Farmacologie

acţiunilor agoniste sau antagoniste faţă de receptor. Locurile din sânge sau ţesuturi pe care drogul se poate fixa fără a declanşa un răspuns au fost numite receptori ”muţi”sau “discreţi”

Identificarea şi izolarea receptorilor.

Prin abordări fiziologice s-a încercat realizarea legăturii între modul cum se comportă receptorii, natura şi modul lor de acţiune.

Abordările biochimice s-au bazat pe cinetica enzimatică, elaborându-se astfel “teoria standard a receptorilor”. Prin metode biochimice efectuate în experimente pe ţesuturi izolate s-a ajuns la izolarea şi purificarea receptorilor ceea ce a permis şi permite în continuare atât clasificarea lor, cât şi proiectarea de medicamente cu acţiune specifică.

Abordarea genetică reprezintă o opţiune mai nouă, care utilizând metoda clonării şi a analizei secvenţiale a reuşit să evidenţieze numeroase subtipuri de receptori şi izoreceptori precum şi diverse proteine de cuplare.

Studii de mutagenitate efectuate în ultimii 10 ani au furnizat numeroase date ce sugerează că, în unele cazuri, agoniştii şi antagoniştii se leagă de locuri diferite ale receptorului ceea ce aduce argumente pentru diferenţierea competitivităţii directe de cea realizată prin interacţiunea allosterică.

Ineracţiunea medicament – receptor

Drogul care prezintă afinitate (posibilitatea fixării drogului cu formarea unui complex) pentru un anumit receptor, determină în urma fixării o activitate intrinsecă care este definită drept capacitatea drogului de a produce o rearanjare a moleculei receptorului prin transfer de forţe, de radicali sau de modificări de conformaţie. Această rearanjare permite apoi declanşarea altor modificări cum ar fi: deschiderea porilor, activare enzimatică,etc

Conform teoriei standard a receptorilor, relaţia dintre afinitate şi eficacitate a fost exprimată prin ecuaţii simple bazate pe legea acţiuniii maselor.

Un alt factor de progres în receptorologie l-a adus conceptul de ”acţiune la două capete”.

Farmacologie

Conform acestei teorii proteina receptoare după recunoaşterea şi fixarea drogului se modifică. Această modificare îmbunătăţeşte capacitatea de legare a receptorului activat de proteina de cuplare aflată şi ea cu un pol în membrană şi cu celălalt în citoplasmă.

De aici se deduce că, de fapt, sunt două domenii de recunoaştere pe receptor care sunt relevante pentru activitatea unui agonist: domeniul extracelular pentru recunoaşterea agonistului şi domeniul citoplasmatic pentru legarea de proteine de cuplare. De aici apare posibilitatea ca receptorii să răspundă diferit la acelaşi agonist în diferite membrane, dacă proteinele de cuplare sunt diferite (30).

Agonism şi antagonism pe receptori. Variabilitatea receptorilor.

În conformitate cu teoria activităţii intrinseci deosebim:

-agonişti deplini care au activitate intrinsecă maximă

-agonişti parţiali care provoacă efecte submaximale.

Dacă se notează valoarea maximă a activităţii intrinseci cu 1 şi lipsa de activitate dată de antagonişti cu 0, agoniştii parţiali vor fi situaţi între aceste două valori.

Medicamentele care interacţionează cu receptorii prevenind exercitarea acţiunii unui agonist au fost numite antagonişti farmacologici specifici.

Antagonismul poate fi :

-competitiv când competiţia se desfăşoară pentru locul de afinitate al receptorului şi în acest caz creşterea progresivă a concentraţiei antagonistului inhibă răspunsul dat de agonist şi invers.

-necompetitiv când antagonistul se poate combina ireversibil cu receptorul său şi poate inhiba unele etape ale transferului de stimul. Afinitatea pentru agonist se păstrează, dar activitatea intrinsecă nu se poate manifesta.

Răspunsul la un drog depinde de numărul de receptori disponibili şi acest număr

poate fi afectat de prezenţa continuă a drogului, caz în care numărul lor scade (ex., receptorii la insulină), proces numit reglare descendentă (“down regulation”).

Procesul invers în care se constată creşterea numărului de receptori dacă stimularea este redusă (creştetrea sensibilităţii la adrenalină şi noradrenalină a organelor denervate) este numit reglare ascendentă (”up regulation”) (30).

Receptorii suplimentari sau “de rezervă” (“sparereceptors”) reprezintă un concept relativ recent introdus, concept ce ajută la explicarea faptului că sensibilitatea unei celule

Farmacologie

sau ţesut la o anumită concentraţie de agonist ar putea depinde nu numai de afinitatea receptorului de a fixa drogul, ci şi de concentraţia totală a receptorilor. De exemplu, dacă într-un ţesut sunt 90% receptori de “rezervă” atunci efectul agonist maxim va fi realizat numai prin ocuparea a 10% din numărul total de receptori. Astfel se explică de ce agoniştii cu afinitate slabă pentru receptori pot determina răspunsuri majore la concentraţii joase.

Demonstrarea existenţei unor locusuri de fixare multiplă pe anumiţi receptori, locusuri ce pot fi independente sau dependente unul de celălalt şi care pot avea capacitate de activare (de regulă prin mecanism allosteric) probează posibilitatea influenţării afinităţii sau eficacităţii unui drog de către alt drog.

Acest mod de interrelaţie a dus la cristalizarea conceptelor de antagonist allosteric şi de contraantagonist sau agonist invers. Descoperirea faptului că unele substanţe cum sunt betacarbolinele, deşi se fixează pe receptorul benzodiazepinic determină efecte stimulante (provoacă anxietate) a dus la noţiunea de agonist invers şi a fost explicată prin posibilitatea existenţei receptorului benzodiazepinic în multiple stări ce pot fi modificate prin acţiune la diferite locusuri allosterice (Haefely W., 1990)

Sisteme de mesageri secunzi

Neurotransmiţători, diferite substanţe reglatoare endogene şi unele medicamente agoniste analoage care acţionează receptorii specifici sunt consideraţi ca mesageri primi.

Mesagerii “primi” pot transmite mesajul chimic direct, influeţând funcţionalitatea canalelor ionice incorporate în macromoleculele receptoare sau pot transmite mesajul indirect prin intermediul unor mesageri secunzi care aparţin economiei metabolice celulare.

Implicarea mesagerilor secunzi în transmiterea informaţiei la nivelul celulelor implică un tip particular de receptor membranar şi prezenţa unor proteine membranare (polipeptida receptoare în formă de serpentină)(43).

Principalele sisteme de mesageri secunzi sunt :

● Sistemul format din proteinele G, adenilciclază şi AMPc

Farmacologie

Proteinele G reprezintă o familie de proteine reglatoare conţinând guanină ce se află în legătură cu diverşi receptori: muscarinici, α şi β -adrenergici, serotoninici, gabaergici şi dopaminergici.

În funcţie de ţesut, un agonist poate determina cuplarea cu una sau alta dintre proteinele de cuplare, realizându-se astfel efecte stimulatoare sau inhibitoare deşi receptorul poate fi acelaşi.

● Sistemul fosfatidilinozitolic.

Acest sistem implică prezenţa în membrană a fosfatidilinozitol-difosfatului (PIP2), implicat în transmiterea mesajului în vederea fosforilării proteinelor.

● Sistemul Ca/calmodulină

Creşterea calciului ionic liber din citosol poate servi ca mesager secund. El se poate lega de calmodulină sau de alte proteine fixatoare de calciu.

Complexul Ca/calmodulină activează un număr mare de enzime cum ar fi fosfodiesteraza implicată în hidroliza AMPc sau miokinaza lanţurilor uşoare (importantă pentru contracţia muşchiului neted)(43).

● Sistemul acizilor graşi

În 1994, Graber şi colaboratorii au descris un sistem de traducere a semnalului intracelular prin intermediul acizilor graşi proveniţi din fosfolipide membranare (acid arahidonic, acid oleic, acid linoleic etc), care se pot cupla la rândul lor cu sisteme anterioare descrise sau pot modula canale ionice (Ca+,K+,Cl-; Na+) .

Acţiunea medicamentelor la nivelul organitelor intracelulare

Diferite formaţiuni intracelulare pot fi locul de acţiune al medicamentelor:

-nucleul bogat in acizi nucleici este ţinta unor substanţe citotoxice. Agenţii alkilanţi polifuncţionali formează punţi pe catenele de ADN, împiedicând sinteza sa şi mitoza, ceea ce explică efectul anticanceros. Hormonii steroizi, după ce se combină cu un receptor din citoplasmă, pătrund în nucleu unde se fixează de ADN, modificând procesul de transcripţie al ARN-ului.

-ribozomii, unde are loc sinteza proteică, pot fi sediul de acţiune al unor antibiotice (ce pot interfera funcţia ribozomilor bacterieni - inhibând formarea proteinelor sau determinând formarea de polipeptide anormale).

Farmacologie

-mitocondriile, care conţin enzimele ce intervin în respiraţia celulară, reprezintă locul unde acţionează cianurile, care blocând citocromoxidaza întrerup reacţiile de oxidoreducere.

-lizozomii: glucocorticoizii în concentraţii mari stabilizează membranele lizozomale protejându-le de agresiunea generatoare de inflamaţie contribuind la efectul antiinflamator şi la proprietăţile antişoc ale acestei clase de medicamente.

Acţiunea medicamentelor la nivelul sinapselor

Una din cele mai importante caracteristici ale sinapselor o reprezintă capacitatea lor de a suferi influenţe reglatoare externe, inclusiv medicamentoase ceea ce face ca anumite funcţii să poată fi modulate (vezi detalierea în partea de farmacologie specială).

Acţiunea directă a medicamentelor asupra efectorilor

Acţiunea directă asupra structurilor efectoare implică probabil acţionarea sau blocarea unor receptori fenomene de membrană, ca şi intervenţia sistemelor mesagere secunde

Anumite substanţe acţionează în afara celulelor; de exemplu heparina care inhibă factorii coagulării ce se găsesc în sânge.

Unele medicamente acţionează direct asupra secreţilor glandulare – antiacidele gastrice, neutralizează acidul clorhidric din sucul gastric, mucoliticele desfac fibrele de mucină din secreţiile traheobronşice.

Mecanismul de acţiune al medicamentelor

Reprezintă preocuparea principală a farmacodinamiei. Studiul mecanismului de acţiune a medicamentului permite:

-diferenţierea între acţiunile primare “acţiuni” şi evenimentele declanşate de acestea “efecte” (care reprezintă un complex de reacţii ce au ca rezultat efectul farmacologic global)

-posibiltatea de a obţine un medicament cu acţiune ţintită cu un anumit mecanism de acţiune

-diminuarea efectelor secundare

-asocierea medicamentelor ştiinţific în strategia terapeutică.

Farmacologie

a.Mecanisme bazate pe acţiuni fizico-chimice simple

●Medicamente care acţionează formând un strat protector faţă de agenţii fizici sau chimici (unguentele cu silicon utilizate în industria chimică, unguentele ce absorb radiaţii ultraviolete).

●Unele substanţe sunt folosite în tratamentul intoxicaţiilor cu rol de a absorbi substanţele toxice din conţinutul gastrointestinal (cărbunele activat),

●Înlocuitorii de plasmă (sunt macromolecule cu rol în corectarea volemiei) pot fi: substituenţi de tip Dextran 40 sau 70 care sunt soluţii coloidale ce asigură presiunea osmotică şi cea coloid osmotică; substituenţi de tipul soluţie cloruro-sodică 0,9 % şi ser glucozat 33% - sunt soluţii fiziologice asigurând numai presiunea osmotică, de aceea efectul lor este scurt pentru că se elimină repede.

●Purgativele şi diureticele osmotice – sunt substanţe care ajunse în mediul intern atrag apa, realizând creşterea peristaltismului, respectiv a presiunii hidrostatice şi a filtrării glomerulare, favorizând epurarea organismului.

●Substanţe de contrast utilizate pentru radiodiagnostic (sulfatul de bariu)

●Substanţe care modifică pH-ul local: antiacidele (carbonatul de calciu sau de magneziu) şi spermicidele (acidifică mediul intravaginal)

●Substanţe care denaturează specific proteinele: nitratul de argint (pentru cauterizarea plăgilor), detergenţii şi halogenii peroxizi folosiţi ca dezinfectanţi (care denaturează structura lipoproteică a membranelor, respectiv blochează sistemele enzimatice ale bacteriilor).

●Substanţe utilizate ca şi chelatori - captează ionii metalici şi se elimină odată cu ei (pentru intoxicaţia cu arsenic se foloseşte dimercaptopropanolul).

b.Medicamente ce acţionează prin mecanisme enzimatice

	Activitatea enzimatică poate fi influenţată prin mai multe mecanisme:
●	inhibiţia enzimatică (aprotinina este inhibitor de tripsină şi

kalicreină folosit în tratamentul pancreatitelor acute şi a stărilor de şoc; AINS inhibă enzime producătoare de enzime),

● competiţia cu substratul enzimatic normal, astfel de medicamente se numesc antimetaboliţi şi se caracterizează prin aceea că există o asemănare foarte mare între structura lor chimică şi cea a substratului (metabolitului) normal. Enzima funcţionează normal, dar încorporează părţi anormale în produsul de

Farmacologie

sinteză (ex. sulfamidele au activitate antimicrobiană pentru că intră în competiţie de substrat cu acidul paraaminobenzoic şi îl înlocuiesc în sinteza microbiană de acid folic rezultând un produs fals, incapabil să mai asigure înmulţirea bacteriilor).

● Deplasarea coenzimei şi cuplarea cu apoenzimase formează complexe incapabile de a executa programul enzimei respective (anticoagulantele cumarinice deplasează vitamina K – ce are rol de coenzimă – de pe enzimele ce sintetizează protrombina şi alţi factori de coagulare).

● Unele vitamine joacă rol de coenzime, pe care organismul nu le poate sintetiza şi pe care le procură, în mod normal, din alimentaţie. În diverse carenţe acestea trebuie înlocuite prin aport medicamentos întrucât sunt esenţiale pentru metabolism (de ex. Vitamina B1 (tiamina) joacă rol de coenzimă în decarboxilarea alfa cetoacizilor la nivelul metabolismului glucidic; Vitamina B2 (riboflavina) are rol de coenzimă în unele etape enzimatice ale lanţului respirator; Vitamina B6 (piridoxina) este coenzimă în procesele legate de metabolizarea aminoacizilor, mai ales a triptofanului).

● Efecte allosterice pe enzime, medicamentul se leagă pe enzimă în alt loc decât situsul de activitate, producând o modificare a randamentului situsului de activitate.

c. Medicamente ce acţionează prin intermediul receptorilor

Receptorii reprezintă macromolecule cu rol de transmitere a informaţiei în cadrul unui sistem biologic. Localizarea lor poate fi :

●pe suprafaţa celulei (acetilcolina, hormonii, prostaglandinele)

● în interiorul celulei - citosol (pentru hormonii steroizi), intranuclear (pentru triiodotironina)

●la nivel sinaptic.

Au funcţie de traductori, transformând o informaţie aferentă (adusă de un mesager chimic) într-un răspuns celular. Din punct de vedere chimic sunt molecule care leagă selectiv, saturabil şi cu afinitate mare un ligant. Tipul receptorilor fiecărei celule este determinat genetic.

Celulele din organism primesc şi transmit informaţii. Transmisia se efectuează printr-un hormon sau prin sisteme de cuplaj celular.