Molekulární mechanismy účinku léčiv Univerzita Karlova v Praze, 3. lékařská fakulta II. Cyklus, předmět Obecná farmakologie Jonášova posluchárna, Ruská 87, Praha 31.10.2012 Molekulární mechanismy účinku léčiv Prof. Kršiak Ústav farmakologie, 3. LF UK Výuková jednotka č. 9: Molekulární mechanizmy účinku léčiv http://vyuka.lf3.cuni.cz/

1. RECEPTORY 2. IONTOVÉ KANÁLY 3. TRANSPORTNÍ MOLEKULY 4. ENZYMY Molekulární mechanizmy účinku léčiv CÍLE (MÍSTA ZÁSAHU) LÉČIV NA MOLEKULÁRNÍ ÚROVNI: 1. RECEPTORY 2. IONTOVÉ KANÁLY 3. TRANSPORTNÍ MOLEKULY 4. ENZYMY

1. RECEPTORY 2. IONTOVÉ KANÁLY 3. TRANSPORTNÍ MOLEKULY 4. ENZYMY Molekulární mechanizmy účinku léčiv CÍLE (MÍSTA ZÁSAHU) LÉČIV NA MOLEKULÁRNÍ ÚROVNI: 1. RECEPTORY 2. IONTOVÉ KANÁLY 3. TRANSPORTNÍ MOLEKULY 4. ENZYMY Buněčné základy medicíny

1. RECEPTORY R. na iontových kanálech R. spřažené s G proteiny Membránové R. spojené s proteinkinázami Buněčné RECEPTORY Intracelulární

RECEPTORY NA IONTOVÝCH KANÁLECH („ionotropní receptory“) - asi na 90% synapsí v CNS pro rychlé děje (msec) - příklady: NIKOTINOVÝ, GLUTAMÁTOVÝ RECEPTOR: Na+ do buňky, depolarizace, excitace GABAA RECEPTOR: Cl- do buňky, hyperpolarizace, inhibice

RECEPTORY NA IONTOVÝCH KANÁLECH („ionotropní receptory“) Nikotinový receptor Katzung 2-12 ale raději GABAA pentamerní struktura - pět jednotek obklopuje kanálek, který je v klidu zavřený Katzung BG, 2001

GABAA receptor Benzodiazep. receptor

RECEPTORY SPŘAŽENÉ S G PROTEINY („metabotropní receptory“) R.J. Lefkowitz & B.K. Kobilka 2012 Nobelova cena RECEPTORY SPŘAŽENÉ S G PROTEINY („metabotropní receptory“) - místo působení asi 45% léčiv - pomalejší děje (sec. - minuty) příklady: beta-adrenergní receptory, muskarinové receptory aj - „spřažení“: RECEPTOR - sedminásobný průnik membránou G PROTEIN EFEKTOR

RECEPTORY SPŘAŽENÉ S G PROTEINY („metabotropní receptory“) Katzung Fig 2-14 Katzung BG, 2001 sedminásobný průnik membránou, místa pro vazbu ligand, G proteinu (třetí nitrobuněčná klička)

RECEPTORY SPŘAŽENÉ S G PROTEINY („metabotropní receptory“) M. Rodbell & AG Gilman 1994 Nobelova cena RECEPTOR G PROTEIN - trimér, , ,   jednotka: GTPázová aktivita, GDPGTP, stimulace (GS) , inhibice (GI) efektoru, aj G proteiny EFEKTOR

RECEPTORY SPŘAŽENÉ S G PROTEINY (GPCR) LIGAND 1. Aktivovaný GPCR aktivuje sdruženou alfa jednotku G proteinu (výměnou GDP za GTP) EFFEKTOR EFFEKTOR EFFEKTOR GPCR RECEPTOR G-PROTEIN Alfa GDP Alfa GDP beta gama Alfa GTP Alfa GDP Alfa GDPGTP 2. Aktivovaná alfa jednotka G proteinu aktivuje efektor 3. Deaktivovaná alfa jednotka G proteinu se opět spojuje s beta-gama jednotkami

Různé druhy G-proteinů, např. Gs, Gi EFEKTOR adenylát cykláza např. Gs stimuluje adenylát cyklázu u beta-adrenergního receptoru Gi tlumí adenylát cyklázu u mí opioidního receptoru

RECEPTORY SPŘAŽENÉ S G PROTEINY („metabotropní receptory“) E.W. Sutherland Nobelova cena1971 G PROTEIN 2.poslové: adenylyl cykláza  cAMP (adenylát) proteinkinázy ENZYM fosfolipáza C IP3, DAG EFEKTOR uvolnění Ca++ IONT.KANÁL aktivace/inhibice buněčných funkcí* *např. kontraktilních proteinů, enzymů, transportérů, iontových kanálů

1. RECEPTORY 2. IONTOVÉ KANÁLY 3. TRANSPORTNÍ MOLEKULY 4. ENZYMY Molekulární mechanizmy účinku léčiv CÍLE (MÍSTA ZÁSAHU) LÉČIV NA MOLEKULÁRNÍ ÚROVNI: 1. RECEPTORY 2. IONTOVÉ KANÁLY 3. TRANSPORTNÍ MOLEKULY 4. ENZYMY

2. IONTOVÉ KANÁLY napěťově řízené kanály vápníkové kanály - Ca++ do buňky, blokátory vápníkových kanálů sodíkové kanály - Na++ do buňky, blokují lokální anestetika draslíkové kanály - K+ do buňky, tlumí deriváty sulfonylurey kanály řízené ligandy, G proteinem*, aj *(přímo nebo kaskádou 2. poslů),

1. RECEPTORY 2. IONTOVÉ KANÁLY 3. TRANSPORTNÍ MOLEKULY 4. ENZYMY Molekulární mechanizmy účinku léčiv CÍLE (MÍSTA ZÁSAHU) LÉČIV NA MOLEKULÁRNÍ ÚROVNI: 1. RECEPTORY 2. IONTOVÉ KANÁLY 3. TRANSPORTNÍ MOLEKULY 4. ENZYMY 5. JINÉ CÍLE

3. TRANSPORTNÍ MOLEKULY „pumpy“ transportéry (přenašeče) sodíková pumpa - Na+/K+ ATPáza, „pumpuje“ Na+ ven z buňky, tlumí ji srdeční glykozidy protonová pumpa - H+/K+ ATPáza, „pumpuje“ H+ ven z buňky, inhibitory protonové pumpy transportéry (přenašeče) transportéry pro NA, 5-HT zpětné vychytávání NA, 5-HT do nervového zakončení, tlumí je antidepresiva typu RUI (reuptake inhibitors)

1. RECEPTORY 2. IONTOVÉ KANÁLY 3. TRANSPORTNÍ MOLEKULY 4. ENZYMY Molekulární mechanizmy účinku léčiv CÍLE (MÍSTA ZÁSAHU) LÉČIV NA MOLEKULÁRNÍ ÚROVNI: 1. RECEPTORY 2. IONTOVÉ KANÁLY 3. TRANSPORTNÍ MOLEKULY 4. ENZYMY

4. ENZYMY jsou místem působení asi 30% léčiv např. v posledních letech: fosfodiesteráza neuroamidáza sildenafil (VIAGRA) oseltamivir (TAMIFLU) ↓ cGMP

Renin-Angiotensin-Aldosteron-System angiotenzinogen aliskiren renin Angiotenzin I ACEI angiotenzin konvertující enzym Angiotenzin II Sartany AT1 receptory aldosteron

1. RECEPTORY 2. IONTOVÉ KANÁLY 3. TRANSPORTNÍ MOLEKULY 4. ENZYMY Molekulární mechanizmy účinku léčiv - souhrn NEJČASTĚJŠÍ CÍLE (MÍSTA ZÁSAHU) LÉČIV NA MOLEKULÁRNÍ ÚROVNI: 1. RECEPTORY 2. IONTOVÉ KANÁLY 3. TRANSPORTNÍ MOLEKULY 4. ENZYMY Příklady léčiv: r. na iontových kanálech perif. myorelaxancia membr. asi 45% léčiv, např. beta-blokátory r.spřažené s G proteiny r.spoj. s proteinkinázou některá cytostatika intracelul.. např. imatinib blokátory váp.kan. - vápníkové napěťově řízené - sodíkové lok. anestetetika řízené ligandy, G-prot., aj - sodíková srdeční glykosidy „pumpy“ - protonová inhibitory PP transportéry antidepresiva inhibitory ACE, IMAO ACE, MAO, COX, HMG-CoA reduktáza aj

http://vyuka. lf3.cuni.cz Výuková jednotka č. http://vyuka. lf3.cuni.cz PRAKTIKA Týden 10 Léčiva působící prostřednictvím dopaminu, serotoninu, histaminu 5 16 Léčiva působící prostřednictvím iontových kanálů a transportních bílkovin 8 18 Léčiva působící inhibicí enzymů 9 22 Léčiva působící prostřednictvím oxidu dusnatého, peptidů 11 30 Přehled molekulárních mechanizmů účinku léčiv (shrnutí, opakování) 15

Děkuji za pozornost

CÍLE PRO BIOLOGICKOU LÉČBU receptory … protilátky např. proti recept. glykoprotein GPIIb/IIIa na destičkách – abciximab (u perkut.koron.intervence) monoklonální protilátky: blokující vazbu TNFalfa na TNF receptory – infliximab (u revmat.artritidy, psoriázy) blokující HER 2 receptory pro lidský epidermální růstový faktor – trastuzumab (u karcinomu prsu)