Farmakodynamik & farmakologi Flashcards
A. Kurverne herunder viser koncentrations-effekt kurven for en agonist uden antagonist (sort) og med antagonist (grå)(øverst: dobbelt aritmetrisk afbildning, nederst: semilogaritmisk afbildning).
Angiv ud fra kurven den maximale effekt (Emax) og EC50 for agonisten alene og angiv endvidere hvilken type agonist der er tale om.
Emax = 70%.
ED50 = 10 mg/L.
Partiel agonist, da den ikke kan fremkalde et respons på 100%.
B. Angiv Hill’s generelle ligning, som beskriver sammenhængen mellem ligand- koncentrationen (C) og effekten (E) for de sorte kurver ovenfor.
C. Beregn koncentrations-ratioen (CR) for antagonisten, og angiv hvad denne betyder.
Fra Laurits:
- CR: Hvor mange gange højere dosis af agonist skal bruges for at fremkalde samme respons, som hvis antagonisten IKKE er til stede (så for at ”overvinde” hæmningen)
- Jo mere højreforskydning ⇒ Jo højere CR ⇒Des mere agonist skal bruges for at overvinde antagonistens hæmmende effekt
Angiv Schild’s generelle ligning for antagonisten, og redegør kort for hvad Schild’s konstant udtrykker.
log(10-1) = log [B] – log [KB]
Schild’s konstant siger noget om koncentrationen af antagonist der skal til at fremkalde en CR på 2. Dvs. den koncentration af antagonist, hvor der skal bruges en fordobling af agonist for at fremkalde samme respons (Laurits: som hvis der ikke var antagonist).
Om lægemidler
Redegør kort for begreberne agonist, antagonist og partiel agonist, og nævn et lægemiddel som eksempel for hver.
- Alle har affinitet til lægemiddelrecepter.
- Agonister har (fuld) effekt, antagonister har ingen effekt, mens partielle agonister har effekt der er mindre end den fulde agonist.
- Eksempler:
- Isoprenalin, noradrenaling og adrenalin er agonister.
- Metoprolol, propranolol, ondansetron, naloxon er antagonister.
- Buprenophin er partiel agonist/antagonist.
- Redegør kort for nukleare receptorer (NR), herunder virkemåde. Angiv et eksempel på et lægemiddel, der virker via NR.
- NR er intracellulære ligand-aktiverede elementer i cytoplasmaet.
- Ved binding af lægemiddel (ligand) transporteres komplexet til cellekerne og forårsager via responselementer ændring i DNA ekspressionen.
- Lægemidler omfatter kønshormoner, vitamin D og A, NO, tamoxifen.
- Effekten udspiller sig over timer til dage og kan vare ved efter lægemidlet er ude af kroppen.
Lineweaver-Burks ligning fås ved at isolere den reciprokke effekt (1/E) fra nedenstående (se billede) sammenhæng (Hill/Michaelis-Menten)
Angiv kort, hvad et Lineweaver-Burk-plot kan bruges til i forbindelse med en dosis- effektundersøgelse, herunder betydningen af skæring med akserne.
- Et Lineweaver-Burk-plot kan benyttes til grafisk at bestemme EC50 (ED50) og Emax.
- Såfremt Hill ligningen gælder giver plot af 1/[A] mod 1/[E] en ret linje med skæring af Y- aksen = 1/Emax og skæring med X-aksen (Y=0) ved 1/EC50. Hældningen på linjen er EC50/Emax.
- Hældning og skæring skifter karakteristisk ved tilsætning af antagonist.
Farmakodynamik (cellesignalering og farmakodynamik)
Gør kort rede for G-proteinkoblede receptorer (4 points)
- G-proteinkoblede receptorer (GPCR) er lægemiddelbindende receptorer (proteiner). De er lokaliseret i plasmamembranen.
- Har karakteristisk 7 transmembrane alfa-kæder.
- Ekstracellulært (N-terminus) findes lægemiddelbindningsdomænet.
- Intracellulært (C- terminus) findes kobling til effektor-system via G-protein.
- GPCR inddeles i familier: rhodopsin, glucagon og glutamat familierne.
- Ved aktivering kan G-proteinet aktivere adenylylcyklase/cAMP systemet, fosfolipase C/inositolfosfatsystemet og modulere ionkanaler.
- 2nd messengers formidler udbredningen af signaler i cellen.
- Systemets responstid måles typisk i sekunder.
- Eksempel: muscarine acetylcholinreceptorer og adrenoceptorer (alfa og beta).
Farmakodynamik (cellesignalering og farmakodynamik)
Lægemidler virker typisk ved binding til molekyler i organismen, men der er undtagelser.
Redegør kort ved hjælp af eksempler for lægemidler, der ikke virker via et target-molekyle i organismen. (3 points)
- Visse lægemidler virker i kraft af deres tilstedeværelse/ fysisk/kemiske egenskaber.
- Eksempelvis:
- Osmotisk virkende, der ændrer konsistens/volumen af fæces. Mod forstoppelse. (e.g. MgO og laktulose).
- Syre-neutraliserende basiske salte, som øger pH i ventriklen. Mod ulcus.
- Aktivt kul er hovedmidlet til gastro-intestinal dekontaminering. Det virker ved uspecifik binding af lægemidler til overfladen af små kulpartikler.
- Antibiotika påvirker bakterier direkte.
Farmakodynamik (cellesignalering og farmakodynamik)
Redegør kort for de 4 former for allosterisk modulation. Beskriv herunder, hvordan dosis- responskurven forskydes for hvert af de 4 former. (3 points)
- En allosterisk modulator er en ligand der øger/hæmmer virkningen af en primær agonist/antagonist ved at binde til et allosterisk (andet) sted på receptoren.
- Inddeles i
- Positiv Efficacy modulator (kurven forskydes mod venstre og Emax øges),
- Negativ Efficacy modulator (forskydning mod højre og lavere Emax)
- Positiv affinity modulator (forskydning mod vesntre og uændret Emax))
- Negativ affinity modulator (forskydning mod højre og uændret Emax)
Nedenstående dosis-respons kurve viser effekten af en agonist (blå) på den Ca2+-kanalernes funktion i endothel celler. Herefter tilsættes 10 μM Olddrug (rød) til cellerne og effekten af agonisten måles igen.
- 1. Hvad er EC50 for agonisten (blå)?
- 2. Hvilken type antagonist er Olddrug (rød) og hvorfor? Hvad er EC50?
1. 10 mg/L.
2. Kompetitiv antagonist. Samme Emax og forskellig EC50. EC50 er 100 mg/L.
Nedenstående dosis-respons kurve viser effekten af en agonist (blå) på den Ca2+-kanalernes funktion i endothel celler. Herefter tilsættes 10 μM Olddrug (rød) til cellerne og effekten af agonisten måles igen.
Du sidder i et lægemiddelfirma som har udviklet et nyt potentielt lægemiddel Wonderdrugsom også blev tilsat i cellerne og gav anledning til den grønne graf.
Hvilken type antagonist er Wonderdrug (grøn) og hvorfor? Hvad er EC50?
Nonkompetitiv antagonist. Forskellig Emax og samme EC50. EC50 er 10 mg/L.
Nedenstående dosis-respons kurve viser effekten af en agonist (blå) på den Ca2+-kanalernes funktion i endothel celler. Herefter tilsættes 10 μM Olddrug (rød) til cellerne og effekten af agonisten måles igen.
Dit firma overvejer også at påvirke calcium-signaleringen gennem sekundære pathway ved påvirkning af G-protein koblet receptorer, kinase-bundne receptorer og nukleare receptorer.
Af de tre nævnte, hvilken pathway forventer du formidler responset hurtigst?
G-protein koblede receptorer.
a) Angiv serotonins efficacy og potens i det givne forsøg
a) Emax=90%, EC50=10 nM.
b) Gør kort rede for hvilken type direkte agonist (fuld, partiel eller invers) serotonin er under de givne omstændigheder.
b) Partiel agonist da 0%
Nedenstående figur viser koncentrations-effekt kurven for serotonin ved samtidig tilstedeværelse af 10 nM methysergid.
c) Angiv serotonins efficacy og potens ved de nye omstændigheder
c) Emax=40%, EC50=10 nM.
Nedenstående figur viser koncentrations-effekt kurven for serotonin ved samtidig tilstedeværelse af 10 nM methysergid.
d) Gør kort rede for hvilken type direkte antagonist (reversibel kompetitiv eller non-kompetitiv/irreversibel kompetitiv) methysergid er under de givne omstændigheder.
d) Non-kompetitiv/irreversibel kompetitiv antagonist da Emax er lavere og EC50 er uændret.
Nedenstående figurer viser koncentrations-effekt kurver for et givet lægemiddel som virker som agonist på en receptor, hvis endogene ligand udløser 100 % effekt.
Den grå kurve viser effekten som funktion af koncentrationen af lægemidlet alene, mens den sorte kurve viser effekten som funktion af koncentrationen af lægemidlet ved samtidig tilstedeværelse af en given antagonist.
1. Opskriv Hill´s relation som angiver E [%] som funktion af lægemidlets koncentration og lægemidlets potens (EC50).
Hill´s ligning: E [%] = [agonist]/([agonist]+EC50)
Nedenstående figurer viser koncentrations-effekt kurver for et givet lægemiddel som virker som agonist på en receptor, hvis endogene ligand udløser 100 % effekt.
Den grå kurve viser effekten som funktion af koncentrationen af lægemidlet alene, mens den sorte kurve viser effekten som funktion af koncentrationen af lægemidlet ved samtidig tilstedeværelse af en given antagonist.
3. Angiv lægemidlet potens med og uden tilstedeværelse af antagonisten.
Potens aflæses som EC50; uden antagonist = 10 mg/L, med antagonist = 100 mg/L.
Nedenstående figurer viser koncentrations-effekt kurver for et givet lægemiddel som virker som agonist på en receptor, hvis endogene ligand udløser 100 % effekt.
Den grå kurve viser effekten som funktion af koncentrationen af lægemidlet alene, mens den sorte kurve viser effekten som funktion af koncentrationen af lægemidlet ved samtidig tilstedeværelse af en given antagonist.
2. Angiv lægemidlets efficacy (Emax) med og uden tilstedeværelse af antagonisten.
Efficacy aflæses som E ved max effekt; 80 % både med og uden antagonist
Nedenstående figurer viser koncentrations-effekt kurver for et givet lægemiddel som virker som agonist på en receptor, hvis endogene ligand udløser 100 % effekt.
Den grå kurve viser effekten som funktion af koncentrationen af lægemidlet alene, mens den sorte kurve viser effekten som funktion af koncentrationen af lægemidlet ved samtidig tilstedeværelse af en given antagonist.
4. Angiv om antagonisten virker kompetitiv eller non-kompetitiv.
Uændret Emax og højere EC50 samt komplet højre-forskydning af kurverne angiver kompetitiv antagonisme.
Nedenstående figurer viser koncentrations-effekt kurver for et givet lægemiddel som virker som agonist på en receptor, hvis endogene ligand udløser 100 % effekt.
Den grå kurve viser effekten som funktion af koncentrationen af lægemidlet alene, mens den sorte kurve viser effekten som funktion af koncentrationen af lægemidlet ved samtidig tilstedeværelse af en given antagonist.
5. Beregn koncentrations-ratioen (CR) i det givne forsøg.
CR = EC50,med angonist/EC50,uden antagonist = 10
Angiv de 2 lægemidlets efficacy (Emax) og potens (EC50).
Sort: Emax=100% EC50=10 mg/L. Grå: Emax=60% EC50=1 mg/L.
Toksikologi-studier har vist, at koncentrationer over 100 mg/L af begge lægemidler giver uacceptable bivirkninger.
Hvad er effekten af de 2 lægemidler ved denne koncentration?
Grå: E=60%. Sort: E=90%
Ved hvilke koncentrationer vil man anvende henholdsvis gråt og sort lægemiddel for at opnå højest effekt ved laveste koncentrationer?
Grå: ved koncentrationer under 10m/L.
Sort: ved koncentrationer over 10 mg/L.
Redegør for begrebet koncentrations-ratio (alternativt dosis-ratio) som kvantitativt mål for studier af kompetitiv antagonisme.
Koncentrations-ratio (CR) er defineret som forholdet mellem agonist-mængderne, der resulterer i samme effekt med og uden tilstedeværelse af antagonisten: CR=A1/A0.
Koncentrations-ratioen er således et kvantitativt udtryk for højre-forskydningen af koncentrations-effekt kurven:
Koncentrations-ratioen afhænger af antagonistens koncentration [B] og ligevægtskonstant KB ifølge Schilds ligning:
CR = ([B]/KB)+1
eller:
log(CR-1) = log[B] - logKB
Indtegn på baggrund af relationen de forventede koncentration-effekt kurver med angivelse af Emaxog EC50på:
a. Lineær graf
Indtegn på baggrund af relationen de forventede koncentration-effekt kurver med angivelse af Emaxog EC50på:
b. Semi(enkelt)-logaritmisk graf
Beskriv kort de 3 overordnede typer agonister (fuld, partiel, invers) eller indtegn et eksempel på deres indbyrdes koncentration-responskurver i samme koordinatsystem.
Fuld agonist:
- Et lægemiddel, som kan fremkalde en maksimal biologisk effekt, ved at påvirke de receptorer, hvis aktivering er ansvarlige for effekten.
Partiel agonist:
- Et lægemiddel, som binder sig til en receptor uden at fremkalde maksimal biologisk effekt, samtidig med, at det forhindrer bindingen (antagonistisk effekt) af en ligand med større maksimal virkeevne (efficacy).
Invers agonist:
- Et lægemiddel som har større affinitet for receptorens inaktive form end for den aktive form.
- Ved binding formindskes respons i forhold til baseline aktiviteten.
Evt. figursvar, som angiver deres indbyrdes efficacy som beskrevet ovenfor. (angivelsen af potensen er vilkårlig og ikke afgørende for besvarelsen):
Beskriv strukturen af de enzym-koblede receptorer og redegør for signaltransduktionen for en af grupperne.
Struktur
- Enzym koblede receptorer er kendetegnede ved at bestå af en enkelt transmembran helix.
- Det intracellulære domæne er enzymatisk i sig selv eller associerer med intracellulære enzymer når receptoren aktiveres
- Det ligand-bindende domæne er extracellulært.
Signaltransduktion
- Ved binding af ligand dimeriserer receptorerne og disse autofosforyleres intracellulært
- enten på det indbyggede enzymdomæne (for receptorer med indbygget enzym) og aktiverer derefter RAS/RAF systemet
- eller på et domæne på de intracellulære enzymer der er bindes intracellulært til receptorerne efter dimeriseringog som involverer JAK/STAT pathwayen.
- Det er nok at vide at denne autofosforylering så aktiverer en lang kinase kaskade, som til sidst resulterer i ændret gen ekspression.
- Hvis RAS/RAF eller JAK/STAT ikke nævnes kan det give point at nævne proteiner med SH2 domæner, som bindeled mellem de aktiverede receptorer og aktivering af den efterfølgende kinase kaskade og ændring i gen ekspression.
Skitser begrebet EC50 på en dosis-respons graf.
Fosfor-lipase C er et vigtigt enzym i cellesignalering.
a. Hvad er fosfor-lipase Cs substrat og produkter?
- Substrat → PIP2
- Produkterne → Diacylglycerol (DAG) og IP3.
Fosfor-lipase C er et vigtigt enzym i cellesignalering.
c. Beskriv kort receptoren og dennes aktivering af forfor-lipaseC.
- Denne type receptor går 7 gange gennem cellemembranen og aktiverer g-proteiner.
- G-proteiner består af 3 subunits; α,β,γ og er bundet til cellemembranen.
- Når receptoren er aktiveret spalter de trimere g-proteiner sig til α og β/γ(beta/gamma subuniten) og der sker en udskiftning af GDP til GTP i α-subunit’en.
- Det er en undergruppe af α-subunites der hedder αq, der aktiverer fosfor-lipase C.
Svar: C + D
Angiv i skitseform sammenhængen mellem lægemiddelkoncentration og respons:
a) uden og b) med tilstedeværelsen af en non-kompetitiv antagonist.
Angiv placeringen af Emax på graferne.
I farmakologi måles responset fra et lægemiddel ofte i Emaxog EC50/ED50.
A. Beskriv begreberne og skitsér dem grafisk.
