Farmacodinámica: interacciones fármaco-receptor

La farmacodinámica trata de los mecanismos y los efectos de las medicaciones en el organismo. Expresado en términos más sencillos, estudia lo que hacen los medicamentos en el cuerpo y cómo es su actuación.

Para que tengan efecto, la mayoría de los medicamentos tienen que llegar a sus células diana y unirse a un receptor. Los receptores son proteínas especializadas, tanto en el interior de la célula como en la membrana celular; pueden unirse a un ligando y activarse para alterar su forma o actividad. De este modo se produce una cascada de señales de moléculas intracelulares, conocidas como segundos mensajeros, lo que, en última instancia, da lugar a algún cambio en la función de la célula.

Los receptores intracelulares suelen estar situados en el citoplasma o en el núcleo de la célula y reconocen pequeños ligandos hidrófobos, es decir, que odian el agua . Entre ellos se encuentran moléculas como los esteroides, que se complacen en difundirse a través de la membrana fosfolipídica. Una vez acoplado a su ligando, el complejo receptor-ligando se une a secuencias específicas de ADN que activan o inhiben genes concretos.

En la membrana celular se encuentran los receptores de la superficie celular, que están incrustados en la membrana plasmática y se unen a ligandos demasiado grandes o hidrófilos, para atravesarlos. En función de su estructura y propiedades, los receptores de la superficie celular se clasifican en tres tipos principales: canales iónicos activados por ligando, receptores acoplados a enzimas y receptores acoplados a proteínas G.

A partir de los canales iónicos activados por ligando, también conocidos como receptores ionótropos, estos forman canales o poros generalmente cerrados. Una vez que se unen a un ligando específico, se abren y permiten que iones como el cloruro, el calcio, el sodio y el potasio fluyan pasivamente a través de la membrana, por su gradiente, y desencadenen la vía de señalización.

A continuación están los receptores acoplados a enzimas, que suelen ser proteínas transmembrana de paso único, lo que significa que solo tienen un segmento transmembrana. El extremo extracelular de estos receptores se une a los medicamentos, y su extremo intracelular tiene actividad enzimática. El dominio enzimático suele ser una proteína cinasa conocida como tirosina cinasa, que fosforila otras moléculas. Cuando un ligando se une, desencadena un cambio conformacional en el dominio enzimático para formar sitios de unión de alta afinidad para los segundos mensajeros. Estos segundos mensajeros son fosforilados por las tirosina cinasas antes de dirigirse a activar otras proteínas en la vía de señalización.

Por último, están los receptores acoplados a proteínas G, también conocidos como receptores transmembrana de siete pasos, lo que significa que son proteínas muy largas cuyo extremo se encuentra fuera de la célula; la proteína, en forma de serpiente, entra y sale de la membrana celular siete veces, y termina finalmente en el interior de la célula. Un ligando se une al extremo situado fuera de la célula y el extremo de la proteína que está dentro de la célula activa las proteínas de unión a nucleótidos de guanina o proteínas G, que contienen una subunidad alfa, beta y gamma. Normalmente, la subunidad alfa se une a una molécula de difosfato de guanosina o GDP, y la proteína G queda inactiva. Cuando un ligando se une al receptor, la proteína G cambia de forma, haciendo que la subunidad alfa libere el GDP y permitiendo que se enlace un trifosfato de guanosina o GTP. Con ello, la subunidad alfa se desprende y activa otras proteínas en la vía de señalización.