FARMACOLOGIA QUANTITATIVA (Eletiva – Farmácia) Antagonismo

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

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

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

L + R LR Efeito

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]

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]

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

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

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

C3C2C1

[Agonista], M

raçã

o)PAR = [A]

[A] + Kd•(1 +[B]/KB)Equação de Gaddum

R1 -SHN CH2 CH2 X -OH

R2 =NH -COOH

R1 CH2

N+ + X- R1

R2 CH2

SHCH2 + H+

H, VW, iônica, hidrofóbica S

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)

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

C3C2C1

A B C D

DR1 = EC50 B DR2 = EC50 C DR3 - EC50 D

EC50 A EC50 A EC50 A

[Agonista], M

Resposta

ação)

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

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)

Log [Antagonista], M-9 -8 -7 -6

log (dr-1) = log [B] – log KB

dr de 2 = pA2

pKB = -log KB

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]

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]

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

Membrana nictitante de olho de gato

Antagonismo por propranolol da ação de noradrenalina e isoprenalina na atividade contrátil de átrio isolado de

cobaia

Noradrenalina

Isoprenalina

Noradrenalina + cocaína

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

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

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

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

Traquéia de cobaia na presença de concentrações crescentes de neostigmina (50 nM, 0,3 uM, e 3 uM):

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

Importância de fatores envolvidos noacomplamento ao transdutor

Regressão de Schild para agonistas parciais

Agonista parcial: dobutamina; Tecido: músculo anococcígeo de rato

Antagonismo de um agonista indireto

ANTAGONISMOO Caminho das Pedras

ANTAGONISMOAntagonismo não-competitivo

D + R DR EfeitoKd

D + IR Kd

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

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

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

KB = [B]/(Inclinação - 1)

A regressão do Schild - sem reserva de receptores

1/[A’]

1/(1-PBR)

PBR/(1-PBR)KD

[A] [A’]

Agonista

Ag + Antag

Resposta

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

O mesmo sítio alostérico compartilhado entre vários receptores

ANTAGONISMORegressão do Schild

Alosterismo

log(r-1)

log [B]log [Agonista]

Resposta

Alosterismo negativoAlosterismo positivo

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: ação agonista-dependente

OxotremorinaMetilfurmetida

CarbacolAcetilcolina

Arecaidina propargil ester

Influência do modulador alostérico eburnamonina sobre a potência de agonistas de receptores muscarínicos M2

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