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Attivazione dei recettori Valutazione degli agonisti Teoria di Clark per linterazione farmaco-recettore Lassunzione più importante di questa teoria è la.

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1 Attivazione dei recettori Valutazione degli agonisti Teoria di Clark per linterazione farmaco-recettore Lassunzione più importante di questa teoria è la proporzionalità lineare tra la risposta provocata e il numero di recettori occupati. R + A RA Ne consegue che: La risposta massima si ottiene con loccupazione di tutti i recettori. La risposta osservata ad una data concentrazione di farmaco corrisponde alloccupazione dei recettori allequilibrio.

2 E A E max = [RA] [R T ] Dobbiamo esprimere diversamente sia [RA] che [R T ] in modo tale da poter inserire grandezze note o ricavabili sperimentalmente. Per quanto riguarda [RA] [R] [A] [RA] K A = da cui [R] [A] K A [RA] = [R T ] = [R] + [RA]

3 quindi avremo: E A E max = [R] [A] K A [R] + [RA] che diviene: E A E max = [A] K A + [A] quando K A = [A] Si ottiene un effetto pari al 50% delleffetto massimo La concentrazione di agonista che determina il 50% delleffetto massimo viene definita EC 50.

4 Per la teoria di Clark quindi K A = EC 50. Cioè la costante di dissociazione di un agonista K A può essere calcolata direttamente dalla curva dose risposta. pD 2 = - log EC 50 La teoria di Clark non può spiegare gli agonisti parziali né gli antagonisti.

5 Teoria di Ariëns La risposta biologica dipende da due fattori: Affinità E la capacità di un farmaco di legarsi al recettore ed è espressa dalla costante di dissociazione K A Attività intrinseca E la capacità del farmaco di indurre una risposta biologica ( )

6 La risposta biologica allora sarà : E A E max = [A] K A + [A] Secondo questa teoria fermo restando che la risposta biologica dipende ancora dal numero di recettori attivati ma linterazione viene studiata sotto due aspetti: affinità (capacità di legare il recettore). attività (capacità di indurre una risposta biologica.

7 Agonisti pieni Elevata affinità Attività intrinseca ( ) = 1 Agonisti parziali Elevata affinità Attività intrinseca ( ) < 1 Antagonisti Elevata affinità Attività intrinseca ( ) = 0

8 Possiamo determinare di un agonista parziale la K A e quindi definire la sua attività intrinseca disponendo di un agonista pieno:

9 Effetto massimo Agonistaparziale Effetto massimo Agonistapieno = Dalle teorie di Clark e Ariëns si evince che la risposta massima si ottiene quando tutti i recettori sono occupati ma questo non è sempre e comunque vero.

10 Teoria di Stephenson La risposta farmacologica non è linearmente proporzionale al numero di recettori occupati. Infatti: Leffetto massimo può essere ottenuto anche occupando un numero minimo di recettori Farmaci differenti possono dare la stessa risposta pur occupando un numero differente di recettori. Questa proprietà viene definita Efficacia (e).

11 In alcuni tessuti veniva evocata la risposta massima con agonisti pieni. In presenza di un antagonista irreversibile veniva osservato il seguente comportamento: log [agonista] Effetto massimo percentuale (%) Invece di osservare subito la risposta dellantagonismo non competitivo (curve rosse) si ha lo spostamento parallelo verso destra delle curve dose risposta (curve nere). Prove a favore della teoria di Stephenson

12 Questo si spiega con il blocco di un gran numero di recettori prima di ottenere la risposta attesa. Secondo Clark ed Ariëns questo non sarebbe spiegabile. Questi risultati vengono spiegati postulando la presenza nel tessuto dei recettori di riserva. I recettori di riserva spiegano lottenimento della risposta massima di un agonista ad una concentrazione al di sotto di quella necessaria ad occupare tutti i recettori. Ricordando quanto prima detto per la determinazione della K A degli agonisti (K A = EC 50 ) si può dedurre che tale stima non è più corretta in presenza di recettori di riserva.

13 Dalla teoria di Stephenson La risposta di un agonista è funzione incognita di uno stimolo biologico (S) E A E max = f (S) Per stimolo biologico sintende il prodotto dellefficacia (e) per la frazione recettoriale occupata. e [RA] [R T ] S = = e [A] K A + [A]

14 per cui: e [RA] [R T ] S = = f e [A] K A + [A] Limite della teoria di Stephenson Lefficacia (e) dipende dal tessuto e non è un parametro intrinseco del farmaco. Modifica di Furchgott Lefficacia (e) viene definita come il prodotto dellefficacia intrinseca ( ) per il numero totale di recettori:

15 e = [R T ] In questo modo lefficacia intrinseca ( ) è un parametro intrinseco del farmaco ed è indipendente dal tessuto mentre lefficacia (e) dipende dal numero di recettori occupati e può variare da tessuto a tessuto.

16 Attività degli antagonisti Antagonismo competitivo Gli antagonisti possono interagire con lo stesso sito dellagonista e quindi competere nellinterazione con il recettore. log [agonista] Effetto massimo percentuale

17 Se in presenza di un antagonista si osserva uno spostamento parallelo verso destra, senza che venga alterata la risposta massima dellagonista, lantagonismo viene definito sormontabile. log [agonista] Effetto massimo percentuale Se in presenza di un antagonista si osserva una diminuzione della risposta massima dellagonista, lantagonismo viene definito insormontabile.

18 In realtà ci sono situazioni intermedie: a basse dosi lantagonista irreversibile può dare un antagonismo sormontabile (vedi recettori di riserva); Generalmente lantagonismo sormontabile è legato allantagonista competitivo mentre quello insormontabile a quello irreversibile.

19 Calcolo della costante di dissociazione degli antagonisti Le interazioni dellagonista e dellantagonista competitivo, allequilibrio, dipendono: - dalle rispettive costanti di dissociazioni (K A e K B ) A +B + R R A +BR B +A K A K B

20 - dalle concentrazioni (aumentando la concentrazione di agonista, si può superare loccupazione da parte dellantagonista). Schild ha verificato che le curve dose risposta dellagonista in presenza di dosi crescenti di antagonista risultano spostate verso destra in modo parallelo. Le risposte ottenute con un agonista in assenza o in presenza di un antagonista risulteranno uguali solo quando lagonista occuperà lo stesso numero di recettori.

21 Effetto massimo percentuale La frazione recettoriale occupata da un agonista [RA] / [R T ] in presenza di un antagonista può essere così calcolata: [R T ] = [R] + [RA] + [RB]

22 [R] ed [RB] si possono ricavare dai rispettivi equilibri: K B = [B] [R] [RB] da cui [RB ] = [B] [R] K B mentre K A = [A] [R] [RA] da cui [R] = K A [RA] [A] sostituendo avremo: K A [RA] [A] [R T ] = + [RA] + [B] K A [RA] K B [A]

23 Mettendo in evidenza [RA]: [R T ] =[RA] K B [A] K A K A [B] la frazione recettoriale occupata dallagonista sarà: [R T ] [RA] = 1 K B [A] K A K B + K B [A] + K A [B] Dividendo tutto per K B e mettendo in evidenza K A avremo:

24 [R T ] [RA] = [A] K A 1 + [B] K B + [A] Dove [A] è la concentrazione dellagonista in presenza dellantagonista [B] Per B = 0 avremo: [RA] [R T ] = [A] [A] + K A

25 In presenza di [B], lagonista darà la stessa risposta che si otterrebbe in assenza di [B] solo quando verranno occupati lo stesso numero di recettori. Definiamo [A] la concentrazione di agonista che fornisce la stessa risposta di [A] in assenza di antagonista: [R T ] [RA] = [A] K A 1 + [B] K B + [A] A questa concentrazione di [A] il numero di recettori occupati è lo stesso di quando non è presente lantagonista, quindi avremo eguagliando le due equazioni:

26 [A] K A + = K A 1 + [B] K B + [A] risolvendola in funzione di [A] / [A]: [A] - 1 = [B] K B Ponendo [A] / [A] = X e passando ai logaritmi avremo:

27 log (X - 1) =log[B] -log K B Riportando in grafico (Analisi di Schild) avremo: log (X - 1) log [B] (n = 1) Se X = 2 avremo che Quando la retta ha pendenza = 1 lantagonismo è competitivo log K B = log [B]

28 Lintercetta viene chiamata pA 2 e rappresenta il logaritmo negativo della concentrazione di antagonista competitivo che determina il raddoppiamento della concentrazione dellagonista per lottenimento del medesimo effetto in assenza di antagonista. pA 2 = - log K B Solo quando la regressione di Schild è lineare ed ha uno slope = 1 pK B = pA 2

29 Antagonisti allosterici log (x - 1) log [B] log K B Un antagonista viene definito allosterico quando interagisce con un sito differente ma connesso al sito dellagonista.

30 Gli antagonisti allosterici spostano, come gli antagonisti competitivi, verso destra e parallelamente le curve dose risposta degli agonisti. Inoltre possono dare nella regressione di Schild un valore pari a 1. Però per concentrazione elevate si ha una marcata deviazione dallantagonismo competitivo (saturazione del sito allosterico).

31 Come evidenziare un antagonismo allosterico? Si possono effettuare esperimenti in presenza di un antagonista competitivo noto. Se lantagonista in esame è competitivo noteremo che leffetto prodotto dai due antagonisti sarà additivo. Antagonisti non competitivi Gli antagonisti non competitivi competono con lagonista per lo stesso recettore ma non per lo stesso sito. I due siti sono tra loro indipendenti e linibizione provocata da B non è influenzata dalla concentrazione dellagonista A.

32 La curva dose risposta non viene spostata verso destra ma si ha un abbassamento della risposta massima ottenibile con lagonista. log [agonista] Effetto massimo percentuale Lantagonista pur essendo non competitivo può spostare parallelamente la curva dose risposta verso destra

33 Un metodo semplice per calcolare la potenza di un antagonista non competitivo consiste nella determinazione della concentrazione di un antagonista che determina linibizione del 50 % della risposta massima dellagonista. Tale valore viene indicato come IC 50


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