مواضيع المحاضرة: Lecture 7
background image

 

Adrenergic Agents 

Adrenergic  drugs  exert  their  principal  pharmacological  and  therapeutic 
effects  by  either  enhancing  or  reducing  the  activity  o  of  the  sympathetic 
division of the autonomic nervous system.  

Sympathomimetics:  

Sympatholytics:  

Adrenergic  agents  act  on  adrenergic  receptors  (adrenoceptors,  ARs)  or 
affect the life cycle of adrenergic neurotransmitters (NTs). 

The  adrenergic  NTs  includes  norepinephrine  (NE,  noradrenaline), 
epinephrine (E, adrenaline), and dopamine (DA). These NTs modulate many 
vital functions, such as the rate and force of cardiac contraction, constriction, 
and dilation of blood vessels and bronchioles, the release of insulin, and the 
breakdown of fat. 

NE, E, and DA are chemically catecholamines (CAs), which refer generally 
to  all  organic  compounds  that  contain  a  catechol  nucleus  (ortho-
dihydroxybenzene) and an ethylamine group. 

 

 

Biosynthesis 

CAs  are  continuously  being  synthesized,  released,  and  metabolized  to 
maintain a constant level in tissues. 

1-  The first step in CA biosynthesis is the 3´-hydroxylation of the amino 

acid  L-tyrosine  to  form  L-dihydroxyphenylalanine  (L-DOPA).  This 
step is catalyzed by tyrosine hydroxylase (TH).  


background image

 

        TH hydroxylation is the rate-limiting step in the biosynthesis of NE.  

2-  The  second  step  in  CA  biosynthesis  is  the  decarboxylation  of  L-

DOPA to give DA, which is an important NT. The enzyme involved is 
DOPA decarboxylase. 

This  enzyme  is  more  appropriately  referred  to  as  L-aromatic  amino  acid 
decarboxylase (AADC). 

 

In  simplest  term,  parkinsonism  can  be  characterized  as  a  DA  deficiency  in 
the  brain.  Thus,  increasing  brain  levels  of  DA  should  impeove  the 
symptoms.  Unfortunately,  direct  parenteral  DA  administration  is  useless 
because the compound does not penetrate the blood-brain barrier (BBB). 

However,  oral  dosing  with  L-DOPA  (levodopa)  could  act  as  a  prodrug 
because  it  entered  the  brain  (on  a  specific  carrier)  and  then  was 
decarboxylated  to  DA  there.  LDOPA  is  effective  and  decrease  tremor  and 
rigidity. Unfortunately, many adverse systemic effects were the result of the 
high  doses  needed  to  achieve  the  desired  results.  The  main  reason  is  the 
relatively  higher  concentration  of  AADC  in  peripheral  system  than  in  the 
brain.  Inhibition  of  peripheral  AADC  activity  by  coadministration  of  at 
peripheral  decarboxylase  inhibitor  such  as  carbidopa  (charged  at 
physiological pH),  can  increase the proportion of  levodopa  that  crosses  the 
BBB. 

3-  The third step in CA biosynthesis is side-chain β-hydroxylation of DA 

to give NE. 

DA  formed  in  the  cytoplasm  of  the  neuron  is  actively  transported  into 
storage  vesicles  by  vesicular  monoamine  transporter  (VMAT)  and  is  then 
hydroxylated  at  the  β-carbon  to  NE  inside  the  vesicle  by  dopamine  β-
hydroxylase (DBH). 

 

 


background image

 

 

 

4-  The last step in CA biosynthesis is the N-methylation of NE to give E 

in  the  adrenal  medulla.  The  reaction  is  catalyzed  by  the  enzyme 
phenylethanolamine-N-methyltransferase (PNMT). 

ADRENERGIC RECEPTORS 

The diverse physiological responses of CAs are mediated via α

1

-, α

 2

-, and β 

-adrenoceptors, which are further divided into α

 1A

, α

 1B

, α

 1D

, α

 2A

, α

 2B

, α

 2C

β

1

,  β

  2

,  and  β

  3

.  They  all  belong  to  the  superfamily  (G-protein)–coupled 

receptors, which have seven-transmembrane (7TM) helical regions. 

α

1

- Agonists as Vasoconstrictors and Nasal Decongestants 

 α

1

-Antagonists for Treatment of Hypertension benign prostatic hyperplasia 

(BPH) 

α

2

-Agonists for Treatment of Hypertension. 

β

1

-  Blockers  for  Treatment  of  Hypertension,  Angina,  and  Certain  Cardiac 

Arrhythmias. 


background image

 

β2-Agonists for Treatment of Asthma and Premature Labor 

 

Storage, Release, Uptake, and Metabolism 

Storage and Release.  

A  large  percentage  of  the  NE  present  is  located  within  highly  specialized 
subcellular particles in sympathetic nerve endings and chromaffin cells.  

The  NE  formed  is  stored  in  the  vesicles  until  depolarization  of  the  neuron 
which initiates the process of vesicle fusion with the plasma membrane and 
the release of NE into the synaptic cleft by vesicle exocytosis. 

Indirectly  acting  and  mixed  sympathomimetics  (e.g.,  amphetamines, 
pseudoephedrine, and ephedrine) are capable of releasing stored transmitter 
from noradrenergic nerve endings by a calcium-independent process. 

They  are  taken  up  into  nerve  endings  by  NE  reuptake  transporter  (NET) 
responsible  for  NE  reuptake  into  the  nerve  terminal.  In  the  nerve  ending, 
they are then transported by VMAT into the vesicles, displacing NE, which 
is subsequently expelled into the synaptic space by reverse transport via NE 
reuptake transporter (NET). Their action does not require vesicle exocytosis. 

Uptake  

The mechanisms for removing the NE from the synapse and terminating its 
action at the receptors include: 

 (a)  Reuptake  of  NE  into  the  presynaptic  neuron  (recycling,  major 
mechanism)  by  NE  reuptake  transporter  (NET)  and  into  extraneuronal 
tissues. 

 (b) Conversion of NE to an inactive metabolite. 

(c) Diffusion of the NE away from the synapse. 

The most important of these mechanisms is recycling the NE. This process is 
termed  uptake-1  and  involves  a  Na

+

/Cl

-

-dependent

 

transmembrane  NE 

reuptake transporter that has a high affinity for NE. 


background image

 

In  addition  to  the  neuronal  uptake  of  NE,  there  exists  an  extraneuronal 
uptake process, called uptake-2with relatively low affinity for NE.  

Metabolism 

The  major  mammalian  enzymes  of  importance  in  the  CA  metabolism  are 
monoamine oxidase (MAO) and catechol-O-methyltransferase (COMT). 

Drugs that are catechols are subject to metabolism by COMT, whereas drugs 
with  unsubstituted  or  secondary  N-methyl-amino  amino  groups  are  often 
substrates for MAO. 

The first enzyme of importance in the metabolism of CAs is MAO. MAOs 
oxidatively  deaminate  CAs  to  their  corresponding  aldehydes,  which  are 
rapidly  oxidized  to  the  corresponding  acid  by  the  enzyme  aldehyde 
dehydrogenase  

The second enzyme of importance in the metabolism of CAs is COMT that 
O-methylates  3´-OH  group  of  CAs  and  renders  them  inactive.

 

Methylation 

by COMT occurs almost exclusively on the meta-OH group of the catechol.  

 


background image

 

DRUGS AFFECTING ADRENERGIC NEUROTRANSMISSION 

Drugs Affecting Catecholamine Biosynthesis 

Metyrosine (α-Methyl-L-tyrosine,) 

 Although  inhibition  of  any  of  the  three  enzymes  involved  in  CA 
biosynthesis should decrease CAs, inhibitors of the first and the rate-limiting 
enzyme  TH  would  be  the  most  effective.  It  is  used  principally  for  the 
preoperative  management  of  pheochromocytoma,  chromaffin  cell  tumors 
that produce large amounts of NE and E. 

Drugs Affecting Catecholamine Storage and Release 

Reserpine (an NT Depleter) 

Reserpine binds extremely tightly with and blocks VMAT that transports NE 
and other biogenic amines from the cytoplasm into the storage vesicles.Thus 
in sympathetic neurons, NE, which normally is transported into the storage 
vesicles, is instead metabolized by mitochondrial MAO in the cytoplasm.

 




رفعت المحاضرة من قبل: حسين الكفائي
المشاهدات: لقد قام 18 عضواً و 138 زائراً بقراءة هذه المحاضرة








تسجيل دخول

أو
عبر الحساب الاعتيادي
الرجاء كتابة البريد الالكتروني بشكل صحيح
الرجاء كتابة كلمة المرور
لست عضواً في موقع محاضراتي؟
اضغط هنا للتسجيل