Farmacodinamia

Farmacodinamia (PD) 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 farmacodinamia y la farmacocinética son las principales ramas de la farmacología, siendo en sí misma un tema de la biología interesado en el estudio de las interacciones de sustancias químicas tanto endógenas como exógenas con los 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, los beneficios y los efectos adversos. La farmacodinámica a veces se abrevia como PD y la farmacocinética como PK, especialmente en referencia combinada (por ejemplo, cuando se habla de modelos PK/PD).

La farmacodinamia pone especial énfasis en las relaciones dosis-respuesta, es decir, las relaciones entre la concentración y el efecto del fármaco. Un ejemplo dominante son las interacciones fármaco-receptor modeladas por

<math alttext="{displaystyle {ce {L + R LR}}}" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML">L+R↽ ↽ − − − − ⇀ ⇀ LR{displaystyle {ce {L + R} {}}}}<img alt="{displaystyle {ce {L + R LR}}}" aria-hidden="true" class="mwe-math-fallback-image-inline mw-invert skin-invert" src="https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/efa3e45536340d01f9779a5ed37ae66647690089" style="vertical-align: -0.505ex; width:13.815ex; height:2.843ex;"/>

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 mediante herramientas como los mapas de energía libre.

Conceptos básicos

Hay cuatro objetivos proteicos principales con los que los fármacos pueden interactuar:

• Enzimas – (por ejemplo, neostigmina y collinesterasa acetil)
  • Inhibidores
  • Inducores
  • Activadores
• Transportadores de membrana – [Reuptake vs Efflux] (por ejemplo, antidepresivos tricíclicos y captación de catecolamina-1)
  • Enhancer (RE)
  • Inhibidor (RI)
  • Liberador (RA)
• Canales Ion – (por ejemplo, canales Ca2+ de nimodipina y voltaje)
  • Bloqueador
  • Opener
• Receptor – (por ejemplo, enumerado en la tabla de abajo)
  • Los agonistas pueden ser completos, parciales o inversos.
  • Los antagonistas pueden ser competitivos, no competitivos o incompetentes.
  • El modulador alosterico puede tener 3 efectos dentro de un receptor. Una es su capacidad o incapacidad para activar un receptor (2 posibilidades). Los otros dos son afinidad y eficacia agonista. Pueden aumentarse, disminuirse o no afectar (3 y 3 posibilidades).

NMBD = fármacos de bloqueo neuromuscular; NMDA = N-metil-d-aspartado; EGF = factor de crecimiento epidérmico.

Efectos en el cuerpo

La mayoría de las drogas tampoco

Hay 7 acciones farmacológicas principales:

• acción estimulante a través del agonismo del receptor directo y los efectos aguas abajo
• acción depresiva a través del agonismo del receptor directo y los efectos secundarios (ex.: agonista inverso)
• bloqueo/antagonización de la acción (como con antagonistas silenciosos), el fármaco une el receptor pero no lo activa
• acción estabilizadora, el fármaco no parece actuar como estimulante o como depresivo (ex.: algunos fármacos poseen actividad receptora que les permite estabilizar la activación general del receptor, como buprenorfina en individuos dependientes o aripiprazole en esquizofrenia, todo según la dosis y el receptor)
• intercambiando/replazando sustancias o acumulándolos para formar una reserva (ej.: almacenamiento de glucógenos)
• reacción química beneficiosa directa como en el estafado radical libre
• reacción química dañina directa que puede resultar en daño o destrucción de las células, a través de daños tóxicos o letales inducidos (citotoxicidad o irritación)

Actividad deseada

La actividad deseada de un fármaco se debe principalmente a que se dirija con éxito a uno de los siguientes:

• Interrupción de la membrana celular
• Reacción química con efectos secundarios
• Interacción con proteínas de enzimas
• Interacción con proteínas estructurales
• Interacción con proteínas portadoras
• Interacción con canales iónicos
• Ligand fijación a los receptores:
  • Receptores hormonales
  • Receptores neuromoduladores
  • Receptores neurotransmisores

Alguna vez se pensó que los anestésicos generales actuaban desordenando 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 irreversiblemente la enzima prostaglandina sintetasa (ciclooxigenasa), previniendo así la respuesta inflamatoria. La colchicina, un fármaco para la gota, interfiere con la función de la proteína estructural tubulina, mientras que la digital, un fármaco todavía utilizado en la insuficiencia cardíaca, inhibe la actividad de la molécula transportadora, la bomba 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 del 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 buscaría una concentración plasmática objetivo del fármaco para lograr 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 absoluta consistencia debido a la degradación metabólica y la eliminación excretora. 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 un medicamento incluyen:

• Mayor probabilidad de mutación celular (actividad cancerígena)
• Una multitud de acciones simultáneas que pueden ser eliminatorias
• Interacción (aditiva, multiplicativa o metabólica)
• Daño fisiológico inducido, o anormalidades crónicas

Ventana terapéutica

La ventana terapéutica es la cantidad de un medicamento entre la cantidad que produce un efecto (dosis efectiva) y la cantidad que produce más efectos adversos que los efectos deseados. Por ejemplo, los medicamentos con un período farmacéutico pequeño deben administrarse con cuidado y control, p. midiendo frecuentemente la concentración sanguínea del fármaco, ya que fácilmente pierde efectos o produce efectos adversos.

Duración de la acción

La duración de acción de un fármaco es el tiempo que ese fármaco en particular es eficaz. La duración de la acción es función de varios parámetros, incluida la vida media plasmática, el tiempo para equilibrarse entre el plasma y los compartimentos objetivo, y la tasa de separación del fármaco de su objetivo biológico.

Consumo de drogas recreativas

En los espacios recreativos de drogas psicoactivas, la duración se refiere al período de tiempo durante el cual se manifiestan los efectos subjetivos de una sustancia psicoactiva. La duración se puede dividir en 6 partes: (1) duración total (2) inicio (3) ascenso (4) pico (5) compensación y (6) efectos posteriores. Dependiendo de la sustancia consumida, cada uno de estos ocurre de forma separada y continua.

Total

La duración total de una sustancia se puede definir como la cantidad de tiempo que tardan los efectos de una sustancia en desaparecer completamente hasta la sobriedad, a partir del momento en que se administra la sustancia por primera vez.

Inicio

La fase de inicio se puede definir como el período hasta que se pueden detectar los primeros cambios en la percepción (es decir, las "primeras alertas").

Sube

El "subir" La fase se puede definir como el período entre los primeros cambios perceptibles en la percepción y el punto de mayor intensidad subjetiva. Esto se conoce coloquialmente como "próximamente".

Pico

La fase pico se puede definir como el período de tiempo en el que la intensidad de los efectos de la sustancia está en su punto máximo.

Desplazamiento

La fase de compensación se puede definir como la cantidad de tiempo entre la conclusión del pico y el cambio a un estado de sobriedad. Esto se conoce coloquialmente como "bajar".

Después de los efectos

Los efectos posteriores se pueden definir como cualquier efecto residual que pueda quedar después de que la experiencia haya llegado a su fin. Los efectos posteriores dependen de la sustancia y el uso. Esto se conoce coloquialmente como "resaca" para los efectos negativos de sustancias como el alcohol, la cocaína y la MDMA o un "resplandor" para describir un efecto típicamente positivo y placentero, que generalmente se encuentra en sustancias como el cannabis, el LSD en dosis bajas o altas y la ketamina.

Unión y efecto del receptor

La unión de ligandos (fármacos) a 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 tasas de formación y desformación se pueden utilizar para determinar la concentración de equilibrio de los receptores unidos. La constante de disociación de equilibrio se define por:

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Donde L=ligand, R= receptor, corchetes [] denota concentración. La fracción de los receptores atados es

pLR=[LR][R]+[LR]=11+Kd[L]{displaystyle {p}_{LR}={frac} {[LR]}{ [R]+[LR]}={frac {1}{1+{frac} {fnK} {fnK} {fnK}} {cHFF}} {cHFF}} {cH00}}} {cH00}} {cHFF}}}} {cHFF}} {cHFF}}} {cH00}}}} {cH00}}} {cH00}}}}} {cH}}}}}}}}}}}}} {cH}}}}}}}}}} {cH}}}}}}}} {cH}}} {cH}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}} {cH} {cH}} {} {cH} {}}}}}}} {cH}} {cH}} {cH}}}}}}}}}} {cH}}}}}}}}}}}}}}}}}}}} {c - Sí.

Donde pLR{displaystyle {p}_{LR} es la fracción del receptor ligada por el ligando.

Esta expresión es una forma de considerar el efecto de un fármaco, en la 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 de receptores, es decir, la concentración que produce el 50% de ocupación suele ser mayor 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 toda la población de receptores 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 los necesarios para un efecto completo. Adoptando 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 la señal del receptor correspondiente (y su señalización posterior). vías). Por tanto, la existencia (y magnitud) de la reserva del receptor depende del agonista (eficacia), el tejido (capacidad de amplificación de la señal) y el efecto medido (vías activadas para provocar la amplificación de la señal). Como la reserva del receptor es muy sensible a la eficacia intrínseca del agonista, normalmente se define sólo para agonistas completos (de alta eficacia).

A menudo, la respuesta se determina como una 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 registro de concentración. Es simplemente conveniente para fines gráficos. Es útil señalar que el 50% de los receptores están unidos cuando [L]=K_d.

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

Farmacodinamia multicelular

El concepto de farmacodinamia se ha ampliado para incluir la Farmacodinamia Multicelular (MCPD). MCPD es el estudio de las propiedades y relaciones estáticas y dinámicas entre un conjunto de fármacos y una organización multicelular dinámica y diversa de cuatro dimensiones. 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.

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 toxicocinéticos-toxicodinámicos.