Universidad Centroccidental Lisandro Alvarado Decanato de Ciencias Veterinarias

Area de Farmacología Profesores: Nelson L Daló

María Sol González Maribel Bravo

Farmacología General

INTRODUCCIÓN

Aportamos esta sección general, que se presentará muy rápidamente en el curso, con el objetivo primordial de aclarar conceptos, recordar los aspectos generales más relevantes de la farmacología que puedan servir al practicante de futura referencia, hasta llegar a la farmacocinética sobre la cual comenzaremos las discusiones prácticas.

Concepto de Farmacología: La definición más sencilla es: Es la ciencia que estudia las drogas y su interacción con los organismos vivientes. Una droga es cualquier sustancia química que se use con el propósito de alterar las funciones corporales de tal forma que pueda ser beneficioso en el diagnóstico prevención o tratamiento de enfermedades. Droga que en inglés se escribe drug, significa hoja seca. Etimológicamente, para denominar a un fármaco como droga, debería tener como requisito su origen natural proveniente de una planta. Pero hoy, denominamos como droga a cualquier sustancia química. La palabra droga también tiene otra denominación en el campo de los psicotrópicos. Se denomina droga a los estupefacientes, analgésicos narcóticos, alucinógenos, cocaína, entre otras, y que tienen un efecto claro sobre neurotransmisores cerebrales. El campo de la farmacología puede ser subdividido en varias áreas de estudios especiales: Farmacodinamia: Es el estudio de la acción de drogas en el organismo y el mecanismo por medio del cual su efecto ocurre. Farmacocinética: Estudia los factores que determinan la magnitud y el curso de los niveles de una droga en el organismo. Incluye la dosis, el intérvalo de administración, ruta de administración, rata de absorción, distribución, biotransformación y excreción de las drogas. Farmacología Clínica: Es la aplicación de las informaciones farmacodinámicas y farmacocinéticas y los principios para un uso clínico racional. Incluyendo el diseño de esquemas óptimos de administración.

Toxicología: Estudio los tóxicos y el efecto dañino de algunas drogas naturaoles o sintéticas. Toxicología: Se dedica exclusivamente al estudio de las toxinas de origen natural. Por ejemplo: tetradotoxina (TTX), botulinotóxina, saxitoxina, argiotoxina, conotoxina, toxinas de venenos de serpientes. Los avances en esta disciplina a sido muy significativa en los últimos 20 años y ella nos ha permitido comprender los mecanismos moleculares de la acción de drogas. Por ejemplo, gracias a la bungarotoxina, extraída de la serpiente Bungarus multicintus, se ha logrado aislar y caracterizar la estructura del receptor nicotínico de la acetilcolina (ACh). La bungarotoxina se une covalentemente e irreversiblemente, al receptor de la ACh y ello permitió su identificación. La TTX es el inhibidor las potente (0.6 µM) de los canales de sodio, indispensables para la transmisión de impulsos nerviosos. Farmacotecnia: Trata de la preparación y fabricación de las drogas. Esta rama esta ligada a la farmacia. Farmacognosia: Trata de las diferentes fuentes de las drogas, las cuales generalmente son plantas. Esta rama se encuentra hoy ligada a la botánica. Farmacología Molecular: Estudia los eventos intracelulares que tienen lugar cuando se administra una droga, y que en última instancia serán responsables del efecto mostrado por la misma. Farmacogenética: Estudia cómo las diferencias genéticas influencian la variabilidad de los pacientes a la respuesta a una droga. La variación del DNA de un individuo permitirá predecir la acción de un medicina particular. Farmacología de Canales( o Channel Pharmacology): Hoy existen varias enfermedades del sistema nervioso (incluyendo algunos tipos de epilepsia), del miocardio y del músculo estiado, cuya causa es un transtorno de canales iónicos o canalopatía. Muchas de las acciones de drogas, hormonas y neurotransmisores se explican por su acción sobre receptores ligados a canales iónicos. Abundarán los ejemplos de este tipo. Nomenclatura de drogas: Una droga puede tener muchos nombres: 1) EL NOMBRE QUÍMICO ( el cual idenfifica la estructura química del compuesto), se usan poco por lo complicado y difícil de recordar de estos nombres. 2) EL NOMBRE OFICIAL O NOMBRE GENÉRICO (generalmente más corto que el químico), es mucho más fácil de memorizar. En teoría el nombre genérico debería ser único, pero en la práctica no es así; por ejemplo: el acetaminofeno, también lo llaman paracetamol; a la dipirona también la denominan metamizol. Estas diferencias en nombre se atribuyen a preferencias del continente europea con relación al americano. Sin embargo, en un mismo país UD. Encontrará

hasta tres denominaciones genéricas para una misma droga. 3) Los NOMBRES COMERCIALES que pueden llegar a ser muchos y usualmente se les coloca al final el símbolo ® o la de ™. Ello significa Marca registrada o Trade name. Aparte de estos nombres, algunas drogas tienen un NOMBRE COMÚN que es a veces diferente de los nombrados anteriormente. Cuando una droga es descubierta o desarrollada por una compañía, a menudo sólo es conocida por esa compañía bajo un código o un número. Si la droga puede ser comercializada un nombre no ligado con el propietario es asignado a esa droga por el U.S. Adopted Name Council ( este consejo esta formado por varios representantes de varias organizaciones relacionadas con la estandarización de drogas). Este nombre usualmente se convierte en el nombre oficial o el nombre genérico. El nombre comercial es dado por la compañía que desarrolló dicha droga, la cual posee los derechos de patente por un período de 17 años. Después de ese lapso otras compañías pueden hacer la misma droga y asignar otros nombres comerciales, o venderla bajo su nombre oficial. Dentro de esos 17 años, otras compañías podrían fabricar dicha droga si consiguen licencia y pagan los derechos de patente respectivos, y podrían ponerle el nombre comercial de su escogencia. La ventaja del nombre comercial es que es fácil de recordar y hasta pegajoso. La ventaja del nombre oficial es que dicha droga será siempre reconocida por ese nombre independiente de el nombre comercial, porque el nombre oficial siempre tiene que aparecer en la etiqueta del envase. Compendios de Drogas. 1) La Farmacopea de los estados Unidos (The United States Pharmacopeia o U.S.P.) Describe los agentes terapéuticos aceptados, su fuente, química, propiedades físicas, pruebas de identificación, estandard de pureza, condiciones para su almacenamiento, rango terapeútico en los humanos y los usos médicos generales. 2) El Formulario Nacional ( The National Formulary o N.F.) Describe mezclas de drogas, además de drogas individuales. Después de 1981 el U.S.P. y el N.F. aparecen como una sola publicación. Estos son los dos compendios de drogas en los cuales se puede confiar completamente. Otras publicaciones como por ejemplo: Guía de la especialidades Farmaceúticas de Venezuela, Productos Farmaceúticos Veterinarios de Venezuela, The Veterinarian's Product and Therapeutic Reference (VP&TR), Veterinary Pharmaceutical and Biologicals (VP&B) contienen informaciones suministradas sólo por la casas fabricantes que podrían en algunos casos no ajustarse estrictamente a la verdad. El AMA (American Medical Association) Drug Evaluations provee información y evaluaciones de drogas realizadas por autoridades independientes. Además incluye muchas drogas no incluídas aún en la U.S.P. o el N.F. Regulación Legal de Drogas:

En Venezuela esta depende del Instituto Nacional de Higiene y del Ministerio de Sanidad. Muchas de sus decisiones se basan en resoluciones previas de un instituto estadounidense, el FDA (Food Drug Administration). El FDA tiene el poder de aprobar o rechazar solicitudes provenientes de compañías farmacéuticas para comercializar drogas nuevas. También puede prohibir la comercialización de drogas viejas que fallen en cumplir con los estandares de pureza, seguridad y eficacia. El uso de drogas con actividad sobre el sistema nervioso central y/o que produzcan potencial adicción o problemas sociales son controladas por el Ministerio de Sanidad y Desarrollo Social (MSDS). El uso de sustancias psicotrópicas por el médico humano o el veterinario requiere de un récipe especial. El uso indebido de sustancias estupefacientes es penado por la Ley de Estupefacientes.

Compendios de Referencia: United States Pharmacopea (USP) and National Formulary (NF). American Drug Index. Veterinary Drug Index. Merck Index. AMA Drug Evaluations Physician's Desk Reference. Veterinary Pharmaceutical and Biological (VP&B) Veterinarian's Product and Therapeutics References (VP&TR) Productos Farmacéuticos Veterinarios. Conceptos generales en relación al movimiento de las drogas en el organismo.

Cuando se administra una droga, es raro que la misma se aplique en el mismo sitio

donde se pretende que ella actúe. Generalmente la droga se mueve del sitio de administración a el sitio de acción. Este movimiento implica que la droga (si es una forma sólida de administración) debe disolverse en los líquidos corporales antes de que pueda moverse. Por ello, las drogas deben tener cierto grado de solubilidad en agua para poder ser absorbidas. No importa que ruta de administración se use, la droga debe pasar una o más barreras antes de que alcance su sitio de acción. Tipos de barreras

A) Lecho capilar. La mayoría de los lechos capilares actúan más como coladores

que como barreras, permitiendo que las moléculas de drogas se muevan hacia adentro o hacia afuera de los capilares, pasando por los "poros" entre las células endoteliales. En este sentido, existen dos casos extremos:

1) Los capilares de los glomérulos renales y de los sinusoides de el hígado y la placenta (hemocorial, endoteliocorial), los cuales son buenos "coladores". 2) Los capilares del cerebro, los cuales no son coladores en lo absoluto, porque las células endoteliales están en fuerte aposición.

De esta manera, el tamaño molecular determina si una droga puede o no pasar

a través de la pared de los capilares, moviéndose entre las células endoteliales. Drogas con un tamaño molecular menor que el de la albúmina, pueden hacer este movimiento muy fácil.

B) Las membranas celulares. Para atravesar una membrana celular una droga

debe tener una de las siguientes características: 1) Muy pequeño tamaño molecular (como el agua o la úrea), de tal manera que

puedan pasar a través de los "poros o canales" de la membrana. Muy pocas drogas son tan pequeñas.

2) Algún grado de liposolubilidad de manera que pueda disolverse y difundir a través

de la membrana lipídica de la membrana celular. Más adelante se verá que la porción no-ionizada de una droga es la que tiene la propiedad de ser liposoluble; por tanto, es la fracción de la droga que pasará las membranas. También se entenderá que la fracción ionizada y no-ionizada de una droga, se encuentran en equilibrio dependiendo del pH del medio.

3) Alguna afinidad especial por algún transportador, que pueda pasarla a través de

la membrana. C) Las membranas epiteliales o mesoteliales. Estas varían desde unas muy

delgadas como es el caso de el peritoneo o la pleura, a membranas multicelulares como es el caso de la vejiga urinaria, con un epitelio estratificado de transición. El epitelio de el aparato gastrointestinal y el del pulmón se pueden considerar de un grosor intermedio. Los mismos factores que operan en el paso de una droga a través de una membrana celular, también se aplican a las superficies epiteliales, pero en este caso, hay al menos dos, y a veces más, membranas celulares que las drogas deben penetrar para poder pasar a través de ellas.

Mecanismos por medio de los cuales las drogas pasan a través de las barreras.

A) Filtración. Utilizado en casi todos los lechos capilares del cuerpo (los del

sistema nervioso son la excepción). Este mecanismo permite que muchas drogas pasen desde el torrente sanguíneo a los líquidos intersticiales, para que puedan alcanzar su sitio de acción. Es importante también en el glomérulo, como primer paso en la excreción de drogas y en el hígado para la excreción biliar. Las drogas hidrosolubles y liposolubles pueden ser filtradas. Sólo drogas pequeñas, con un peso molecular equivalente o mayor que la albúmina pueden pasar por filtración.

B) Difusión pasiva. Es el mecanismo más importante por medio del cual las

drogas atraviesan las barreras en el cuerpo. Las drogas pueden pasar la pared capilar difundiendo a través de las células endoteliales (como entre ellas). Ellas pueden pasar a través de la mayoría de las superficies epiteliales y mesoteliales por

difusión. Sólo drogas liposolubles pueden difundir a través de las membranas. La velocidad y la dirección de la difusión dependen del gradiente a ambos lados de la barrera.

c) Procesos mediados por un transportador. El papel de los mecanismos de

difusión facilitada o de transporte activo son bastante limitados, en comparación con la importancia que tienen en la transferencia de metabolitos endógenos (azúcares, aminoácidos, iones inorgánicos). Los mecanismos de paso de drogas que involucran un transportador, lo utilizan ciertas drogas y en muy pocos lugares del cuerpo. Ellos son:

1) Los túbulos renales, el sistema biliar y los plexos coroideos, los cuales tienen un sistema de transporte para ciertos ácidos o bases. Dicho proceso mueve esas drogas a la orina, a la bilis o fuera del líquido cefaloraquídeo. 2) Las terminaciones nerviosas adrenérgicas y otras células de almacenamiento, las cuales tienen procesos de transporte para la recaptación o captación de aminas dentro de dichas células.

Un ejemplo a nivel de los túbulos renales sería el sulfato de morfina (base orgánica) . En este caso su transporte puede ser bloqueado por sustancias que impidan el transporte de bases, como es el caso de cianina863 cuya acción toma lugar a nivel de la membrana peritubular. Sustancias como el sulfato de fenol, ácido úrico y penicilina que son ácidos, son también transportados a la orina por transporte activo a nivel de los túbulos. La excreción de ácidos orgánicos puede ser bloqueada a nivel de la membrana peritubular por otra droga denominada probenecida. La probenecida tiene actualmente utilidad terapética, ya que la misma prolonga la vida media de las penicilinas en el organismo. Cuando se administra, por ejemplo, la ampicilina en combinación con la probenecida, bastará generalmente de una sola dosis del antibiótico para lograr la curación clínica de una infección

D) Pinocitosis. Por este mecanismo drogas muy grandes pueden moverse a

través de membranas celulares. Puede ocurrir en los alveolos pulmonares, la mucosa intestinal y en células endoteliales. Tiene una importancia muy limitada.

E) Exocitosis. Es importante para drogas que son "falsos transmisores", porque

permite su liberación a nivel de las terminaciones nerviosas. Características químicas de las drogas que le permite su paso a través de las

barreras. A) Tamaño molecular (relacionado al peso molecular). La mayor parte de las

drogas se ubican en un peso molecular entre 100 a 500, aunque unas pocas son más pequeñas o más grande.

B) La naturaleza hidrofílica o hidrofóbica

1) La mayor parte de las drogas hidrofóbicas (llamadas también no polares) son hidrocarbonadas. Son altamente liposolubles pero pobremente hidrosolubles. Ejemplos de drogas fuertemente hidrofóbicas son las drogas esteroideas, anestésicos volátiles tales como el cloroformo e insecticidas como el DDT (clorinados).

2) Las drogas hidrofílicas (llamadas también polares) son moléculas que contienen

grupos hidroxílicos, amínicos u otros grupos capaces de formar enlaces de hidrógeno con el agua. Son solubles en agua (e insolubles en lípidos) en proporción al número relativo de grupos polares que ellas contengan y también en relación al peso molecular. Ejemplos:

a) El etanol es soluble en agua y también en lípidos, pero el octanol (mayor peso) es

altamente liposoluble y pobremente hidrosoluble. b) La epinefrina (adrenalina) es más soluble en agua y menos liposoluble que la

anfetamina. C) La carga eléctrica. Las drogas ionizadas son fuertemente polares, por lo tanto,

son solubles en agua e insolubles en lípidos. Un buen ejemplo de drogas ionizadas son los compuestos de amonio cuaternario (tienen una carga positiva permanente en el N), tales como la acetilcolina o el hexametonio. También las formas ionizadas de todas las drogas que se comporten como ácido orgánicos débiles y bases orgánicas débiles. Se debe aclarar, que las formas no-ionizadas de ácidos orgánicos débiles y de bases orgánicas débiles, son más liposolubles que hidrosolubles.

De lo que se discute arriba se puede desprender que las características de

solubilidad y la presencia o no de carga eléctrica, son los factores determinantes de la mayor o menor habilidad de las drogas para atravesar las barreras orgánicas.

Ionización de drogas. El hecho de que muchas drogas sean ácidos o bases débiles, obliga a tener algunos

conceptos cuantitativos del grado de ionización de esas drogas a diferentes pH, con el fin de predecir o tener una idea de su comportamiento en el organismo. Los siguientes conceptos deben estar muy claros:

1) El paso de drogas a través de membranas biológicas por difusión depende de la

liposolubilidad de la droga (excepto para aquellas muy pequeñas) 2) La forma no-ionizada de la mayoría de las drogas que son ácidos o bases

orgánicas débiles tienen una considerable liposolubilidad. 3) La forma ionizada de esas drogas es insoluble en lípidos, y este hecho (además

de su carga eléctrica) esencialmente impide su paso por difusión a través de membranas.

Para predecir el grado de ionización de un electrolito orgánico débil a un

determinado pH, uno debe conocer el pKa de la droga y debe entender la ecuación de Henderson-Hasselbalch. Revisemos estos conceptos para un ácido orgánico débil:

K1 [H+] + [A-] ======== [HA]

K2 a equilibrio, K2 = [ H+] [A-] = Ka (constante de disociación K1 [HA] para un ácido débil) [H+] = Ka x [HA] [A-] - log [H+] = -log Ka + - log [HA] [ A-] pH = pKa + log [A-] sustituyendo I (ionizado) por [A-] y [HA] NI (no-ionizada) por [HA], tendremos pH - pKa = log I NI Veamos algunos ejemplos: Si pH = pKa, log I = 0 y I = 1, por lo tanto I = NI NI NI Si pH - pKa = 1, log I = 1 y I = 10 NI NI Si pH - Pka = -1, log I = -1 y I = 0.1 NI NI Por lo tanto I = 10 ( pH-pKa) y I = NI x 10(pH-pka) como regla general NI para ácidos orgánicos débiles. Por ejemplo, asumiendo que un ácido orgánico débil tiene un pKa de 7.4. La

influencia de el pH de el medio es el siguiente:

pH del medio log I/NI I/NI Porcentaje aproximado de la droga Ionizada No-ionizada ____________________________________________________ 5.4 -2 0.01 1 99 6.4 -1 0.1 10 90 7.4 0 1 50 50 8.4 1 10 90 10 9.4 2 100 99 1 10.4 3 1000 99.9 0.1 ____________________________________________________ Observe que para un ácido orgánico débil un pH mayor que el pKa se asocia con el

predominio de formas ionizadas de la droga, y que a pH inferiores que el pKa, se relaciona con predominancia de de formas no-ionizadas. Note asimismo, que los mayores cambios cuantitativos en el grado de ionización por unidad de cambio en el pH, ocurren en un rango donde el pH esta cercano al pKa. (vea el gráfico más adelante)

La ecuación de Henderson-Hasselbalch es algo diferente cuando se trata de bases

orgánicas débiles: Ka = [H+] [RNH2] y pH - pKa = log NI [RNH3+] I Véase el efecto del pH del medio en el siguiente ejemplo para una droga básica

cuyo pKa es 6.4. pH del medio log NI/I NI/I Porcentaje aproximado de la droga Ionizada No-ionizada ________________________________________________________ 4.4 -2 0.01 99 1 5.4 -1 0.1 90 10 6.4 0 0 50 50 7.4 1 10 10 90 8.4 2 100 1 99 ________________________________________________________

Representación gráfica del proceso de ionización de un ácido orgánico débil y de una base orgánica débil.

TABLA 1 COEFICIENTE DE PARTICION DE ALGUNOS BARBITURICOS

_________________________________________________________ Agente Duración Coeficiente de pKa % de absorción aproxi. partición (ácido débil)

__________________________________________________________ Tiopental 5 min. 580 7.4 Muy alto Secobarbital 25 min 52 7.9 Alto Pentobarbital 2 hr 39 8.0 Intermedio Fenobarbital 4-6 hr 3 7.3 Bajo _________________________________________________________

La capacidad de una droga de llegar al torrente sanguíneo está determinada por el coeficiente de partición de dicha droga. El coeficiente de partición es la relación existente entre la liposolubilidad y la hidrosolubilidad. Para obtener dicho coeficiente se procede de la siguiente manera: a) Se coloca una droga en un tubo de ensayo, al mismo, se le añade agua y un solvente orgánico tal como el cloroformo. La proporción en que la droga se disuelva tanto en el cloroformo como en el agua, nos dá el coeficiente de partición. Para que una droga llegue a la sangre tiene que atravesar membranas celulares, con su capas dobles de fosfolípidos; por lo tanto, la capacidad de atravesar por las mismas guarda estrecha relación con el coeficiente antes mencionado.

Los barbitúricos que se presentan en la Tabla 1, son un grupo de drogas con un

pKa similar; ellos presentan una excelente correlación entre el coeficiente de partición y la extensión de su absorción (la cual se mediría por la duración de su acción). Una

duración corta, nos indicaría una rápida redistribución en el organismo (pasaría las diferentes membranas en corto tiempo), lo cual terminaría con sus efectos. Esa es la razón por la cual el tiopental sódico es un hipnótico de acción ultracorta: llega rápidamente al sistema nervioso central que es un órgano altamente irrigado, y los lípidos de las membranas neuronales se saturan. En los órganos de menor irrigación, (músculos y después tejido adiposo) los procesos de saturación toman más tiempo; sin embargo, en corto plazo disminuyen el gran nivel de barbitúricos en sangre. Esto se comprenderá mejor cuando tratemos el capítulo de drogas hipnóticas.

Valores del pKa de algunos agentes farmacológicos usados en Medicina Veterinaria

___________________________________________________________ Acidos pKa Bases ___________________________________________________________ Fuertes Débiles 1 Cafeína, teofilina 1.5 2.0 Fisostigmina, estricnina Penicilinas 2.5 Metronidazole Flucitosina 3.0 Diazepam Aspirina, probenecida 3.5 azul de metileno Acido ascórbico, novobiocina, 4.0 Aminopirina, quinidina. furosemida, tiacetarsamida. Fenilbutazona, oxifenbutazona 4.5 Atropina Sulfisoxazol, warfarina, Vit. K. 5.0 Aminofilina. Metocarbamol. 5.5 Epinefrina Sulfadimetoxina, 2-PAM 6.0 Histamina. Sulfadiazina 6.5 Paraverina, trimetoprim, reserpina. Nitrofurantoina, edrofonium, 7.0 Gentamicina, neomicina, kanamicina sulfamerazina. tilosina, cimetidina. Pentobarbital(barbitúricos) sulfametazina, dietilcarbamazina 7.5 Apomorfina,lidocaína, lincomicina dantrolene dihidroestreptomicina, droperidol. Difenilhidantoína, sulfapiridina 8.0 Morfina, neostigmina, estricnina, amikacina, fentanilo, bupivacaína, naloxone. 8.5 Difenilhidantoína, eritromicina, quinidina, meperidina. 9.0 Aminofilina, procaína, epinefrina 9.5 Atropina, propranolol, clorfenira- mina, cloropromazina Fenol 10 Antihistamínicos, isoproterenol Sulfanilamida 10.5 Quinacrina Pentazocina 11 Sulfaguanidina 12 Débiles Fuertes _________________________________________________________ Tomado del Compendium of Continuing Education 5(10), 839-845,1983.

VIAS DE ADMINISTRACION DE LAS DROGAS I) Vias de administración sistémicas: Una vía sistémica es aquella que intenta la colocación de la droga en el sistema circulatorio, de tal manera, que una concentración efectiva de la misma pueda ser distribuida a sus sitios de acción. A) Vías entéricas de administración (en cualquier parte del tracto gastro- intestinal) 1) Administración oral a) Es la vía más común y más segura. Pero no en los grandes animales, donde la vía parenteral por razones prácticas es la más usada. b) La absorción ocurre lenta y gradualmente (1/2 a varias horas), pero puede ser muy variable dependiendo de la especie, ingestión de alimentos o el estado de funcionamiento del aparato gastrointestinal. c) Algunas drogas pueden ser parcialmente absorbidas en el estómago, pero la mayor absorción ocurre en el intestino delgado debido a la enorme superficie absortiva de la mucosa intestinal y las vellosidades, permitiendo un excelente contacto de la droga con la mucosa. d) Puesto que el intestino delgado es el principal lugar de absorción, la frecuencia del vaciamiento gástrico influencia los niveles sanguíneos que puedan lograrse después de la administración oral de una droga. De manera que, drogas administradas junto con comida alcanzan niveles sanguíneos menores, que cuando son administradas con el estómago vacío. e) Ciertas drogas no pueden ser administradas vía oral; por ejemplo:

1) Drogas inactivadas por el bajo pH del estómago. Ejemplo, la penicilina. 2) Drogas destruidas enzimáticamente por secreciones, (proteínas o sustancias peptídicas), por microflora intestinal o ruminal, (algunos esteroides) o por la mucosa intestinal ( inactivación por la MAO). 3) Drogas que son ampliamente biotransformadas por las enzimas hepáticas durante su circulación a través del hígado ("efecto de primer paso") 4) Drogas que por su insolubilidad en lípidos o carga, no pueden ser absorbidas. 5) Drogas que producen una marcada irritación intestinal.

f) La vía oral es una forma segura de administración. No es traumática, la droga podría retirarse del estómago después de administrada a través de la inducción del

vómito, se podría diluir (con comida), o se podría adsorber con quelantes o substancias adsorbentes (carbón adsorbente). 2) Administración intragástrica. En este caso la droga se coloca dentro del estómago a través de una sonda. Es común en el equino (sonda naso-esofágica). 3) Administración rectal. Se usa en el caso de sustancias de olor desagradable, y para drogas que son inactivadas en el hígado (el drenaje venoso de el recto no entra a la circulación portal), o en animales inconscientes incapaces de tragar, o en aquellos que ameritan fluido terapia y que presentan mucho vómito. 4) Administración sublingual. Es una vía rápida y efectiva de administración en humanos, (nitroglicerina en pacientes con estenosis de las coronarias) pero no es útil en medicina veterinaria. B) Vías parenterales de administración. Estas vías se explican en orden decreciente de su velocidad. 1) Vía intravesosa. (IV) Por esta vía las soluciones acuosas son inyectadas directamente en el torrente sanguíneo; por ello, no se puede hablar de absorción. Recuerde lo siguiente de esta: a) El efecto de una droga inyectada IV se consigue inmediatamente. Es útil en emergencias o cuando otras vías esten contraindicadas. b) La inyección IV debe hacerse lentamente. Inyecciones rápidas de muchísimas drogas producen reacciones de alarma en el animal, que conllevan a un colapso de la presión arterial. c) Esta vía se usa frecuentemente para drogas irritantes (tetraciclinas, fenilbutazona, etc), o para sustancias de muy alto pH (10 a 11) como es el caso de los barbitúricos (tiopental sódico). La rápida dilución de drogas inyectadas IV y la capacidad buffer del plasma, reduce las propiedades irritantes en una elevada proporción. d) Drogas en suspensión no deben ser inyectadas IV Se debe tener cuidado con la inyección de burbujas. Estos dos errores pueden matar al animal por embolismos. e) Errores en el cálculo de la dosis de drogas peligrosas son mortales, ya que la misma no se puede retirar una vez inyectada. 2) Administración pulmonar (drogas por inhalación). a) Se usa para anestésicos generales (gases o vapores). b) En medicina humana, la inhalación de adrenalina en pacientes asmáticos es una práctica común.

3) Administración intraperitoneal. (IP) ( la solución es inyectada en la cavidad peritoneal).

a) De uso común en animales de laboratorio. Es una vía de absorción rápida. Util en animales difíciles de sujetar, o con venas muy delgadas o colapsadas o cuando se desee hacer diálisis peritoneal. b) La absoción es rápida (1 a 10 min) debido a la superficie del peritoneo (tanto la cara visceral como la parietal), por cuanto la droga se distribuye ampliamente en la superficie absortiva. c) Tiene el peligro de pinchar (aunque difícil) una víscera o vasos con la punta de la aguja. La droga podría inyectarse en una víscera y ello negaría la ventaja de la inyección intraperitoneal, en cuanto a absorción. d) La administración IP nunca debe usarse en caso de drogas irritantes o drogas en suspensión debido al peligro de inflamación y al dolor .

4) Administración intratorácica. (la droga se inyecta en la cavidad pleural). Este vía sólo se describe en libros. Es de grave peligro por el posible daño a los pulmones y pleuritis. 5) Administración intramuscular (IM) La droga se injecta en el líquido intersticial de grandes masas musculares.

a) Es una vía común de administración. La absorción es más o menos rápida (3 a 15 min) para drogas en solución acuosa debido al flujo sanguíneo. b) La absorción se incrementa con el masaje (extiende la solución en un área mayor) o con el ejercicio por el incremento del flujo sanguíneo. c) La absorción puede disminuirse con un torniquete (si se inyecta en un miembro) o si la droga es en suspensión oleosa. La absorción de partículas de lenta absorción depende de la velocidad con que la droga pueda solubilizarse en el medio acuoso de los líquidos intersticiales. d) Cuando se desee la injección de suspensiones IM se debe estar seguro de que la punta de la aguja no esté dentro de un vaso sanguíneo. Ello se logra aspirando el émbolo de la jeringa un poco hacia atrás. En caso de aparecer sangre, la aguja se debe retirar y la inyección se debe intentar en otro sitio distinto.

6) Administración subcutánea (SC). La droga se inyecta en el líquido intersticial, debajo de la piel.

a) Es muy común. La absorción es lenta (5 a 30 min) debido al menor flujo sanguíneo del área.

b) La velocidad de absorción se incrementa con masajes (dispersa la droga), con calor aplicado sobre la piel (aumenta el flujo sanguíneo) o con la aplicación de hialuronidasa (hidrolisa el ácido hialurónico el cual es uno de los constituyentes bioquímicos del tejido conectivo). Esta vía es útil en casos que ameriten inyectar grandes volúmenes. c) La velocidad de absorción se disminuye enfriando la piel, o por la aplicación de drogas vasoconstrictoras (epinefrina) en conjunto con la droga. La absorción es aún más lenta si la inyección se hace en suspensión oleosa o si se inyectan pelets. d) La velocidad de absorción depende del status del aparato circulatorio del animal. Un animal con una hipotensión severa o con un choque (shock) hipovolémico el cual por vía refleja, compromete la circulación subcutánea, prácticamente no absorberá una droga inyectada SC hasta que no se corrija el problema circulatorio y se renueve la irrigación subcutánea. Un error a veces grave, es administrar fluido terapia por vía subcutanea en animales gravemente deshidratados e) Drogas irritantes, o de alto pH, propenden al dolor intenso, inflamación del tejido y necrosis. Una droga irritante debe administrarse IV, más que IP, y esta más que IM, y la menos adecuada sería SC.

II) Vías de administración locales Mediante el uso de una vía local se pretende que una droga actúe sólo en el sitio de la aplicación. Pero la mayoría de las drogas administradas localmente en realidad llegan a la circulación sistémica; sin embargo, el proceso es tan lento, que una concentración efectiva se alcanza sólo en el sitio de aplicación. Al menos esto es lo que se intenta. En ocasiones concentraciones sistémicas efectivas de una droga podrían alcanzarse con vías locales de administración.

a) Administración intra-arterial (IA). Una droga en solución acuosa se inyecta en la arteria que va a un órgano o a una región del cuerpo. Es una práctica difícil en medicina veterinaria. b) Administración intra-traqueal. Soluciones en aerosol se hacen inhalar para que tengan acción en el árbol respiratorio. Este es un método común para administrar simpaticomiméticos broncodilatadores (producen también efectos cardiovasculares). También para administrar enzimas proteolíticas al tracto respiratorio, con la finalidad de remover exudados purulentos y viscosos, que no pueden ser removidos por la acción ciliar. c) Administración oftálmica (conjuntival). En este caso gotas o ungüentos se aplican a la superficie del ojo. Se pretende que tengan acción en la conjuntiva (ejemplo: anti-inflamatorios), o que vayan a la cámara anterior o posterior del ojo (midriáticos y mióticos). Una absorción significativa puede ocurrir si la droga llega a través del conducto naso-

lagrimal a la mucosa nasal y/o bucal. La inflamación ocular también aumenta la absorción. d) Administración dérmica (tópica). La droga se aplica en la superficie de la piel, usualmente ungüento de acción sobre la piel. La piel normal es la mejor barrera para el movimiento de las drogas o su penetración en el cuerpo. Primero, porque es una membrana epitelial de un buen grosor y porque la capa más externa se compone de células queratinizadas muertas y secas. Esta capa no contiene solventes en los cuales las drogas se puedan disolver para permitirle su difusión. Drogas en polvo, y una gran mayoría, en solución acuosa, no penetran a través de la piel. Sin embargo, si la piel esta lesionada o inflamada (trauma, dermatitis, quemaduras), o si la capa cornificada a sido previamente cargada con solventes, algunas drogas pueden pasar esta capa externa y tener acción en la epidermis, dermis y aún sistémicamente. Es de hacer notar, que existen drogas con una amplia capacidad de penetración. El levamisol en solución oleosa u organofosforados, son dos buenos ejemplos de antiparasitarios que tienen acción sistémica, aún cuando se apliquen sobre la piel intacta.

La hidratación de la capa cornea se logra con ungüentos hidrifílicos o con vendajes para prevenir la evaporación. La lipidificación de la piel se logra con aceites o ungüentos que contengan grasas. Solventes de rápida penetración como el DMSO (dimetil-sulfóxido) son excelentes vehículos para la penetración de drogas en la piel intacta. En este curso daremos especial atención al uso de este compuesto en grandes animales.

La aplicación tópica de drogas es más común para los antisépticos, antibióticos para tratar infecciones de la piel, esteroides para tratar alergias u otras formas de prurito y dermatitis. Los esteroides aplicados localmente, tienen la ventaja de que logran altas concentraciones en la piel, sin el riesgo de efectos indeseables en caso de tratamientos prolongados, que si se observarían si la concentración fuese también alta a nivel sistémico. E) Administración intradérmica. Pequeños volúmenes de una droga son inyectados sub-epidérmicamente. Se usa en ciertas vacunaciones (PPD), en pruebas de sensibilidad alérgica (alergenos, penicilina). Lo que se intenta es lograr una absorción sistémica muy lenta de la sustancia inyectada. F) Aplicación sobre las mucosas. La droga en solución se aplica sobre la superficie de membranas mucosas (bucal, nasal, faríngea, uretral).

Es común en la aplicación de anestésicos locales con el fin de bloquear la sensaciones dolorosas, previa alguna manipulación en el área, o cuando se utilizan hemostáticos con el fin de disminuir el sangramiento. Se debe esperar absorción sistémica, más aún, si la mucosa esta inflamada. G) Administración intra-uterina. La droga se coloca directamente en el lumen del útero. Esta práctica ha sido discutida en cursos previos. Se usa para tratar metritis o para solubilizar exudados purulentos en el lumen del útero. Muchas drogas (antimicrobianos) alcanzan concentraciones significativas a nivel sistémico; por ello, esta no es una forma de evitar residuos en la leche o en la carne. La leche proveniente de vacas bajo tratamiento con antibióticos por vía uterina, no se debe destinar al consumo humano. H) Administración intra-articular. En grandes animales con lesiones articulares de naturaleza no infecciosa se usa esta vía para drogas tales como anti-inflamatorios esteroidales, hialuronidato de sodio o el polisulfato glicosaminoglicano. I) Administración intra-mamaria. La droga en solución o suspensión se inyecta por el canal del pezón dentro de la glándula mamaria. Es una vía común para el tratamiento de las mastitis. Es bueno aclarar que las mastitis agudas deben recibir antibióticos sistémicos porque la distribución de la droga en todo el cuarto infecctado es cuestionable e incierto. Aunque la absorción de drogas después de la administración intramamaria ocurra, su concentración sanguínea es usualmente menor, que la concentración inhibitoria mínima requerida para su actividad antibacteriana. Esto es particularmente cierto, cuando existen mecanismos de trampa iónica (ionización de la droga básica en un medio ligeramente alcalino, como es el caso de la leche). Por ejemplo, si el antibiótico que se administra por vía intramamaria es lincomicina o dihidroestreptomicina (que son bases débiles), estos permaneceran atrapados en la leche, ya que estarán principalmente en su forma no-ionizada. Por supuesto la leche conteniendo antibióticos no debe destinarse al consumo humano (vuelva a revisar los conceptos de ionización de las drogas si esto no esta claro). Estos conceptos son fundamentales cuando se discuta sobre los avances en terapia antimicrobiana. I) Administración para inducir bloqueo de la conducción nerviosa. El anestésico local se inyecta en la vecindad de un tronco nervioso. La acción del anestésico es local, pero el efecto se manifiesta en toda el área o región inervada por dicho tronco nervioso. Varias técnicas se emplean (se estudiarán en detalle después):

a) Anestésia truncular. b) Anestésia epidural.

c) Anestésia sub-dural o espinal.

ABSORCION DE LAS DROGAS

Cuando una droga se administra localmente se dice que la absorción ocurre cuando ella alcanza su "blanco" en el sitio de su acción.

Una droga administrada sistémicamente el proceso de absorción involucra el

movimiento desde el sitio de administración a los capilares sanguíneos. Una vez que ella se encuentre en el torrente sanguíneo se considera absorbida.

Independientemente de la ruta de administración, la absorción de una droga ocurre

primariamente por difusión pasiva. El transporte activo no esta involucrado en la absorción de la vasta mayoría de las drogas, no importa que vía de administración se este usando. Sólo los procesos de pinocitosis (aunque parezca raro) tienen alguna significancia como un medio de absorción de algunas drogas, además de la difusión pasiva.

I) Factores generales que influencian la absorción sistémica de drogas. a) Presentación de la droga (esto determina el tiempo necesario para que la droga entre en solución acuosa) b) La vía de administración (esto determina la presencia de barreras naturales) c) Area de la superficie absortiva que entra en contacto con una droga en solución. d) Flujo sanguíneo en el área de absorción. e) Características químicas de la droga (peso molecular, carga eléctrica, etc) f) El gradiente de concentración entre el sitio de administración y el torrente circulatorio II) Influencia de las características químicas de la droga

a) Excepto en los casos de administración tópica, la droga debe estar en, o ir en solución acuosa como una primera etapa en la absorción, porque la droga debe moverse inicilamente por difusión en las secreciones acuosas de las membranas mucosas, o en el líquido intercelular, si la droga fue inyectada IM o SC. b) Si una membrana celular o epitelial debe ser atravesada en el proceso de absorción, la droga debe tener algún grado de liposolubilidad (a menos que tenga un peso molecular tan pequeño como el agua).

Solventes como el etanol (la cual es hidro y liposoluble), satisfacen estos criterios sin necesidad de existir en dos formas moleculares. Sin embargo, la mayoría de las drogas no pueden hacer lo mismo porque son ácidos orgánicos débiles o bases orgánicas débiles. Las formas ionizadas son solubles sólo en agua; las no-ionizadas generalmente tienen un alto o moderado grado de liposolubilidad. Puesto que la ionización de electrolitos orgánicos débiles (ácidos y bases) es un fenómeno de acción de masas con puntos de equilibrios químicos, siempre existe algo de cada forma presente en el medio acuoso (ionizadas y no-ionizadas). Esto dependerá del pH del medio y del pK de la droga. Acidos orgánicos débiles y bases orgánicos débiles serían las drogas ideales con propósitos de administración. Por el contrario, drogas que poseen una carga eléctrica permanente (compuestos de amonio cuaternario) o que son sólo solubles en agua, no son efectivamente absorbidas por vías que requieran atravesar membranas epiteliales (mucosa gastrointestinal), pero pueden ser administradas por inyecciones parenterales. III) Influencia de la presentación de la droga. a) La forma que permite la absorción más rápida es cuando la droga esta en solución acuosa (excepto la aplicación tópica) b) Drogas disueltas en aceite se absorberán más lentamente porque solamente parte de la droga se disolverá en agua en un determinado tiempo. Esto dependerá del coeficiente de solubilidad aceite/agua para cada droga en específico. La velocidad de absorción de drogas en solución tienen una cinética (movimiento) de primer orden, porque hay que tomar en cuenta el gradiente hacia el cual ellas se mueven entre el sitio de administración y los capilares sanguíneos. De esta manera, la velocidad de absorción es alta inicialmente y disminuye exponencialmente a medida que el proceso de absorción progresa. c) Drogas que se administran en forma de tabletas deben desintegrarse y disolverse antes de ser absorbidas. Las suspensiones sólo deben disolverse. Cuando las velocidad de disolución es menor que la velocidad de absorción, (como sucede en la mayoría de las suspensiones para inyección IM o SC o las formas sólidas para uso oral) el proceso de disolución es el factor limitante. La disolución de formas sólidas depende más criticamente de la superficie de dicho sólido, que de la cantidad total de la droga. La absorción de drogas en forma sólida se rige por una cinética de cero orden, (es decir una cantidad constante de la droga se absorbe por unidad de tiempo) y ocurre más lentamente y de forma pareja que la absorción de drogas en soluciones. 1) Drogas en forma sólida (suspensiones oleosas, acuosas y pelets para implantación) se administran comúnmente por vía parenteral (pero nunca IV).

2) Entre las presentaciones de drogas en forma sólida están las tabletas, bolos, comprimidos, cápsulas, tabletas entéricas (la desintegración y disolución no comienza hasta que la tableta no alcance el intestino delgado). Cápsulas de liberación sostenida, que contienen pequeños gránulos de las drogas con diferentes recubiertas, de esta manera, la desintegración y disolución comienza a diferentes tiempos después de que la cápsula es ingerida. Polvos y polvos micronizados que se usan para drogas muy insolubles como la fenotiazina, con la finalidad de aumentar la superficie de la droga y así facilitar la disolución. IV) Influencia de las diferencias entre especies.

Las mayores diferencias en cuanto a la absorción de drogas después de su administración oral se presentan entre poligástricos y monogástricos. a) Debido al almacenamiento y a la función de los pre-estómagos de los rumiantes, las drogas administradas VO sufren un gran retardo en su absorción; por ejemplo: la máxima concentración plasmática de una sulfonamida en el perro se observa de 2 a 4 horas después de ser administrada, mientras que en la vaca la misma dosis (mg/kg), se observa es de 12 a 18 horas después. Este retardo ocurre porque las sulfas, tanto en los monogástricos como en los rumiantes, se absorben en el intestino delgado, y las drogas por supuesto, duran más para llegar al intestino en los rumiantes. En general, la VO no es apropiada en los rumiantes si el inicio de su actividad se desea más o menos dentro de unas horas. Es bueno enfatizar que los antimicrobianos administrados VO en los rumiantes pueden provocar graves desequilibrios en la flora ruminal. b) El ambiente de el rumen y el retículo no es apropiado para ciertas drogas que son suficientemente estables en el estómago de los monogástricos. Ejemplos:

1) Muchas drogas esteroideas son inactivados activamente por la flora ruminal, antes de que se absorban. 2) El cloranfenicol ( un excelente antibiótico VO en monogástricos) es reducido por la flora ruminal, originándose un compuesto inactivo.

Influencia del pKa de drogas que son ácidos o bases débiles en la presentación para la administración IV.

Acidos débiles o bases cuya forma no-ionizada son muy insolubles en agua deben

transformarse en un 99.9% a su forma ionizada para poder solubilizarse en agua en una concentración útil para su administración. Para lograr esto, se requiere ajustar el pH de la solución 3 unidades de logaritmos, separado del pKa de la droga. Sería: 3 unidades hacia arriba, en el caso de ácidos débiles; y 3 unidades hacia abajo, en el caso de bases débiles. Puesto que el pKa de ácidos y bases débiles tiene un rango entre 2 y 13, para muchas drogas (ver Tabla 2), es imposible disolverlas dentro de rangos fisiológicos de pH. Es por ello que muchas soluciones de drogas para

inyección tienen un pH extremo, y son muy dolorosos e irritantes, al menos de que se inyecten IV. Un ejemplo de ello es el tiamilal (Surital) cuya solución tiene un pH alrededor de 11.

Algunos solventes orgánicos miscibles en agua se pueden agregar a la solución para disolver las formas no-ionizadas de la droga, de esta manera, se disminuye el ajuste de pH que se requiere. Un ejemplo es el pentobarbital con un pH de sus soluciones de 8 a 9, pero cuyo contenido de alcohol y propilen glicol esta sobre el 30%.

Tanto el tiamilal como el pentobarbital son ácidos débiles de un pKa de 7.5. El pH de sus soluciones acuosas debe ajustarse a un pH muy alto con el fin de lograr un 99% de ionización y de hacerlos útiles para sus inyecciones parenterales.

Influencia de el pH y el pKa en la absorción de ácidos orgánicos débiles y bases a

través de capas celulares (membranas epiteliales) Cuando se requiere de la absorción de sustancias a través de la mucosa intestinal,

solamente las formas liposolubles de los ácidos orgánicos débiles y bases orgánicos débiles pueden pasar por difusión a través de la membrana. Por ello, sólo las formas no-ionizadas (en lugar de la concentración total de la droga) pueden establecer un gradiente para el movimiento neto por difusión. Como ya se dijo, el gradiente de concentración favorece el movimiento a través de la membrana; por ello, la absorción se incrementa si la droga esta en una solución acuosa cuyo pH favorezca la formación de formas no-ionizadas. En esto existe un punto que aparentemente es contradictorio porque al favorecer las formas no-ionizadas, también favoreceríamos la insolubilidad, pero hay que considerar que la rápida velocidad de absorción de las formas no-ionizadas, contra restaría la acumulación de formas insolubles.

Es bueno aclarar este punto: la mayor parte de cualquier droga se absorbe en el

intestino delgado, independientemente de que sea un ácido orgánico débil o una base, la explicación para esto es la enorme superficie absortiva de la mucosa intestinal. Sin embargo, y como regla general, los ácidos orgánicos débiles son parcialmente absorbidos en el estómago, porque prevalecen las formas no-ionizadas, mientras que las bases orgánicas débiles no lo son. Como ejemplos de ácidos orgánicos débiles tendríamos a la aspirina (ácido acetil salicílico), el pentobarbital (derivado del ácido barbitúrico) y sulfomanidas: la sulfametazina. La estricnina (base orgánica débil) no se absorbe en el estómago; si nos basamos en esto, el lavado estomacal de un animal que recién ingiera este tóxico puede salvarse de presentar convulsiones. El etanol que es un solvente, (no un electrolito orgánico débil) puede ser absorbido en el estómago debido a su liposolubilidad.

DISTRIBUCION DE DROGAS EN EL ORGANISMO Después de que la absorción de una droga ocurre, o después de su administración

intravenosa (lo que obvia la absorción), la mayoría de las drogas se desplazan del torrente sanguíneo y se distribuyen en diferentes compartimientos corporales. Existen varios factores que determinarán a que compartimiento se desplazará dicha droga y cual será su velocidad de movimiento.

I) Factores generales que influencian la distribución de drogas. A) Irrigación sanguínea de los diferentes órganos (ml/g de tejido/min)

1) Los altamente irrigados: corazón, pulmones, cerebro, riñones e hígado. 2) Los moderadamente irrigados: músculos (si el tono simpático es bajo), piel y membranas mucosas. 3) los pobremente irrigados: huesos, tejido conectivo y tejido adiposo.

B) Presencia de barreras que la droga debe pasar.

1) Los capilares son fácilmente atravesados por drogas lipo y hidrosolubles de moderado peso molecular. Pero, solamente las liposolubles atravesarán los capilares del sistema nervioso. 2) Las membranas celulares y las capas de células epiteliales son atravesados solamente por drogas sin carga y liposolubles. De esta manera puede decirse, que todas las drogas que llegen al torrente sanguíneo pueden salir de él y llegar al líquido intercelular para actuar en receptores ubicados en la superficie de las células. Pero, solamente las liposolubles podrán llegar al interior de la célula y actuar en sitios intracelulares. Los mecanismos de transporte activo tiene un papel muy pequeño o practicamente ninguno en la distribución de drogas en el cuerpo.

C) Características químicas de la droga.

1. Peso molecular 2. Lipo solubilidad 3. Carga eléctrica 4. pKa para ácidos o bases orgánicas débiles.

D) Características del compartimiento a el cual la droga entrará.

1) El solvente que predomina en dicho compartimiento; por ejemplo: lípidos en el tejido adiposo, agua en el tejido muscular.

2) El pH del compartimiento acuoso. 3) Presencia o ausencia de sitios de unión (diferente de los receptores) para una droga. Las características citadas arriba pueden hacer que una droga se distribuya desuniformemente en un determinado compartimiento.

II ) Fases temporales en la distribución de una droga. A) Fase inicial de distribución de drogas administradas IV

Una droga recién administrada IV se distribuirá rápidamente dependiendo del flujo sanguíneo de los diferentes órganos. 1) Si el sitio de acción es un receptor ubicado en la superficie celular, cualquier droga que llege al líquido intercelular, mostrará una rápido inicio en su efecto (más o menos el tiempo necesario para que ocurra una circulación completa en órganos con buena irrigación). 2) Si el sitio de acción es el SNC o es intracelular, se necesita no sólo alta irrigación, sino también buena liposolubilidad para que exista un rápido inicio de sus efectos. En el caso de que la droga deba pasar la barrera hemato-encefálica, debe ser liposoluble, asi como también resistente a la degradación enzimática durante su paso a través de las células gliales de la barrera. Las drogas que posean las características químicas apropiadas mostrarán efectos rápidos, pero los mecanismos de redistribución a órganos menos irrigados dará fin a sus efectos. Tal es el caso de los barbitúricos de acción ultracorta (tiopental), el cual es resistente a la degradación enzimática y altamente liposoluble. Casi inmediatamente después de su inyección IV , el animal pierde la conciencia porque alcanza una alta concentración en el SNC (sitio de acción) pero al cabo de unos 10 minutos, debido a la redistribuido a órganos menos perfundidos, finalizan sus efectos hipnóticos. En este caso, si a los 10 minutos se mide la cantidad total del barbitúrico presente en el cuerpo, esta será más o menos igual que al momento de la inyección, pero ya no se encontrará concentrado en el SNC. Para este momento, ya el tejido adiposo (además del SNC) contendrán una concentración similar del barbitúrico. Con ello se quiere decir que los mecanismos de distribución deben ser tomados muy en cuenta a la hora de querer lograr un efecto.

B) Fase tardía (estable) de la distribución de drogas. En esta fase el flujo sanguíneo relativo de los órganos no es ya un factor importante. La distribución dependerá de las características químicas de la

droga, el número de barreras para los diferentes compartimientos y de las características de tal compartimiento. 1) Drogas solubles en agua y de alto peso molecular que tienen una alta unión a la albúmina (por ejemplo el colorante azul de Evans), permanecerán solamente en el lecho vascular después de su inyección IV. 2) Las drogas que son solamente hidrosolubles (incluyendo las permanentemente cargadas) permanecerán en el líquido extracelular (excluyendo el SNC) después de su inyección parenteral. 3) Las drogas que tienen liposolubilidad entrarán a las células y atravesarán las membranas epiteliales cuando se administren VO o parenteralmente 4) Las drogas que tengan una liposolubilidad o una afinidad especial (unión) por un determinado tejido o compartimiento tendrán una distribución irregular en el cuerpo.

III ) Afinidad especial de algunas drogas por un determinado tejido o compartimiento.

A) Afinidad especial debido a solubilidad El ejemplo más resaltante es el de las drogas altamente liposolubles (pobremente

hidrosolubles), las cuales se acumulan en el tejido adiposo y permanecen allí mucho tiempo después de su administración, o exposición crónica. Entre ellos tenemos: los insecticidas hidrocarbonados, clorinados (DDT) y los agentes anestésicos por inhalación (muchos de los cuales son también hidrocarbonados).

B) Afinidad especial debido a unión a moléculas del cuerpo. Aunque algunas drogas tienen una gran afinidad por sus receptores, la unión a

receptores generalmente no influye significativamente su distribución debido a su pequeño número en comparación con la concentración de droga libre.

Algunas drogas, sin embargo, se unen ávidamente a otros sitios de uniones

moleculares (que no son receptores) que están presentes en gran número en tejidos corporales específicos o algunos compartimientos. Entre los ejemplos de unión tenemos:

1) El fluor, el plomo y las tetraciclinas (antibióticos) que se unen al tejido oseo. 2) La cloroquina (antimalárico y antiamibiano) que se une a proteínas intracelulares

y ácidos nucleicos, principalmente del hígado. Por ello, esta droga es efectiva en el tratamiento de la fase hepática de la amibiasis.

3) Un gran número de drogas tienen afinidad por las proteínas plasmáticas (primariamente albúminas). Como se sabe, al pH normal del plasma, la albúmina posee una carga neta negativa, pero posee grupos cargados, tanto positivo como negativamente. De esta manera, la albúmina puede unirse a drogas cargadas negativo y positivamente que estén ionizadas, pero también a drogas no-ionizadas que posean diferentes grupos polares.

Si [D] es la concentración de droga libre, [A] es la concentración de albúmina y [DA]

es la concentración de droga unida, podemos establecer la siguiente reacción: K1 [D] + [A] _____________ [DA] K2 Kd = K2 = [D] [A] Kd es la constante de disociación del complejo K1 [DA] droga-albúmina. Ka = 1/Kd, llamada constante de asociación, se

usa para expresar la afinidad de una droga por su sitio de unión, que en este caso es la albúmina.

Sólo la droga libre puede difundirse fuera de el lecho capilar, alcanzar un equilibrio

en otros compartimientos, alcanzar su sitio de unión, biotrans-formarse y excretarse. Si una droga se une muy extensamente a la albúmina, no sólo se concentra más en el plasma (que generalmente no es lo que se espera), sino que reduce la concentración efectiva para una determinada dosis. Actúa como reservorio (depósito) de la droga y disminuye su metabolismo y excreción, pues solamente la droga libre es excretada.

Variabilidad de unión a proteínas plamáticas: a) La unión a albúmina varía extensamente entre diferente grupos de drogas y aún

entre aquellas relacionadas químicamente. Por ejemplo, a dosis terapeúticas la cloxacilina se une un 75% y la ampicilina un 18% (ambos son penicilinas); para la digitoxina es 89% y para la digoxina es 27% (ambos son glucósicos cardioactivos).

b) Varía considerablemente entre especies debido a diferencias en la configuración

y estructura de su albúmina. El hombre (de una manera general) tiene una mayor capacidad de unir drogas a la albúmina que muchos de los animales domésticos.

c) Varía considerablemente con el estado de salud del animal. Durante

hipoproteinemias (enfermedades hepáticas, nefrosis, inanición) se reduce la fracción de droga unida en el plasma, lo que resulta en toxicidad después de dosis terapeúticas normales. La uremia reduce la afinidad de muchas drogas por su sitio de unión en la albúmina, lo que también resulta en peligro de toxicidad a dosis terapeúticas. Tanto la afinidad, como el número de sitios de unión en la albúmina

cambian con cambios en el pH sanguíneo, y con cambios en la temperatura corporal. Por ello, existe la posibilidad de la aparición de efectos adversos a drogas en animales que tengan disturbios en el equilibrio ácido-básico, fiebre o hipotermia.

d) Una importante influencia en la variabilidad de la unión de drogas a la albúmina

es la presencia de otra droga que compita por el mismo sitio de unión. Existen muchos casos trágicos de efectos tóxicos de una droga después de la administración de una segunda que produjo desplazamiento en su sitio de unión.

En general, si una droga se administra a una dosis por debajo de la requerida para

saturar los sitios de unión de las proteínas plasmáticas, cambios en la dosis dentro del rango terapeútico no afecta notablemente la concentración de droga libre en el plasma. Sin embargo, si una droga se une a una determinada dosis en más de un 83% a las proteínas plasmáticas, posteriores administraciones de ella misma, o de alguna otra que compita con sus sitios de unión, puede resultar en un aumento significativo en la concentración de droga libre.

Para determinar el porcentaje de unión de drogas a las proteínas plasmáticas se

toma una muestra de sangre y se dializa. Sólo la droga libre pasará por difusión a través de la membrana de diálisis. Estos estudios también se pueden hacer con ultrafiltración. Una manera común de calcular este porcentaje es tomando muestras de saliva, fluido sinovial, o líquido cerebro espinal, pues sólo la droga libre puede llegar a esos compartimientos, pero esto es válido para drogas liposolubles las cuales pueden atravesar barreras.

La albúmina tiene diferentes sitios de unión y se sabe que una droga es capaz de

unirse a uno o varios de esos sitios, y cada unión puede tener una constante de asociación diferente (Ka). Se puede determinar el número de esos sitios de unión y el Ka para cada sitio de unión utlizando una clase especial de estudios y el uso de las gráficos de Scatchard.

Tabla 3 Agentes que se han reportado como capaces de unirse en más del 75% a la

albúmina plasmática humana. ________________________________________________________

Acidos Bases _________________________________________________________ Acetazolamida Bupivacaína Acido acetilsalicílico Cloropromazina Cloxacilinas Clorfeniramina Difenilhidantoína Clindamicina Furosemida Diazepam Ketoconazole Eritromicina Oxifenbutazona Gentamicina Fenilbutazona Lincomicina Sulfonamidas Mepivacaína Tiopental Propranolol Warfarina Quinidina

_____________________________________________________ Tomado del Compendium of Continuing Education

C) Afinidad especial debido a pH diferentes de algunos compartimientos Para las drogas que son ácidos orgánicos débiles o bases la "fase estable" en la

concentración de la droga en diferentes compartimientos de el cuerpo depende de las diferencias en su pH. Este fenómeno se conoce mejor bajo el nombre de trampa iónica y puede llegar a resultar en una gran diferencia en la concentración de la droga en un determinado compartimiento, en situaciones de equilibrio.

La concentración de una droga en un compartimiento por trampa iónica depende

del hecho de que es la forma no-ionizada de la droga la que atravesará la membrana que separa dicho compartimiento. Pero, una vez que la forma no-ionizada llege al líquido de dicho compartimiento, esta se disociará de acuerdo a su pKa y al pH del nuevo medio, y las formas ionizadas que resulten se quedarán en el nuevo medio, siendo incapaces de intervenir en el establecimiento de equilibrio a ambos lados de la barrera.

Los siguientes son ejemplos de compartimientos corporales de diferente pH: Plasma o líquido extracelular pH 7.4 Líquido intracelular pH 6.8-7.2 Fluido ruminal pH 6.4-6.8 Fluido gástrico o abomasal pH 2 a 4 Fluido intestinal pH 6.8 > 7 Leche pH 6.4-6.8 Saliva pH 8 rumiantes pH 7.5 equinos pH 7.0 carnívoros Orina pH 7-8 herbívoros pH 5-7 carnívoros Aunque la diferencia en pH entre alguno de estos compartimientos es pequeña, las

diferencias en concentración de drogas dentro de ellos en estados de equilibrio puede ser muy grande, especialmente cuando el pKa esta muy cerca a el rango de pH involucrado.

Para tener un modelo que nos pueda servir de ejemplo, supongamos que una

droga (ácido orgánico débil) se administra IV de una manera continua a una vaca lechera a una velocidad tal, que mantiene una concentración plasmática constante de 22 mg/l, en cierto período de tiempo. Nosotros queremos saber la concentración que esta droga alcanzará en la leche en situación de equilibrio. Asumiremos que no existe unión a proteínas, ni en el plasma, ni tampoco en la leche. La unión a proteínas nos produciría un error en los cálculos porque solamente la droga libre pasaría la membrana de la glándula mamaria. Sabiendo el pH de los dos compartimientos, la concentración total de la droga en plasma y el pKa de la droga, nosotros podríamos estimar la concentración que alcanzaría esa droga en la leche utilizando el método gráfico que se detalla debajo. Lo primero es determinar la concentración de droga ionizada y no-ionizada en plasma, luego el la leche y finalmente la concentración de la droga en la leche.

Problema: 1) Estime la concentración de un ácido orgánico débil de pKa 5.4 en la leche. 2) Estime la concentración si la droga fuera una base orgánica débil de

pKa 5.4, 6.4, 7.4, 8.4 y 9.4. La estimaciones de este tipo tienen importancia en la predicción de la

concentración de agentes quimioterápicos dentro de la glándula mamaria, fluido uterino, etc. La distribución de una droga por trampa iónica puede ser cuantificada si se predice la unión a proteínas plasmáticas o si no se toma en cuenta. También es necesario asumir que el único proceso involucrado en el paso de las formas no-ionizadas de la droga es la difusión pasiva (se asume que no existen mecanismos de transporte activo).

Existen métodos matemáticos más exactos para calcular la concentración de una droga de un determinado pKa en varios compartimientos, pero este método gráfico puede cumplir con nuestros objetivos de darnos una idea sobre el proceso y cómo ocurre.

IV) Problemas especiales en distribución de una droga A) Rumiantes. Después de la administración parenteral muchas drogas se distribuyen, hasta cierto

punto, en el lumen y el contenido del tracto gastro intestinal por difusión. La velocidad y la magnitud de esta entrada dependerá de la concentración plasmática de la droga y

de su liposolubilidad. La fracción de la droga que se queda en este compartimiento dependerá del fenómeno de trampa iónica en el caso de ácidos y bases orgánicas débiles.

En los rumiantes, el aparato gastrointestinal y su contenido puede constituir hasta el 20% del total del peso corporal. Si una droga es administrada en base a mg/kg.p.v. a monogástricos y poligástricos, y dicha droga no se distribuye significativamnete en el rumen, ello significa una sobredosis para el rumiante. Por ello, Ud. verá que muchas drogas (por ejemplo: tetraciclinas) tienen una dosis menor en base a Kg de peso vivo en los rumiantes que en los monogástricos. La razón es muy sencilla, si la droga no se distribuye en el rumen, este órgano debe ser excluído del peso vivo total del animal.

Por otra parte, hay drogas que si se distribuyen significativamente en el rumen. En este caso el rumen actuaría como "drenaje" de la droga y contribuiría a disminuir su concentración en sangre, además de los procesos de biotransformación y excreción que existen en todas las especies.

En los bovinos siempre nos debemos preguntar: ¿En que caso el rumen actuaría más significativamente como "drenaje" de drogas: para ácidos orgánicos débiles o para bases?.

B) Distribución de drogas en compartimientos con barreras especiales. Excepto para drogas muy liposolubles, la distribución de drogas dentro de

compartimientos separados de la sangre por membranas epiteliales a capas celulares, tiende a ser lenta, dilatada o quizás incompleta. Ejemplos de tales compartimientos son:

1) El lumen de aparato gastro intestinal 2) Cerebro: separado de la sangre por una pared capilar no filtrable y por células

gliales. 3) Líquido cefalo-raquídeo: separado de los capilares sanguíneos por el epitelio de

los plexos coroideos. 4) Fluido sinovial: separado de la sangre por la membrana sinovial. 5) Humor vitreo y humor acuoso. 6) Circulación fetal: separado de la sangre por una o varias membranas, dependiendo

del tipo de placenta de la especie. Una droga que atraviese la placenta de la rata (placenta hemocorial) y tenga un efecto embriotóxico (parbendazol), no necesariamente debe tener el mismo efecto (mg/kg) en los bovinos con una placenta sindesmocorial.

BIOTRANSFORMACION DE DROGAS INTRODUCION.

Para eliminar el efecto de una droga en el organismo existen dos procesos principales: el de biotransformación y el de excreción.

Biotransformación es el cambio en la estructura química de una droga que tiene lugar por acción enzimática en el cuerpo. Su sinónimo es el de metabolismo de drogas, pero la mayoría prefiere reservar este término para las sustancias endógenas. La vieja terminología de destoxificación no se debería usar porque la biotransformación no siempre conlleva a la formación de productos menos tóxicos.

Las principales funciones del proceso son: 1) Finalizar la acción de una droga (en minutos o segundos). Drogas polares relativamente pequeñas no requiren ser biotransformadas para ser excretadas del organismo. Este es el caso de la metacolina, isoproterenol, succinilcolina, etc. 2) Transformar un gran número de drogas liposolubles en compuestos más polares (generalmente inactivos) de manera que puedan ser excretados. Este proceso es más lento, ocurre de horas a semanas, dependiendo de la velocidad de acceso a los procesos enzimáticos de biotransformación desde los sitios donde la droga esta actuando. Este segundo caso es el que trataremos en este capítulo.

Existen dos tipos de biotransformación a saber: 1) Reacciones de tipo no sintéticas o de fase I. Este proceso transforma una droga relativamente no-polar a un metabolito más polar (hidrosoluble) desenmascarando o creando un grupo polar en su estructura molecular. 2) Reacciones de tipo sintética o de fase II. Este proceso conjuga un grupo polar a una droga o a su metabolito de la fase I, con un compuesto orgánico endógeno, creando un metabolito aún mas polar (frecuentemente cargado o ionizado). La mayoría de las drogas pasan por ambas fases en secuencia ,antes de ser excretadas. Algunas drogas son entera o parcialmente excretadas después de la fase I o de la fase II. Por supuesto, otras drogas pueden ser suficientemente polares para no requerir ningún tipo de biotransformación antes de ser excretadas. Efectos de las biotransformaciones de tipo no sintéticas.

1) Droga activa - metabolito inactivo. La mayoría de las drogas se inactivas despues de la fase I. Ejemplos: pentobarbital, cloranfenicol, cortisol, etc. 2) Drogas activa - metabolito activo. Varias drogas despues de transformarse presentan metabolitos activos. Ejemplos: codeína, diazepam, fenilbutazona, etc. 2) Droga activa - metabolito tóxico. Generalmente son metabolitos menores o intermediarios con capacidad potencial de producir daños orgánicos parenquimatosos, fotosensibilidad, anomalías hematológicas, teratogenicidad o

carcinogenicidad. Ejemplos: cloroformo, promazina, benzopirene, formol (inhalado por estudiantes de veterinaria en sus prácticas de anatomía) 3) Droga inactiva (pro droga) - metabolito activo. Algunas drogas necesitan convertirse en el organismo a su forma activa. Ejemplos: hidrato de cloral, malathion, hetacilina, triamcinolona, acetonide, succinilsulfatiazol, ftalilsulfatiazol, etc. Tipos de reacciones no sintética o de fase I 1) OXIDACION

a. Hidroxilación de anillos aromáticos (fenilbutazona) b. Hidroxilación de cadenas laterales alifáticas (pentobarbital) c. Oxidación de un alcohol (etanol) a un aldehido d. Deaminación oxidativa (tiramina, anfetamina) e. N-dealquilación oxidativa ( morfina) f. O-dealquilación oxidativa (codeína) g. Sulfoxidación (promazina) h. Desulfuración (tiopental, malathión) i. Dehalogenación (DDT, metoxifluorano)

2) REDUCCION a. Reducción a un aldehido (hidrato de cloral) b. Azo o nitro reducción (cloranfenicol) c. Reducción de doble enlace (cortisol)

3) HIDROLISIS a. Hidrólisis de ésteres (atropina, procaína, succinilcolina) b. Hidrolisis de amidas (lidocaína). Los tipos de recciones no sintéticas o de fase I que van a sufrir las drogas dependen de los grupos funcionales que ellas poseen y de su estructura química. Muchas drogas son blanco de más de un tipo de reacción de las citadas arriba, de manera tal que pueden formarse diferentes metabolitos. Existen marcadas diferencias entre especies para la biotransformación de una droga dada. De manera que el tiempo de duración de la acción y el patrón de los metabolitos a formarse va a depender de la especie a la cual dicha sustancia haya sido administrada.

Tipos de reacciones sintéticas o de conjugación (fase II) 1) Glucuronización 2) Sulfatación 3) Acetilación 4) Conjugación con glicina 5) Metilación (todas se detallan más adelante)

Conjugación con el ácido glucurónico. Cuantitativamente es la más importante

a. Muy común para drogas o metabolitos de drogas que contengan OH, COOH, NH2 o SH. El resultado es un compuesto ampliamente soluble que puede ser excretado. b. Reacción catalizada por la enzyma glucuroniltransferasa. c. Esta reacción ocurre normalmente para conjugar la bilirrubina. d. Los gatos son deficientes en la glucuroniltransferasa por ello, su habilidad para eliminar fenoles y salicilatos esta reducida. Sin embargo, ellos pueden conjugar bién la bilirrubina. Para ejemplificar esto, el ácido acetilsalicílico se puede dar en el hombre a la dosis de 35 mg/kg.p.v.,cada 4 o 5 horas, en el perro 25 mg/Kg.p.v. cada 8 horas, pero en el gato la dosis de 25 mg/kg.p.v, cada 24 horas. Si el gato se dosifica al mismo intervalo del hombre, casi con seguridad se le provocaría la muerte. e. Los recién nacidos alcanzan la madurez en la actividad de esta enzima después de los 2 a 3 meses de edad. Cuidado con la administración a un recién nacido, de cloranfenicol u otra droga que deba ser conjugada a la misma dosis del adulto. Ver el mecanismo de la conjugación: Glucosa-1-P + UTP pirofosforilasa UDP-glucosa + Pi UDP-glucosa + 2NAD+ + H2O UDPG-dehidrogenasa UDP-glucuronic acid + 2NADH + 2H+.

UDP-glucuronic acid + RZH glucuroniltransferasa RZ-glucuronic acid + UDP

H puede ser: O, COO, NH, S. Hace unos 15 años se había extendido el uso de glucuronato de sodio en

inyección parenteral con la finalidad de "destoxificar" a un animal de una droga. Se esperaba que el glucuronato se conjugara con la droga y así se promoviera su eliminación. Se pudo verificar que cuando el glucuronato se marcaba con C14 o 3H solamente trazas del mismo aparecían en forma conjugada. Se espera que Ud. pueda explicarse el porque de ese tremendo error terapeútico de unos años atrás.

Hoy se sigue considerando a la glucosa como el mejor protector hepático disponible.

Compuestos que se conjugan con el ácido glucurónico: Tipo Ejemplo (algunos) Alcohol primario Tricloro etanol Fenólico Fenol Enólico Hidroxicoumarina Carboxil aromático Acido benzóico Carboxil heterocíclico Acido nicotínico Amino aromático Anilina Sulfonamida Sulfadimetoxina Heterocíclico Sulfisoxazol Nota: Se sabe que las sulfonamidas desplazan a la billirrubina que se pueda

encontrar unida a sus proteínas transportadoras (albúmina), de manera que la administración de sulfas en pacientes que sufran de ictericia podría agravar el síndrome ictérico

Existen al menos dos tipos de glucuroniltransferasa: La actividad de la primera puede ser inducida por un compuesto denominado 3-

metilcolantreno (3MC) y es la responsable de producir la conjugación de : aminofenol, naftofenol, aminobenzoato, serotonina, etc. El otro subtipo de enzima puede ser inducida por fenobarbital y se sabe que glucuroniza a: bilirrubina, testosterona, estradiol, cloranfenicol, morfina, etc. Pero aparentemente pueden existir otros subtipos. Esta enzima es difícil de aislar porque se encuentra muy ligada a las membranas y es resistente a la purificación.

Conjugación con acetato.

a. Acetato en la forma de acetil Co A, se une en presencia de enzimas transacetiladoras a grupos OH de compuestos endógenos. Este es el caso de la colina que se acetila para transformarse en acetilcolina. La acetilación tambien acurre en los grupos NH2. b. La acetilación de drogas tiene lugar en las células del sistema retículo endotelial. c. El mejor ejemplo es la acetilación de la sulfonamidas, cuyo grupo amino aromático y el grupo sulfamil pueden acetilarse. d. Para muchas sulfonamidas (pero no todas), la acetilación es una excepción a la regla general de que los metabolitos conjugados son más hidrosolubles que la droga que les dió origen. Muchas sulfonamidas conjugadas son menos liposolubles pero también menos hidrosolubles , que la forma no acetilada. El resultado es una disminución en la reabsorción de la droga filtrada y luego conjugada desde los túbulos renales, pero existe el peligro de precipitación de los cristales de la droga acetilada en los túbulos, originando cristalurias, hematúrias y daños renales. e. Los perros y los zorros no pueden acetilar los grupos aminos aromáticos de las drogas, pero otras especies, si lo pueden hacer. f. En general la acetilación de grupos OH de drogas exógenas NUNCA ocurre en ninguna especie. Pero si ocurre en grupos OH de sustancias endógenas como la acetilcolina.

Entre algunos compuestos que se acetilan tenemos: Isoniazida (compuesto anti tbc), sulfametazina, ácido para amino benzóico, hydralazina, procainamida, etc.

Metilación

a) La finalidad de esta conjugación es la de disminuir la polaridad de la droga exógena. Esto es lo contrario del proceso que tiene lugar en otras reacciones de conjugación. b) Involucra la transferencia de un grupo metílico desde una co-enzima (S-adenosilmetionina) a grupos tales como: fenoles, tioles. c) S-adenosilmetionina se sintetiza a partir de la metionina y el ATP l-metionina + ATP metil adenosil transferasa - S-adenosilmetionina + Mg++ PPi + Pi d. Una enzima metil transferasa cataliza la transferencia del CH3 desde la S-adenosilmetionina y lo une a grupos OH, SH o NH2. e. Algunos compuestos endógenos pueden ser metilados. Tal es el caso de la biosíntesis de epinefrina a partir de norepinefrina catalizada por la enzima N-metil transferasa que se encuentra en la medula de las adrenales. Todas las catecolaminas son inactivadas por la catecol-O- metiltransferasa; también la histamina, estradiol, tiroxina. Algunas de esas reacciones no dan lugar a metabolitos más hidrosolubles. e. La reacción de metilación más importante es la metilación de N terciarios para formar compuestos cuaternarios del amonio (NH3 a NH4+) Tal metabolito es altamente hidrosoluble (no pasa membranas). Los compuestos derivados del amonio cuaternario tampoco se absorben si se dan por vía oral (curare, neostigmina). Uno de los metabolitos de la nicotina es un ejemplo de cuaternarización por metilación Algunas sustancias que se metilan: Norepinefrina a epinefrina Serotonina a N-metilserotonina normeperidina a meperidina Histamina a 1-N-metilhistamina Acido cafeínico a ácido ferúlico o iso-ferúlico N-acetilserotonina a melatonina

Conjugación con sulfato a. Los compuestos que pueden sulfatarse son: fenoles, alcoholes (primarios o secundarios), hidroxilaminas, esteroides, sales biliares, etc. b. Amerita de la activación del sulfato que ocurre en dos pasos: 1) Formación de la adenosina 5-fosfosulfato (APS) ATP + SO4= _________ adenosina 5-fosfosulfonato + PPi 2) Formación de 3-fosfoadenosina 5-fosfosulfonato (PAPS)

adenosina 5-fosfosulfonato + ATP Mg++ PAPS + ADP. c. Las enzimas que transfieren el sulfato desde el PAPS a la droga se denominan sulfokinasas. d. Entre los compuestos endógenos que son biotransformados por la sulfokinasas estan: heparina, condroitin sulfato, esteroides, ácidos biliares. e. Los cerdos son hasta cierto punto deficientes es esta vía metabólica.

Conjugación con glicina (u otros amino ácidos.)

a. Otros amino ácidos (a.a.) que pueden conjugar drogas son: glutamina, ornitina, taurina. b. La conjugación con glutation es importante para la formación de algunos compuestos endógenos (leucotrienos) y en la biotransformación del acetaminofeno (después de su N-hidroxilación microsomal). c. Un ejemplo de conjugación de a.a. con drogas es la conjugación de la glicina con la aspirina para formar ácido salicilúrico o la conjugación de la glicina con el ácido benzóico para formar ácido hipúrico. En el caso de la aspirina, la conjugación con glicina es un metabolito minoritario, en comparación con la conjugación con ácido glucurónico. Sitios donde pueden ocurrir estas biotransformaciones. A) Tejidos y órganos a. Hígado. Cuantitativamente el más importante b. Riñones c. Mucosa intestinal 4. Pulmones. 5. Otros tejidos: músculo, células sanguíneas, células gliales, neuronas, tejido

conectivo. Muchas drogas se metabolizan hasta cierta extensión en el tejido donde actúan.

6. Microflora del rumen, ciego y colon. Principalmente reacciones de reducción e hidrólisis. Esto es importante para saber la vía de administración en algunas especies. Por ejemplo, los glucocorticoides se biotransforman totalmente en el rumen y son totalmente inefectivos en esta especie cuando se dan VO.

B) Sitios subcelulares a. Plasma (colinesterasa inespecífica) b. Membrana celular (acetilcolinesterasa) c. Membrana mitocondrial (Monoamino oxidasa, MAO) d. Citoplasma (sulfocinasas, COMT) e. Retículo endoplásmico liso. Las membranas de éste en forma aislada se reconstituye en vesículas o pequeños cuerpos (somas) que se denominan microsomas. El término microsomal sólo refiere la técnica del subfraccionamiento subcelular de los organelos. Durante la ultracentrifugación diferencial de los homogenizados de tejidos la fracción que sedimenta a 105.000 x g está formada principalmente de fragmentos del retículo endoplásmico liso. Cuando se ven al

microscopio electrónico lucen como pequenas burbujas que se denominaron microsomas. Tipos de drogas biotransformadas por enzimas microsomales 1) Solamente las drogas liposolubles que puedan pasar a través de la membrana celular y luego la fase lipídica de la membrana del retículo endoplásmico liso, pueden ser substrato de estas enzimas. 2) Las principales reacciones no-sintéticas o de fase I (oxidación, reducción hidrólisis) pueden ser realizadas por las enzimas microsomales. Existen enzimas no microsomales que catalizan los mismos tipos de reacciones para las drogas menos liposolubles. De las diferentes reacciones de fase II o de conjugación estudiadas, solamente la conjugación con el ácido glucurónico puede ser llevada a cabo por los microsomas. Enzimas Microsomales de Función Mixta (MFO, MMFO o monoxigenasas) a. Es el sistema enzimático microsomal que mejor se conoce. b. Esta formado por un sistema de transferencia de electrones que requiere de NADPH y oxígeno molecular y contiene los componentes catalíticos siguientes: 1) Un citocromo que se une a las drogas con el fin de oxidarlas. Este

componente se denomina Citocromo P450, porque en forma aislada y en combinación con el monoxido de carbono tiene un pico de absorción a 450 nm.

2) Una flavoproteína (citocromo P450 reductasa) la cual utiliza NADPH. Un ejemplo de biotransformación por MFO es el de la anfetamina, la cual no es

degradada por la MAO y suficientemente liposoluble para penetrar dentro del retículo sarcoplásmico liso. La anfetamina es hidrolisada o deaminada oxidativamente por MFO. Este proceso toma más tiempo que la deaminación oxidativa, por ejemplo de la tiramina por la MAO a nivel mitocondrial, y esto es la razón de el mayor tiempo de acción de la anfetamina. Drogas que se biotransforman en proporciones variables por enzimas microsomales. acetilpromazina digoxina pentobarbital acido acetilsalicílico difenilhidantoina fenobarbital apomorfina dipirona fenilbutazona bupivacaína disofenol prazocin butorfanol doxopram propranolol carbenicilina estradiol quinidina cloranfenicol meperidina reserpina cloropromazina metoxifluorano sulfonamidas colesterol metronidazol tiamilal dantrolene morfina trimetoprim dexametasona naloxone vitamina K diazepam neostigmina warfarina dietiletilbestrol pentazocina

_________________________________________________________ Tomado de Continuing Education 5 (10),842,1983. Ejemplos de inhibidores de la actividad de las enzimas microsomales

Monoxido de carbono Tetracloruro de carbono Cloranfenicol Parathion y malathion Quinidina SKF 525 (experimentación, es irreversible)

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Inductores de las enzimas microsomales Cloropromazina promazina DDT diazepam estradiol difenhidramina difenhidantoina griseofulvina hexobarbital metoxifluorano pentobarbital progestágenos fenobarbital testosterona fenilbutazona ____________________________________________________

Tomado de Continuing Education 5 (10),842,1983. Usos de la inducción microsomal 1) Eliminación de la bilirrubina en la ictericia del recién nacido induciendo las enzimas microsomales con fenobarbital o de la intoxicación por DDT por inyección de fenobarbital. Precauciones: 1) Induccion microsomal (fenobarbital, costicosteroides, fenilbutazona) y efectos extremadamente tóxicos de los anestésicos por inhalación de tipo halogenados. 2) Administración concomitante de dos drogas, si una de ellas es inductora de los microsomas producirá una tolerancia aparente a la segunda droga. 3) Si dos drogas se estan dando concomitantemente y la que tiene efecto inductor se elimina del tratamiento, la dosis de la segunda droga debe ajustarse a la nueva situación biodegradativa. Ejemplo diazepam y warfarina a un mismo paciente. Si el diazepam se elimina del tratamiento, la dosis de warfarina debe disminuirse al deprimirse su degradación. Si esto no se toma en cuenta el paciente podría comenzar a tener hemorragias. 4) Si un animal le llega con el metabolismo microsomal inhibido (tratado con cloranfenicol, o ligeramente intoxicado con malathion) algunos agentes que son metabolizados por esas enzimas tendran efecto muy prolongado (por ejemplo, si lo anestesia con pentobarbital en lugar de que el barbitúrico tenga su acción hipnótica por 30 min la acción puede prolongarse hasta por 24 horas). En grandes animales donde el cloranfenicol aún continúa usándose, a pesar de su prohibición por el FDA de los Estados Unidos, la inhibición del metabolismo microsomal es un efecto a ser considerado.

ESTANDARIZACION DEL EFECTO DE LAS DROGAS

En esta sección revisaremos los principales conceptos farmacológicos

relacionados con la estandarización biológica de las drogas, los tipos de curvas dosis-respuesta que se pueden obtener, la valoración de los tipos de antagonismo usando curvas dosis-respuesta y los conceptos sobre DE50%, Dl50%, margen de seguridad.

Intuitivamente, se asume que para cualquier droga existe una dosis mínima

(umbral) debajo de la cual no se obsevan respuestas visibles y que existe una dosis máxima que produce una respuesta tope, la cual no puede aumentarse más, aunque se continúe aumentando la dosis. Entre estos dos extremos de los efectos mínimos y los máximos de una droga, se asume que la respuesta se incrementa progresiva-mente con el incremento de la dosis.

El propósito de esta sección es el de describir la naturaleza, bases y uso de las

relaciones cuantitativas entre la dosis de una droga ( o la concentración en la vecindad del receptor) y la respuesta a la misma. Hay dos tipos de relación dosis-respuesta a ser consideradas. La primera se conoce como relación de tipo cuantitativa o gradual, y la segunda como de tipo cuantal o del todo o nada.

I) Relación dosis-respuesta de tipo cuantitativa Definición: Tiene que ver con la relación entre la dosis y el grado o la magnitud de la respuesta de un determinado órgano aislado o de el animal entero. Ejemplos de la relación entre: 1) La dosis de norepinefrina (NE) y la magnitud del incremento en la presión sanguínea 2) La dosis de insulina y el grado de disminución de la glucosa sanguínea. 3) La dosis de heparina y el aumento del tiempo de coagulación. 4) La concentración de acetilcolina (Ach) y el grado de contración de un segmento aislado de intestino. Observación: Cada vez que Ud. administra una droga y cuantifica (“tantea”) su efecto, (ejemplo: tiopental para producir anestésia) esta haciendo uso de una relación dosis respuesta de tipo gradual.

A) Estudio de la relación dosis-respuesta de tipo gradual. 1) Método

a) Se usa solamente un tejido aislado o un animal por experimento que sería la unidad de respuesta (objeto de prueba) b) El objeto de prueba se expone secuencialmente a diferentes drogas o a diferentes concentraciones de una droga que este en estudio. c) El grado o la magnitud de la respuesta para cada concentración de la droga se registra en una escala continua.

d) La única variable en este tipo de estudio es la dosis. e) El estudio se repite las veces que sean necesarias con la finalidad de que tenga validez estadística.

2) Resultados a) Para un gran número de drogas (las que interactúan con receptores específicos), la gráficación del grado de respuesta versus la dosis de la droga en escala aritmética da lugar a una curva hiperbólica (ver la figura 4-1) b) Si los mismos datos son graficados en papel logarítmico se obtiene una curva sigmoidea de los resultados. (ver figura 4-2). Esta es la forma más común de expresar los resultados, puesto que un amplio rango de dosis pueden incluirse en el gráfico y porque la sección intermedia de la curva se aproxima a una recta, lo que facilita la comparación entre datos.

Figura 4-1 Figura 4-2

Figura 4-1 y 4-2: Se representa la curva dosis respuesta para el efecto de la acetilcolina sobre un segmento aislado de ileum de acure. La dosis indica la concentración de la droga que se colocó en el

baño para órganos aislados. B) Bases teóricas para la relación dosis respuesta de tipo gradual 1) Por lo arriba expuesto resulta obvio que la respuesta no es proporcional a la dosis, sinó que es una función hiperbólica de ella (o una función sigmoidea del log de la dosis). Esta clase de relación es común para muchas clases de fenómenos químicos y biológicos; por ejemplo: a) La gráfica del % de ionización de un ácido orgánico débil versus el pH. b) La gráfica del porcentaje de una droga en plasma que se une a las proteínas versus la concentración total de la droga. c) La gráfica de la velocidad de una reacción enzimática versus la concentración del substrato.

Todos estos ejemplos representan equilibrios químicos que obedecen a la ley de acción de masas. 2) Se propuso en 1933 (A. J. Clark), y actualmente es aceptado, que para la mayoría de las drogas una relación dosis respuesta de tipo gradual refleja un equilibrio químico entre la droga libre, el receptor libre y el complejo droga-receptor. K1 [D] + [R] [DR] K2 Para que los postulados de Clark tengan validez se debe asumir lo siguiente: a) La droga libre esta presente en exceso en comparación con el número de receptores, de manera que la unión de la droga a los receptores no cambia la concentración de la droga libre significativamente. b) Todos los receptores para una determinada droga son igualmente accesible a la misma. c) La magnitud de la respuesta para una droga dada es directamente proporcional a la fracción de el total de receptores ocupados por moléculas de dicha droga. C) Usos de los estudios de relación dosis-respuesta de tipo gradual 1) En determinar la efectividad (eficacia) de varias drogas con el mismo tipo de acción. a) No todas las drogas que tienen el mismo tipo de acción son capaces de producir el mismo grado de repuesta máxima. Por ejemplo: tanto la codeína como la morfina son capaces de producir analgésia (alivio del dolor), pero el máximo grado de analgesia que se consigue con morfina es considerablemente mayor que el producido por la codeína, no importa cuan grande sea la dosis de codeína. Se debe decir que la efectividad o eficacia de la morfina como analgésico es mayor que el de la codeína. b) En la figura 4-3, la curva log de la dosis-respuesta para la droga A (por ejemplo: morfina) y la droga B (por ejemplo: codeína), muestra que la droga A produce un mayor grado de respuesta que el producido por la droga B. Si la droga A y B son capaces de actuar sobre el mismo tipo de receptores (como es el caso del efecto analgésico de la morfina y codeína sobre los receptores µ), entonces se dirá que la droga A tiene una actividad intrinseca mayor a nivel del receptor que la droga B.

Figura 4-3: Curvas log de la dosis respuesta para tres tipos de drogas con el mismo tipo de

acción C) Dos drogas con el mismo tipo de acción pueden actuar sobre diferentes tipos de receptores. Por ejemplo: histamina y acetilcolina, ambos producen contracción de la musculatura lisa bronquial, pero actuando sobre receptores H1 y muscarínicos, respectivamente. En este caso, una diferencia en el grado máximo de contracción producido por ambas drogas no implica absolutamente nada acerca de la actividad intrínseca de las mismas a nivel de su propio receptor. D) Una diferencia en eficacia entre dos drogas con el mismo tipo de acción es una consideración terapeútica válida en la selección de una droga en lugar de otra. Por ejemplo: si se intenta aliviar un dolor de tipo severo, Ud. debería seleccionar a la morfina en lugar de la codeína, pero si el dolor es moderado, la codeína podría ser una buena elección. 2) Determinación de la potencia relativa de varias drogas con el mismo tipo de acción.

a) Algunas drogas requieren dosis más elevadas para producir una determinado magnitud de respuesta que la que ameritan otras. Drogas que requieren dosis más altas para producir un efecto tendrán un Kd mayor y un Ka (1/Kd) o constante de asociación menor en comparación en comparación con drogas más potentes. El Ka nos dice de la afinidad de la droga por su receptor y es una expresión de la potencia de la misma. A mayor constante de asociación o constante de afinidad (como la prefieran llamar) , mayor será la potencia de una droga y menor será la concentración que se necesitaría para obtener un efecto deseado. b) En la figura 4-3, la droga A es más potente que la droga B y que la droga C. La droga C es la menos potente de las tres. Pero note que la droga C tiene una mayor eficacia, pero una menor potencia que la droga B. Estas dos propiedades de potencia y eficacia son independientes entre si. c) Una diferencia en la potencia entre dos drogas es un parámetro que raramente tiene importancia en la toma de desición de cuál droga usar. En la práctica si Ud.

consigue en efecto deseado con una droga a la dosis de 1 µg/Kg o con 1 mg/Kg, ¿Qué diferencia puede haber, desde el punto de vista terapeútico?. Pero si la droga es tan poco potente que necesita de 500 mg/Kg, el volumen que se debe administrar y la concentración sería tan alta, que sería defícil de manejar. Otra consideración importante a la hora de hacer una selección el costo de las drogas por miligramos, más que el costo por la dosis total. Un ejemplo de un grupo de drogas con el mismo tipo de acción pero ampliamente diferentes en potencia es el de las tiacidas (diuréticos). El primer tiacídico que se desarrolló fué la clorotiacida, la cual es efectiva en el perro a la dosis de 1.25 mg/kg. Un diurético desarrollado posteriormente la hidroclorotiacida, es efectivo a la dosis de 0.05 mg/kg, mientras que el más nuevo de ese grupo la bendroflumetacina necesita sólo de 0.01 mg/kg, para tener la misma efectividad. Las tres drogas tienen básicamente la misma efectividad, pero difieren en potencia más de 100 veces.

Este punto es bastante interesante y es necesario detenernos en el. Ud. encontrará que muchos vendedores tratan de tomar ventaja de la diferencia entre la potencia de dos medicamentos para venderle la droga X (el de la casa que representa y generalmente el más caro) y no la droga Y. Una justificación del mayor costo de la droga X, es que es mejor porque es más potente. La razón por la cual esta táctica, es la mayor parte de las veces, exitosa entre los profesionales de la salud, y en particular entre los profesionales de la medicina veterinaria, es el pobre entendimiento de la distinción entre eficacia y potencia. Ud probablemente va a oir a muchos de sus colegas e incluso profesores de años superiores usar estos términos incorrectamente y de confundirlos entre si. 3) En la realización de bioensayos. a) Estandarización de drogas. Existen varios preparados de origen biológicos cuya estructura química es demasiado compleja para ser manufacturados analíticamente. La "concentración" de tales preparados o extractos comerciales deben ser estandarizados utilizando ensayos biológicos y no por medios químicos. Su concentración, se expresa en unidades de actividad por mg o ml del extracto. La producción de tales preparados en diferentes laboratorios se realiza comparando su actividad biológica, con los estandares internacionales que son en última instancia los patrones de referencia. Por ejemplo:

Una unidad USP de heparina es la cantidad del extracto que previene por 1 hora, la coagulación de 1 ml de sangre citratada de oveja después de que se le añada 2 mg de CaCl2. Una unidad USP de insulina es la cantidad del preparado el cual baja la glucosa sanguínea de un conejo en ayunas de 2 kgs, a 45 mg% (mg/dl).

En este punto debemos detenernos un poco, para examinar el pobre entendimiento que existe en relación a la estandarización de las drogas. Para comprobarlo pregunte

a un profesional de la medicina lo siguiente: ¿Porqué la penicilina G, la nistatina, insulina, heparina, etc. se expresan en Unidades Internacionales y no en mg?. La respuesta que seguramente obtendrá será incorrecta a pesar de ser un aspecto muy básico de la farmacología.

b) Experimentación. Existen muchas sustancias que pueden ser determinadas mediante el uso de ciertas preparaciones que responden de una manera gradual cuando dicha sustancia se añade a un baño para aislamiento de órganos. Por ejemplo: oxitocina, norepinefrina, serotonina, histamina, acetilcolina, bradicinina, etc. La oxitocina puede cuantificarse en un útero aislado de rata; la norepinefrina en tiras de aorta de conejo; la acetilcolina en un músculo recto-abdominal denervado de rana o sapo; la histamina en segmentos de ileum de acure; la serotonina en el fundus del estómago de la rata; la bradicinina en el fundus del estómago de hamster. El aislamiento del órgano debe hacerse en una solución apropiada (solución Tyrode, Ringer-Clark, Jalon's, Krebs), con suministro mediante burbujas de O2 + 5% de CO2 y utilizando los antagonistas específicos, que en última instancia nos permiten identificar una sustancia. Por ejemplo: si un extracto produce contracción de un músculo estriado y se sospecha que pueda contener acetilcolina, su efecto contráctil debe ser bloqueado por d-tubocurarina; pero si estamos utilizando una tira de intestino dichas contracciones deben ser bloqueadas por atropina. 4) En el estudio de la naturaleza del antagonismo entre drogas a nivel de receptor. Las drogas que poseen tanto alta afinidad como alta actividad intrínseca a nivel de sus receptores se denominan agonistas. Las drogas con afinidad alta por su receptor pero una pequeña o ninguna actividad intrínseca se denominan bloqueadores o antagonistas. Situaciones intermedias se encuentran con drogas que se denominan agonistas parciales, cuya actividad intrínseca es baja o moderada. Exactamente como en el caso de inhibidores enzimáticos, el antagonismo entre drogas puede ser de tipo competitivo o no competitivo. a) Antagonismo de tipo competitivo. 1) La presencia de un agonista y un antagonista en la vecindad de un receptor conduce a una competencia por su ocupación. El grado de respuesta dependerá de la concentración relativa de ambas drogas. Este tipo de competencia de dos drogas por su receptor se ilustra en la figura 4-4.

Figura 4-4 Curva log de la dosis-respuesta para la acetilcolina sola y en presencia de dos

concentraciones diferentes de atropina (0.0002 y 0.002 µg/ml).

a) La presencia de un antagonista de tipo competitivo produce un desplazamiento de la curva paralelo y a la derecha de la curva log de la dosis-respuesta de el agonista solo. Por cada unidad de logaritmo de incremento en la concentración del antagonista se produce una unidad de logaritmo en el desplazamineto de la curva hacia la derecha. La respuesta máxima no cambia b) El antagonismo de tipo competitivo es reversible. Si una determinada concentración del antagonista esta presente a nivel del receptor, aumentando suficientemente la concentración del agonista, se puede llegar a conseguir un 100% de respuesta.

2) La habilidad de una droga de producir un antagonismo de tipo competitivo se expresa como un valor pA2. Se define como pA2 a el logaritmo negativo de base 10 de la concentración molar del antagonista (A), el cual reduce la respuesta de una dosis doble del agonista, a el nivel de una dosis sencilla. 3) Ejemplos de drogas antagonistas de tipo competitivo son:

Atropina a nivel del receptor muscarínico Hexametonio a nivel del receptor nicotínico ganglionar Fentolamina a nivel del receptor adrenérgico alfa. Propranolol a nivel del receptor adrenérgico ß. Tripelenamina a nivel del receptor histamínico H1. Naloxone a nivel del receptor opioide µ

b) Antagonismo de tipo no-competitivo. 1) Si un antagonista se une covalentemente a el receptor o si actúa en otro sitio que no es el receptor, pero inhibe de esta forma la activación del mismo, entonces hablaremos de un antagonismo de tipo no-competitivo. En la figura 4-5 se ilustra este tipo de antagonismo.

Figura 5-5. Curva log de la dosis-respuesta para la epinefrina sola y en la presencia de

dibenamina, un bloqueante de los receptores adrenérgicos alfa.

a) La presencia de un antagonista de tipo no-competitivo disminuye tanto la pendiente como la máxima respuesta de un agonista. También desplaza la curva hacia la derecha, pero de una manera diferente. b) En presencia del antagonista, el aumento en la concentración del agonista no restablece una respuesta 100%. El bloqueo es irreversible en el caso de antagonistas no-competitivos que se unen covalentemente al receptor, hasta que acciones enzimáticas o la síntesis de nuevos receptores tomen lugar. 2) Ejemplos de drogas que son antagonistas no-competitivos son:

Fenoxibenzamina a nivel del receptor adrenérgico alfa. Dibenamina a nivel del receptor adrenérgico alfa. Organosfosforados a nivel de la enzima colinesterasa (considerada como un receptor para la Ach, por algunos autores).

De esta manera, las curvas dosis-respuesta de tipo gradual son muy útiles en definir que tipo de antagonismo tiene una droga contra otra a nivel de receptor. Existen otros tipos de antagonismos además del antagonismo a nivel de receptor, denominado por algunos autores como antagonismo farmacológico. Ellos son: Antagonismo fisiológico: Es cuando dos agonistas tienen efectos opuestos pero actuando a través de mecanismos fisiológicos diferentes. Por ejemplo; el uso de epinefrina para combatir la hipotensión arterial producida por la anestésia epidural alta.

Antagonismo químico: Es cuando una droga interactúa directamente con otra para inactivarla. Por ejemplo: el uso de un agente quelante (EDTA) para combatir la toxicidad producida por una sobredosis de calcio. II) Relación dosis-respuesta de tipo cuantal

Definición: Tiene que ver con la relación entre la dosis y la incidencia o frecuencia de respuestas dentro de una determinada población. Ejemplos: La relación entre: 1) La dosis de pentobarbital y el porcentaje de ratas que presentan bloqueo en el reflejo de enderezamiento. 2) La dosis de penicilina y el porcentaje de animales curados de una infección bacteriana experimental. 3) La dosis de tiabendazol y el porcentaje de animales curados de parásitos gastro-intestinales. 4) La dosis de PgF2 alfa y el porcentaje de animales que mostraron celo entre las 80 y 90 horas después de la administración.

A) Estudio de la relación dosis respuesta de tipo cuantal 1) Método: a) El número de animales debe ser suficientemente numeroso para asegurar significación estadística, porque cada animal es una unidad de estudio. b) Existen dos formas que pueden utilizarse para estudio de una droga utilizando esta relación.

1) A cada uno de los animales se les da una pequeña dosis la cual se incrementa de una manera gradual hasta que se observe la respuesta que se busca (por ejemplo: aritmias cardíacas, anestesia, muerte), de esta forma el rango de la dosis se cubre para cada uno los animales. 2) Los animales pueden ser divididos al azar en pequeños sub-grupos y cada uno de los cuales recibe una dosis sencilla. Este es el diseño más común.

c) En este tipo de estudio existe un criterio del todo o nada o del si o no para cada nivel de dosis. La magnitud de la respuesta no se toma en cuenta (si esta medio muerto o medio preñada, no es importante). Lo que interesa es si la respuesta ocurrió o no ocurrió. d) En este tipo de estudio existen dos variables que se toman en cuenta. La dosis y la diferencia biológica en sensibilidad entre animales de una población. En la figura 4-6, Ud. puede apreciar que los animales ubicados en las barras de la izquierda son muy sensibles a el alcohol, ya que una pequeña dosis es suficiente para provocar en ellos un paro respiratorio, en cambio los animales que se ubican en las barras de la derecha son muy resistentes a el alcohol. Pero por estadística sabemos que el 68% de los animales van a tener paro respiratorio a una dosis de 5.58 g/kg ( + 1DS) y que el 95% sufrirá del paro a una dosis de 5.58 g/kg ( + 2DS's). Ver la figura 4-8.

2) Resultados:

a) Si se usa el método de dosis creciente a cada animal (descrito en b-1). Por ejemplo: se toma una rata cada vez y se le comienza a inyectar una dosis cada vez mayor de una droga (alcohol o algún otro) , hasta que se obtiene en efecto deseado (muerte por paro respiratorio, en nuestro caso), se obtiene una distribución de frecuencia en forma de campana, que puede también ser graficada en forma de curva normal. Ver figura 4-6.

Figura 4-6: Histograma de frecuencias de la incidencia de paro respiratorio causado por el

incremento en la dosis de alcohol etílico en un grupo de 130 ratas. El experimento anterior puede transformarse a una gráfica de frecuencia acumulativa de respuesta. Para ello se sumarían los animales que responden positivamente a una dosis con aquellos que responden a dosis previas. Expresando los resultados de esta manera se obtiene una curva sigmoidea que se muestra en la figura 4-7.

Figura 4-7: Gráfica de la frecuencia acumulativa de la respuesta de los datos de la figura 4-6.

Figura 4-8: Curva normal de frecuencia. En la misma los valores de la media y mediana son

idénticos. b) Si se usa el método de los sub-grupos entonces los resultados se expresan como el % de los animales que responden en cada sub-grupo versus el nivel de dosis para cada sub-grupo. La figura que resulta de esta manera es una curva sigmoidea que podría parecerse a la de la figura 4-7.

B) Bases teóricas de la relación dosis respuesta de tipo cuantal.

1) La forma de campana de la curva de distribición de frecuencias implica variabilidad en la sensibilidad a una droga.

a) Si la dosis se grafica en escala aritmética la curva tiende a ser algo torcida y con una cola larga hacia la derecha, donde las barras de toxicidad se localizan, en lugar de una curva Gaussiana simétrica (normal). b) Si la dosis se grafica en escala logarítmica la curva tiende a normalizarse, es decir, se hace más simétrica

2) La mayoría de los animales responden a una dosis ubicada en la mitad del rango, cercana a la dosis efectiva media. La desviación estandard (DS) de la dosis efectiva media puede calcularse con facilidad. 1 DS abarcará el 68% de la población, 2 DS's abarcarán el 95% y 3 DS's abarcarán el 99.7%. 3) En el gráfico de la frecuencia acumulativa de la respuesta la dosis efectiva media (la dosis efectiva que produce la respuesta que se esta estudiando en el 50% de los animales o DE50), puede encontrarse por extrapolación de la manera como se ilustra en la figura 4-7. La DE50 es un valor importante para cualquier droga. No porque nos dice que dosis debemos administra clínicamente a un animal, (en terapéutica no estamos interesados en la dosis que va a producir un efecto en el 50% de los animales), sinó porque es la dosis que puede establecerse con el mayor grado de credibilidad estadística en cualquier grupo de animales experimentales. La DE50 es la más confiable cuando se desea comparar una droga con otra, pero no es la que se usa en la práctica clínica común. 4) La pendiente de la curva acumulativa de frecuencia es también muy importante, puesto que ella nos indica el grado de uniformidad o variabilidad con la cual una droga que se este usando produce sus efectos en una población animal. Esto se ilustra en la figura 4-9, en la cual se muestra la curva dosis respuesta de tipo cuantal de dos drogas con el mismo tipo de acción, probadas en el mismo grupo de animales. El valor DE50 para la droga A y B es la misma (se diría que tienen la misma potencia). Sin embargo, la pendiente de la curva dosis respuesta para la droga A es más inclinada que para la droga B. La droga A, por lo tanto, es más predecible en sus efectos cuando se administra a una animal, y es superior a la droga B en este respecto. Un ejemplo de dos drogas que tienen curvas dosis respuesta de tipo cuantal con muy diferentes pendientes serían los depresores del SNC: pentobarbital sódico y cloropromazina (un tranquilizante derivado de la fenotiazina). Cuando se estudia la habilidad de ambas drogas de producir pérdida del reflejo de enderezamiento en cualquier animal, la curva para el pentobarbital sódico es muy pendiente (el rango de la dosis efectiva es suficientemente estrecho) en comparación con la curva para la cloropromazina.

C) Usos de los estudios dosis respuesta de tipo cuantal. Es obvio que la diferencias entre la respuesta de tipo gradual y la cuantal no implica absolutamente nada de la forma como la droga actúa. Casi todas las acciones de las drogas (excepto la letalidad) pueden ser estudiada de una manera gradual o cuantal.

Es sólo una materia de decisión el que se escoja medir la magnitud de una respuesta, o de registrar el punto final, si o no, de la misma.

1) Alguno de los propósitos de los estudios de tipo cuantal son los mismos para los estudios de tipo gradual.

a) Para establecer comparaciones de la potencia de una droga ( en el caso de los estudios cuantales el valor que se compara es el de DE50) b) Para la estandarización de drogas por bio-ensayos; por ejemplo:

La estandarización del polvo de digital NF se realiza determinando la DE50 de efecto letal en palomas en comparación con un estandard de referencia (1 unidad = 0.1 mg de digitoxina). El extracto de curare se estandariza con el ensayo de la caída del cuello en el conejo. 1 unidad es la cantidad justa para producir pérdida del tono de los músculos del cuello en el 50% de los conejos que se ensayen. Actualmente nadie usa más el polvo de las hojas del digital, ni el extracto de curare, puesto que ya se cuenta con la digoxina y la d-tubocurarina. Pero son dos buenos ejemplos de viejos bio-ensayos que permitieron el uso clínico de esos productos naturales por muchos años.

2) Una aplicación muy importante de los estudios dosis respuesta de tipo cuantal son los ensayos de seguridad y toxicidad durante el desarrollo de una droga nueva. a) Si se toma cualquier droga y se administra a diferentes dosis a varios sub-grupos de animales se obtiene una curva dosis respuesta para el "efecto terapeútico" y por consiguiente la DE50 se puede estimar. Si la dosis se eleva por encima de su rango terapéutico aún más, se obtiene otra curva para el efecto tóxico o letal de dicha droga que se denomina DL50 (la dosis letal en el 50% de los animales). Ver la figura 4-10.

Figura 4-9: (Derecha) Curva acumulativa de frecuencias-respuesta para dos drogas (A y B) con el mismo tipo de acción y las mismas DE50's. Figura 4-10: (izquierda) Curva acumulativa de frecuencia-respuesta para el efecto terapeútico (DE) y el efecto letal (DL) de una droga. El índice terapeútico = DL50/DE50 = 3 para esta droga

b) La relación entre la dosis letal y la dosis terapéutica tiene mucha importancia. DL50 = Indice Terapéutico (IT) DE50 El índice terapéutico es una medida del margen de seguridad de una droga. En general, una droga con un IT de 10 es suficientemente segura para ser prescrita sin vigilancia médica. Las drogas con un IT de 5 deberían prescribirse bajo supervisión profesional y drogas con un IT de 2 o menos deben ser administradas sólo por profesionales expertos en el área. Varias de las drogas que tienen usos veterinarios tienen un IT menor de 2, entre ellos tenemos: anestésicos generales, relajantes de la musculatura esquelética, glucósidos cardíacos, anti-neoplásicos, algunos antiparásitarios (coumafos), etc. c) Puesto que uno en realidad esta interesado en saber la dosis que es efectiva para casi todos los animales, pero con una toxicidad casi nula, un índice de seguridad más relevante que el DL50/DE50 es el DL1/DE99. DL1 = Factor de seguridad verdadero (FSV) DE99 Cualquier FSV con un valor superior a 1 se considera aceptable y tiene más utilidad clínica. La razón por la cual el IT es citado más que el FSV es que se necesita un enorme número de animales para poder determinar el DL1 y la DE99 con un grado estadístico de credibilidad (recuerden que en en esa área del gráfico se encuentran las porciones curvas de la sigmoidea). En cambio la DL50 y la DE50 pueden determinarse con un número de animales muchísimo más pequeño. d) La pendiente de la curva dosis-respuesta de tipo cuantal para el efecto terapéutico y letal de una droga, también tiene relevancia para la estimación de la seguridad. La razón por la cual la pendiente es importante se debe a la influencia en los valores DE o DL1 y DE o DL99. Esto se ilustra en la figura 4-11. En esta figura los valores de IT para la droga A y B son idénticos, pero los valores para el FSV son muy diferentes. La droga A claramente es más segura porque las curvas dosis-respuesta para el efecto terapéutico y letal no se sobreponen en la escala de la dosis. Por el contrario, la dosis de la droga B que se necesita para producir el efecto terapéutico en algunos animales, es la dosis tóxica para otros de la misma población.

Figura 4-11: (izquierda) Curvas de la frecuencia acumulativa-respuesta para el efecto terapeútico (DE) y letal (DL) de dos drogas (A y B) con el mismo tipo de acción. Figura 4-12: (derecha) Curva de la frecuencia acumulativa-respuesta para el DE y DL de una droga C que no muestra paralelismo entre ambas curvas. e) Las curvas para el efecto terapéutico y letal de una droga podrían no presentar paralelismo. Cuando esto ocurre una explicación para ese fenómeno es que el efecto terapéutico y el letal se producen por diferentes mecanismos, o que el efecto terapéutico ocurre en un órgano y el letal en otro órgano diferente del cuerpo.

FARMACOCINÉTICA.

La farmacocinética estudia los factores que determinan la magnitud y el curso

de los niveles de una droga en el organismo. La dosis, el intervalo de administración y la rata de excreción de las drogas en condiciones de salud o enfermedad son de interés clínico. Si una droga comercial debe administrase a la dosis de 5 mg/kg, dos a tres veces al día, ¿porqué no se administra mejor a 20 mg/kg cada 24 horas?. Si se hace esta deducción podría caerse en un error fatal. El clínico debe conocer los factores principales que afectan la actividad de una droga y ellos son: vida media biológica (t 1/2), clearance y el volumen de distribución (Vd).

Muy probablemente el estudiante encontrará los principios básicos de esta

disciplina muy difícil de entender, muy matemáticos y sin aplicación práctica. Hoy la etiqueta de los productos comerciales contienen informaciones sobre t 1/2, clearance y Vd, por ello, el clínico debe saber lo que eso significa y como usar esos valores para cambiar los parámetros de administración de una sustancia dependiendo de su Concentración Efectiva Mínima (MEC) y su Concentración Tóxica Mínima (MTC). También para tomar decisiones sobre el sacrificio de animales para el consumo humano con valores residuales mínimos de una droga previamente suministrada. Hoy con el uso de microcomputadoras se facilita tremendamente el manejo de gráficos y modelos mátemáticos. El cálculo de los parámetros farmacocinéticos son relativamente fáciles. Solamente necesitamos comprender y discutir lo que ello

significa para entender la medicina de hoy y adelantarnos un poco hacia el futuro, tomando en cuenta que la mayoría de los médicos actuales no recibieron, las bases fundamentales de esta disciplina.

Estan disponibles 3 artículos publicados en el Compendium on Continuing

Education que esperamos le ayuden a suavizar el intento de estudiar esta disciplina.

I) Información Introductoria: a) Datos experimentales que se necesitan. Se sabe que la concentración de una droga en la vecindad del receptor no puede ser facilmente determinada en el animal intacto. Sin embargo, esto si puede determinarse en el plasma y se asume, que dicha concentración plasmática refleja la concentración de la droga a nivel del receptor ( o su sitio de acción). De esta manera, los estudios farmacocinéticos utilizan los valores plasmáticos de la droga (o en otros fluidos de fácil obtención), como datos experimentales. Después de la administración inicial de una droga, se toman muestras secuenciales durante un período de tiempo o durante el curso de la terapia con un medicamento. La concentración de la droga en las muestras se grafica (eje de la Y) en contra del tiempo (eje de la X).

Se puede usar en el eje de la Y la escala aritmética. En este caso se obtendrá una curva o graficar en papel semilogarítmico para visualizar mejor la precisión de las determinaciones realizadas y la prolongación de la gráfica para estimar el valor de la concentración de la droga en el plasma al momento de la administración (Cpo) Esta graficación puede hacerse manual o utilizando una microcomputadora.

Figura 5-1: Concentración de una droga en plasma en muestras tomadas hasta 1 hora

después de su administración i.v. Las muestras fueron tomadas 5, 10, 15, 20, 30, 40, 50 y 60 minutos. A. Gráfica en escala aritmética. B. Gráfica semilogarítmica de los datos dados en A. Por extrapolación a tiempo 0 min. se puede determinar la concentración de la droga al momento de la administración (Cpo) y se puede calcular la vida media t 1/2. La gráfica de B, ilustra la típicamente la distribución de una droga adaptada al modelo de un compartimiento, que se explica abajo.

b) Modelos de compartimientos usados en la interpretación de los datos. Sin entrar en detalles, la farmacocinética clásica considera al organismo como un sistema de compartimientos que son utilizados para representar los datos experimentales. Estos modelos se usan para simular la "conducta" de la droga en el animal intacto, más que para representar una estructura anatómica real del organismo animal. El modelo de compartimiento que se use, va a depender del tipo de gráfica que se obtenga cuando se grafican los datos experimentales. 1) Modelo abierto de 1 compartimiento:

Se asume que la droga se distribuye en forma homogénea en todo el organismo animal en relación a su velocidad de entrada y eliminación de todas las partes del volumen en el cual se distribuye. Este es el modelo más simple y uno de los que usaremos más en los ejemplos que se ilustrarán, pero no es el que guarda más relación con la realidad del animal. Pero mientras más compartimientos se consideren, se aumenta la complejidad de los cálculos matemáticos. Se debe dejar claro que este modelo sólo se aplica a un grupo muy limitado de drogas, porque aunque la misma se administre intravenosamente y alcance una concentración más o menos uniforme en el líquido extracelular su llegada a los diferentes órganos va a depender del flujo sanguíneo de dicho órgano y de muchos factores ya discutidos.

2) Modelo abierto de 2 compartimientos:

En este modelo se asume que la velocidad de entrada y salida de una droga en algunas partes del organismo es diferente cinéticamente, de la velocidad de entrada y salida del resto del cuerpo. El compartimiento central -que es usualmente el plasma o el fluido intersticial de un órgano de alta perfusión- es donde la droga se distribuye al compartimiento periférico (músculo, rumen, etc.) y de allí es eliminado del cuerpo.

3) Modelo de compartimientos múltiples.

Este modelo se usa cuando existen más de un compartimiento periférico que pueda ser diferenciable. La complejidad de los cálculos es notoria.

c) Definición de los parámetros farmacocinéticos. 1) Volumen Aparente de distribución (Vd). El Vd es una constante que proporcionalmente relaciona la cantidad total de la droga en el cuerpo, en un momento dado, con la concentración plasmática de dicha droga, en ese tiempo. Se asume que la absorción y la distrtibución se han completado. Como los valores de Vd no tienen una correlación precisa con otros parámetros fisiológicos se ha preferido denominar Volumen Aparente de distribución. Por ejemplo, un Vd de 0.25 L en un animal de 1Kg no indica necesariamente que la droga se haya distribuido exacta ni solamente en el líquido extracelular que sería el compartimiento principal del animal, pero si sugiere que este es su principal sitio de distribución. Por otra parte, si tenemos un Vd muy alto de; por ejemplo, 1,65 L para el mismo animal de 1 Kg, ya nos dice muy poco acerca de su distribución verdadera, pero nos indica una marcada concentración de la droga en algunas partes periféricas del cuerpo por unión a los tejidos, trampa iónica, mecanismos de secuestro por ciertas macromoléculas, etc. El Volumen de Distribución a menudo se expresa como Volumen de distribución aparentemente específico (V'd) en litros por kilogramos de peso corporal.

Vd = dosis/Cp0

CpO = Concentración de la droga a t = 0. También abreviado como A. 2) Constante de eliminación ( Kel ). La mayoría de las drogas de uso terapeútico tienen una cinética de eliminación de Primer Orden. Por ello, se puede considerar la ecuación describiendo los cambios en la cantidad de droga en el cuerpo después de una sola dosis I.V. :

-dC = Kel x C1 dt Donde: -dC = son los cambios en la cantidad de droga en el cuerpo. Es negativo porque la

droga se esta eliminando constantemente. dt = son los cambios en el tiempo o los intervalos de tiempo. Kel = velocidad constante de eliminación. C1 = cantidad (elevada a la primera potencia) de droga remanente. Eliminada por

cinética de Primer Orden.

En la eliminación cinética de Primer Orden, la velocidad a la cual la droga desaparece del organismo a través de la biotransformación y/o excreción es tal, que una fracción constante de la cantidad de la droga que permanece en el cuerpo se

elimina por unidad de tiempo. Esta fracción por unidad ( 0.059/hora ) es la constante de eliminación ( Kel) que define la cinética de eliminación de muchas drogas.

En la Figura 5-1A se ilustra la cinética de eliminación de una droga a través del

modelo de un compartimiento. En dicha gráfica se puede saber la concentración inicial de la droga ( a T=0) abreviado Cp0 o A y la Constante de eliminación (Kel). Como la gráfica es una línea se puede decir que:

Cp = A x e Kel (T)

La CpO (abreviada simplemente como A) se estima en la intercepción de la

línea en el eje de la Y. La Kel se determina por la pendiente de la recta (dC/dT). e = base del logaritmo natural = 2,303 (que se aproxima a 2)

Integrando las dos equaciones anteriores, utilizando el logaritmo natural (ln), tendremos:

ln Cp = ln A - Kel ( T ).

La anterior expresada en base a logaritmo de base 10 (log) quedará:

log Cp = log A - Kel ( T ) (2,303)

En la gran mayoría de los textos que analizan la distribución en compartimientos simplifican el cálculo de la Kel. La ecuación simplificada que se usa es:

Kel = ln 2 = 0.693

t 1/2 t 1/2 3) Clearance Corporal Total (TBC). Esta es otra manera de expresar la velocidad de eliminación de una droga del cuerpo y se define como el volumen de plasma totalmente eliminado (cleared) de una droga por unidad de tiempo utilizando todas las vías de eliminación (esto es, biotransformación y excreción). El TBC depende y es proporcional tanto a la Kel como a la Vd.

TBC = Kel x Vd

4) Vida Media Biológica ( t 1/2). Se aplica para drogas que tienen una eliminación de Primer Orden y es un valor constante requerido para que el nivel de dicha droga disminuya su nivel en un 50% . Para una droga con un Kel igual a 0.059/hora la t 1/2 será de 11.7 horas. Para determinar la t 1/2 se asume que los procesos de absorción y la distribución hayan concluido y que no existe entrada adicional de la droga durante la fase de decrecimiento que se esta analizando.

Se puede calcular aproximadamente de la gráfica en papel semilogarítmico mostrado en la Fig. 5-1B. Como se relaciona a la Kel se puede determinar facilmente usando la ecuación:

t 1/2 = ln 2 = 0.693 Kel Kel De esta ecuación fue que se dedujo la fórmula para calcular la Kel que se

mostró más arriba:

Kel = 0.693 t 1/2 Valores estimados de este concepto farmacocinético: A) Estimación de los niveles residuales de una droga en el organismo:

Sabiendo el valor de t 1/2 de una droga en una especie dada, se puede determinar con que frecuencia se debe administrar dicha droga para alcanzar el nivel máximo (plateau) para optimizar una terapia (se discutirá más adelante) y se puede estimar los valores residuales de un medicamento en el organismo para evitar problemas legales en los productos de origen animal. De esta manera, asumiendo una eliminación de Primer Orden y usando el modelo de un compartimiento, se puede saber que fracción de una droga y en que porcentaje permanece en el cuerpo, para un tiempo dado tomado los múltiplos de la t 1/2.

Tiempo después de la última Porción remanente de la droga dosis (en múltiplos de la t 1/2) Fracción Porcentaje 1 1/2 50 2 1/4 25 3 1/8 12.5 4 1/16 6.25 5 1/32 3.125 6 1/64 1.5625 8 1/256 0.3906 10 1/1024 0.097.

Utilizando estos simples datos podemos calcular que una droga con una vida media de 4 horas, necesita de unas 40 horas para que sus niveles en el organismos llegen a tan solo 0.097% de su valor inicial. Pero un tóxico como el PCB (bifenil policlorinado) ( t 1/2 de 30 días) determinado en el tejido adiposo de un bovino en niveles de 2000 ppm, requerirá de más de 300 dias para que alcance niveles residuales tolerables para el consumo humano menores de 1.5 ppm.

B) Relación entre el aumento de la dosis y los cambios en los niveles y duración de acción.

Drogas que se eliminan mediante cinética de Primer Orden producen un aumento desproporcionado en sus niveles cuando se duplica la dosis por vía i.v. En la siguiente figura se ilustra una droga con una t 1/2 de 4 hs, administrada i.v. que duplica su concentración plasmática cada vez que se duplica la dosis; sin embargo, la duración de acción por arriba de su Concentración Efectiva Mínima (MEC) solo

aumenta en una t 1/2 (que es de 4 hs). Los cambios en la duración de acción cuando se duplica la dosis de una droga que tiene una t 1/2 muy corta, son mucho más desuniformes.

Si como profesionales de la medicina duplicamos la dosis de un medicamento deseando duplicar el intervalo de administración, esto no se consigue si la Vida Media de la droga es de 1 hora. Por el contrario, podemos caer muy facilmente en el plano de la toxicidad de ese medicamento, sin lograr prolongar considerablemente su duración de acción.

Mayor éxito se tiene cuando se administran formas farmacéuticas del mismo medicamento que presenten un velocidad de absorción más lenta. Por ejemplo, en lugar de suministrar Penicilina G procaínica en suspensión acuosa, se administra el mismo antibiótico en suspensión oleosa.

Figura 5-2: Relación de la duplicación de la dosis (IV) en la duración del nivel efectivo (MEC) de

una droga en el plasma. En este caso la droga tiene una t 1/2 igual a 4 horas

C) Relación entre la duración de acción y la velocidad de absorción de la droga. Esta relación se ilustra en la Figura 5-3, para la penicilina en solución acuosa administrada IV, IM, SC, oralmente, asi como también en suspensión oleosa. Observese la gran diferencia en relación a la rapidez de eliminación cuando la droga se administra por vía IV, mientras que los niveles plasmáticos pueden llegar a ser 100 veces mayores, cuando se usa la vía IV. Mientras que la penicilina en suspensión oleosa puede alcanzar niveles plasmáticos de efectividad significativamente mayores, sin aumentar mucho su nivel de concentración.

Las drogas que tienen menor velocidad de eliminación muestran progresivamente menores diferencias dependiendo de la vía de administración.

Figura 5-3: Tiempo de concentración plasmática para la misma dosis de penicilina administrada IV, IM, SC y oralmente, en comparación con la permanencia del mismo antibiótico dado en suspensión oleosa.

2) Modelo de 2 compartimientos. En la gran mayoría de los casos cuando se grafica en papel semilogarítmico, la concentración de la droga versus el tiempo después de una administración IV, la gráfica presenta una fase de rápida disminución cuando la droga se distribuye del plasma a las diferentes compartimientos periféricos, seguida por una fase más lenta que se debe a la sola eliminación de la droga del organismo.

La parte inicial de distribución se denomina fase α , la segunda que es más lineal se denomina fase β. Cada fase tiene su propia pendiente y son importantes cuando se desea definir en forma separada la distribución en cada compartimiento.

Más detalles sobre este modelo farmacocinético podrán estudiarse en los

artículos que se anexan.

Administración oral de una dosis simple. Los principios para determinar los parámetros farmacocinéticos en esta sección, también se aplican para la administración IP, IM, SC, etc.

Las estimaciones se realizan bajo el modelo de un compartimiento y para procesos de eliminación de Primer Orden. Los cálculos para la VO son más complejos que la vía IV porque la velocidad de absorción y la fracción que se absorbe deben ser tomadas en consideración.

1) Datos experimentales:

En la Figura 5-4 se muestra la gráfica típica en escala aritmética y en en escala

semilogarítmica, de los niveles plasmáticos de una droga que se absorbe con cierta rapidez después de ser administrada en un monogástrico con el estómago vacío.

Figura 5-4: Curva típica de la concentración de una droga en plasma después de la

administración oral. En las dos gráficas inferiores se muestra el método para derivar la constante de absorción (Kab) de los datos experimentales superiores. En la gráfica de abajo y a la derecha se

regraficaron los datos de los valores residuales presentados a la izquierda.

2) Determinación de los parámetros farmacocinéticos: a) Los valores para la t 1/2 y Kel deben determinarse después de la administración IV, usando papel semilogarítmico. b) La velocidad constante de absorción (Kab). Este valor proviene de la graficación de los valores residuales mostrados en la Figura 5-4.

Pendiente = - Kab o - Kab = pendiente x 2,303. 2,303

c) Volumen aparente de distribución (Vd). La determinación de este valor es más complejo que la determinación de la Cpo en la gráfica con papel semilogaritmico, ya que los procesos de absorción y eliminación estan ocurriendo simultaneamente y de una manera evidente. Asimismo, la fracción que se absorbe se debe estimar, pese a que sabemos que al mismo tiempo tienen lugar los procesos de eliminación.

Cpo = Kab x FD Vd (Kab - Kel).

Vd = Kab x FD Cpo (Kab - Kel) d) Fracción de la dosis absorbida (F). Esta puede ser determinada mediante la administración de una dosis oral y otra dosis IV simple en dos experimentos separados. En escala aritmética se grafica los niveles plasmáticos de la droga versus el tiempo, en cada uno de los experimentos. Esta Area Bajo la Curva (AUC) se mide en los dos experimentos. Esto puede hacerse simplemente contando los cuadros pequeños del papel de graficación. La diferencia entre las areas (AUC), en caso de que exista, representa la porción de la droga que se dió por vía oral que no se absorbió.

F = AUC oral. AUC IV La ecuación que más se usa es la siguiente:

F = AUC oral x Kel x Vd Dosis

Otras consideraciones de la farmacocinética no serán tratados. Le

recomendamos estudiar los problemas que sobre este punto analizamos a continuación.

ALGUNOS PREGUNTAS EN FARMACOCINETICA

1) Al finalizar este estudio debemos ser capaces de definir los siguientes téminos: a) Modelo de un compartimiento. b) Volumen aparente de distribución (Vd) c) Constante de eliminación (Kel) d) Clearance Corporal Total (TBC). e) Vida media biológica (t 1/2). 2) Asuma que una droga X es administrada a la dosis de 50 mg/kg a un animal de 10 Kg y la concentración de la droga en plama en varios momentos después de la terapia es la siguiente:

1 hora 140 mg/L 2 horas 100 mg/L

5 horas 35 mg/L 8 horas 12.5 mg/L 12 horas 3 mg/L.

La graficación de estos valores nos dará:

0 2 4 6 8 10 12 141 0 0

1 0 1

1 0 2

1 0 3

Tiempo (horas) a) Se elimina esta droga por cinética de Cero Orden o de Primer Orden. b) Si la Cpo en la gráfica es de 200 mg/L, calcule los siguientes parámetros farmacocinéticos:

1) Vd respuestas: 2500 ml. 2) V'd 250 ml/kg. 3) t 1/2 2 horas. 4) Kel 0.3465 hs. 5) TBC 866.25 ml/hs. La Vd = dosis/Cpo = 500 mg / 200 mg . L = 500 mg/0.2 mg. ml = 2500 ml. La V'd = Vd /peso del animal = 2500 ml/10 kg = 250 ml/kg. t 1/2 = 2 hs. Estimado de la gráfica anterior. Kel = ln 2 / t 1/2 = 0.693/2 hs = 0.3465 hs. TBC = Kel x Vd = 0.3465 hs x 2500 ml = 866.25 ml/hs.

3) Estudie el siguiente ejemplo. Se administra un antibiótico a una vaca a la dosis de 10 mg/kg y se determinan los niveles del mismo en cinco oportunidades después de la terapia, obteniéndose el siguiente resultado:

10 min 89 µg/ml 30 min 70 µg/ml 60 min 49 µg/ml 120 min 24 µg/ml 240 min 6 µg/ml

0 100 200 300 1 0 0

1 0 1

1 0 2

Tiempo (min)

La Cp0 es igual a 100 µg/ml. La Kel puede determinarse calculando la pendiente de la recta usando una calculadora y es igual a 0.012/min La t 1/2 se puede determinar por la ecuación de arriba y es igual a 58 min. La t 1/2 también podría ser estimada usando la gráfica en 60 min. El Vd = dose/Cp0 = 100 ml/kg. El TBC = 1.2 ml/min x kg.

CÁLCULO DE DOSIS La manera más común de expresar las dosis es unidad de peso de la droga/ por unidad de peso corporal del animal. Entre las unidades de peso de drogas tenemos el microgramo (mcg o µg), gramos (g) y grano (gr) (del inglés grain). El peso corporal se expresa generalmente en kilogramos (Kg) o libras (lb). Entre las preparaciones comerciales de que Ud. dispondrá (tabletas, bolos, polvos, suspensiones y soluciones, la cantidad de droga activa (peso) es indicado en la etiqueta. En el caso de las soluciones o suspensiones la concentración de la droga podría ser expresado en cada uno de las siguientes formas: 1) Unidad de peso por unidad de volumen: Ejemplos: 10 µg/ml, 8 g/500 ml, 25 g/L, 175 mg/oz(onza) 15 gr/galon, etc. 2) Dilución: (peso en gramos: volumen en ml) Ejemplos: 1:150 (igual a 1 g/150 ml o 6.67 mg/ml) 1:1000 ( igual 1 g/L o 1 mg/ml) 1: 50.000 ( igual 1 g/50 L, 0.02 g/L o 20 µg/ml) 1: 1.000.000 (igual 1 g/1000 L, 1 mg/L o 1 µg/ml) 3) Porcentaje [ Peso en gramos ; Volumen en ml] X 100 ejemplos: 100% contiene 1 g/ml 10% contiene 100 mg/ml 1% contiene 10 mg/ml 0.1% contiene 1 mg/ml 0.01% contiene 0.1 mg/ml 0.001% contiene 10 µg/ml Observación: No confunda esta expresión para denotar la concentración de drogas con la de mg% (mg/100 ml o mg/dl) que comunmente se usa en el laboratorio clínico para expresar la concentración de sustancias en los fluidos biológicos. La concentración de drogas comerciales nunca se expresa en mg%. Ud. debe ser capaz de hacer conversiones entre las diferentes expresiones de manera que le sea posible llegar a concentraciones que le sean útiles para cálculos; por ello, debe tratar de memorizar algunas de ellas. Por ejemplo: 1:1000 es igual a 1 mg/ml e igual a 0.1%

En el caso de polvos y de aditivos usados en nutrición animal, la concentración de la droga activa se expresa generalmente en una de la siguientes formas: 1) Unidad de peso por unidad de peso ejemplo: µg/g, gr/lb, g/ton, etc. 2) Porcentaje por peso ejemplo: 1% que sería igual a 10 mg/g o 10 g/kg. 3) Partes por millón (ppm) o partes por billón (ppb) ejemplo: 1 ppm es igual a 1 µg/g o 1 mg/Kg. Una equivalencia útil de memorizar es: 100 ppm es igual a 100 mg/kg, igual a 100 µg/g e igual a 0.01%. En el cálculo de dosis, Ud. a menudo se encontrará con problemas como el siguiente: Dosis recomendada de una droga X: 22 mg/Kg.P.V. Concentración de la droga en solución: 100 mg/ml Peso del animal: 22.7 Kg (50 lb) Ud. debe tratar de hacer estos cálculos mentalmente, y lo primero que debe hacer es uniformizar las unidades, de peso o volumen. Por ejemplo, si pesó al animal en libras, inmediatamente exprese dicho peso en kg. En el ejemplo de arriba, Ud. necesitaría 500 mg de la droga los que están contenidos en 5 ml de la solución.

Aunque es infrecuente, en oportunidades la dosis debe ser tomada de una solución Molar (M) o Normal (N). Lo anterior podría suceder para sustancias de uso común en laboratorios como los ácidos, alcalis, sales (CaCl2, NaCl), etc. Le recordaremos los conceptos básicos de química general para resolver estos pequeños problemas.

En otras ocasiones y especialmente en medicina experimental, Ud. encontrará

con frecuencia que las dosis se reportan en mmol/kg o en µmol/kg. Esta expresión es útil en investigación porque denota con precisión el número de moléculas que se amerita de una droga para producir un efecto. La misma facilita enormemente la comparación entre la eficacia y la potencia de dos o más drogas. Como todos sabemos 1 mol (el peso molecular expresado en g) de cualquier compuesto tiene 6.02 x 1023 moléculas (N° de Avogadro); por lo tanto, 1 mmol tendrá 1000 moléculas menos y 1 µmol, 1 millón de moléculas menos, etc.

Veamos la utilidad de este tipo de expresión. Ud. desea comparar la toxicidad de una droga X cuyo peso molecular es de 300, con la toxicidad de otra como la Concanavalina A, que tiene un PM de 27.000. Ambas producen la muerte de conejos

y ratones a la dosis de 5 mg/kg, I.V. Un análisis rápido podría llevarnos a concluir que ambas drogas tienen la misma toxicidad, porque tienen la misma DL. Pero si la dosis se expresa de manera diferente tendremos los siguiente: dosis letal de la droga X = 16 µmol/kg y la dosis letal de la concanavalina = 0.18 µmol/kg; lo que nos lleva concluir que la concanavalina A es unas 100 veces más tóxica que la droga X. Muchos casos de desastres en medicina se deben a errores en el cálculo de una droga antes de su administración. Estos es sobre todo importante, en aquellas drogas de uso en emergencia que poseen un estrecho margen de seguridad. Para su uso, y para futuras referencias le damos a continuación los factores de conversión más comunes y esperamos que puedan ser de utilidad.

Factores de conversión más comunes Peso Volumen 1 kg = 1000 g 1 l = 1000 ml 1 g = 1000 mg 1 ml = 1000 µl 1 mg = 1000 µg 1 onza= 30 (29.57) ml 1 kg = 2.2 lb 1 l = 0.264 gal 1 gr = 65 ( 64.80) mg 1 galón = 4 cuartos (quarts) 1 g = 15.4 gr 1 cuarto = 2 pintas(pints) = 946.3 ml 1 onza = 30 g 1 pinta = 2 tazas = 473.2 ml 1 taza = 236.6 ml 1 cucharada = 3 cucharaditas= 12-15 ml (0.5 0nzas) 1 cucharadita = 4-5 ml Obsérvese que 1 gr (grano o grain) es igual a 65 mg. Muchos médicos e incluso maestros, realizan la abreviación de gramo como gr. Esto internacionalmente es incorrecto. La abreviación aceptada para la unidad gramo es g, aunque algunos textos lo indican como gm y los antiguos lo expresaban gr. Observe que muy pocas casas comerciales comenten ese error, pero aún existe.

Algunos problemas en cálculo de dosis

1) Una solución de un anestésico local dice en la etiqueta "1.5% de procaina y 1:50.000 de epinefrina HCl". ¿Cuál es la concentración de cada droga en mg/ml?

2) Ud. tiene una onza de una solución de un antiséptico cuya etiqueta dice: "0.1% de ingrediente activo". Si Ud. quiere lavar una herida con esta sustancia a una concentración de 1:10.000, ¿Cuánta agua le debería agregar a una onza de la solución del antiséptico?

3) Ud. desea mezclar una droga en el agua de bebida para un grupo de terneros. La

concentración final debe ser de 0.2%. Cada tanque de agua tiene 50 galones. ¿Cuántas libras de la droga necesita para cada tanque de agua?

4) La dosis I.M. de una droga que debe ser administrada a un perro es de 20 mg/kg.

¿Cuál sería la concentración más conveniente que nos permitiera administrarla en un volumen de inyección apropiado a un perro pequinés?.

5) Un antiparasitario para equinos tiene en su etiqueta: "Mezcle una libra por tonelada

de alimento y adminístrelo en la proporción de 10 libras de alimento por cada 1000 libras de peso del animal por día". ¿Qué dosis (mg/kg) debe recibir cada caballo diariamente?

6) Si Ud desea administrar una solución de sulfanilamina por vía intravenosa a un

novillo de 1000 libras. La dosis recomendada es de 200 mg/kg y la etiqueta de la solución dice contener 1.5 gr/ml. ¿Qué volumen debe ser administrado?

7) Algunos soluciones de pentobarbital sódico importadas de los Estados Unidos

estan etiquetadas: "1 gr / cc. Adminístrese a la dosis de 1 cc por cada 5 libras de peso vivo". ¿Cuál es la dosis en mg/kg.?

8) La dosis usual de aspirina que un hombre adulto necesitaría para aliviar un dolor de

cabeza es de 10 gr. Exprese esta dosis en g y en mg. 9) Ud. desea añadir un promotor del crecimiento a el alimento de su ganado. El nivel

recomendado en el alimento de dicha droga (generalmente antibióticos) es de 50 ppm. ¿Cuántos gramos de la droga deberían ser añadidos por cada tonelada de alimento?

10) Si Ud quiere administrar una droga X a la dosis de 100 mg/Kg a un gato de 2

Kgs. Calcule el volumen y la concentración que sería apropiada para la administración I.M. de dicha droga.

A. 2 ml de una solución al 10% B. 4 ml de una solución al 10% C. 0.2 ml de una solución al 1% D. 0.05 ml de una solución al 6.5% E. 0.8 ml de una solución al 65%. 11) Tiene una solución al 10% de pentobarital sódico para inyectar una dosis de 30

mg/kg a un ratón de 30 gms. ¿Qué volumen debe tomar de la solución para su inyección I.P.?

A) 0.01 ml de la solución B) 0.1 ml de la solución C) 1 ml de la solución D) 0.2 ml de la solución E) 0.3 ml de la solución 12) Ud. ha estado buscando un medicamento Y, pero sólo encuentra una solución 1

M facilitada por un laboratorio. ¿Cómo haría para tomar 30 mg de la droga en

solución, cuando posee jeringas de 1 ml o más?. El bioanalista le informa que el PM de Y es de 200.

13) Durante un acto quirúrgico Ud. necesita elevar la presión arterial con epinefrina

i.v. a un canino de 20 kg en estado de shock. Sabe que la dosis del hipertensor es de 2 µg/kg, pero sólo dispone de una solución cuya etiqueta dice: Epinefrina 1: 50 000.

La cantidad de solución que debe tomar que contenga la dosis recomendada es

de __________ (complete) ml. 14) Ud. posee en su consultorio una solución al 10% de una droga X y de ella quiere

tomar 5 µg. Sólo cuenta con jeringas de 1 a 10 ml y de un cilindro graduado para hacer diluciones.

a) Para tomar esa cantidad que dilución haría Ud. a) 1 : 5, b) 1 : 10, c) 1 : 20, d) 1 : 100, e) 1 : 1000, f) 1 : 10 000 g) 1 : 100 000 b) Para hacer la solución de arriba expuesta tomaría: a) 1 ml y lo diluiría en 4 ml b) 1 ml y lo diluiría en 9 ml c) 0.1 ml y lo diluiría en 999,9 ml d) 1 ml y lo diluiría en 19 ml e) 0.1 ml y lo diluiría en 99.9 ml f) 1 ml y lo diluiía en 100 ml g) Ninguna de las anteriores. c) El volumen de la solución preparada que contienen los 5 µg de la droga es de

_________ (complete) ml. 15) Le llega a Ud. un animal anoréxico, con diarrea y con aumento de la frecuencia

respiratoria. Evalúa la hidratación de dicho paciente y por clínica decide corregirle la acidosis metabólica en forma conjunta con la restitución de los líquidos perdidos. Amerita de 3 a 5 gramos de bicarbonato de sodio (NaHCO3), (PM 84), pero sólo tiene una solución esteril a una concentración 2.5 M. ¿Cuántos ml de dicha solución debe tomar para poder tratar el cuadro de acidosis?.

16) Ud. necesita del elevar el nivel del antibiótico monensina que viene en el alimento

para las aves en una proporción de 90 ppm a 120 ppm. Se supone que Ud dispone de una mezcladora y sólo quiere elevar dicha concentración de antibióticos en 200 Kg del alimento comercial para un grupo de aves en problemas. ¿Cúantos gramos de monensina debe agregarle a esos 200 Kg de alimento para alcanzar la proporción buscada?.

17) Ud. tiene un antibiótico cuya etiqueta dice: adminístrese a la dosis de 1 cc/10 Kg.P.V. Si la concentración del fármaco es de 75 mg/ml. Exprese dicha dosis en mg/Kg.P.V.

18) Ud necesita tratar a una vaca que presenta hipocalcemia, pero no dispone de

gluconato de calcio al 5% en forma comercial. El laboratorio clínico del pueblo donde Ud. se encuentra le ofrece una solución de cloruro de calcio 1 N. Sabe que el animal requiere de 8 gramos de calcio. En una tabla localiza el PM del Ca= 40 y del Cl = 35.5. ¿Cuántos ml de la solución 1 N, Ud debería tomar para salvar la vida del animal?.