La farmacología es la ciencia que estudia los fármacos y medicamentos, [1] incluyendo el origen, la composición, la farmacocinética , la farmacodinamia , el uso terapéutico y la toxicología de una sustancia . Más específicamente, es el estudio de las interacciones que ocurren entre un organismo vivo y las 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.
La farmacología no es sinónimo de farmacia y ambos términos se confunden con frecuencia. La farmacología, una ciencia biomédica , se ocupa de la investigación, el descubrimiento y la caracterización de sustancias químicas que muestran efectos biológicos y de la elucidación de la función celular y orgánica en relación con estas sustancias químicas. Por el contrario, la farmacia, una profesión de servicios de salud, se ocupa de la aplicación de los principios aprendidos de la farmacología en sus entornos clínicos; ya sea en un rol de dispensación o de atención clínica. En cualquiera de los dos campos, el principal contraste entre los dos es sus distinciones 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 ritualístico o exilio de un chivo expiatorio o víctima humana en la religión de la Antigua Grecia .
El término moderno "farmaco" se utiliza de forma más amplia que el término "fármaco" , ya que incluye sustancias endógenas y sustancias biológicamente activas que no se utilizan como fármacos. Por lo general, incluye agonistas y antagonistas farmacológicos , pero también inhibidores de enzimas (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 la Medicina de Avicena , el Comentario de Pedro I de España sobre Isaac y el Comentario de Juan de San Amand 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 compilaban en libros llamados farmacopeas . Los medicamentos crudos se han utilizado desde la prehistoria como una preparación de sustancias de fuentes naturales. Sin embargo, el ingrediente activo de los medicamentos crudos 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 , mongola , 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 podían 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 fármacos como la morfina , la quinina y la digital se explicaban vagamente y con referencia a poderes químicos extraordinarios 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 medicamentos terapéuticos y los venenos producían sus efectos. [11] Posteriormente, el primer departamento de farmacología en Inglaterra se estableció 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 , donde las muestras de tejido se conectan 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 los fármacos en objetivos químicos. [14] Los farmacólogos modernos utilizan técnicas de la genética , la biología molecular , la bioquímica y otras herramientas avanzadas para transformar la información sobre los mecanismos moleculares y los objetivos 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 comprenden el cuerpo. Las divisiones relacionadas con los sistemas corporales estudian los efectos de los fármacos en diferentes sistemas del cuerpo. Estos incluyen la neurofarmacología , en los sistemas nerviosos central y periférico ; la inmunofarmacología en el sistema inmunológico. Otras divisiones incluyen la farmacología cardiovascular , renal y endocrina . La psicofarmacología es el estudio del uso de fármacos que afectan la psique , la mente y el comportamiento (p. ej., antidepresivos) en el tratamiento de trastornos mentales (p. ej., depresión). [15] [16] Incorpora enfoques y técnicas de la neurofarmacología, el comportamiento animal y la neurociencia conductual, y está interesada en los mecanismos de acción conductuales y neurobiológicos de los fármacos psicoactivos. [ cita requerida ] El campo relacionado de la neuropsicofarmacología se centra en los efectos de los fármacos en la superposición entre el sistema nervioso y la psique.
La farmacometabonomía , también conocida como farmacocometabolómica, es un campo que se deriva de la metabolómica , la cuantificación y el análisis de los metabolitos producidos por el cuerpo. [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 farmacometabonomía 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 farmacomicrobiomática estudia el efecto de las variaciones del microbioma en la disposición, acción y toxicidad de los fármacos. [19] La farmacomicrobiomática 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 la caracterización adicional de los fármacos relacionados con el genoma completo de un organismo. [ cita requerida ] En el campo de la farmacología relacionada con los genes individuales, la farmacogenética estudia cómo la variación genética da lugar a diferentes respuestas a los medicamentos. [ cita requerida ] La farmacoepigenética estudia los patrones de marcado epigenético subyacentes que conducen a la variación en la respuesta de un individuo al tratamiento médico. [20]
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La farmacología puede aplicarse en el ámbito de las ciencias clínicas. La farmacología clínica es la aplicación de métodos y principios farmacológicos al estudio de los fármacos en seres humanos. [21] Un ejemplo de ello es la posología, que es el estudio de la dosificación de 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 pone énfasis en los efectos terapéuticos de las sustancias químicas, generalmente fármacos o compuestos que podrían convertirse en fármacos, mientras que la toxicología es el estudio de los efectos adversos de las sustancias químicas y la evaluación de riesgos. [23]
El conocimiento farmacológico se utiliza para asesorar la farmacoterapia en medicina y farmacia .
El descubrimiento de fármacos es el campo de estudio que se ocupa de la creación de nuevos fármacos. Abarca los subcampos de 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 dado. [26] Después de que se ha identificado un compuesto líder a través del descubrimiento de fármacos, el desarrollo de fármacos implica llevar el fármaco 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 fármacos [27] [28] La farmacoeconomía evalúa el costo y los beneficios de los fármacos para guiar la asignación óptima de recursos de atención médica. [29] Las técnicas utilizadas para el descubrimiento , la formulación , la fabricación y el control de calidad del descubrimiento de fármacos son estudiadas por la ingeniería farmacéutica , una rama de la ingeniería . [30] La farmacología de seguridad se especializa en detectar e investigar los posibles efectos indeseables de los fármacos. [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 evitar el abuso, muchos gobiernos regulan la fabricación, venta y administración de medicamentos. En los Estados Unidos , el principal organismo que regula los productos farmacéuticos es la Administración de Alimentos y Medicamentos , que hace cumplir las normas establecidas por la Farmacopea de los Estados Unidos . En la Unión Europea , el principal organismo que regula los productos farmacéuticos es la EMA , que hace cumplir las normas establecidas por la Farmacopea Europea .
Para realizar estudios toxicológicos y de metabolismo de fármacos, es necesario evaluar la estabilidad metabólica y la reactividad de una biblioteca de compuestos candidatos a fármacos. Se han propuesto muchos métodos para realizar predicciones cuantitativas del metabolismo de fármacos; un ejemplo de un método computacional reciente es SPORCalc. [32] Una ligera alteración de la estructura química de un compuesto medicinal podría alterar sus propiedades medicinales, dependiendo de cómo se relacione la alteración con la estructura del sustrato o del sitio receptor sobre el que actúa: esto se denomina relación de actividad estructural (SAR). Cuando se ha identificado una actividad útil, los químicos crearán muchos compuestos similares, llamados análogos, para intentar maximizar el efecto o 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 la seguridad del consumo del medicamento, su estabilidad en el cuerpo humano y la mejor forma de administración al sistema orgánico deseado, como comprimidos o aerosoles. Después de pruebas exhaustivas, que pueden llevar 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 posibles nuevos medicamentos, normalmente sólo uno llegará al mercado, se trata de una forma costosa de proceder, 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 fármaco.
El desarrollo de fármacos utiliza técnicas de la química médica para diseñar fármacos desde el punto de vista químico, lo que coincide con el enfoque biológico de búsqueda de objetivos y efectos fisiológicos.
La farmacología puede estudiarse 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 fármacos en o entre poblaciones, es el puente entre la farmacología clínica y la epidemiología . [34] [35] La farmacoambientalología 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 cuerpo. [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]
Los medicamentos 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 la 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 lograr, en última instancia, controlar cuándo y dónde los fármacos son activos de manera reversible, para prevenir los efectos secundarios y la contaminación de los fármacos 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. Se ha hecho posible, a través del 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).
Las sustancias químicas pueden tener propiedades y efectos farmacológicamente relevantes. La farmacocinética describe el efecto del cuerpo sobre la sustancia química (por ejemplo, la vida media y el volumen de distribución ), y la farmacodinámica describe el efecto de la sustancia química sobre el cuerpo (deseado o tóxico ).
La farmacología se estudia generalmente en relación con sistemas específicos, por ejemplo, los sistemas de neurotransmisores endógenos . Los principales sistemas estudiados en farmacología se pueden clasificar 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 ser atacadas con inhibidores enzimáticos . Los receptores se clasifican generalmente en función de su estructura y función. Los principales tipos de receptores estudiados en farmacología incluyen receptores acoplados a proteína G , canales iónicos controlados por ligando y receptores de tirosina quinasas .
La farmacología de redes es un subcampo de la farmacología que combina principios de farmacología, biología de sistemas y análisis de redes para estudiar las interacciones complejas entre fármacos y dianas (p. ej., receptores o enzimas, etc.) en sistemas biológicos. La topología de una red de reacción bioquímica determina la forma de la curva dosis-respuesta del fármaco [42], así como el tipo de interacciones fármaco-fármaco, [43] por lo que puede ayudar a diseñar estrategias terapéuticas eficientes y seguras. La topología La farmacología de redes utiliza herramientas computacionales y algoritmos de análisis de redes para identificar dianas farmacológicas, predecir interacciones fármaco-fármaco, dilucidar vías de señalización y explorar la polifarmacología de los fármacos.
La farmacodinámica se define como la forma en que el cuerpo reacciona a los fármacos. La teoría de la farmacodinámica a menudo investiga la afinidad de unión de los ligandos a sus receptores. Los ligandos pueden ser agonistas , agonistas parciales o antagonistas en 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 , y 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 de formar un complejo ligando-receptor ya sea a través de fuerzas de atracción débiles (reversible) o 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, la CE 50 es la concentración de un fármaco que produce una eficacia del 50% y cuanto menor sea la concentración mayor será la potencia del fármaco, por lo tanto, la CE 50 se puede utilizar para comparar potencias de fármacos.
Se dice que un medicamento tiene un índice terapéutico estrecho o amplio , un 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 su efecto deseado en una dosis cercana a su dosis tóxica. Un compuesto con un índice terapéutico amplio (superior a cinco) ejerce su efecto deseado en una dosis sustancialmente inferior a su dosis tóxica. Aquellos con un margen terapéutico estrecho son más difíciles de dosificar y administrar, y pueden requerir un seguimiento terapéutico del fármaco (por ejemplo, warfarina , algunos antiepilépticos , antibióticos aminoglucósidos ). La mayoría de los fármacos contra el cáncer tienen un margen terapéutico estrecho: los efectos secundarios tóxicos casi siempre se encuentran 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 medicamentos. [44]
Al describir las propiedades farmacocinéticas de la sustancia química que es el ingrediente activo o ingrediente farmacéutico activo (API), los farmacólogos a menudo se interesan por el L-ADME :
El metabolismo de los fármacos se evalúa en la farmacocinética y es importante en la investigación y la prescripción de medicamentos.
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 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 la concentración del fármaco después de una administración intravenosa (se evita el efecto de primer paso y, por lo tanto, no se pierde ninguna cantidad del fármaco). Un fármaco debe ser lipofílico (soluble en lípidos) para poder pasar a través de las membranas biológicas, esto es así 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 concentra más en los órganos altamente perfundidos.
En Estados Unidos , la Administración de Alimentos y Medicamentos (FDA) es la encargada de crear las pautas para la aprobación y el uso de medicamentos. La FDA exige que todos los medicamentos aprobados cumplan dos requisitos:
La obtención de la aprobación de la FDA suele llevar varios años. Las pruebas realizadas en animales deben ser exhaustivas y deben incluir varias especies para ayudar a evaluar tanto la eficacia como 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 el resultado deseado. [45]
La seguridad y eficacia de los medicamentos recetados en los EE. UU. están reguladas por la Ley de Comercialización de Medicamentos Recetados de 1987 .
La Agencia Reguladora de Medicamentos y Productos Sanitarios (MHRA) tiene un papel similar en el Reino Unido.
La Parte D de Medicare es un plan de medicamentos recetados en los EE. UU.
La Ley de Comercialización de Medicamentos con Receta (PDMA) es una ley relacionada con la política de medicamentos.
Los medicamentos de prescripción 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 Clínica y Terapéutica son organizaciones que representan la estandarización y regulación de la farmacología clínica y científica.
Se han desarrollado sistemas para la clasificación médica de medicamentos con códigos farmacéuticos . Estos incluyen el Código Nacional de Medicamentos (NDC), administrado por la Administración de Alimentos y Medicamentos ; [46] el Número de Identificación de Medicamentos (DIN), administrado por Health Canada bajo la Ley de Alimentos y Medicamentos ; el Registro de Medicamentos de Hong Kong , administrado por el Servicio Farmacéutico del Departamento de Salud (Hong Kong) y el 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 ; el Identificador Genérico de Producto (GPI), un número de clasificación jerárquica publicado por MediSpan y SNOMED , eje C. Los ingredientes de los medicamentos se han categorizado por el Identificador Único de Ingrediente .
El estudio de la farmacología se superpone con las ciencias biomédicas y es el estudio de los efectos de los medicamentos en los organismos vivos. La investigación farmacológica puede conducir a nuevos descubrimientos de medicamentos 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 conocimiento de 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 necesita estar bien equipado con conocimientos de farmacología para su aplicación en la investigación farmacéutica o la práctica farmacéutica en hospitales u organizaciones comerciales que venden a clientes. Los farmacólogos, sin embargo, generalmente trabajan en un laboratorio realizando investigación 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, consultoría, empleo biotecnológico y farmacéutico, la industria del alcohol, la industria alimentaria, la ciencia forense / aplicación de la ley, la salud pública y las ciencias ambientales / ecológicas. La farmacología a menudo se enseña a los estudiantes de farmacia y medicina como parte del plan de estudios de la facultad de medicina .
