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La farmacología es la ciencia biológica que estudia las acciones y propiedades de los fármacos en los organismos. Un fármaco es una sustancia química que al interaccionar con un microorganismo vivo da una respuesta que puede ser beneficiosa o tóxica. Un medicamento es toda sustancia química utilizada en el tratamiento, curación, prevención o diagnóstico de una enfermedad, o para evitar la aparición de un proceso fisiológico no deseado. La farmacocinética estudia los procesos y factores que determinan la cantidad de fármaco presente en el sitio de acción (le vamos a llamar biofase) en que debe ejercer su efecto biológico en cada momento, a partir de la aplicación del fármaco sobre el organismo vivo. Básicamente, estudia lo que el organismo le hace al fármaco. La farmacodinamia estudia las acciones y efectos de los fármacos. Estudia lo que el fármaco le hace al organismo. La farmacología terapéutica establece las pautas de tratamiento racional que deben seguirse en los diversos procesos patológicos. Farmacocinética: ADME Es un conjunto de procesos que determina la concentración de las drogas en la biofase. Es un proceso dinámico, donde todos los procesos ocurren simultáneamente. L = liberación A = absorción D = distribución M = metabolismo E = excreción/eliminación Tenemos múltiples vías de administración: • Vías enterales: - Oral à luego de A por vía gástrica, una parte se M. - Sublingual à no va por vía gástrica, se absorbe por la vena subclavia y va directamente a circulación sistémica (se evita el primer paso hepático) y por ende, va a haber mayor concentración del fármaco para que lleve adelante el efecto y más rápido. - Rectal • Vías parenterales: - Intramuscular - Subcutánea - Intravenosa à 100% va a circulación sistémica - Intraarterial • Otras: - Transdérmica - Inhalatoria - Nasal - Gotas oftálmicas - Gotas óticas ABSORCIÓN Con respecto a la absorción, ésta comprende los procesos de liberación del fármaco de su forma farmacéutica, su disolución, la entrada en el organismo desde el lugar de administración, los mecanismos de transporte y la eliminación presistémica (la cantidad de droga que se elimina, no toda llega a circulación sistémica, alguna no se absorbe, otra se metaboliza…). ¿De qué depende la absorción? 1. Fisicoquímica del fármaco (si es una droga ácida o base). 2. Preparación farmacéutica (si es una solución, si es comprimido, si es un comprimido con cubierta entérica que hace que no se absorba por vía gástrica pero sí a nivel intestinal). 3. Lugar de absorción (la superficie, el pH… de mayor a menor superficie de absorción: intestino, pulmón, piel y estómago). 4. Eliminación presistémica y del fenómeno del primer paso hepático (algunas drogas tienen mayor paso hepático que otras). Para que se absorba un fármaco, necesitamos que pase desde la luz hacia intracelular. Todos los procesos farmacocinéticos de absorción, distribución y eliminación requieren del pasaje de las moléculas del fármaco a través de las membranas biológicas. Las moléculas de pequeño tamaño atraviesan las membranas por difusión pasiva, difusión facilitada o por transporte activo. Las moléculas de gran tamaño lo hacen por procesos de pinocitosis y exocitosis. Teniendo en cuenta las características de la bicapa lipídica, la velocidad de difusión de un fármaco (principalmente por difusión simple) depende de: o Tamaño de la molécula à a menor tamaño, difunde más rápidamente. o Grado de ionización à es inversamente proporcional, una droga ionizada (con carga polar) es más hidrosoluble, por ende, va a ser menos liposoluble y entonces la velocidad es menor. o Liposolubilidad à a mayor liposolubilidad, mayor velocidad de difusión. Las moléculas que pasan dificultosamente a través de la membrana utilizan proteínas específicas que actúan como canales o sistemas transportadores. Dichos canales dejan pasar moléculas de un tamaño y una carga determinada a favor de un gradiente electroquímico. Las proteínas transportadoras fijan la molécula y la transfieren a través de la membrana. o Cuando el transporte es a favor del gradiente electroquímico, no quiere ATP y se denomina difusión facilitada. o Cuando el transporte se realiza en contra del gradiente electroquímico, consume energía y se denomina transporte activo. Es un proceso por el cual las sustancias prácticamente insolubles en lípidos se unen a un portador o carrier (generando un complejo droga-portador) que permita que difundan según las leyes de la difusión simple. Características: - Saturabilidad à pueden utilizarlo varias moléculas de la droga, pero a determinada concentración se satura. - Selectividad à no todas las drogas se pueden unir a este transportador. - Competición à hay varias drogas que se pueden unir a dicho transportador, por lo que genera competencia. - Reversibilidad à no hace falta explicar. - Bidireccionalidad à puede ser de un lado al otro de la membrana siempre cumpliendo lo del gradiente de concentración. Mecanismo por el cual la mayoría de las drogas atraviesan las membranas sin consumo de ATP ni utilización de mecanismos de transporte de mayor a menor concentración. La mayoría de los fármacos tienen un tamaño pequeño- mediano que permite su pasaje a través de las membranas por difusión a favor de un gradiente de concentración cuando no están ionizados. Tal como mencionamos anteriormente, la velocidad de difusión (según la Ley de Fick) será mayor cuanto mayor sea el gradiente de concentración, cuando el tamaño de la molécula sea menor y su liposolubilidad sea mayor. - Mayor velocidad de difusión - Mayor gradiente de concentración - Mayor liposolubilidad - Menor tamaño de la molécula Factores determinantes de la Difusión Simple: a) Liposolubilidad La velocidad de difusión es directamente proporcional a la solubilidad de la droga. Para medir la liposolubilidad necesitamos el coeficiente de partición lípido/agua. A mayor coeficiente de partición, más liposoluble es el fármaco. b) Tamaño molecular La velocidad de difusión es inversamente proporcional al tamaño de las moléculas. Las moléculas de bajo peso molecular difunden más rápido que las de mayor tamaño. c) Ionización molecular La mayoría de las drogas son ácidos o bases débiles, pudiendo presentarse en parte ionizadas y en parte no. Las moléculas ionizadas (polares) se caracterizan por ser más hidrosolubles, mientras que las no ionizadas son más liposolubles. La fracción no ionizada determinan la velocidad del pasaje de la droga por la membrana. Cuanto mayor es la fracción no ionizada, mayor es el pasaje de un fármaco a través de la membrana. Para calcular la fracción no ionizada de una droga se necesita conocer: - Si es ácido o base débil - pKa de la droga (logaritmo – de la constante de disociación – valor de pH en el cual una droga presenta el 50% de sus moléculas ionizadas y otro 50% en estado no ionizado) - pH del medio orgánico Un ácido débil (por ejemplo, el ácido acetilsalicílico = aspirina) aumentará el número de sus moléculas no ionizadas a medida que el pH del medio tiende a incrementar la acidez, es decir, sea inferior a su pKa (al pKa de la droga) y por el contrario ese ácido débil aumentará la proporción de moléculas ionizadas a medida que el pH del medio sea superior a su pKa. Lo contrario ocurre con una base débil. Ejemplo de ácido débil: Tomamos vía oral una aspirina que tiene un pKa de 3,5 aprox. Al llegar a la luz gástrica se va a encontrar con un pH más ácido, por ende, una droga ácida en un medio más ácido se va a sentir más “cómoda”, va a aumentar el número de sus moléculas en fracción no ionizada y va a poder atravesar las membranas más fácilmente. Ejemplo de base débil: El paracetamol se va a sentir más “cómodo”en un pH básico (por ejemplo, el intestinal), entonces a medida que el pH del medio sea mayor al pKa de la droga, va a aumentar el número de fracción no ionizada. Y si el pH del medio es menor al pKa de la droga, va a aumentar el número de fracción ionizada. El pH de la solución en la que está disuelta la droga tiene mucha importancia para el proceso de absorción. Por eso los ácidos débiles se absorben bien en el estómago, donde el pH es ácido, y las bases se absorben mejor en el intestino donde el pH es alcalino. En una intoxicación con aspirina, si yo alcalinizo el medio disminuyo la reabsorción y aumento su eliminación. Básicamente cuando una droga pasa la membrana plasmática, se ioniza, queda atrapada y a partir de allí se va a distribuir. Cuando existe una diferencia de pH entre un lado y otro de la membrana, cualquier sustancia (ya sea ácida o básica) cuyas moléculas no ionizadas difundan a través de la misma, en algún momento alcanzará estados estacionarios con distinta concentración en cada compartimento líquido. Se denomina atrapamiento iónico al estado estacionario en el cual las concentraciones de las drogas no ionizadas son iguales a ambos lados de la membrana, y la droga alcanzará mayor concentración total en el compartimento en el que haya mayor fracción ionizada. Una molécula de una droga llega a la circulación sistémica cuando llega a las venas pulmonares y de allí para adelante. Al conjunto de elementos ubicados entre el sitio de absorción y las venas pulmonares se lo denomina “compartimento presistémico”. Todo lo que se elimina desde el sitio de absorción y no llega a la circulación sistémica se habla de eliminación presistémica, que puede ser porque no se absorba o porque se metaboliza rápidamente y se elimina (llamado primer paso hepático) y etc. Droga biodisponible à porcentaje de droga que indico, que llega a circulación sistémica/general. Inactivación local à de la dosis administrada de una droga en una superficie en contacto con el exterior, una cierta cantidad puede ser inactivada antes de la absorción. Distribución Estudia el transporte del fármaco dentro del sistema sanguíneo y su posterior ingreso a los tejidos. Permite el acceso a los órganos en los que debe actuar, los que van a eliminar y, además, condiciona las concentraciones que alcanza la droga en cada tejido. A la droga disuelta en el agua del plasma se la denomina droga libre, a diferencia de la droga unida a proteínas o células sanguíneas. La primera es la responsable de generar los efectos terapéuticos y difunde al tejido diana y a organismos de metabolismo y excreción. Un fármaco muy liposoluble va a acceder más fácilmente a los órganos muy irrigados (como el cerebro, corazón, hígado o riñones), más lentamente en el músculo e ingresará con mayor lentitud a la grasa y otros tejidos poco irrigados (como las válvulas cardíacas). Cuando una droga entra en el compartimento plasmático, interacciona con las proteínas plasmáticas. La unión droga- proteína puede ser lábil y reversible (la mayoría de las drogas) o irreversible (agentes alquilantes). Existen fenómenos de competición entre 2 drogas que se unen a la misma proteína, teniendo diferentes consecuencias clínicas. La fracción de droga unida a proteína es un variable pudiendo ser desde casi nula hasta prácticamente el 100% según la droga y su concentración. Generalmente, el porcentaje de unión a proteína tiene importancia clínica cuando es mayor del 80%. Existen proteínas específicas para algunas drogas que son sustancias propias del organismo (por ejemplo: transcortina para glucocorticoides, transferrina para el hierro). o Las drogas ácidas y neutras se unen fundamentalmente a la albúmina. o Las drogas básicas se unen a la albúmina, a las ⲁ1- glicoproteínas ácidas y a otras proteínas; la unión a las glicoproteínas es de alta afinidad, pero de menor capacidad que la unión a la albúmina. Debido a su alta afinidad, una droga básica puede saturarlas a concentraciones muy bajas (incluso, subterapéuticas). La unión a proteínas limita la filtración glomerular. Pero no se encuentra limitada la secreción tubular renal ni la biotransformación de las drogas. La unión a proteínas plasmáticas limita su concentración en los tejidos y en el sitio de acción ya que solamente la droga libre puede estar en equilibrio en ambos lados de la membrana. Metabolismo o biotransformación de drogas El metabolismo es la modificación de una molécula por medio de una reacción química catalizada por enzimas. Esto es importante porque la excreción de la droga sin modificaciones por vía renal interviene poco en la eliminación de la mayoría de los medicamentos, porque al ser lipofílicos son filtrados por el glomérulo y reabsorbidos a nivel tubular. Entonces, la biotransformación de los fármacos en metabolitos inactivos y más hidrofílicos es necesaria para poder ser eliminados del cuerpo. La mayor parte de los fármacos se metabolizan en el organismo a metabolitos, que pueden ser activos o inactivos. Hay drogas que necesitan metabolizarse para activarse (llamadas prodrogas). Las principales reacciones de biotransformación se clasifican según sean de funcionalización o no sintéticas (fase 1) o de biosíntesis o sintéticas (fase 2). Introducen o exponen un grupo funcional del fármaco original, generando (en la mayoría de los casos) la pérdida de la actividad farmacológica. Si o si a nivel hepático. o Oxidorreducción o Hidrólisis o Metilación Culminan con la formación de un enlace covalente entre un grupo funcional en el compuesto original y el ácido glucurónido, sulfatos, aminoácidos o acetato, generando compuestos altamente polares, inactivos y que son excretados rápidamente por orina y heces. Puede realizarse en otros órganos. Hepático y extrahepático (“Trapax”). o Conjugación con Ácido Glucurónido o Conjugación con Glicina o Conjugación con Ácido Acético El hígado es el órgano más importante de biotransformación de fármacos à la mayor parte de los fármacos que se eliminan por biotransformación, son metabolizados en este. Generalmente, las reacciones de biotransformación generan metabolitos inactivos más polares que son fácilmente excretables del organismo. Sin embargo, en ocasiones se generan metabolitos con una actividad biológica más potente o con propiedades tóxicas. Los metabolitos son más polares, más hidrosolubles y menos liposolubles que la droga original. Facilitando la eliminación de estos del cuerpo. También, frecuentemente son inactivos o mucho menos activos que la droga original. Las prodrogas son drogas inactivas que pueden activarse y sus metabolitos ser los activos. Este incluye los procesos catalizados por las monooxigenasas de función mixta y la UDP- glucoroniltransferasa. Estas enzimas se localizan en la fracción microsómica, que corresponde a las membranas que conforman el REL. Para llegar a estas membranas e interactuar con el sistema de monooxigenasas, los fármacos deben ser marcadamente lipofílicos. Este sistema es el más utilizado, el 60% de los fármacos son metabolizados a través de este sistema enzimático. Es un grupo de hemoproteínas que forman un complejo que absorbe la luz a 450 NM cuando se combinan con CO. La mayoría de los procesos metabólicos de los fármacos utilizan sólo unas pocas formas de este citocromo P450: - CYP3A4 (metaboliza el 50%) - CYP2D6 (20%) - CYP2C9 - CYP2C19 (15%) El metabolismo restante es debido a CYP2E1, CYP2A6, CYP1A2 y otras enzimas del citocromo P450. Todas estas enzimas son inducibles, excepto CYP2D6. Algunas drogas pueden inducir el metabolismo y otras lo pueden inhibir. o Inducción enzimática à es el aumento de la concentración de las enzimas biotransformadoras que incrementa la velocidad de reacción enzimática. El aumento deconcentración puede ser por el aumento de la síntesis o a la disminución de la degradación de las enzimas. Ejemplo: la mayoría de los anticonvulsivantes. o Inhibición enzimática à es la consecuencia de la inhibición directa efectuada por los fármacos sobre la actividad enzimática. Excreción Mecanismo por el cual se eliminan del organismo los fármacos y sus metabolitos (excreción renal y biliar) sin que se modifique más que su estructura química. Por medio de 2 mecanismos fundamentales: 1. Eliminación hepática (el fármaco es metabolizado en el hígado y excretado por las vías biliares). 2. Excreción renal (los medicamentos pueden ser retirados de la circulación por filtración glomerular o secreción tubular activa o reabsorción tubular pasiva). La vía más importante: Se produce en los capilares del glomérulo, que poseen abundantes poros intercelulares por donde pasan todas las moléculas, excepto las de gran tamaño y las unidas a las proteínas plasmáticas. Dicha filtración aumenta cuando disminuye la unión de los fármacos a proteínas plasmáticas. El glomérulo sólo filtra las moléculas de droga libre en plasma, sin que se produzca la disociación complejo droga- proteína. Como el peso molecular de la mayoría de las drogas es inferior a 6000 kD, el tamaño molecular no constituye una barrera para la filtración. Es el pasaje de la droga desde el plasma a la luz tubular, a través del epitelio del túbulo. Ésta puede ser activa o pasiva. El transporte activo utiliza proteínas transportadoras de sustancias endógenas. Hay un sistema de transporte activo para aniones orgánicos (penicilina, probenecid, salicilatos o ácido úrico) que pueden competir entre sí y otro para cationes orgánicos que compiten igualmente entre sí. La secreción pasiva se realiza en la parte más proximal del túbulo renal a favor de un gradiente de concentración. El segmento 2 del túbulo proximal es el principal sitio de secreción tubular. Cuando una droga biodisponible pasa a un compartimento de excreción (túbulo renal, colon) y es nuevamente absorbida en él. Se produce principalmente por difusión simple cuando la reabsorción de H2O en el túbulo proximal aumenta la concentración del fármaco en su luz, invirtiendo el gradiente de concentración. La reabsorción tubular es pH dependiente. La alcalinización de la orina aumenta la eliminación de ácidos débiles (como barbitúricos o salicilatos). La acidificación de la orina favorece la eliminación de bases débiles (como anfetaminas o quinidina). La mayor parte de los fármacos se reabsorbe por difusión simple. Tanto el túbulo proximal como el distal tienen la capacidad de modificar el pH urinario y como consecuencia, pueden variar la fracción no ionizada, la reabsorción y la excreción de las drogas. Si se alcaliniza la orina (con HCO3-), aumenta la excreción de ácidos porque aumenta su fracción ionizada, por lo que disminuye su reabsorción tubular y se incrementa la droga eliminada. Si se acidifica la orina (con vitamina C, ácido ascórbico), disminuye la reabsorción de bases ya que incrementa la fracción ionizada y su consecuente eliminación.
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