, a curve consistent with binding to a single
population of identical receptors. Determining the concentration of
antagonist competing for 50% of the receptors present (IC50) and knowing
the concentration of radioligand [L] and its affinity (KD) for the receptor
permits calculation of the antagonist affinity (Ki) for more (x) and less (y)
potent antagonists. A constant amount of radioligand and equal portions of
cellular material (receptor source) were placed in each reaction. Data are
amount of radioligand bound, expressed as a percentage of maximal
binding (i.e., in the absence of any competing ligand).](https://image.slidesharecdn.com/aulaintroduo-130811103406-phpapp02/85/Aula-introducao-85-320.jpg)
Carregado porLucas Almeida Sá
Aula introdução
O documento discute conceitos fundamentais de farmacologia, incluindo: (1) a definição de farmacologia como o estudo dos efeitos dos fármacos nos sistemas vivos; (2) as definições de droga, fármaco e medicamento; (3) os processos de farmacocinética e farmacodinâmica.
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Aula introdução
- 1. Farmacologia Estudo dos efeitosdos fármacos no funcionamento dos sistemas vivos (Rang et al., 2007) Estudo da ação dos fármacos em nível molecular bem como no organismo como um todo (Raffa et al., 2006) Ciência que estuda a ação dos compostos biologicamente ativos no organismo e a reação do organismo a estes compostos (Page et al., 2004)
- 2. Droga Rang et al.,2007: substância química de estrutura conhecida, que não seja um nutriente ou um ingrediente essencial da dieta, que, quando administrada a um organismo vivo, produz um efeito biológico. Lei nº 5991, 1973; Portaria nº 344, 1998: substância ou matéria-prima que tenha a finalidade medicamentosa ou sanitária.
- 3. Outras definições Fármaco: drogasutilizadas com finalidade terapêutica (Rang et al., 2007) Medicamento: produto farmacêutico, tecnicamente obtido ou elaborado, com finalidade profilática, curativa, paliativa ou para fins de diagnóstico (Lei nº 5991, 1973; Portaria nº 344, 1998)
- 4. Farmacocinética Buxton, 2006: processamentodo fármaco no organismo: absorção, distribuição, metabolismo (biotransformação) e eliminação. Rang et al., 2007: relação da evolução temporal das concentrações de um fármaco obtidas em diferentes regiões do organismo durante e após a administração de uma dose. “O que o organismo faz com o fármaco”
- 5. Buxton, 2006: estudodos efeitos bioquímicos e fisiológicos dos fármacos e seus mecanismos de ação. Rang et al., 2007: eventos resultantes da interação do fármaco com seu receptor ou outros sítios primários de ação. “O que o fármaco faz ao organismo” Farmacodinâmica
- 6. Mecanismo de ação dosfármacos
- 7. Efeitos dos fármacos Interaçãocom componentes macromoleculares do organismos Alteração da função do componente envolvido Resposta Buxton, 2006
- 8. A COMBINAÇÃO DE MÚLTIPLOS SINAIS DETERMINAO DESTINO CELULAR
- 9. Proteínas Receptores – elementossensores no sistema de comunicação química Enzimas Moléculas transportadoras Canais iônicos Outras macromoléculas Alvos farmacológicos
- 12.
- 14. MECANISMOS QUE OPERAMAS ALTERAÇÕES MOLECULARES EM PROTEÍNAS SINALIZADORAS FOSFORILAÇÃO LIGAÇÃO COM GTP
- 15. RECRUTAMENTO DE PROTEÍNAS SINALIZADORAS MEDIADO PELAATIVAÇÃO DE RECEPTORES MEMBRANA
- 16. PH DOMÍNIO DE LIGAÇÃO DA PLEQUESTRINA SH2SH3 DOMÍNIO HOMÓLOGO DA SRC ÂNCORA DE INOSITOL FOSFATO FOSFORILADA DOMÍNIO RICO EM PROLINA P P PPP
- 17. ENZIMAS QUINASES ENZIMAS FOSFATASES PROTEÍNAS ADAPTADORAS PROTEÍNAS ESTRUTURAIS RECEPTORES MEDIADORES EXTRACELULARES SOLÚVEIS PROTEÍNASDE MATRIZ EXTRACELULAR MEDIADORES INTRACELULARES SOLÚVEIS ZONA ESPECIALIZADA DA MEMBRANA PÓS- SINÁPTICA CAVÉOLA MEIO EXTRACELULAR MEIO INTRACELULAR PLATAFORMA DE SINALIZAÇÃO QUÍMICA
- 18. DIVERSAS VIAS DESINALIZAÇÃO QUÍMICA
- 19. PAPEL DA ACTINA NOSSISTEMAS CELULARES
- 20. LOCALIZAÇÃO SUBCORTICAL DE F-ACTINAEM OOCITOS DE MAMÍFEROS CORTÉX DE ACTINA
- 21. REDE ALEATÓRIA Número deLinks NúmerodePontos Estrela REDE SEM ESCALA Número de Links NúmerodePontos Estrela
- 22.
- 23. PAPEL DA ACTINA NOSSISTEMAS CELULARES
- 24. Células Musculares lisasde Aorta de Rato. Filamentos de Actina - Foloidina/Rodamina. Fotografado por Kevin Miller. Cell Biology. Células Musculares lisas de Aorta de Rato. DNA nuclear - Hoechst (azul) Mitocrondrias - Mito Tracker (verde) Filamentos de Actina - “phallacidin TR-X” (vermelho). Fotografado por Salen Sith. Cell Biology.
- 25. DIFERENTES CÉLULAS PODEM RESPONDERDE FORMA DIFERENTE AO MESMO SINALIZADOR EXTRACELULAR
- 28. R e ce p t o r - a d r e n é r g i c o
- 29.
- 30. Some antiseizure drugs(shown in blue text) prolong the inactivation of the Na+ channels, thereby reducing the ability of neurons to fire at high frequencies. A, activation gate; I, inactivation gate McNamara. In: Brunton (ed.), 2006 Canais iônicos
- 31. Some antiseizure drugs(shown in blue text) reduce the flow of Ca2+ through T-type Ca2+ channels (see Chapter 12), thus reducing the pacemaker current that underlies the thalamic rhythm in spikes and waves seen in generalized absence seizures. Canais iônicos Perez-Reyes, 2003; McNamara. In: Brunton (ed.), 2006
- 32.
- 33. CANAIS IÔNICOS DEPENDENTES DE VOLTAGEM •Importantes na formação do potencial e Ação nas células excitáveis
- 34. CANAIS EXCITATÓRIOS Controlados porvoltagem CANAIS INIBITÓRIOS Controlados por voltagem Na Ca CANAIS EXCITATÓRIOS controlados por ligantes neurotransmissores Hiperpolarização KDespolarização Outros Canais de potássio controlados por Calcio controlados por ATP CANAIS INIBITÓRIOS controlados por ligantes GABA Glicina Despolarização Anestésicos locais Antiepiléticos antiarrítimicos EXCITAÇÃO INIBIÇÃO estricnina
- 35.
- 36. AT III IIa HeparinaHeparina ATIII Xa HeparinaHeparina AT III Xa LHWHsLHWHs
- 37. TRANSPORTE ATIVO DE GLICOSEDEPENDENTE DE GRADIENTES IÔNICO DO Na+
- 38.
- 41. Ca++ Ca++ Ca++ Ca++ Trocador Na+/ Ca++ Bombas Ca++ ATPase Bombas Ca++ATPase Entrada de Ca++ Saída de Ca++ ou Retenção de Ca++ Canais de Ca++ ( receptor de IP3) Canais de Ca++ ( receptor NMDA,etc) Ca++ MEIO EXTRACELULAR MEIO INTRACELULAR Estoques Internos de Ca++ Proteínas quelantes de Ca++ (Sequestrinas, etc) Ca++
- 42. Ca2+ Ca2+ Ca2+ Ca2+ Trp3 A A A RGq PLC IP3 IP3R LÚMEN RETICULAR Ca2+ Ca2+ CORTÉX DEACTINA MEIO INTRACELULAR MEIO EXTRACELULAR Ca2+ CAVÉOLA RETÍCULO ENDOPLASMÁTICO MEMBRANA PLASMÁTICA
- 43. EXCITOXICIDADE MEDIADA PORGLUTAMATO
- 44. EXCITOXICIDADE MEDIADA PORGLUTAMATO Neurônios saudáveis Neurônios que sofreram injúria MORTE Receptor de NMDA medeia a citotoxicidade INTERLEUCINA – 6 (IL-6) Citosina anti- inflamatória Secretada por células do sistema imune - linfócitos
- 45. H+ K+ ATPase OmeprazolOmeprazol OmeprazolOmeprazolOmeprazolOmeprazol SulfonamidaSulfonamida++ SS--SS--SulfonamidaSulfonamida Sangue (pH 7,4) Citosol (pH 7,3) Canalículos secretórios (pH < 2,0) irreversirreversíívelvel CCéélula parietallula parietal2424--4848 HsHs 70%70% ** **
- 46. NEUROTRANSMISSORESNEUROTRANSMISSORES ViasVias NoradrenNoradrenéérgicasrgicas PrincipaisPrincipais SistemasSistemas ModulatModulatóóriosrios DifusosDifusos Centroda Atenção Dopamina + noradrenalina: Motivação
- 47. DADA DADA DADA DATDAT GiGi GiGi Na+ VmatVmat AC DD22 DD AC GsGs K + DD11 LL--TyrTyr LL--TyrTyr THTH LL--DOPADOPA ADDADD MAOMAO + Aminoácido DescarboxilaseADDADD VmatVmat Transportadorvesicular de monoaminas MAOMAO Monoaminaoxidase COMTCOMT Catecol-O-Metil transferase DADA dopamina (tirosina) COMTCOMT (DOPAC) (DOPAC) 3, 4-dihydroxyphenylacetic acid 3-methoxytyramine 3-MT DATDAT HVA DADA HVA (DOPAC) Homovanillic acidHVA 3-MT Transpotador de dopamina DOPAMINADOPAMINA AMPc MAOMAO
- 48. Baldessarini, R. J. In:Brunton et al., 2006
- 49. Baldessarini, R. J. In:Brunton et al., 2006
- 50.
- 51. Outros alvos farmacológicos Montagem Desmontagem VINCRISTINA Inibea formação dos microtúbulos Impede a divisão celular Agente antitumoral - quimioterápico
- 52.
- 53.
- 54. Seqüestradores de ácidosbiliares Michel, 2006
- 55. MucoMuco MucosaMucosa ggáástricastrica e duodenale duodenal B B B B B B B B B B BicarbonatoBicarbonato DefesaDefesa citoprotetoracitoprotetora primariaprimaria DigestãoDigestão ppéépticaptica induzidainduzida porporáácidocido HidrHidróóliselise mediadamediada porpor pepsinapepsina InibeInibe HidrHidróóliselise mediadamediada porpor pepsinapepsina B B B SucralfatoSucralfato ÚÚlceralcera
- 56. AntiAntiáácidoscidos Al(OH)Al(OH)33 + 3+3 HClHCl AlClAlCl33 ++ 3H3H22OO Mg(OH)Mg(OH)22 + 2+ 2 HClHCl MgClMgCl22 + 2H+ 2H22OO CaCOCaCO33 + 2+ 2 HClHCl CaClCaCl22 + 2H+ 2H22O + COO + CO22 NaHCONaHCO33 ++ HClHCl NaClNaCl + H+ H22O + COO + CO22 LentaLenta Lenta /Lenta / ModeradaModerada RRáápidapida RRáápidapida CO2 pode causar eructaructaçção, não, nááuseas ocasionais, distensão abdominal euseas ocasionais, distensão abdominal e flatulênciaflatulência
- 57. Ligação fármaco- receptor eagonismo
- 58. Mecanismos de funcionamento dereceptores Rr R* Onde: Rr = conformação de repouso R* = conformação ativa Estado de repouso Estado ativado
- 59. Afinidade Buxton, 2006 Tendência dofármaco de se ligar ao receptor Estabelecida pelas forças químicas que fazem com que o fármaco combine-se de maneira reversível com o receptor Kd = K2/K1 Kd = constante de dissociação 50 % de ocupação dos receptores
- 60. Eficácia Buxton, 2006 “Força” docomplexo agonista-receptor em desencadear uma resposta tecidual. Agonistas plenos: eficácia 1 – capazes de desencadear uma resposta tecidual máxima Antagonistas: eficácia zero Agonistas parciais: 0 < eficácia < 1 - resposta tecidual submáxima, mesmo quando 100 % dos receptores estão ocupados
- 61. Emáx: resposta máximaque o fármaco é capaz de produzir EC50: concentração necessária para produzir 50 % da resposta máxima Buxton, 2006; Rang et al., 2007 Curva dose-resposta Efeito do fámaco no organismo (pressão arterial, diurese etc)
- 62. Potência Buxton, 2006 Determinada porquatro fatores: Fatores do tecido: -Densidade de receptores -Eficácia dos mecanismos estímulo-resposta Fatores do fármaco: -Eficácia -Afinidade Fatores relacionados a célula e sua rede de proteínas integrada
- 63. Curva dose-resposta Atinge umvalor de assíntota máxima quando o fármaco ocupa todos os locais receptores Buxton, 2006 Graded responses (y axis as a percent of maximal response) expressed as a function of the concentration of drug A present at the receptor. The hyperbolic shape of the curve in panel A becomes sigmoid when plotted semi-logarithmically, as in panel B. The concentration of drug that produces 50% of the maximal response quantifies drug activity and is referred to as the EC50 (effective concentration for 50% response).
- 64. Agonista pleno Agonistas parciais Antagonista Afinidadevariável Efetividade nula Afinidade variável Efetividade alta Afinidade variável Efetividade intermediária
- 65. Fármaco agonista Fármaco antagonista OCUPAÇÃO controlada pela afinidade OCUPAÇÃO controlada pela eficácia RESPOSTA SemRESPOSTA Distinção entre ligação de fámacos e ativação de receptores: (A) agonista, (B) antagonista, (R) receptor Constantes de ligação Constantes de ativação
- 66. Agonista Fármaco que possuimaior afinidade pela conformação ativa do que pela inativa Desvio do equilíbrio para a forma ativa Agonistas parciais: afinidade apenas moderadamente maior pela forma ativa – não podem produzir resposta plena em qualquer concentração Buxton, 2006
- 67. Agonista (pleno) Estado de repouso Estadoativado A (droga) + R (receptor) AR (complexo) k+1 k-1 Rr R*
- 68.
- 69. Partial agonists. Concentration- effectcurves for substituted methonium compounds on frog rectus abdominis muscle. The compounds were members of the decamethonium series ( Ch. 7), RMe2N+(CH2)10N+Me2R. The maximum response obtainable decreases (i.e. efficacy decreases) as the size of R is increased. With R = nPr or larger, the compounds cause no response and are pure antagonists. (Results from Van Rossum J M 1958 Pharmacodynamics of cholinometic and cholinolytic drugs. St Catherine's Press, Bruges.)
- 70. Antagonista Fármaco que seliga com a mesma afinidade a qualquer das duas conformações Não altera o equilíbrio de ativação Buxton, 2006 Estado ativado Estado de repouso
- 71. Agonista inverso Fármaco comafinidade preferencial pela conformação inativa Buxton, 2006 Estado de repouso Estado ativado
- 72.
- 73. Figure 1-6. Regulationof the activity of a receptor with conformation- selective drugs. The ordinate is some activity of the receptor produced by Ra, the active receptor conformation (e.g., stimulation of adenylyl cyclase). If a drug D selectively binds to Ra , it will produce a maximal response. If D has equal affinity for Ri and Ra, it will not perturb the equilibrium between them and will have no effect on net activity; D would appear as an inactive compound. If the drug selectively binds to Ri , then the net amount of Ra will be diminished. If there is sufficient Ra to produce an elevated basal response in the absence of ligand (agonist-independent constitutive activity), then activity will be observably inhibited; D will be an inverse agonist. If D can bind to receptor in an active conformation Ra but also bind to inactive receptor Ri with lower affinity, the drug will produce a partial response; D will be a partial agonist.
- 74. -Interação de outrosfatores -Concentração do fármaco junto aos receptores pode diferir da adicionada a um banho de órgão: Degradação durante a difusão Captação por células Barreiras à penetração Rang et al., 2007
- 75. Equação da respostabiológica Resposta = f (Ntot xA) / xA + Kd f = função transdutora = eficácia (força de um complexo droga-receptor para provocar uma resposta do tecido) XA = concentração da droga Ntot = número total de receptores Kd = constante de equilíbrio para a reação de ligação (= k-1 / k+1) AR (complexo) k+1 A (droga) + R (receptor) k-1 Rang et al., 2007
- 76. Antagonismo farmacológico Antagonismo químico (interaçãoem solução) Antagonismo farmacocinético (um fármaco que afeta a absorção, o metabolismo ou a eliminação de outro) Antagonismo por bloqueio de receptores Antagonismo fisiológico (dois agentes que produzem efeitos fisiológicos opostos) Antagonismo competitivo Antagonismo não-competitivo
- 77. Antagonismo competitivo Fármaco quenão possui eficácia intrínseca, mas possui afinidade, compete com o agonista pelo local de ligação do receptor Desvio para a direita na curva de dose-resposta ao agonista, sem alteração na inclinação ou no valor máximo Superável por uma concentração suficientemente alta do agonista Buxton, 2006
- 78. Antagonismo competitivo Magnitude dodesvio da curva para a direita depende da concentração do antagonista e da sua afinidade pelo receptor Buxton, 2006 A. Competitive antagonism occurs when the agonist A and antagonist I compete for the same binding site on the receptor. Response curves for the agonist are shifted to the right in a concentration-related manner by the antagonist such that the EC50 for the agonist increases (e.g., L versus L´, L`` and L```) with the concentration of the antagonist. L = EC50
- 80. The interaction ofa competitive antagonist with normal and inverse agonists in a system that shows receptor activation in the absence of any added ligands (constitutive activation). The degree of receptor activation (vertical scale) increases in the presence of an agonist (open squares) and decreases in the presence of an inverse agonist (open circles). Addition of a competitive antagonist shifts both curves to the right (closed symbols). The antagonist on its own does not alter the level of constitutive activity (open symbols), because it has equal affinity for the active and inactive states of the receptor. In the presence of an agonist (closed squares) or an inverse agonist (closed circles), the antagonist restores the system towards the constitutive level of activity. These data (reproduced with permission from Newman-Tancredi A et al. 1997 Br J Pharmacol 120: 737-739) were obtained with cloned human 5- hydroxytryptamine (5-HT) receptors expressed in a cell line. (Agonist, 5- carboxamidotryptamine; inverse agonist, spiperone; antagonist, WAY 100635; ligand concentration (M = mol/l); see Ch. 9 for information on 5-HT receptor pharmacology.)
- 81. Importante O agonista parcialpode competir com um agonista pleno pela ligação ao receptor O aumento das concentrações inibe a resposta até um nível finito, que é característico da eficácia intrínseca do agonista parcial Ex.: bloqueadores beta-adrenérgicos com atividade simpaticomimética intrínseca (pindolol); tamoxifeno. Buxton, 2006
- 82. Antagonismo não-competitivo Obs: Ranget al., 2007: antagonismo competitivo irreversível Buxton, 2006 Dissociação lenta do receptor Ação praticamente irreversível Desvio para a direita, com diminuição da resposta máxima
- 83. Antagonismo não-competitivo Buxton, 2006 Antagonistaalostérico Ligação a um local diferente daquele do agonista Alteração da afinidade do receptor pelo agonista
- 84.
- 85. Radioligand binding methodfor determining antagonist affinity. Binding of a radioligand (L) to receptors in the presence of increasing concentrations of a nonradioactive competitive antagonist results in a competition curve, in this case, a curve consistent with binding to a single population of identical receptors. Determining the concentration of antagonist competing for 50% of the receptors present (IC50) and knowing the concentration of radioligand [L] and its affinity (KD) for the receptor permits calculation of the antagonist affinity (Ki) for more (x) and less (y) potent antagonists. A constant amount of radioligand and equal portions of cellular material (receptor source) were placed in each reaction. Data are amount of radioligand bound, expressed as a percentage of maximal binding (i.e., in the absence of any competing ligand).
- 86. SINERGISMO Efeito da combinação(ou associação) de dois fármacos é superior aquele esperado baseado na simples aditividade Interação pode ocorrer tanto na etapa farmacocinética quanto na etapa farmacodinâmica http://acd.ufrj.br/~ivfrj/ivfonline/edicao_0036/terminologia.html
- 87. Exemplos Aminoglicosídeos + beta-lactâmicosou aminoglicosídeos + vancomicina Sulfametoxazol + trimetoprim (bloqueio seqüencial da via) Amoxicilina + clavulanato, ampicilina + sulbactam (inibição de beta-lactamases)
- 88. Isobolograma Tallarida, 2001 Isobologram illustratesseveral different dose combinations that attain the specified effect level. A group of these combinations (X) that contains points below the line of additivity can be examined for synergism by replotting the data as shown in the lower plot.
- 89. Set of additivedose pairs, along with the calculated additive effect, produces a surface in a three- dimensional plot (as shown). A synergistic dose pair (as in this example) plots as a point above this surface. Tallarida, 2001
- 90. Regulação dos receptores Estimulaçãoprolongada por agonistas: geralmente leva a um estado de DESSENSIBILIZAÇÃO ou taquifilaxia Efeito de um fármaco diminui gradualmente quando ele é administrado de maneira contínua ou repetida. Se desenvolve em poucos minutos á horas. Tolerância leva mais dias ou semanas Refratariedade é a perda da eficácia terapêutica Resistência termo utilizado para descrever a perda de eficácia dos fármacos antimicrobianos ou antitumorais
- 91.
- 92. Desensitization in responseto an agonist. A. After exposure to an agonist, the initial response usually peaks and then decreases to approach some tonic level elevated but below the maximum. If the drug is removed for a brief period, the state of desensitization is maintained such that a second addition of agonist also provokes a diminished response. Removal of the drug for a more extended period allows the cell to recover its capacity to respond. B, C. Desensitization may be homologous (B), affecting responses elicited only by the stimulated receptor, or heterologous (C), acting on several receptors or on a pathway that is common to many receptors. Agonist a acts at receptor a and agonist b at receptor b. Homologous desensitization can reflect feedback from a transducer (or effector) unique to the pathway of the receptor (X1) or from an off-pathway component (K) that is sensitive to the activation state of the receptor. Heterologous desensitization is initiated by transducers or effectors common to multiple receptor signaling pathways (Y or Z). Buxton, 2006
- 93. ALTERAÇÕES DOS RECEPTORESNAS MEMBRANAS CELULARES PERDA DE RECEPTORES DEPLEÇÃO DE MEDIADORES ( ex: as anfetaminas) AUMENTO DA DEGRADAÇÃO METABÓLICA DO FÁMACO (barbitúricos e etanol) ADAPTAÇÃO FISIOLÓGICA (adaptação do organismo aos efeitos provocados pelo fármaco Ex: náuseas, tonturas etc) EXTRUSÃO ATIVA DOS FÁRMACOS DAS CÉLULAS
- 94. Mecanismo de adaptaçãoda resposta celular aos sinalizadores químicos
- 95. R A RR P P DOWN-REGULATION AGONIST-INDUCED REGULATION OF RECEPTORS R AA ADESENSITIZATION GRKs SEQUESTRATION RESENSITIZATION R P A Arr AC Ptn G Arr FOSFATASES
- 97. AUMENTO DA EXPRESSÃODE CAVÉOLAS EM CÉLULAS TUMORAIS RESISTENTES A MULTI-DROGAS (MDR) (Lavie et al, 1998) CÉLULAS DE ADENOMA DE CÓLON HUMANO (HT-29 MDR) RESISTENTES À QUIMIOTERAPIA CÉLULAS DE ADENOMA DE CÓLON HUMANO (HT-29) SENSÍVEIS À QUIMIOTERAPIA
- 98. CAVEOLINA GLICOPROTEÍNA - P GLICOCERAMIDA COLESTEROL NÚCLEO AGENTESANTI-TUMORAIS RAFTS CAVÉOLA (RAFTS) AÇÃO DAS CAVÉOLAS E DO “RAFTS” EM CÉLULAS TUMORAIS MDR
- 99. LIVROS QUE PODEMSER UTILIZADOS 1) RANG E DALE: FARMACOLOGIA 2) GOODMAN E GILMAN: FARMACOLOGIA E TERAPEUTICA 3) KATZUNG: FARMACOLOGIA BASICA 4) FARMACOLOGIA CLÍNICA PARA DENTISTAS - 3ª EDIÇÃO. LENITA WANNMACHER E MARIA BEATRIZ CARDOSO FERREIRA.