martes, 24 de enero de 2012
Introducción a la Farmacología
Introducción a la Farmacología
Definida en forma general como la ciencia de las drogas. La palabra
farmacología deriva del griego “Pharmacon”
(droga) y “Logos” (conocimiento).
Farmacología es la rama de las ciencias biológicas que estudia las
acciones y propiedades de los fármacos en el organismo.
Fármaco: Sustancia químicamente pura de
diferente origen que administrado a un ser vivo puede ser usado con fin
terapéutico o de investigación. Posee actividad biológica.
Sustancia química utilizada en el
tratamiento, curación, prevención o el diagnóstico de una enfermedad, o para
evitar la aparición de un proceso psicológico no deseado.
Profármaco: Sustancia químicamente pura de diferente
origen que no posee actividad biológica, pero al entrar en el organismo, al
pasar por el hígado, adquiere la actividad biológica.
Medicamento: Uno o más fármacos contenidos en una forma
farmacéutica, usado con fines terapéuticos,
puede ser curativo, controlar la evolución de una enfermedad, o paliativo
(alivio de la sintomatología); Preventivos o profilácticos; Diagnóstico.
Droga: Sustancia química
semielaborada de diferente origen, que se usa con fines terapéuticos o
investigación.
Fármaco o medicamento, usados con fines
ilícitos. Ejemplo: Heroína, morfina que son extraídos de la capsula de la
amapola (látex) que es procesado y obteniendo 2 tipos de alcaloides los
fenantrénicos y los isoquenoleínicos.
Remedio: Procedimientos físicos usados para
aliviar síntomas, prevenir, atenuar, y detener el curso de una enfermedad. Ejemplos: dispositivo medico de goma (guatero),
friegas, cataplasma de barro.
Propiedades fisicoquímicas son fundamentales, ya que el gran
porcentaje son ácidos o bases débiles esto significa que son electrolitos
débil.
Las propiedades fisicoquímicas son
variadas, para caracterizar un medicamento hay que decir si es ácido o base, si
tiene un carbono quiral, mezcla racémica (uno de cada 4 medicamentos en el
mercado es una mezcla racémica). Se determina un compuesto quiral pasando luz
polarizada y viendo como es la desviación.
El pKa es una expresión matemática que
permite dar la concentración en el equilibrio (constante de asociación) que se
expresa en valores absolutos.
El PM está ligado al tamaño, se determina
a través de la suma de los pesos
atómicos de las moléculas que las constituyen.
Solubilidad, se determina si es un compuesto polar
(soluble en agua) o no polar, se utiliza coeficiente de partición aceite-agua, cloroforma-agua (polar no
polar).
Estado físico, si es sólido, liquido o
gas.
Fases
de conocimiento farmacológico:
desde el origen de una molécula con propiedades farmacológicas hasta que
produce el efecto en clínica y que pasa con los metabolitos en el medio ambiente. Cuál es el camino que
recorre.
a)
Las fases farmacéuticas: desde el periodo que aparece la molécula
con propiedades farmacológicas hasta la molécula como medicamento es
administrada en el individuo y esta justo antes de ser absorbida.
Biofarmacéutica
(biofarmacia): cuando el
medicamento ya es una forma farmacéutica y es administrado. Ingresa vía oral, por el musculo, tejidos, vasos,
etc. Desde el momento en que es forma farmacéutica, hasta el momento en que la
molécula va ser absorbida (como se disgrega para ser eficientemente
absorbida).Como influye la estructura orgánica del cuerpo humano en el sector
que se está depositando en un primer
instante esa forma farmacéutica. En la boca, sublingualmente absorbida o
deglutida y posteriormente recorra todo el transito a nivel intestinal para que
de acuerdo a su propiedades fisicoquímicas se absorba. Biofarmacia no es solo
la forma farmacéutica si no que son los procesos de interacción. Se deben conocer
las características de los epitelios para poder llegar al torrente sanguíneo.
No es lo mismo hacer un análisis de una forma farmacéutica que es colocada
tópicamente y ver cómo se va absorbiendo y cuanto tiempo alcanza para logre un
determinada concentración que logre un efecto.
b)
Fase farmacocinética: estudio del movimiento del fármaco, en el curso del
tiempo, durante la absorción, distribución y eliminación (biotransformación más
excreción). Cuando el fármaco no se biotransforma y sale del organismo se excreta. Excreción
cuando el fármaco sale como tal.
c)
Fase farmacodinámica: estudio de la relación de la concentración del Fármaco
o su cantidad en el sitio de acción (receptor), su modo de acción y su
respuesta farmacológica.
d) Fase
clínica
e) Fase
ambiental: existen genes
que codificaron resistencia para un antibiótico que utilizaron en medicina.
Ejemplo salmonella.
Las bacterias son autóctonas
cuando adquieren resistencia, se trasfieren genes ya sea por trasformación el
DNA desnudo de una bacteria muerta es
captado por otra bacteria o conjugación donde una coli se une a una autóctona y
a través de un pili sexual le trasfiere genes que determinan resistencia para
aminoglicósidos.
Los bacteriófagos también han
captado genes que se unen a la membrana de la bacteria autóctona e inyectarle
material genético. Las bacterias se comunican independientes de sistemas
externos.
Cuando se inyecta en un periodo breve se
logra un peak plasmático propio instantáneo.
El comportamiento de un fármaco
en el organismo se determina con el área bajo la curva, volumen de
distribución, área de distribución.
La aspirina es ulcerogénica por dos mecanismo, ya sea, por acción
directa de la mucosa gástrica, y por acción indirecta porque inhibe síntesis de prostaglandinas, se
inhibe una sustancia que libera el acido clorhídrico.
El diclofenaco se queda pegado en las mucosas y por endoscopia se
puede ver como se está disolviendo en un milímetro de mucosa gástrica con focos
hemorrágicos.
Las diferencias que existen en el proceso de disolución y disgregación
hacen que los excipiente que se usen para preparar una forma farmacéutica
demuestran que son mejores que otros, por eso hay tanta variabilidad.
Los medicamentos se eliminan vía fecal, enterohepática o renal.
Todos los medicamentos, excepto productos biológicos con peso mayor a
la albumina, se filtran.
Los pesos moleculares de los fármacos van entre 100 a 200 gr/mol.
Biomoléculas
Se tiene que tener claro cuáles son
algunas de las propiedades distintivas de los seres vivos. Primero, los
organismos son extremadamente complejos y altamente organizados, esto es
característico de todos los seres vivos. Otra característica, es que las
estructuras biológicas sirven para propósitos funcionales y estas estructuras
están hechas de macromoléculas por lo tanto las rigen las leyes químicas. Todos
los sistemas vivos se caracterizan por ser muy activos en las transformaciones
energéticas, sino hicieran esto no serían seres vivos. Los sistemas vivos
tienen la extraordinaria capacidad de auto replicarse, de hacer copias de ellos
mismos. Se habla de auto replicarse porque se considera vida hasta los virus y
éstos son los últimos organismos capaces de auto replicarse, a expensas de
otros seres vivos, pero se auto replican de todas maneras. Tenemos ejemplo de
seres vivos como la cebra, la medusa, las aves por decir unos pocos ejemplos
que tienen una base en común: están hechos de moléculas, en última instancia de
átomos y esa organización que tienen es lo que permite sustentar la vida y
reflejan todas las características ya definidas anteriormente. La Escherichia Coli que está en el
intestino, también es un ser viviente complejo, con estructura complejísima y
capaz de auto reproducirse, de hacer transformaciones energéticas
sorprendentes. Finalmente los más pequeños de la escala, los virus, que son una
envoltura de proteínas conteniendo un ácido nucléico que le codifica todo lo
que tiene que hacer e invaden una célula y la dirigen para que el virus pueda auto replicarse.
Así van matando las células y ellos van aumentando.
Una bacteria
tiene una membrana, una pared celular, flagelos pequeños que le permiten
movilidad y para adherirse, tienen material genetico tienen la maquinaria para
expresar y traducir ese material genetico, con pocos organelos.
En cambio
en una célula eucariótica, que es de lo que todos los seres vivos un poco mas
complejos, cada célula en si es una estructura complejisima. Una célula
eucariótica se caracteriza por tener organelos bien definidos, dentro del
núcleo hay un nucléolo; rodeando el núcleo hay un sistema membranoso (RER) que
esta tapizado con ribosomas, polisomas; otros organelos membranosos Golgi; REL;
mitocondrias, donde ocurre la mayoria de las tranformaciones energéticas; lisosomas
donde se degradan un monton de compuestos químicos y los peroxisomas que tienen
una función de vigilancia en ciertos aspectos. Una célula vegetal, contrasta
con una célula animal, en que tienen una pared que los protege en general, y
además tiene un organelo especializado que es el cloroplasto donde tambien
ocurren transformaciones energéticas, son capaces de transformar la luz en
energía y en compuestos altamente energéticos.
Pero en
todos los seres vivos, si se les hace un análisis químico elemental, estan
constituidos en mas de un 99% por cuatro átomos: Hidrógeno, Oxígeno, Nitrógeno,
Carbono.
ELEMENTO PORCENTAJE
Oxígeno 63
Hidrógeno 25.2
Carbono 9.5
Nitrógeno 1.4
Conceptualmente, hay unanimidad
en que el oxígeno es lo más importante en los seres vivos, en cuanto a cantidad;
por lo demás es una especia reactiva, el hidrógeno también, el carbono y el
nitrógeno. Llama la atención, puesto que los seres vivos están organizados,
supuestamente, en todos sus compuestos alrededor del átomo de Carbono. El mayor
porcentaje del organismo es agua.
Si uno mira el sistema
periódico, existen elementos que se encuentran en grandes cantidades son: H,
Na, K, Ca, C, N, O, P, S, Cl y elementos trazas, que están en menor cantidad
esta el Mg, V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zn, Mo, Se, I probablemente ahora
encontremos algo de F, algo de Al en algunos casos y algo de As; pero todo eso
último es algo anormal encontrarlo ya que estos metales se generan por
actividad humana por lo que conllevan problemas.
Agua de mar (%)
|
Cuerpo Humano (%)
|
Tierra (%)
|
|||
O
|
66
|
O
|
63
|
O
|
47
|
H
|
33
|
H
|
25.5
|
Si
|
28
|
Cl
|
0.33
|
C
|
9.5
|
Al
|
7.9
|
Na
|
0.28
|
N
|
1.4
|
Fe
|
4.5
|
Mg
|
0.0330
|
Ca
|
0.31
|
Ca
|
3.5
|
S
|
0.017
|
P
|
0.22
|
Na
|
2.5
|
Ca
|
0.0062
|
Cl
|
0.08
|
K
|
2.5
|
K
|
0.0060
|
K
|
0.06
|
Mg
|
2.2
|
C
|
0.0014
|
||||
Cabe preguntarse entonces, ¿qué propiedades,
tan especiales, tiene el H, O, C y N para sustentar la química de la vida? La
respuesta es que estos compuestos tienen una gran habilidad de formar enlaces
covalentes, vale decir, compartir electrones.
El enlace covalente se
caracteriza por su alta energía y esa energía se expresa como energía de
disociación (kJ/mol)
El aumento de la energía de
disociación de enlace sea más fuerte a medida que aumentamos el grado de enlace
significa que son difíciles de romper y forman compuestos relativamente
estables y que para modificarlos hay que emplear una gran cantidad de energía
porque va implicar romper enlaces covalentes, lo cual es una complicación para
el ser vivo que también es altamente plástico, moldeable y necesita modificar
moléculas para armar sus grandes estructuras.
El carbono es el más
versátil de todos, él puede interactuar con el H, con el O, con el N para
formar una gran variedad de compuestos. Puede tener libre rotación con enlace
simple, en cambio en doble enlace comienza a rigidizar la molécula y la otra
característica del carbono es que todos sus enlaces se encuentran lo más
alejado posible, por lo tanto los impedimentos estéricos son mucho menor y eso
le da una gran versatilidad para interactuar con otros átomos y generar
moléculas altamente complejas.
Un elemento a considerar en
la característica de cada átomo es su electronegatividad, que es la capacidad
del átomo de atraer electrones hacia sí mismo en un enlace covalente. La electronegatividad,
en este caso, es que los electrones van a estar más tiempo en el oxígeno que en
el hidrógeno y por lo tanto el oxígeno, al tener más electrones, va a estar
negativo y el hidrógeno va a estar positivo por lo tanto va a estar cargado
parcialmente, por lo que la molécula va a estar polarizada.
La química del carbono
puede generar una gran cantidad de compuestos, donde algunos de ellos son:
Lo otro que se tiene que
tener presente, es la estructura espacial de la molécula. Por ejemplo, se tiene
dos compuestos que tienen exactamente la misma composición, pero son compuestos
distintos, tienen una distribución espacial distinta. Los dos tienen un grupo
funcional carboxilo, ambos tienen cuatro carbonos, dos hidrógenos; pero
difieren en que en el primero los grupos funcionales están más cerca que en la
segunda donde están más distanciados los grupos funcionales, por lo que el
primero es cis y el segundo es trans, la primera es el ácido maléico y la
segunda es el ácido fumárico. En el segundo ejemplo se tienen nuevamente dos
moléculas distintas la cual la primera es la 11-cis- Retinal y la segunda es la
11-trans-Retinal
Otro aspecto importante de
la estructura de los compuestos orgánicos es la quiralidad. Cuando un átomo de
carbono que puede tener cuatro sustituyentes y estos son distintos, la
disposición espacial de ellos puede determinar más de un tipo de compuestos.
Éstos son distintos cuando su imagen especular no se puede superponer, por lo
tanto son distintos y los organismos vivos distinguen perfectamente un
compuesto quiral de otro.
Hay una nomenclatura básica
para esto, de mayor a menor la distribución y en el sentido de los punteros del
reloj, se habla de R y en contra reloj se habla de S. Esto es importante, ya
que los compuestos que encontramos en la naturaleza y que son parecidos, pero
sus enantiómeros tienen características y reaccionan distinto. Por ejemplo:
Lo otro que se tiene que
tener presente en las moléculas que forman los organismos, son los niveles de
complejidad, que se ve de las estructuras de los más simple a los más complejos
En general, en los seres
vivos estamos hechos de moléculas relativamente sencillas pero que se van
asociando para que se vayan formando macromoléculas más complejas, complejos supra
moleculares que involucran la asociación de estas macromoléculas hechas con distintos
bloques básicos para finalmente generar organelos y éstos células.
Moléculas simples son las
unidades con que están construidas todas las estructuras mayoritarias,
partiendo de metabolitos y macromoléculas, organelos, membranas y la unidad de
vida que es la célula.
Las propiedades de las
Biomoléculas reflejan su acondicionamiento a las distintas condiciones de vida
de los organismos, todas las moléculas han ido evolucionando para ajustarse a
estas reacciones e interacciones tan especiales entre moléculas para permitir
todas estas propiedades tan particulares que es la célula. La macromolécula y
sus bloques para construirla tienen cierta direccionalidad, no fueron
construidas al azar, hay algo que determina la funcionalidad que se requiere
para hacer las distintas actividades. Las macromoléculas son informacionales,
tienen mucha información. Las biomoléculas tienen una arquitectura
tridimensionales características y todas las estructuras biológicas dentro de
la célula están determinadas por interacciones biomoleculares mantenidas por
las fuerzas débiles, clave para la vida, puesto que si todo fuera por enlaces
covalentes sería un organismo rígido, sin ninguna plasticidad.
Las interacciones y enlaces
débiles son en general menos a 40kJ/mol por si se quiere comparar con la fuerza
de los enlaces covalentes. Se tiene 4 tipos de fuerzas débiles: van der Waals,
puente de hidrógeno, puentes iónicos y por último las interacciones hidrofóbicas,
éstas se despreciaron por mucho tiempo pero son interacciones extremadamente
importantes y la estructura membrana biológica no podría existir si no
existiera este tipo de interacciones.
Dos puntos
importantes sobre las fuerzas débiles son:
§ El reconocimiento biomolecular
esta mediado por las fuerzas químicas débiles, hay un reconocimiento en un
sitio específico
§ La desventaja es que
restringe al organismo a condiciones del medio ambiente en un rango estrecho
porque térmicamente uno puede modificar fácilmente las interacciones débiles.
Sin embargo, los organismos vivos han colonizados los distintos ambientes
terrestres.
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