Farmacodinamia

La farmacodinámica ( PD ) es el estudio de los efectos bioquímicos y fisiológicos de los fármacos (especialmente los fármacos ). Los efectos pueden incluir aquellos que se manifiestan en animales (incluidos los humanos), microorganismos o combinaciones de organismos (por ejemplo, infecciones ).

La farmacodinámica 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 las 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 dosificación , 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 farmacodinámica pone especial énfasis en las relaciones dosis-respuesta , es decir, las relaciones entre la concentración del fármaco y su efecto. ^[1] Un ejemplo dominante son las interacciones fármaco-receptor modeladas por

${\displaystyle {\ce {L + R <=> LR}}}$

donde L , R y LR representan las 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 a través de herramientas como los mapas de energía libre .

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

• Enzimas  (por ejemplo, neostigmina y acetilcolinesterasa )
  • Inhibidores
  • Inductores
  • Activadores
• Portadores de membrana  – [ Recaptación vs. eflujo ] (por ejemplo, antidepresivos tricíclicos y captación de catecolaminas -1)
  • Potenciador (RE)
  • Inhibidor (RI)
  • Liberador (RA)
• Canales iónicos  (por ejemplo, nimodipina y canales de Ca ²⁺ dependientes de voltaje )
  • Bloqueador
  • Abrelatas
• Receptor  – (p. ej., indicado en la tabla siguiente)
  • Los agonistas pueden ser completos, parciales o inversos .
  • Los antagonistas pueden ser competitivos, no competitivos o no competitivos.
  • El modulador alostérico puede tener 3 efectos dentro de un receptor. Uno es su capacidad o incapacidad para activar un receptor (2 posibilidades). Los otros dos son la afinidad y la eficacia del agonista . Pueden aumentar, disminuir o no verse afectados (3 y 3 posibilidades).

NMBD = fármacos bloqueadores neuromusculares; NMDA = N-metil-d-aspartato; EGF = factor de crecimiento epidérmico. ^[3]

La mayoría de los medicamentos, ya sea

Existen 7 acciones principales de los fármacos: ^[4]

• Acción estimulante a través del agonismo directo del receptor y efectos posteriores
• Acción depresora a través del agonismo directo del receptor y efectos posteriores (p. ej.: agonista inverso )
• Acción bloqueadora/antagonizante (como con los antagonistas silenciosos ), el fármaco se une al receptor pero no lo activa
• Acción estabilizadora: el fármaco no parece actuar ni como estimulante ni como depresor (p. ej., algunos fármacos poseen una actividad receptora que les permite estabilizar la activación general del receptor, como la buprenorfina en individuos dependientes de opioides o el aripiprazol en la esquizofrenia, todo dependiendo de la dosis y del receptor).
• intercambiar/reemplazar sustancias o acumularlas para formar una reserva (p. ej.: almacenamiento de glucógeno )
• Reacción química beneficiosa directa como la eliminación de radicales libres.
• Reacción química dañina directa que puede provocar daño o destrucción de las células, a través de daño tóxico o letal inducido ( citotoxicidad o irritación ).

La actividad deseada de un fármaco se debe principalmente a la orientación exitosa de uno de los siguientes:

• Alteración de la membrana celular
• Reacción química con efectos posteriores
• Interacción con proteínas enzimáticas
• Interacción con proteínas estructurales
• Interacción con proteínas transportadoras
• Interacción con canales iónicos
• Unión del ligando a los receptores :
  • Receptores hormonales
  • Receptores neuromoduladores
  • Receptores de neurotransmisores

Antes se creía que los anestésicos generales funcionaban alterando las membranas neuronales, alterando así la afluencia 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), impidiendo así la respuesta inflamatoria . La colchicina , un fármaco para la gota, interfiere en la función de la proteína estructural tubulina , mientras que la digital , un fármaco que todavía se utiliza 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 los receptores que determinan los efectos celulares. Tras la unión del fármaco, los receptores pueden provocar su acción normal (agonista), su acción bloqueada (antagonista) o incluso su acción opuesta a la normal (agonista inverso).

En principio, un farmacólogo debería intentar alcanzar una concentración plasmática del fármaco deseada para obtener el nivel de respuesta deseado. En realidad, hay muchos factores que afectan a este objetivo. Los factores farmacocinéticos determinan las concentraciones máximas, y las concentraciones no se pueden mantener con absoluta consistencia debido a la descomposición metabólica y la depuración excretora. Pueden existir factores genéticos que alteren el metabolismo o la acción del fármaco en sí, y el estado inmediato del paciente también puede afectar a la dosis indicada.

Los efectos indeseables de un medicamento incluyen:

• Mayor probabilidad de mutación celular ( actividad cancerígena )
• Una multitud de acciones simultáneas y variadas que pueden ser perjudiciales
• Interacción (aditiva, multiplicativa o metabólica)
• Daño fisiológico inducido o condiciones crónicas anormales

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 deseados. Por ejemplo, un medicamento con una ventana terapéutica pequeña debe administrarse con cuidado y control, por ejemplo midiendo frecuentemente la concentración sanguínea del medicamento, ya que pierde fácilmente sus efectos o produce efectos adversos.

La duración de la acción de un fármaco es el tiempo durante el cual un fármaco en particular es eficaz. ^[5] La duración de la acción es una función de varios parámetros, entre ellos la vida media plasmática , el tiempo necesario para equilibrar el plasma y los compartimentos diana, y la velocidad de salida del fármaco de su objetivo biológico . ^[6]

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

La duración total de una sustancia se puede definir como la cantidad de tiempo que tarda en desaparecer por completo el efecto de una sustancia hasta alcanzar la sobriedad , a partir del momento en que se administra la sustancia por primera vez .

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

La fase de "subida" puede definirse como el período comprendido entre los primeros cambios perceptibles en la percepción y el punto de máxima intensidad subjetiva. Esto se conoce coloquialmente como "subida".

La fase pico puede definirse como el período de tiempo en el que la intensidad de los efectos de la sustancia está en su punto más alto.

La fase de compensación se puede definir como el tiempo transcurrido entre la conclusión del pico y el paso a un estado sobrio. Esto se conoce coloquialmente como "bajada".

Los efectos posteriores pueden definirse 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 del uso. Esto se conoce coloquialmente como "resaca" para los efectos posteriores negativos de sustancias, como el alcohol , la cocaína y el MDMA , o como "resplandor" para describir un efecto típicamente positivo y agradable, que se encuentra típicamente en sustancias como el cannabis , el LSD en dosis bajas a altas y la ketamina .

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 velocidades de formación y desformación se pueden utilizar para determinar la concentración de equilibrio de receptores unidos. La constante de disociación de equilibrio se define por:

${\displaystyle {\ce {L + R <=> LR}}}$                      ${\displaystyle K_{d}={\frac {[L][R]}{[LR]}}}$

donde L = ligando, R = receptor, los corchetes [] indican la concentración. La fracción de receptores unidos es

${\displaystyle {p}_{LR}={\frac {[LR]}{[R]+[LR]}}={\frac {1}{1+{\frac {K_{d}}{[L]}}}}}$

¿Dónde está la fracción del receptor unido al ligando?$Estilo de visualización {p}_{LR}}$

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 (véase: ecuación de Hill ). La fracción de receptores unidos se conoce como ocupación. La relación entre la ocupación y la respuesta farmacológica suele ser no lineal. Esto explica el denominado fenómeno de reserva de receptores , es decir, la concentración que produce una ocupación del 50 % 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 solo una fracción de toda la población de receptores aparentemente produce el efecto máximo alcanzable en un tejido particular.

La interpretación más simple de la reserva de receptores es que se trata de 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 de receptores es una medida integradora de la capacidad de inducción de respuesta de un agonista (en algunos modelos de receptores se denomina eficacia intrínseca o actividad intrínseca ) y de la capacidad de amplificación de la señal del receptor correspondiente (y sus vías de señalización posteriores). Por lo tanto, la existencia (y magnitud) de la reserva de receptores depende del agonista ( eficacia ), el tejido (capacidad de amplificación de la señal) y el efecto medido (vías activadas para causar la amplificación de la señal). Como la reserva de receptores es muy sensible a la eficacia intrínseca del agonista, generalmente se define solo para agonistas completos (de alta eficacia). ^{[7] [8] [9]}

A menudo, la respuesta se determina como una función de log[ L ] para considerar muchos órdenes de magnitud de concentración. Sin embargo, no existe ninguna teoría biológica o física que relacione los efectos con el logaritmo de la concentración. Simplemente es conveniente para fines de representación gráfica. Es útil observar que el 50% de los receptores están unidos cuando [ L ] = K _d .

El gráfico que se muestra representa la respuesta concentrada para dos agonistas hipotéticos de los receptores, trazada en forma semilogarítmica. La curva hacia la izquierda representa una mayor potencia (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.

El concepto de farmacodinámica se ha ampliado para incluir la farmacodinámica multicelular (MCPD). La MCPD es el estudio de las propiedades estáticas y dinámicas y las relaciones entre un conjunto de fármacos y una organización multicelular cuatridimensional dinámica y diversa. 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. ^[10]

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En el campo de la ecotoxicología , la farmacocinética y la farmacodinámica se denominan toxicocinética y toxicodinámica . En este campo, el enfoque se centra en los efectos tóxicos sobre una amplia gama de organismos. Los modelos correspondientes se denominan modelos toxicocinéticos-toxicodinámicos. ^[11]

• Mecanismo de acción
• Relación dosis-respuesta
• Farmacocinética
• AdmE
• Farmacodinamia antimicrobiana
• Compañía farmacéutica
• Regresión de Schild

Wikimedia Commons tiene medios relacionados con Farmacodinámica .

• Vijay. (2003) Software predictivo para el diseño y desarrollo de fármacos. Pharmaceutical Development and Regulation 1 ((3)), 159–168.
• Werner, E., Biología de sistemas multicelulares in silico y genomas mínimos, DDT vol 8, no 24, pp 1121–1127, diciembre de 2003. (Introduce los conceptos MCPD y Net-MCPD)
• Dr. David WA Bourne, Facultad de Farmacia de OU Recursos farmacocinéticos y farmacodinámicos.
• Introducción a la farmacocinética y la farmacodinamia (PDF)