Farmacodinámica

Temas de farmacodinámica

La farmacodinámica ( DP ) es el estudio de los efectos bioquímicos y fisiológicos de los fármacos (especialmente los fármacos ). Los efectos pueden incluir los que se manifiestan en animales (incluidos los humanos), microorganismos o combinaciones de organismos (por ejemplo, infección ).

La farmacodinámica y la farmacocinética son las principales ramas de la farmacología , siendo en sí mismo un tema de biología interesado en el estudio de las interacciones entre sustancias químicas endógenas y exógenas con organismos vivos.

En particular, la farmacodinámica es el estudio de cómo un fármaco afecta a un organismo, mientras que la farmacocinética es el estudio de cómo el organismo afecta al fármaco. Ambos juntos influyen en la dosis , el beneficio y los efectos adversos . La farmacodinámica a veces se abrevia como PD y la farmacocinética como PK, especialmente en la referencia combinada (por ejemplo, cuando se habla de modelos PK / PD ).

La farmacodinámica hace especial hincapié en las relaciones dosis-respuesta , es decir, las relaciones entre la concentración y el efecto del fármaco . ^[1] Un ejemplo dominante son las interacciones fármaco-receptor según el modelo

${\displaystyle {\ce {L + R <=> LR}}}$

donde L , R y LR representan concentraciones de ligando (fármaco), receptor y complejo ligando-receptor, respectivamente. Esta ecuación representa un modelo simplificado de dinámica de reacción que se puede estudiar matemáticamente a través de herramientas como mapas de energía libre .

Definición IUPAC

Farmacodinámica : estudio de las acciones farmacológicas sobre los sistemas vivos, incluidas las reacciones y la unión a los constituyentes celulares, y las consecuencias bioquímicas y fisiológicas de estas acciones. ^[2]

Efectos en el cuerpo

La mayoría de las drogas

1. imitar o inhibir procesos fisiológicos / bioquímicos normales o inhibir procesos patológicos en animales o
2. inhiben procesos vitales de endoparásitos o ectoparásitos y organismos microbianos.

Hay siete acciones principales relacionadas con las drogas: ^[3]

• Acción estimulante a través del agonismo directo del receptor y efectos posteriores.
• acción depresiva a través del agonismo directo del receptor y efectos posteriores (ej .: agonista inverso )
• Acción bloqueante / antagonista (como con los antagonistas silenciosos ), el fármaco se une al receptor pero no lo activa.
• acción estabilizadora, el fármaco no parece actuar ni como estimulante ni como depresor (ej .: algunos fármacos poseen actividad receptora que les permite estabilizar la activación general del receptor, como buprenorfina en individuos dependientes de opioides o aripiprazol en esquizofrenia, todo dependiendo de la dosis y el destinatario)
• intercambiar / reemplazar sustancias o acumularlas para formar una reserva (ej .: almacenamiento de glucógeno )
• reacción química beneficiosa directa como en la captación de radicales libres
• reacción química nociva directa que puede resultar en daño o destrucción de las células, a través de daño tóxico o letal inducido ( citotoxicidad o irritación )

Algunos mecanismos moleculares de los agentes farmacológicos.

Actividad deseada

La actividad deseada de un fármaco se debe principalmente a la focalización exitosa de uno de los siguientes:

• Membrana celular interrupción
• Reacción química con efectos posteriores
• Interacción con proteínas enzimáticas
• Interacción con proteínas estructurales
• Interacción con proteínas transportadoras
• Interacción con los canales iónicos
• Unión de ligando a receptores :
  • Receptores de hormonas
  • Receptores neuromoduladores
  • Receptores de neurotransmisores

Alguna vez se pensó que los anestésicos generales actuaban alterando las membranas neurales, alterando así el influjo de Na ⁺ . Los antiácidos y los agentes quelantes se combinan químicamente en el cuerpo. La unión enzima-sustrato es una forma de alterar la producción o el metabolismo de sustancias químicas endógenas clave , por ejemplo, la aspirina inhibe de forma irreversible la enzima prostaglandina sintetasa (ciclooxigenasa) , evitando así la respuesta inflamatoria . La colchicina , un fármaco para la gota, interfiere con la función de la proteína estructural tubulina , mientras que Digitalis, un fármaco que todavía se utiliza en la insuficiencia cardíaca, inhibe la actividad de la molécula portadora, la bomba de Na-K-ATPasa . La clase más amplia de fármacos actúa como ligandos que se unen a receptores que determinan los efectos celulares. Tras la unión al fármaco, los receptores pueden provocar su acción normal (agonista), acción bloqueada (antagonista) o incluso acción opuesta a la normal (agonista inverso).

En principio, un farmacólogo apuntaría a una concentración plasmática objetivo del fármaco para un nivel de respuesta deseado. En realidad, hay muchos factores que afectan este objetivo. Los factores farmacocinéticos determinan las concentraciones máximas y las concentraciones no pueden mantenerse con una consistencia absoluta debido a la degradación metabólica y el aclaramiento excretor. Pueden existir factores genéticos que alterarían el metabolismo o la acción del fármaco en sí, y el estado inmediato del paciente también puede afectar la dosis indicada.

Efectos indeseables

Los efectos indeseables de una droga incluyen:

• Mayor probabilidad de mutación celular ( actividad cancerígena )
• Una multitud de acciones variadas simultáneas que pueden ser perjudiciales.
• Interacción (aditiva, multiplicativa o metabólica)
• Daño fisiológico inducido o condiciones crónicas anormales

Ventana terapéutica

Artículo principal: Ventana terapéutica

La ventana terapéutica es la cantidad de medicamento entre la cantidad que produce un efecto ( dosis efectiva ) y la cantidad que produce más efectos adversos que los efectos deseados. Por ejemplo, la medicación con una pequeña ventana farmacéutica debe administrarse con cuidado y control, por ejemplo, midiendo con frecuencia la concentración en sangre del fármaco, ya que fácilmente pierde efectos o produce efectos adversos.

Duración de la acción

La duración de la acción de un fármaco es el tiempo que el fármaco en particular es eficaz. ^{[4] La} duración de la acción es función de varios parámetros, incluida la vida media plasmática , el tiempo para equilibrar el plasma y los compartimentos diana, y la tasa de desvío del fármaco de su diana biológica . ^[5]

Enlace y efecto del receptor

La unión de ligandos (fármaco) a los receptores se rige por la ley de acción de masas que relaciona el estado a gran escala con la velocidad de numerosos procesos moleculares. Las velocidades de formación y no formación se pueden utilizar para determinar la concentración de equilibrio de los receptores unidos. La constante de disociación de equilibrio está definida por:

${\displaystyle {\ce {L + R <=> LR}}}$                      ${\displaystyle K_{d}={\frac {[L][R]}{[LR]}}}$

donde L = ligando, R = receptor, los corchetes [] denotan concentración. La fracción de receptores unidos es

${\displaystyle {p}_{LR}={\frac {[LR]}{[R]+[LR]}}={\frac {1}{1+{\frac {K_{d}}{[L]}}}}}$

Donde es la fracción de receptor unida por el ligando.${\displaystyle {p}_{LR}}$

Esta expresión es una forma de considerar el efecto de un fármaco, en el que la respuesta está relacionada con la fracción de receptores unidos (ver: ecuación de Hill ). La fracción de receptores unidos se conoce como ocupación. La relación entre ocupación y respuesta farmacológica suele ser no lineal. Esto explica el llamado fenómeno de reserva del receptor , es decir, la concentración que produce el 50% de ocupación es típicamente más alta que la concentración que produce el 50% de la respuesta máxima. Más precisamente, la reserva de receptores se refiere a un fenómeno por el cual la estimulación de sólo una fracción de la población de receptores completa aparentemente provoca el efecto máximo alcanzable en un tejido particular.

La interpretación más simple de la reserva de receptores es que es un modelo que establece que hay un exceso de receptores en la superficie celular de lo necesario para un efecto completo. Con un enfoque más sofisticado, la reserva del receptor es una medida integradora de la capacidad inductora de respuesta de un agonista (en algunos modelos de receptor se denomina eficacia intrínseca o actividad intrínseca ) y de la capacidad de amplificación de señal del receptor correspondiente (y su señalización descendente). vías). Por tanto, la existencia (y magnitud) de la reserva del receptor depende del agonista ( eficacia), tejido (capacidad de amplificación de la señal) y efecto medido (vías activadas para provocar la amplificación de la señal). Como la reserva del receptor es muy sensible a la eficacia intrínseca de los agonistas, por lo general se define solo para los agonistas completos (de alta eficacia). ^{[6] [7] [8]}

A menudo, la respuesta se determina en función de log [ L ] para considerar muchos órdenes de magnitud de concentración. Sin embargo, no existe una teoría biológica o física que relacione los efectos con el logaritmo de concentración. Es conveniente para fines gráficos. Es útil señalar que el 50% de los receptores se unen cuando [ L ] = K _d .

El gráfico que se muestra representa la respuesta concentrada para dos agonistas del receptor hipotéticos, trazados de forma semilogarítmica. La curva hacia la izquierda representa una potencia más alta (la flecha de potencia no indica la dirección de aumento) ya que se necesitan concentraciones más bajas para una respuesta dada. El efecto aumenta en función de la concentración.

Farmacodinámica multicelular

El concepto de farmacodinámica se ha ampliado para incluir la farmacodinámica multicelular (MCPD). MCPD es el estudio de las propiedades estáticas y dinámicas y las relaciones entre un conjunto de fármacos y una organización cuatridimensional multicelular dinámica y diversa. Es el estudio del funcionamiento de un fármaco en un sistema multicelular mínimo (mMCS), tanto in vivo como in silico . La farmacodinámica multicelular en red (Net-MCPD) amplía aún más el concepto de MCPD para modelar redes genómicas reguladoras junto con vías de transducción de señales, como parte de un complejo de componentes que interactúan en la célula. ^[9]

Toxicodinámica

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Artículo principal: Toxicodinámica

La farmacocinética y la farmacodinamia se denominan toxicocinética y toxicodinámica en el campo de la ecotoxicología . Aquí, la atención se centra en los efectos tóxicos en una amplia gama de organismos. Los modelos correspondientes se denominan modelos toxicocinético-toxicodinámicos. ^[10]

Ver también

• Mecanismo de acción
• Relación dosis-respuesta
• Farmacocinética
• PROMOCIONAME
• Farmacodinamia antimicrobiana
• Compañia farmaceutica
• Regresión de Schild

Referencias

1. Lees P, Cunningham FM, Elliott J (2004). "Principios de farmacodinámica y sus aplicaciones en farmacología veterinaria". J. Vet. Pharmacol. Ther . 27 (6): 397–414. doi : 10.1111 / j.1365-2885.2004.00620.x . PMID  15601436 .
2. Duffus, J. (1 de enero de 1993). "Glosario para químicos de términos utilizados en toxicología (Recomendaciones de la IUPAC 1993)" . Química pura y aplicada . 65 (9): 2003–2122. doi : 10.1351 / pac199365092003 .
3. "Introducción a la farmacología" . PsychDB .
4. Carruthers SG (febrero de 1980). "Duración de la acción del fármaco". Soy. Fam. Médico . 21 (2): 119–26. PMID 7352385 . 
5. Vauquelin G, Charlton SJ (octubre de 2010). "Enlace y reenlace duradero de la diana como mecanismos para prolongar la acción del fármaco in vivo" . Br. J. Pharmacol . 161 (3): 488–508. doi : 10.1111 / j.1476-5381.2010.00936.x . PMC 2990149 . PMID 20880390 .  
6. Ruffolo RR Jr (diciembre de 1982). "Repase conceptos importantes de la teoría del receptor". J. Auton. Pharmacol . 2 (4): 277–295. doi : 10.1111 / j.1474-8673.1982.tb00520.x . PMID 7161296 . 
7. Dhalla AK, Shryock JC, Shreeniwas R, Belardinelli L (2003). "Farmacología y aplicaciones terapéuticas de los ligandos del receptor de adenosina A1". Curr. Cima. Medicina. Chem . 3 (4): 369–385. doi : 10.2174 / 1568026033392246 . PMID 12570756 . 
8. Gesztelyi R, Kiss Z, Wachal Z, Juhasz B, Bombicz M, Csepanyi E, Pak K, Zsuga J, Papp C, Galajda Z, Branzaniuc K, Porszasz R, Szentmiklosi AJ, Tosaki A (2013). "El efecto superable de FSCPX, un antagonista irreversible del receptor de adenosina A (1), sobre la acción inotrópica negativa de los agonistas completos del receptor de adenosina A (1) en la aurícula izquierda aislada de cobaya". Arco. Pharm. Res . 36 (3): 293-305. doi : 10.1007 / s12272-013-0056-z . PMID 23456693 . S2CID 13439779 .  
9. Zhao, Shan; Iyengar, Ravi (2012). "Farmacología de sistemas: análisis de redes para identificar mecanismos multiescala de acción de los fármacos" . Revista anual de farmacología y toxicología . 52 : 505–521. doi : 10.1146 / annurev-pharmtox-010611-134520 . ISSN 0362-1642 . PMC 3619403 . PMID 22235860 .   
10. Li Q, Hickman M (2011). "Evaluación toxicocinética y toxicodinámica (TK / TD) para determinar y predecir la neurotoxicidad de las artemisininas" . Toxicología . 279 (1–3): 1–9. doi : 10.1016 / j.tox.2010.09.005 . PMID 20863871 . 

Enlaces externos

Wikimedia Commons tiene medios relacionados con la farmacodinámica .

• Vijay. (2003) Software predictivo para el diseño y desarrollo de fármacos . Desarrollo y regulación farmacéutica 1 ((3)), 159-168.
• Werner, E., Biología de sistemas multicelulares in silico y genomas mínimos , DDT vol 8, no 24, págs. 1121–1127, diciembre de 2003. (Introduce los conceptos MCPD y Net-MCPD)
• Dr. David WA Bourne, Facultad de Farmacia de OU Recursos farmacocinéticos y farmacodinámicos .
• Introducción a la farmacocinética y la farmacodinámica.