chp4 cholinergics Flashcards
describe the 2 parts of the nervous system
- Κεντρικό Νευρικό Σύστημα (ΚΝΣ):
- Εγκέφαλος και Νωτιαίος Μυελός
- Προφυλάσσονται από το κρανίο και την σπονδυλική στήλη και
χωρίζονται από τον αιματοεγκεφαλικό φραγμό
- ΠεριφεριακόΝευρικό Σύστημα (ΠΝΣ):
- ρυθμίζει τις καθημερινές ανάγκες του σώματος
- μεταφέροντας πληροφορίες από και προς το ΚΝΣ
Describe the subtypes of the ΠΝΣ
- Σωματικό:
- Λειτουργεί εκούσια
- ελέγχοντας τους σκελετικούς μύες με την συνειδητή συμμετοχή του
εγκεφάλου
- Αυτόνομο:
- Λειτουργεί ακούσια
- ελέγχοντας τα όργανα τους ιστούς και τους αδένες
- χωρίς την συνειδητή συμμετοχή του εγκεφάλου
a) Συμπαθητικό —> Προετοιμάζει το σώμα για αυξημένες απαιτήσεις ετομότητας (Fight or Flight)
b) Παρασυμπαθητικό —> Εξοικονόμηση και αποθήκευση ενέργειας
List all the functions of the sympathetic vs paras nervous system
- Παρεμπόδιση στομάχου
- Ενεργοποίηση έκκρισης γλυκόζης
- Παρεμπόδιση εντερικής κίνησης
- Αύξηση νεφρικών απεκκρίσεων
- Διαστολή αγγείων στους σκελετικούς μύες
- Αύξηση καρδιακού ρυθμού
- Διαστολή Βρόγχων
- Διαστολή κόρης
- Παρεμπόδισή έκκρισης σάλιου
—> reverse it all for the parasympathetic function
Draw a neuron
slide 3
explain the Νευρική Διαβίβαση of the somatic vs autonomic neurons + which neurotransmitters each has
slide 4
define ακετυλοχολίνη + how it acts in each system
= είναι νευροδιαβιβαστής που εμφανίζεται σε όλο το νευρικό σύστημα
a) Στο σωματικό νευρικό σύστημα —> εμφανίζεται στις νευρομυικές
συνδέσεις
b) Στο συμπαθητικό νευρικό σύστημα —> εμφανίζεται σαν ενδιάμεσος διαβιβαστής
c) Στο παρασυμπαθητικό —> είναι ο κύριος διαβιβαστής
describe the process of acetylcholine producing an effect (from synthesis until reabsorption)
slide 5-8
Draw the hydrolysis of acetylcholine
slide 7
Ακετυλοχολίνη —> Οξικό Οξύ + Χολίνη
Draw the process when Ach επανασυντίθεται
slide 8
—> uses Ακετυλοτρανσφεράση χολίνης
What are the main stages of Ach pathway that can be targeted by drugs
Η μεγαλύτερη επιτυχία ωστόσο εμφανίζεται:
- στα στάδια σύνδεσης στον χολινεργικό υποδοχέα
- της υδρόλυσης από την χολινεστεράση
Name and describe the 2 cholinergic receptors
- Νικοτινικοί:
- Χολινεργικοί υποδοχείς
- σε συνάψεις νεύρων με σκελετικούς μύες
- Μουσκαρινικοί:
- Χολινεργικοί υποδοχείς
- σε συνάψεις νεύρων με λείους μυς και τον καρδιακό μυ
—> Η ακετυλοχολίνη είναι φυσικός αγγελιοφόρος και για τους δύο τύπους υποδοχέων
Describe the structure of the nicotinic receptors + subtypes
- Πέντε γλυκοπρωτεϊνικές υπομονάδες
- διαπερνούν την κυτταρική μεμβράνη
- Ενεργό κέντρο for the αγγελιοφόρος
- Δύο θέσεις σύνδεσης κυρίως σε α-υπομονάδες
—> Έλεγχος του κατιοντικού διάυλου ιόντων
Subtypes:
17 είδη υπομονάδων τα οποία χωρίζονται στους τύπους α,β,γ,δ,ε
—> Στους μυϊκού τύπου υποδοχείς είναι της μορφής 2 α,β,γ,δ,ε
—> ενώ στους γαγγλιακού τύπου υποδοχείς είναι α,β
explain how the nicotinic receptors work
= μη εκλεκτικά κανάλια ιόντων Na+/K+
- έχουν αρκετές ομοιότητες με άλλους ιονοτροπικούς υποδοχείς όπως υποδοχείς GABA
- ενεργοποιούνται και χωρίς συγκεκριμένους υποδοχείς
—> ωστόσο η ακετολοχολίνη αυξάνει σημαντικά την πιθανότητα να ενεργοποιηθεί το κανάλι
Describe the muscarinic receptors (structure + subtypes)
= G-Protein Coupled Receptors
= οι κύριοι υποδοχείς του παρασυμπαθητικού νευρικού συστήματος
- έχουν 7 διαμεμβρανικές έλικεςοι
- σχηματίζουν την περιοχή πρόσδεσης του σηματοδοτικού μορίου (π.χ. της ακετυλοχολίνης)
- μία ενδοκυτταρική περιοχή σύνδεσης της Πρωτεϊνης G
Subtypes:
- Υπάρχουν 5 τύποι μουσκαρινικώνυποδοχέων
- οι 5 υπάρχουν στο ΚΝΣ ενώ άλλοι ιστοί μπορεί να έχουν περισσότερους από έναν τύπο —> π.χ. Κάρδιά Μ2 και Μ3, πνεύμονες Μ1,Μ2 και Μ3
explain the mechanism of muscarinic (GCPR)
- Ο αγγελιοφόρος συνδέεται με τον υποδοχέα, οδηγώντας σε αλλαγή διαμόρφωσης
- Αυτό έχει ως αποτέλεσμα την ενεργοποίηση της πρωτεΐνης G και αντικατάσταση του συνδεδεμένου GDP με GTP
- Η GTP συνδεδεμένη πρωτεΐνη G διασπάται στις υπομονάδες α- η οποία είναι ενωμένη με το GTP και τις υπομονάδες β/γ
- Και οι δύο υπομονάδες μπορούν να ενεργοποιήσουν με την σειρά τους άλλες σηματοδοτικές πρωτεΐνες. (δευτερογενής σηματοδότες)
- Η υδρόλυση του GTP σε GDP οδηγά στην επανασύνδεση της πρωτεϊνης G μεταξύ της και με τον υποδοχέα
- Ανάλογα με τον τύπο της α- υπομονάδας ενεργοποιούνται διαφορετικά σηματοδοτικά μονοπάτια
as a cholinergic agonist, what is the advantage and disadvantage of using Ach for the drug
(+) Φυσικός αγγελιοφόρος
(+) Έχει εύκολη σύνθεση
(-) Υδρολύεται εύκολα από τα οξέα του στομάχουκαι δεν μπορεί να χορηγηθεί από το στόμα
(-) Υδρολύεται εύκολα στο αίμααπό εστεράσες
(-) Δεν υπάρχει εκλεκτικότητα μεταξύ των διαφόρων τύπων υποδοχέων
(-) Δεν υπάρχει εκλεκτικότητα μεταξύ των διαφόρων οργάνων-στόχων
Give the advantage of using Νικοτίνη και Μουσκαρίνη to bind on cholinergic receptors
(+) Πιο σταθερά από Ach
(+) Εκλεκτικάγια τους δύο κύριους τύπους χολινεργικών υποδοχέων
(+) Εκλεκτικά για διαφορετικά όργανα
(-) Ενεργοποιούν άλλους υποδοχείς με άλλους χημικούς αγγελιοφόρους
(-) Αρκετές παρενέργειες
List some προϋποθέσεις cholinergic agonists need to have
- Σταθερότηταστα οξέατου στομάχου και εστεράσες
- Εκλεκτικότηταγια τους χολινεργικούςυποδοχείς επί άλλους υποδοχείς για
διαφορετικούς νευροδιαβιβαστές ή ορμόνες - Εκλεκτικότητα μεταξύ των μουσκαρινικώνκαι νικοτινικωνυποδοχέων
- Γνώση της θέσης δέσμευσης
Describe and explain the SAR of ακετυλοχολίνης
Standard:
- Το τεταρτοταγές άζωτο είναι απαραίτητο
- Πρέπει να υπάρχουν τουλάχιστον δύο μεθυλομάδες στο τεταρτοταγές άζωτο
- Η απόσταση τεταρτοταγούς αζώτου από τον εστέρα είναι σημαντική
- Η Αιθυλική γέφυρα πρέπει να διατηρηθεί
- Ο εστέρας είναι σημαντικός
Negative changes:
- Δεν μπορεί να επιμηκυνθεί η εστερική ομάδα (πιο σημαντική σε μουσκαρινικούς υποδοχείς)
- Επιμήκυνση ή απομάκρυνση των αλκυλομάδων είναι αρνητικό για την δραστικότητα
Summarize the SAR of Ach and explain biological importance of each
- The length and amount of FG is limited because the χώρος στο ενεργό κέντρο είναι περιορισμένος
- Οι μεθυλομάδες ταιριάζουν σε μικρούς υδρόφοβους θύλακες
- Ο εστέρας αλληλεπιδρά με δεσμούς υδρογόνου
- Το 4οταγές άζωτο αλληλεπιδρά με ιοντικό δεσμό
—> αλληλεπίδραση ιόντος-επαγώμενου διπόλου που προκαλείται μεταξύ
τεταρτοταγούς αζώτου και υδρόφοβων αρωματικών δακτυλίων που βρίσκονται σε διαφορετικές α-έλικες οδηγεί σε αλλαγή διαμόρφωσης που ενεργοποιεί τους υποδοχείς
- η απαίτηση για μεθυλομάδες στο Ν+
—> μεγαλύτερες αλκυλομάδες συνδέονται δεν επιτρέπουν την σύγκλιση των αρωματικών δακτυλίων και κατ’ επέκταση της ενεργοποίησης
—> λειτουργώντας έτσι ως ανταγωνιστές
Does Ach have many διαμόρφωση
Αρκετοί απλοί δεσμοί που μπορούν να περιστραφούν ελεύθερα
—> Μεγάλος αριθμός πιθανών διαμορφώσεων
—> Δραστική διαμόρφωση δεν είναι κατ’ ανάγκη η πιο σταθερή διαμόρφωση
Does Μουσκαρίνη/nicotine have many διαμορφωση
Περιστρεφόμενοι δεσμοί είναι «κλειδωμένοι» στον δακτύλιο
—> Περιορίζει τον αριθμό των πιθανών διαμορφώσεων
—> Διαχωρίζει τον εστέρα και το άζωτο σε φαρμακοφόρα
explain why Ach is so unstable and easily hydrolyzed?
Λόγω της συμμετοχής γειτονικών ομάδων, αυξάνεται η ηλεκτροφιλικότητα του καρβονυλίου, οδηγώντας σε αυξημένη ευαισθησία σε πυρηνόφιλη προσβολή και κατ’ επέκταση υδρόλυση ακετυλοχολίνης
what are some important criteria needed when creating a χολινεργικών αγωνιστών
- Σωστό μέγεθος
- Σωστά φαρμακοφόρα —> εστέρας και τεταρτοταγές άζωτο
- Σταθερότητα σε οξύ και εστεράσες —> Στερική παρεμόδιση + nλεκτρονιακή σταθεροποίηση
- Εκλεκτικότητα για νικοτινικούς ή μουσκαρινικούς υποδοχείς
When designing cholinergic agonists, what specific detail needs to be taken into consideration when looking at Στερικοί παράγοντες
Στερεοχημικοί παράγοντες προστατεύουν τον εστέρα από πυρηνόφιλα και ένζυμα. For example, methyl group on the asymmetrical carbon is one of the most beneficial additions
—> Το μέγεθος του στερεοχημικού παράγοντα είναι σημαντικό
—> Πρέπει να είναι αρκετά μεγάλο ώστε να εμποδίζει την υδρόλυση
—> αλλά και αρκετά μικρό για να μπορεί ο αγωνιστής να ταιριάζει στο ενεργό κέντρο.
Describe the properties and uses of Μεθαχολίνης
- 3x πιο σταθερήαπό ακετυλοχολίνη με αντίστοιχη δραστηριότητα (το ένα ισομερές)
- Εκλεκτική για μουσκαρινικούς υποδοχείς επί των νικοτινικών υποδοχέων
- S-εναντιομερέςείναι περισσότερο δραστικό από το R εναντιομερές
—> γιατί η στερεοχημικά ταιριάζει με μουσκαρίνη - Δεν χρησιμοποιείται κλινικά
When designing cholinergic agonists, what can we do regarding the ηλεκτρονιακοί παράγοντες
Αντικατάσταση του εστέρα με μία ομάδα ουρεθάνης
—> Σταθεροποιεί την ομάδα καρβονυλίου λόγω συντονισμού
name a drug and describe it that had the ideal electronic factors
Καρβαχόλης
- Ανθεκτικό στην υδρόλυση και μακράς διαρκείας φαρμακο
- Οι ομάδες -NH2και -CH3 έχουν ίσα μεγέθη
—> μπορεί να χωρέσει στον υδρόφοβο θύλακα
—> αλλά έχει διαφορετική πολικότητα
—> δεν επηρεάζει τους χολινεργικούς υποδοχείς
—> η αμινομάδαδρα ως ένα βιο-ισοστερέςγια την ομάδα μεθυλίου - Μη εκλεκτικός αγωνιστής
—> μουσκαρινική δραστικότητα να είναι ίση με την νικοτινική - Χρησιμοποιείται τοπικά για το γλαύκωμα
Name + describe the drug that combines both Καρβαχόλης and Μεθαχολίνης
Βεθανεχόλης:
- Πολύ σταθερή
- ενεργή με λήψη από το στόμα
- Εκλεκτική για τον μουσκαρινικό υποδοχέα
Use —> τόνωση της γαστρεντερικής οδού και της ουροδόχου κύστης μετά από χειρουργική επέμβαση