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Capitulo 4 Katzung Farmacología, Resúmenes de Farmacología

Capitulo 4 Katzung Farmacología

Tipo: Resúmenes

2021/2022

Subido el 07/10/2023

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CAPITULO 4: BIOTRANSFORMACION DE FARMACOS
Xenobióticos, sustancias que se absorben en los pulmones o la piel o, con mayor frecuencia, son ingeridas de manera
involuntaria ―como aquellos compuestos presentes en alimentos y bebidas― o deliberada, como fármacos con fines
terapéuticos o “recreativos”.
¿Por qué es necesaria la biotransformación de los fármacos?
Los sistemas de biotransformación de fármacos han evolucionado a partir de la necesidad de desintoxicar
y eliminar los bioproductos y toxinas de plantas y bacterias, que luego se extendieron a los fármacos y otros xenobióticos
ambientales. La excreción renal desempeña un papel fundamental en la terminación de la actividad biológica de algunos
fármacos, en particular aquellos que tienen volúmenes moleculares pequeños o poseen características polares, tales
como grupos funcionales que están completamente ionizados a pH fisiológico.
Muchos fármacos no poseen tales propiedades fisicoquímicas; las moléculas orgánicas farmacológicamente
activas tienden a ser lipófilas y permanecen unidas o sólo parcialmente ionizadas a pH fisiológico; éstas son fácilmente
reabsorbidas del filtrado glomerular en la nefrona. Ciertos compuestos lipofílicos a menudo se unen fuertemente a
proteínas plasmáticas y puede que no se filtren con facilidad en el glomérulo. En consecuencia, la mayoría de los
medicamentos tendrían una duración de acción prolongada si el cese de su acción dependiera únicamente de la
excreción renal.
FUNCION DE LA BIOTRANSFORMACION EN LA DISPOSICION DE FARMACOS
La mayoría de las biotransformaciones metabólicas ocurren en algún momento entre la absorción del fármaco en la
circulación y su eliminación renal. Algunas transformaciones ocurren en el lumen intestinal o la pared intestinal. En
general, todas estas reacciones se pueden asignar a una de dos categorías principales llamadas reacciones de fase I y
fase II.
Fase I: Las reacciones de fase I por lo general convierten el fármaco original en un metabolito más polar al introducir o
revelar un grupo funcional (–OH, –NH2, –SH).
Muchos productos de fase I no se eliminan de forma rápida y se someten a una reacción posterior en la que un sustrato
endógeno como el ácido glucurónico, el ácido sulfúrico, el ácido acético o un aminoácido se combina con el grupo
funcional recientemente incorporado para formar un conjugado de alta polaridad. Dicha conjugación o
reacciones sintéticas son las características del metabolismo de fase II.
En algunos casos, el fármaco original puede tener un grupo funcional que puede formar un conjugado directamente, por
tanto, las reacciones de fase II en realidad pueden preceder a las reacciones de fase I.
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CAPITULO 4: BIOTRANSFORMACION DE FARMACOS

Xenobióticos, sustancias que se absorben en los pulmones o la piel o, con mayor frecuencia, son ingeridas de manera involuntaria ―como aquellos compuestos presentes en alimentos y bebidas― o deliberada, como fármacos con fines terapéuticos o “recreativos”. ¿Por qué es necesaria la biotransformación de los fármacos? Los sistemas de biotransformación de fármacos han evolucionado a partir de la necesidad de desintoxicar y eliminar los bioproductos y toxinas de plantas y bacterias, que luego se extendieron a los fármacos y otros xenobióticos ambientales. La excreción renal desempeña un papel fundamental en la terminación de la actividad biológica de algunos fármacos, en particular aquellos que tienen volúmenes moleculares pequeños o poseen características polares, tales como grupos funcionales que están completamente ionizados a pH fisiológico. Muchos fármacos no poseen tales propiedades fisicoquímicas; las moléculas orgánicas farmacológicamente activas tienden a ser lipófilas y permanecen unidas o sólo parcialmente ionizadas a pH fisiológico; éstas son fácilmente reabsorbidas del filtrado glomerular en la nefrona. Ciertos compuestos lipofílicos a menudo se unen fuertemente a proteínas plasmáticas y puede que no se filtren con facilidad en el glomérulo. En consecuencia, la mayoría de los medicamentos tendrían una duración de acción prolongada si el cese de su acción dependiera únicamente de la excreción renal. FUNCION DE LA BIOTRANSFORMACION EN LA DISPOSICION DE FARMACOS La mayoría de las biotransformaciones metabólicas ocurren en algún momento entre la absorción del fármaco en la circulación y su eliminación renal. Algunas transformaciones ocurren en el lumen intestinal o la pared intestinal. En general, todas estas reacciones se pueden asignar a una de dos categorías principales llamadas reacciones de fase I y fase II. Fase I: Las reacciones de fase I por lo general convierten el fármaco original en un metabolito más polar al introducir o revelar un grupo funcional (–OH, –NH2, –SH). Muchos productos de fase I no se eliminan de forma rápida y se someten a una reacción posterior en la que un sustrato endógeno como el ácido glucurónico, el ácido sulfúrico, el ácido acético o un aminoácido se combina con el grupo funcional recientemente incorporado para formar un conjugado de alta polaridad. Dicha conjugación o reacciones sintéticas son las características del metabolismo de fase II. En algunos casos, el fármaco original puede tener un grupo funcional que puede formar un conjugado directamente, por tanto, las reacciones de fase II en realidad pueden preceder a las reacciones de fase I.

¿Dónde ocurren las biotransformaciones de los fármacos?  El hígado es el órgano principal para esta acción.  Otros tejidos que muestran actividad considerable incluyen el tracto gastrointestinal, los pulmones, la piel, los riñones y el cerebro.  Efecto de primer paso: Después de la administración oral, muchos medicamentos se absorben intactos desde el intestino delgado y se transportan primero a través del sistema portal hasta el hígado, donde experimentan un metabolismo amplio.  Algunos medicamentos administrados por vía oral se metabolizan más ampliamente en el intestino que en el hígado, mientras que otros experimentan un metabolismo intestinal significativo (~50%). Por lo tanto, el metabolismo intestinal puede contribuir al efecto global de primer paso.  Las personas con una función hepática comprometida pueden depender cada vez más de dicho metabolismo intestinal para la eliminación del fármaco.  Los efectos de primer paso pueden limitar la biodisponibilidad de los fármacos administrados por vía oral de manera que deben usarse vías de administración alternativas para alcanzar niveles sanguíneos terapéuticamente efectivos. Sistema macrosómico de la oxidasa de función mixta y reacciones de Fase I: Muchas enzimas metabolizadoras de fármacos se encuentran en las membranas del retículo endoplásmico lipofílico del hígado y otros tejidos. Cuando estas membranas lamelares se aíslan por homogeneización y fraccionamiento de la célula, se vuelven a formar vesículas llamadas microsomas. Los microsomas rugosos tienden a dedicarse a la síntesis de proteínas. Los microsomas lisos son relativamente ricos en enzimas responsables del metabolismo oxidativo del fármaco. En particular, contienen la importante clase de enzimas conocidas como las oxidasas de función mixta o monooxigenasas. Enzimas P-450 del hígado humano

  • En este proceso de oxidaciónreducción dos enzimas microsómicas desempeñan una función clave. La primera de ellas es una flavoproteína, NADPH citocromo P450 oxidorreductasa.
  • La segunda enzima microsómica es una hemoproteína llamada citocromo P450, que sirve como oxidasa terminal.
  • La abundancia relativa de P450, en comparación con la de la reductasa en el hígado, contribuye a hacer que la reducción del hemo P450 sea un paso que limita la velocidad en las oxidaciones del fármaco hepático. ENZIMAS P450 DEL HIGADO HUMANO  Han identificado numerosas isoformas de P450 (CYP: 1A2, 2A6, 2B6, 2C8, 2C9, 2C18, 2C19, 2D6, 2E1, 3A4, 3A5, 4A11 y 7) en el hígado humano. De éstas, CYP1A2, CYP2A6, CYP2B6, CYP2C9, CYP2D6, CYP2E1 y CYP3A4 parecen ser las formas más importantes, que representan aproximadamente 15, 4, 1, 20, 5, 10 y 30%, respectivamente, del contenido total de P450 hepático humano. Juntas, son responsables de catalizar la mayor parte del fármaco hepático y el metabolismo xenobiótico.  NOTA: algunos sustratos P450 pueden ser potentes inhibidores ya sea competitivos, inactivadores o ambos, basados en mecanismos.  Es digno de mención que el CYP3A4 por sí solo es responsable del metabolismo de más de 50% de los medicamentos recetados que son metabolizados por el hígado.INDUCCION ENZIMATICA  Algunos de los fármacos de sustrato P450 químicamente diferentes, en la administración repetida, inducen la expresión de P450 aumentando la velocidad de su síntesis o reduciendo su tasa de degradación. La inducción da como resultado un metabolismo acelerado del sustrato y, por lo general, una disminución de la acción farmacológica del inductor y también de fármacos coadministrados.  Los químicos y contaminantes ambientales también son capaces de inducir las enzimas P450.

 En ausencia de nucleófilos intracelulares como GSH, este metabolito reactivo (N- acetilbenzoiminoquinona) no solo reacciona con grupos nucleofílicos de proteínas celulares, lo que provoca daño hepatocelular directo, sino que también participa en el ciclo redox, generando especies reactivas de O2 y un consecuente estrés oxidativo que aumenta en gran medida la hepatotoxicidad.  Se ha demostrado que la administración de la N-acetilcisteína (la más segura de las dos) dentro de las 8 a 16 horas posteriores a la sobredosis del acetaminofeno protege a las víctimas de la hepatotoxicidad fulminante y la muerte.  La administración de GSH no es efectiva porque no atraviesa con facilidad las membranas celulares. RELEVANCIA CLINICA DEL METABOLISMO DE LOS FARMACOS La dosis y la frecuencia de administración requeridas para lograr niveles eficaces de sangre y tejidos terapéuticos varían en distintos pacientes debido a las diferencias individuales en la distribución del fármaco y sus tasas de metabolismo y eliminación. Está determinado por:

  • Microbiota intestinal
  • Edad
  • Sexo
  • Tamaño del hígado
  • Función hepática
  • Ritmo cardiaco
  • Temperatura corporal
  • Factores nutricionales y ambientales
  • Factores genéticos DIFERENCIAS INDIVIDUALES Las diferencias individuales en la tasa metabólica dependen de la naturaleza del medicamento en sí. FACTORES GENETICOS Los factores genéticos que influyen en los niveles de enzimas explican algunas de estas diferencias individuales, dando lugar a “polimorfismos genéticos” en el metabolismo de los fármacos. A. Polimorfismos enzimáticos de Fase I Defectos a menudo se transmiten como rasgos autosómicos recesivos y pueden expresarse en cualquierade las múltiples transformaciones metabólicas que puede sufrir una sustancia química. En el hígado humano P450 3A4, 2C9, 2D6, 2C19, 1A2 y 2B6 son responsables de alrededor del75% de todo el metabolismo de fármacos de fase I clínicamente relevante y, por tanto, dealrededor del 60% de toda la biotransformación y eliminación de fármacos fisiológicos. Los polimorfismos genéticos de estas enzimas, al influir de manera significativa en elmetabolismo de la droga de fase I, pueden alterar su farmacocinética y la magnitud o laduración de la respuesta al fármaco y los eventos asociados. Hay 3 tipos:
  1. El primero es el tipo de polimorfismo de oxidación debrisoquina-esparteína, que aparentemente ocurre en 3–10% de los caucásicos y se hereda como un rasgo autosómicorecesivo. I. Metabolizador deficiente (PM) II. Metabolizador ultrarrápido
  2. El segundo polimorfismo farmacológico genético bien estudiado implica a la estereoselectiva aromática (4)-hidroxilación de la mefenitoína anticonvulsiva, catalizada por CYP2C19.
  • Este polimorfismo, que también se hereda como un rasgo autosómico recesivo, ocurre en 3–5% de los caucásicos y 18–23% de las poblaciones japonesas. I. Metabolizador extensivo
  1. El tercer polimorfismo genético relativamente bien diferenciado es el de CYP2C9. Existen dosvariantes bien caracterizadas de esta enzima, cada una con mutaciones de aminoácidos que dancomo resultado un metabolismo alterado. B. Polimorfismos de la enzima de Fase II
  • El fenotipo de acetilador lento, heredado como un rasgo autosómico recesivo, se produce en aproximadamente 50% de los negros y blancos en Estados Unidos, con mayor frecuencia en los europeos que viven en altas latitudes del norte, y con una menor incidencia en los asiáticos y esquimales.
  • El fenotipo de acetilador lento también se asocia con una mayor incidencia de neuritis periférica inducida por la isoniazida, trastornos autoinmunes inducidos por fármacos y cáncer de vejiga inducido por la amina aromática bicíclica. C. Papel de las pruebas farmacogenómicas en la farmacoterapia clínicamente segura y efectiva. La información del genotipo podría mejorar en gran medida la terapia clínica segura y eficaz a través del ajuste de la dosis o la terapia farmacológica alternativa, lo que frenaría gran parte de la creciente incidencia de ADR y sus costos asociados. MICROBIOTA INTESTINAL COMENSAL 1000 especies coexistiendo, que pueden provocar reducciones mediadas por bacterias contribuyendo a su metabolismo y eliminación. Tratamiento simultaneo con eritromicina o tetraciclina incrementa las concentraciones séricas del otro fármaco. Su repertorio de biotransformación es no oxidativo, aunque muy versátil, el cual se extiende desde reacciones predominantemente reductivas e hidrolíticas hasta la descarboxilación, la deshidroxilación, la desalquilación, la deshalogenación y la desaminación. El aglicón original farmacológicamente activo se reabsorbe después en la circulación portal con la consiguiente extensión de su acción farmacológica y reconjugación de la fase hepática II y el posterior reciclado enterohepático; por tanto, si el fármaco original es de dosis limitada o tiene un índice terapéutico bajo, esto puede significar un aumento de la toxicidad. FACTORES DIETÉTICOS Y AMBIENTALES: Contribuyen a variaciones individuales en el metabolismo farmacológico. Productos asados al carbón y verduras crucíferas inducen enzimas CYP1A, mientras que el jugo de toronja inhibeCYP3A. Fumadores, trabajadores industriales metabolizan ciertos fármacos más rápido que otros. EDAD Y SEXO: más susceptibilidad a actividad farmacológica o toxico en px muy jóvenes o muy viejos. Hay diferencias de absorción, distribución y excreción. Metabolismo lento por menor actividad de enzimas con disponibilidad reducida de cofactores. Ratas macho jóvenes metabolizan más rápido. INTERACCIONES ENTRE FÁRMACOS DURANTE EL METABOLISMO (DDI): Dependiendo de los niveles de fármaco residuales en el sitio activo, también llegan a inhibir de manera competitiva el metabolismo de un fármaco administrado en forma simultánea. La mayor parte de los DDI se originan por la inducción del citocromo P450 provocando intensificación o inhibición del metabolismo de los fármacos. Un inductor puede intensificar el metabolismo de otros fármacos y de él mismo, por lo tanto, el uso de algún medicamento produce tolerancia, lo que va reduciendo progresivamente la eficacia terapéutica. Es posible que la administración simultanea de dos o más fármacos que afecten la eliminación del que se metaboliza con mayor lentitud prolongándolo y potenciando efectos. El metabolismo también puede verse alterado si un fármaco administrado de forma simultánea inactiva irreversiblemente una enzima metabolizadora común. Estos inhibidores, en el curso de su metabolismo por el citocromo P450, inactivan la enzima y dan como resultado un deterioro de su propio metabolismo y el de otros cosustratos. INTERACCIONES ENTRE FÁRMACOS Y COMPUESTOS ENDÓGENOS: Algunos fármacos requieren conjugarse con compuestos endógenos como GSH, ácido glucurónico o sulfato para desactivarse, distintos fármacos podrían competir por estas y el fármaco de reacción más raída podría agotarlos afectando el metabolismo de otros.