Como uma das funções das prostaglandinas é proteger o trato digestivo contra a ação do ácido gástrico, a medicação com aspirina ou outra substância similar pode causar indigestão, úlceras e mesmo sangramento. Todas as drogas antiinflamatórias não esteróides, inclusive a aspirina, podem causar azia, indigestão e úlceras pépticas. Compostos tamponados podem diminuir os efeitos irritantes diretos da aspirina. Esses produtos contêm um antiácido que cria um ambiente alcalino para facilitar a dissolução da aspirina e reduzir o tempo de contato da droga com o revestimento do estômago. Mas, já que o tamponamento não pode contrabalançar a diminuição na formação das prostaglandinas, a aspirina tamponada também pode irritar o estômago. A aspirina com revestimento entérico é projetada para atravessar intacta o estômago, dissolvendo- se apenas no intestino delgado, minimizando assim a irritação direta. Mas a aspirina com revestimento pode ser absorvida de forma errada.
Como uma das funções das prostaglandinas é proteger o trato digestivo contra a ação do ácido gástrico, a medicação com aspirina ou outra substância similar pode causar indigestão, úlceras e mesmo sangramento. Todas as drogas antiinflamatórias não esteróides, inclusive a aspirina, podem causar azia, indigestão e úlceras pépticas. Compostos tamponados podem diminuir os efeitos irritantes diretos da aspirina. Esses produtos contêm um antiácido que cria um ambiente alcalino para facilitar a dissolução da aspirina e reduzir o tempo de contato da droga com o revestimento do estômago. Mas, já que o tamponamento não pode contrabalançar a diminuição na formação das prostaglandinas, a aspirina tamponada também pode irritar o estômago. A aspirina com revestimento entérico é projetada para atravessar intacta o estômago, dissolvendo- se apenas no intestino delgado, minimizando assim a irritação direta. Mas a aspirina com revestimento pode ser absorvida de forma errada.
Farmacocinética 1 Absorção e distribuição de drogas
História
1937: “Kinetics of distribution of substances administered to the body”, T. Teorell – Funda o campo da farmacocinética, baseando-se em modelos compartimentais.
Década de 1970: Primeiros movimentos na direção de conceitos fisiológicos (principalmente depuração e volume).
Definição do problema
Para que um fármaco exerça seu efeito fisiológico, ele deve ser processado pelo corpo e transportado até seu receptor.
A farmacocinética estuda esses processos, ou seja:
Liberação
Absorção
Distribuição
Metabolismo
Excreção
Princípios gerais [FÁRMACO LIVRE] DOSE DO FÁRMACO Absorção Liberação Metabolização Excreção Metabolização [METABÓLITOS ATIVOS] [METABÓLITOS INATIVOS] “ Corpora non agunt nisi fixata” – Paul Ehrlich LOCAL DE AÇÃO TERAPÊUTICA Reservatórios (tecidos) Local de ação inesperada
Farmacocinética clínica
Além de ser uma importante ferramenta na condução da pesquisa básica e aplicada, e ser um componente essencial no desenvolvimento de novos fármacos, a farmacocinética é uma ferramenta valiosa para a prescrição e para a avaliação da terapia medicamentosa.
Para a maior parte das aplicações clínicas, podemos representar a distriuição das drogas no corpo por um compartimento único no qual as concentrações da droga são uniformes.
Farmacocinética clínica Estratégia de concentração-alvo
A razão pela qual medimos a concentração de drogas no plasma ou no sangue é que as relações CONCENTRAÇÃO-RESPOSTA são menos variáveis do que as relações DOSE-RESPOSTA.
Dado que a maior parte dos efeitos adversos de uma droga são dose-dependentes, a monitoração das concentrações é mais útil quando combinada com informações farmacocinéticas.
Farmacocinética clínica Estratégia de concentração-alvo
Antipsicóticos
Drogas anti-câncer
Estimação da dose inicial Nível-alvo Dose de carga Dose de manutenção Início da terapia Avaliação da terapia Resposta do paciente Nível da droga Refinamento da estimativa inicial Ajuste da dose
Exemplo: Monitoração dos níveis séricos de digoxina
Smith e Haber (1970), “Digoxin itoxication: The relationship of clinical presentation to serum digoxin concentration”.
Uma dose de manutenção de 0.25 mg/dia é comumente prescrita para pacientes com função renal normal.
Essa dose corresponde a um nível pré-dose de digoxina de 1.4 ng / mL.
Nenhum paciente utilizando uma dose menor do que 1.6 ng / mL apresenta toxicidade, e todos os pacientes com níveis de digoxina acima de 3.0 ng / mL apresentam toxicidade.
Existe um amplo intervalo entre 1.6 e 3.0 ng / mL no qual uma parcela apresenta toxicidade e uma parcela não apresenta.
(Smith e Haber, 1970) Farmacocinética clínica
Conceitos importantes para a determinação da concentração-alvo
Volume de distribuição aparente (V d )
Meia-vida de eliminação (t 1/2 )
Depuração (CL E )
(Atkinson Jr., 2007) Farmacocinética clínica
Esses conceitos descrevem o “modelo-padrão” da farmacocinética, uma descrição na qual a eliminação é expressa em termos de depuração (volume de droga excretado por unidade de tempo) e a distribuição é expressa em termos de volume.
Esse modelo-padrão é derivado de uma equação simples de equilíbrio de massas , que relaciona a quantidade M(t) de droga no corpo em um ponto t , a taxa a(t) com a qual a droga entra no corpo em um tempo t , e a taxa e(t) com a qual a droga é eliminada do corpo em uma tempo t.
Farmacocinética clínica
Equilíbrio de massas Farmacocinética clínica
Essa equação não só é complicada, como também não é muito útil: nenhum desses componentes é mensurável.
O único componente que podemos mensurar é C(t) , a concentração da droga em algum compartimento do sangue (sangue total, soro ou plasma).
Portanto, o problema prático da farmacocinética é como “ derivar o máximo possível de informação sobre como as moléculas são manejadas pelo corpo somente a partir das concentrações plasmáticas [dessa droga] ” (Källén, 2008)
Equilíbrio de massas e o problema da farmacocinética Farmacocinética clínica
Volume aparente de distribuição
Algumas vezes, o tratamento medicamentoso é iniciado com uma dose do tipo bolo, de forma a produzir uma resposta terapêutica rápida.
P. ex.: um paciente com fibrilação atrial pode receber uma dose intravenosa de 0.75 mg de digoxina como terapia inicial, de forma a controlar a taxa ventricular.
Farmacocinética clínica
(Atkinson Jr., 2007) Extrapolação que representa a [ ] que seria alcançada se a dose fosse instantaneamente distribuída “ As concentrações mensuradas mantém-se sobre a linha de extrapolação porque o equilíbrio de distribuição é alcançado vagarosamente após a administração da dose de digoxina. Essa parte da curva de nível plasmático é chamada de fase de distribuição . Essa fase reflete a natureza multicompartimental da distribuição da digoxina a partir do espaço intravascular até os tecidos periféricos” (Atkinson Jr., 2007, p. 14) Farmacocinética clínica
Usando a concentração C 0 para calcular o volume aparente de distribuição Farmacocinética clínica
O volume aparente de distribuição é anatomicamente impossível
Do ponto de vista fisiológico, podemos explicar esse fenômeno ao observarmos que uma droga costuma ter maior afinidade por tecidos do que pelo plasma.
O volume aparente de distribuição é o volume de PLASMA que é necessário para chegar à diluição observada da dose inicial.
Farmacocinética clínica
Meia-vida, depuração e a continuidade da terapia medicamentosa
Depois que uma terapia é iniciada com uma dose maciça, a manutenção de um estado terapêutico sustentado muitas vezes depende da administração de doses adicionais da droga, de forma a compensar a quantidade de droga que foi eliminada ou metabolizada.
Para a maior parte das drogas, a eliminação é um processo de primeira ordem , no qual a taxa de eliminação é diretamente proporcional à concentração da droga no plasma. Nesse caso, os parâmetros importantes são a meia-vida e a depuração.
Farmacocinética clínica
(Lüllman et al., 2005) Farmacocinética clínica
Farmacocinética clínica
Depuração
A função de depuração CL(t) é definida como o fator de proporcionalidade
CL(t) é a taxa com a qual o plasma é depurado da droga (unidade: vol/t).
Assume-se que essa função tem um limite, CL( ∞) , do qual se aproxima rapidamente conforme t -> ∞
Farmacocinética clínica
Conseqüências para a equação de equilíbrio de massas Farmacocinética clínica
Em muitas situações, podemos assumir que a depuração plasmática depende do tempo, e CL(t) é uma constante.
Se a depuração é constante, podemos computá-la a partir das concentrações plasmáticas seguindo a fórmula
Farmacocinética clínica
Meia-vida
A função T 1/2 (t) definida por
mede o tempo necessário para diminuir a concentração plasmática da droga em 50% em relação à concentração no tempo t .
Quando t -> ∞ , essa função aproxima-se do limite, T 1/2 (t) ->t 1/2 meia-vida plasmática
Farmacocinética clínica
Taxa de eliminação terminal
A existência desse limite significa que, para grandes t ,
Farmacocinética clínica
Curso temporal da concentração da droga no plasma Farmacocinética clínica
Curso temporal da concentração da droga no plasma
O curso temporal fásico da concentração plasmática das drogas representa a soma dos processos constituintes de absorção , distribuição e eliminação .
Quando a distribuição é significativamente mais rápida do que a eliminação, existe uma queda inicial rápida (fase α , distribuição) e então uma queda retardada mais lenta (fase β , eliminação) .
Farmacocinética clínica
Função de Bateman
Quando a droga é distribuída mais rapidamente do que é absorvida, o curso temporal pode ser descrito pela função de Bateman
onde k 1 é a taxa de absorção e k 2 a taxa de eliminação.
Farmacocinética clínica
Posologia
Quando uma substância é administrada em intervalos regulares por um período relativamente longo, a ascensão e queda da concentração plasmática é determinada pela relação entre a meia-vida e o intervalo de tempo entre as doses.
Se a administração ocorre antes que a dose anterior tenha sido completamente eliminada, a nova dose irá acumular-se à anterior.
Uma droga não se acumula para sempre; após um período, um estado de equilíbrio ( steady-state ) é alcançado, porque o processo de eliminação é dependente da concentração.
Farmacocinética clínica
Steady-state
A concentração no estado de equilíbrio (C ss ) depende da quantidade D de droga administrada por intervalo τ e da taxa de depuração
Essa é a concentração-alvo Farmacocinética clínica
Liberação
Definição: Método de dispersão do princípio ativo a partir da formulação
Aplica-se fundamentalmente a compostos administrados oralmente
Componentes:
Liberação da droga a partir de uma pílula, tablete, cápsula, etc.
Dissolução de drogas ativas no trato GI
Equação de Noyes-Whitney
dW/dt : taxa de dissolução
A : área da superfície
C : concentração no meio de dissolução
C s : concentração na camada de difusão
D : coeficiente de difusão
L : Espessura da camada de difusão
Descreve a taxa de dissolução de uma droga
Conseqüências práticas:
Quanto maior a área da superfície, maior a taxa de dissolução
Quanto maior a espessura da camada de difusão, menor a taxa de dissolução
Liberação
Exemplo: Aspirinas tamponadas vs. não-tamponadas vs. revestimento entérico
Ácido araquidônico Prostaglandina G2 Cascata bioquímica Resposta inflamatória Cicloxigenase Aspirina não-tamponada X X
Indigestão
Gastrite
Úlceras
Dissolução no estômago
Liberação Ácido araquidônico Prostaglandina G2 Cascata bioquímica Resposta inflamatória Cicloxigenase Aspirina tamponada X X Menos tempo de contato
↓ Indigestão
↓ Gastrite
↓ Úlceras
Liberação Ácido araquidônico Prostaglandina G2 Cascata bioquímica Resposta inflamatória Cicloxigenase Aspirina c/ revestimento entérico X X Dissolução no intestino delgado
↓ Indigestão
↓ Gastrite
↓ Úlceras
Absorção
A velocidade da absorção depende da via de administração. Quanto mais rápida a absorção,menor o tempo ( t max ) necessário para alcançar a concentração plasmática máxima ( c max ), maior a c max , e mais cedo se inicia a queda dos níveis plasmáticos.
Absorção
Definição: Movimentação da droga a partir do sítio de administração/liberação até a circulação
Exige a entrada das moléculas no compartimento vascular
Biodisponibilidade sistêmica: Fração da dose administrada que, de fato, alcança a circulação
Goldberg M, Gomez-Orellana I (2003). Challenges for the oral delivery of macromolecules. Nature Reviews Drug Discovery 2: 289-295
Absorção
Via transcelular
Via paracelular
Trans-citose e endocitose mediada por receptor
Endocitose para o sistema linfático
Goldberg M, Gomez-Orellana I (2003). Challenges for the oral delivery of macromolecules. Nature Reviews Drug Discovery 2: 289-295
Movimentos transmembranares
Transporte passivo
Filtragem de moléculas pequenas
Transporte ativo
Difusão facilitada
Fagocitose e pinocitose
Movimentos transmembranares: Difusão passiva
Difusão passiva pelos fosfolipídeos da membrana, de acordo com a lei de Fick
onde D é o coeficiente de difusão, μ i é o potencial químico da espécie i , x é a posição, c i é concentração, R é a constante universal dos gases, e T é a temperatura absoluta.
Para que ocorra, a droga deve ser lipossolúvel e não-ionizada.
Movimentos membranares: Transporte ativo
Qualquer molécula que apresente afinidade pelo transportador pode permear por essa via, mas há um gasto de energia.
Saturável; sujeito à competição.
Lembremos que a quantidade de droga eliminada em um tempo infinito pode ser descrita como
D deve ser igual à quantidade de droga absorvida (equilíbrio das massas). Essa integral corresponde à área sobre a curva (AUC)
AUC e biodisponibilidade
A área sob a curva (AUC) é independente da rota de administração quando as doses e a biodisponibilidade são iguais. A AUC pode ser utilizada para determinar a biodisponibilidade ( F ) de uma droga.
Biodisponibilidade e C ss
A biodisponibilidade irá, naturalmente, modificar a concentração-alvo desejada; para maiores biodisponibilidades, a concentração da droga na formulação é quase igual à concentração da droga no sistema, e o contrário é verdadeiro para biodisponibilidades baixas.
Fatores que afetam a liberação e a absorção
Desintegração do veículo
Coeficiente de partição
Solubilidade
pH da droga
Concentração da droga
Superfície de absorção
Fluxo sangüíneo
pH ambiental
Estados patológicos
Interações medicamentosas ou alimentares
Coeficiente de partição e absorção
Dado que a lipossolubilidade é tão importante para alguns o transporte transmembranar, tentou-se definir se esta característica prevê a atividade das drogas.
O coeficiente de partição óleo/água descreve a a razão nas concentrações de componentes não-ionizados nas duas soluções.
Coeficiente de partição e absorção
pH e absorção Ácidos Bases Doam H + Aceitam H + H A H + + B - H + + A - H B Forma ionizada Forma não-ionizada
pH e absorção
Se uma droga ácida estiver em um ambiente com baixo pH, o que ocorre com ela?
1. Sistema em equilíbrio (Princípio de LaChatlier) 2. H + do ambiente ácido H A H + + A - 3. A forma não-ionizada predomina H A H + + A -
pH e absorção
Como isso afeta a absorção?
H A H + + A - H A Conseqüência prática:
Drogas que são ácidos fracos encontram-se na forma lipossolúvel em maior quantidade em um pH ácido
Drogas que são bases fracas encontram-se na forma lipossolúvel em maior quantidade em um pH básico
Eliminação na primeira passagem
Após a absorção no trato GI, o sangue do sistema portal leva o fármaco ao fígado antes de sua entrada na circulação sistêmica.
Esse fármaco pode ser metabolizado na parede intestinal, no sangue do sistema portal, ou no fígado (+ comum)
Eliminação na primeira passagem
CL: taxa de eliminação/[droga]
Q: fluxo sanguíneo hepático (~90 l/h)
O efeito da eliminação hepática de primeira passagem sobre a biodisponibilidade é expresso como uma RAZÃO DE EXTRAÇÃO:
Biodisponibilidade sistêmica
A biodisponibilidade sistêmica de um fármaco (F) pode ser prevista a partir da extensão da absorção (f) e da razão de extração (ER):
(L)ADME e o modelo-padrão
Distribuição
Após a entrada na circulação, a droga deve ser distribuída “ para seu local de ação, permeando através das várias barreiras que separam esses compartimentos” (Katzung)
Administração oral Absorção no trato GI Sistema portal Fígado Circulação sangüínea ÓRGÃOS
Distribuição
Difusão aquosa
Difusão lipídica
Transportadores especiais
Endocitose e exocitose
Via transcelular
Via paracelular
Trans-citose e endocitose mediada por receptor
Endocitose para o sistema linfático
Goldberg M, Gomez-Orellana I (2003). Challenges for the oral delivery of macromolecules. Nature Reviews Drug Discovery 2: 289-295
Ligação dos fármacos às proteínas plasmáticas
Em concentrações terapêuticas no plasma, muitos fármacos encontram-se principalmente na forma ligada.
A albumina plasmática é a proteína que mais se liga a fármacos; a β -globulina e a glicoproteína ácida também ligam alguns fármacos.
A ligação saturável às vezes leva a uma relação não-linear entre a dose do fármaco e a concentração de sua porção ativa. Ex. fenilbutazona
Uma extensa ligação protéica retarda a eliminação do fármaco.
A competição entre fármacos pela ligação protéica pode levar a interações medicamentosas clinicamente importantes. Ex.: sulfonamidas
Ligação dos fármacos às proteínas plasmáticas
Uma droga não-ligada pode entrar e sair de um tecido.
Wasan KM, Brocks DR, Lee SD, Sachs-Barrable K, Thronton SJ (2008). Impact of lipoproteins on the biological activity and disposition of hydrophobic drugs: Implications for drug discovery. Nature Reviews Drug Discovery 2: 289-295
Uma droga não-ligada também pode ligar-se a proteínas plasmáticas como albumina; isso restringe a capacidade da droga em penetrar em um tecido, afetando a depuração e o volume de distribuição.
Uma vez no tecido, uma droga não-ligada pode ligar-se inespecificamente a proteínas tissulares ou ao alvo farmacológico.
Drogas não-ligadas no plasma também podem se associar com lipoproteínas, diminuindo a capacidade da droga em penetrar em um tecido.
A endocitose mediada por receptor das lipoproteínas pode resultar em um aumento no acúmulo da droga em tecidos que expressam altos níveis desse receptor.
Os componentes lipídicos e proteicos de uma lipoproteína podem afetar a expressão e função de enzimas metabólicas.
Interações entre a droga e produtos da degradação da lpoproteína podem alterar o transporte intracelular.
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