Indice generale Prospettiva storica della chimica farmaceutica 1 JOHN L. NEUMEYER Storia ed evoluzione della chimica farmaceutica Gli sviluppi che hanno portato alle diverse classi di farmaci Diagnostica per immagini Prospettive future nel drug discovery Sommario 1 2 8 9 10 Parte I - Le basi della scoperta dei farmaci 1. Scoperta di farmaci da prodotti naturali A. DOUGLAS KINGHORN Introduzione Sostanze naturali e scoperta di farmaci Esempi selezionati di farmaci derivati da prodotti naturali Integratori nutrizionali contenenti ingredienti vegetali Prospettive future 12 12 14 4. Recettori ed azione dei farmaci 100 TIMOTHY J. MAHER e DAVID A. JOHNSON Introduzione Aspetti storici Affinità – il ruolo del legame chimico Affinità – il ruolo della conformazione Affinità – il ruolo della stereochimica Legame al recettore e scoperta di nuovi farmaci Relazione dose-effetto Localizzazione dei recettori presinaptici e postsinaptici Recettori e risposta biologica I sottotipi recettoriali I recettori riserva La natura dinamica dei recettori Direzioni future 116 18 25 27 Rassegna degli enzimi come recettori catalitici Concetti generali dell’inibizione enzimatica Conclusioni 116 121 132 6. Biotecnologie farmaceutiche: dagli acidi nucleici alla medicina personalizzata RONALD E. REID e ROBERT D. SINDELAR Introduzione Proprietà chimico-fisiche dei farmaci Stereochimica ed azione dei farmaci Drug design: scoperta e modificazione strutturale di nuovi candidati Affinamento della struttura del lead Modificazioni dei gruppi funzionali: isosteria e bioisosteria Sommario Introduzione La base chimica della biotecnologia farmaceutica Geni Applicazioni terapeutiche del DNA ricombinante Proprietà generali di agenti medicinali prodotti tramite biotecnologie Agenti medicinali prodotti tramite DNA-ricombinante Anticorpi monoclonali Terapia genica Farmacogenetica Farmacogenomica e medicina personalizzata Sommario Introduzione Approcci di chimica computazionale Tecniche di screening virtuale e sue applicazioni Calcolo di proprietà fisico-chimiche ed ADME Predizioni ADME Sommario Foye prime pagine (7b).indd XIV 105 106 111 112 113 114 5. Disegno di farmaci attraverso inibizione enzimatica STEPHEN KERR 2. Progettazione dei farmaci e relazione dei gruppi funzionali con l’attività farmacologica 30 JAMES J. KNITTEL e ROBIN M. ZAVOD 3. Modellistica molecolare e progettazione in silico dei farmaci XIANG-QUN (SEAN) XIE 100 100 101 103 103 104 105 30 32 43 49 52 54 58 61 61 62 76 89 89 93 7. Farmaci peptidici e proteici MICHAEL MOKOTOFF Introduzione Proprietà chimiche e fisiche dei peptidi e delle proteine 134 134 136 145 153 154 158 169 172 183 186 192 198 198 199 8-10-2009 10:18:05 XV INDICE GENERALE Conseguenze del metabolismo e della distribuzione del farmaco Principali metodi per la sintesi di peptidi Modificazioni topologiche di peptidi Ormoni ad attività terapeutica di natura peptidica e proteica e loro analoghi Altri peptidi e proteine biologicamente importanti Casi clinici 8. Farmaci antisenso MARILYN K. SPEEDIE Introduzione Progettazione di farmaci antisenso di prima generazione Terapia farmacologica Nuovi bersagli e prospettive future 9. Proprietà fisicochimiche e biofarmaceutiche dei farmaci e farmacocinetica SUNIL S. JAMBHEKAR Introduzione Fisiologia del tratto gastrointestinale Fattori chimicofisici che influenzano l’assorbimento dei farmaci Fattori che influenzano l’assorbimento dei farmaci da forme farmaceutiche solide e sospensioni Farmacocinetica Sommario 10. Metabolismo dei farmaci DAVID A. WILLIAMS 202 205 211 213 225 225 228 228 230 233 235 Introduzione Cenni storici su leggi e regolamenti riguardanti il farmaco Supervisione legale sui farmaci Foye prime pagine (7b).indd XV 364 364 365 366 367 367 367 369 369 371 371 372 Parte II - Farmaci attivi su neurorecettori ed enzimi 238 238 238 243 252 259 281 284 Introduzione 284 Vie metaboliche 285 Fattori che influenzano il metabolismo 286 Biotrasformazione dei farmaci (fase 1) 287 Reazioni di coniugazione dei farmaci (fase 2) 316 Vie di eliminazione 325 Metabolismo dei farmaci ed età 326 Polimorfismo genetico 328 Biodisponibilità orale 331 Metabolismo extraepatico 334 Aspetti stereochimici del metabolismo dei farmaci 336 Bioattivazione metabolica: ruolo nell’epatotossicità, nelle reazioni idiosincrasiche e nella carcinogenesi chimica 337 Interazione tra farmaci 347 Differenze di sesso e metabolismo dei farmaci 353 Vie metaboliche principali 353 Casi clinici 358 11. Legislazione statunitense sul farmaco DOUGLAS J. PISANO Approvazione e sviluppo di nuovi farmaci Studi preclinici Richiesta di autorizzazione alla sperimentazione di nuovi farmaci (INDA) Richiesta di approvazione di un nuovo farmaco (NDA) Composti biologici Farmaci orfani Procedure abbreviate (ANDA) Fase IV, farmacovigilanza e NDA integrative Regolamenti sui farmaci da banco (Legge di Durham-Humphrey, 1951) Regolamentazione del mercato Violazioni e sanzioni Considerazioni conclusive 361 361 361 363 I recettori dei farmaci: aspetti generali 374 e prospettive DAVID J. TRIGGLE La storia Classificazione dei recettori Struttura dei recettori Studi di genomica Aspetti quantitativi dell’attività recettoriale I recettori come entità di riconoscimento I recettori come sistemi di trasduzione I recettori come specie regolate Recettori “riabilitati” 374 374 381 384 386 387 392 393 394 12. Farmaci attivi sulla neurotrasmissione colinergica 396 E. KIM FIFER Introduzione Recettori della acetilcolina Farmaci che agiscono sulla trasmissione colinergica Antagonisti nicotinici: bloccanti neuromuscolari Casi clinici 13. Recettori adrenergici e farmaci attivi sulla neurotrasmissione adrenergica ROBERT K. GRIFFITH 396 398 403 420 427 429 Introduzione Biosintesi, deposito e rilascio della noradrenalina Ricaptazione (reuptake) e metabolismo della noradrenalina Caratterizzazione dei sottotipi recettoriali adrenergici Rilevanza terapeutica dei sottotipi recettoriali adrenergici Relazioni struttura-attività degli agonisti adrenergici Relazioni struttura-attività degli antagonisti adrenergici β-antagonisti Farmaci che influenzano la biosintesi di noradrenalina/adrenalina 429 431 431 433 435 437 446 448 450 8-10-2009 10:18:06 XVI INDICE GENERALE Farmaci che influenzano il rilascio, il riassorbimento e il metabolismo della noradrenalina 452 Alcaloidi dell’ergot 452 Casi clinici 454 14. Recettori della serotonina e farmaci attivi sulla neurotrasmissione serotoninergica RICHARD A. GLENNON e MALGORZATA DUKAT 458 480 482 486 486 487 488 495 502 503 505 Introduzione Neuroanatomia ed elettrofisiologia del sistema nervoso Considerazioni terapeutiche per l’uso degli anestetici locali Aspetti chimici e farmacodinamica degli anestetici locali Casi clinici 17. Inibitori delle fosfodiesterasi KEVIN DALBY 505 507 510 513 522 524 Il sistema enzimatico delle fosfodiesterasi Farmaci inibitori delle fosfodiesterasi 524 530 Parte III - Agenti farmacodinamici Introduzione Stadi dell’analgesia Farmacocinetica degli anestetici volatili Teorie sul meccanismo dell’anestesia Idrocarburi alogenati ed eteri Anestetici di uso clinico Agenti usati per via endovenosa Casi clinici Foye prime pagine (7b).indd XVI 551 551 556 556 569 536 536 536 538 539 543 543 547 549 571 Introduzione Classificazione delle crisi Meccanismo d’azione dei farmaci anticonvulsivanti Farmaci anticonvulsivanti Farmaci antiepilettici in fase III di sperimentazione clinica Casi clinici 21. Antidepressivi DAVID A. WILLIAMS 571 572 575 577 596 596 600 Introduzione Classificazione delle patologie depressive Basi biologiche della depressione Approcci generali per il trattamento della depressione I farmaci antidepressivi in psicoterapia Effetti delle proprietà fisico-chimiche e della stereochimica sull’attività antidepressiva Metabolismo ed interazione dei farmaci Farmaci specifici Terapia elettroconvulsivante Casi clinici 22. Farmaci psicoterapeutici: agenti antipsicotici ed ansiolitici RAYMOND G. BOOTH 600 602 603 605 611 612 613 615 654 655 659 Le malattie mentali Schizofrenia Ansia e disturbi dell’ansia Casi clinici 23. Allucinogeni, stimolanti e droghe d’abuso correlate RICHARD A. GLENNON SEZIONE 1 FARMACI ATTIVI SUL SISTEMA NERVOSO CENTRALE 18. Anestetici generali TIMOTHY J. MAHER Introduzione Fisiologia del sonno Valutazione e sviluppo di nuovi ipnotici Classificazione degli ipnotici Casi clinici 20. Farmaci anticonvulsivanti BARBARA LEDUC Contesto storico Caratteristiche dei neurotrasmettitori Neurotrasmettitori amminoacidici eccitatori Neurotrasmettitori amminoacidici inibitori Glicina Sviluppi futuri 16. Inibitori della conduzione dell’impulso nervoso MATTHIAS C. LU 551 456 Recettori della serotonina Il trasportatore della serotonina Sommario 15. Neurotrasmettitori amminoacidici del sistema nervoso centrale TIMOTHY J. MAHER 19. Sedativi ipnotici WILLIAM SOINE 659 659 674 687 691 Agenti psicotomimetici/allucinogeni Stimolanti centrali Designer Drugs Plasticità neuronale e droghe d’abuso Casi clinici 24. Analgesici oppioidi DAVID S. FRIES 691 703 708 711 713 715 Introduzione Peptidi oppioidi endogeni e loro funzioni fisiologiche Recettori oppioidi Neurologia dell’abuso e della dipendenza da droghe 715 716 718 722 8-10-2009 10:18:07 XVII INDICE GENERALE Relazioni struttura-attività (SAR) degli agonisti dei recettori µ SAR di agonisti dei recettori κ SAR di agonisti dei recettori δ SAR dei peptidi oppioidi Metabolismo degli oppioidi Modelli del recettore oppioide µ Farmaci specifici Casi clinici 725 729 729 729 730 732 733 742 25. Farmaci usati nel trattamento delle malattie neuromuscolari: agenti antiparkinson e spasmolitici 745 RAYMOND G. BOOTH Rassegna delle malattie neuromuscolari Morbo di Parkinson Disturbi spastici Casi clinici 745 745 757 763 SEZIONE 2 FARMACI ATTIVI SUL SISTEMA CARDIOVASCOLARE 26. Farmaci cardiaci: glucosidi cardiaci, antianginosi e antiaritmici 766 AHMED S. MEHANNA Farmaci per il trattamento dell’insufficienza cardiaca 766 Farmaci per il trattamento dell’angina 775 Farmaci per il trattamento delle aritmie cardiache 782 Farmaci antiaritmici in fase III: protocolli clinici 790 Casi clinici 790 27. Diuretici GARY O. RANKIN Introduzione Formazione dell’urina La regolazione normale della formazione dell’urina Patologie Approcci terapeutici generali Classi dei farmaci diuretici Casi clinici 28. Inibitori dell’enzima di conversione dell’angiotensina, antagonisti e calcio-antagonisti MARC HARROLD Il sistema renina-angiotensina Ruolo del sistema renina-angiotensina nelle patologie vascolari Generalità sulla terapia farmacologica relativa al sistema renina-angiotensina Inibitori dell’enzima di conversione dell’angiotensina Antagonisti del recettore dell’angiotensina II Ruolo del calcio e dei canali del calcio nella contrazione della muscolatura liscia vasale Disturbi cardiovascolari associati con canali del calcio voltaggio-dipendenti Foye prime pagine (7b).indd XVII 793 793 793 795 795 796 796 809 810 Bloccanti dei canali del calcio Casi clinici 29. Simpaticolitici centrali e periferici; vasodilatatori DAVID A. WILLIAMS Ipertensione cardiovascolare Ipertensione arteriosa polmonare Casi clinici 30. Antilipoproteinemici e inibitori della sintesi del colesterolo MARC HARROLD 832 841 844 844 870 875 877 Chimica e biochimica dei lipidi plasmatici 877 Malattie e disturbi causati dalle iperlipotroteinemie 882 Terapie che agiscono sul metabolismo delle lipoproteine 884 Sequestranti degli acidi biliari 884 Inibitori della HMG CoA reduttasi 886 Ezetimibe, inibitore dell'assorbimento del colesterolo 891 Fibrati 893 Acido nicotinico 896 Casi clinici 898 31. Antitrombotici, trombolitici, coagulanti e sostituti emoplasmatici MATTHIAS C. LU e THOMAS L. LEMKE Introduzione Condizioni patologiche che richiedono terapia antitrombotica Approcci generali alla terapia anticoagulante Anticoagulanti orali Anticoagulanti correlati all’eparina Inibitori diretti della trombina (DTI) Antiaggreganti piastrinici Agenti trombolitici Tossicità degli antitrombotici e dei trombolitici Coagulanti Sostituti emoplasmatici Casi clinici 901 901 902 905 906 908 913 916 923 926 927 929 934 SEZIONE 3 FARMACI CHE AGISCONO SUI SISTEMI ORMONALI 810 812 813 813 825 830 832 32. Insulina e farmaci 938 per il trattamento del diabete ROBIN M. ZAVOD, JOHN L. KRSTENANSKY, e BRUCE L. CURRIE Introduzione Biochimica e patogenesi del diabete Insulina Sviluppo di farmaci correlati ad altri ormoni Agenti ipoglicemizzanti orali Casi clinici 938 941 944 949 951 959 8-10-2009 10:18:07 XVIII INDICE GENERALE 33. Corticosteroidi DUANE D. MILLER, ROBERT W. BRUEGGEMEIER e JAMES T. DALTON 963 Introduzione Nomenclatura e struttura degli steroidi Meccanismo d’azione degli ormoni steroidei Storia e stati patologici Biosintesi Metabolismo Sviluppo dei farmaci corticosteroidei Relazioni struttura-attività Antagonisti dei corticosteroidi Meccanismo d’azione dei corticosteroidi Farmacologia ed applicazioni cliniche Casi clinici 963 964 966 968 969 971 972 987 989 990 991 995 34. Funzioni della tiroide e farmaci tiroidei ALI R. BANIJAMALI 999 Introduzione Biochimica e fisiologia Malattie della tiroide Agenti terapeutici Analoghi degli ormoni tiroidei Casi clinici 999 999 1007 1009 1013 1019 35. Omeostasi del calcio ROBIN M. ZAVOD 1023 Introduzione Regolazione ormonale dei livelli sierici di calcio Meccanismi fisiologici Malattie collegate all’irregolarità dell’omeostasi del calcio Terapie farmacologiche per l’osteoporosi Terapie farmacologiche per l’iperparatiroidismo Terapie farmacologiche per l’ipercalcemia maligna Casi clinici 1023 1023 1026 1027 1030 1039 1039 1040 SEZIONE 4 FARMACI ATTIVI SUL SISTEMA IMMUNITARIO 36. Farmaci anti-infiammatori non steroidei RONALD BORNE, MARK LEVI e NORMAN WILSON Introduzione Ruolo dei mediatori chimici nell’infiammazione Approccio terapeutico alle malattie artritiche Classificazione terapeutica Farmaci usati per il trattamento della gotta Casi clinici 1042 1042 1045 1050 1051 1087 1092 37. Antistaminici e farmaci antiallergici ed antiulcera correlati 1095 WENDEL L. NELSON Introduzione Foye prime pagine (7b).indd XVIII 1095 Chimica Proprietà fisiologiche dell’istamina Inibitori del rilascio dell’istamina Inibitori dell’istamina già rilasciata Agonisti e antagonisti del recettore H3 Agonisti ed antagonisti del recettore H4 Casi clinici SEZIONE 5 1095 1096 1100 1101 1116 1116 1117 CHEMIOTERAPICI 38. Antibiotici e antimicrobici LESTER A. MITSCHER, THOMAS L. LEMKE e ELMER J. GENTRY Introduzione Aspetti storici Approccio terapeutico generale Farmaci antimicrobici Casi clinici 39. Farmaci antiparassitari THOMAS L. LEMKE 1120 1120 1122 1123 1129 1180 1182 Considerazioni generali 1182 Malattie da protozoi 1182 Approcci generali alla terapia delle patologie da protozoi 1187 Terapia farmacologica per le infezioni protozoarie 1187 Infezioni elmintiche 1200 Infezioni da ectoparassiti 1207 Casi clinici 1210 40. Antifungini ROBERT K. GRIFFITH Introduzione Micosi Bersagli biochimici per la chemioterapia antifungina Polieni che alterano la membrana Inibitori della biosintesi dell’ergosterolo Allilammine e altri inibitori della squalene epossidasi Morfoline Inibitori della biosintesi della parete cellulare Casi clinici 41. Antimicobatterici THOMAS L. LEMKE Considerazioni generali Malattie specifiche Approccio generale alla terapia farmacologica Terapia farmacologica della tubercolosi Terapia farmacologica del MAC Lebbra Casi clinici 42. Cancro e chemioterapia VICTORIA F. ROCHE Introduzione Stato della malattia Approcci terapeutici generali 1213 1213 1213 1215 1216 1217 1223 1224 1225 1227 1230 1230 1230 1233 1233 1244 1246 1250 1252 1252 1256 1258 8-10-2009 10:18:07 XIX INDICE GENERALE Classi terapeutiche dei farmaci antitumorali Casi clinici 43. Agenti antivirali e inibitori della proteasi PATRICK M. WOSTER 1259 1300 1303 Introduzione Struttura e classificazione dei virus Replicazione virale, effetti cellulari e patogenesi Malattie virali Chemioterapia virale Casi clinici 1303 1303 1305 1309 1313 1338 Parte IV - Gestione dello stato patologico 44. Asma e broncopneumopatia cronica ostruttiva S. WILLIAM ZITO 1342 Asma Approcci terapeutici generali per il trattamento e la gestione dell’asma Classi di farmaci usati per il trattamento dell’asma e della BPCO Broncopneumopatia cronica ostruttiva Casi clinici 45. La salute dell’uomo DUANE D. MILLER, ROBERT W. BRUEGGEMEIER, JAMES T. DALTON Introduzione Ormoni sessuali Foye prime pagine (7b).indd XIX 1342 1345 1346 1373 1377 1379 1379 1381 La scoperta degli androgeni Fisiologia Biosintesi degli androgeni Metabolismo degli androgeni Meccanismo d’azione degli androgeni Farmaci per il trattamento dell’insufficienza androgena senile Trattamento delle malattie prostatiche Farmaci per la disfunzione erettile Casi clinici 1381 1382 1383 1385 1386 1387 1398 1410 1416 46. La salute della donna ROBIN M. ZAVOD 1420 Introduzione Ormoni sessuali: ciclo riproduttivo Ormoni steroidei Applicazioni terapeutiche Casi clinici 1420 1420 1423 1439 1461 APPENDICE A Valori di pKa di alcuni farmaci e di altri acidi e basi DAVID A. WILLIAMS 1466 APPENDICE B Valore del pH di liquidi tissutali DAVID A. WILLIAMS 1478 Indice dei farmaci 1479 Indice analitico 1487 8-10-2009 10:18:08