Farmacocinética: Transporte de fármacos através de membranas

A membrana plasmática é uma estrutura semipermeável da célula, ou seja, com permeabilidade seletiva. Essa característica permite que a célula (meio intracelular) troque substâncias com o meio extracelular. Dependendo das propriedades químicas, os fármacos podem ser transportados do TGI por difusão passiva ou por transporte ativo:

• Difusão passiva/simples: drogas hidrossolúveis e drogas lipossolúveis
• Difusão facilitada
• Transporte ativo
• Endocitose ou exocitose
• Via paracelular 

Difusão Passiva

O transporte passivo é a passagem de moléculas e íons obedecendo a tendência natural, sem que haja consumo de energia. Isto ocorre em virtude da diferença de pressão de difusão entre os líquidos que estão nos lados da membrana. O transporte passivo pode ser por difusão e osmose.  

Osmose é a difusão da água através de uma membrana semipermeável, do local de maior concentração de água para o local de menor concentração, ou seja, a água flui do meio hipotônico para o meio hipertônico.

 

A osmose não é influenciada pela natureza do soluto, mas pelo número de partículas. Quando duas soluções contêm a mesma quantidade de partículas por unidade de volume, mesmo que não sejam do mesmo tipo, exercem a mesma pressão osmótica e são isotônicas. Caso sejam separadas por uma membrana, haverá fluxo de água nos dois sentidos de modo proporcional.

Quando se comparam soluções de concentrações diferentes, a que possui mais soluto e, portanto, maior pressão osmótica é chamada hipertônica, e a de menor concentração de soluto e menor pressão osmótica é hipotônica. Separadas por uma membrana, há maior fluxo de água da solução hipotônica para a hipertônica, até que as duas soluções se tornem isotônicas.

A osmose pode provocar alterações de volume celular. Uma hemácia humana é isotônica em relação a uma solução de cloreto de sódio a 0,9% (“solução fisiológica”). Caso seja colocada em um meio com maior concentração, perde água e murcha. Se estiver em um meio mais diluído (hipotônico), absorve água por osmose e aumenta de volume, podendo romper (hemólise).

A difusão é um processo que pode ser observado em qualquer tipo de partículas. Em física, a lei da difusão diz que “as partículas tendem a se mover da área de maior concentração para a área de menor concentração, até que as concentrações se igualem”.

A célula procura estar sempre em isotonia com o meio extracelular. Isso quer dizer que ela deve ter uma concentração de solutos em água semelhante à do meio em que vive.

•  A favor do gradiente de concentração;
• Não envolve carregador;
• Não é saturável;
• Sem gasto de energia.

1.      Difusão passiva de drogas hidrossolúveis

Ou difusão aquosa (polar)

 

2.      Difusão passiva de drogas lipossolúveis

Ou difusão lipídica (apolar)

 

Difusão facilitada

Na difusão facilitada, certas proteínas (permeases) atuam facilitando a passagem de moléculas (açúcares simples e aminoácidos) que, por difusão simples demorariam muito para atravessar a membrana de modo a igualarem suas concentrações.

•                    Não há gasto de energia;

•                    Mediado por transportador;

•                    Substâncias com peso molecular elevado ou hidrossolúvel;

•                    Segue um gradiente eletroquímico.

•                    Saturado.

Transporte ativo

•                    Contra o gradiente de concentração;

•                    Envolve proteínas transportadoras específicas;

•                    Depende de energia (ATP).

Neste processo, as substâncias são transportadas com gasto de energia, podendo ocorrer do local de menor para o de maior concentração (contra o gradiente de concentração). Esse gradiente pode ser químico ou elétrico, como no transporte de íons. O transporte ativo age como uma “porta giratória”. A molécula a ser transportada liga-se à molécula transportadora (proteína da membrana) como uma enzima se liga ao substrato. A molécula transportadora gira e libera a molécula carregada no outro lado da membrana. Gira, novamente, voltando à posição inicial. A bomba de sódio e potássio liga-se em um íon Na+ na face interna da membrana e o libera na face externa. Ali, se liga a um íon K+ e o libera na face externa. A energia para o transporte ativo vem da hidrólise do ATP.

 A bomba de sódio e potássio é importante no seguinte aspecto:

- manutenção da alta concentração de potássio dentro da célula, importante na síntese de proteínas e nas etapas respiratórias.

- manutenção do equilíbrio osmótico.

- estabelecimento de diferenças de cargas elétricas na membrana.

Um ciclo apresenta três íons sódio para fora e dois íons potássio para dentro.

Endocitose ou exocitose

Enquanto que a difusão simples e facilitada e o transporte ativo são mecanismos de entrada ou saída para moléculas e íons de pequenas dimensões, as grandes moléculas ou até partículas constituídas por agregados moleculares são transportadas através de outros processos.

Endocitose

Este processo permite o transporte de substâncias do meio extra- para o intracelular, através de vesículas limitadas por membranas, a que se dá o nome de vesículas de endocitose ou endocíticas. Estas são formadas por invaginação da membrana plasmática, seguida de fusão e separação de um segmento da mesma. Há três tipos de endocitose:   

• pinocitose: Englobamento de partículas líquidas pelo canal de pinocitose, formando o vacúolo alimentar (pinossoma). O englobamento de partículas sólidas ou de gotículas com dimensões muito pequenas, que só podem ser observadas ao microscópio eletrônico, recebe a denominação de ultrafagocitose e micropinocitose, respectivamente.as vesículas são de pequenas dimensões e a célula ingere moléculas solúveis que, de outro modo, teriam dificuldades em penetrar a membrana.
• fagocitose: Englobamento de partículas sólidas relativamente grande, por meio de pseudópodes, formando no interior das células o vacúolo alimentar (fagossoma). A fagocitose é realizada pelos glóbulos brancos e amebas. Este processo é muito semelhante à pinocitose, sendo a única diferença o fato de o material envolvido pela membrana não estar diluído.
• endocitose mediada: Se a invaginação da membrana for desencadeada pela ligação de uma determinada substância a um constituinte específico da membrana trata-se de um processo de endocitose mediada

 

Exocitose

Enquanto que na endocitose as substâncias entram nas células, existe um processo inverso: a exocitose.

Depois de endocitado, o material sofre transformações sendo os produtos resultantes absorvidos através da membrana do organito e permanecendo o que resta na vesícula de onde será posteriormente exocitado.

A exocitose permite, assim, a excreção e secreção de substâncias e dá-se em três fases: migração, fusão e lançamento. Na primeira, as vesículas de exocitose deslocam-se através do citoplasma. Na segunda, dá-se a fusão da vesícula com a membrana celular. Por último, lança-se o conteúdo da vesícula no meio extracelular.

Passagem de substâncias via paracelular

Via paracelular: através das junções apertadas entre as células.

Junções apertadas, ocludentes ou tight junctions.
As junções ocludentes juntam células numa zona próxima da sua superfície apical. São constituídas por bandas finas em forma de cinto que rodeiam completamente as células. Na interface entre células forma-se muitas vezes uma cavidade ou lume. A porção da célula em face do lume é a superfície apical. O resto da célula é a superfície basolateral.
Estas junções constituem uma barreira impermeável a não ser que haja a transdução do sinal apropriado. São constituídas por caderinas e cateninas.

Desempenham três funções vitais:

• Mantêm as células juntas
• Impedem o movimento das proteínas de membrana integrais entre as superfícies apical e
• basolateral, preservando assim a endocitose mediada por receptores e a exocitose

Evitam a passagem de moléculas e íons pelos espaços entre as células, tendo assim os materiais que entrar na célula por difusão ou transporte ativo.

Fonte                                                                                                                   

• Biologia 1: citologia e Histologia/ JUNIOR, Cesar da Silva, SASSON, Sezar. Pág. 66-79. 6ª ed. São Paulo: Atual, 1990.
• Biologia vol 1: Biologia Molecular, Citologia e Histologia. SOARES, José Luis. Pág. 113-118. São Paulo: Scipione, 1992.
• http://www.sobiologia.com.br/conteudos/Citologia/cito8.php
• http://www.professorjarbasbio.com.br/pagina10.htm
• http://www.webbiblioteca.com/modulos/fisiopatologia/livros/FisioCelCap10_JUNCOES_CELULARES.pdf