Sostanza
Dose
Recettore/i
Effetto
Tutti i fenomeni biologici sono legati alla presenza di bersagli
che posseggono o meno una affinita’ chimica per le sostanze
(canali, proteine G,
enzimi, DNA, etc)
Sostanza
Recettori
(D)
(R)
Risposta
(DR)
D+R
DR
Figure 2-1 The distinction between drug binding and receptor activation. The rate constants k+1, k-1, β and α, which apply to the binding and activation reactions, respectively,
are referred to in the text (pp. 15-20). Ligand A is an agonist, because it leads to activation of the receptor (R), whereas ligand B is an antagonist.
Downloaded from: StudentConsult (on 29 September 2008 11:34 AM)
© 2005 Elsevier
k1
D+R
DR
k2
Ka =
Kd =
[DR]
[D] [R]
1
Ka
Kd =
[D][R]
[DR]
Affinita’
Quando [DR] = [R] allora Kd = [D]
Protocollo di binding (tipo 1)
([crescenti] di radioattivo
[R]
R
[3R]
R
[10R]
R
[30R]
R
R
R
R
R
R
R
R
R
+ tutti i non-specifici rispettivi
[DR]
= -KA([DR] - [RT])
[D]
[DR]
[D]
Pendenza = - KA
RT
[DR]
I due tipi di binding: tipo I e tipo II
Saturazione
Competizione
[X*]
[X*]
[3X*]
A* + R
KA =
AR
[AR]
[A][R]
[AR] = KA[A][R]
B+R
KB =
BR
[BR]
[B][R]
[BR] = KB[B][R]
RT = [R] + [AR] + [BR]
= [R] + KA[A][R] + KB[B][R]
= [R](1+ KA[A] + KB[B])
RT
[R] =
(1+ KA[A] + KB[B])
[AR]
=
RT
KA[A]RT
[AR] =
(1+ KA[A] + KB[B])
KA[A]RT
(1+ KA[A] + KB[B])
4000
[AR]
=
RT
KA[A]RT
3500
3000
2500
(1+ KA[A] + KB[B])
2000
1500
1000
500
0
0.001
0.5
0.01
0.1
IC50
KA = 1 + KB[B]*
IC50
Se KA e KB sono uguali:
KA =
1
IC50 - D*
1
10
100
Figure 2-1 The distinction between drug binding and receptor activation. The rate constants k+1, k-1, β and α, which apply to the binding and activation reactions, respectively,
are referred to in the text (pp. 15-20). Ligand A is an agonist, because it leads to activation of the receptor (R), whereas ligand B is an antagonist.
Downloaded from: StudentConsult (on 29 September 2008 11:34 AM)
© 2005 Elsevier
Agonista
efficacia 1
Agonista parziale efficacia 0-1 non inclusi
Antagonista
efficacia 0
competitivo
non-competitivo
*
nessuna attivita’
attivita’
*
*
Agonista inverso
*
Figure 2-7 The two-state model. The receptor is shown in two conformational states, 'resting' (R) and 'activated' R*, which exist in equilibrium. Normally, when no ligand is present, the
equilibrium lies far to the left, and few receptors are found in the R* state. For constitutively active receptors, an appreciable proportion of receptors adopt the R* conformation in the
absence of any ligand. Agonists have higher affinity for R* than for R, so shift the equilibrium towards R*. The greater the relative affinity for R* with respect to R, the greater the efficacy
of the agonist. An inverse agonist has higher affinity for R than for R* and so shifts the equilibrium to the left. A 'neutral' antagonist has equal affinity for R and R* so does not by itself
affect the conformational equilibrium but reduces by competition the binding of other ligands.
Downloaded from: StudentConsult (on 29 September 2008 11:34 AM)
© 2005 Elsevier
% risposta
100
Effetto terapeutico
Indice terapeutico
50
Margine di sicurezza
0
DE50
DE99
DL1 DL50
Dose mg/Kg
Indice terapeutico = DL50/DE50
Margine di sicurezza = DL1/DE99
Effetto tossico
effetto
Curva a campana
(bell-shaped curve)
[concentrazione]
Interazione dinamiche tra
sostanze chimiche
•
•
•
•
Additivo: 2 + 2 = 4. La combinazione degli effetti di due sostanze e’ uguale
alla somma degli efffetti di ciascuna sostanza che agisce da solo. Sinergismo: 2 + 2 = 8 La combinazione degli effetti di due sostanze e’
molto piu’ grande della somma degli effetti di ciascun agente che agisca da
solo.
Potenziamento: 2 + 0 = 10 Una sostanza che non ha effetto su un certo
sistema è in grado di amplificare la risposta di un seconda sostanza che
induce un effetto.
Antagonismo: 2 + (-1) = 1 Due sostanze, quando presenti insieme nello
stesso sistema, interferiscono l’uno con l’azione dell’altro.
Altri tipi di antagonismo
Antagonismo chimico (antidotismo)
- chelanti (dimercaprolo; British anti-lewisite)
- anticorpi
Antagonismo farmacocinetico
- interazione tra farmaci (barbiturici)
Antagonismo fisiologico su organi diversi
- aumento delle prestazioni cardiache e vasodilatatori
Antagonismo fisiologico sullo stesso organo
- fattori costrittori e β-agonisti
M3
bronco
M2
Nervo vago
costrizione
M1
β2
Ghiandola
Surrenale
dilatazione
circolazione
Modificazioni a breve termine della risposta
- Desensitizzazione
- Inattivazione
Risposta cellulare
Modificazioni a breve termine della risposta
- Desensitizzazione
- Inattivazione
Il recettore GABA-A come esempio riassuntivo
(tra alfa e beta)
(tra alfa e
gamma)
frequenza
tempo di apertura
diazepam
pentobarbital
Utilizzo delle benzodiazepine
Ansiolitico
Ipno-inducente
Preanestetico
Miorilassante
Astinenza da alcool
Anticonvulsivo
Utilizzo del flumazenil
Overdose da benzodiazepine
Classificazione chimica
R1
N
C
C
C
R7
N
R2
R3
Lo zolpidem non e’ una benzodiazepina
+ di 20 utilizzati
+ di 2000 testati
R4
R2’
Classificazione farmacocinetica
1) azione ultrabreve: zolpidem 4 ore
Ambien
triazolam
Halcion
2) azione breve
midazolam 6 ore
3) azione intermedia alprazolam 24 ore Xanax
4) azione lunga
diazepam60 ore Valium
flurazepam
Effetti indesiderati
Overdose
Effetti collaterali
sonnolenza
amnesia
confusione
minore coordinazione motoria
disinibizione
potenziamento degli effetti dell’alcool
Tolleranza
Dipendenza fisica
Effetto “rebound”
Altri farmaci ansiolitici
Buspirone: agonista parziale 5-HT1A
Propranololo: trattamento dei sintomi autonomici:
tremore
tachicardia
sudorazione
(tra alfa e beta)
(tra alfa e
gamma)
Utilizzo delle benzodiazepine
Ansiolitico
Ipno-inducente
Preanestetico
Miorilassante
Astinenza da alcool
Anticonvulsivo
Utilizzo del flumazenil
Overdose da benzodiazepine
60%
α1β2γ2
15%
10%
5%
Problema: le BDZ fanno troppe cose. Come possiamo creare farmaci diretti a singole
patologie?
Idea: Possiamo creare farmaci specifici per le singole subunita’ α.
Problema: Ma come facciamo a sapere quale subunita’ fa cosa?
Idea: Mutiamo i residui cruciali per il legame delle benzodiazepine delle singole
subunita’.
Istidina mutata sulla subunita’
sedativo
ansiolitico
anticonvulsivo
amnesico
Effetto delle
benzodiazepine
α1
perduto
rimasto
perduto
perduto
α2
rimasto
perduto
rimasto
rimasto
α3
rimasto
rimasto
rimasto
rimasto
α5
rimasto
rimasto
rimasto
perduto
I principali farmaci d’abuso
•
Oppioidi
•
•
Cocaina
•
Inibitori dei trasportatori della dopamina
•
Nicotina
•
Agonista recettori nicotinici
•
Cannabinoidi
•
Agonisti dei recettori CB1 and CB2
•
Fenciclidina (PCP)
•
Antagonista NMDA
•
Etanolo
•
Recettore GABA? Non specifico?
•
benzodiazepine
•
Modulatore recettore GABAA
agonisti: recettori µ, δ, and κ
Agonisti esogeni:
Recettori specifici:
Morfina: derivata dall’oppio, il succo
lattiginoso estratto per incisione dai semi immaturi
del Papaverum somniferum
µ, δ, κ
Agonisti endogeni:
Encefaline
Endorfine
Dinorfine
Endomorfine
Eroina: diamorfina, prodotta per acetilazione
dalla morfina
Petidina: totalmente di sintesi
Effetti specifici:
µ
δ
κ
analgesia
Si si si
euforia
Si no no
Depressione
respiratoria
Si no no
Cosa fare in caso di overdose ?
Naloxone, antagonista competitivo µ
Tolleranza: La diminuzione della risposta farmacologica
a somministrazioni ripetute del farmaco; vale a dire la
necessita’ di dosi crescenti per ottenere lo stesso effetto.
Anche: tolleranza eterologa o cross-tolleranza
Aumento della stimolazione (tempo o [agonista])
P
endocitosi
P
Diminuito accoppiamento
con la proteina G
P
P
β-arrestine
Desensibilizzazione
totale
Trattamento cronico
giornaliero con
morfina
Analgesia valutata
nel test dell’hot plate
Paw-withdrawal latency
β-arrestin 2 determines opiate tolerance
Bohn et al (2000), Nature
Reduced coupling
Reduced receptors
latency
Morphine dose-responses shifts in βarr-/- and wild-type mice
after chronic morphine treatment
Importante: un antagonista si comporterebbe nella maniera opposta
(upregulation)
desensibilizzazione
Agonista
down-regulation
Antagonista
Up-regulation
Dipendenza ed astinenza
•
La dipendenza e’ uno stato nel quale
l’organismo si comporta normalmente solo in
presenza del farmaco
–
Si manifesta come una dipendenza fisica o
psicologica quando il farmaco non e’ piu’
disponibile
Chronic morphine
Opioid receptor
Reduced sensitivity,
Reduced number
AC
Gi/o
PKA
Chronic morphine
Increases the expression of
AC I, AC VIII, PKA Reg II, and
PKA Cat
Forskolin = activator of Adenylyl cyclase (receptor independent)
Withdrawal
(Abstinence)
400
350
Heroin
300
250
200
150
100
50
0
0
10
20
30
time
40
50
60
Trattamenti utilizzati o ipotizzati per le tossicodipendenze:
Agonista che non presenta euforia per le sue proprieta’ farmacocinetiche
metadone
Agonista parziale
buprenorfina
Antagonista come terapia di supporto:
naltrexone
