Farmacovigilanza: recettori farmacologici e processi di autorizzazione dei farmaci

Recettori e Farmaci

Recettori: i farmaci non generano un effetto ma agiscono modificando l'attività dei recettori; in seguito, alla loro somministrazione, il loro PA entra in circolazione e viene trasportato fino ad un target con il quale interagisce. In particolare, i farmaci, possono antagonizzare recettori cellulari superficiali, antagonizzare recettori nucleari, inibire enzimi, bloccare canali ionici, inibire trasportatori, inibire proteine coinvolte nella trasduzione del segnale. La maggioranza viene riconosciuta da un tipo specifico di cellula e poi agirà sulla sua superficie o all'interno della stessa, stimolando o inibendo i recettori. Il recettore è una macromolecola, facente parte dell'organismo, che lega un farmaco e avvia l'effetto dello stesso; la maggior parte sono proteine che hanno subito modifiche post-trasduzionali, come legami covalenti con carboidrati, lipidi e fosfati. I principali recettori sono quelli di membrana e possono essere di molti tipi diversi (più il recettore è interno alla cellula e più sarà il tempo per attivarlo):

1. Recettori accoppiati a proteine G: legano soprattutto ormoni e neurotrasmettitori, ne abbiamo circa 2000 molto diversi tra loro; hanno un'unica catena polipeptidica che attraversa 7 volte la membrana plasmatica, con il sito di legame a livello extracellulare tra la quinta e la sesta. Le proteine G possono essere Gs (stimolanti) se attivano l'adenilato ciclasi oppure Gi (inibitorie) se inibiscono l'adenilato ciclasi che normalmente produce AMPc e poi PKA. Ma possono essere anche Gq se producono fosfolipasi C che produce DAG e IP3 con liberazione di calcio e produzione di PKC. Tutte queste sono G-alpha, sono eterotrimeriche, legano il GDP e hanno attività idrolitica sul GTP. Ci sono anche le alpha O che sono recettori per ammine biogene, oppioidi e cannabinoidi e quelle beta gamma che fanno da ancoraggio per le alpha ed è essenziale per essa. AMPc è un secondo messaggero ma una volta formato è importante che venga degradato velocemente per non avere un effetto troppo duraturo, viene degradato dalle fosfodiesterasi in AMP. NO e CO sono altri secondi messaggeri che non sono ne idrofili e ne idrofobi.
2. Recettori accoppiati a chinasi: hanno attività enzimatica intrinseca, sono proteine mono passo (attraversano solo 1 volta la membrana), hanno un dominio catalitico che è in grado di fosforilare l'amminoacido tirosina. Sono recettori per fattori di crescita come PDGF e insulina che è coinvolta nel metabolismo del glucosio, essa lega il recettore che avvia delle cascate di trasduzione del segnale, tra cui la traslocazione del trasportatore Glut-4 alla membrana plasmatica, con l'ingresso del glucosio si avvia la glicogenosintesi, la glicolisi e la sintesi degli acidi grassi.
3. Recettori toll-like: sono espressi soprattutto da cellule deputate alla risposta immunitaria contro i microrganismi e sono importanti per il loro riconoscimento. Dopo la loro stimolazione possono produrre ossigeno, attivare la cascata del complemento, attivare l'interferone, attivare cellule natual killer, produrre citochine e chemochine, produrre molecole di adesione, produrre proteine e peptidi.
4. Recettori per l'adesione cellulare: sono responsabili dell'interazione fra le cellule e il microambiente della matrice cellulare; trasducono i segnali provenienti dalla matrice per regolare crescita, motilità, forma, differenziamento e posizione nell'organismo delle cellule. Esempi sono caderine che attivano Tyr-K, selectine che attivano vie associate a proteine G e integrine che attivano la cascata delle MAP-K. Rovelizumab è un anticorpo monoclonale diretto contro le proteine di adesione cellulare CD11 e CD18, presenti nei leucociti e li sopprime in caso di iper-attività; oppure,Natalizumab che è anti-integrine alpha4 e blocca la fuoriuscita dei linfociti dai vasi sanguigni, inibendo l'ingresso nel tessuto nervoso.
5. Recettori per le citochine: sono recettori mono passo, il recettore dopo il legame con la citochina, si ha l'attivazione di JAK1 e JAK3 e sono necessaria perché la loro inibizione limita l'espansione delle cellule T e la loro differenziazione; c'è anche JAK2 che è associata ai recettori per eritropoietina e trombopoietina e la sua mutazione è responsabili di neoplasie. Queste JAK vengono autofosforilate e fosforilano a loro volta i recettori citochinici e le STAT che formano un dimero e si accumulano nel nucleo dove regolano l'espressione genica.
6. Recettori per il TNF: che è il principale mediatore dell'apoptosi, è implicato nel controllo dell'infiammazione, dell'immunità e della patogenesi di molte malattie degenerative croniche. Possono essere di tipo 1 (legano la forma trimerica) o di tipo 2 (sistema immunitario). Ci sono anche antagonisti del TNF come Infliximab che è un anticorpo monoclonale.
7. Canali ionici: hanno il canale dove passa lo ione e il filtro di selettività o gate che fa entrare o meno gli ioni. I farmaci si legano al canale ionico e impediscono il passaggio dello ione; altri si legano ai siti sui canali e possono intensificare o inibire i normali processi. Esempi sono Lidocaina che blocca i canali al sodio ed è un anestetico; oppure i calcio- antagonisti usati per problemi cardiaci o muscolari dati da eccesso di calcio.

I farmaci possono anche antagonizzare i recettori di superficie, legandosi ad essi, impediscono il legame dell'agonista con interruzione della trasmissione mediata dall'agonista. In clinica, con questa azione, abbiamo i bloccanti del recettore dell'angiotensina come Losartan che è un antipertensivo che blocca il recettore per l'angiotensina 2 dando vasodilatazione e blocco della secrezione di aldosterone oppure i beta bloccanti come propranololo che bloccano il recettore beta adrenergico e vengono usati per angina o infarto. Possono esserci anche dei modulatori allosterici che si legano ad un sito diverso da quello per il farmaco e modificano il sito per il legame del farmaco che si può legare oppure no. Questo meccanismo è quello delle benzodiazepine che si legano e provocano il legame di GABA sul recettore che apre il canale al cloro. Abbiamo anche recettori intracellulari che trasducono il segnale portato da ormoni e altri mediatori lipofili; possono essere nucleari come quello per gli estrogeni, l'ormone tiroideo ... oppure citoplasmatici come quello per mineralcorticoidi o glucocorticoidi. Essi interagiscono con il genoma, modificando l'espressione genica e la composizione proteica della cellula, senza cacate di eventi ionici o metabolici. Il legame al DNA del recettore permette di attivare o reprimere la trascrizione genica. Esistono degli antagonisti per questi recettori come il Mifepristone che è antagonista del recettore nucleare ed è un abortivo che agisce sui recettori per gli estrogeni e il progesterone. Altri sono l'aldosterone che p antagonista del recettore mineralcorticoide e viene usato per cirrosi o insufficienza cardiaca o anche il Raloxifene che p antagonista del recettore degli estrogeni utile per il trattamento del cancro al seno. I farmaci possono anche inibire gli enzimi, come le statine che bloccano l'HMG-COA reduttasi e impediscono la produzione di colesterolo, sono ipocolesterolemizante. Altri sono l'aspirina o altri inibitori delle ciclossigenasi oppure Captopril che inibiscono l'enzima ACE (ACE inibitori). Gli enzimi possono anche essere attivati dai farmaci come la nitroglicerina che attiva la guanilato ciclasi per l'angina.

Passaggio attraverso le Membrane Biologiche

Passaggio attraverso le membrane biologiche: ci sono diversi meccanismi per attraversare le membrane biologiche:

1. Diffusione passiva: tramite acquaporine o per spazi tra le cellule.
2. Diffusione attraverso canale: soprattutto ioni.
3. Diffusione mediata da un trasportatore: a cui si lega la molecola che deve passare.
4. Endocitosi in fase fluida: senza recettore.
5. Endocitosi mediata da un recettore: il ligando che deve attraversare la membrana si lega al recettore e con l'idrolisi di ATP attraversa la membrana.

Endocitosi e Esocitosi

In base all'endocitosi, possiamo avere 2 diverse esocitosi:

• Costitutiva: la cellula sintetizza la molecola e la rilascia.
• Regolata: le molecole vengono racchiuse in vescicole cellulari e con un segnale vengono rilasciate, ad esempio gli ioni calcio.

Trasporti Attivi e Passivi

In base alla richiesta energetica, vengono divisi in trasporti attivi (richiedono ATP) o passivi (non richiedono ATP). Quello passivo, avviene secondo gradiente con il passaggio di ioni e molecole dal compartimento a maggior concentrazione verso quello a minor concentrazione e avviene per 3 modi diversi:

1. Diffusione semplice: le molecole attraversano le membrane biologiche diffondendo tra le molecole costitutive della membrana. Viene sfruttata da gas come l'ossigeno o CO2 ma anche vitamine liposolubili, ormoni steroidei e piccole molecole idrosolubili (PM<120 Da). Anche farmaci acidi e basici sfruttano questo trasporto, i primi vengono assorbiti a livello dello stomaco dove il pH è acido (acido acetilsalicilico, pKa=3,9), i secondi invece, vengono assorbiti a livello intestinale dove il pH basico impedisce la loro dissociazione (peptidine, pKa=8,6)
2. Diffusione attraverso canali: sfruttata soprattutto da ioni, con canali al calcio, al sodio ...
3. Diffusione facilitata con trasportatori: è molto importante per il passaggio di molecole organiche di interesse vitale che altrimenti non potrebbero attraversarla con la velocità richiesta.

Nel trasporto attivo invece avviene contro gradiente di concentrazione e crea lui gradienti di concentrazione; è sempre mediato da proteine di membrana e avviene in 2 modi diversi:

1. Trasporto attivo primario: direttamente accoppiato ad una sorgente di energia metabolica.
2. Trasporto attivo secondario: indirettamente accoppiato ad una sorgente di energia metabolica.

Avviene tramite trasportatori coinvolti nell'eliminazione di farmaci a livello renale, biliare, intestinale e cerebrale come OATs o OCTs (organic anion/cation transporter) e molti altri. Una proteine fondamentale, coinvolta nel trasporto attivo, è la glicoproteina P che viene codificata dal gene ABCB1 ed è ATP-dipendente e presenta un'attività basale anche senza il substrato. Ha 12 domini transmembrana che sono responsabili della formazione del canale e sono divisi in 2 porzioni, il TMD1 e il TMD2 connesse da un linker. Una volta formato il canale, esso lega il farmaco e lo trasporta grazie all'idrolisi di 2 ATP in modo unidirezionale. I domini 4,5,6,10,11,12 sono quelli coinvolti nel trasporto della molecola. Essa ha 2 meccanismi d'azione diversi:

1. Modello a flippasi: il ligando si lega sulle porzioni TMD1 e TMD2 e con un'idrolisi viene liberato, in seguito con una seconda idrolisi il canale si riapre per legare nuovamente il ligando.
2. Modello a pompa: si forma il canale con il ripiegamento di TMD1 e TMD2 e l'ATP viene usato per traslocare le molecole.

Nel fegato è utile per portare il farmaco nella bile, nel rene nelle urine, nella placenta li allontana dal bambino portandoli nel sangue della madre, nell'intestino li riporta nel lume, nel SNC impedisce l'ingresso eccessivo del farmaco ... VEDI TABELLE; IMPORTANTI. La glicoproteine P è connessa anche con l'epilessia, in essa infatti, c'è un meccanismo di resistenza che blocca l'accesso dei farmaci antiepilettici come il Fenobarbitale, a causa di iperespressione