Biofísica Estudo Dirigido: Mecanismo de Ação de Drogas Prof. Dr. Walter F. de Azevedo Jr Dr. Walter F. de Azevedo Jr.

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1 Biofísica Estudo Dirigido: Mecanismo de Ação de Drogas Prof. Dr. Walter F. de Azevedo Jr Dr. Walter F. de Azevedo Jr. 1

2 Mecanismos de Ação de Drogas Serotonina é um neurotransmissor derivado do aminoácido triptofano. Os neurônios serotoninérgicos encontrados no sistema nervoso central desempenham diversas funções, entre elas regulação do humor, apetite, sono, contração muscular, funções cognitivas, incluindo memória e aprendizado. A maioria dos fármacos com ação antidepressiva parece estar envolvida na modulação dos níveis de serotonina nas sinapses. HO N H NH 2 Estrutura molecular da serotonina gerada com o programa ACD/ChemSketch Freeware. Informações sobre como gerar com ACD/ChemSketch. Options>Set Structure Drawing Style>Normal. Tools>Clean Structure. File>Save Metafiles(*.wmf). Disponível para download em: < >. 2 Acesso em: 23 de setembro de as>windows

3 Mecanismos de Ação de Drogas Dopamina é um neurotransmissor que ativa os centros de prazer em certas partes do cérebro. Está presente nas áreas responsáveis pela regulação da emoção, movimento, motivação e sentimento de prazer. Quando uma recompensa inesperada nos atinge, os neurônios dopaminérgicos são ativados. Tal relação de causa e efeito, entre prazer e liberação de, nos leva à repetir situações que causam liberação de. De uma forma geral, podemos dizer que os níveis de sobem quando passamos por experiências que nos tragam prazer, assim quando o nível de sobe nos sentimos bem. H 2 N OH OH Estrutura molecular da gerada com o programa ACD/ChemSketch Freeware. Informações sobre como gerar com ACD/ChemSketch. Options>Set Structure Drawing Style>Normal. Tools>Clean Structure. File>Save as>windows Metafiles(*.wmf). Disponível para download em: < >. Acesso em: 23 de setembro de

4 Mecanismos de Ação de Drogas Podemos dizer que somos aquilo que vemos, comemos, bebemos, ouvimos e... aspiramos. Sem emitir nenhum juízo de valor, e focado exclusivamente no conhecimento científico, gostaria de destacar um estudo realizado com 874 indivíduos. Esse estudo mostrou claramente, que o uso da maconha antes do 18 anos leva, à diminuição do QI ( quociente de inteligência) na idade adulta. Um risco grande, principalmente se considerarmos que há uma clara correlação do sucesso pessoal com o QI. Disponível em: < ude/ uso-precoce-de-maconhapiora-a-memoria-diz-estudo.shtml > Acesso em: 23 de setembro de

5 Ação de Drogas (Álcool) Diversas substâncias causam dependência química. Estudaremos nos próximos slides o mecanismo molecular de 7 drogas. Usaremos como ilustração o site Mouse Party indicado ao lado. Recomendo aos alunos que visitem o site, é iterativo e apresenta os conceitos básicos relacionados com a ação de drogas no sistema nervoso central. Heroína Ecstasy Metanfetamina Cocaína LSD Álcool Maconha 5

6 Ação de Drogas (Álcool) Sistema sem álcool GABA é um neurotransmissor inibitório. Esses neurotransmissores agem no controle da atividade neuronal em diversas áreas do cérebro. A ligação de GABA ao seu receptor permite a entrada do íon cloro, o que dificulta o disparo de potencial de ação no neurônio pós-sináptico. inibitório GABA GABA GABA é a sigla em inglês para ácido gama-aminobutírico (IUPAC: 4-aminobutanóico [ácido]), (Gamma-AminoButyric Acid). 6

7 Ação de Drogas (Álcool) Sistema sem álcool Numa outra área do cérebro, o neurotransmissor glutamato exerce sua função, ligando-se ao receptor de glutamato, que permite a entrada de íons positivos no neurônio póssináptico. Glutamato é um neurotransmissor que participa de sinapses excitatórias. glutamato Receptores glutamato de 7

8 Ação de Drogas (Álcool) Sistema com álcool A entrada de álcool no cérebro tem uma ação sedativa dupla. Inicialmente, o álcool interage com os receptores de GABA, tornando a ação do neurotransmissor ainda mais inibitória. Álcool inibitório GABA GABA 8

9 Ação de Drogas (Álcool) Sistema com álcool Numa segunda etapa, o álcool liga-se aos receptores de glutamato, o que impede a ligação do neurotransmissor e, consequentemente, a abertura de canais iônicos que levariam íons positivos para o neurônio póssináptico. glutamato Receptores glutamato de Álcool 9

10 Ação de Drogas (Álcool) Sistema com álcool A ingestão de álcool afeta particularmente as áreas do cérebro relacionadas com a formação da memória, tomada de decisão e controle de impulsos. 10

11 Ação de Drogas (LSD) Sistema com LSD O LSD age quase que exclusivamente nos neurônios serotoninérgicos. Devido à semelhança das estruturas moleculares do LSD e da serotonina, o LSD liga-se aos receptores de serotonina. serotonina Receptor serotonina de LSD é a sigla em inglês para d-lysergic Acid. 11

12 Ação de Drogas (LSD) Sistema sem LSD Há diversos tipos de receptores de serotonina no cérebro, cada um é responsável por realizar funções específicas. serotonina do tipo 1 serotonina do tipo 2 12

13 Ação de Drogas (LSD) Sistema com LSD O LSD interage com receptores de serotonina particulares, mas nem sempre da mesma forma. Algumas vezes ele pode apresentar ação inibitória e outras vezes excitatória. Tal comportamento é uma das razões do efeito sensorial complexo do LSD. serotonina do tipo 1 serotonina do tipo 2 13

14 Ação de Drogas (LSD) Sistema com LSD O LSD excita uma região particular do cérebro, chamada locus coeruleus (LC). Um único neurônio do LC pode ligar-se a muitas áreas sensoriais do cérebro. O LC é responsável por sentido de prontidão e por respostas rápidas aos estímulos inesperados. 14

15 Ação de Drogas (LSD) Abaixo temos as estruturas moleculares do LSD e da serotonina. Estrutura molecular da serotonina Estrutura molecular do LSD 15

16 Ação de Drogas (Heroína) Sistema sem heroína Antes da heroína entrar no cérebro, neurotransmissores inibitórios estão ativos na sinapse. Tais neurotransmissores inibem a liberação de, como indicado abaixo. inibitório Receptores de opióides 16

17 Ação de Drogas (Heroína) Sistema sem heroína Quando os opióides naturais do corpo, ativam os receptores de opióides, a liberação de neurotransmissores inibitórios é encerrada. Sem inibição, a é liberada. inibitório Receptor de opióides Opióide nativo 17

18 Ação de Drogas (Heroína) Sistema com heroína A heroína imita opióides naturais e liga-se ao receptor de opióides, desligando a inibição da liberação de. A inunda a fenda sináptica, produzindo a sensação imediata de bemestar. inibitório Receptor de opióides Heroína 18

19 Ação de Drogas (Ecstasy) Sistema sem ecstasy Transportadores de serotonina são canais transmembranares. Eles são responsáveis pela remoção das moléculas de serotonina da fenda sináptica. serotonina serotonina Transportador de serotonina 19

20 Ação de Drogas (Ecstasy) Sistema com ecstasy Ecstasy tem estrutura molecular similar à serotonina, sendo levado pelos canais transportadores de serotonina. O ecstasy é mais facilmente absorvido do que a própria serotonina. serotonina Ecstasy serotonina Transportador de serotonina 20

21 Ação de Drogas (Ecstasy) Sistema com ecstasy A interação com ecstasy altera o canal transportador de serotonina. Tal canal passa a funcionar de forma reversa, tirando serotonina da célula. A molécula de serotonina retorna à fenda sináptica. Ecstasy Transportador de serotonina serotonina serotonina 21

22 Ação de Drogas (Ecstasy) Sistema com ecstasy O excesso da molécula de serotonina inunda a fenda sináptica. O resultado líquido é que serotonina liga-se novamente aos receptores do neurônio pós-sináptico, superestimulando tais células. Ecstasy Transportador de serotonina serotonina serotonina 22

23 Ação de Drogas (Ecstasy) Ecstasy afeta as vias da serotonina, responsáveis pelo sono, humor, percepção e apetite. A estrutura molecular do ecstasy é similar à serotonina, como podemos ver nas figuras abaixo. Estrutura molecular da ecstasy Estrutura molecular da serotonina 23

24 Ação de Drogas (Metanfetamina) Sistema com metanfetamina Canais transportadores de são responsáveis pela remoção da da fenda sináptica. Devido à similaridade estrutural da e metanfetamina, esta última é levada para dentro da célula, pelos canais transportadores de. Metanfetamina Transportador de 24

25 Ação de Drogas (Metanfetamina) Sistema com metanfetamina Uma vez dentro da célula, a molécula de metanfetamina inseri-se na vesícula de, forçando esta para fora das vesículas. Metanfetamina Transportador de 25

26 Ação de Drogas (Metanfetamina) Sistema com metanfetamina O excesso de no meio intracelular, faz com que os canais transportadores funcionem de forma reversa, jogando para fora da célula, direto na fenda sináptica. Metanfetamina Transportador de 26

27 Ação de Drogas (Metanfetamina) Sistema com metanfetamina A fenda sináptica aprisiona as moléculas de, como consequência temos que as moléculas de ligam-se aos receptores na célula pós-sináptica, levando esta a ser super-estimulada. Metanfetamina Transportador de 27

28 Ação de Drogas (Metanfetamina) As figuras abaixo mostram a similaridade entre as estruturas moleculares da (neurotransmissor) e metanfetamina (droga). A metanfetamina tem-se vulgarizado como droga de abuso, devido aos seus efeitos agradáveis intensos tais como a euforia, aumento do estado de alerta, da autoestima, do apetite sexual, da percepção das sensações e pela intensificação de emoções. Estrutura molecular da Estrutura molecular da metanfetamina 28

29 Ação de Drogas (Maconha) Sistema sem tetrahidrocannabinol (THC) Antes da maconha entrar no sistema, neurotransmissores inibitórios estão ativos na sinapse. Tais neurotransmissores inibem a liberação de. inibitório Receptores de canabinóides 29

30 Ação de Drogas (Maconha) Sistema sem tetrahidrocannabinol (THC) Quando ativada pelo canabinóide nativo do corpo (chamado anandamida), receptores de canabinóides desativam a liberação de neurotransmissorares inibitórios. Sem inibição, a é liberada. inibitório Receptor de canabióides Anandamida 30

31 Ação de Drogas (Maconha) Sistema com tetrahidrocannabinol (THC) THC é o componente ativo da maconha, que assemelha-se estruturalmente à anandamida e liga-se aos receptores de canabinóides. A inibição é desligada e a é liberada na sinapse. inibitório Receptor de canabióides 31

32 Ação de Drogas (Maconha) O neurotransmissor anandamida é responsável pela remoção de memórias de curta duração desnecessárias, bem como retardar o movimento, dando uma sensação de relaxamento e calma. Ao contrário de THC a anandamida é facilmente eliminada pelo metabolismo, o que explica o motivo do neurotransmissor não produzir uma sensação prolongada de relaxamento e calma. Ao lado vemos a estrutura do THC. Estrutura molecular do Tetrahidrocannabinol (THC) 32

33 Ação de Drogas (Cocaína) Sistema sem cocaína Transportadores de são responsáveis pela remoção das moléculas de da fenda sináptica, após realizarem sua ação fisiológica. Transportador de 33

34 Ação de Drogas (Cocaína) Sistema com cocaína Cocaína bloqueia os transportadores de, deixando-os presos na fenda sináptica. Como resultado a ligase de forma contínua aos receptores de, super-estimulando a célula. Transportador de Cocaína 34

35 Ação de Drogas (Cocaína) Como outras drogas, a cocaína concentrase no centro de prazer do cérebro. Contudo essa droga é ativa também na parte do cérebro responsável pelos movimentos voluntários. Tal ação, leva aos usuários de cocaína a apresentarem dificuldade de permanecerem parados. A estrutura molecular da cocaína é mostrada ao lado. Estrutura molecular da cocaína 35

36 Referências OLIVEIRA, Jarbas Rodrigues de; WACHTER, Paulo Harald; AZAMBUJA, Alan Arrieira. Biofísica para ciências biomédicas. Porto Alegre: EDIPUCRS, p. OKUNO, Emiko; CALDAS, Iberê Luiz; CHOW, Cecil. Física para ciências biológicas e biomédicas. São Paulo: Harper & Row do Brasil, p. PURVES, W. K., SADAVA, D., ORIANS, G. H., HELLER, H. G. Vida. A Ciência da Biologia. 6a ed. Artmed editora VOET, Donald; VOET, Judith G. Bioquímica. 3ª edição. Porto Alegre: Artmed, p. 36