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FARMACI: Come funzionano e dove agiscono


FARMACI: Come funzionano e dove agiscono


Come fanno i farmaci a funzionare? Con quali modalità interagiscono col nostro organismo per svolgere la loro azione?

Non conosco quanti di voi si siano mai fatti queste domande, in ogni caso per coloro che se le fossero chieste proverò a rispondere.

Ognuno di noi è una macchina complessa costituita da un numero enorme di cellule (approssimativamente 1012 ovvero 1000 miliardi di cellule).
Questa estrema complessità è governata in maniera rigorosa tramite meccanismi di comunicazione tra le cellule che “parlano” tra loro utilizzando mediatori chimici. Quest’ultimi vengono emessi da alcune cellule a seguito di segnali precisi e vanno ad interagire con specifici recettori posti su altre cellule, un po’ come una chiave sulla sua serratura. 

E’ su questi meccanismi di comunicazione che intervengono i farmaci.

L’ impiego di messaggeri chimici per armonizzare l’attività di cellule e tessuti, anche distanti tra loro, trasforma l’intero organismo un una macchina perfetta in cui ogni ingranaggio lavora in simbiosi con tutti gli altri.

Un esempio evidente è il lavoro muscolare che consente il movimento. Perché tale lavoro sia produttivo deve avvenire in maniera coordinata, non basta infatti che le gambe si flettano per far muovere il corpo, ma è necessario che ciò avvenga nei modi e nei tempi adeguati.
Il cervello genera gli impulsi e stabilisce la successione dei tempi con cui questi devono arrivare ai muscoli in modo tale che quest’ultimi si contraggano generando movimento senza far perdere l’equilibrio durante lo spostamento del corpo.
Nello specifico il comando cerebrale parte sotto forma di impulso elettrico, passa di neurone in neurone diventando chimico nei punti di contatto (detti sinapsi) per poi tornare elettrico fino al raggiungimento della giunzione muscolare. In questa sede il potenziale elettrico induce il rilascio di un mediatore chimico (acetilcolina) che costringe il muscolo a contrarsi.
In ben due occasioni, ovvero in corrispondenza delle congiunzioni sinaptiche tra neurone/neurone e neurone/muscolo, la trasmissione del segnale viene affidata ad un mediatore chimico (neurotrasmettitore):


La condizione patologica deriva dal cattivo o mancato andamento dei normali processi biologici e i farmaci, in generale, tentano di ristabilire l’equilibrio in tali processi agendo sui recettori insieme o al posto dei nostri mediatori chimici biologici.

Da sottolineare che i farmaci non “creano” nuove forme di comunicazione cellulare ma vanno semplicemente a ripristinare o modulare quelle vie che già fisiologicamente sono presenti nell’organismo e che si sono “guastate” provocando la malattia.

I recettori, che rappresentano il bersaglio d’azione dei farmaci, si trovano sia sulla membrana esterna delle cellule che internamente ad esse



I farmaci, legandosi ai recettori-bersaglio, possono svolgere 3 possibili azioni:

1- Farmaci che potenziano il segnale del mediatore biologico: detti AGONISTI. Essi si legano al recettore simulando l’attività del mediatore biologico.

2- Farmaci che spengono il segnale del mediatore biologico: detti ANTAGONISTI. Essi si legano al recettore senza causarne l’attivazione e lo occupano al posto del mediatore biologico bloccandone così l'azione.

3- Farmaci che partecipano al segnale del mediatore biologico: detti MODULATORI. Essi si legano non sul recettore principale  ma su un sito vicino ad esso (detto “allosterico”) influenzando, così, il recettore stesso in senso positivo o negativo.



GENERI DI COMUNICAZIONE CELLULARE E FARMACI CORRELATI

In generale esistono varie modalità con cui la comunicazione tra cellule e tessuti può avvenire e in ognuna di queste interviene una o più  classi di farmaci che svolgono una delle tre attività di cui sopra.

TRASMISSIONE SINAPTICA (es. Antidepressivi: potenziano il segnale del mediatore biologico. Azione agonista indiretta)



Avviene a livello neuronale nel cervello e lungo il midollo spinale. I mediatori chimici prendono il nome di “neurotrasmettitori”.

Una classe di farmaci che agisce in questo ambito sono gli antidepressivi. Molte forme di “depressione” sono la conseguenza di  una carenza di neurotrasmettitori sinaptici ( soprattutto di serotonina) in alcune aree cerebrali come l’ippocampo. In queste zone dell’encefalo i neuroni sono atrofizzati o fanno meno connessioni con altri neuroni: il tutto si traduce in una ridotta attività del neurotrasmettitore.
Gli antidepressivi, in vario modo, aumentano la concentrazione del neurotrasmettitore nello spazio sinaptico bilanciando la sua ridotta attività iniziale e favorendo il ritorno dell’attività cerebrale a condizioni di normalità.

In questo caso il farmaco blocca il riassorbimento del neurotrasmettitore biologico (serotonina) provocandone in tal modo un aumento della concentrazione nello spazio tra i due neuroni. Ciò si traduce in una maggiore attività serotoninergica e in un effetto antidepressivo.


TRASMISSIONE ENDOCRINA (es. Insulina di sintesi: si sostituisce all’insulina biologica quando carente. Azione agonista )



Avviene nel caso delle ghiandole endocrine (es. tiroide, pancreas, ipofisi….); i mediatori chimici sono degli “ormoni” che sfruttano il flusso sanguigno per raggiungere una cellula-bersaglio distante come nel caso dell’insulina rilasciata dal pancreas; l’insulina di sintesi introdotta dall’esterno (detta "esogena") supplisce alla mancanza di quella prodotta naturalmente dall’organismo (diabete di tipo 1) o compensa la resistenza delle cellule verso quella prodotta dal pancreas che, a causa di tale resistenza, risulta insufficiente (diabete tipo 2). 
L'insulina di sintesi introdotta per via sottocutanea, pertanto, è un esempio di farmaco endocrino con attività da agonista (in questo caso il farmaco agisce come l’ormone naturale)





TRASMISSIONE PARACRINA (es. Antistaminici: bloccano il segnale dell’istamina. Azione antagonista)



Avviene quando i mediatori chimici rilasciati da una cellula influenzano cellule e tessuti molto vicini alla cellula produttrice (es. il rilascio dell’istamina nella reazione allergica); una classe di farmaci che intervengono in un processo paracrino sono gli antistaminici che bloccano l'azione dell'istamina liberata a seguito del contatto con l'allergene. Legandosi al recettore dell'istamina (mediatore chimico) questi farmaci agiscono da "antagonisti" spegnendo il segnale allergico.





TRASMISSIONE PER CONTATTO (es. Globuli bianchi potenziati)




Avviene per contatto diretto tra le cellule. Un esempio può essere l’aggressione di un globulo bianco specializzato (linfocita T) alle cellule batteriche o tumorali. I linfociti T, a seguito di complessi processi del sistema immunitario, vengono “sensibilizzati” contro una specifica molecola (antigene) posta all'esterno della cellula-bersaglio. L'antigene diventa, quindi, il “messaggio chimico” che autorizza l'attacco del linfocita.

Alcuni farmaci di ultima generazione potenziano l’attività citotossica dei linfociti T, (opportunamente modificati) i quali vengono sfruttati per la loro capacità di aggredire selettivamente solo gli agenti patogeni contro cui sono stati programmati.





TRASMISSIONE INTRACELLULARE (es. corticosteroidi. Azione agonista)





Avviene all’interno della cellula. Il recettore è posizionato non sulla membrana cellulare esterna ma all’interno di essa. Quando il mediatore biologico si lega a questo tipo di  recettore la cellula modifica il proprio “programma” genetico e inizia a produrre nuove sostanze in risposta al segnale ricevuto dal mediatore. Questo è il meccanismo di funzionamento fisiologico del cortisolo, degli ormoni tiroidei, della vitamina D ecc.….

I recettori intracellulari sono dei "fattori di trascrizione" del DNA silenziati: quando il mediatore chimico (cortisolo) si lega a questo tipo di recettori il fattore di trascrizione viene attivato e va a stimolare la produzione di altri mediatori pro-infiammatori (citochine infiammatorie), il tutto si traduce in una reazione a cascata che alimenta l'infiammazione. 

Questi sono meccanismi biologici che la cellula attiva "al bisogno" in risposta a stimoli esterni come  stress, infezioni o traumi:


Un classe di farmaci che interferiscono su tale meccanismo sono i cortisonici che spengono l’azione del cortisolo impedendo la produzione delle citochine infiammatorie. L’impiego di questi farmaci diventa necessario quando l’infiammazione è eccessiva e controproducente.

CONCLUSIONI

L’organismo umano è una macchina complessa che sfrutta mediatori chimici per armonizzare tutti i suoi processi biologici. Quando qualcuno di tali processi accusa un malfunzionamento ne consegue una patologia che si cerca di contrastare attraverso l’impiego di farmaci. Quest’ultimi intervengono potenziando, spegnendo o modulando il segnale del mediatore chimico coinvolto, nell’intento di ripristinare l’iniziale equilibrio fisiologico corrispondente allo stato di salute.

Grazie per la lettura.


Stefano 29/03/2017




Fonti:

Immagini e argomenti tratti dal convegno “Recettori Cellulari” organizzato dall’ Istituto Veneto. Relatori Prof. Cesare Montecucco e Prof. Diego Fornasari. (link: https://www.youtube.com/watch?v=ovqbPRBqQ58 )


Video di proprietà di “Blausen Medical Scientific and Medical Animations” consultabili al link:  http://blausen.com/it















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