Chronofarmakologia - co warto wiedzieć? Cz. 1

Submitted by admin on Wed, 02/24/2021 - 13:23

Życie na Ziemi jest dostosowane do rotacji naszej planety. Znajomość rytmów okołodobowych doprowadziła do rozwoju chronofarmakologii i chronoterapii– dziedzin, które badają sposoby poprawy działania leków i terapii w oparciu o zegar okołodobowy człowieka.

Od wielu lat wiemy, że organizmy żywe, w tym ludzie, posiadają wewnętrzny, biologiczny zegar, który pomaga nam przewidywać i dostosowywać się do regularnego rytmu dnia. Okołodobowa zmienność indukuje tymczasową koordynację procesów fizjologicznych, która jest niezbędna do zapewnienia homeostazy i zdrowia. (rys. 1)

Rys. 1  Adaptacja organizmu do zmian pór dnia. Zegar biologiczny pomaga regulować m.in. nawyki snu, żywienia, wydzielanie hormonów, ciśnienie krwi i temperaturę ciała

Image
Zegar biologiczny

Opracowano na podstawie: Press release. NobelPrize.org. Nobel Media AB 2020. Sat. 29 Feb 2020. https://www.nobelprize.org/prizes/medicine/2017/press-release

Klasyfikacja rytmów

Rytm biologiczny, czyli powtarzalność procesów fizjologicznych w czasie odbywa się w określonych cyklach. Opierając się na długości trwania rytmu, rytmy można sklasyfikować na ultradobowe, okołodobowe lub infradialne.  (tabela 1)

Tabela 1. Podział rytmów ze względu na czas trwania

Nazwa rytmu

Częstotliwość

Przykład

Ultradobowy (Ultradian)

Krócej niż 20 h

oddychanie, praca serca, tętno

Okołodobowy (Circadian)

Trwające 20-28 h

temperatura ciała, sen-czuwanie, wydzielanie hormonów, aktywność enzymów

Infradialne (Infradian)

Trwające ponad 28 h

Tygodniowy (Circaseptan)

7 ± 3 dni

schemat pracy, aktywność fizyczna

14-dniowy (Circadiseptan)

14 ± 3 dni

masa ciała

21 dniowy (Circavigintan)

21 ± 3 dni

nastrój

Miesięczny (Circatrigintan)

30 ± 3 dni

cykl hormonalny u kobiet

Roczny (Circaannual)

Około 1 roku ± 3 miesiące

migracja, hibernacja

Dodatkowo klasyfikujemy rytmy ze względu na źródła ich pochodzenia. Rozróżniamy więc rytmy zewnątrzpochodne (egzogenne) i wewnątrzpochodne (endogenne).

Organizm ludzki otrzymuje ze środowiska zewnętrznego okresowe sygnały informacyjne takie jak rytm światło/ciemność wynikający z obrotu Ziemi wokół własnej osi w ciągu 24 h godzin oraz sygnały o zmianach pór roku spowodowane obrotem wokół słońca. Te i inne cyklicznie powtarzające się sygnały, nazywane są dawcami czasu (niem. Zeitgebers albo z ang. Time Givers) i pełnią rolę synchronizatorów rytmu co oznacza, że same nie tworzą rytmu, ale regulują̨ jego przebieg poprzez wpływ na jego długość́.  Funkcje nadrzędnego zegara biologicznego pełnią określone struktury ośrodkowego układu nerwowego, z których najważniejsze są jądra nadskrzyżowaniowe podwzgórza (SCN – suprachiasmatic nucleus). Struktury te regulują rytmy okołodobowe, pełniąc funkcje endogennych oscylatorów (zegary biologiczne), które w stałych warunkach środowiska wytwarzają samoutrzymujący się rytm aktywności.

Zegar biologiczny i jego działanie

Generalnie zegar biologiczny u człowieka możemy podzielić na 3 podstawowe elementy: szlak wejściowy – doprowadzający sygnały ze środowiska zewnętrznego (świetlne i nie-świetlne wskazówki czasu), zegar centralny (działający na poziome komórkowym i systemowym) i szlak wyjściowy – odprowadzający sygnały powstałe w zegarze centralnym do odpowiednich struktur efektorowych organizmu, wpływając tym samym na procesy fizjologiczne i zachowanie, dzięki czemu generuje i utrzymuje rytmy. Te trzy elementy wzajemnie się przenikają (rys. 2 – strzałki w obu kierunkach). Działanie sygnału wejściowego na zegar jest uzależnione od czasu i warunkowane przez sam zegar. Zegar centralny i zegary obwodowe są synchronizowane w neuronach jąder nadskrzyżowaniowych (SCN), aktywność fizyczna wpływa na temperaturę ciała, a cykl snu i czuwania warunkuje cykl odżywiania. W ten sposób sygnały wejściowe z zewnątrz, poszczególne zegary wewnątrz i sygnały wyjściowe są zintegrowane w jeden spójny funkcjonalny system. (rys. 2)

Rys 2. Regulacja zegara okołodobowego u człowieka

Image
Zegar biologiczny - mechanizm działania

Opracowano na podstawie: Gaspar L, Álvaro AR, Carmo‐Silva S, Mendes AF, Relógio A, Cavadas C. The importance of deter- mining circadian parameters in pharmacological studies. Br J Pharmacol. 2019;176:2827–2847. https://doi.org/10.1111/ bph.14712

Rytmy biologiczne a farmakoterapia

Rytmy biologiczne istotne z punktu widzenia farmakoterapii to przede wszystkim rytmy, których przebieg obejmuje dobę.  Jak można się łatwo domyślić, okołodobowym zmianą podlegają procesy  dot. farmakodynamiki i farmakokinetyki wielu leków przekładając się tym samym na ich skuteczność i tolerancje.

Znajomość rytmów okołodobowych doprowadziła do rozwoju chronofarmakologii i chronoterapii. Dziedziny te mają na celu zbadanie, w jaki sposób można poprawić skuteczność działania leków i terapii w oparciu o zegar okołodobowy człowieka.

Udowodniono, iż w ciągu doby zmianie ulega rytmika podstawowych procesów odpowiedzialnych za kinetykę leków – wchłaniania, dystrybucji, biotransformacji i wydalania, a leczenie zgodne z rytmiką okołodobową powoduje, że możemy zmniejszyć dawkę leku i zwiększyć skuteczność terapii. Dzięki wykorzystaniu wiedzy dotyczącej chronofarmakologii możliwe jest nie tylko zmniejszenie lub zwiększenie siły działania leków, ale także obniżenie toksyczności i stopnia nasilenia działań niepożądanych. Więcej na ten temat napiszemy w następnym artykule.

mgr farm. Paweł Kozaczuk
Centrum Informacji o Leku
http://www.leki-informacje.pl/

źródła: piśmiennictwo dostępne u autora

Artykuł został opublikowany na portalu e-dtp.pl
https://e-dtp.pl/chronofarmakologia-co-warto-wiedziec-cz-1/