Recettori accoppiati alle proteine G PROPRIETA’ • Superfamiglia STRUTTURA AGONISTA EFFETTORE Adenilciclasi (sost. P, angiot., Fosfolipasi C IP3, Can. ionici endotel., ecc.), ormoni glicoproteici (LH, FSH, TSH) • * Org. molec. compl. Amine, peptidi (singola cat. pept. ripiegata 7 volte) con 3 subunità (, e ) e gruppo NH2 est. e COOH int. • Trasduz. segn. mediante prot. G* Maggior parte dei farmaci (leganti nucleotidi guaninici) * porz. extracell.: aminoterminale: sito di leg. per orm. glicoprot. e glutammato ? : peptidi e citochine porz. intramembr.: tasca : neurotrasmettitori porz. intracell.: carbossiterminale: sito di legame con la proteina G *stimolanti (Gs) o inibenti l’Adenilciclasi (Gi) Prot. G Agonista (I messaggero) R GDP R R GTP GDP canali ionici Ca 2+ (2° messagg.) (2° messagg.) GDP adenilato ciclasi GDP GTP GTP fosfolipasi C Pi CAMP proteinchinasi (2° messagg.) IP3 DAG EFFETTO BIOLOGICO substrati vari Principali recettori accoppiati alle proteine G • COLINERGICO MUSCARINICO • ADRENERGICO • TRIPTAMINERGICO • DOPAMINERGICO • ISTAMINERGICO • PER GLI OPPIOIDI , , • PER PROSTANOIDI • PER PURINE • PER ANGIOTENSINA • PER CANNABINOIDI • PER ENDOTELINE PER IMIDAZOLINE Principali recettori accoppiati alle proteine G sede d’azione dei farmaci Muscarinici M1 SNC, stomaco M2 cuore M3 ghiandole esocrine, muscolo liscio, endotelio, Adrenergici Dopaminergici D1; D2 vasi, SNC Serotoninergici 5HT SNC, vasi, apparato gastroenterico H1 endotelio, cuore, muscolo liscio, SNC H2 stomaco, cuore, SNC, utero µ, , κ midollo spinale μ, κ sostanza grigia periacqueduttale, nuclei talamici, nucleo del rafe magno Istaminergici Per oppiodi μ μ 1-2; 1-2 vasi, cuore,SN, ecc. n. tratto solitario, locus coeruleus, sostanza ret. ponto-bulbare, n. motore dorsale del vago, n. Eddinger-Westphal continua CTZ Principali recettori accoppiati alle proteine G sede d’azione dei farmaci Per prostanoidi Purine Angiotensina continua TXA2 piastrine, muscolo liscio, reni PGE2 reni, stomaco, SNC PGI2 piastrine, muscolo liscio, reni PGF2 muscolo liscio leucotrieni muscolo liscio, capillari, polimorfonucleati P1 SNC, cuore e vasi, rene, bronchi, stomaco P2 come sopra e muscolo liscio AT1/AT2 vari tessuti, in particolare muscolo liscio vasale rene Vasopressina V1/V2 Cannabinoidi CB1/CB2 SNC, tessuto linfatico Endoteline Imidazoline ETA/ETB endotelio SNC(midollo allung., n. tr.sol.) MAOA, MAOB (modul. alloster.) betacellule pancr.( secr. insul.) I1 I2 I3 Esempi di recettori accoppiati alle proteine G Colinergico (muscarinico) * M1 (SNC, stomaco) fosfolipasi C (IP3 e DAG) M2 (cuore) adenilato ciclasi, < condut. Ca++ canali K+ M3 (gh. esocrine, musc. liscio, endotelio) fosfolipasi C •Muscarina, composto ammonico quaternario,contenuto in funghi appartenenti al genere Inocybe e Clitocybe) continua Recettori muscarinici: esempi di azione dei secondi messaggeri < Condut. K+ M1 IP3 depolarizzazione rec. can. sarcotubuli >Ca2+ PC DAG M3 rilasciamento ossido nitrico M2 conduttanza - adenilciclasi - Ca2+ + K+ - AMP ciclico proteinchinasi di membrana Rilasciamento m. liscio vasale cronotropismo dromotropismo inotropismo negativi Principali effetti degli agonisti e antagonisti colinergici Organo Effetto Agonista Antagonista Gh. lacrimali secrezioni + - Iride sfintere + - Musc. ciliare visione da vicino + visione da lontano + Gh. salivari secrezione acqua e muco + - Cuore cronotropismo/inotropismo - + Bronchi tono muscol. e secrezioni + - Musc. intestinale tono e motilità + - tono sfinteri - + secrezioni + - Pancreas e vie biliari secrez. esocrina ed endocrina + - Vie biliari contrazione + - Vescica detrusore + - sfinteri - + Ureteri motilità/tono (+) - Retto Corpi cavernosi defecazione erezione + + - Vescicole seminali eiaculazione + - continua Esempi di farmaci agonisti e antagonisti colinergici Farmaco agonista antagonista impieghi Pilocarpina glaucoma ad angolo aperto Carbacolo Betancolo ritenzione urinaria Atropina Scopolamina Orfenadrina Triesifenidile Pirenzepina Ipratroprio bromuro Oxitroprio bromuro antispastico, antichinetosico, ecc antiparkinsoniano antiulcera antiasmatico Esempi di recettori accoppiati alle proteine G continua Adrenergico 1 fosfolipasi C (> condut. Ca++) 2 adenilato ciclasi canali Ca++ canali K+ 1 adenilato ciclasi canali Ca++ 2 Adenilato ciclasi * * Il conseguente > di AMP ciclico comporta apertura dei canali di K+ , riduzione di Ca 2+ intracellulare e rilasciamento della muscolatura liscia Effetti degli agonisti ed antagonisti adrenergici Organo funzione Agonista Antagonista Occhio musc. radiale + contrazione musc. ciliare rilasciamento corpi ciliari secr. umor acqueo 1 Gh. salivari + ispess. saliva Vasi vasocostrizione + vasodilatazione + Cuore crono/inotropismo + Musc. scheletrico glicogenolisi + 2 Musc. bronchiale rilasciamento + Musc. intestinale + e tono/motilità continua Effetti degli agonisti ed antagonisti adrenergici Organo continua Agonista Antagonista funzione Fegato glicogenolisi e / immissione in + - circolo glucosio Pancreas 2 secrezione insulina + -* Rene 1 secrezione renina + - Tessuto adiposo 3 lipolisi + Vie biliari rilasciamento + Vescica detrusore - + trigono e sfintere + - contrazioni - + Utero (fine grav.) * in diabetici continua Esempi di farmaci agonisti e antagonisti adrenergici farmaco agonista/antagonista 1 1 2 + + + + (+) NA metossamina, nafazolina + Adr prazosina, doxazosina impiego 2 + shock anafilattico collasso vasocostrittore - apertensione isoprenalina, salbutamolo + +/+ asma bronchiale propranololo - - ipertensione, angina metoprololo - labetalolo - celiprololo - - pectoris, + aritmie cardiache, ecc. ipertensione Recettori dopaminergici Funzioni continua Dopaminergico D1 (D1, D5) striato, ippocampo, amigdala D2 (D2, D3, D4) come sopra più ipofisi adenilato ciclasi motorie (via nigrostriatale) : agenti dopaminergici (+); emotivo/comportamentali/cognitive (via mesolimbica : al nucleo accumbens, all’amigdala; via mesocorticale : alla corteccia prefrontale, al cingolo): adenilato ciclasi antipsicotici (-); endocrine (via tubero infundibolare): bromocriptina (+) (+) = agonismo; (-) = antagonismo continua TYROSINA BBB TH L-DOPA Entacapone Tolcapone COMT * AAAD DOPAMINA MAO Deprenil 3-OMD Carbidopa Benz 3-metossitiramina MAO * NA DOPAC * Adr MAO COMT HVA COMT VMA *Inibizione della riassunzione ad opera dei triciclici PATOGENESI DEL MORBO DI PARKINSON LeWitt PA. N Engl J Med 2008;359:2468-76 CORTECCIA dir = via diretta nodir = via indiretta STRIATO D1 D1 dir D2 nodir GLOBO PALLIDO MEDIALE TALAMO dir VENTR.ANTER. E LATERALE GLOBO PALLIDO LATERALE nodir nodir NUCLEO SUBTALAMICO nodir PARS Via Gabaergica Via glutammatergica Via dopaminergica PARS RETICULATA COMPACTA SUBSTANTIA NIGRA Linea continua = aumento attività Linea tratteggiata = diminuzione attività D1 = eccitazione (facilita movimento) D2 = inibizione (inibizione movimento Effetti degli agonisti ed antagonisti dopaminergici D1* D2* 5HT alfa Levodopa + + Apomorfina + + Bromocriptina + + + Cabergolina + + Pramipexolo + Ropinirolo + determina il rilasciamento e inibisce la ricaptazione di Amantadina DA; antagonizza l'azione del glutammato (?) Carbidopa inibiscono le dopadecarbossilasi Benserazide IMAO B (ostacola la biotrasformazione di DA) Deprenil inibisce le COMT (metilazione levodopa) Entacapone * D1 = stimolano l'adenilatociclasi; D2 = inibiscono l'adenilatociclasi Azioni recettoriali di alcuni antipsicotici D1 D2 Ach H1 5HT2 alfa1 - - - - - - (-) (-) - (-) ? - (-) - - (aloperidolo) - - (-) (-) - - (flupentixolo) - - (-) (-) - - (sulpiride) - - - - Fenotiazine deriv. dimetilaminopropilici (cloropromazina) deriv. piperazinici (flufenazina) deriv. piperidinici (periciazina) Butirrofenoni Tioxanteni Benzamidi Deriv. benzisoxazolo (risperidone) - Azioni recettoriali di alcuni antipsicotici D1 D2 Ach H1 5HT2 alfa1 -- - - (-) - -- - - - - - -- - Der. indolo sertindolo - Difenilbutilpiperidine pimozide - (-) - - Der. azepinici clozapina - quetiapina - Altri -1 aripiprazolo -* * blocca i recettori postsinaptici e stimola quelli presinaptici Serotoninergico Recettori serotoninergici Funzioni continua 5-HT1 (SNC) adenilato ciclasi comportamento, umore, sonno 5-HT2 (SNC, vasi, piastrine) fosfolipasi C comportamento: antipsic. atipici (-) metisergide (-) 5-HT3 (SNP.) canali cationici Vomito (antiemetici): ondansetron, ecc. (-) (ansiolitici) buspirone (±); vasomotricità: triptani (+) 5-HT4 (apparato adenilatociclasi procinetici: gastroenterico) cisapride (+) (+) = agonismo; (-)= antagonismo; (±) agonismo parziale o agonismo/antagonismo Principali farmaci antidepressivi Classe IMAO RIMA TCAs SSRI Farmaco iproniazide, fenelzina, tranilcipromina moclobemide Meccanismo inibizione irreversibile MAO AeB inibizione reversibile MAO B imipramina, desipramina, inibizione amitriptilina, nortriptilina ricaptazione di NA e 5-HT citalopram, fluoxetina, fluvoxamina, paroxetina, sertralina inibizione selettiva della ricaptazione di 5HT Principali farmaci antidepressivicontinua Meccanismo Classe Farmaco SNRI venlafaxina inibizione selettiva della ricaptazione di NA e 5-HT NRI reboxetina inibizione selettiva della ricaptazione di NA mianserina blocco dei recettori 2, 5-HT2 e 5-HT3 NASSA Serotoninergici trazodone blocco della ricaptazione di 5-HT e dei suoi recettori Dopaminergici bupropione blocco della ricaptazione di DA (amineptina) Considerazioni sul meccanismo d’azione dei farmaci antidepressivi Effetti acuti (minuti - ore) • inibizione della ricaptazione di NA (triciclici) • inibizione della ricaptazione di 5-HT Effetti cronici (settimane) • diminuzione dell’espressione dei recettori β-adrenergici • aumento della produzione fattori neurotrofici (BDNF) e dei livelli di fattori di trascrizione (neurogenesi e rimodellamento cellulare) Principali effetti dell’istamina H1 Muscolo liscio contrazione Cuore Vasi SNC ino/cronotropismo aumento permeabilità capillare, vasodilatazione stato di veglia, alimentazione, termoregolazione Stomaco Utero H2 idem effetti neuroendocrini (liberazione prolattina) secrezione acida contrazione Epidermide e derma prurito, dolore Esempi di farmaci antistaminici e di loro impieghi anti H1 (PC) di I generazione Clorfeniramina Ciproetadina appetito Ciclizina, difenidramina Prometaziona di II generazione Astemizolo Cetirizina Terfenadina Loratidina allergie allergie stimol. vomito antiprurito anti H2 (adenilciclasi) Cimetidina Famotidina Nizatidina Ranitidina ulcera peptica, sindrome di Zoll-Elliso Fisiopatologia dell’ulcera peptica Vago (ACH) Stim. chim. Stim. fisici. H. pylori (aminoacidi, peptidi) (distensione dello stomaco) PGE2 PGI2 Muco, bicarbonati e perfusione Rec. coinv. Fatt. protett. Fatt. aggress. ECL:cel. similenterocromaffini (ureasi) Somatost. - Muc. antr. (cell. G) gastrina Somatos. ECL G M1 Istamina cAMP M3 H2 H+/K+ ATPasi Somatost. cellule parietali HCl - Farmaci che interferiscono con la liberazione di istamina Favorenti la liberazione oppioidi (morfina) curari (tubocurarina) glicopeptidi (vancomicina) Inibenti la liberazione cromoglicato nedocromile ketotifene Recettori per gli oppioidi Recettore Localizzazione Funzioni µ sostanza gelatinosa, sostanza grigia periacqueoduttale, sostanza reticolare paragigantocellulare, CTZ, area limbica, nucleo di E-W, nuclei ipotalamici, eminenza mediana analgesia spinale e sopraspinale; depressione respiratoria, inibizione della tosse, rigidità muscolare, riduzione della motilità gastrointestinale e della secrezione gastrica; nausea e vomito; miosi; comportamento e affettività; secrezione ormonale ; diuresi (vasopressina) midollo spinale, area limbica analgesia spinale; comportamento e affettività ipotalamo, eminenza mediana nocicezione; effetti endocrini Principali agonisti ed antagonisti dei recettori per gli oppiodi Derivati fenantrenici Agonisti morfina codeina µ +++ + κ ++ + + + Agonisti/Antagonisti buprenorfina +++ -- -- Antagonisti naloxone naltrexone ----- --- - + = agonista; - = antagonista. Principali agonisti ed antagonisti dei recettori per gli oppiodi Derivati fenilpiperidinici Agonisti meperidina alfentanile fentanile sufentanile µ ++ +++ +++ +++ κ + + + + + Derivati difenilpropilaminici Agonisti metadone + = agonista; - = antagonista. μ +++ κ Principali agonisti ed antagonisti dei recettori per gli oppiodi Derivati del benzomorfano Agonisti/antagonista pentazocina µ + κ ++ Derivati del fenicicloesanolo Agonisti tramadolo° μ + + = agonista; - = antagonista ° inibisce anche riassunzione 5HT e NA κ ++ Meccanismo d’azione degli oppiacei Agonista AMPciclico apertura can. del K+ < eccitabilità chiusura can. del Ca2+ < lib. neurotr. Fosfolipidi di membrana Corticosteroidi Fosfolipasi A2 (lipocortina) + - liso-PAF Ac. arachidonico FANS COX-2* COX-1 (costitutive) Zileuton - - *presenti nelle cellule infiammatorie (linfociti, polimorfonucleati, ecc.) Endoperossidi ciclici Ac. idroperossieicoesatetraenoico Prostaglandine Trombossani Prostacicline Leucotrieni Antag. dei rec. dei leucitrieni montelucast e zafirlucast (LTD4, LTD4 e LTE4) Principali effetti dei prostanoidi Funzione Prostanoide TXA2 PGE2 PGI2 PGF2 leucotrieni Aggregazione piastrine Tono muscolo liscio Perfusione renale Filtrazione glomerulare Natriuresi Secrezione gastrica Liber. Neurotrasmett. SN auton. Soglia dolorifica Temper. corporea Permeabilità vasale Aggr., degran. chemiot. PMN Endotelio *= aumenta quella del muco; * Cox 2 dipendente * * Principali FANS Inibitori aspecifici delle COX Derivati dell’acido salicilico Acido acetilsalicilico (aspirina) Derivati indolici Indometacina Derivati anilina Paracetamolo Derivati dell’acido fenamico Acido mefenamico Derivati arilacetici Diclofenac Derivati dell’acido propionico Ketoprofene, ibuprofene, naproxene Derivati sulfonamidici Nimesulide Oxicamic Piroxicam, tenoxicam Inibitori selettivi delle COX2 Celecoxib, rofecoxib, valdecoxib, ecc. Recettori per le purine Funzioni Adenosina A 1 (cervello, grasso, cuore, rene, intestino) A 2A (come sopra e P1* polmoni) A 2B (intestino, vescica, polmoni) A 3 (polmoni, fegato, aorta) cAMP inibizione della neurotrasmissione, PLC lipolisi e filtrazione glomerulare; bradicardia cAMP coronarodilatazione, PLC inibizione dell’aggregazione piastrinica cAMP rilasciamento dei PLC dell’infiammazione, PLC mediatori rilasciamento della muscolatura liscia rilasciamento dei mediatori dell’infiammazione (broncocostrizione ?) * = bloccati competitivamente dalle metilxantine continua Recettori per le purine Funzioni ATP P2 X 1 (muscolo liscio) X 2 (gangli autonomi e sensoriali) X 3 (neuroni sensoriali) X 4 (SNC) X 5 (nucleo trigeminale ?) continua Canali cationici contrazione della muscolatura liscia, nocicezione Recettori per l’angiotensina II Funzioni • AT1 IP3 DAG AT2 ? muscolo liscio vasale (liberazione di vasocostrizione rene sintesi e liberazione di aldosterone Ca 2+ dai sarcotubuli) tessuti fetali (midollare renale, cuore, reni, fegato) vasodilatazione, inibizione della proliferazione cellulare, promozione dell’apoptosi aliskiren Recettori per la vasopressina Vasopressina V2 * (membrana basolaterale ↑ Adenilciclasi del tubulo collettore renale: acquaporine) * I recettori V1 (vasali) inducono vasocostrizione (↑ fosfolipasi C) Recettori per i cannabinoidi Funzioni Ca2+ CB1 (SNC, intestino↑ Canali del ↓ Canali del K+ adipe) (ligando endogeno: anandamide) > appetito (ipotalamo); > motivazione a mangiare e a fumare (n. accumbens); accumulo di grasso negli adipociti - rimonabant < secrezione adiponectina resistenza all ’ insulina, < tolleranza al glucosio, < HDL-C, > trigliceridi CB2 (linfatico) < NO < risposte immunologiche Recettori per le endoteline Endoteline ETA * (endotelio) Trombossano (?) ETB (endotelio) PGI2, NO * bosentan (antagonista) Recettori per le imidazoline sottotipi I1 I2 localizzazione midollo allungato vasodilatazione nucleo del tratto solitario (diminuzione dell’attività simpatica centrale) MAO-A modulazione allosterica della loro attività MAO-B I3 funzione betacellule pancreatiche promozione della secrezione di insulina (per azione sui canali del K) Fisiopatologia dei recettori accoppiati alle proteine G • Mutazione della sequenza aminoacidica recettori attivi anche in assenza di agonisti TSH adenomi tiroidei LH pubertà precoce • Mutazioni inattivanti Vasopressina diabete insipido congenito continua Fisiopatologia dei recettori accoppiati alle proteine G continua • Tossina colerica * inibizione att. GTPasica stimolazione persistente adenilato ciclasi • Tossina della pertosse§ § inibizione att. proteina G blocco trasduzione segnale * ribosilazione della subunità : perdita attività GTPasica § ribosilazione della subunità : ostacolo dell’attivazione della proteina G da parte dei recettori