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Diapositiva 1 - Docenti.unina.it
SISTEMA NERVOSO AUTONOMO Sistema nervoso simpatico SISTEMA NERVOSO AUTONOMO E’ caratterizzato dall’ avere due tipi di neuroni fuori dal CNS: - neuroni preganglionici (dal cordone spinale ai gangli) - neuroni postganglionici (dai gangli ai tessuti innervati) Le fibre preganglioniche rilasciano come neurotrasmettitore acetilcolina Le terminazioni postganglioniche rilasciano noradrenalina, mediatore chimico che influenza il tessuto bersaglio mediante legame con recettori sulle cellule effettrici. SISTEMA NERVOSO AUTONOMO: SISTEMA SIMPATICO ADRENERGICI Lo schema precedente può così essere riassunto: La tirosina viene trasportata attivamente nell’assoplasma e convertita in L-DOPA e poi in dopamina dagli enzimi citoplasmatici. La dopamina è trasportata nelle vescicole, dove avvengono sintesi e immagazzinamento di norepinefrina (NE). Un potenziale d’azione causa l’influsso di Ca2+ nella terminazione nervosa, con conseguente fusione della vescicola con la membrana plasmatica e esocitosi dell’ NE Il trasmettitore attiva recettori adrenergici a- e b- nella membrana della cellula post sinaptica. La NE che penetra in queste cellule probabilmente viene rapidamente inattivata dalla catecol-O-metiltransferasi (COMT) a normetanefrina. Il più importante meccanismo per la terminazione dell’azione della NE nello spazio giunzionale è il re-uptake attivo nel nervo e nelle vescicole dove viene immagazzinata. Altri potenziali neurotrasmettitori (e.e. ATP, peptidi, etc..) possono essere immagazzinati nelle stesse vescicole o in altre differenti. SISTEMA ADRENERGICO: I protagonisti La NORADRENALINA o norepinefrina (NE) è il principale neurotrasmettitore postganglionici appartenente alla famiglia delle catecolamine Rilasciata dai neuroni noradrenergici durante la trasmssione sinaptica e dalle ghiandole surrenali come ormone nel sangue Orto diidrossibenzene catecolo L'ADRENALINA o epinefrina è un ormone secreta dal midollo renale Ritenuta per anni il neurotrasmettitore principale del SNS nonostante fosse noto che gli effetti della sua somministrazione erano differenti da quelli ottenuti tramite stimolazione diretta del simpatico. BIOSINTESI Enzima Fe2+ specifica Enzima citoplasmatica non specifica Enzima contenente Cu2+ richiede O2, introduzione gruppo OH stereospecifica Localizzata nel midollo adrenale Le catecol-O- metiltrasferasi (COMT) metilano uno dei due ossidrili catecolici , specifico della degradazione delle catecolamine E METABOLISMO …….. COMT Normetanefrina Norepinefrina MAO MAO COMT Acido Vanilmandelico Acido diidrossimandelico MAO MAO COMT Epinefrina Metanefrina Monoamine ossidasa contiene il cofattore flavin adenina dinucleotide (FAD) legato covalentemente (flavoproteina). E’adibita alla deaminazione ossidativa di noradrenalina adrenalina serotonina dopamina SISTEMA ADRENERGICO La stimolazione del Sistema Nervoso Simpatico: Aumenta la velocità e la forza delle contrazioni cardiache Aumenta la pressione sanguigna Muove il flusso sanguigno verso i muscoli scheletrici Dilata i bronchioli e le pupille Aumenta i livelli di glucosio nel sangue RECETTORI ADRENERGICO RECETTORI ADRENERGICI Sono recettori accoppiati a proteina G Esistono due principali sottotipi di recettori α (α1 e α2) e tre principali sottotipi di recettori β (β1, β2 e β3). La classificazione è basata sulla risposta a differenti agonisti recettoriali adrenergici come epinefrina, norepinefrina e isoproterenolo I recettori α1 attivano la fosfolipasi C e, attraverso inositolo trifosfato e diacilglicerolo producono i loro effetti principalmente grazie al rilascio di Ca2 + intracellulare Tutti i sottotipi recettoriali α2 sono accoppiati a una proteina Gi (proteina G inibitrice) la quale inibisce l'azione dell‘adenilato ciclasi riducendo la formazione di cAMP così come attivano i canali del K+ e inibiscono i canali del Ca2+ sensibili alla differenza di potenziale Tutti i recettori β sono accoppiati a proteine G stimolatrici che mediano l’attività dell’adenilil ciclasi, innalzando il livello di cAMP e attivando delle proteinchinasi che innalzano il livello di calcio intracellulare RECETTORI ADRENERGICO Recettore Tipo Localizzazione Effetti a1 eccitatorio postsinaptico muscolatura liscia dei piccoli vasi , fegato Vasocostrizione, ↑ pressione, ↑ tono muscoli sfintere↑ lipolisi a2 presinaptico terminazioni nervose Inibisce la liberazione di norepinefrine e insulina b1 eccitatorio postsinaptico muscolo cardiaco Tachicardia ↑ contrazione miocardica b2 Inibitorio postsinaptico muscolatura liscia: bronchi gastrointestino, rene coronarie, grandi vasi che irrorano muscolatura scheletrica, fegato Vasodilatazione, bronchodilatazione ↓rilascio insulina ↑ rilascio renina b3 Eccitatorio postsinaptico Tessuto adiposo Attivazione lipasi Obesità? NOREPINEFRINA (NE) EPINEFRINA (EP) La potenza relativa dei vari recettori a -adrenergici EP > NE b -adrenergici EP = NE b1-adrenergico (cuore) EP = NE b2-adrenergico EP >> NE Beta 2 adrenergici ADRENERGICI Simpatomimetici/Stimolanti adrenergici Sostanze che producono effetti simili alla stimolazione dell’attività nervosa simpatica Simpatolitici/Antiadrenergici Sostanze che diminuiscono l’attività nervosa simpatica Inibizione della biosintesi delle catecolammine Blocco neuronale Inibizione dell’immagazzinamento nelle vescicole Inibizione della ricetazione Intervento a livello recettoriale Interventi farmacologici sul sistema adrenergico Farmaci Inibitore della biosintesi delle Catecolammine METYROSINE Inibitore competitivo della Tyrosine hydroxylase Usato nelle fasi pre-operatorie del feocitocroma (tumore benigno della corteccia surrenale che, a causa del rilascio eccessivo di catecolammine, crea episodi di ipertensione) La forma attiva è l’isomero (-); ma il farmaco viene usato in forma racemica Farmaci Inibitore dell’immagazzinamento nelle vescicole Reserpina Isolata dalle radici dell’arbusto Rauwolfia serpentina Previene l’immagazzinamento della NE nei neuroni simpatici e dell’epinefrina nella corteccia surrenale Si lega fortemente ai trasportatori delle monoammine e blocca il trasporto delle ammine dal citoplasma nelle vescicole Lento inizio ma lunga durata d’azione Indicata nel trattamento dell’ipertensione e di disordini psicotici come la schizofrenia Farmaci Agenti del blocco neuronale GUANETIDINE GUANADREL Contengono un gruppo guanidinico altamente basico (pKa > 12) Prevengono il rilascio di NE dalla terminazioni nervose simpatiche verso lo spazio sinaptico Si accumulano nelle vescicole e prevengono la fusione delle stesse con la membrana neuronale. Indicati nel trattamento dell’ipertensione. T1/2 (guanethidine) = 5 giorni; T1/2 (guanadrel) = 12 ore Agenti simpatomimetici Azione Diretta L’agente interagisce direttamente con i recettori adrenergici, provocando la risposta simpatomimetica Azione Indiretta L’agente causa il rilascio di NE dalle terminazioni nervose adrenergiche Meccanismo Misto L’agente interagisce direttamente con i recettori adrenergici, e contemporaneamente causa anche il rilascio di NE Il meccanismo d’azione è strettamente correlato alla struttura chimica Catecolamine endogene Agonisti adrenergici L’EPINEFRINA è una ammina biogenica estratta dalle ghiandole surrenali, chiamata così da Dale nel 1899 La caratterizzazione farmacologica (effetto pressorio) avvenne nel 1895 (Oliver e Schäfer) L’epinefrina è stato il primo ormone ad essere isolato e il primo ad essere sintetizzato (1904 by Stolz) Epinefrina interagisce con i recettori alfa and beta Bassa dose: effetti b (vasodilatazione) Alta dose: effetti a (vasocostrizione) Usi terapeutici : asma, glaucoma, anafilassi Catecolamine endogene Agonisti adrenergici La NORADRENALINA agisce su alcuni recettori adrenergici, in particolare su tutti gli α e sui β1 La norepinefrina è usata come vaso compressore nei pazienti con ipotensione critica Si introduce per via endovenosa e si lega sui recettori adregenici alpha-1 per provocare la vasocostrizione, e beta-1 per accelerare il ritmo cardiaco aumentare la pressione e la gittata cardiaca Non è effettiva per via orale AGONISTI ADRENERGICI Per molti secoli gli estratti di alcune piante contenenti EFEDRINA (alcaloide) sono state usate nella medicina cinese Il principio attivo è stato isolato nel 1885 dall’estratto grezzo di Ephedra vulgaris, ed è stato purificato e chiamato efedrina da Nagai nel 1887 L’efedrina è stata usata per secoli nel trattamento di asma e bronchiti Nella medicina occidentale è stata ampiamente usata nel passato come decongestionante nasale, e broncodilatatore nel trattamento dell'asma La prima sintesi risale al 1920, mentre la caratterizzazione farmacologica risale al 1924 (Chen e Schmidt) Prima molecola caratterizzata per l’effetto “adrenergico” Relazione struttura attività (SAR) delle amine adrenergiche R4 R2 6 b 5 a 1 4 R1 2 R3 3 La struttura di base è la b-feniletilammina Per maggiore attività agonista, l’anello aromatico e l’ammina devono essere separate da 2 atomi di C Sostituzioni d’anello consentite: R1 = 3-OH e 4-OH. Si massimizza l’attività agonista a, b (3-OH: più a; 4-OH: più b) R1 = 3-OH e 5-OH. Selettività verso i recettori b2 (con sostituente sull’N ingombrato). In questo modo la molecola non è più substrato per le COMT e dunque avrà maggiore durata d’azione R1 = H. Si perde l’attività simpatomimetica; aumenta la permeabilità verso la barriera ematoencefalica; aumenta la biodisponibilità orale SAR d’ammine agoniste adrenergiche R4 R2 6 b 5 a 1 4 R1 2 R3 3 Di solito, l’aumento delle dimensioni del sostituente dell’ammina (R4) aumenta l’attività b-recettoriale. Ammine primarie e secondarie: potenti agonisti Ammine terziarie e sali quaternari: deboli agonisti Sostituzione sul C-a (R3): Metil o Etil aumentano la stabilità metabolica contro le MAO; aumenta la durata d’azione; tali sostituzioni aumentano anche la selettività verso il recettore: a2 > a1 e b 2 > b 1 SAR d’ammine agoniste adrenergiche Sostituzione sul C-b (R2): R2 = OH; massima attività agonista sia su recettori a che b; stereochimica (R) richiesta per la massima potenza. Quando i C a e b sono asimmetrici, la stereochimica R su entrambi i centri conferisce la massima attività agonista. Ipotesi di binding della E nel recettore umano b2 adrenergico Agonisti dei recettori a-adrenergici Agonisti a1-selettivi Stimolazione della muscolatura liscia vasale Decongestionante, Dilatatore della pupilla, Regolazione della pressione nell’ipotensione o nello shock FENILEFRINE Entrambe le molecole sono potenti vasocostrittori, più stabili dell’epinefrina La O-demetilazione metabolica dà luogo al meta-fenol derivato attivo METOSSAMINE Agonisti dei recettori a-adrenergici XYLOMETAZOLINE NAPHAZOLINE TETRAHYDROZOLINE L’anello imidazolinico e l’anello aromatico sostituito sono a distanza di 1 atomo di C (equivalente alla feniletilammina) Potenti vasocostrittori La sostituzione lipofila sull’anello aromatico, in posizione orto al ponte metilenico è richiesta per l’attività agonista a 1 e 2 Gruppi lipofili ingombrati in posizione meta o para aumentano l’affinità per i recettori a1 CLONIDINE attua come agonista adrenergico specifico α2 CLONIDINA Clonidina stimola recettori centrali α2 , che determina una diminuzione della portata cardiaca e della resistenza vascolare periferica, provocando una diminuzione della pressione arteriosa Il suo binding con i recettori presinaptici α2 nel centro vasomotorio cerebrale, diminuisce i livelli di calcio presinaptico , inibendo la liberazione di noerepinefrina (NE). L’effetto netto è diminuzione del tono simpatico USO: Storicamente agente antiipertensivo USO: Oggi è utilizzato anche nel trattamento del dolore neuropatico, detossificazione da oppiacei, iperidrosi notturna, e fuori d’ etichette per contrastare gli effetti collaterali provocati da stimolanti come anfetamine e/o metilfenidate In coniugazione con stimolanti, invece, per trattare i deficit d’attenzione nei disordini d’iperattività (ADHD), moderando i comportamenti impulsivi aggressivi. Come sedativo medio può essere utilizzato nel trattamento del dolore pre-parto così come nei pre e post-interventi Agonisti dei recettori a-adrenergici t1/2 = 12/24 ore t1/2 = 6 ore GUANABENZ GUANFACINE Agonisti selettivi a2 Antiipertensive ? ? METHYLDOPA METHYLDOPAMINE α-METHYLNOREPINEPHRINE Profarmaci metabolizzati alla forme attive nelle neurone adrenergiche Antiipertensivi. Preferiti durante gravidanza Oralmente attivi Effetti aversi sedazione epatossicità Agonisti dei recettori b-adrenergici Trattamento della broncocostrizione in pazienti con asma o malattie polmonare croniche ostruttive Potente broncodilatatore Non selettivo (b1 e b2) Metabolizzato dalla COMT ISOPROTENEROLO USO: Stimolazione delle contrazioni cardiache nei pazienti bradicardici o infartuati Agonisti dei recettori b-adrenergici METAPROTERENOL TERBUTALINE Selettività b1 versus b2 decresce ad alte dose Amministrato per inalazione(aerosol) aumenta la selettività b2 (polmonare) Derivati del Resorcinolo Farmaci attivi per via orale No metabolizzati da MAO E COMT (metabolizzati attraverso glucuronizzazione) USO: trattamento del broncospasmo acuto Agonisti dei recettori b2-adrenergici ALBUTEROL PIRBUTEROL Esterase COLTEROL BITOLTEROL Farmaci attivi per via orale No metabolizzati da MAO e COMT USO: brocodilatatore Agonisti dei recettori b2-adrenergici SALMETEROL RITODRINA Rilassamento muscoli utero Amministrazione intravenosa ferma le contrazione del parto Catena lipofila lunga Prolungata durata d’azione 12ore Asma persistente Effetti secondari Reazioni avversa in paziente con problemi cardiovascolare Amministrazione per inalazione non è la migliore scelta per alcuni pazienti Agenti simpatomimetici con meccanismo indiretto AMFETAMINE Agiscono causando il rilascio di NE endogena Entrano nelle vescicole neuronali via uptake attivo e spiazzano NE dai depositi Potenti stimolanti del CNS Caratteristiche strutturali generali: Composti non-catecoli I gruppi OH in posizione b diminuiscono l’attività Un gruppo a-metile aumenta l’attività L’atomo di N diminuisce l’attività HYDROXY AMFETAMINE Agenti simpatomimetici con meccanismo misto Alcaloide Diastereoisomero dell’efedrina Usato come decongestionante nasale Caratteristiche strutturali generali: PSEUDOEPHEDRINE Assenza di gruppi OH sull’anello aromatico Presenza di gruppi OH in posizione b Antagonisti dei recettori a-adrenergici Inibizione della contrazione recettore-mediata della muscolatura liscia arteriosa e venosa, che porta all’abbassamento della pressione sanguigna. Composti strutturalmente diversi, con poche somiglianze con gli agonisti Prevenzione dell’interazione di NE, EPI e altri agenti con i recettori adrenergici Principalmente sono antagonisti competitivi, ad eccezione della classe delle b-aloalchilammine Non specifico, irreversibile a1 e a2 bloccante Uso: trattamento della ipertensione, specificamente quella causata dal feocromocitoma PHENOXYBENZAMINE Meccanismo d’azione dei b-aloalchilamine Strutturalmente relazionate alle mostarde azotate Legame irreversibile causa inibizione di lunga durata Limitata il loro uso terapeutico dovuto alla mancanza di selettività e tossicità Antagonisti dei recettori a-adrenergici Imidazoline Non selettivo antagonista α-adrenergico Uso: persistente ipertensione polmonare nei neonati TOLAZOLINE Non selettivo antagonista α-adrenergico Uso: per corti periodi in pazienti con feocromocitoma PHENTOLAMINE a1-Antagonisti selettivi Classe strutturale: piperazinil chinazoline Alta selettività verso i recettori a1 (a1 : a2 = 1000 : 1) PRAZOSIN DOXAZOSIN TERAZOSIN Farmaco Biodisponibilità T1/2 Durata d’azione (0re) PRAZOSIN 55-60 3 4-6 TERAZOSIN 90 12 18 DOXAZOSIN 65 20 36 Alcaloidi del ERGOT : Agonisti/Antagonisti misti ERGOTAMINE ACIDO LISERGICO LSD Alcaloidi indolici isolati da fungo Clavicep purpurea Primi agenti bloccanti adrenergici scoperti Usati inizialmente per la stimolazione delle contrazione dell’ utero post-parto Oggi l’uso include trattamento di sollievo per l’emicrania Yohimbine è un alcaloide naturale con effetti stimolanti e afrodisiaci isolato da Pausinystalia yohimbe (Yohimbe) e Rauwolfia serpentina (Indian Snakeroot) Yohimbine mostra una alta affinità per I recettori α2-adrenergici e moderata affinità per i recettori α1-adrenergic Le sue attività intrinseche sono poco chiare o sconosciute anche se probabilmente I sui effetti vengono determinati da una azione antagonistica YOHIMBINE USO: supplemento alimentare e nel trattamento della disfunzione sessuale Recentemente è stato descritto come rimedio per la diabete mellito di tipo 2 in modelli animali ed umani con polimorfismi nei gene dei recettori adrenergici α2A (Rosengren et al epublished in Science, November 19, 2009). Antagonisti dei recettori b-adrenergici Arilossipropanolamina Importantissimi nell’uso clinico per l’efficacia nel trattamento dell’ipertensione, dell’infarto e delle aritmie Rallentano la velocità dei battiti e la forza delle contrazioni cardiache COOH ISOPRENALINA DICLOROSOPRENALINA PRONETALOLO PROPRANOLOLO AC. NAFTOSSILLATTICO Primi b-blocanti in clinica Ben assorbiti oralmente ma rapidamente metabolizzati da primo passaggio Non selettivi b ma non bloccano a Acido naftossillattico è il metabolita maggioritario Relazione struttura-attività nella serie arilossipropanolamina Il gruppo O-CH2 fra l’anello aromatico e la catena etilamminica è responsabile delle proprietà antagonistiche Sostituzione dei gruppi idrossile del catecolo con gruppi cloro o fenilo ritiene l’attività beta bloccante N,N disustituzione diminuisce l’attività beta blocante, la quale si mantiene con la presenza di gruppi fenetile, idrossifeniletile, o metossifeniletile in questa parte della molecola I due carboni nella catena laterale sono essenziale per l’attività Una amina secondaria ottimizza l’attività beta bloccante Stereochimica S nel carbonio contenente il gruppo idrossile ottimizza l’interazione con il recettore beta Gli arilossipropanolamine sono più potenti che gli ariletanolamine Sostituzione del ossigeno etere con S, CH2 o N-CH3 risulta in una diminuzione dell’attività beta bloccante I più effettivi sostituenti per l’azoto sono I gruppi isopropile e tert-butile La porzione aromatica può essere variata senza perdere l’attività Sostituzione della porzione aromatica con fenantrene o antracene diminuisce l’attività Sostituenti alchil ciclici nel’azoto del gruppo amminico sono meglio tollerate che i corrispondenti analoghi aperti Un gruppo metilico nella posizione alpha della catena laterale diminuisce l’attività Legame H con recettore Interazione essenziale Idrofobica non restrittiva Interazione con tasca idrofobica Ben tollerato l’aumento di volume Interazione essenziale mediante legame ionico Interazione essenziale mediante legame H Altri non selettivi arilossipropanolamine bloccanti b-adrenergici PINDOLOL PENBUTOLOL Maggiore affinità per i recettori b1 nel cuore che per b2 in altri tessuti Stesamente metabolizzati per monoossigenase epatiche Uso: trattamento della ipertensione TIMOLOL ATENOLOL ESMOLOL Incompletamente assorbito (- 50%) ma tutto l’assorbito passa circolazione sistemica Escreto nella urina inmodificato Idrofilico. Non ha attività nel SNC Uso: trattamento della ipertensione Corta durata d’azione (t1/2 = 8-9 min). Rapida idrolisi esterasi Uso: controllo cardiaco durante interventi o situazione d’emergenze METOPROLOL BETAXOLOL Antagonista b1 selettivo Farmaco attivo via orale antiipertensivo Formulazione oftalmica per glaucoma ACEBUTOLOL DIACETOLOL Ben assorbito t1/2 =3 ore Metabolizzato a diacetololo con maggiore t1/2 = 8-12 ore Uso: trattamento dell’ipertensione ed aritmia ventricolare Alcune note ………. Alte dose di b1 bloccanti possono bloccare i recettore b2. Pazienti con asma ed altre malattie polmonare dovrebbero essere monitorati durante il trattamento con b-bloccanti Attenzione, anche rivolta a pazienti con diabete e frequenti reazioni ipoglicemiche. I b-bloccanti inibiscono le catecolamine inducendo glicogenolisi Binding mode d’un antagonista b1 CYANOPINDOLOL a e b – AGENTI ADRENERGICI BLOCCANTI LABETALOL Labetalolo cloridrato ha come indicazione specifica anti-aritmie cardiache ed ha anche una funzione vasodilatatrice delle arterie Carvedilol è un beta /alpha-1 bloccante non selettivo Indicato nel trattamento del infarto di miocardio da media a moderata entità CARVEDILOL Adrenergic Receptor System Summary Inibitori della ricaptazione della noradrenalina La ricaptazione neuronale della noradrenalina libera (uptake 1) è il meccanismo più importante grazie al quale viene terminata la sua azione sui recettori ANTIDEPRESSIVI TRICICLICI DESIPRAMINA IMIPRAMINA AMITRIPTILINA Non sono selettivi Tachicardia e aritmie cardiache INIBITORI SELETTIVI DELLA RICAPTAZIONE DELLA NORADRENALINA REBOXETINA Inibisce la ricaptazione della Noradrenalina, avendo specificità e selettività recettoriale altissima, senza agire sui sistemi Istaminergici, Muscarinici e Adrenergici α1 e α2 INIBITORI DELLA RICAPTAZIONE DELLA NORADRENALINA E…. SEROTONINA VENLAFAXIN DULOXETINA Episodi di depressione maggiore Dolore neuropatico diabetico periferico negli adulti Depressione e disturbi d'ansia INIBITORI DELLA RICAPTAZIONE DELLA NORADRENALINA E…. DOPAMINA METILFENIDATO BUPROPIONE Depressione Ridotti effetti collaterali in particolare disfunzioni sessuali Indicato nel Disturbo Bipolare Analogo delle anfetamine, Disturbo da deficit dell'attenzione e iperattività (ADHD) in bambini e in adulti Sintomi di traumi cranici e sintomi diurni di stanchezza indotti dalla narcolessia Affaticamento cronico Farmaco non-stimolante Sindrome da deficit di attenzione e iperattività (ADHD) Aumenta i livelli di noradrenalina e dopamina ATOMOXETINA