Farmacologia molecular mod 2

2014

FARMACOLOGÍA MOLECULAR Y FARMACOVIGILANCIA

Farmacología y Farmacovigilancia Molecular MODULO II

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PÁG. 1 GENERANDO COMPETENCIAS

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ÍNDICE Introducción ..................................................................................................3 Agonismo ......................................................................................................4 INTRODUCCIÓN............................................................................................................................................. 4 POTENCIA Y FICACIA RELATIVA................................................................................................................. 5 CUANTITIACIÓN DEL AGONISMO ............................................................................................................ 7

Antagonismo .................................................................................................9 INTRODUCCIÓN ........................................................................................................................................ 9 CUANTICACIÓN DEL ANTAGONISMO ...................................................................................................... 9 AGONISTAS INVERSOS. ........................................................................................................................... 14

Curva Dosis-Respuesta ................................................................................ 16 CURVAS DOSIS-RESPUESTA .................................................................................................................... 16 PARÁMETROS FARMACODINÁMICOS QUE SE DEDUCEN DE UNA CDR ..................................................................... 18 Potencia ..................................................................................................................................... 18 La potencia depende de 2 tipos de variables ............................................................................. 19 Interpretación farmacodinámica de la pendiente ..................................................................... 21 Gráfico de Lineweaver-Burk....................................................................................................... 21 INTERACCIÓN DE DROGAS A NIVEL DEL RECEPTOR ................................................................................ 22 Interacciones Farmacodinámicas .............................................................................................. 22 ANÁLISIS DE CASOS ................................................................................................................................ 23 Resumen de antagonismo no competitivo ................................................................................ 29 Isobolas ...................................................................................................................................... 31 Fármacos con varios tipos de efectos ........................................................................................ 32 MEDICIÓN DIRECTA DE LA UNIÓN DROGA-RECEPTOR ........................................................................... 33 BINDING ESPECÍFICO .............................................................................................................................. 34

Otras aplicaciones de los estudios Dosis Respuesta para la salud ................ 36 INTRODUCCIÓN........................................................................................................................................... 36 LA EVALUACIÓN DOSIS-RESPUESTA PARA EL RIESGO DE CÁNCER ............................................................................ 38 Extrapolación ............................................................................................................................. 38 Factor de pendiente ................................................................................................................... 39 Consideraciones adicionales ...................................................................................................... 39 LA EVALUACIÓN DOSIS-RESPUESTA PARA EL RIESGO DE NO-CÁNCER ....................................................................... 40 Umbrales ................................................................................................................................... 40 Efectos críticos: su estudio y cómo establecerlos ...................................................................... 41 Factores de incertidumbre ......................................................................................................... 42 Consideraciones adicionales ...................................................................................................... 43 La dosis de referencia ................................................................................................................ 44

BIBLIOGRÁFIAS............................................................................................ 48 CUESTIONARIO II ......................................................................................... 49

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INTRODUCCIÓN Este módulo de farmacología permite a los Químicos Farmacéuticos profundizar en los fármacos agonistas, antagonistas y dosis-respuesta y otros factores relacionados a los efectos farmacológicos, así como la cuantificación del efecto farmacológico relacione a la activación o bloqueo de los receptores.

Asimismo se describirá la aplicación de estudios dosis-respuesta para la salud humana Cuando se define un fármaco como una sustancia capaz de modificar la actividad celular, se está afirmando que el fármaco no origina mecanismos o reacciones desconocidos por la célula hasta entonces, sino que se limita a estimular o a inhibir los procesos propios de la célula. Para ello, el fármaco primero debe asociarse a moléculas celulares con las cuales, y en razón de sus respectivas estructuras moleculares, pueda generar enlaces de unión que casi siempre son reversibles. Si la unión es muy intensa o el fármaco provoca grandes modificaciones en la molécula aceptora, puede hacerse irreversible.

Teóricamente, existen en los diversos órganos sub celulares innumerables moléculas con radicales capaces de asociarse al fármaco y formar un complejo. Con toda probabilidad, muchas de estas asociaciones no originan respuesta celular alguna: porque la molécula celular aceptora no es modificada por la molécula farmacológica en una forma que pueda repercutir sobre el resto de la célula o bien porque la función de la molécula aceptora del fármaco no es suficientemente importante para operar un cambio objetivable en la vida celular. Son sitios de fijación inespecífica.

Pero el fármaco se une también a otro tipo de moléculas que, una vez modificadas por él, originan cambios fundamentales en la actividad de la célula (equilibrio iónico, fenómenos de carácter metabólico, etc.) ya sea en el sentido de estimulación o en el de inhibición. Las diversas acciones de los fármacos se producen por estas modificaciones celulares. Las moléculas con que los fármacos son capaces de interactuar selectivamente, generándose como consecuencia de ello una modificación constante y específica en la función celular, se denominan receptores farmacológicos, los cuales son activas con agonistas o bloqueados con antagonistas y sus respectivos análisis de dosis respuesta, los que se serán abordados en el presente modulo.

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AGONISMO INTRODUCCIÓN La teoría de la ocupación de los receptores, en la que se supone que una respuesta surge a partir de un receptor ocupado por un fármaco, se basa en la ley de la acción de masa, adicionando constantes modificadoras para ajustar los hallazgos experimentales. La teoría de los receptores fue creada por A.J. Clark, quien fue el primero en aplicar la rigidez matemática a las nociones sobre la acción medicamentosa. Ariëns (1954) modificó este modelo para describir la extensión de los efectos medicamentosos entre los agonistas y antagonistas completos como factor de proporcionalidad llamado actividad intrínseca. Stephenson (1956) añadió el concepto de estímulo-respuesta para comprender la eficacia de los fármacos, y Furchgott (1966) aportó un método para medir la afinidad de un agonista comparando su curva de concentración respuesta antes y después de inactivar cierta proporción de receptores con un antagonista irreversible. Gaddum (1937, 1957) y Schild (1957) conformaron el antagonismo para determinar la afinidad de los antagonistas. Limbird (2005) realizó una revisión completa de la historia y los principios de la farmacología de los receptores.

La expresión básica del estudio farmacológico de los receptores sería la curva de dosis-respuesta (reacción), el cual se describirá en el capítulo 3. Es imagen del efecto observado de un fármaco en función de su concentración en el compartimiento de receptores. La figura 1.0A señala una curva dosis-respuesta característica; alcanza un valor de asíntota máximo cuando el fármaco ocupa todos los sitios receptores. Los límites de concentraciones necesarias para explicar con claridad la relación dosis-respuesta (aproximadamente 3log10 [D]) es por lo general demasiado amplia como para ser de utilidad en el formato lineal que se muestra en la figura 1.0A; por lo tanto, la mayor parte de las curvas dosis-respuesta se construye colocando el logaritmo de la concentración en el eje x (fi g. 1.0B). Ésta es la manera como se presentan las curvas dosis-respuesta; su forma es sigmoidea y tienen tres propiedades básicas: umbral, pendiente y asíntota máxima. Estos parámetros definen y cuantifican la actividad de un fármaco. Como se describirá más adelante, la curva sigmoidea también ilustra la ley de la acción de masa en su forma más sencilla.

Figura 1.0 Reacciones graduadas (en el eje de las ordenadas se incluye el porcentaje de la reacción máxima) expresadas en función de la concentración del fármaco A presente en el receptor.

La forma hiperbólica de la curva en el gráfico A se torna sigmoidea cuando se expresa de manera semilogarítmica, como ocurre en el gráfico B. La concentración de fármacos que produce la mitad de la reacción máxima es MODULO II

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expresión cuantitativa de la actividad del medicamento y se le conoce como EC50 (concentración eficaz para una reacción de 50% [effective concentration for 50% response]).

La respuesta a los fármacos en los sistemas biológicos no siempre sigue la curva clásica de concentración-respuesta que se muestra en la figura 1.0. En determinadas ocasiones, algunos fármacos provocan un estímulo con una dosis reducida y la inhibición de la respuesta con una dosis alta. Se dice que estas relaciones con forma de “U” en algunos sistemas de receptores exhiben hormesis. Existen varios sistemas de fármacos y receptores que muestran esta propiedad (p. ej., prostaglandinas, endotelina, agonistas purinérgicos y serotoninérgicos, etc.). A pesar de que no existe ningún mecanismo para explicar este fenómeno y tampoco se puede describir un tipo específico de paciente para calificar la importancia clínica del efecto, probablemente la hormesis forma parte de la raíz de los efectos adversos de los fármacos en los pacientes.

POTENCIA Y FICACIA RELATIVA En general, la interacción fármaco-receptor se caracteriza en primer lugar por el enlace del fármaco con el receptor y en segundo lugar por la generación de una respuesta en un sistema biológico. La primera función es gobernada por la propiedad química llamada afinidad y es regida por las fuerzas químicas que provocan la asociación reversible del fármaco con el receptor. (1)

Esta relación tan sencilla, que se deriva del isotérmino de absorción de Langmuir y se aplica en las interacciones entre fármacos y receptores, permite apreciar el vínculo existente entre la interacción del fármaco (drug, D) con el receptor (R), la constante anterógrada o velocidad de asociación (k1) y la constante inversa o velocidad de disociación (k2). En determinado momento, la concentración del complejo agonista-receptor [DR] es igual al producto de k1 [D][R] menos el producto k2 [DR]. En el punto de equilibrio (esto es, cuando δ [DR]/δτ = 0), k1 [D][R]= k2[DR]. De esta manera, la constante de disociación en equilibrio (KD) se describe por la relación entre las constantes de velocidad de asociación y disociación (k2/k1).

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La constante de afinidad es el recíproco de la constante de disociación en equilibrio (constante de afinidad=KA= 1/KD). Una afinidad alta significa una KD pequeña. Desde el punto de vista práctico, la afinidad de un fármaco por lo general es modificada por cambios en su disociación (k2) que los de asociación (k1). Aunque en este análisis se hacen varias suposiciones, por lo general es útil para considerar las interacciones de los medicamentos con sus receptores.

Si se utiliza esta ecuación sencilla (2) es posible escribir y expresar la ocupación fraccional de los receptores por el agonista:

Ésta puede expresarse en términos de KA (o KD) y [D]:

Por consiguiente, [D] = KD, el fármaco ocupará 50% de los receptores existentes. A partir de este análisis es posible vincular la potencia de un fármaco en determinado sistema de receptores con su KD. Los fármacos potentes son aquellos que, a una concentración reducida, despiertan una respuesta al unirse con un número crítico de una variedad específica de receptores (afinidad alta), en oposición a otros fármacos que actúan en el mismo sistema y tienen una afinidad menor, de manera que se necesita más fármaco para unirse al mismo número de receptores.

La generación de una respuesta en el complejo fármaco-receptor es gobernada por una propiedad conocida como eficacia. Mientras que el agonismo es la información codificada en la estructura química de un fármaco que provoca un cambio en la configuración del receptor para producir una respuesta fisiológica o bioquímica cuando el fármaco se le adhiere, la eficacia es aquella propiedad intrínseca de cada fármaco que define qué tan “bueno” es el agonista. Desde el punto de vista histórico, la eficacia se ha considerado una constante de proporcionalidad que mide el grado de cambio funcional que sufre un sistema de respuesta gobernado por receptores al enlazarse con un fármaco. Por lo

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tanto, el fármaco con una eficacia alta despierta una respuesta agonista completa a cierta concentración, mientras que un fármaco con una eficacia menor en el mismo receptor no propicia una respuesta completa a cualquier dosis. Cuando sea posible describir la eficacia relativa de los fármacos en determinado receptor, el fármaco con una eficacia intrínseca reducida será un agonista parcial.

Los efectos de los fármacos sobre el cuerpo del ser humano a menudo se comparan como el resultado fisiológico del tratamiento (p. ej., diuresis) en lugar de comparar los efectos de diversos fármacos sobre el mismo receptor, de manera que se puede utilizar el término eficacia relativa para definir a un fármaco en relación con otro. De esta manera, la eficacia relativa de los diuréticos de asa en el tratamiento de la insuficiencia cardíaca es alta, por lo que son útiles desde el punto de vista terapéutico; en este mismo caso, la eficacia relativa de los diuréticos tiazídicos (su capacidad para producir una diuresis abundante) es reducida y, por lo tanto, carecen de utilidad terapéutica.

CUANTITIACIÓN DEL AGONISMO Los fármacos poseen dos propiedades observables en los sistemas biológicos: potencia y magnitud del efecto (cuando se genera una reacción biológica). La potencia depende de cuatro factores: dos se relacionan con el sistema biológico que contiene los receptores (número de ellos y eficacia de los mecanismos de estímulo-respuesta del tejido), y los otros dos se vinculan con la interacción del medicamento con sus receptores (afinidad y eficacia).

Cuando se mide en el mismo sistema biológico la potencia relativa de dos agonistas de eficacia igual, los eventos de señalización intracelular son iguales para ambas drogas por lo que su comparación brinda una medida relativa de la afinidad y de la eficacia de los dos agonistas (fi g. 1.1A). Es útil describir la respuesta agonista definiendo la concentración efectiva máxima media (effective concentration, EC50) para producir determinado efecto. Por lo tanto, si se mide la potencia agonista comparando las cifras de la EC50 se puede medir la capacidad de los diversos agonistas para inducir una respuesta en un sistema de pruebas y para pronosticar su actividad en otro. Otro método para conocer la actividad agonista es comparar las asíntotas máximas en sistemas en que los agonistas no generan una respuesta máxima (fi g. 1.1B). La ventaja de usar máximas es que tal propiedad depende sólo de la eficacia, en tanto que la potencia es una combinación de funciones como afinidad y eficacia.

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Figura 1-10. Dos maneras de medir el agonismo. A, La potencia relativa de dos agonistas (sustancia x, línea gris; sustancia y, línea azul) obtenidos en el mismo tejido es función de su afinidad relativa y eficacia intrínseca.

El efecto máximo medio de la sustancia x ocurre a una concentración que es de una décima parte de la concentración efectiva máxima media de la sustancia y. Por lo tanto, la sustancia x es más potente que la sustancia y. B, En los sistemas donde ambas sustancias no producen una respuesta máxima característica en el tejido, la respuesta máxima observada es una función no lineal de su eficacia intrínseca relativa. La sustancia x es más efectiva que la sustancia y; su respuesta fraccionada asintótica es de 100% (sustancia x) y de 50% (sustancia y).

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ANTAGONISMO INTRODUCCIÓN Un antagonista es un tipo de fármaco que al unirse a un receptor celular no provoca una respuesta biológica, pero bloquea o detiene respuestas mediadas por agonistas. En farmacología, los antagonistas tienen afinidad pero no eficacia para sus receptores cognatos, y unirseles disruptiría la interacción e inhibiría la función de un agonista o agonista inverso en los receptores. Los antagonistas median sus efectos uniéndose al sitio activo o a los sitios alostericos en los receptores, o pueden interactuar en sitios de unión que no están normalmente involucrados en la regulación biológica de la actividad del receptor. La actividad del antagonista puede ser reversible o irreversible dependiendo de la longevidad del complejo antagonista-receptor, los cuales, en turno, dependen de la naturaleza de la unión del receptor con el antagonista.

La mayoría de los fármacos de los agonistas logran su potencia compitiendo con ligandos endógenos o substratos en sitios de unión estructuralmente definidos en los receptores. Debido a que los antagonistas, a menudo, disrupcionan la conectividad normal entre neuronas, sus usos a largo plazo se han relacionado a la muerte neuronal y los antagonistas muy fuertes pueden ser considerados como tóxicos.

CUANTICACIÓN DEL ANTAGONISMO Ciertos patrones característicos del antagonismo están vinculados con determinados mecanismos de bloqueo de los receptores. Uno de ellos es el antagonismo competitivo simple, por medio del cual el fármaco carece de eficacia intrínseca pero conserva su afinidad y compite con el agonista por el sitio de unión en el receptor. El patrón característico de este antagonismo es el desplazamiento paralelo, concentración dependiente, hacia la derecha de la curva dosis-respuesta agonista sin cambios en la respuesta asintótica máxima. El antagonismo competitivo es superable por una concentración suficientemente alta de agonista (fi g. 2.1A). La magnitud de la desviación hacia la derecha de la curva depende de la concentración del antagonista y de su afinidad por el receptor. Por lo tanto, la afinidad de un antagonista competitivo por su receptor se define según su capacidad supeditada a la concentración de desviar la curva de concentración-respuesta para el agonista hacia el lado derecho, tal y como lo analizó Schild (1957).

Nótese que de la misma manera un agonista parcial puede competir con un agonista “completo” para unirse con el receptor. Sin embargo, el aumento de la concentración de un agonista parcial inhibirá la respuesta a un nivel fi nito característico de la eficacia intrínseca del fármaco; el antagonista competitivo reducirá la respuesta a cero. De esta manera, los agonistas parciales se pueden utilizar en forma terapéutica para amortiguar una respuesta

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desfavorable sin abolir por completo el estímulo del receptor. Un ejemplo es el receptor β pindolol; constituye un agonista parcial muy débil, antagonista β con “actividad simpaticomimética intrínseca”.

Un antagonista puede disociarse con tanta lentitud y separarse del receptor que sea esencialmente irreversible en su acción. En tales circunstancias, la respuesta máxima al agonista mostrará disminución con algunas concentraciones de antagonistas (fig. 2.1B). Desde el punto de vista operativo, el fenómeno anterior se conoce como antagonismo no competitivo, si bien es imposible deducir inequívocamente a partir del efecto, el mecanismo molecular de esa acción. Un antagonista irreversible que compite por el mismo sitio de unión con el agonista, también producirá el perfil de antagonismo que se señala en la figura 2.1B. El antagonismo no competitivo puede ser generado por otro tipo de fármaco, al que se conoce como antagonista alostérico. El fármaco en cuestión ejerce su efecto al ligarse a un sitio en el receptor, distinto del que ocuparía el agonista primario, y con ello cambia la afinidad del receptor por el agonista. En el caso de un antagonista alostérico, el antagonista disminuye la afinidad del receptor por el agonista (fi g. 2.1C). A diferencia de ello, algunos efectos alostéricos potencian los efectos de los agonistas (fi g. 2.1D). La interacción de las benzodiazepinas (ansiolíticos) con el receptor GABAA para incrementar la afinidad del receptor por GABA es un ejemplo de potencialización alostérica.

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Figura 2.1.

Mecanismos de antagonismo de receptor.

A, Surge antagonismo competitivo cuando el agonista A y el antagonista I compiten por el mismo sitio de unión en el receptor.

Las curvas de respuesta correspondientes al agonista se desplazan a la derecha, por un mecanismo que depende de la concentración, por parte del antagonista, de modo que EC50 del agonista aumenta (p. ej., L contra L’, L’’ y L’’’) con la concentración del antagonista. B, Si el antagonista se liga al mismo sitio que el agonista pero lo hace de manera irreversible o seudoirreversible (disociación lenta sin enlace covalente), originará un desplazamiento de la curva de dosis-respuesta a la derecha, con disminución mayor de la respuesta máxima. Los efectos alostéricos surgen cuando el ligando I se une a un sitio diferente en el receptor, para inhibir la respuesta (véase gráfico C) o potenciarla (véase gráfico D). Dicho efecto es saturable; la inhibición llega a un valor “limitante” cuando hay ocupación completa del sitio alostérico.

La cuantificación de las interacciones entre fármacos y receptores en un análisis de unión sirve para calcular la afinidad de los fármacos agonistas (KD) y antagonistas (Ki) por los receptores. En este método, los receptores se purifican parcialmente de determinada célula o tejido (p. ej., como preparaciones de membranas) y se estudian directamente in vitro utilizando una variedad radiactiva de un fármaco con especificidad conocida por el receptor. El método más simple para medir la afinidad del antagonismo (Ki) consiste en realizar una serie de estudios de competencia en equilibrio y en presencia de una sola concentración KD del radioligando (p. ej., que ocupa

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50% de los receptores existentes). A continuación se añade fármaco no radiactivo cada vez a mayor concentración y luego se separa el fármaco libre del unido lo que permite medir directamente la cantidad de radioligando fijo en presencia de una concentración cada vez mayor del antagonista. Cuando la interacción es una competencia bimolecular entre el radioligando y el antagonista por el mismo sitio en el receptor, se obtiene una curva de competencia de forma sigmoidea (fig. 2.2). La concentración del antagonista que compite por 50% del enlace del radioligando (IC50) se define por medio de inspección o a través de un método matemático a partir de la curva, mientras que la Ki del antagonista se define conociendo la concentración del radioligando ([L]) utilizado y de su KD por el receptor.

Esta relación, conocida como la ecuación de Cheng-Prusoff permite definir la potencia de un antagonista sobre determinado receptor y, si se realiza utilizando antagonistas selectivos y radioligandos no selectivos, permite medir los subtipos de receptores y la afinidad relativa de los diversos antagonistas por ellos. Si bien el análisis de Cheng-Prusoff supone una reacción bimolecular que obedece las leyes de la acción de masa, también existen métodos matemáticos para los casos en los que la cooperación, y no la presencia de varios subtipos de receptores, provoca que el coeficiente de Hill difiera de la unidad.

Es posible realizar un análisis similar en experimentos que miden una respuesta funcional de un sistema a un fármaco y un antagonista competitivo o inhibidor. Las curvas de concentración se elaboran con el agonista aislado y con el agonista combinado con una concentración efectiva de antagonista (fig.

2.11A). Como se observa en la fi gura, conforme más antagonista (I) se adiciona, mayor concentración del agonista (A) se necesita para producir una respuesta equivalente (un nivel de respuesta conveniente es la mitad de la máxima, o 50%). La magnitud de la desviación hacia la derecha en la curva de concentración dependencia es una medida del efecto del inhibidor, y un inhibidor más potente originará una mayor desviación hacia la derecha que un inhibidor menos potente a la misma concentración. La expresión de la ocupación fraccionada (f) de los agonistas en los receptores se puede expresar, para la curva de control y las demás curvas, de la manera siguiente: Para el fármaco agonista (D) aislado,

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Para el caso del agonista y el antagonista (I),

Suponiendo que se obtiene una respuesta igual de una ocupación fraccionada igual del receptor en ausencia y presencia de antagonista, la ocupación fraccionada se dispone igual a una concentración de agonista (L y L ‘ ) que

genere respuestas equivalentes en la figura 2.1A. Por consiguiente: Simplificando se obtiene:

Donde todos los valores se conocen con excepción de Ki. Por lo tanto, se puede obtener la Ki para un antagonista competitivo y reversible sin conocer la KD del agonista y sin necesidad de definir la relación precisa entre el receptor y la respuesta.

Figura 2.2. Método de enlace del radioligando para determinar la afinidad antagonista.

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El enlace de un radioligando (L) con los receptores en presencia de una concentración cada vez mayor de un antagonista competitivo no radiactivo produce una curva de competencia, en este caso, una curva que coincide con el enlace con una sola población de receptores idénticos. Si se mide la concentración de antagonistas que compiten por 50% de los receptores existentes (IC50) y se conoce la concentración del radioligando [L] y su afinidad (KD) por el receptor, es posible calcular la afinidad antagonista (Ki) por antagonistas más (x) y menos (y) potentes. En cada reacción se colocó una cantidad constante de radioligando y porciones iguales de material celular (fuente de receptores). El dato que se tiene es la cantidad de radioligando enlazado, que se expresa en forma de porcentaje del enlace máximo (esto es, en ausencia de otros ligandos competitivos).

AGONISTAS INVERSOS. La sobreexpresión de los receptores comunes y la creación de receptores mutantes activos han facilitado el estudio de una clase nueva de antagonistas funcionales, los agonistas inversos. Como ya se describió, los receptores pueden adoptar configuraciones activas que producen una respuesta celular espontánea. La fracción de receptores no ocupados en la configuración activa suele ser demasiado reducida como para permitir observar su actividad independiente del agonista, pero esta actividad puede observarse cuando un receptor se expresa en forma heteróloga a un nivel superior o cuando la mutación desvía el equilibrio de la configuración hacia la forma activa. En estos casos, el tejido se comporta como si hubiera un agonista, y el antagonista competitivo convencional carece de efectos. Sin embargo, algunas sustancias pueden inhibir las señales independientes de los agonistas o constitutivas.

Estas sustancias se denominan agonistas inversos. Los agonistas inversos se unen de manera selectiva con la variedad inactiva del receptor y desvían el equilibrio de configuración hacia el estado inactivo. En los sistemas que no tienen actividad constitutiva, los agonistas inversos se comportan como antagonistas competitivos, lo que en parte explica la razón por la que las propiedades de los agonistas inversos y el número de estas sustancias antes descritas como antagonistas competitivos no se apreciaron sino hasta en fecha reciente.

No se sabe hasta qué grado la actividad constitutiva de los receptores representa un fenómeno importante desde el punto de vista fisiológico o patológico y, por lo tanto, se desconoce la magnitud de la importancia terapéutica del agonismo inverso. Sin embargo, en algunos casos la preferencia de un agonista inverso sobre un antagonista competitivo es evidente. Por ejemplo, el virus de herpes humano KSHV codifica un receptor con actividad constitutiva de quimiocina que genera un segundo mensajero que estimula el crecimiento celular y la multiplicación vírica. En este caso, no sería útil un antagonista convencional puesto que no participa ninguna citocina MODULO II

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agonista, pero el agonista inverso es efectivo. En la mayor parte de los casos, la función de los agonistas inversos es menos evidente, pero quizá se descubran beneficios terapéuticos al encontrar la importancia de las diversas configuraciones en las que existen los receptores. A este respecto, deben tomarse en consideración dos ejemplos importantes. El primero es el descubrimiento de que los GPCR existen en diversos estados, tal y como lo han revelado ciertos agonistas inversos como el propranolol. En las células con sobreexpresión del receptor adrenérgico β2, es posible medir tanto el antagonismo del propranolol por la activación del receptor de la adenililciclasa como la activación de la cinasa regulada por señal extracelular (extracellular signal-regulated kinase, ERK1/2). Estos resultados indican que la actividad agonista inversa del propranolol ubica al receptor en una configuración que no le permite interactuar con la proteína Gs, pero puede actuar con ciertas proteínas como la arrestina β para provocar activación de ERK. Los estudios realizados con receptores histamínicos H3 y proxifan han llevado a conclusiones similares. Probablemente el hallazgo de fármacos que seleccionan una configuración específica del receptor (esto es, una configuración dirigida por el ligando) se pueda utilizar para seleccionar el perfil del efecto deseado en el paciente y así mejorar el tratamiento.

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CURVA DOSIS-RESPUESTA CURVAS DOSIS-RESPUESTA El efecto farmacológico o respuesta biológica consecutiva a la interacción droga-receptor es susceptible de medición o cuantificación. Las respuestas son por lo general graduales, esto es, existe una relación sistemática y continua entre la dosis aplicada y la magnitud o intensidad del efecto que dicha dosis produce. Las mediciones de las respuestas pueden efectuarse por diversos medios, siendo el más clásico el experimento de órgano aislado (fig.3.1)

Figura 3.1.Esquema de un experimento de órgano aislado.

El recipiente conteniendo el órgano aislado se encuentra rodeado de agua a 37 ºC. Los fármacos se agregan por la boca superior del recipiente o, menos frecuentemente, al líquido del baño.

Se obtiene un registro (fig. 3.2A) y luego se representa la respuesta en función de la concentración, o dosis aplicada, obteniéndose las denominadas curvas dosis-respuesta ocurvas concentración-efecto (CDR). Estas adoptan la forma de una hipérbola (isoterma deadsorción de Langmuir) en un gráfico con ambas escalas lineales (fig. 3.2B) y una forma sigmoidea cuando en la abscisa se representan los logaritmos de las dosis (gráfico semilogarítmico, fig. 3.2B).

Es costumbre representar la escala de los efectos (ordenadas) como porcentaje del efecto máximo obtenible en el sistema experimental. Del estudio y análisis cuidadoso de la CDR (fig. 3.3), se derivan diversos parámetros farmacodinámicos. Se describirán primero los datos matemáticos que pueden obtenerse de la curva y, luego, los parámetros farmacodinámicos que de ellos derivan.

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Figura 3.2. Registro de un experimento dosis respuesta (A) y su graficación utilizando en abscisas una escala aritmética (B) o una escala logarítmica (C).

Datos matemáticos que se obtienen de una CDR  CE50. Es el símbolo de concentración efectiva 50 y se define como la concentración de droga con la que se obtuvo una respuesta igual al 50 % de la máxima (fig. 3-5). Si en lugar de concentraciones, se utilizan dosis (experimentos in vivo), se habla de DE50 (dosis efectiva 50).  PCE50 (antes se denominaba pD2). Es el logaritmo decimal de la inversa de la CE50 expresada en mol / L = M (molar). Su expresión matemática es: pCE50= log (1 / CE50) = - log CE50 Si en lugar de CE50 se toma CE20, CE80, etc., los logaritmos decimales de sus inversas se denominan, genéricamente, pCEX (fig. 3.3, escala inferior de las abscisas). Es importante señalar que no es correcto calcular pCE50 a partir de una DE50 de una concentración no molar de la droga.  Altura máxima (efecto máximo).  Pendiente. Es una medida de la inclinación de la parte aproximadamente recta de la curva sigmoidea (fig. 3.4A). Si se denomina E20 al efecto de la CE20 y E80 al efecto de la CE80 se calcula la pendiente (b) aplicando la siguiente ecuación: MODULO II

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E80

- E20

b= Log CE80 - log CE20 Las unidades de b dependen de la forma en que se exprese el efecto. Si éste se expresa como porciento del efecto máximo, b carece de unidades.

Figura 3.3. Curva concentración respuesta.

Las ordenadas indican por ciento de la respuesta máxima.

Obsérvese la correspondencia entre las escalas de las concentraciones (aumenta de izquierda a derecha) y la de pCE50 (aumenta de derecha a izquierda).

PARÁMETROS FARMACODINÁMICOS QUE SE DEDUCEN DE UNA CDR Potencia La potencia se puede medir mediante la CE50 o mediante la pCE50. Se elige la CE50 y no otra concentración, pues la curva sigmoidea es, aproximadamente, recta entre CE20 y CE80y la mitad de una recta es la zona de menor error estadístico.

Dado que, cuanto mayor es la potencia, tanto menor es la CE 50, a mayor potencia corresponde una mayor pCE50. Es decir, la potencia es inversamente proporcional a la CE50 y directamente proporcional a la pCE50.

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La potencia depende de 2 tipos de variables  Afinidad aparente. Cuanto mayor sea la afinidad de una droga por su receptor, tanto mayor será la potencia. ¿Por qué se emplea el término aparente?: Si se observan las ecuaciones descritas previamente, para que k d y [RD] se mantengan constantes, si disminuye [R] debe aumentar [D]. En otros términos, para alcanzar igual concentración de complejo droga receptor y, por ende, igual efecto, debe aumentarse la concentración de droga si disminuye la concentración de receptores. Por lo tanto,

La potencia de una droga disminuye, si disminuye la concentración de receptores (down regulation).

Variables farmacocinéticas. Estas variables determinan la concentración de la droga enbiofase y, por lo tanto, influenciarán su potencia:  Si dos drogas tienen idéntica Kd, pero son eliminadas del sistema a diferente velocidad, la droga que se elimina más rápido será menos potente. Este hecho puede observarse tanto in vivo como in vitro, pues los sistemas in vitro pueden contener enzimas inactivadoras de drogas.  Si dos drogas tienen idéntica potencia in vitro, pueden presentar diferente potencia in vivo, debido a diferencias farmacocinéticas.  Una droga (A) puede ser más potente que otra droga (B) in vitro, pero B puede ser la más potente in vivo, debido a la influencia de las variables farmacocinéticas.

Si se efectúan varios experimentos, es excepcional que las CE 50 sean iguales en 2 ó más de ellos. Por este motivo, los resultados se indican con una media y una medida de la variabilidad que se representa con una línea horizontal en un gráfico dosis-respuesta (fig.3.4B).

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Figura 3.4. Pendientes, variables de dosis y variabilidad de efecto.

 Eficacia o actividad intrínseca.

La altura máxima alcanzada por la curva, corresponde a la máxima respuesta biológica obtenible con cada droga, y guarda relación con la eficacia intrínseca o actividadintrínseca (α) de la misma: Máximo efecto obtenible con la droga α = Máximo efecto obtenible en el sistema Se considera efecto máximo al obtenido con la droga en concentraciones saturantes del receptor. En base a α, las drogas pueden clasificarse como: Agonista, si α = 1 Agonista parcial, si 0 <α< 1 Antagonistas, si α = 0 Como es obvio, con un antagonista no se obtiene respuesta en un órgano aislado (ver más adelante).

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También para los efectos existe variabilidad, la que se representa mediante una línea vertical (fig. 3.4 C).

Interpretación farmacodinámica de la pendiente Las pendientes no tienen una interpretación tan clara como la CE 50 o la altura máxima. Están relacionadas con la cinética de la interacción droga-receptor y de cada uno de los procesos celulares que esa interacción desencadena.

Puede decirse que:  Las curvas de drogas que actúan por mecanismos idénticos ( o sea, que activan de la misma manera los mismos receptores) dan segmentos lineales paralelos (pendientes iguales) en sus respectivas CDR y se pueden medir las relaciones de potencia entre ellas, como los cocientes de sus respectivas CE50.  Pendientes iguales no aseguran iguales mecanismos de acción. Drogas de diferente mecanismo de acción, pueden dar pendientes iguales simplemente por azar.  La falta de paralelismo entre las pendientes de las CDR, es un fuerte indicio de que las drogas actúan por mecanismos diferentes (activan distintos receptores o a los mismos receptores, pero de manera distinta).

Gráfico de Lineweaver-Burk Este gráfico, utilizado inicialmente para análisis de cinética enzimática, resulta muy útil cuando, en un experimento dosis-respuesta, no es posible llegar al efecto máximo debido a toxicidad del agonista. En este gráfico (fig. 3.5A) se representa la inversa del efecto (1 / E) en función de la inversa de la concentración (1 / C). El punto en el que la recta cruza la ordenada corresponde a 1 / Emáx, mientras que el punto en el que cruza la abscisa corresponde a – 1 / CE50 (fig. 3.5A). Si dos drogas tienen igual CE50 (control y droga X, fig. 3.5B), la de menor actividad intrínseca (X) cruza la ordenada en un punto más alto (fig. 3.5B). Si dos drogas tienen igual Emáx (control y Z, fig.

3.5B), la de menor CE50 (Z) cruza la abscisa más a la izquierda (fig. 3.5B).

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Figura 3-7. Gráfico de Lineweaver-Burk.

INTERACCIÓN DE DROGAS A NIVEL DEL RECEPTOR Dos (o más) drogas pueden interactuar simultáneamente a diversos niveles:  En la fase farmacéutica o exposición a la droga, determinante de la concentración de la misma en el sitio de absorción.  En la fase farmacocinética, que abarca los procesos de absorción, transporte y distribución, conversión metabólica, excreción, etc., que determinan la concentración del agente activo en el sitio de acción o biofase.  En la fase farmacodinámica que corresponde a la interacción entre el agente activo y sus sitios moleculares de acción hasta alcanzar el efecto final.

A continuación se hará referencia a los efectos combinados de drogas en esta última fase, esto es, en el sitio de acción de las mismas.

Interacciones Farmacodinámicas Se estudiarán a continuación los diversos casos que pueden presentarse en los efectos combinados de drogas. Se considerará una droga A, agonista, con actividad intrínseca α y una droga B cuya actividad intrínseca se indicará como:  α’, si actúa sobre el mismo receptor que A.  β’, si actúa sobre un receptor diferente.

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ANÁLISIS DE CASOS CASO 1: A y B son agonistas del mismo receptor y poseen iguales actividades intrínsecas (α = α’ = 1).

En este caso, se obtienen efectos aditivos, por lo cual se habla de aditividad, sinergismo de suma o suma de efectos.

Se observa que en presencia de una dosis fija del agonista B, la CDR al agonista A se inicia en un sitio más alto (correspondiente al efecto propio de la dosis del agonista B), alcanzándose iguales efectos máximos. Es importante recalcar este concepto: El efecto máximo obtenido con las 2 drogas juntas, NO SUPERA al efecto máximo obtenible con una droga solamente.

La asociación de dos drogas de este tipo en un paciente, solamente tiene sentido si sus efectos adversos son diferentes y ello ocurre excepcionalmente.

CASO 2: La droga B se une reversiblemente al receptor pero carece de actividadintrínseca (α = 1; α’ = 0) Este es el caso del antagonismo competitivo. La teoría predice que la CDR a la droga A (agonista completo) en presencia de una dosis fija de B (antagonista competitivo) se desplaza a la derecha, en paralelo y alcanza el mismo máximo (fig. 3.6A).

Figura 3.6. Gráficos para el estudio de antagonismo competitivo.

(A) Curvas dosis-respuesta a un agonista completo en presencia de dosis fijas (y creciente según los trazados) de un antagonista competitivo.

(B) Gráfico de Schild.

El antagonista, siendo inactivo por sí mismo, no puede ser estudiado sino en

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combinación con un agonista específico. Dado que la interacción agonistaantagonista por el receptor responde a la ley de acción de masas, las drogas compiten por el mismo receptor y se desplazan mutuamente dependiendo de sus concentraciones relativas en la biofase. Esto explica que la CDR al agonista se inicie desplazada a la derecha ya que en bajas concentraciones del agonista predomina la ocupación de los receptores por el antagonista y alcanza el mismo máximo que en ausencia del antagonista competitivo, ya que las altas concentraciones del agonista desplazan a las moléculas del antagonista de su fijación al receptor. Por consiguiente, se dan los fenómenos de: especificidad (ambos compiten por el mismo receptor), reversibilidad (se desplazan mutuamente) y saturabilidad (se conserva el efecto máximo a altas dosis del agonista).

En última instancia el antagonista competitivo modifica la afinidad aparente del agonista por el receptor, ya que compite con él por los sitios de fijación; como consecuencia, la droga biológicamente activa funciona como si fuera un agonista de menor potencia.

Un parámetro similar al valor pCE50 (usado para medir potencia de agonistas) fue introducido por Schild para los antagonistas competitivos y se denomina pA2: Si se llama [B]x a una concentración de antagonista (B) que determina un aumento de X veces en la CE50, puede definirse: pAx = log (1 / [B]x ) = -log [B]x Si la CE50 se duplica, X = 2, por lo que: pA2 = log (1 / [B]2) = -log [B]2 Si se representa gráficamente el log (X-1) en función del pAx (gráfico de Schild, fig. 3.6B), se obtiene una recta de pendiente –1 sólo si el antagonismo es competitivo. La intersección de la recta experimental con el eje de las abscisas corresponde al pA2.

Además, si el antagonismo es competitivo, para cualquier pAx se comprueba que: pA2 – pAx = log (X-1) En cuanto a la relación estructura química -actividad farmacológica, los antagonistas competitivos poseen similitudes estructurales con los agonistas, siendo por lo general moléculas más grandes y que ocupan, además de los mismos sitios del receptor que el agonista, zonas adyacentes, frecuentemente,

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hidrofóbicas. De esta manera, impiden que el agonista pueda desarrollar sus efectos.

Merecen destacarse dos aspectos de los efectos in vivo de los antagonistas competitivos:  A pesar de carecer de eficacia intrínseca, cuando se administran in vivo producen efectos aunque no se administre un agonista. Ello es debido a que en el organismo existen agonistas (ligandos) endógenos (hormonas, neurotransmisores, autacoides, citoquinas) y laintensidad del efecto bloqueante depende de la intensidad del efecto del agonista endógeno.

Por ejemplo, durante el ejercicio existe un alto tono simpático en el miocardio y el tratamiento con propranolol produce una marcada disminución de la frecuencia cardíaca; en reposo, en cambio, como el tono simpático es bajo, el efecto del propranolol sobre la frecuencia cardíaca es escaso o nulo. En resumen: Un antagonista competitivo solamente produce efectos in vivo si un agonista endógeno está estimulando sus mismos receptores.  Un antagonista competitivo puede separarse del receptor más lentamente de lo que se elimina del organismo. Esto explica que sus efectos tengan una duración mucho mayor de lo esperable de acuerdo a su farmacocinética (por ejemplo: propranolol, atropina).

CASO 3: La droga B se une irreversiblemente al receptor y carece de actividad intrínseca (α = 1; α’ = 0) Las drogas A y B tienen una interacción competitiva, pero las moléculas de B que se fijan al receptor lo hacen por unión covalente, produciendo un antagonismo irreversible. Se lo denomina, también, antagonismo competitivo irreversible y es el caso más simple de un conjunto de drogas denominadas antagonistas no competitivos. Además, es el único tipo de antagonismo no competitivo para el cual existe un ejemplo práctico concreto y no objetable.

En este caso no se cumple la ley de acción de las masas una vez unido el antagonista, ya que no hay posibilidad de desplazamiento mutuo entre agonista y antagonista.

Las curvas dosis-respuesta correspondientes a este antagonismo, pueden tener 2 patrones diferentes:  Si existen receptores de reserva, con las concentraciones más bajas del antagonista, se obtienen curvas que semejan un antagonismo

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competitivo (fig. 3.7, concentraciones de antagonista: 1 y 2), pero la pendiente del gráfico de Schild no es –1 y (pA2 – pAx) no es igual al log (X – 1). Con concentraciones mayores del antagonista, las CE50 continúan aumentando y, además, disminuye el efecto máximo (fig. 3.7, concentraciones de antagonista: 4 y 8). Como se observa en la misma figura, la pendiente va disminuyendo a medida que se incrementan las dosis del antagonista.  Si no existen receptores de reserva, ya con las menores concentraciones del antagonista irreversible se observa una disminución del efecto máximo.

Figura 3.7. Curvas dosis-respuesta de un Agonista completo solo y en presencia de concentraciones crecientes de un antagonista no competitivo (antagonista competitivo irreversible). Órgano con elevada reserva de receptores para el agonista empleado.

Esto indica que si una fracción del total de receptores es bloqueada de manera irreversible, los restantes receptores (no ocupados) son suficientes para inducir (por acción del agonista) una respuesta biológica máxima; sólo cuando la mayor parte del total de los receptores es bloqueada, el efecto se reduce significativamente.

Las diferencias entre las dosis bajas de un antagonista competitivo irreversible y uno reversible, puestas en evidencia por el gráfico de Schild y por la diferencia entre pA2 y pAx, se deben a que las moléculas del receptor ya unidas al antagonista irreversible han sido, prácticamente, eliminadas del sistema de reacción:

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A+R

AR

A+R

AR

B+R Reversible

BR

B+R Irreversible

BR

Donde R indica receptor; A, agonista y B, antagonista. Como puede observarse, si el antagonista tiene una unión reversible, BR puede disociarse, liberando receptor para interaccionar ya sea con A o con B. En cambio, si la unión fue irreversible, BR no se disociará y la molécula receptora unida a B no puede volver a reaccionar.

En estudios experimentales realizados con bloqueantes irreversible de los receptores α-adrenérgicos (B-halo-alquilaminas; por ejemplo: fenoxibenzamina) que fijan con enlaces covalentes grupos alquilo a dicho receptor, se obtienen curvas experimentales que coinciden con la predicción teórica para un órgano con elevada reserva de receptores. Fue estudiando esta droga, que Stephenson (1956) formuló el concepto de receptores de reserva y la postulación de que no siempre efecto máximo significa ocupación total de los receptores, conceptos que Arïens incorporó a la teoría de ocupación de los receptores.

Hoy en día se considera, en base a numerosas evidencias experimentales, que los agonistas (completos) sólo ocupan una proporción relativamente pequeña del total de los receptores para producir sus efectos máximos, siendo esta proporción variable según los distintos órganos o tejidos efectores. Por ejemplo, la insulina sólo debe ocupar un 3 % de sus receptores específicos en células adiposas para producir sus efectos máximos. Si se cuantifica la fracción de receptores que pueden ser ocupados con ligandos covalentes, sin reducción del efecto máximo, se obtiene una medida de la capacidad de reserva para la acción de una droga sobre un receptor específico. Esta capacidad es nula para los agonistas parciales y puede ser de diferente magnitud para varios agonistas completos, con lo cual indica que estos difieren en sus actividades intrínsecas.

CASO 4: El agonista A actúa sobre un receptor RA. B es un agonista de un receptor RB, B cuya estimulación disminuye la afinidad de RA por el agonista A ( α = 1; β’ = 1) Las curvas dosis-respuesta a A en presencia de concentraciones crecientes de B semejan un antagonismo competitivo, pero el desplazamiento a la derecha de la CDR tiene un máximo: el efecto máximo de B. Nuevamente, la pendiente del gráfico de Schild y la diferencia entre pA2 y pAx (para cualquier X), permiten

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distinguir una interacción de otra.

Si bien no hay fármacos en uso clínico que tengan este tipo de interacción, si hay un ejemplo experimental: las β-carbolinas, al activar al receptor para benzodiazepinas asociado al receptor GABAA, disminuyen la afinidad de éste por el GABA. CASO 5: Dos agonistas actuando sobre el mismo receptor, lo activan de manera diferente y producen efectos contrarios ( α =1; α’ = -1) Una de las drogas (α = 1) se denomina agonista y la otra (α’ = -1), agonista inverso. En realidad, el agonista es la droga que se estudió primero y agonista inverso, aquélla cuyo efecto se conoció después.

El ejemplo práctico existente para este tipo de interacción es el del receptor de tipo central para las benzodiazepinas, asociado al receptor GABAA. Cuando las benzodiazepinas (agonistas, α = 1) estimulan sus receptores, el receptor GABAA aumenta su afinidad por el GABA; si, por el contrario, los receptores para benzodiazepinas son estimulados por las β-carbolinas (agonistas inversos, α’ = -1), el receptor GABAA disminuye su afinidad por el GABA. Teóricamente, las CDR de un agonista en presencia de concentraciones fijas crecientes de un agonista inverso, debieran correrse a la derecha y su efecto máximo puede disminuir o no, de acuerdo a los mecanismos receptor-efecto involucrado. En la práctica no es posible comprobar esto, pues las drogas mencionadas no tienen un efecto único y no se dispone de drogas adecuadas.

CASO 6: El agonista A actúa sobre un receptor RA. B es agonista de un receptor RB, B cuya estimulación disminuye la respuesta celular a la activación de RA por el agonista A (α = 1; β’ = 1) Este caso ha sido planteado por Arïens, basado en la inhibición no competitiva de la cinética enzimática, y lo denominó antagonismo no competitivo. Se diferencia:  Del caso 3, porque B se une a un receptor diferente y no afecta la potencia del agonista A (no se modifica su CE 50). Solamente se observa un descenso del efecto máximo.  Del caso 4, porque la activación de RB no modifica la afinidad de RA por el agonista A, sino que se modifica la capacidad de respuesta celular.

A pesar de haber sido formulado hace ya más de 40 años, este caso sigue siendo una posibilidad teórica, pues se carece de drogas que posean

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(exclusivamente) las características de B. Resumen de antagonismo no competitivo El pD’2 en sentido muy amplio, antagonismo no competitivo es todo antagonismo que no tenga exactamente las características descriptas en el caso 2. Pero, generalmente, se emplea este término para toda interacción que modifique el efecto máximo de un agonista, sin tomar en cuenta el mecanismo involucrado. Para medir la potencia de esta clase de antagonistas, Arïens y Van Rossum (1957) propusieron el valor de pD’2. pD’2 = log ( 1 / [B]2 ) = -log [B]2 Donde [B]2 es la concentración del antagonista no competitivo que reduce en un 50 % la altura máxima de la CDR al agonista.

CASO 7: A es un agonista, B es un agonista parcial (α= 1; 0<α’<1) En este caso, B es un agonista parcial, es decir, su eficacia es mayor que cero pero menor que 1. Esta interacción genera el fenómeno de dualismo competitivo, ya que las CDR al agonista completo en presencia de concentraciones fijas y crecientes de B (agonista parcial), muestran para las bajas concentraciones de ambas drogas la apariencia de adición o sinergia de suma, mientras que en las altas concentraciones la imagen es la de un antagonismo competitivo: (fig. 3.8A).

Las CDR al agonista parcial en presencia de concentraciones fijas y crecientes del agonista completo (fig. 3.8B), muestran para las concentraciones más bajas del agonista completo un aumento de la respuesta al agonista parcial, pero sin superar el efecto máximos de éste; mientras que con las concentraciones más altas del agonista completo, las curvas muestran disminución del efecto de éste, convergiendo los trazados hasta el nivel de respuesta obtenido por la saturación de los receptores con el agonista parcial solo.

Para comprender adecuadamente el dualismo competitivo, es importante recordar que la droga que se utiliza en concentraciones fijas y crecientes, se coloca en el baño de órgano aislado y, luego, se efectúa la curva dosisrespuesta a la otra droga. Para cada concentración fija de la primera droga, se efectúa una CDR completa a la otra droga. Como la primera droga agregada ya produjo efecto, las CDR no parten de 0 (fig. 3.8 A y B).

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In vivo, un agonista parcial puede comportarse como agonista o como antagonista, de acuerdo a las circunstancias funcionales y a las dosis utilizadas. Por ejemplo, los agonistas parciales de los receptores βadrenérgicos se utilizan como antagonistas, lo mismo que los agonistas parciales de los receptores estrogénicos; en cambio, la buprenorfina (agonista

parcial de los receptores opiáceos μ) se utiliza como agonista.

Figura 3.8. Dualismo competitivo.

A: CDR a un agonista solo y en presencia de concentraciones fijas y crecientes de un agonista parcial.

B: CDR a un agonista parcial solo y en presencia de concentraciones fijas y crecientes de un agonista completo.

CASO 8: El agonista A actúa sobre un receptor RA. B es agonista de un receptor RB’ B cuya estimulación produce un efecto contrario al de A (α = 1; β’ = 1) En este caso (antagonismo funcional) dos drogas agonistas actúan sobre receptores diferentes de un mismo efector, produciendo efectos contrarios. Se diferencia de los casos 4 y 6, en que la droga B produce un efecto propio, contrario al de A, pero no modifica la afinidad de RA ni la capacidad de respuesta celular a A. Por ejemplo, la histamina produce contracción del músculo liso bronquial y la adrenalina, relajación.

Las CDR pueden ser difíciles de interpretar. Con dosis bajas de ambas drogas, pueden confundirse con las de un antagonismo competitivo, pero con distinta pendiente en el gráfico de Schild y distinta diferencia entre pA2 y pAx. Dosis altas, pueden disminuir el efecto máximo de una de las drogas, dependiendo de la capacidad de respuesta celular.

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CASO 9: El agonista A actúa sobre un receptor RA. B es agonista de un receptor RB’ B cuya estimulación produce un efecto igual al de A (α = 1; β’ = 1) En este caso, se habla de agonistas funcionales. Puede haber aditividad (suma de efectos o sinergismo de suma) o potenciación (sinergismo de potenciación), dependiendo de los mecanismos involucrados.

Potenciación Este término se utiliza en dos sentidos:  Aumento del efecto máximo. Por ejemplo, las tiazidas y la furosemida pueden dar un efecto diurético superior al máximo de cada una de ellas, debido a que actúan a niveles distintos del nefrón.

Mientras que el ácido etacrínico, que actúa exclusivamente en sitios de acción de la furosemida, solamente puede dar suma de efectos. Otro ejemplo, lo constituyen la trimetoprima y el sulfametoxazol, que inhiben dos sitios de la cadena de síntesis del ácido tetrahidrofólico; cada uno por separado es, generalmente, bacteriostático, pero la asociación de ambos produce un efecto bactericida. Estas interacciones corresponden al caso que se está considerando.  Aumento de la potencia de un fármaco. Es debido a varios tipos de interacciones farmacocinéticas y farmacodinámicas y no debe confundirse con el mecanismo anterior.

Si bien, desde un punto de vista de los mecanismos involucrados, el uso de un mismo término para diferentes mecanismos puede traer confusión, en la práctica médica ello no tiene importancia: cada vez que hay un efecto adverso debido a potenciación (de cualquier tipo), es necesario reducir la dosis (de uno o de ambos fármacos) o suspender uno de los medicamentos involucrados.

Isobolas Las isobolas son líneas que unen puntos de igual efecto. Son a los efectos, lo que las isobaras a la presión atmosférica. Para obtenerlas se determinan las CE50 (o DE50) de A y de B solas y luego se repiten los experimentos con diversas mezclas de A y de B, determinando la CE50 de cada droga cuando se administra en la mezcla (obviamente, ambas drogas deben producir el mismo tipo de efecto, por ejemplo, la contracción de un músculo liso). Luego, se representan (fig. 3.9):

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 en las abscisas, las CE50 del agonista A  en las ordenadas, las CE50 del agonista B y se unen con una línea los puntos representados. La suma de efectos da una línea recta (fig. 3.9S):  Si la línea es una curva hacia arriba y la derecha (fig. 3.9A), indica que las CE50 son mayores que las esperadas para la suma de efectos y, por lo tanto, hay antagonismo.

Si la línea es una curva hacia abajo y la izquierda (fig. 3.9P), indica que las CE50 son menores que las esperadas para la suma de efectos y, por lo tanto, hay potenciación.

Figura 3.9. Isobolas.

Fármacos con varios tipos de efectos Existen fármacos que actúan sobre varios tipos de receptores con efectos distintos. Pueden ser agonistas sobre un receptor, antagonistas competitivos sobre otro, agonistas parciales sobre un tercero. Entre los analgésicos opiáceos hay varios ejemplos de este tipo de drogas.

CASO 10: Supersensibilidad mediada por combinación de fármacos Un fenómeno diferente de interacción de drogas es el de la supersensibilidad, en el que una droga inactiva por si misma es capaz de potenciar la acción de otra droga (por ejemplo: la cocaína al bloquear la recaptación neuronal de aminas potencia el efecto simpático-mimético de la noradrenalina). El mecanismo por el cual se desarrolla esta potenciación puede tener lugar en las fases farmacocinética o farmacodinámica.

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MEDICIÓN DIRECTA DE LA UNIÓN DROGA-RECEPTOR (BINDING DE RADIOLIGANDOS) Las CDR infieren la interacción química droga-receptor en forma indirecta, a partir de las consecuencias funcionales (efecto) de esa interacción. Pero esta se puede estudiar en forma directa mediante las técnicas de radioligandos (binding), permitiendo comparar las constantes de afinidad de la fijación de radioligandos a fracciones subcelulares (Kd), con la CE50 obtenida en las preparaciones vitales (órganos aislados) al estudiar las respuestas fisiológicas.

Estas técnicas no discriminan entre agonistas y antagonistas, pues solamente miden unión química de ligandos y no las consecuencias funcionales de esa unión.

En la figura 3.10 se describen las sucesivas etapas que permiten medir la fijación específica de un ligando radioactivo a una preparación subcelular (por ejemplo: membranas celulares) que contiene receptores. Las diversas técnicas se basan en incubar las fracciones subcelulares con ligando radioactivos apropiados, solos y en presencia de un ligando frío (no radioactivo), en concentraciones diversas, incluyendo las de saturación. El binding total se obtiene de los experimentos con el ligando radiactivo solo. El binding en presencia del ligando frío corresponde a la fracción de fijación inespecífica. La diferencia entre ambos valores corresponde a la fijación específica, a partir de la cual se estima la densidad (concentración) de receptores (Bmáx) y la afinidad (1 / Kd).

En los gráficos de saturación se representan los bindings específicos (U, droga unida) en función de las concentraciones de droga libre (L), obteniéndose, en caso de existir un solo sitio de unión, una hipérbola equilátera (fig. 3.11A). La pendiente de la parte ascendente de la hipérbola es inversamente proporcional al Kd (directamente proporcional a la afinidad): a mayor pendiente, menor K d-- mayor afinidad.

La ecuación de la hipérbola puede ser transformada para dar una relación lineal. Una de estas transformaciones es la que se representa en un gráfico de Scatchard (fig. 3.11B), en el que se grafica U en función del cociente U / L. La pendiente es - Kd, y el Bmáx es el intercepto con el eje de las ordenadas y muestra la capacidad de unión máxima (densidadde sitios receptores).

Otra forma de obtener una recta es con el gráfico de Rosenthal (fig. 3.11C) en el que se grafica U / L en función de U. El Bmáx es el intercepto en la abscisa y la pendiente es –1/Kd (es decir, -KA).

En resumen, en el gráfico de Scatchard, a mayor afinidad, menor pendiente negativa; mientras que en el gráfico de Rosenthal, a mayor afinidad corresponde una mayor pendiente negativa. Muchas veces, en la literatura, se MODULO II

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utiliza el nombre de Scatchard para ambos tipos de gráficos.

Figura 3.10. Esquema del método de estudio de la fijación de radioligandos.

BINDING ESPECÍFICO Si en una preparación hay 2 tipos de receptores para un mismo ligando y no hay interacción entre esos receptores, los gráficos de Scatchard y de Rosenthal dan una curva (fig. 3.12). La curva obtenida es el resultado de la suma de 2 rectas, una para cada receptor. En el gráfico de Rosenthal, la curva de mayor pendiente representa el sitio de mayor afinidad y menor capacidad (menor B máx) mientras que la otra recta corresponde al sitio de menor afinidad y mayor capacidad.

Otras veces, ambos sitios receptores pueden tener la misma afinidad pero diferente densidad de receptores, o pueden tratarse de 2 sitios de diferente afinidad y la misma densidad de receptores. Estos casos no pueden resolverse adecuadamente mediante los gráficos de Scatchard o de Rosenthal.

Los experimentos descriptos en esta sección corresponden a un ensayo de saturación realizado en una preparación de membranas. Otros experimentos básicos son los de inhibición, cinética de asociación y cinética de disociación, y se utilizan para la mayorparte de los sistemas receptores.

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Figura 3.11. Gráficos de saturación (A), de Scatchard (B) y de Rosenthal (C).

Figura 3.12. Esquema de un gráfico de Rosenthal correspondiente a una preparación con 2 sitios receptores de diferente afinidad y Bmáx.

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OTRAS APLICACIONES DE LOS ESTUDIOS DOSIS RESPUESTA PARA LA SALUD INTRODUCCIÓN El objetivo fundamental de una evaluación dosis-respuesta es obtener una relación matemática que permita describir la proporción entre la cantidad de sustancia tóxica a la cual están expuestos un ser humano o una población, y la incidencia y la severidad de una respuesta o efecto.

La evaluación de un riesgo para la salud se clasifica en evaluación del riesgo de cáncer y evaluación del riesgo de “no-cáncer” (un efecto que no sea cáncer). Esta clasificación se debe a que inicialmente la metodología de evaluación de riesgos se desarrolló para evaluar el riesgo de cáncer por exposición a un compuesto tóxico. Posteriormente se desarrollaron las evaluaciones de riesgos para efectos diferentes al cáncer (por ejemplo, efectos nefrotóxicos, hepatotóxicos o hematotóxicos, entre otros) lo que se denominó evaluación del riesgo de no-cáncer. El cáncer se trata como una respuesta estocástica: lo que quiere decir que al incrementar la dosis no aumenta necesariamente la severidad de la respuesta, pero sí la probabilidad de ocurrencia. Por otro lado, las evaluaciones de riesgo de no-cáncer se manejan como determinísticas; es decir, que al incrementar la dosis se presenta una respuesta de mayor severidad. En este capítulo se discuten algunos elementos básicos de la evaluación dosis-respuesta del riesgo de cáncer y de no-cáncer para la salud humana por exposición a compuestos tóxicos.

Los compuestos tóxicos pueden inducir efectos a través de mecanismos fisiológicos y metabólicos distintos, lo que se ve reflejado en la forma que adquiere la curva de la relación dosis-respuesta. Tomando como base la forma de esta curva, se puede dividir a los compuestos tóxicos en dos categorías generales:  Compuestos tóxicos sin umbral, es decir, que en la curva dosisrespuesta no se identifica una dosis por debajo de la cual no se detecte un efecto.  Compuestos tóxicos con umbral, lo que significa que se identifica claramente una dosis a partir de la cual se observa un efecto en la curva dosis-respuesta.

Se considera que algunos compuestos tóxicos pueden causar efectos incluso a dosis extremadamente bajas, aunque la probabilidad de ocurrencia de estos efectos sea muy reducida. Para estos compuestos no existe un grado seguro de exposición. Cuando la magnitud de la exposición aumenta, también crece el

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riesgo. A falta de datos en esta región de la curva de dosis muy bajas, una práctica común consiste en extrapolar suponiendo que el comportamiento de la curva es lineal. Esto quiere decir que si el grado de exposición aumenta dos veces, se espera que el riesgo aumente en la misma proporción. La figura 4.1 muestra la curva dosis-respuesta sin umbral con la suposición de que la relación es lineal a dosis bajas. Muchos de los compuestos que inducen cáncer, y algunos otros, pertenecen a esta categoría y se les denomina tóxicos sin umbral.

Por otro lado, se piensa que la mayoría de los compuestos tóxicos no provocan un efecto adverso hasta que no se alcanza un nivel mínimo de exposición que corresponde a una dosis llamada dosis umbral. Una vez que la dosis de exposición se encuentra por encima de la dosis umbral, la severidad de la respuesta aumenta proporcionalmente, pero por debajo de la dosis umbral se considera que la sustancia tóxica no tiene la capacidad de causar un efecto dañino. Estos compuestos tóxicos son denominados tóxicos con umbral, y la forma de su curva dosis-respuesta se muestra en la figura 4.2.

Fig. 4.1. Curva Dosis-Respuesta sin umbral

Algunos compuestos tóxicos pueden ocasionar tanto efectos con umbral como efectos sin umbral. La práctica usual para este tipo de compuestos es enfocarse en los efectos sin umbral, ya que así el proceso de evaluación del riesgo se aborda de una manera más conservadora, para garantizar la protección de la salud humana de los efectos que se pueden presentar a las dosis más bajas.

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Fig.4.2. Curva Dosis-Respuesta con umbral

LA EVALUACIÓN DOSIS-RESPUESTA PARA EL RIESGO DE CÁNCER Mientras que la evaluación de un riesgo de no-cáncer generalmente supone un umbral de afectación, se da por supuesto que los efectos de las sustancias potencialmente cancerígenas no presentan un umbral, y que a cualquier grado de exposición existe un riesgo de desarrollar cáncer. Esta suposición se basa en los mecanismos de desarrollo del cáncer asociados con la exposición a la radiación y a sustancias cancerígenas.

Aunque existen argumentos que favorecen la idea de la existencia de umbrales aun en el desarrollo del cáncer, la evaluación del riesgo de cáncer se basa en una relación dosis-respuesta sin umbral, y en determinar el riesgo de desarrollar un cáncer asociado con la exposición a un cierto contaminante a lo largo de una vida.

Extrapolación La incapacidad de los bioanálisis para detectar pequeños riesgos representa una de las dificultades más grandes para la utilización de datos toxicológicos en la evaluación de un riesgo. Mientras que a los tomadores de decisiones les interesan los riesgos del orden de 10-6 (uno en un millón), los estudios en animales sólo son capaces de detectar riesgos entre 10 -3 y 10-2. Debido a que los bioanálisis no pueden detectar directamente el riesgo por las exposiciones o dosis que ocurren en el ambiente, es necesario extrapolar los resultados de las pruebas hasta los valores de la exposición de interés. Se han propuesto diversos modelos matemáticos para la extrapolación a dosis bajas, entre los que se encuentran el modelo de un impacto (one hit, en inglés), el de múltiples impactos (multi-hit) y los modelos de etapas múltiples.

El modelo de un impacto corresponde a la explicación mecanicista más sencilla MODULO II

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del cáncer, que supone que una sola interacción del tóxico con una molécula de ADN es capaz de generar un tumor. De esta manera, la presencia de concentraciones bajas del tóxico implica que hay una probabilidad también baja (proporcional) de que ocurra un daño, y sugiere una relación lineal que se mantiene de mayor a menor dosis. El modelo de múltiples impactos se basa en el concepto de que se necesitan varios eventos de interacción con el ADN para provocar que una célula se vuelva maligna o cancerosa. Los modelos de etapas múltiples suponen que las células deben pasar por una transición de varias etapas antes de volverse malignas. Para ajustar los datos con estos modelos, se pueden utilizar métodos de estimación de máxima probabilidad o de etapas múltiples linealizadas. Estos últimos proporcionan una estimación moderada o conservadora, que se considera adecuada para proteger la salud.

Factor de pendiente El objetivo de extrapolar las curvas dosis-respuesta a dosis bajas es determinar un factor de pendiente (FP), también llamado factor de potencia, que caracteriza la pendiente de la curva dosis-respuesta a concentraciones ambientalmente relevantes. El FP tiene unidades de (mg/kg-día) -1 y describe el cambio en el riesgo de cáncer en relación con el cambio en la dosis. Estos factores varían dependiendo de la vía de exposición, y pueden consultarse en la base de datos del Sistema Integrado de Información de Riesgos (IRIS, por las siglas de Integrated Risk Information System, en inglés) en el sitio de Internet de la USEPA (www.epa.gov/iris).

Consideraciones adicionales Los bioensayos para la evaluación del riesgo de cáncer difícilmente pueden generar series de datos completas debido a que la información que producen corresponde únicamente a ciertas especies, géneros y tipos de tumores. Para superar estas limitaciones, se pueden utilizar mecanismos para estimar diversas potencias, adicionar, promediar o simplemente escoger la estimación del riesgo más elevada. Los lineamientos para la evaluación del riesgo de cáncer elaborados por la USEPA ofrecen una explicación clara de estos mecanismos de juicios subjetivos (USEPA, 1996). En respuesta a recomendaciones hechas a estos lineamientos, actualmente la Evaluación de riesgos de cancerígenos (USEPA, 2005) aborda ampliamente el tema del riesgo por exposiciones en la infancia. En los lineamientos actuales se considera la infancia una etapa de la vida especialmente vulnerable para toda la población. De esta manera, las exposiciones preocupantes incluyen desde la concepción hasta la adolescencia, así como también exposiciones de ambos padres previas a la concepción. La EPA desarrolló el “Suplemento de lineamientos para evaluar la susceptibilidad por exposición a cancerígenos en etapas tempranas de la vida” con la intención de mejorar el entendimiento de la exposición a compuestos cancerígenos durante el embarazo, la infancia y la niñez (USEPA, 2005).

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LA EVALUACIÓN DOSIS-RESPUESTA PARA EL RIESGO DE NO-CÁNCER Para los compuestos tóxicos que producen efectos no-cáncer, la evidencia empírica indica que ocurren efectos biológicos sólo después de que se alcanza cierto grado de exposición. Así, la meta de la evaluación del riesgo para este tipo de compuestos es determinar cuál es el grado seguro de exposición para una población. Este umbral o grado de seguridad debe incluir a los individuos más sensibles de la población para asegurar que toda la población esté adecuadamente protegida aun cuando los niveles de exposición alcancen el umbral. Con frecuencia, este grado de seguridad que resulta de los estudios dosis-respuesta se ajusta con factores de seguridad para tomar en cuenta la incertidumbre en la evidencia toxicológica o epidemiológica.

Umbrales Las evaluaciones actuales del riesgo de no-cáncer se han enfocado en fijar umbrales para establecer grados seguros de exposición. En algunos casos se han establecido estos umbrales con propósitos normativos como, por ejemplo, el valor que establece la dosis más baja con la que se observan efectos adversos (LOAEL, por las siglas de Lowest Observable Adverse Effect Level, en inglés); de igual forma, el valor que establece una dosis a la cual no se detectan efectos adversos a la salud (NOAEL, No Observed Adverse Effect Level). En la gráfica siguiente (figura 4.3) se presentan los resultados de un estudio toxicológico hipotético para determinar el NOAEL y el LOAEL. Es importante recordar que los umbrales NOAEL y LOAEL son valores que se determinan por medio de experimentos toxicológicos en animales y que, por lo tanto, dependen del diseño del estudio y de la selección del número y la concentración de las dosis administradas. De aquí se deriva la importancia de que la evidencia toxicológica se base en experimentos adecuados y científicamente rigurosos.

Las dosis umbral LOAEL y NOAEL se obtienen de los estudios científicos disponibles que han sido clasificados como adecuados por un panel de expertos. Si existen varios estudios que presentan NOAEL diferentes para un mismo efecto causado por una misma sustancia tóxica, se selecciona normalmente el valor de NOAEL más bajo. Cuando no se puede establecer un NOAEL, entonces se utiliza el LOAEL más bajo. Estos umbrales son utilizados internacionalmente para establecer estándares de seguridad; en este libro se adopta la definición operativa de dosis de referencia (RfD) como la exposición diaria a la que la población humana tiene probabilidad de estar expuesta sin estar sujeta a un riesgo apreciable de efectos adversos durante el transcurso de su vida (véase párrafo 4.2.5 y ejemplo 4.1).

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Fig.4.3. LOAEL y NOAEL

Efectos críticos: su estudio y cómo establecerlos Los expertos en la evaluación de un riesgo analizan y seleccionan numerosos estudios sobre efectos adversos por exposición a un compuesto tóxico para poder establecer valores adecuados de dosis-respuesta. Es frecuente que exista una notable variabilidad en los resultados de los estudios analizados, y por eso es importante que esta etapa sea consensuada entre expertos. Éstos deben tomar en cuenta el tipo y las características de los animales experimentales utilizados, las dosis administradas y los efectos evaluados, así como los factores causantes de incertidumbre y la calidad de la información.

Para establecer el NOAEL o el LOAEL se deben revisar diversos estudios y determinar cuál es el efecto crítico y también el estudio más relevante. También se pueden combinar los resultados de varios estudios. Los estudios dosisrespuesta para compuestos tóxicos que no son cancerígenos buscan establecer puntos finales de toxicidad, como son el daño al hígado, a los riñones y a los sistemas respiratorio, cardiovascular, nervioso, reproductivo o inmune.

Para determinar el efecto crítico y el estudio más relevante se puede seleccionar el sexo del individuo más sensible de la especie de laboratorio más sensible, para el órgano más sensible. En otras palabras, el estudio crítico es aquél que demuestre efectos adversos con la dosis más baja, y el efecto crítico es el que corresponde al LOAEL más bajo. Los expertos y asesores deben revisar los diferentes estudios y efectos reportados para determinar un umbral seguro. Al hacer esto, se tiene la certeza de que se está estableciendo el mayor grado de seguridad posible con base en la información científica disponible.

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Factores de incertidumbre Dado que el objetivo final de la evaluación de un riesgo es proteger a los grupos más sensibles de la población, y que existe incertidumbre asociada con la extrapolación de la evidencia de los estudios, los tomadores de decisiones de varios países han desarrollado factores de seguridad conocidos como factores de incertidumbre (UF, por las siglas de Uncertainty Factors, en inglés).

Estos factores toman en cuenta la incertidumbre para establecer los umbrales de protección, y con ellos es posible extrapolar a grados aceptables de exposición. Sin embargo, con frecuencia los factores sólo representan una aproximación a la verdadera vulnerabilidad de la población, como se presenta en el cuadro 4.1. Para un ejemplo de utilización de estos factores, véase el ejemplo 4.1.

Cuadro 4.1. Factores de incertidumbre usados por la USEPA

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Consideraciones adicionales Una discusión que se da con frecuencia en torno a los factores de incertidumbre y el umbral o grado de seguridad para los efectos no-cáncer es si al establecerlos se han tomado realmente en cuenta la variabilidad y la vulnerabilidad de todos los integrantes de una población expuesta a un contaminante ambiental. Por ejemplo, no es lo mismo la vulnerabilidad a una sustancia tóxica de un adulto en buen estado de salud que la de un niño o un bebé, un adulto mayor o una persona con un problema de salud previo. La vulnerabilidad puede también diferir de manera importante entre hombres y mujeres, y más aún si las mujeres se encuentran en edades reproductivas o embarazadas. Esta controversia es recurrente, ya que persiste la duda de cómo saber si los individuos más vulnerables de cierta población están siendo protegidos efectivamente.

Una alternativa que permite un avance metodológico importante es utilizar una dosis de punto de referencia (BMD, por las siglas de Benchmark Dose, en inglés) en vez de un NOAEL. Para obtener la BMD se utilizan métodos de modelación matemática que pueden incorporar más de una clase de efecto, es decir, que pueden tomar en cuenta varios NOAEL o LOAEL. Por ejemplo, se puede obtener un punto en el que 10% de la población exhibe una respuesta (Dosis Efectiva 10, DE10). Se establecen así límites de incertidumbre y una dosis correspondiente al límite superior de incertidumbre. Esta aproximación tiene ventajas debido a que incluye información de la forma de la curva dosisrespuesta y del riesgo a grados de exposición cercanos a la dosis para la que se observa respuesta. La siguiente gráfica (figura 4.4) muestra cómo determinar la BMD con datos de dosis y respuesta. Las ventajas de utilizar una BMD son:  La BMD se determina mediante una serie de datos experimentales, y por lo tanto refleja mejor un mismo patrón para las curvas dosis-respuesta.  La BMD es independiente de valores predefinidos de concentración y frecuencia de las dosis.  Para determinar la BMD se obtiene una curva dosis-respuesta que se ajusta a todos los datos experimentales obtenidos para cada uno de los efectos negativos causados por una sustancia tóxica.

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Fig. 4.4. Dosis de punto de referencia (Benchmark dose)

También es posible incluir métodos probabilísticos que utilizan distribuciones en lugar de estimaciones puntuales para la entrada de parámetros. Estos métodos pueden reducir la subjetividad en la determinación de grados seguros de exposiciónLa dosis de referencia La dosis de referencia (RfD) es una dosis estimada que se deriva del NOAEL, el LOAEL o la BMD, y de la aplicación de los factores de incertidumbre antes descritos (cuadro 4.1). La dosis de referencia se expresa generalmente en mg/kg/día, y se calcula utilizando la siguiente ecuación:

Un concepto similar es la concentración de referencia (RfC, sus siglas en inglés), utilizada para evaluar el riesgo por inhalación y expresada generalmente en mg por metro cúbico de aire (mg/m 3 ) (ejemplo 4.1).

Ejemplo 4.1. Determinación de una concentración de referencia (RfC) para el cloruro de vinilo En el ejemplo 2.1 se vio que el cloruro de vinilo es un cancerígeno humano, pero también produce efectos no-cáncer, como la hepatotoxicidad. En un análisis de la USEPA (IRIS, 2000) se revisó la evidencia toxicológica y se determinó que el efecto crítico es la formación de quistes en las células del hígado en un estudio con ratones (Til et al., 1991). Usando un modelo PBPK para extrapolar los resultados en ratones a los seres humanos,

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se determinó un NOAEL de 2.5 mg/m 3 . La USEPA estableció un factor de incertidumbre de 10 para la protección de la población sensible (UFS), y un factor de 3 para la extrapolación de animal a humano (UFH). Entonces el RfC del cloruro de vinilo es (ecuación 4.1):

Caso 4. Relación concentración-respuesta. Déficit en el crecimiento de la función pulmonar en niños expuestos crónicamente a contaminantes del aire en la ZMVM. Este caso presenta un estudio epidemiológico de cohorte en el que se reporta la relación concentración-respuesta entre la exposición a largo plazo a contaminantes atmosféricos y los efectos en el desarrollo pulmonar de los niños en edad escolar. Cabe aclarar que en este estudio, como aproximación de la exposición personal, se utilizaron las concentraciones de los contaminantes de interés medidas en estaciones fijas de monitoreo cercanas a las escuelas donde estudiaban los niños.

Introducción A pesar de que la exposición aguda a la contaminación del aire se ha asociado con una disminución aguda y reversible de la función pulmonar en niños, no se ha identificado de manera clara el posible impacto de la exposición crónica. En la Zona Metropolitana del Valle de México (ZMVM) ha habido una mejora importante en la calidad del aire con respecto a la década de los 90; sin embargo, aún se rebasan frecuentemente las normas de calidad del aire, en particular para ozono (O3) y partículas con un diámetro menor a 10 micras (PM10).Este estudio epidemiológico evaluó la sociación entre la exposición crónica a O3, PM10 y bióxido de nitrógeno (NO2), y el crecimiento de la función pulmonar en niños de 8 años de edad que viven en la Ciudad de México.

Metodología Se dio seguimiento a una cohorte de 3,170 niños desde abril de 1996 hasta mayo de 1999. Los niños asistían a 39 escuelas, seleccionadas aleatoriamente, localizadas cerca de 10 estaciones de monitoreo atmosférico de la red de monitoreo del Gobierno del Distrito Federal. Durante los tres años que duró el estudio se efectuaron visitas a los niños cada seis meses para realizar espirometrías (espirómetros SenorMedics modelo 922) y aplicar dos cuestionarios, uno para los padres y otro para los niños y sus maestros. La función pulmonar se evaluó utilizando la capacidad vital forzada (FVC) y el volumen expiratorio forzado en un segundo (FEV1).

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Resultados El análisis para evaluar la asociación entre el crecimiento de la función pulmonar y la exposición crónica a los tres contaminantes atmosféricos mencionados, incluyó el ajuste por variables confusoras y modificadoras de efecto, tales como edad, índice de masa corporal, altura, altura por edad, actividades al aire libre y exposición a humo de tabaco, entre otras.

Los modelos de un contaminante mostraron una asociación significativa entre un déficit en el crecimiento del FVC y del FEV1, y la exposición a O3, PM10 y NO2 durante el periodo de seguimiento de tres años (no se presentan estos resultados). En los modelos que incluyeron los tres contaminantes (multicontaminantes) se encontraron asociaciones entre un aumento en la concentración promedio de O3 de 11.3 ppb (intervalo intercuartil, IIC), y un déficit en el FEV1 de 12 ml en niñas y 4 ml en niños; por otro lado, un incremento de PM10 de 36.4 µg/m 3 (IIC) se asoció con un déficit anual en el FEV1 de 11 ml en niñas y de 15 ml en niños; y finalmente, un aumento en el intervalo de NO2 de 12 ppb (IIC) se asoció con un déficit anual en el FEV1 de 30 ml en niñas y 25 ml en niños.

IC = intervalo de confianza; FVC = capacidad vital forzada; FEV1 = volumen expiratorio forzado en un segundo. * Para el O3 el cambio en el crecimiento de la función pulmonar en ml se asocia con un incremento en el IIC (intervalo intercuartil) de 11.3 ppb, como concentración promedio de 6 meses. ** Para las PM10 el cambio en el crecimiento de la función pulmonar en ml se asocia con un incremento en el IIC de 36.4 µg/m 3 , como concentración promedio de 6 meses. *** Para el NO2 el cambio en el crecimiento de la función pulmonar en ml se asocia con un incremento en el IIC de 12.0 ppb, como concentración promedio de 6 meses. + p < 0.0001; ++ p < 0.005; +++ p < 0.05.

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Conclusiones Los estudios de cohorte permiten evaluar la relación concentración-respuesta para exposiciones crónicas, y son de gran utilidad para conocer si existe una asociación entre las concentraciones de un contaminante en el ambiente y un efecto en la población de estudio. Estos estudios también arrojan información valiosa que, junto con los datos obtenidos en una evaluación de la exposición, es elemental para desarrollar una evaluación de riesgos. A través de este estudio de cohorte, los autores estimaron la magnitud de la relación concentración-respuesta evaluando la asociación entre la exposición crónica a O3, PM10 y NO2 y el déficit en el crecimiento de FVC y FEV1 para niños y niñas de 8 años de edad que viven en la Ciudad de México. Los resultados muestran un mayor déficit con la exposición a NO2, contaminante que se considera un mejor Proxy para las emisiones vehiculares que PM10 y O3.

Adicionalmente, con la exposición crónica a O3 se observó un efecto diferencial por género, siendo mayor para las niñas que para los niños.

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PROGRAMA DE ACTUALIZACIÓN PROFESIONAL Desarrolle el siguiente cuestionario y entréguelo a nuestras coordinadoras académicas o envíelo a nuestras oficinas de enlace académico a nivel nacional.

CUESTIONARIO II 1. ¿Cómo se modifican estas curvas en cada una de las situaciones planteadas?

2. ¿Qué curvas se obtendrían en presencia de dosis crecientes de un?

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3. Sabiendo que: Droga A → Bmáx = 6.6 pmol/mg y Kd = 0.3 μM Droga B → Bmáx = 12.2 pmol/mg y Kd = 2.0 μM A- ¿Cuál tiene mayor eficacia intrínseca?

B- ¿Cuál tiene mayor afinidad?

C- ¿Cuál tiene mayor potencia?

4. Se realiza un experimento in vitro en el cual se evalúa la respuesta cronotrópica del corazón a un agonista total denominado A administrado solo y luego en presencia de concentraciones crecientes de un antagonista competitivo.

5. a) Represente gráficamente los resultados de la respuesta al agonista en presencia del antagonista. Explique el gráfico y los datos que obtiene del mismo. b) ¿Cómo variará la CE50 y la eficacia máxima del agonista en presencia del antagonista competitivo? Explique.

6. Se utilizan dos agonistas A y B en un experimento in vitro para evaluar sus efectos sobre la frecuencia cardíaca. La CE50 de la droga A es de 10 micromoles/l y la de la droga B es 10 nanomoles/l. En ambos casos la eficacia es la misma. a) Dibuje en un gráfico con referencias las curvas correspondientes a cada droga. Explique los datos que obtiene del mismo. b) Dibuje el mismo gráfico para el agonista A en presencia de concentraciones crecientes de un antagonista competitivo. Explique. c) Defina down regulation homóloga. Explique con que método bioquímico podría evaluarse este proceso.

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