La farmacología es la ciencia de los fármacos y medicamentos , [1] incluido el origen, la composición, la farmacocinética, el uso terapéutico y la toxicología de una sustancia. Más específicamente, es el estudio de las interacciones que ocurren entre un organismo vivo y sustancias químicas que afectan la función bioquímica normal o anormal. [2] Si las sustancias tienen propiedades medicinales, se consideran productos farmacéuticos .
El campo abarca la composición y propiedades de los fármacos, funciones, fuentes, síntesis y diseño de fármacos, mecanismos moleculares y celulares , mecanismos de órganos/sistemas, transducción de señales/comunicación celular, diagnóstico molecular , interacciones , biología química , terapia y aplicaciones médicas y capacidades antipatogénicas. Las dos áreas principales de la farmacología son la farmacodinámica y la farmacocinética . La farmacodinámica estudia los efectos de un fármaco en los sistemas biológicos y la farmacocinética estudia los efectos de los sistemas biológicos en un fármaco. En términos generales, la farmacodinámica analiza las sustancias químicas con receptores biológicos y la farmacocinética analiza la absorción , distribución, metabolismo y excreción (ADME) de las sustancias químicas de los sistemas biológicos.
Farmacología no es sinónimo de farmacia y los dos términos se confunden frecuentemente. La farmacología, una ciencia biomédica , se ocupa de la investigación, el descubrimiento y la caracterización de sustancias químicas que muestran efectos biológicos y el esclarecimiento de la función celular y del organismo en relación con estas sustancias químicas. Por el contrario, la farmacia, una profesión de servicios de salud, se preocupa por la aplicación de los principios aprendidos de la farmacología en sus entornos clínicos; ya sea en una función de dispensación o de atención clínica. En cualquiera de los campos, el principal contraste entre ambos es su distinción entre la atención directa al paciente, la práctica farmacéutica y el campo de investigación orientado a la ciencia, impulsado por la farmacología.
La palabra farmacología se deriva de la palabra griega φάρμακον , pharmakon , que significa "droga" o " veneno ", junto con otra palabra griega -λογία , logia con el significado de "estudio de" o "conocimiento de" [3] [4] ( cf. la etimología de farmacia ). Pharmakon está relacionado con pharmakos , el sacrificio ritual o el exilio de un chivo expiatorio o víctima humana en la religión griega antigua .
El término moderno fármaco se utiliza de forma más amplia que el término fármaco porque incluye sustancias endógenas y sustancias biológicamente activas que no se utilizan como fármacos. Normalmente incluye agonistas y antagonistas farmacológicos , pero también inhibidores enzimáticos (como los inhibidores de la monoaminooxidasa ). [5]
Los orígenes de la farmacología clínica se remontan a la Edad Media , con la farmacognosia y el Canon de Medicina de Avicena , el Comentario sobre Isaac de Pedro de España y el Comentario de Juan de San Amando sobre el Antedotario de Nicolás . [9] La farmacología temprana se centró en la herboristería y las sustancias naturales, principalmente extractos de plantas. Los medicamentos se recopilaban en libros llamados farmacopeas . Las drogas crudas se han utilizado desde la prehistoria como preparación de sustancias de origen natural. Sin embargo, el ingrediente activo de las drogas crudas no se purifica y la sustancia se adultera con otras sustancias.
La medicina tradicional varía entre culturas y puede ser específica de una cultura en particular, como en la medicina tradicional china , mongol , tibetana y coreana . Sin embargo, desde entonces gran parte de esto se ha considerado pseudociencia . Las sustancias farmacológicas conocidas como enteógenos pueden tener un uso espiritual y religioso y un contexto histórico.
En el siglo XVII, el médico inglés Nicholas Culpeper tradujo y utilizó textos farmacológicos. Culpeper detalló las plantas y las condiciones que podrían tratar. En el siglo XVIII, gran parte de la farmacología clínica fue establecida por el trabajo de William Withering . [10] La farmacología como disciplina científica no avanzó más hasta mediados del siglo XIX en medio del gran resurgimiento biomédico de ese período. [11] Antes de la segunda mitad del siglo XIX, la notable potencia y especificidad de las acciones de drogas como la morfina , la quinina y la digital se explicaban vagamente y con referencia a extraordinarios poderes químicos y afinidades con ciertos órganos o tejidos. [12] El primer departamento de farmacología fue creado por Rudolf Buchheim en 1847, en la Universidad de Tartu, en reconocimiento de la necesidad de comprender cómo los fármacos y venenos terapéuticos producían sus efectos. [11] Posteriormente, el primer departamento de farmacología en Inglaterra se creó en 1905 en el University College de Londres .
La farmacología se desarrolló en el siglo XIX como una ciencia biomédica que aplicaba los principios de la experimentación científica a contextos terapéuticos. [13] El avance de las técnicas de investigación impulsó la investigación y la comprensión farmacológica. El desarrollo de la preparación del baño de órganos , en el que se conectan muestras de tejido a dispositivos de registro, como un miógrafo , y se registran las respuestas fisiológicas después de la aplicación del fármaco, permitió el análisis de los efectos de los fármacos en los tejidos. El desarrollo del ensayo de unión de ligandos en 1945 permitió la cuantificación de la afinidad de unión de fármacos a objetivos químicos. [14] Los farmacólogos modernos utilizan técnicas de genética , biología molecular , bioquímica y otras herramientas avanzadas para transformar información sobre mecanismos y objetivos moleculares en terapias dirigidas contra enfermedades, defectos o patógenos, y crear métodos para la atención preventiva, el diagnóstico y, en última instancia, la medicina personalizada. .
La disciplina de la farmacología se puede dividir en muchas subdisciplinas, cada una con un enfoque específico.
La farmacología también puede centrarse en sistemas específicos que componen el cuerpo. Las divisiones relacionadas con los sistemas corporales estudian los efectos de las drogas en diferentes sistemas del cuerpo. Estos incluyen la neurofarmacología , en los sistemas nerviosos central y periférico ; inmunofarmacología en el sistema inmunológico. Otras divisiones incluyen farmacología cardiovascular , renal y endocrina . La psicofarmacología es el estudio del uso de fármacos que afectan la psique , la mente y el comportamiento (por ejemplo, antidepresivos) en el tratamiento de trastornos mentales (por ejemplo, depresión). [15] [16] Incorpora enfoques y técnicas de neurofarmacología, comportamiento animal y neurociencia conductual, y está interesado en los mecanismos de acción conductuales y neurobiológicos de las drogas psicoactivas. [ cita necesaria ] El campo relacionado de la neuropsicofarmacología se centra en los efectos de las drogas en la superposición entre el sistema nervioso y la psique.
La farmacometabolómica , también conocida como farmacometabonomía, es un campo que surge de la metabolómica , la cuantificación y análisis de los metabolitos producidos por el organismo. [17] [18] Se refiere a la medición directa de metabolitos en los fluidos corporales de un individuo, con el fin de predecir o evaluar el metabolismo de compuestos farmacéuticos y comprender mejor el perfil farmacocinético de un fármaco. [17] [18] La farmacometabolómica se puede aplicar para medir los niveles de metabolitos después de la administración de un fármaco, con el fin de controlar los efectos del fármaco en las vías metabólicas. La farmacomicrobiómica estudia el efecto de las variaciones del microbioma sobre la disposición, la acción y la toxicidad de los fármacos. [19] La farmacomicrobiómica se ocupa de la interacción entre los fármacos y el microbioma intestinal . La farmacogenómica es la aplicación de tecnologías genómicas al descubrimiento de fármacos y a una mayor caracterización de fármacos relacionados con el genoma completo de un organismo. [ cita necesaria ] Para la farmacología con respecto a genes individuales, la farmacogenética estudia cómo la variación genética da lugar a diferentes respuestas a los medicamentos. [ cita necesaria ] La farmacoepigenética estudia los patrones de marcado epigenético subyacentes que conducen a una variación en la respuesta de un individuo al tratamiento médico. [20]
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La farmacología se puede aplicar dentro de las ciencias clínicas. La farmacología clínica es la aplicación de métodos y principios farmacológicos en el estudio de fármacos en humanos. [21] Un ejemplo de esto es la posología, que es el estudio de cómo se dosifican los medicamentos. [22]
La farmacología está estrechamente relacionada con la toxicología . Tanto la farmacología como la toxicología son disciplinas científicas que se centran en comprender las propiedades y acciones de las sustancias químicas. [23] Sin embargo, la farmacología enfatiza los efectos terapéuticos de las sustancias químicas, generalmente drogas o compuestos que podrían convertirse en drogas, mientras que la toxicología es el estudio de los efectos adversos de las sustancias químicas y la evaluación de riesgos. [23]
Los conocimientos farmacológicos se utilizan para asesorar la farmacoterapia en medicina y farmacia .
El descubrimiento de fármacos es el campo de estudio relacionado con la creación de nuevos fármacos. Abarca los subcampos del diseño y desarrollo de fármacos . [24] El descubrimiento de fármacos comienza con el diseño de fármacos, que es el proceso inventivo de encontrar nuevos fármacos. [25] En el sentido más básico, esto implica el diseño de moléculas que sean complementarias en forma y carga a un objetivo biomolecular determinado. [26] Una vez que se ha identificado un compuesto principal mediante el descubrimiento de fármacos, el desarrollo del fármaco implica llevarlo al mercado. [24] El descubrimiento de fármacos está relacionado con la farmacoeconomía , que es la subdisciplina de la economía de la salud que considera el valor de los medicamentos [27] [28] La farmacoeconomía evalúa el costo y los beneficios de los medicamentos para guiar la asignación óptima de recursos de atención médica. [29] Las técnicas utilizadas para el descubrimiento , formulación , fabricación y control de calidad de los fármacos son estudiadas por la ingeniería farmacéutica , una rama de la ingeniería . [30] La farmacología de seguridad se especializa en detectar e investigar posibles efectos indeseables de los medicamentos. [31]
El desarrollo de medicamentos es una preocupación vital para la medicina , pero también tiene fuertes implicaciones económicas y políticas . Para proteger al consumidor y prevenir abusos, muchos gobiernos regulan la fabricación, venta y administración de medicamentos. En Estados Unidos , el principal organismo que regula los productos farmacéuticos es la Administración de Alimentos y Medicamentos ; hacen cumplir los estándares establecidos por la Farmacopea de los Estados Unidos . En la Unión Europea , el principal organismo que regula los productos farmacéuticos es la EMA , y hace cumplir las normas establecidas por la Farmacopea Europea .
La estabilidad metabólica y la reactividad de una biblioteca de compuestos farmacológicos candidatos deben evaluarse para estudios toxicológicos y de metabolismo de los fármacos. Se han propuesto muchos métodos para predicciones cuantitativas en el metabolismo de fármacos; un ejemplo de un método computacional reciente es SPORCalc. [32] Una ligera alteración en la estructura química de un compuesto medicinal podría alterar sus propiedades medicinales, dependiendo de cómo la alteración se relaciona con la estructura del sustrato o sitio receptor sobre el que actúa: esto se llama relación de actividad estructural (SAR) . Cuando se ha identificado una actividad útil, los químicos fabricarán muchos compuestos similares llamados análogos, para intentar maximizar los efectos medicinales deseados. Esto puede llevar desde unos pocos años hasta una década o más, y es muy costoso. [33] También se debe determinar qué tan seguro es consumir el medicamento, su estabilidad en el cuerpo humano y la mejor forma de administración al sistema orgánico deseado, como una tableta o un aerosol. Después de pruebas exhaustivas, que pueden durar hasta seis años, el nuevo medicamento está listo para su comercialización y venta. [33]
Debido a estos largos plazos, y a que de cada 5.000 nuevos medicamentos potenciales normalmente sólo uno llegará al mercado abierto, ésta es una forma costosa de hacer las cosas, que a menudo cuesta más de mil millones de dólares. Para recuperar este desembolso, las empresas farmacéuticas pueden hacer varias cosas: [33]
La ley del beneficio inverso describe la relación entre los beneficios terapéuticos de un medicamento y su comercialización.
Al diseñar medicamentos, se debe considerar el efecto placebo para evaluar el verdadero valor terapéutico del medicamento.
El desarrollo de fármacos utiliza técnicas que van desde la química medicinal hasta el diseño químico de fármacos. Esto se superpone con el enfoque biológico de encontrar objetivos y efectos fisiológicos.
La farmacología se puede estudiar en relación con contextos más amplios que la fisiología de los individuos. Por ejemplo, la farmacoepidemiología se ocupa de las variaciones de los efectos de los medicamentos en o entre poblaciones, es el puente entre la farmacología clínica y la epidemiología . [34] [35] La farmacoambiente o farmacología ambiental es el estudio de los efectos de los productos farmacéuticos y de cuidado personal (PPCP) usados en el medio ambiente después de su eliminación del organismo. [36] La salud humana y la ecología están íntimamente relacionadas por lo que la farmacología ambiental estudia el efecto ambiental de los fármacos y productos farmacéuticos y de cuidado personal en el medio ambiente . [37]
Las drogas también pueden tener importancia etnocultural, por lo que la etnofarmacología estudia los aspectos étnicos y culturales de la farmacología. [38]
La fotofarmacología es un enfoque emergente en medicina en el que los fármacos se activan y desactivan con luz . La energía de la luz se utiliza para cambiar la forma y las propiedades químicas del fármaco, lo que da como resultado una actividad biológica diferente. [39] Esto se hace para, en última instancia, lograr el control de cuándo y dónde las drogas están activas de manera reversible, para prevenir los efectos secundarios y la contaminación de las drogas en el medio ambiente. [40] [41]
El estudio de las sustancias químicas requiere un conocimiento profundo del sistema biológico afectado. Con el aumento del conocimiento de la biología celular y la bioquímica , el campo de la farmacología también ha cambiado sustancialmente. Ha sido posible, mediante el análisis molecular de los receptores , diseñar sustancias químicas que actúen sobre vías metabólicas o de señalización celular específicas al afectar sitios directamente en los receptores de la superficie celular (que modulan y median las vías de señalización celular que controlan la función celular).
Los productos químicos pueden tener propiedades y efectos farmacológicamente relevantes. La farmacocinética describe el efecto del cuerpo sobre la sustancia química (por ejemplo , vida media y volumen de distribución ), y la farmacodinamia describe el efecto de la sustancia química sobre el cuerpo (deseable o tóxico ).
La farmacología generalmente se estudia con respecto a sistemas particulares, por ejemplo, sistemas de neurotransmisores endógenos . Los principales sistemas estudiados en farmacología pueden clasificarse por sus ligandos e incluyen acetilcolina , adrenalina , glutamato , GABA , dopamina , histamina , serotonina , cannabinoides y opioides .
Los objetivos moleculares en farmacología incluyen receptores , enzimas y proteínas de transporte de membrana . Las enzimas pueden atacarse con inhibidores de enzimas . Los receptores suelen clasificarse según su estructura y función. Los principales tipos de receptores estudiados en farmacología incluyen receptores acoplados a proteína G , canales iónicos activados por ligando y receptores tirosina quinasas .
La farmacología de redes es un subcampo de la farmacología que combina principios de la farmacología, la biología de sistemas y el análisis de redes para estudiar las interacciones complejas entre fármacos y objetivos (p. ej., receptores o enzimas, etc.) en sistemas biológicos. La topología de una red de reacciones bioquímicas determina la forma de la curva dosis-respuesta del fármaco [42] , así como el tipo de interacciones entre fármacos, [43] por lo que puede ayudar a diseñar estrategias terapéuticas eficientes y seguras. La topología de la farmacología de la red utiliza herramientas computacionales y algoritmos de análisis de redes para identificar objetivos de fármacos, predecir interacciones entre fármacos, dilucidar vías de señalización y explorar la polifarmacología de los fármacos.
La farmacodinamia se define como cómo reacciona el cuerpo a los medicamentos. La teoría farmacodinámica a menudo investiga la afinidad de unión de los ligandos a sus receptores. Los ligandos pueden ser agonistas , agonistas parciales o antagonistas de receptores específicos del cuerpo. Los agonistas se unen a los receptores y producen una respuesta biológica, un agonista parcial produce una respuesta biológica menor que la de un agonista completo, los antagonistas tienen afinidad por un receptor pero no producen una respuesta biológica.
La capacidad de un ligando para producir una respuesta biológica se denomina eficacia ; en un perfil dosis-respuesta se indica como porcentaje en el eje y, donde 100% es la eficacia máxima (todos los receptores están ocupados).
La afinidad de unión es la capacidad de un ligando para formar un complejo ligando-receptor, ya sea a través de fuerzas de atracción débiles (reversibles) o de un enlace covalente (irreversible), por lo tanto, la eficacia depende de la afinidad de unión.
La potencia de un fármaco es la medida de su eficacia, EC 50 es la concentración de un fármaco que produce una eficacia del 50% y cuanto menor es la concentración, mayor es la potencia del fármaco, por lo tanto, EC 50 se puede utilizar para comparar potencias de fármacos.
Se dice que la medicación tiene un índice terapéutico amplio o estrecho , cierto factor de seguridad o ventana terapéutica . Esto describe la relación entre el efecto deseado y el efecto tóxico. Un compuesto con un índice terapéutico estrecho (cercano a uno) ejerce el efecto deseado en una dosis cercana a su dosis tóxica. Un compuesto con un índice terapéutico amplio (superior a cinco) ejerce el efecto deseado a una dosis sustancialmente inferior a su dosis tóxica. Aquellos con un margen estrecho son más difíciles de dosificar y administrar, y pueden requerir monitoreo terapéutico del fármaco (por ejemplo, warfarina , algunos antiepilépticos , antibióticos aminoglucósidos ). La mayoría de los medicamentos contra el cáncer tienen un margen terapéutico estrecho: casi siempre se producen efectos secundarios tóxicos en dosis utilizadas para matar tumores .
El efecto de los fármacos se puede describir con la aditividad de Loewe , que es uno de varios modelos de referencia comunes. [43]
Otros modelos incluyen la ecuación de Hill , la ecuación de Cheng-Prusoff y la regresión de Schild .
La farmacocinética es el estudio de la absorción, distribución, metabolismo y excreción corporal de fármacos. [44]
Al describir las propiedades farmacocinéticas de la sustancia química que es el ingrediente activo o ingrediente farmacéutico activo (API), los farmacólogos suelen interesarse por la L-ADME :
El metabolismo de los fármacos se evalúa en farmacocinética y es importante en la investigación y prescripción de fármacos.
La farmacocinética es el movimiento del fármaco en el cuerpo; generalmente se describe como "lo que el cuerpo le hace al fármaco". Las propiedades fisicoquímicas de un fármaco afectarán la velocidad y el grado de absorción, el grado de distribución, el metabolismo y la eliminación. El fármaco debe tener el peso molecular, la polaridad, etc. adecuados para poder ser absorbido, la fracción de un fármaco que llega a la circulación sistémica se denomina biodisponibilidad, esto es simplemente una relación entre los niveles plasmáticos máximos del fármaco después de la administración oral y el fármaco. concentración después de una administración intravenosa (se evita el efecto de primer paso y por lo tanto no se pierde ninguna cantidad de fármaco). Un fármaco debe ser lipófilo (soluble en lípidos) para poder atravesar las membranas biológicas. Esto es cierto porque las membranas biológicas están formadas por una bicapa lipídica (fosfolípidos, etc.). Una vez que el fármaco llega a la circulación sanguínea, se distribuye por todo el cuerpo y se más concentrado en órganos altamente perfundidos.
En Estados Unidos , la Administración de Alimentos y Medicamentos (FDA) es responsable de crear directrices para la aprobación y uso de medicamentos. La FDA exige que todos los medicamentos aprobados cumplan dos requisitos:
Obtener la aprobación de la FDA suele tardar varios años. Las pruebas realizadas en animales deben ser exhaustivas y deben incluir varias especies para ayudar en la evaluación tanto de la eficacia como de la toxicidad del fármaco. La dosis de cualquier fármaco aprobado para su uso debe estar dentro de un rango en el que el fármaco produzca un efecto terapéutico o un resultado deseado. [45]
La seguridad y eficacia de los medicamentos recetados en los EE. UU. están reguladas por la Ley federal de comercialización de medicamentos recetados de 1987 .
La Agencia Reguladora de Medicamentos y Productos Sanitarios (MHRA) desempeña una función similar en el Reino Unido.
Medicare Parte D es un plan de medicamentos recetados en EE. UU.
La Ley de Comercialización de Medicamentos Recetados (PDMA) es una ley relacionada con la política de medicamentos.
Los medicamentos recetados son medicamentos regulados por la legislación.
La Unión Internacional de Farmacología Básica y Clínica , la Federación de Sociedades Farmacológicas Europeas y la Asociación Europea de Farmacología y Terapéutica Clínica son organizaciones que representan la estandarización y regulación de la farmacología clínica y científica.
Se han desarrollado sistemas de clasificación médica de medicamentos con códigos farmacéuticos . Estos incluyen el Código Nacional de Medicamentos (NDC), administrado por la Administración de Alimentos y Medicamentos .; [46] Número de identificación de medicamentos (DIN), administrado por Health Canada en virtud de la Ley de alimentos y medicamentos ; Registro de Medicamentos de Hong Kong , administrado por el Servicio Farmacéutico del Departamento de Salud (Hong Kong) e Índice Nacional de Productos Farmacéuticos en Sudáfrica. También se han desarrollado sistemas jerárquicos, incluido el Sistema de Clasificación Química Terapéutica Anatómica (AT, o ATC/DDD), administrado por la Organización Mundial de la Salud ; Identificador genérico de producto (GPI), un número de clasificación jerárquica publicado por MediSpan y SNOMED , eje C. Los ingredientes de los medicamentos se han clasificado mediante un identificador único de ingredientes .
El estudio de la farmacología se superpone con las ciencias biomédicas y es el estudio de los efectos de las drogas en los organismos vivos. La investigación farmacológica puede conducir al descubrimiento de nuevos fármacos y promover una mejor comprensión de la fisiología humana . Los estudiantes de farmacología deben tener un conocimiento práctico detallado de aspectos de fisiología, patología y química. También pueden requerir conocimientos sobre las plantas como fuentes de compuestos farmacológicamente activos. [38] La farmacología moderna es interdisciplinaria e involucra ciencias biofísicas y computacionales, y química analítica. Un farmacéutico debe estar bien equipado con conocimientos sobre farmacología para su aplicación en la investigación farmacéutica o la práctica farmacéutica en hospitales u organizaciones comerciales que venden a los clientes. Sin embargo, los farmacólogos suelen trabajar en un laboratorio realizando investigaciones o desarrollo de nuevos productos. La investigación farmacológica es importante en la investigación académica (médica y no médica), puestos industriales privados, redacción científica, patentes y leyes científicas, consultas, empleo biotecnológico y farmacéutico, industria del alcohol, industria alimentaria, ciencia forense/aplicación de la ley, salud pública y ciencias ambientales/ecológicas. La farmacología a menudo se enseña a estudiantes de farmacia y medicina como parte del plan de estudios de la Facultad de Medicina .
