FQ FR021 Farmacia Antagonist As 01

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

4}1 2

3

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/ sintópico)

- sítio diferente no receptor (não-competitivo/ alotópico)

ANTAGONISMOAntagonismo clássico

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

+ Ant. + Ant.

ANTAGONISMOAntagonismo clássico

Antagonismo competitivo sem limite

Antagonismo competitivo com limite

Antagonismo insuperável (não competitivo) sem

deslocamento

Antagonismo insuperável (não competitivo) com

deslocamento

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

ID

R

L + R LR Efeito

Kd

I

+

IR

KI

ANTAGONISMOAntagonismo competitivo

ANTAGONISMOAntagonismo competitivo

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]

ANTAGONISMOAntagonismo competitivo

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]

ANTAGONISMOAntagonismo competitivo

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

ANTAGONISMOAntagonismo competitivo

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

ANTAGONISMOAntagonismo competitivo

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

0.25

0.50

0.75

1.00

C0

C3C2C1

[Agonista], M

Res

post

a (f

raçã

o)PAR = [A]

[A] + Kd•(1 +[B]/KB)Equação de Gaddum

ANTAGONISMOAntagonismo competitivo

1. Deslocamento paralelo2. Redução na potência (aumento no EC50)3. Emáx mantido

R1 -SHN CH2 CH2 X -OH

R2 =NH -COOH

R1 CH2

N+ + X- R1

R2 CH2

N R2

SHCH2 + H+

CH2

H, VW, iônica, hidrofóbica S

ANTAGONISMOAntagonismo competitivo irreversível

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 (Exemplo: alquilação dos receptores)

ANTAGONISMOAntagonismo competitivo

A razão de concentrações ou a razão de doses (r ou dr):

Definição: 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

0.25

0.50

0.75

1.00

C0

C3C2C1

A B C D

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

EC50 A EC50 A EC50 A

[Agonista], M

Resposta

(fr

ação)

ANTAGONISMOAntagonismo competitivo

ANTAGONISMOAntagonismo competitivo

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

ANTAGONISMOAntagonismo competitivo

1. r – 1 = [B]/KB e log (r-1) = log [B]r – log KB

2. Para pA2: log (2-1) = log (1) = 0 = log [B]r=2 – log KB

3. -log [B]r=2 = -log KB

4. pKB = -log KB

Log (dr-1)

0

Log [Antagonista], M

-9 -8 -7 -6

4

2KB

log (r-1) = log [B] – log KB

dr de 2 = pA2

pKB = -log KB

ANTAGONISMOAntagonismo competitivo

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]

ANTAGONISMOAntagonismo competitivo

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 (antagonista)

ANTAGONISMOAntagonismo competitivo

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).

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

Ou seja: quando [B] = KB, então pela equação isso = pA2

log

(r-1

)

Log [Antagonista]

pA2

Então:pA2 = Log (r-1) – log[B]Por isso:pKB sempre é igual a pA2

Mas nem sempre pA2 = pKB

- somente quando o gráfico de Schild é linear com inclinação de 1,0

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

ANTAGONISMO

Os principais passos para a análise de Schild

1. Obter curvas CR

2. Analisar as curvas CR

3. Gerar e analisar o gráfico de Schild

4. Ajustar a regressão para obter inclinação de 1,0 se for o caso

Antagonismo da ação do carbacol pela escopolamina em traquéia de rato

pKB = 9,26 (9,1-9,4)Inclinação: 1,09 (0,66-1,5)

ANTAGONISMO

Critérios para o uso adequado da análise de Schild:

Pergunta crucial: Será que as curvas provêm de uma mesma população?

1. Curvas dose-resposta paralelas, com inclinações semelhantes

- comparar o “fit” das curvas quando são usados parâmetros

individuais (Emax, n, EC50) de cada curva versus valores médios de n e Emax.

- se não houver diferença significativa entre as duas opções,

então deve usar a segunda (valores médios)- se houver diferença significativa, então deve considerar

que os critérios não são preenchidos e portanto pode não ser mais inibição competitiva simples

ANTAGONISMO

Critérios para o uso adequado da análise de Schild:

Pergunta crucial: Será que estas curvas provêm de uma mesma população?

2. A inclinação da reta do gráfico de Schild é 1,0 ou pelo menos não significativamente diferente de 1,0?

- usar análise de regressão para calcular a inclinação e determinar os limites de confiança de 95% (IC95%)

- se a inclinação de 1,0 estiver dentro do IC95%, então pode

se concluir que há antagonismo competitivo simples - neste caso, refazer a análise “obrigando” a inclinação a ser 1,0

ANTAGONISMO

Critérios para o uso adequado da análise de Schild

Análise de Schild para antagonismo de receptores M1 por pirenzepina (0,3, 1, 3 e 10 M)

- no painel B: inclinação = 1,1+0,2, com IC95% de 0,9 a 1,15- linha tracejada no painel B é a original e a sólida é a ajustada

para dar inclinação de 1,0- pKB (intersecção no eixo X): 6,92

ANTAGONISMO

Critérios para o uso adequado da análise de Schild

E se a inclinação da regressão não for 1,0, ou se a regressão não for linear?

Neste caso, não pode usar o conjunto completo de dados para determinar a potência do antagonista

- Ou o antagonismo não é competitivo ou há alguma interferência

A opção então é: determinar apenas uma estimativa da potência usando a menor razão de doses possível para calcular pA2

ANTAGONISMO

Critérios para o uso adequado da análise de Schild

Recomendações:

1. Usar uma concentração inicial de antagonista que dá um valor de log(r-1) bastante próximo ao zero, ou seja, deslocamento de 2 a 5 vezes

- isso facilitará o calculo do pKB ou pA2

2. Usar uma faixa de concentrações de 30 a 100 vezes- com faixas menores os valores de IC95% são elevados,

diminuindo a confiabilidade dos resultados.

3. Atentar para desvios na linearidade do gráfico

ANTAGONISMOCritérios para o uso

adequado da análise de Schild

ANTAGONISMO

Critérios para o uso adequado da análise de SchildImportância do tempo de equilíbrio

ANTAGONISMO

Precauções no uso da análise de Schild

Uma regressão linear com inclinação de 1,0 não é garantia de antagonismo competitivo simples

Importância do tempo de equilíbrio

Antagonismo fisiológico onde ativação muscarínica produz contração e ativação -AR produz relaxamento em músculo de traquéia

Inclinação = 1,02+0,02

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-equilíbriob) 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 – 8,5 (M1 seletivo)Himbacina = 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 Uso na classificação

Agonista EC50 (átrio cobaia) pKB Buramida (H2)

Histamina 1,1 M 7,8 M

4-Metilhistamina 3,1 M 7,2 M

2-Metilhistamina 19,8 M 6,9 M

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.) (M) Carbacol 1,44 174 uM

ANTAGONISMO Uso na classificação

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 agonista subestimadaNa ausência de um inibidor específico da remoção,pode usar a regressão de Schild para avaliar isso

ANTAGONISMO Regressão de Schild: inclinação < 1

Mecanismos que removem agonista

Membrana nictitante de olho de gato

Com bloqueador de captação

Sem bloqueador de captação

ANTAGONISMO Regressão de Schild: inclinação < 1

Mecanismos que removem agonista

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

cobaia

Noradrenalina

Isoprenalina

Noradrenalina + cocaína

ANTAGONISMO Regressão de Schild: inclinação < 1

Mecanismos que removem agonista

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

ANTAGONISMORegressão de Schild

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 heterogêneos

ANTAGONISMO Regressão de Schild: inclinação < 1

Receptores heterogêneos

ANTAGONISMO Regressão de Schild: inclinação < 1

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.

ANTAGONISMORegressão de Schild

Detecção de receptores heterogêneos

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 <1.

Ag1 Ag2Ant Ag1 Ag2Ant

ANTAGONISMO Regressão de Schild: inclinação > 1

Remoção saturável de antagonista

Betanecol em íleo de coelho: efeito de atropinase: bloquear com 4-metilbutirato (substrato alternativo)

ANTAGONISMOAntagonismo clássico

Importância do tempo de equilíbrio

Fatores importantes:

1. Concentração do antagonista

2. KB (constante de dissociação do antagonista)

3. Tempo de incubação com agonista (re-equilíbrio)

Se o tempo de re-equilíbrio for insuficiente, na presença de um antagonista com alta afinidade concentrações altas de agonista não atingirão a proporção de receptores definida pela lei de ação de massas: haverá “depressão” da resposta máxima

ANTAGONISMOAntagonismo clássico

Importância do tempo de equilíbrio

ANTAGONISMO Regressão de Schild: inclinação > 1

Tempo de equilíbrio inadequado: quando a interação droga-receptor, e não a difusão, é limitante

Antagonismo do efeito do carbacol por escopolamina 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 NEAmitriptilina: 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

ANTAGONISMO Regressão de Schild: inclinação = 1Ações múltiplas de drogas: seletividade para afetar

mais que uma atividade

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

Resposta sem ambenônio

ANTAGONISMO Regressão de Schild: inclinação = 1Ações múltiplas de drogas: seletividade para afetar

mais que uma atividade

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

ANTAGONISMOCritérios para o uso adequado da análise de Schild

Ação tóxica do agonista

ou antagonista

Modulação alostérica negativa

Saturação de sistema

de captação ou adsorção

ANTAGONISMO

Precauções no uso da análise de SchildSituações em que não é possível usar esta análise, mas em que

eventualmente seja possível obter uma estimativa de pA2

Importância do tempo de equilíbrio

Antagonismo não-competitivo

Modulação alostérica negativa

Hemi-equilíbrio

Ação tóxica ou

inespecífica

ANTAGONISMORegressão de Schild

Regressão de Schild para agonistas parciais

Agonista parcial: dobutamina;Tecido: músculo anococcígeode rato

B

A

ANTAGONISMOAgonistas parciais como antagonistas

Determinação da afinidade de um agonista parcial pelo método de Stephenson

Cloropractolol (agonista parcial -AR): 0,01, 0,1, 1 e 10 M (átria de rato)

Painel B: KP = ([P] • inclinação)/(1-inclinação) • (1 – (P/A)) [OU: (1-(eP/eA))]

Inclinação: 0,95KP = 16,5 nM

Inclinação: 0,96KP = 16,5 nM

Cloropractolol: 0,1 M

Baseado na idéia de concentrações equiativas na ausência e presença de agonista parcial

ANTAGONISMOAgonistas parciais como antagonistas

Determinação da afinidade de um agonista parcial pelo método de Kaumann e Marano

Cloropractolol (agonista parcial -AR): 0,01, 0,1, 1 e 10 M

Painel E: log (1/inclinação -1) = log [P] – log KP

Inclinação: 0,95KP = 16,5 nM

ANTAGONISMOAntagonismo clássico

Antagonismo competitivo sem limite

Antagonismo competitivo com limite

Antagonismo insuperável (não competitivo) sem

deslocamento

Antagonismo insuperável (não competitivo) com

deslocamento

ANTAGONISMOAntagonismo competitivo irreversível:

antagonismo “não-competitivo”Definição:-Antagonista que se liga ao receptor, tornando-o funcionalmente inativo, sem possibilidade de reversão com concentrações maiores de agonista

-Bloqueio pseudo-irreversível

-Resulta de uma velocidade de dissociação bem acima do período de incubação com agonista (tempo <<<< k2)

-Efeito imediato depende da reserva de receptor- devido a isso antagonistas “não-competitivos” terão efeitos diferentes sobre a resposta máxima dependendo do sistema estudado, frente ao mesmo agonista

ANTAGONISMOAntagonismo competitivo irreversível:

antagonismo “não-competitivo”Determinação da afinidade de um antagonista “não-competitivo”Método de Gaddum

1. Obter curva para agonista na ausência e presença de antagonista NC

2. Determinar concentrações equiativas

3. Plotar 1/[A] versus 1/[A´]

1/[A] = 1/[A´] • ([B]/KB + 1) + [B]/(KBKA)

KB = [B]/(Inclinação – 1)

[A´]/[A] = [A´]•([B]/(KBKA) + [B]/KB + 1

KB = [B]/(Intercepto – 1)

Inclinação = 32,1[B] = 1 MKB = 33 M

ANTAGONISMOAntagonismo competitivo irreversível:

antagonismo “não-competitivo”

Determinação do pA2 de um antagonista “não-competitivo” baseada no deslocamento à direita

ANTAGONISMORegressão de Schild

Antagonismo de um agonista indireto