Obiettivi Formativi

Il corso si propone di fornire agli studenti i principi di base della Chimica Farmaceutica: le relazioni tra le proprietà chimico-fisiche e la struttura di una molecola, le proprietà farmacocinetiche dei farmaci, i meccanismi molecolari tramite i quali i farmaci agiscono nell'organismo, i principali approcci e strategie di “drug design”. Il corso si propone altresì di fornire le conoscenze relative a progettazione, sintesi, relazioni struttura–attività, meccanismi di azione a livello molecolare ed impiego terapeutico di farmaci che agiscono sul sistema nervoso centrale e su quello periferico.

Learning Goals

The course deals with the fundamental knowledge of medicinal chemistry with specific regard to the drug-target interaction and to the main approaches and strategies of drug design strategies. Moreover, the student will learn about design, synthesis, structure-activity relationships, mechanisms of action at a molecular level, and therapeutic use of several drug classes acting on central and peripheral nervous systems.

Metodi didattici

Metodi didattici: lezioni frontali Strumenti a supporto della didattica PC e videoproiettore per presentazioni in Power Point

Teaching Methods

Teaching methods: Frontal lessons Didactic instruments: Power Point presentations

Prerequisiti

Biochimica e biochimica applicata

Prerequisites

Biochemistry and applied biochemistry

Verifiche dell'apprendimento

La modalità di verifica dell'apprendimento consiste in un esame orale volto ad accertare la conoscenza degli argomenti del programma del corso. La valutazione, espressa in trentesimi, tiene conto del livello di conoscenza e di approfondimento degli argomenti trattati, della capacità di valutazione critica e di formulazione di giudizi, nonchè del livello dell’esposizione e della capacità di comunicazione.

Assessment

Oral examination addressed to verify the acquired knowledge and skills. The evaluation takes into account the level of knowledge and in-depth study of topics, the ability of critical evaluation, as well as the level of exposure and the ability to communicate.

Programma del Corso

Definizione, obiettivi, sviluppo storico della Chimica Farmaceutica. Nomenclatura e classificazione dei farmaci. Farmacocinetica. Concetto di biodisponibilità. Assorbimento dei farmaci. Legge di Fick. Teoria della ripartizione in funzione del pH. Distribuzione e deposito. Eliminazione. Metabolismo dei farmaci: Reazioni di funzionalizzazione. Reazioni di coniugazione. Farmacodinamica. Interazioni di legame farmaco-target biologico. Azione dei farmaci su lipidi e carboidrati. Azione dei farmaci sulle proteine. Interazione farmaco-enzima. Inibitori enzimatici competitivi, noncompetitivi, allosterici. Interazione farmaco-recettore. Teorie recettoriali. Agonisti, agonisti parziali, antagonisti, agonisti inversi. Struttura dei recettori (ionotropi, accoppiati a proteine G, ad attività tirosino-chinasica, intracellulari) e trasduzione del segnale. Gli acidi nucleici come bersaglio di farmaci. Progettazione di farmaci: individuazione di un “lead compound”; strategie e modificazioni molecolari per l’ottimizzazione del lead: bioisosteria, complicazione e semplificazione molecolare, omologia, etc.. Influenza della stereochimica sull’attività farmacologica. Aspetti farmacocinetici nella progettazione dei farmaci. Progettazione, sintesi, relazioni struttura–attività e meccanismi di azione a livello molecolare delle seguenti classi di farmaci: Anestetici generali. Meccanismi molecolari dell'anestesia generale. Anestetici per inalazione, per via parenterale, adiuvanti per l’anestesia. Anestetici locali. Sedativo-ipnotici – Benzodiazepine. Barbiturici. Anticonvulsivanti. Psicofarmaci: Ansiolitici. Benzodiazepine, ligandi del BZR non-benzodiazepinici. Agonisti 5-HT1A. Antipsicotici. Fenotiazine e tioxanteni, butirrofenoni, benzamidi, antipsicotici atipici. Antidepressivi. Inibitori della ricaptazione delle monoamine selettivi e non-selettivi. Antidepressivi di nuova generazione. MAO-inibitori. Stabilizzanti dell’umore. Antiparkinson. Approcci terapeutici dopaminergici e non-dopaminergici. Analgesici oppioidi – Peptidi oppioidi endogeni. Recettori oppioidi. Morfina e derivati di complicazione e semplificazione molecolare: oripavine, morfinani, benzomorfani, arilpiperidine, arilpropilamine. Antinfiammatori steroidei e non steroidei. Cascata dell’acido arachidonico, ruolo della ciclossigenasi. Paracetamolo, salicilati e fenamati; acidi arilacetici e arilpropionici; derivati pirazolonici e pirazolidin-3,5-dionici, oxicam, inibitori COX-2 selettivi. Antiemicranici. Agonisti serotoninergici: triptani Farmaci antistaminici. Istamina, proprietà, sottotipi di recettori istaminergici. H1-antagonisti. Farmaci antiulcera: H2-antagonisti e inibitori della pompa protonica Farmaci del Sistema Nervoso Autonomo. Neuromediatori del SNA e loro ruolo fisiologico. Acetilcolina e recettori colinergici. Agonisti nicotinici. Antagonisti nicotinici neuromuscolari e gangliari. Agonisti muscarinici. Inibitori della acetilcolinesterasi. Antagonisti muscarinici. Catecolamine e recettori adrenergici. Agonisti ed antagonisti dei recettori alfa. Agonisti ed antagonisti dei recettori beta.

Course Syllabus

Definition, objectives, and historical development of Medicinal Chemistry. Nomenclature and classification of drugs. Pharmacokinetics. Concept of bioavailability. Drug absorption. Fick’s law. Theory of the distribution in function of the pH. Distribution and depot. Elimination. Drug metabolism: functionalization reactions. Conjugation reactions. Pharmacodynamics. Drug-biological target bond interactions. Drug action on lipids and carbohydrates. Drug action on the proteins. Drug-enzyme interaction. Competitive, noncompetitive, allosteric enzyme inhibitors. Drug-receptor interaction. Receptor theories. Agonists and antagonists. Structures of receptor (ionotropic, proteins-G coupled, tyrosin-kinase, intracellular) and signal transduction. Nucleic acids as drug targets. Drug design: identification of a "lead compound"; strategies and molecular modifications for lead optimization: bioisosterism, molecular complication and simplification, homology, etc.. Influence of the stereochemistry on pharmacological activity. Drug design optimising pharmacokinetic properties. Design, synthesis, structure-activity relationships, mechanisms of action at the molecular level of the following drug classes: General anesthetics. Molecular mechanisms of the general anaesthesia. Gaseous, volatile, intravenous general anaesthetics. Local anesthetics. Sedative-hypnotics. Benzodiazepines. Barbiturates. Antiepileptic drugs. Anxiolytics. Benzodiazepines, non-benzodiazepine BZR ligands. 5-HT1A agonists. Antipsychotics. Phenothiazines and thioxantenes, butyrrophenones, benzamides, atypical antipsychotics. Antidepressants. Selective and not-selective monoamine re-uptake inhibitors. Antidepressants of new generation. MAO-inhibitors. Antiparkinson drugs. Dopaminergic and non-dopaminergic therapeutic approaches. Opioid Analgesics. Endogenous opioid peptides. Opioid receptors. Morphine and its derivatives of molecular complication and simplification: oripavines, morphinans, benzomorphans, arylpiperidines, arylpropylamines. Steroidal anti-inflammatory drugs. Nonsteroidal anti-inflammatory drugs. Biosynthesis of prostaglandins and role of the cyclooxygenase. Acetaminophen, salicylates and fenamates; arylacetic and arylpropionic acids; pyrazolone and pyrazolidine-3,5-dione derivatives, oxicams, COX-2 selective inhibitors. Triptans. Antihistamines. Histamine properties, histamine receptor subtypes. H1-antagonists. Antiulcer drugs: H2-antagonists and proton pump inhibitors. Drugs affecting the Autonomous Nervous System. Neurotransmitters of the ASN and their physiological role. Acetylcholine and cholinergic receptors. Nicotinic agonists. Nicotinic neuromuscular and ganglion antagonists. Muscarinic agonists. Acetylcholinoesterase inhibitors. Muscarinic antagonistsi. Catecholamines and adrenergic receptors. Alpha-receptor agonists and antagonists. Beta-receptor agonists and antagonists.