FARMACOLOGIA QUANTITATIVA (Eletiva – Farmácia) Antagonismo.
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FARMACOLOGIA QUANTITATIVA(Eletiva – Farmácia)
Antagonismo
INTERAÇÃO DROGA-RECEPTORAg
RAg. Ant.
Efeito
Conceitos relevantes:1. Interação agonista (droga) receptor2. Agonismo e antagonismo3. Tipos de receptor4. Comunicação/resposta intracelular
4}1 2
3
ANTAGONISMO FARMACOLÓGICOQuímico
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: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-covalentec) Sítio de ligação no receptor
- mesmo sítio que o agonista (competitivo)- sítio diferente no receptor (não-competitivo/ alotópico)
ANTAGONISMOAntagonismo clássico
ANTAGONISMOAntagonismo clássico
Classificação de acordo com a reversibilidade
ANTAGONISMOAntagonismo clássico
Resposta
Log [Agonista] Log [Agonista]
Reversível/Superável Irreversível/Insuperável
Químico
Competitivo reversível
Competitivo irreversívelFisiológico
Não-competitvo reversível e irreversível (também “reversível”)
+ Ant. + Ant.
ANTAGONISMOAntagonismo 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
ID
R
L + R LR Efeito
Kd
I
+
IR
KI
ANTAGONISMOAntagonismo competitivo
ANTAGONISMOAntagonismo competitivo
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 + 1 + [B] . KD = 1 [A] KB [A]
ANTAGONISMOAntagonismo competitivo
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 + 1 + [B] . KD = 1 [A] KB [A]
ANTAGONISMOAntagonismo competitivo
6. PAR • 1 + KD • 1 + [B] = 1 [A] KB
7. PAR = 11 + KD • 1 + [B] [A] KB
8. PAR = [A]KD • (1 + [B]/KB) + [A]
Obs: a) Na ausênica de [B], a equação é a do Hill-Langmuirb) O grau de antagonismo é determinado por [B] e KB
Equação de Gaddum
ANTAGONISMOAntagonismo competitivo
Exemplo: O mesmo KB (10 M), mas concentrações variadas de [B]. (Supor [A] = 10 M, KD = 10 M: PAR = 0,5)
[B] (M) [B]/KB (1 + [B]/KB) PAR
1000 100 101 0,0098100 10 11 0,08310 1 2 0,3331 0,1 1,1 0,4760,1 0,01 1,01 0,49750,01 0,001 1,001 0,49980,001 0,0001 1,0001 0,49998
ANTAGONISMOAntagonismo competitivo
Exemplo: A mesma concentração ([B] = 10 M) de antagonistas com KB diferentes
(Supor [A] = 10 M, KD = 10 M: PAR = 0,5)
Antag. KB (M) [B]/KB (1 + [B]/KB) PAR
A 1000 0,01 1,01 0,498B 100 0,1 1,1 0,476C 10 1 2 0,333D 1 10 11 0,083E 0,1 100 101 0,0098F 0,01 1000 1001 0,000998
-10 -9 -8 -7 -6 -5 -4 -3 -20.00
0.25
0.50
0.75
1.00
C0
C3C2C1
[Agonista], M
Res
post
a (f
raçã
o)PAR = [A]
[A] + Kd•(1 +[B]/KB)Equação de Gaddum
ANTAGONISMOAntagonismo competitivo
R1 -SHN CH2 CH2 X -OH
R2 =NH -COOH
R1 CH2
N+ + X- R1
R2 CH2
N R2
SHCH2 + H+
CH2
H, VW, iônica, hidrofóbica S
ANTAGONISMOAntagonismo competitivo irreversível
ANTAGONISMOAntagonismo competitivo irreversível
Exemplo: A mesma concentração ([B] = 10 M) de antagonistas com KB diferentes
(Supor [A] = 10 M, KD = 10 M: PAR = 0,5)
Antag. KB (M) [B]/KB (1 + [B]/KB) PAR
A 1000 0,01 1,01 0,498B 100 0,1 1,1 0,476C 10 1 2 0,333D 1 10 11 0,083E 0,1 100 101 0,0098F 0,01 1000 1001 0,000998
Resulta de um Kd muito baixo (altíssima afinidade) com a qual o agonista não tem como competir.
ANTAGONISMOAntagonismo competitivo irreversível
Resulta de uma ligação covalente aos receptores, inativando-os (Método de alquilação dos receptores)
ANTAGONISMOAntagonismo competitivo
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
-10 -9 -8 -7 -6 -5 -4 -3 -20.00
0.25
0.50
0.75
1.00
C0
C3C2C1
A B C D
DR1 = EC50 B DR2 = EC50 C DR3 - EC50 D
EC50 A EC50 A EC50 A
[Agonista], M
Resposta
(fr
ação)
ANTAGONISMOAntagonismo competitivo
ANTAGONISMOAntagonismo competitivo
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
1. [A] = r[A] KD + [A] r[A] + KD•(1 +[B]/KB) 2. [A] = [A] KD + [A] [A] + KD• 1 + [B]/KB
r3. 1 + [B]/KB = 1 r
4. r – 1 = [B]/KB
Equação de Schild
ANTAGONISMOAntagonismo competitivo
1. r – 1 = [B]/KB e log (r-1) = log [B]r=2 – log KB
2. Para pA2: log (2-1) = log (1) = 0 = log [B]r=2 – log KB
3. -log [B]r=2 = pA2 = -log KB
4. pKB = -log KB
Log (dr-1)
0
Log [Antagonista], M-9 -8 -7 -6
4
2KB
log (dr-1) = log [B] – log KB
dr de 2 = pA2
pKB = -log KB
ANTAGONISMOAntagonismo competitivo
Regressão do Schild (1959)
Resp. Resp.Parcial
Parcial +Alquilante
AgonistaAgonista
PlenoPleno + Parcial
[A] [A´]
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)
ANTAGONISMOAntagonismo 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).
ANTAGONISMOAntagonismo competitivo – agonista parcial
Resposta
Log [Agonista]
Log (dr-1)
Log [Antagonista]
ANTAGONISMOAntagonismo competitivo
1. PAR = [A] Equação de GaddumKD . (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.
Resposta
Log [Agonista]
A A + B
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)
Log [Antagonista]
pA2
ANTAGONISMOAntagonismo competitivo
1. PAR = [A] Equação de GaddumKD . (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).
ANTAGONISMOSérie de ‘quaternários’
Composto pD2 pA2
Metil 3,0 1 ----Butil 5,2 1 ----Pentil 5,4 1 ----Hexil 5,0 0,9 ----Heptil 4,6 0,1 ----Octil ---- 0 5,0Nonil ---- 0 5,0Decil ---- 0 5,9Dodecil ---- 0 6,0
ANTAGONISMO
Série de ‘colinas’
Composto pD2 pA2
Acetilcolina 7,0 1 ----Propionilcolina 5,3 1 ----Formilcolina 5,2 1 ----Butirilcolina 5,1 0,5 ----Valerilcolina ---- 0 4,7Laurilcolina ---- 0 5,4Benzililcolina ---- 0 8,3
ANTAGONISMO
Agonistas parciais - série de ‘adrenérgicos’em tecidos diferentes
Composto Átrio de cobaia (1) Traquéia (2)
pD2 pA2 pD2 pA2
Isoprenalina 8,15 1,00 ---- 7,12 1,00 ----Soterenol 7,26 0,33 6,48 6,82 0,77 6,02Salbutamol 5,90 0,51 5,40 6,52 0,98 5,64Terbutalina 5,11 0,66 6,22 6,77 0,92 4,81
ANTAGONISMOUsos 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-equlíbriob) heterogeneidade de populações de receptoresc) mecanismos endógenos que afetam a disposição
de drogasd) propriedades múltiplas de drogase) antagonismo não-competitivo
ANTAGONISMOUsos da regressão do Schild
4. Para caracterização e classificação de receptoresex. Precisa ter um antagonista já caracterizado
Atropina = pKB 9 (não seletivo)Pirenzepina = pKB 7,9 – 8,5Himbacina = 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 0,98 7,8 uM
Útero (rato) (H2) Histamina 0,96 6,6 uM
Íleo (cob.) (H1) Histamina 1,32 288 uM
Íleo (cob.) Carbacol 1,44 174 uM
ANTAGONISMORegressão de Schild
Anomalias nas regressões de Schild
Intercepto
>1 1 <1 1 (pKB anômalo)
Log [B]
Log (r-1)
ANTAGONISMORegressão de Schild: inclinação < 1
Influência da concentração de agonista
Histamina no relaxamamento de traquéia de coelho(pré-contraída com betanecol) via receptores H2
ANTAGONISMO Regressão de Schild: inclinação < 1
Mecanismos que removem agonista
Resultado: potência do agnoista subestimadaNa ausência de um inibidor específico da remoção,pode usar a regressão de Schild para avaliar isso
ANTAGONISMO Regressão de Schild: inclinação < 1
Mecanismos que removem agonista
Membrana nictitante de olho de gato
ANTAGONISMO Regressão de Schild: inclinação < 1
Mecanismos que removem agonista
Antagonismo por propranolol da ação de noradrenalina e isoprenalina na atividade contrátil de átrio isolado de
cobaia
Noradrenalina
Isoprenalina
Noradrenalina + cocaína
ANTAGONISMO Regressão de Schild: inclinação < 1
Mecanismos que removem agonista
Considerações:1. O deslocamento em paralelo não revela a não linearidade2. As potências de NE e Fentolamina estariam erradas3. Útil para determinar a concentração ideal de inibidor.
Ex. Fentolamina tem pKB conhecido (8,5).
DMI: desmetilimipramina
ANTAGONISMORegressão de Schild
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
ANTAGONISMO Regressão de Schild: inclinação < 1
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
ANTAGONISMO Regressão de Schild: inclinação < 1
ANTAGONISMORegressão de Schild
Detecção de receptores heterógenos
1. 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
Antagonismo do efeito do carbacol por scopolamina em íleo de cobaia: influência do tempo
(E = 90 min em A e >240 min em B)
Exemplo:
2 x KB : 120 min
200 x KB : 15 min
ANTAGONISMO Regressão de Schild: inclinação = 1
Tempo de equilíbrio inadequado: quando a difusão, e não a interação droga-receptor, é limitante
Log (r-1)
Log [B]
>240 min60 min
30 min5 min
ANTAGONISMO Regressão de Schild: inclinação = 1
Ações múltiplas de drogas: seletividade para afetar mais que uma atividade
DMI: bloqueador seletivo da captação neuronal de NEAmitripilina: bloqueia captação neuronal e -adrenoceptores
1. Fentol + DMI
2. Fentol
3. Fentol + Amitrip
ANTAGONISMO Regressão de Schild: inclinação = 1Ações múltiplas de drogas: seletividade para afetar
mais que uma atividade
Ambenônio:
Antimuscarínico: pKB 6,1Anticolinesterásico: pKI 6,4
Sem efeito sobre betanecol
ANTAGONISMO Regressão de Schild: inclinação = 1Ações 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):
ANTAGONISMO Regressão de Schild: inclinação = 1Ações múltiplas de drogas: seletividade para afetar
mais que uma atividade
Espécie Tecido pKB
Ach Betanecol
Cobaia Íleo 6,0 6,1Traquéia 4,89 6,2Tenia cecum 5,2 6,0
Rato Músculo anococc. 4,87 6,0
ANTAGONISMORegressão de Schild: resumo
ANTAGONISMORegressão de Schild
Importância de fatores envolvidos noacomplamento ao transdutor
ANTAGONISMORegressão de Schild
Regressão de Schild para agonistas parciais
Agonista parcial: dobutamina; Tecido: músculo anococcígeo de rato
B
A
ANTAGONISMORegressão de Schild
Antagonismo de um agonista indireto
ANTAGONISMOO Caminho das Pedras
ANTAGONISMOAntagonismo não-competitivo
ANTAGONISMOAntagonismo não-competitivo
D I
D + R DR EfeitoKd
I
+
KI
D + IR Kd
DRI
I
+
KI
R
ANTAGONISMOAntagonismo não-competitivo
ANTAGONISMOAntagonismo não-competitivo
ANTAGONISMOAntagonismo não-competitivo
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
ANTAGONISMOAntagonismo não-competitivo
1. Supor que para a mesma resposta: [A] = r[A]
2. r - 1 = [B] . 1 + 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 - para reserva de receptores
ANTAGONISMOAntagonismo não-competitivo
1. [A] = [A’] . (1 - PBR) KD + [A] KD + [A’]
2. 1 = 1 . 1 + PBR [A] [A’] 1 - PBR (1-PBR) . KD
y = x . m + b
A regressão do Schild - sem reserva de receptores
ANTAGONISMOAntagonismo não-competitivo
KB = [B]/(Inclinação - 1)
A regressão do Schild - sem reserva de receptores
1/[A]
1/[A’]
1/(1-PBR)
PBR/(1-PBR)KD
[A] [A’]
Agonista
Ag + Antag
Resposta
ANTAGONISMOAntagonismo não-competitivo
Estimativa do Kd da norepinefrina em músculo anococcígeo de rato, usando o método de alquilação (fenoxibenzamina, 3 M, 10 min).(Kenakin (1993) Pharmacologic analysis of drug-receptor interaction)
KdPA = 2,49
KdPA = 2,69KdPA = 2,7
ANTAGONISMOAlosterismo: modelo de Ehlert
= constante de cooperatividade>1 : cooperatividade positiva (afinidade de A maior)<1 : cooperatividade negativa (antagonismo) (afinidade de A menor)
ANTAGONISMOAlosterismo
ANTAGONISMOAlosterismo: características
1. Saturabilidade – limites máximais para a cooperatividade- dose-dependência limitada- pode haver modulação da duração do efeito de
acordo com a dose/concentração2. Seletividade em efeito3. Permissividade em relação ao agonista
ANTAGONISMOAlosterismo
ANTAGONISMOAlosterismo
ANTAGONISMOAlosterismo
ANTAGONISMOAlosterismo: características
ANTAGONISMOAlosterismo: características
ANTAGONISMOAlosterismo: características
O mesmo sítio alostérico compartilhado entre vários receptores
ANTAGONISMORegressão do Schild
Alosterismo
log(r-1)
log [B]log [Agonista]
Resposta
Alosterismo negativoAlosterismo positivo
ANTAGONISMOAlosterismo: características
A e B: ACh em átrio esquerdo de cobaia estimulado eletricamente na ausência e presença do modulador alostérico galamina (10, 30, 100, 300, 500 M)
C: Influência do agonista sobre o alosterismo (traquéia de rato)
ANTAGONISMOAlosterismo: características
ANTAGONISMOAlosterismo: ação agonista-dependente
OxotremorinaMetilfurmetida
CarbacolAcetilcolina
Arecaidina propargil ester
Influência do modulador alostérico eburnamonina sobre a potência de agonistas de receptores muscarínicos M2