FARMACOLOGIA QUANTITATIVA (Eletiva – Farmácia) Antagonismo

FARMACOLOGIA QUANTITATIVA (Eletiva – Farmácia) Antagonismo

INTERAÇÃO DROGA-RECEPTOR
Ag 1 2 Ag. Ant. R } 3 4 Efeito Conceitos relevantes: 1. Interação agonista (droga) receptor 2. Agonismo e antagonismo 3. Tipos de receptor 4. Comunicação/resposta intracelular

ANTAGONISMO FARMACOLÓGICO
Químico Inativação química: agentes quelantes, antiácidos, antioxidantes Farmacocinético Afeta absorção, distribuição, metabolização e excreção: fenobarbital Fisiológico (“não-competitivo”, funcional, indireto) Envolve ações opostas: noradrenalina vs. nitratos bloq. de canais de Ca2+ vs. acetilcolina Bloqueio de receptores 1. Competitivo – reversível ou irreversível 2. Não-competitivo – reversível ou irreversível

ANTAGONISMO Antagonismo clássico
O processo de inibição ou prevenção por uma substância (antagonista) de uma resposta induzida por um agonista Os antagonistas podem ser definidos pela: a) Cinética - rápida ou lenta (reflexo do Kd) b) Modo de ligação - covalente ou não-covalente c) Sítio de ligação no receptor - mesmo sítio que o agonista (competitivo) - sítio diferente no receptor (não-competitivo/ alotópico)

Classificação de acordo com a reversibilidade Resposta + Ant. + Ant. Log [Agonista] Log [Agonista] Reversível/Superável Irreversível/Insuperável Não-competitvo reversível e irreversível (também “reversível”) Químico Competitivo reversível Competitivo irreversível Fisiológico

ANTAGONISMO Antagonismo competitivo
Definição: Antagonismo em que a ligação de agonista e antagonista é mutuamente exclusiva a) Por competição pelo mesmo sítio de ligação b) Por se ligarem a sítios adjacentes porém sobrepostos

+ Kd L + R LR Efeito D I KI IR R

A + R AR Efeito B + R AB Sem efeito 1. [A] • [R] = KD • [AR] [A] • PR = KD • PAR 2. [B] • [R] = KB • [BR] [B] • PR = KB • PBR 3. PR + PAR + PBR = 1 4. KD • PAR + PAR + [B] • KD • PAR = 1 [A] KB [A] 5. PAR . KD [B] . KD = 1 [A] KB [A]

6. PAR • KD • [B] = 1 [A] KB 7. PAR = 1 1 + KD • [B] [A] KB 8. PAR = [A] KD • (1 + [B]/KB) + [A] Obs: a) Na ausênica de [B], a equação é a do Hill-Langmuir b) O grau de antagonismo é determinado por [B] e KB Equação de Gaddum

Exemplo: O mesmo KB (10 mM), mas concentrações variadas de [B]. (Supor [A] = 10 mM, KD = 10 mM: PAR = 0,5) [B] (mM) [B]/KB (1 + [B]/KB) PAR ,0098 ,083 ,333 1 0,1 1, ,476 0, ,01 1,01 0,4975 0, , , ,4998 0,001 0,0001 1,0001 0,49998

Exemplo: A mesma concentração ([B] = 10 mM) de antagonistas com KB diferentes (Supor [A] = 10 mM, KD = 10 mM: PAR = 0,5) Antag. KB (mM) [B]/KB (1 + [B]/KB) PAR A , , ,498 B , , ,476 C ,333 D ,083 E , ,0098 F , ,000998

PAR = [A] [A] + Kd•(1 +[B]/KB) Equação de Gaddum

ANTAGONISMO Antagonismo competitivo irreversível
R SH N CH2 CH X -OH R =NH -COOH R1 CH2 N+ + X- R1 R2 CH2 N R2 SH CH H+ CH2 H, VW, iônica, hidrofóbica S

Resulta de um Kd muito baixo (altíssima afinidade) com a qual o agonista não tem como competir. Exemplo: A mesma concentração ([B] = 10 mM) de antagonistas com KB diferentes (Supor [A] = 10 mM, KD = 10 mM: PAR = 0,5) Antag. KB (mM) [B]/KB (1 + [B]/KB) PAR A , , ,498 B , , ,476 C ,333 D ,083 E , ,0098 F , ,000998

Resulta de uma ligação covalente aos receptores, inativando-os (Método de alquilação dos receptores)

A razão de concentrações ou a razão de doses (r ou dr): O fator pelo qual a concentração de agonista tem que ser aumentada para produzir a mesma resposta na presença de antagonista. r = [A´]/[A] pAx = o logarítmo negativo da concentração de antagonista que produz uma razão de concentração de x pAx = -log[B]r=x O valor de x mais comumente usado é pA2 = -log[B]r=2 Exemplo: atropina 1 nM causa um aumento de 2x na concentração de ACh necessária para produzir a mesma resposta: pA2 = -log 10-9 = 9

Qual a relação entre a equação Hill-Langmuir e a do Gaddum? Supor que a mesma resposta na ausência e presença de antagonista corresponde à mesma ocupação de receptores [A] = r[A] KD + [A] r[A] + KD•(1 +[B]/KB) [A] = [A] KD + [A] [A] + KD• 1 + [B]/KB r 1 + [B]/KB = 1 4. r – 1 = [B]/KB Equação de Schild

r – 1 = [B]/KB e log (r-1) = log [B]r=2 – log KB Para pA2: log (2-1) = log (1) = 0 = log [B]r=2 – log KB -log [B]r=2 = pA2 = -log KB 4. pKB = -log KB

Regressão do Schild (1959) log (dr-1) = log [B] – log KB dr de 2 = pA2 pKB = -log KB 4 2 Log (dr-1) KB Log [Antagonista], M

ANTAGONISMO Antagonismo competitivo – agonista parcial
Pleno + Parcial Resp. Resp. Pleno Parcial + Alquilante Agonista [A] [A´] Agonista 1. Concentração de antagonista (neste caso, agonista parcial) = [B] 2. Razão das doses (r) = [A´]/[A] 3. Calcular KB (neste caso, = KdPA): r-1= ([B]/KB) = KB = [B]/(r-1)

ANTAGONISMO Antagonismo competitivo – agonista parcial
Determinação do Kd da pilocarpina pelo método de Furchgott, usando-se aquilação (músculo liso do estômago) (Furchgott & Bursztyn (1967) Ann. N.Y. Acad. Sci. 139, 882). Resposta Log (dr-1) Log [Antagonista] Log [Agonista]

1. PAR = [A] Equação de Gaddum KD . (1 + [B]/KB) + [A] 2. r - 1 = [B]/KB Equação de Schild 3. pAx = logarítmo negativo da concentração molar de antagonista que produz uma razão de dose x. A A + B Resposta Log [Agonista]

ANTAGONISMO r-1 = [B]/KB : log (r-1) = log [B] - log KB
pA2 : log (2-1) = log (1) = 0 = log [B]r=2 - log KB : -log [B]r=2 (=pA2) = - log KB log (r-1) pA2 Log [Antagonista]

1. PAR = [A] Equação de Gaddum KD . (1 + [B]/KB) + [A] 2. PAR = [A]n1 KD . (1 + [B]n2/KB) + [A]n1 3. log (rn1-1) = n2 . log [B] - log KB y = m . x b Portanto: 1. Com uma regressão linear com inclinação de 1,0 o intercepto corresponde a -log KB 2. pKB sempre corresponde a pA2, porém pA2 nem sempre corresponde ao pKB (somente com linearidade e inclin. = 1).

ANTAGONISMO Série de ‘quaternários’ Composto pD2 a pA2
Metil 3, Butil 5, Pentil 5, Hexil 5,0 0, Heptil 4,6 0, Octil ,0 Nonil ,0 Decil ,9 Dodecil ,0

ANTAGONISMO Série de ‘colinas’ Composto pD2 a pA2
Acetilcolina 7, Propionilcolina 5, Formilcolina 5, Butirilcolina 5,1 0, Valerilcolina ,7 Laurilcolina ,4 Benzililcolina ,3

Agonistas parciais - série de ‘adrenérgicos’
ANTAGONISMO Agonistas parciais - série de ‘adrenérgicos’ em tecidos diferentes Composto Átrio de cobaia (b1) Traquéia (b2) pD2 a pA pD a pA2 Isoprenalina 8,15 1, , , Soterenol 7,26 0,33 6, , ,77 6,02 Salbutamol 5,90 0,51 5, , ,98 5,64 Terbutalina 5,11 0,66 6, , ,92 4,81

ANTAGONISMO Usos da regressão do Schild
1. Para avaliar o antagonismo competitivo e determinar KB (ou pKB) 2. Para comparar potências de antagonistas - baseado em estudos de estrutura-atividade 3. Como indicador de estados anômalos: a) não-equlíbrio b) heterogeneidade de populações de receptores c) mecanismos endógenos que afetam a disposição de drogas d) propriedades múltiplas de drogas e) antagonismo não-competitivo

ANTAGONISMO Usos da regressão do Schild
4. Para caracterização e classificação de receptores ex. Precisa ter um antagonista já caracterizado Atropina = pKB 9 (não seletivo) Pirenzepina = pKB 7,9 – 8,5 Himbacina = pKB 7-7,2, então é subtipo M1 5. Classificação de agonistas - comparar a razão de doses de um agonista desconhecido com um conhecido

ANTAGONISMO Exemplo do ítem 6 (slide anterior)
Agonista EC50 (átrio cobaia) pKB Buramida (H2) Histamina 1,1 uM 7,8 uM 4-Metilhistamina 3,1 uM 7,2 uM 2-Methilhistamina 19,8 uM 6,9 uM

ANTAGONISMO Exemplo do ítem 6 (slide anterior)
Tecido Agonista ns pKB Buramida (H2) Átrio (cob.) (H2) Histamina 0, ,8 uM Útero (rato) (H2) Histamina 0, ,6 uM Íleo (cob.) (H1) Histamina 1, uM Íleo (cob.) Carbacol 1, uM

ANTAGONISMO Regressão de Schild
Anomalias nas regressões de Schild Intercepto > <1 1 (pKB anômalo) Log (r-1) Log [B]

ANTAGONISMO Regressão de Schild: inclinação < 1
Influência da concentração de agonista Histamina no relaxamamento de traquéia de coelho (pré-contraída com betanecol) via receptores H2

Mecanismos que removem agonista Resultado: potência do agnoista subestimada Na ausência de um inibidor específico da remoção, pode usar a regressão de Schild para avaliar isso

Mecanismos que removem agonista Membrana nictitante de olho de gato

Mecanismos que removem agonista Noradrenalina + cocaína Isoprenalina Noradrenalina Antagonismo por propranolol da ação de noradrenalina e isoprenalina na atividade contrátil de átrio isolado de cobaia

Mecanismos que removem agonista DMI: desmetilimipramina Considerações: O deslocamento em paralelo não revela a não linearidade As potências de NE e Fentolamina estariam erradas Útil para determinar a concentração ideal de inibidor. Ex. Fentolamina tem pKB conhecido (8,5).

Detecção de processos de remoção de agonista 1. Regressão de Schild com inclinação < 1 2. Inibição do processo de captação aumenta a inclinação 3. Conc. de inibidor que produz uma regressão linear com o pKB correto é a concentração adequada para inibição

Receptores heterógenos Estudos de binding Estudos funcionais Agonista afinidade seletiva afinidade seletiva efic. intrins. selet. Antagonista afinidade seletiva afinidade seletiva Receptores densidade relativa densidade relativa acoplamento eficiência de trans.

Receptores heterógenos

Detecção de receptores heterógenos Regressões de Schild diferentes são obtidas no mesmo tecido com o mesmo antagonista mas com agonistas diferentes 2. Regressões não-lineares e com inclinações menores que 1.

ANTAGONISMO Regressão de Schild: inclinação > 1
Remoção saturável de antagonista Betanecol em íleo de coelho: efeito de atropinase: bloquear com 4-metilbutirato (substrato alternativo)

ANTAGONISMO Regressão de Schild: inclinação > 1
Tempo de equilíbrio inadequado: quando a interação droga-receptor, e não difusão, é limitante Exemplo: 2 x KB : 120 min 200 x KB : 15 min Antagonismo do efeito do carbacol por scopolamina em íleo de cobaia: influência do tempo (E = 90 min em A e >240 min em B)

ANTAGONISMO Regressão de Schild: inclinação = 1
Tempo de equilíbrio inadequado: quando a difusão, e não a interação droga-receptor, é limitante >240 min 60 min 30 min 5 min Log (r-1) Log [B]

Ações múltiplas de drogas: seletividade para afetar mais que uma atividade DMI: bloqueador seletivo da captação neuronal de NE Amitripilina: bloqueia captação neuronal e a-adrenoceptores Fentol + DMI Fentol Fentol + Amitrip

Ações múltiplas de drogas: seletividade para afetar mais que uma atividade Ambenônio: Antimuscarínico: pKB 6,1 Anticolinesterásico: pKI 6,4 Sem efeito sobre betanecol

Ações múltiplas de drogas: seletividade para afetar mais que uma atividade Traquéia de cobaia na presença de concentrações crescentes de neostigmina (50 nM, 0,3 uM, e 3 uM):

Ações múltiplas de drogas: seletividade para afetar mais que uma atividade Espécie Tecido pKB Ach Betanecol Cobaia Íleo ,0 6,1 Traquéia 4,89 6,2 Tenia cecum 5,2 6,0 Rato Músculo anococc. 4,87 6,0

ANTAGONISMO Regressão de Schild: resumo

Importância de fatores envolvidos no acomplamento ao transdutor

Regressão de Schild para agonistas parciais B A Agonista parcial: dobutamina; Tecido: músculo anococcígeo de rato

Antagonismo de um agonista indireto

ANTAGONISMO O Caminho das Pedras

ANTAGONISMO Antagonismo não-competitivo

D R I + I + Kd D + R DR Efeito KI KI Kd DRI D + IR

A relação Hill-Langmuir 1. Proporção de R ocupados por B: PBR = [B]/(KB + [B]) 2. Proporção de receptores livres de B: 1-PBR = KB/(KB + [B]) 3. Lembrar que apenas uma parte dos receptores com agonista será ativada: Pativo = [A] KB KD + [A] KB + [B] 4.Antagonistas: [B] = 10 uM KB1: 1 uM , então: 0,091 KB2: 10 uM , então: 0,5

A regressão do Schild - para reserva de receptores 1. Supor que para a mesma resposta: [A] = r[A] 2. r - 1 = [B] r[A] KB KD 3. Quando r[A]/KD <<< 1, então r - 1 = [B]/KB 4. O paralelismo das curvas não significa antag. competitivo.

A regressão do Schild - sem reserva de receptores [A] = [A’] (1 - PBR) KD + [A] KD + [A’] = PBR [A] [A’] PBR (1-PBR) . KD y = x m b

A regressão do Schild - sem reserva de receptores Resposta Agonista 1/(1-PBR) 1/[A] PBR/(1-PBR)KD Ag + Antag [A] [A’] 1/[A’] KB = [B]/(Inclinação - 1)

KdPA = 2,49 KdPA = 2,7 KdPA = 2,69 Estimativa do Kd da norepinefrina em músculo anococcígeo de rato, usando o método de alquilação (fenoxibenzamina, 3 mM, 10 min). (Kenakin (1993) Pharmacologic analysis of drug-receptor interaction)

ANTAGONISMO Alosterismo: modelo de Ehlert
a = constante de cooperatividade a>1 : cooperatividade positiva (afinidade de A maior) a<1 : cooperatividade negativa (antagonismo) (afinidade de A menor)

ANTAGONISMO Alosterismo

ANTAGONISMO Alosterismo: características
1. Saturabilidade – limites máximais para a cooperatividade - dose-dependência limitada - pode haver modulação da duração do efeito de acordo com a dose/concentração 2. Seletividade em efeito 3. Permissividade em relação ao agonista

ANTAGONISMO Alosterismo

O mesmo sítio alostérico compartilhado entre vários receptores

ANTAGONISMO Regressão do Schild
Alosterismo Resposta log (r-1) log [B] log [Agonista] Alosterismo positivo Alosterismo negativo

A e B: ACh em átrio esquerdo de cobaia estimulado eletricamente na ausência e presença do modulador alostérico galamina (10, 30, 100, 300, 500 mM) C: Influência do agonista sobre o alosterismo (traquéia de rato)

ANTAGONISMO Alosterismo: ação agonista-dependente
Arecaidina propargil ester Metilfurmetida Oxotremorina Carbacol Acetilcolina Influência do modulador alostérico eburnamonina sobre a potência de agonistas de receptores muscarínicos M2

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