Farmacodinâmica 2 Aspectos moleculares da ação farmacológica

História do conceito de sítio de ação (“receptor”) John Locke (1690): “Se soubéssemos as afecções mecânicas entre as partículas de ruibarbo (...) ópio e um homem (...) deveríamos ser capazes de prever de antemão que o ruibarbo irá purgar, e o ópio irá fazer com que o homem durma (...)” 1865: Kekulé hipotetiza a estrutura do anel benzênico. 1878: John Langley enuncia a existência de uma substância com a qual a pilocarpina e a atropina formam “compostos”. 1905: Langley usa o termo “substância receptiva” para explicar as ações da nicotina e do curare no músculo esquelético. 1909: A. V. Hill enuncia o conceito quantitativo de receptor em termos de uma reação que segue a lei da ação das massas

John Locke (1690): “Se soubéssemos as afecções mecânicas entre as partículas de ruibarbo (...) ópio e um homem (...) deveríamos ser capazes de prever de antemão que o ruibarbo irá purgar, e o ópio irá fazer com que o homem durma (...)”

1865: Kekulé hipotetiza a estrutura do anel benzênico.

1878: John Langley enuncia a existência de uma substância com a qual a pilocarpina e a atropina formam “compostos”.

1905: Langley usa o termo “substância receptiva” para explicar as ações da nicotina e do curare no músculo esquelético.

1909: A. V. Hill enuncia o conceito quantitativo de receptor em termos de uma reação que segue a lei da ação das massas

A. V. Hill (1909) Foca-se no curso temporal da contração do músculo reto abdominal do sapo, produzida pela nicotina. Demonstra que a curva concentração-efeito, no equilíbrio, é descrita pela equação “ Essa é a exata forma (...) e é forte evidência em favor de uma combinação entre a nicotina e algum constituinte do músculo”.

Foca-se no curso temporal da contração do músculo reto abdominal do sapo, produzida pela nicotina.

Demonstra que a curva concentração-efeito, no equilíbrio, é descrita pela equação

“ Essa é a exata forma (...) e é forte evidência em favor de uma combinação entre a nicotina e algum constituinte do músculo”.

Paul Ehrlich Enuncia o conceito moderno de receptor (“Corpora non agunt nisi fixata”), a partir de seu interesse na imunologia e quimioterapia de doenças infecciosas. 1909: descobre o Salvarsan, primeiro tratamento efetivo da sífilis.

Enuncia o conceito moderno de receptor (“Corpora non agunt nisi fixata”), a partir de seu interesse na imunologia e quimioterapia de doenças infecciosas.

1909: descobre o Salvarsan, primeiro tratamento efetivo da sífilis.

Alvos para a ação dos fármacos Receptores Receptores ligados a canais iônicos (alosterismo) Receptores de membrana Receptores ligados à tirosina quinase Receptores nucleares Canais iônicos Enzimas Moléculas transportadoras

Receptores

Receptores ligados a canais iônicos (alosterismo)

Receptores de membrana

Receptores ligados à tirosina quinase

Receptores nucleares

Canais iônicos

Enzimas

Moléculas transportadoras

Receptores Agonista Classe Efeito Abertura/fechamento canais iônicos Antagonista Bloqueio dos mediadores Ex.: Nicotina (Agonista nAChRs) Ex.: Danazol (Bloqueador rcpt estrogênio) Ativação / inibição enzimática Ex.: THC (Agonista CB 1 ) Modulação de canais iônicos Ex.: Diazepam (Ligante BZD) Expressão gênica Ex.: Etinilestradiol (Ligante rcpt estrogênio)

Superfamílias de receptores

Receptor 5-HT 3 Peters et al., 1993

Receptor GABA A Bicuculina Clordiazepóxido Berezhnoy et al., 2007

Receptores ligados a proteínas G heterotriméricas Free et al., 2007

Famílias de proteínas G heterotriméticas G i/o G α s G α olf G α 1,2,3 G α oA,B G α t1,2 G α z G β β 1- β 4, β 6 β 5 Gq G α q G α 11 G α 14 G α 15 G α 16 G 12 G α 12 G α 13 G γ  AC ↓ AC  K + ↓ Ca 2+  PDE6 ↓ cGMP ↓ AC  PLC β 1 Troca do ρ GTP

G i/o

G α s

G α olf

G α 1,2,3

G α oA,B

G α t1,2

G α z

G β

β 1- β 4,

β 6

β 5

Gq

G α q

G α 11

G α 14

G α 15

G α 16

G 12

G α 12

G α 13

G γ

Proteínas G monoméricas Lodish et al., 2005

Famílias de proteínas G monoméricas Ras: Associadas à MAPK; ativadas nas cascatas de rcpts ligados a TRK. Rho: Associadas à via JNK e p160MAPK; Ativadas por GEFs. ARF: Fatores de ribosilação; associados à ribosilação das proteínas G s heterotriméricas (cólera). Rab: Facilitam a formação de complexos SNARE. Ran: Associadas ao tráfego de proteína e RNA para e do núcleo; ativadas por GEFs como a RCC1.

Ras: Associadas à MAPK; ativadas nas cascatas de rcpts ligados a TRK.

Rho: Associadas à via JNK e p160MAPK; Ativadas por GEFs.

ARF: Fatores de ribosilação; associados à ribosilação das proteínas G s heterotriméricas (cólera).

Rab: Facilitam a formação de complexos SNARE.

Ran: Associadas ao tráfego de proteína e RNA para e do núcleo; ativadas por GEFs como a RCC1.

Transdução de sinal e proteínas G

Adenilato ciclase S Free et al., 2007 Sildenafil Teofilina Cafeína

Adenilato ciclase Lodish et al., 2005

S G α s AC9 S Ca 2+ -CaM S G α s AC8 PKC: S S G α s S G βγ (cond. atv. G α s) AC7 I Ca 2+ PKA: I PKC: I S G α s I G βγ I G α i AC6 I Ca 2+ PKA: I PKAC G α , ς S G α s I G βγ I G α i AC5 PKC: I S G α s S G βγ (cond. atv. G α s) AC4 S Ca 2+ -CaM PKC: S fraca CaMKII: I S G α s AC3 PKC: S S G α s S G βγ (cond. atv. G α s) AC2 S pela I de Ca 2+ -CaM PKC: S fraca CAMKIV: I S G α s I G βγ I G α o AC1 Cálcio Proteínoquinases Proteína G Isoforma

Alvos do AMPc PKA (proteínoquinase dependente do AMPc): Quinase direcionada a serina/treonina CNG (canais ligados a nucleotídeos cíclicos) no epitélio olfatório e nodo sinoatrial.

PKA (proteínoquinase dependente do AMPc): Quinase direcionada a serina/treonina

CNG (canais ligados a nucleotídeos cíclicos) no epitélio olfatório e nodo sinoatrial.

PKA

Canais iônicos ligados nucleotídeos cíclicos Free et al., 2007

Fosfolipase C Free et al., 2007

Proteínoquinase C Quinase direcionada a serina/treonina. É ativada na presença de altas [Ca 2+ ] i Ativação prolongada na presença de ésteres de forbol. PKC α , γ , β I & β II: S por DAG, fosfatidilserina (PS) e Ca 2+ PKC δ , ε , η , θ : Estimuladas por DAG e PS. PKC ς , ι / λ : Estimuladas por PS. Associadas à liberação de trmtr, regulação de canais iônics, controle do crescimento e diferenciação, e modificação da plasticidade neural.

Quinase direcionada a serina/treonina.

É ativada na presença de altas [Ca 2+ ] i

Ativação prolongada na presença de ésteres de forbol.

PKC α , γ , β I & β II: S por DAG, fosfatidilserina (PS) e Ca 2+

PKC δ , ε , η , θ : Estimuladas por DAG e PS.

PKC ς , ι / λ : Estimuladas por PS.

Associadas à liberação de trmtr, regulação de canais iônics, controle do crescimento e diferenciação, e modificação da plasticidade neural.

PKC Lodish et al., 2005

Lodish et al., 2005

Cálcio como sinalizador Células em repouso apresentam [Ca 2+ ] i de ~100 nM. Fontes externas: Canais de Ca 2+ operados por voltagem, canais de Ca 2+ operados por ligantes. Fontes internas: canais de Ca 2+ operados por depósitos  IP 3 R e rcpt de rianodina. Tampões citosólicos: Parvalbumina, calbindina, calretinina  regulam a forma e a duração do sinal e limitam-no espacialmente.

Células em repouso apresentam [Ca 2+ ] i de ~100 nM.

Fontes externas: Canais de Ca 2+ operados por voltagem, canais de Ca 2+ operados por ligantes.

Fontes internas: canais de Ca 2+ operados por depósitos  IP 3 R e rcpt de rianodina.

Tampões citosólicos: Parvalbumina, calbindina, calretinina  regulam a forma e a duração do sinal e limitam-no espacialmente.

Ca 2+ -calmodulina Sensor de cálcio que medeia a ligação do cálcio e a atv. bioquímica. Regula a contração da musculatura lisa (ligação a MLC), interação entre vias de sinalização, transcrição gênica, modificação de canais iônicos, e metabolismo. Diversas enzimas ativadas pela Ca 2+ /CaM são fosforilases.

Sensor de cálcio que medeia a ligação do cálcio e a atv. bioquímica.

Regula a contração da musculatura lisa (ligação a MLC), interação entre vias de sinalização, transcrição gênica, modificação de canais iônicos, e metabolismo.

Diversas enzimas ativadas pela Ca 2+ /CaM são fosforilases.

Lodish et al., 2005

Tráfego de agonistas

Tráfego de agonistas

β arr, dessensibilização e eficácia colateral Lodish et al., 2005

Fosforilação de proteínas Processo proeminente de diversas vias de sinalização. Associado a proteínoquinases e proteínofosfatases. PKs: Divididas em dois grupos, em função do aminoácido que fosforilam (serina/treonina e tirosina).

Processo proeminente de diversas vias de sinalização.

Associado a proteínoquinases e proteínofosfatases.

PKs: Divididas em dois grupos, em função do aminoácido que fosforilam (serina/treonina e tirosina).

Fosforilação como via de regulação

Fosforilação como via de regulação

Resumo: Rcpts ligados a proteínas G Ligantes: Aminas biogênicas, glucagon, vasopressina, ACTH, adenosina. Receptores: Receptores 7TM; domínio citosólico associado a uma prot. G heterotrimérica. Transdução de sinal: Segundos-mensageiros envolvendo AMPc, IP 3 /DAG ou GMPc.

Ligantes: Aminas biogênicas, glucagon, vasopressina, ACTH, adenosina.

Receptores: Receptores 7TM; domínio citosólico associado a uma prot. G heterotrimérica.

Transdução de sinal: Segundos-mensageiros envolvendo AMPc, IP 3 /DAG ou GMPc.

Tirosina quinases Catalizam a transferência de um fosfato para um resíduo tirosina em um polipeptídeo. Dividem-se em quinases receptoras e não-receptoras.

Catalizam a transferência de um fosfato para um resíduo tirosina em um polipeptídeo.

Dividem-se em quinases receptoras e não-receptoras.

Receptores ligados à tirosina quinase (RTKs) Lodish et al., 2005

RTKs Lodish et al., 2005

Receptores de citocinas Lodish et al., 2005

Epidermal growth factors (EGFs) e proteínas G monoméricas Lodish et al., 2005

Epidermal growth factors (EGFs) e proteínas G monoméricas Lodish et al., 2005

Epidermal growth factors (EGFs) e proteínas G monoméricas Lodish et al., 2005

PI-3 quinase Lodish et al., 2005

Guanilil ciclases Sítio de ligação do transmissor (ANP ou BNP) Atv Produção de NO Relaxa// mus. liso Vasodilatação Agr. plaquet. Trans. sínáptica Natriurese  PA Free et al., 2007

Produção de NO

Relaxa// mus. liso

Vasodilatação

Agr. plaquet.

Trans. sínáptica

Natriurese

 PA

Alvos do GMPc PKG (proteínoquinase dependente do GMPc): Quinase direcionada a serina/treonina  vasodilatação, regulação da pressão arterial, modulação da liberação de cálcio, modulação de receptores NMDA, regulação da apoptose e sobrevivência de nrns. CNGs: Fotorreceptores e epitélio olfativo. Fosfodiesterases: Regulação da atividade do AMPc.

PKG (proteínoquinase dependente do GMPc): Quinase direcionada a serina/treonina  vasodilatação, regulação da pressão arterial, modulação da liberação de cálcio, modulação de receptores NMDA, regulação da apoptose e sobrevivência de nrns.

CNGs: Fotorreceptores e epitélio olfativo.

Fosfodiesterases: Regulação da atividade do AMPc.

Nitratos orgânicos como vasodilatadores Os nitratos orgânicos reduzem o tônus da musculatura lisa vascular ativando a guanilato ciclase e elevando os níveis intracelulares de GMPc O agente causativo desse processo é o NO gerado a partir do nitrato orgânico. A geração de NO a partir do nitrato (via uma aldeído desidrogenase mitocondrial) depende de uma fonte de grupos sulfidrila livres. Lüllmann et al., 2005

Os nitratos orgânicos reduzem o tônus da musculatura lisa vascular ativando a guanilato ciclase e elevando os níveis intracelulares de GMPc

O agente causativo desse processo é o NO gerado a partir do nitrato orgânico.

A geração de NO a partir do nitrato (via uma aldeído desidrogenase mitocondrial) depende de uma fonte de grupos sulfidrila livres.

TNF Lodish et al., 2005

Antagonistas do TNF Salfeld & Kupper, 2007

Resumo: Rcpts com atv. enzimática intrínseca Rcps RTK Ligantes: Insulina, EGF, fator de crescimento de fibroblastos (FGF), neurotrofinas, outros fatores de crescimento. Receptores: α -hélice transmembranar única; atv. tirosina quinase intrínseca no domínio citosólico. Transdução de sinal: Via Ras-MAPK; via IP 3 /DAG; via PI-3 quinase. Rcpts citocinas Ligantes: Interferonas, eritropoietina, hormônio de crescimento, algumas interleucinas, outras citocinas. Receptores: α -hélice transmembranar única; folha β conservada no domínio extracelular; JAK quinase associada com domínio intracelular. Transdução de sinal: Ativação direta de fatores de transcrição STAT; via PI-3 quinase; via IP 3 /DAG; via Ras-MAPK. GCs Ligantes: Pleiotrofinas, hormônios. Receptores: α -hélice transmembranar única; atv. guanilato ciclase intrínseca no domínio citosólico. Transdução de sinal: Geração de GMPc. Vias NF- κ B Ligantes: Fator de necrose tumoral α , interleucina 1, antagonistas da TNF- α . Receptores: Toll. Transdução de sinal: Degradação dependente de fosforilação de proteína inibitória com liberação do fator de transcrição NF- κ B no citosol.

Rcps RTK

Ligantes: Insulina, EGF, fator de crescimento de fibroblastos (FGF), neurotrofinas, outros fatores de crescimento.

Receptores: α -hélice transmembranar única; atv. tirosina quinase intrínseca no domínio citosólico.

Transdução de sinal: Via Ras-MAPK; via IP 3 /DAG; via PI-3 quinase.

Rcpts citocinas

Ligantes: Interferonas, eritropoietina, hormônio de crescimento, algumas interleucinas, outras citocinas.

Receptores: α -hélice transmembranar única; folha β conservada no domínio extracelular; JAK quinase associada com domínio intracelular.

Transdução de sinal: Ativação direta de fatores de transcrição STAT; via PI-3 quinase; via IP 3 /DAG; via Ras-MAPK.

GCs

Ligantes: Pleiotrofinas, hormônios.

Receptores: α -hélice transmembranar única; atv. guanilato ciclase intrínseca no domínio citosólico.

Transdução de sinal: Geração de GMPc.

Vias NF- κ B

Ligantes: Fator de necrose tumoral α , interleucina 1, antagonistas da TNF- α .

Receptores: Toll.

Transdução de sinal: Degradação dependente de fosforilação de proteína inibitória com liberação do fator de transcrição NF- κ B no citosol.

Receptores nucleares Lodish et al., 2005

Glicocorticóides: Mecanismos de ação Mecanismo de trans-ativação básica: Maquinaria de transcrição opera em nível baixo; o complexo ligante-rcpt liga-se a um ou mais elementos de resposta a glicocorticóides (GREs) ‘positivos’ dentro da seqüência promotora, sobre-regulando a transcrição. Mecanismo de trans-repressão básica: Maquinaria de transcrição ativada constitucionalmente por fatores de transcrição (TF); o complexo ligante-rcpt liga-se a um GRE ‘negativo’ (nGRE), deslocando esses fatores e ↓ a expressão gênica. Mecanismo de transcrição precoce: A transcrição é conduzida, em altos níveis, pelos fatores de transcrição Jun e Fos , ligados ao sítio regulatório AP-1. Esse efeito é reduzido na presença do GR. Mecanismo de fator nuclear kB: Os fatores de transcrição P65 e P50 ligam-se ao sítio NFkB, promovendo a expressão gênica; esse mecanismo é bloqueado na presença do GR, que liga-se aos fatores de transcrição e bloqueia suas ações.

Mecanismo de trans-ativação básica: Maquinaria de transcrição opera em nível baixo; o complexo ligante-rcpt liga-se a um ou mais elementos de resposta a glicocorticóides (GREs) ‘positivos’ dentro da seqüência promotora, sobre-regulando a transcrição.

Mecanismo de trans-repressão básica: Maquinaria de transcrição ativada constitucionalmente por fatores de transcrição (TF); o complexo ligante-rcpt liga-se a um GRE ‘negativo’ (nGRE), deslocando esses fatores e ↓ a expressão gênica.

Mecanismo de transcrição precoce: A transcrição é conduzida, em altos níveis, pelos fatores de transcrição Jun e Fos , ligados ao sítio regulatório AP-1. Esse efeito é reduzido na presença do GR.

Mecanismo de fator nuclear kB: Os fatores de transcrição P65 e P50 ligam-se ao sítio NFkB, promovendo a expressão gênica; esse mecanismo é bloqueado na presença do GR, que liga-se aos fatores de transcrição e bloqueia suas ações.

Glicocorticóides: Mecanismos de ação

Resumo: Rcpts nucleares Ligantes: Moléculas lipofílicas, incluindo hormônios esteróides, tiroxina, retinóides e ácidos graxos. Receptores: Domínio de ligação ao DNA, domínio de ligação de hormônios, domínio variável. Transdução de sinal: Ativação do fator de transcrição pelo complexo ligante-receptor.

Ligantes: Moléculas lipofílicas, incluindo hormônios esteróides, tiroxina, retinóides e ácidos graxos.

Receptores: Domínio de ligação ao DNA, domínio de ligação de hormônios, domínio variável.

Transdução de sinal: Ativação do fator de transcrição pelo complexo ligante-receptor.

Canais iônicos Bloqueadores Classe Efeito Permeabilidade bloqueada Moduladores Aumento ou redução da probabilidade de abertura Ex.: Amilorida (Bloquedora canais Na + ) Ex.: Diidropiridina (Moduladora canais Na+)

Canais iônicos

TRPV1 A ativação desse receptor produz um influxo de cátions por um canal iônico, levando à despolarização de nrns nociceptivos. O influxo de cálcio no nrn nociceptivo, através do TRPV1, causa a liberação de substância P e peptídeo relacionado ao gene da calcitonina, um fenômeno chamado de inflamação neurogênica . Expressão em um subconjunto de nrns sensoriais pequenos ou médios que projetam-se da raiz dorsal, gânglio trigêmeo e gânglio nodoso para as camadas superficiais da medula e do trato solitário.

A ativação desse receptor produz um influxo de cátions por um canal iônico, levando à despolarização de nrns nociceptivos.

O influxo de cálcio no nrn nociceptivo, através do TRPV1, causa a liberação de substância P e peptídeo relacionado ao gene da calcitonina, um fenômeno chamado de inflamação neurogênica .

Expressão em um subconjunto de nrns sensoriais pequenos ou médios que projetam-se da raiz dorsal, gânglio trigêmeo e gânglio nodoso para as camadas superficiais da medula e do trato solitário.

Fatores que ativam o TRPV1 Capsaicina Prótons Calor Essa ativação produz correntes de cátions retificadoras, direcionadas para fora, com alta permeabilidade ao cálcio.

Capsaicina

Prótons

Calor

Essa ativação produz correntes de cátions retificadoras, direcionadas para fora, com alta permeabilidade ao cálcio.

Prostaglandinas modulam a atividade do TRPV1

Canais de sódio voltagem-dependentes

Resumo: Receptores ligados a canais iônicos Ligantes: Neurotransmissores, GMPc, estímulos físicos, IP 3 . Receptores: 4 ou 5 subunidades com um segmento homólogo em cada subunidade alinhando o canal. Transdução de sinal: Mudança localizada no potencial de membrana devido ao influxo de íons; elevação do Ca 2+ citosólico.

Ligantes: Neurotransmissores, GMPc, estímulos físicos, IP 3 .

Receptores: 4 ou 5 subunidades com um segmento homólogo em cada subunidade alinhando o canal.

Transdução de sinal: Mudança localizada no potencial de membrana devido ao influxo de íons; elevação do Ca 2+ citosólico.

Enzimas Inibidores Classe Efeito Inibição da reação normal Substrato falso Produção de metabólito anormal Pró-droga Produção da droga ativa Ex.: Sinvastatina (Inibidora HMG-CoA redutase) Ex.: Metildopa (Substrato falso HMG-CoA redutase) Ex.: Cortisona (Pró-droga p/ hidrocortisona)

Mecanismo de ação do captopril

Moléculas transportadoras Inibidores Classe Efeito Bloqueio do transporte Substrato falso Acúmulo de composto não-natural Ex.: Cocaína (Inibidora recaptação NE) Ex.: Metildopa (Substrato falso Recaptação NE)

Transportadores de glutamato Kanner e Zomot, 2008

Transportador bacterial de leucina

http://www.slideshare.net/caio_maximino/medicina1_aula4 Este trabalho está licenciado sob uma Licença Creative Commons Atribuição-Uso Não-Comercial-Compartilhamento pela mesma Licença 2.5 Brasil. Para ver uma cópia desta licença, visite http://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/2.5/br/ ou envie uma carta para Creative Commons, 171 Second Street, Suite 300, San Francisco, California 94105, USA.

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