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Capítulo 1: Antifúngicos Contexto sobre Fungos e Infecção Fúngica ● Infecções Fúngicas Invasivas (IFIs) Fungos são microrganismos eucarióticos capazes de causar infecções invasivas, as quais representam uma ameaça contínua e grave à saúde humana e estão associadas a pelo menos 1,5 milhão de mortes por ano em todo o mundo. Tais infecções são muito comuns em pacientes imunocomprometidos como resultado de terapias agressivas (por exemplo, quimioterapia anticâncer, tratamento prolongado com corticosteroides ou transplante de órgãos) e infecções imunossupressoras, como HIV/AIDS. Doença Microrganismo Aspergilose Aspergillus fumigatus, niger, flavus Blastomicose Blastomyces Candidíase Candida albicans Coccidioidomimcose Coccidioides immitis Criptococose Cryptococcus neoformans Histoplasmose Histoplasma capsulatum Mucormicose Rhyzopus Pneumocistose Estima-se que as IFIs sejam responsáveis por aproximadamente 1,5 a 2 milhões de mortes todos os anos. As taxas de mortalidade podem variar de 20-95%, dependendo da espécie. Mais de 90% das IFIs com risco de vida são causadas por espécies de Candida, Cryptococcus e Aspergillus. ● Dermatofitoses (Infecções superficiais) Os fungos também podem causar infecções superficiais (envolvendo pele, cabelos, unhas e mucosas) que apresentam maior incidência que as infecções invasivas, diminuindo a qualidade de vida dos indivíduos afetados. Planejamento de fármacos antifúngicos Em vista do fato dos fungos serem organismos eucarióticos, assim como os seres humanos, as possibilidades de alvos moleculares que podem ser seletivamente explorados para o desenvolvimento de fármacos que não causem toxicidade tornam-se limitadas. A maioria dos antifúngicos tem como alvo a membrana fúngica, mais especificamente o ergosterol ou sua biossíntese, existindo, ainda, fármacos que atuam na síntese da parede celular fúngica e de ácidos nucleicos. Griseofulvina ● Contexto Inicial A griseofulvina foi isolada na década de 1930, representando o primeiro agente com atividade antifúngica, embora sua introdução na terapêutica tenha ocorrido somente 20 anos mais tarde. ● Mecanismo de Ação da Griseofulvina O fármaco causa interrupção do fuso mitótico por interagir com microtúbulos polimerizados. Embora os efeitos sejam similares aos da colchicina, os sítios de ligação da griseofulvina na proteína microtubular parecem ser distintos. ● Relação estrutura-atividade da Griseofulvina A griseofulvina é um benzofurano fundido a uma ciclo- hexanona. A substituição do átomo de cloro por flúor mantém a atividade, enquanto a substituição do átomo de cloro por bromo ou, até mesmo, hidrogênio resulta em compostos inativos. Polienos (‘’várias duplas ligações’’) ● Contexto Inicial Compreendem um grupo complexo de compostos que apresentam várias ligações duplas conjugadas, fato que nomeia a classe. São Caracterizados por uma porção com duplas ligações conjugadas lipofílicas e outra região hidrofílica, além da presença de uma micosamina (açúcar) também hidrofílica. ● Mecanismo de Ação dos Polienos O mecanismo de ação mais aceito dos antifúngicos poliênicos envolve a formação de poros na membrana celular fúngica, alterando a permeabilidade da membrana, com consequente perda de constituintes celulares essenciais, como íons e pequenas moléculas orgânicas, o que eventualmente causa a morte celular. Acredita-se que moléculas do poliênico se agrupam de tal maneira que a região hidrofóbica do fármaco interage favoravelmente com o centro hidrofóbico das membranas celulares, enquanto os grupos hidroxila, polares, dos poliênicos são localizados no lado oposto às duplas ligações, formando um canal. Os antibióticos poliênicos possuem toxicidade humana tolerável, pois apresentam maior seletividade pelo ergosterol, presente no fungo, quando comparado ao colesterol, constituinte da membrana celular humana, o que está relacionado com a diferença de conformação entre as duas moléculas. ➥ Anfotericina B A anfotericina B foi o primeiro representante da classe dos antifúngicos poliênicos. ✱ Via de administração e foco do tratamento É administrada por infusão intravenosa lenta. Apresenta atividade contra várias espécies de fungos, sendo útil no tratamento de IFIS como aspergilose, blastomicose, candidíase, coccidioidomicose, criptococose, histoplasmose, mucormicose e esporotricose. Durante a administração de Anfotericina B, não se deve usar Soro fisiológico 0,9%, pois tal combinação pode gerar bolhas na pele do paciente, o que é denominado combinação vesicante. ✱ Efeitos colaterais e Toxicidade A anfotericina B se liga com uma força aproximadamente 10 vezes maior ao ergosterol das células fúngicas do que ao colesterol das células dos mamíferos. No entanto, a interação com células de mamíferos pode causar graves efeitos adversos, especialmente nefrotoxicidade, anemia hemolítica e anormalidades eletrolíticas. ✱ Preparações farmacotécnicas alternativas da Anfotericina B Visando diminuir a toxicidade da anfotericina B, algumas preparações farmacotécnicas foram formuladas com transportadores lipídicos. A razão para o uso de formulações lipídicas baseia-se na ideia de que o fármaco se complexaria mais intensamente com o veículo lipídico do que com colesterol das membranas celulares e, portanto, a toxicidade do fármaco poderia ser reduzida. Lipases fúngicas e humanas poderiam liberar o fármaco do seu veículo lipídico, tornando-o disponível para se ligar ao ergosterol nas membranas celulares fúngicas e exercendo a atividade anti-fúngica. Existem atualmente quatro formulações de anfotericina B disponíveis: anfotericina B convencional (C-AMB), anfotericina B lipossomal (L-AMB), complexo lipídico de anfotericina B (ABLC) e dispersão coloidal de anfotericina B (ABCD). ➥ Nistatina ✱ Via de administração e foco do tratamento É utilizada de forma tópica (dermatofitoses), intravaginal para infecções mucocutâneas por Candida sp e suspensão oral, especialmente para candidíase oral (‘’sapinho’’). O fármaco não é absorvido pelo trato gastrintestinal, sendo a suspensão oral, portanto, empregada para infecções da cavidade oral e trato digestório superior. ✱ Efeitos colaterais e Toxicidade O uso clínico da nistatina por via parenteral é impossibilitado devido a problemas de toxicidade (tromboflebite e febre) quando administrada por via intravenosa. ➥ Natamicina ✱ Via de administração e foco do tratamento Região ocular, usada como suspensão oftálmica a 5%. ✱ Efeitos colaterais e Toxicidade Poucas duplas conjugadas, muito tóxico. ● Relação estrutura-atividade Os antifúngicos poliênicos são lactonas macrocíclicas, possuindo até 38 átomos de carbono. Esses compostos apresentam região hidrofóbica, formada por ligações duplas conjugadas na configuração trans, conferindo certa rigidez às moléculas. A outra região é constituída por vários grupos hidroxila, conferindo caráter bastante hidrofílico à molécula. Os fármacos ainda possuem um aminoaçúcar (micosamina) conectado ao anel principal por uma ligação glicosídica, e um grupo carboxílico livre. O caráter anfotérico, pelo qual a anfotericina é denominada, deriva da presença deste grupo carboxílico no anel principal e do grupo amínico primário na micosamina. Esses dois grupos conferem hidrossolubilidade apenas em pH extremos. ➥ Lactona macrocílica A lactona macrocíclica é porção instável cuja hidrólise resulta em perda completa de atividade. ➥ Região poliênica A região poliênica (ligações duplas), porção lipofílica e rígida da molécula, é essencial para a atividade, pois a partir das interações hidrofóbicas formadas com os anéis da molécula do ergosterol é possívelestabelecer interação entre duplas ligações do fármaco e as do ergosterol. ➥ Cabeça Polar contendo a porção aminoaçúcar e o grupo carboxílico, é muito importante para a atividade antifúngica. Essa região fornece o caráter anfotérico do fármaco. A presença de um átomo de nitrogênio carregado positivamente no resíduo de açúcar é indispensável para a atividade. Alta atividade é observada em compostos nos quais o nitrogênio está carregado positivamente em pH fisiológico. Um decréscimo drástico da atividade é observado quando o nitrogênio é acilado, impossibilitando, dessa maneira, a ionização e consequente aquisição de carga, que parece importante para a atividade antifúngica. Inibição da biossíntese do ergosterol ● Alil-aminas Os representantes da classe alil-amina são a butenafina, a terbinafina e a naftifina, agentes dermatológicos tópicos de amplo espectro. Seu caráter lipofílico gera alta hepatotoxicidade. ➥ Mecanismo de ação As alil-aminas são inibidoras da esqualeno epoxidase, enzima que catalisa uma etapa crucial na biossíntese de esteroides em fungos. O acúmulo do substrato esqualeno nas células fúngicas e falhas na formação da membrana são fatores responsáveis pela morte celular. 1. Butenafina A butenafina é disponível apenas para uso tópico, no tratamento de infecções dermatofíticas. 2. Terbinafina É ativa por via tópica e via oral contra infecções dermatofíticas, afetando particularmente unhas. A afinidade da terbinafina pela enzima esqualeno epoxidase humana é baixa, sendo o fármaco bem tolerado. Dentre os antifúngicos, a Terbinafina é a que melhor apresenta eficácia para tratar onicomicose, devido sua capacidade em se acumular/concentrar nas unhas. 3. Nafitifina Foi a primeira alil-amina descoberta e comercializada. Por apresentar problemas de metabolismo de primeira passagem, não é administrada por via oral. ➥ Relação estrutura-atividade As alil-aminas apresentam um sistema naftalênico ligado a uma porção alil-amina, que dá nome à classe, por meio de um metileno. Embora a butenafina não seja uma alil-amina, acredita-se que o anel benzílico presente no fármaco seja bioisóstero do grupo alil presente nos representantes clássicos. Um composto alílico é um tipo de composto orgânico que contém um grupo funcional chamado grupo alila (-CH2-CH=CH2). ● Tiocarbamatos ➥ Mecanismo de ação Os tiocarbamatos também são potentes e seletivos inibidores da esqualeno epoxidase. A inibição dessa enzima resulta em acúmulo de esqualeno e, consequentemente, redução da síntese de ergosterol no fungo. Tolnaftato, fármaco bastante antigo, é o principal representante dessa classe. Apresenta boa atividade quando administrado topicamente contra dermatófitos, sendo encontrado em formulações contendo corticoides e antibacterianos. ● Azóis Os derivados azóis, totalmente sintéticos, descobertos no final da década de 1960, são o grupo de compostos antifúngicos que se expandiu. Enquanto o espectro antifúngico e as propriedades físicas e farmacológicas diferem entre as diversas classes de fármacos antifúngicos, azóis são notadamente uma classe de fármacos com amplo espectro, biodisponibilidade oral satisfatória e baixa toxicidade. ➥ Mecanismo de ação Antifúngicos azóis inibem a lanosterol 14-alfa-demetilase (CYP51), que catalisa a remoção do grupo 14-alfa-metílico do lanosterol. Em princípio, a inibição da CYP51 provoca acúmulo de lanosterol e, consequentemente, depleção de ergosterol, interferindo com a função deste esteroide como componente da membrana. Baixos níveis de ergosterol e excesso de lanosterol tornam a membrana celular mais vulnerável, provocando o rompimento dela. ↑ Permeabilidade da membrana celular fúngica → lise celular As enzimas do complexo citocromo P450 envolvidas no mecanismo de ação dos antifúngicos azóis são responsáveis também pelo metabolismo de vários outros fármacos. Dessarte, o emprego dos azóis necessita de conhecimento sobre possíveis interações fármaco- fármaco, a fim de evitar danos à saúde do paciente. ➥ Relação estrutura-atividade Os antifúngicos azóis são classificados como imidazóis ou triazóis com base na presença de dois ou três nitrogênios, respectivamente, no anel de cinco membros. O anel azólico foi demonstrado como um dos mais importantes grupos para atividade antifúngica em extensos estudos de relação estrutura-atividade. Tal farmacóforo é formado pelo anel fenílico ligado a uma cadeia alquílica metilênica ou etilênica, e esta ao nitrogênio do anel azólico. O átomo de nitrogênio nas posições 4 (triazol) ou 3 (imidazol) é extremamente importante para a atividade, pois esse átomo se liga covalentemente ao ferro do grupo heme do alvo. Visão estérica do sítio ativo da lanosterol 14-alfa-desmetilase de Candida albicans ligada ao itraconazol (magenta), destacando sua interação com o grupo heme (ciano). ✱ Imidazóis 1. Cetoconazol (tópico e sistêmico, raramente utilizado de forma sistémica devido à maior toxicidade/menor eficácia do que os triazóis) – INIBE CYP3A4, CYPA2 e CYPC19. 2. Miconazol (somente tópico); 3. Clotrimazol (somente tópico); 4. tioconazol (somente tópico); 5. Oxiconazol. ✱ Triazóis Graças à maior seletividade, eficácia e menor toxicidade, os triazóis superaram os antigos imidazóis para tratamento de infecções invasivas. 1. Voriconazol; 2. Posaconazol; 3. Itraconazol ➜ pode ser utilizado para tratamento de onicomicoses por via oral, normalmente aliado à terbinafina; 4. Fluconazol; 5. Terconazol; 6. Isavuconazol. Voriconazol. , embora normalmente não seja um tratamento de primeira linha; ela tem melhor atividade contra um amplo espectro de Candida sps do que o fluconazol. Os efeitos adversos que devem ser monitorados incluem hepatotoxicidade, distúrbios visuais (comuns), alucinações e reações dermatológicas. CONTRAINDICAÇÕES DO AZÓIS Uma contraindicação para o uso dos azóis é a coadministração de fármacos que afetam enzimas CYP relevantes. Como existem inúmeras interações medicamentosas para os azóis, os fármacos devem ser avaliados cuidadosamente para evitar a toxicidade ou subdosagem. Além disso, o uso dos azóis não é recomendado durante a gravidez e pacientes que possuem doença hepática prévia (alta hepatoxicidade). ➥ Sulfato de Isavuconazônio ● Morfolinas ➥ Mecanismo de ação Amorolfina, de uso tópico, é o único representante da classe em uso clínico. Esse fármaco tem sua ação baseada na inibição das enzimas delta14-redutase e delta8-delta7- isomerase, resultando na incorporação de esteróis com ligação dupla delta14 e/ou delta8 na membrana fúngica, com propriedades físico-químicas distintas do ergosterol, bem como função comprometida. Pode ser usada apenas para o tratamento tópico de micoses superficiais, como onicomicose. Estrutura química da amorolfina, destacando a porção morfolina (em vermelho). Ciclopirox olamina ● Mecanismo de ação Ciclopirox é um antifúngico de uso tópico, utilizado para tratamento de micoses na pele e unhas e de dermatite seborreica no couro cabeludo. Seu mecanismo de ação baseia-se na quelação de cátions polivalentes, como Fe3+, de modo a inibir metaloenzimas fúngicas. Equinocandinas: Inibição da biossíntese de parede celular ● Mecanismo de ação Equinocandinas são inibidores da síntese de parede celular. Especificamente, são inibidores não competitivos da beta- (1,3)-D-glicana sintase, enzima complexa que forma polímeros de glicana na parede celular fúngica. ➥ Anidulafungina ➥ Caspofungina ➥ Micafungina ➥ Aminocandina ● Relação estrutura-atividade Quimicamente, as moléculas dessa classe são hexapeptídeos cíclicos anfifílicos com cadeia lateral lipídica N-acilada. Arigidez do hexapeptídeo também é importante, e modificações no núcleo peptídico podem interferir nas ligações de hidrogênio intramoleculares e reduzir a atividade antifúngica. Todas as preparações de equinocandinas usadas atualmente são apenas de uso intravenoso e, em função da longa meia-vida (10-12h), podem ser administradas uma vez ao dia. Interferência na replicação do material genético e formação do mRNA: Análogos de Pirimidina A flucitosina é uma pirimidina fluorada que foi obtida por isosterismo a partir de substituição do hidrogênio na posição 5 da base citosina por átomo de flúor. É administrada por via oral, com uso clínico limitado às infecções sistêmicas causadas por cepas sensíveis de Aspergillus sp., Candida sp., Cladosporium sp. e meningites causadas por Cryptococcus sp. ● Mecanismo de ação = PRÓ-FÁRMACO O fármaco é captado pelas células fúngicas através da enzima citosina permease. No meio intracelular, este é convertido em fluorouracil e depois em monofosfato de 5- fluoruridina, que, respectivamente, inibem a síntese do DNA e do RNA dos fungos. Os efeitos adversos da flucitosina resultam de seu metabolismo no agente citotóxico, 5-fluoruracila. A toxicidade de medula óssea, como anemia, leucopenia e trombocitopenia, constitui o efeito adverso mais comum. A sinergia entre a flucitosina e a anfotericina foi demonstrada in vitro e in vivo, visto que como a anfotericina B lesa a membrana fúngica tem-se facilitada a entrada da flucitosina. Ácido undecilênico Ácido undecilênico é um agente fungistático que tem sua ação baseada em interação inespecífica com componentes da membrana da célula fúngica. Esse composto se constitui em um ácido 10-undecenoico insaturado (Figura 16), utilizado principalmente no tratamento de Tinea pedis, e apresenta atividade frente a diversos fungos. Geralmente é utilizado na forma de sal de zinco. Ácido Undecilênico + Associações é indicado para o tratamento de infecções micóticas superficiais de pele e unha. CLASSE FÁRMACOS CARACTERÍSTICAS GERAIS INDICAÇÃO CLÍNICA MECANISMO DE AÇÃO POLIENOS Anfotericin a B ● Espectro de atividade amplo ● Toxicidade relativamente ↑ (sobretudo nefrotoxicidade) Indicada no tratamento de infeções fúngicas com risco de vida Nistatina Apenas uso tópico: pele, membranas mucosas, lúmen GI Natamicina ALIL-AMINAS BUtenafina Inibe a enzima esqualeno epoxidase → bloqueia a produção de epóxido de esqualeno, um precursor do ergosterol e um componente essencial da membrana celular Terbinafina ● Toxicidade relativamente baixa ● Trata dermatofitoses do cabelo, pele e unhas ● Agente de primeira linha na onicomicose Naftifina AZÓIS Cetoconazol ● O mais hepatotóxico; ● Insuficiência adrenal; Sintomas ● gastrointestinais Inibem a lanosterol 14-α-desmetilase → inibe a produção de ergosterol. Os fungos são incapazes de manter a membrana celular ou criar novas membranas. ↑ Permeabilidade da membrana celular fúngica → lise celular Miconazol Apenas uso tópico ● Candidíase vaginal Clotrimazol Apenas uso tópico ● Candidíase (incluindo candidíase vaginal) por Candida albicans; ● Tinea pedis; ● Tinea cruris; ● Tinea corporis; Tioconazol Oxiconazol Voriconazol ● Aspergilose (agente de 1ª linha) ● Infeções por Candida (incluindo infeções devido a espécies resistentes ao fluconazol): ● Candidíase mucocutânea ● Candidemia Posaconazol Indicado p/ profilaxia de IFIs em pacientes imunodeprimidos; ● Candidíase orofaríngea; ● TOlêrancia ao fluconazol e itraconazol; Itraconazol ● Candidíase vaginal quando resistente à fluconazol Fluconazol ● Candidíase vaginal Terconazol Isavuconaz ol EQUINO- CANIDNAS Caspafungin a A caspofungina é administrada por via endovenosa, em períodos de uma hora ●Trata infeções por Candida e Aspergillus em pacientes criticamente doentes e neutropénicos ● Toxicidade mínima ●Interações medicamentosas mínimas Inibem a β-glucano sintetase (enzima que sintetiza β- glucano e que constitui um componente estrutural importante da parede celular fúngica) → parede celular frágil → lise celular Micafungina Anidulafungi na Amincandina Griseo- fulvina Griseofulvin a Trata dermatofitoses do cabelo, pele e unhas Apenas disponível em via oral (via tópica não ativa) Afeta o sistema CYP450 (mais interações medicamentosas) Substituída por agentes mais novos (por exemplo, terbinafina Inibe a organização de microtúbulos em dermatófitos → inibe a replicação de células fúngicas Flucitosina Flucitosina Principais indicações: Meningite criptocócica Cromoblastomicose Toxicidade: mielossupressão Um análogo de pirimidina com metabolitos: Compete com o uracilo e interrompe a síntese de RNA Inibe irreversivelmente a timidilato sintetase → o fungo é incapaz de sintetizar ou corrigir o DNA Morfolinas Amorolfina Ciclopirox Olamina Ciclopirox Olamina Tio carbamatos Tolnaftato Capítulo 2: Antimicobacterianos Micobactérias são bacilos aeróbios, não esporulados, não móveis e resistentes ao descoloramento por solventes orgânicos acidificados, daí a denominação bacilo álcool- ácido resistente (BAAR). A presença de grande quantidade de moléculas lipídicas na constituição do esqueleto básico da parede celular micobacteriana torna esses microrganismos únicos em complexidade estrutural, principalmente pela presença dos ácidos micólicos, daí a classificação especial de micobactérias. → Para permear essa barreira lipofílica especializada, os fármacos devem apresentar alta lipofilia, ou, ao contrário, devem ser moléculas pequenas e hidrofílicas, para serem absorvidos através de canais transmembranares aquosos denominados porinas. Em 1882, Robert Koch identificou o M. tuberculosis como o agente etiológico da tuberculose. Entre as doenças infecciosas causadas por um agente microbiano, a tuberculose é a que mais causa mortes em todo mundo. É provocada por bactérias de espécies M. tuberculosis, M. bovis, M. africanum e M. microti. Transmissão da Tuberculose A doença é transmitida pela inalação de perdigotos infectados advindos da aerolização das secreções respiratórias pela tosse, espirro e fala de pacientes com pulmões acometidos pelo bacilo. Prevenção contra Tuberculose - vacina BCG previne tuberculose (somente quando administrada em crianças. Etiopatogenia da Tuberculose M. tuberculosis é parasito intracelular obrigatório, e os fatores que determinam a instalação da infecção envolvem inter-relações complexas entre o sistema imune do hospedeiro e os fatores de virulência do bacilo. Após evadir as defesas mecânicas da árvore respiratória superior, M. tuberculosis alcança os alvéolos pulmonares e é fagocitado, preferencialmente, pelos macrófagos, mas, também, por células dendríticas e neutrófilos. O primeiro estágio da infecção é ditado pela patogenicidade do M. tuberculosis, que está relacionada à sua habilidade em se manter viável no interior dos macrófagos e induzir reações de hipersensibilidade retardada. No segundo estágio, a instalação de infecção vai depender da resposta imunológica do hospedeiro. O terceiro estágio da infecção é marcado pela manifestação clínica da tuberculose e é consequência do avanço das lesões caseosas. Enquanto a infecção preserva- se localizada nos pulmões, o paciente desenvolve a forma pulmonar da doença. Porém, quando ocorre a ruptura dos granulomas pela liquefação de seu interior, as micobactérias podem ser disseminadas para todo o organismo, pelas vias intrabrônquica ou linfo- hematogênica, e causar um ou mais quadros de tuberculose extrapulmonar, além de serem expelidas pela tossee espirro e infectar outros indivíduos. Contexto Epidemiológico Dentre os países com maior incidência, o Brasil figura na 19ª posição, com 0,95% dos casos mundiais. A estimativa da OMS é de que, a cada ano, ocorram 130 novos casos a cada 100 mil habitantes. No Brasil, em 2019, foram diagnosticados 73.864 novos casos de tuberculose, o que corresponde a uma incidência de 35 casos a cada 100 mil habitantes,4 valor este bem abaixo da média mundial, mas que, ainda assim, consolida um grave problema de saúde pública. O esquema básico de tratamento para tuberculose no Brasil envolve uma quimioterapia combinada, que pode variar conforme o estágio da doença no paciente. O tratamento da tuberculose, para ser efetivo, tem que atender a três grandes objetivos: → Apresentar atividade bactericida precoce para reduzir rapidamente a carga bacilar e interromper a transmissão; → Prevenir a seleção de cepas resistentes; → Possuir atividade esterilizante sobre as cavidades pulmonares, tanto no interior das lesões caseosas quanto no dos macrófagos, o que significa dizer que deve exterminar formas não replicantes da micobactéria. Medicamentos de primeira linha são aqueles que, quando associados e usados corretamente, cumprem os três objetivos mencionados e alcançam o sucesso terapêutico. medicamentos de segunda linha são empregados alternativamente para a substituição dos fármacos de primeira linha, no caso de falha no tratamento inicial ou desenvolvimento de resistência. Esquema básico (EB) de tratamento contra tuberculose (novos casos e retratamento) para pacientes > 10 anos. Esquema Fármacos Fase intensiva/de ataque RHZE Fase manutenção RH R = Rifampicina, H = Isoniazida, Z = Pirazinamida, E = Etambutol É importante destacar que existem EB específicos para pacientes com condições especiais, como gestação, hepatopatias, nefropatias, diabetes e coinfecção por HIV. Agentes/Fármacos de Primeira Linha ● Isoniazida (INH) A observação de que a nicotinamida (Vitamina B3) possuía modesta atividade tuberculostática levou à descoberta não somente da isoniazida, mas também da pirazinamida. A isoniazida é o fármaco de primeira escolha no tratamento da tuberculose graças à alta seletividade para micobactérias do complexo tuberculoso, baixo custo do tratamento, completa biodisponibilidade por via oral e boa tolerabilidade, produzindo efeitos adversos em apenas 5% dos pacientes. Possui atividade bactericida contra formas replicantes de crescimento rápido, mas é bacteriostática para formas de crescimento lento e formas não replicantes. Por ser molécula pequena com característica hidrofílica (log P = -0,70), penetra a parede celular micobacteriana por difusão através das porinas. ➥ Mecanismo de Ação A isoniazida é um pró-fármaco que requer ativação oxidativa catalisada pela enzima katG, uma catalase- peroxidase com grupo heme no sítio ativo, que transforma isoniazida no acil-isonicotínico-NADH pela formação do intermediário radicalar acil-isonicotínico. Essas espécies radicalares são capazes de acilar a posição 4 do anel nicotinamídico da molécula de NADH, formando uma hemiamida estável. Este último atua como inibidor da enzima enoil-redutase (inhA) envolvida na biossíntese de ácidos micólicos. Consequentemente, gera-se uma redução da espessura da parede celular pela interrupção da síntese de ácidos micólicos. ➥ Relação estrutura-atividade A isoniazida possui uma característica muito particular. A substituição do grupamento amida (no Hidrogenio) inibe a sua ativação, enquanto no N-2 pode acarretar em derivados menos potentes. Portanto, hidrazonas são ativas, atuando como pró-fármacos, mas sempre com menor atividade quando comparado a isoniazida. ➥ Metabolismo As enzimas N-acetiltransferases (NATs) participam da segunda fase do metabolismo de xenobióticos. N- acetiltransferase, esta localizada no citoplasma de hepatócitos e enterócitos. Assim sendo, a principal reação metabólica é a acetilação do fármaco, formando diacetil-hidrazida, que possui efeitos hepatotóxicos (radical acetil se liga covalentemente a proteínas hepáticas causando necrose hepática). A inibição do sistema enzimático hepático do citocromo P (CYP) pela INH leva a interações farmacológicas. (↑ concentração de outros fármacos). Indivíduos com alta concentração da N-acetiltransferase são acetiladores rápidos, enquanto aqueles com baixa concentraçãoo são acetiladores lentos. A consequência é a menor ou maior formação de diacetil-hidrazida. Ajuste de dose e monitoramento de hepatotoxicidade em acetiladores rápidos é comumente necessário. ● Rifamicinas As rifamicinas B, O, S e SV, produzidas pelo Streptomyces mediterranei, constituem o grupo de antibióticos macrocíclicos complexos. Rifampicina, rifapentina e rifabutina, derivados semissintéticos da rifamicina SV, possuem eficácia clínica no tratamento da tuberculose. Entretanto, não estão indicadas para tratamento da meningite tuberculosa devido à pobre distribuição para o sistema nervoso central (SNC), decorrente do alto peso molecular, da ionização em pH fisiológico e da alta taxa de ligação às proteínas plasmáticas. → Dentre as rifamicinas, apenas a rifampicina está entre os fármacos de primeira escolha e é o segundo fármaco mais efetivo contra a tuberculose, por ser altamente ativo contra as formas intracelulares e extracelulares de bacilos replicantes e não replicantes; → Potente indutor de CYP3A4 e CYP2C (Rifapentina não possui efeitos na CYP); Aumento da atividade do citocromo P450 leva a ↓ biodisponibilidade de fármacos coadministrados; → Atenção em pacientes co-infectados com HIV, pois a rifampicina provoca redução da meia-vida dos inibidores de protease (saquinavir, ritonavir, indinavir, nelfinavir, amprenavir, lopinavir e atazanavir) e dos inibidores não nucleosídicos da transcriptase reversa (nevirapina, efavirenz e delavirdina); o Os inibidores nucleosídicos da transcriptase reversa (zidovudina, didanosina, zalcitabina, estavudina, lamivudina e abacavir), bem como o tenofovir, não são metabolizados pelo CYP450 e, por isso, a associação destes com rifampicina não é contraindicada; o Ao contrário da rifampicina e rifapentina, a rifabutina tem menor efeito indutor sobre as enzimas CYP450, motivo pelo qual é recomendada pela OMS para o tratamento de pacientes coinfectados com HIV. → A combinação de rifampicina e isoniazida pode aumentar o risco de hepatotoxicidade em pacientes com problemas hepáticos preexistentes; → A Rifampicina provoca coloração alaranjada da urina. ➥ Mecanismo de Ação Ligação irreversível à RNA-Polimerase DNA-Dependente, impedindo a produção de mRNA e consequentemente a síntese de proteínas. Não se ligam a RNA-polimerase eucariótica, não afetando a síntese de RNA em mamíferos. ➥ Relação estrutura-atividade → Hidroxila livre em C-1, C-8, C-21 e C-23 são essenciais pois permitem as interações na subunidade beta da RNA-polimerase DNA-dependente; → Acetilação em C-21 e/ou C-23 produz compostos inativos; → Redução das ligações duplas do macrociclo reduz a atividade; → Abertura do anel macrocíclico leva à compostos inativos; → Substituição em C-3 e/ou C-4 altera atividade antibacteriana pois parece afetar o transporte pela parede bacteriana. ➥ Metabolismo Deve ser administrada com estômago vazio. ● Pirazinamida → Análogo estrutural da nicotinamida (bioisóstero); → É um bactericida contra bacilos intracelulares não replicantes, que persistem em ambientes ácidos e anaeróbicos (granuloma). → Apresenta atividade somente em pH’s ácidos, sendo o pH 5.5 considerado ótimo – granuloma; → Efeitos tóxicos mais comuns incluem neuropatiaóptica, hiperurecemia (contraindicada para pacientes com artrite gotosa/ gota) e hepatotoxicidade (transaminase); → A pirazinamida é bem absorvida pelo trato gastrintestinal (biodisponibilidade de 92%) e, apesar da polaridade (log P = -0,60), é bem distribuída para as meninges, o que indica afinidade por algum transportador para permear a barreira hematoencefálica (BHE). ➥ Mecanismo de Ação A captação da pirazinamida pelo M. tuberculosis se dá por difusão passiva e por competição com nicotinamida pela proteína de transporte ativo. No citoplasma, o pró-fármaco é ativado pela ação da nicotinamidase (PncA) ao ácido pirazinoico (13), que assume a forma ionizada (em função do pKa 2,9) e tende a se acumular no citoplasma, uma vez que o mecanismo de efluxo é deficiente. No entanto, quando a molécula ionizada é bombeada para o meio extracelular, encontra o ambiente extremamente ácido dos macrófagos infectados e volta à sua forma molecular, que é reabsorvida pela micobactéria. O movimento cíclico de entrada e saída do ácido pirazinoico e sua forma ionizada carreia prótons do meio extracelular para o citoplasma. Dessa forma, a amplitude do gradiente de hidrogênio é diminuída, provocando a interrupção da força próton motriz, com consequente paralisação da geração de energia pela ATP sintase. ➥ Relação estrutura-atividade ● Etambutol → É o menos ativo entre os de primeira linha - apresenta atividade bacteriostática contra cepas replicantes, não atua nas formas latentes/dormentes; → O estereoisômero (S,S) é 600 vezes mais ativo que (R,R), e este último pode causar cegueira; → Efeitos tóxicos mais comuns: neuropatia óptica e hepatopatia. Contraindicado para insuficiência renal (73% excretado de forma inalterada). ➥ Mecanismo de Ação Inibe competitivamente a enzima arabinosiltransferase, que catalisa a polimerização de arabinofuranose, levando ao composto arabinogalactano (AG) na parede celular. Seu efeito prático é a interrupção da síntese de parede celular micobacteriana. ➥ Relação estrutura-atividade Agentes/Fármacos de Segunda Linha Os agentes de segunda linha são normalmente menos tolerados e com mais efeitos adversos. São usados em casos de resistência (MDR-TB), re-tratamento e intolerância aos fármacos de primeira linha. ● Fluorquinolonas Fluorquinolonas, que são antimicrobianos de amplo espectro contra patógenos gram-positivos e gram- negativos, têm sido utilizadas desde 1992 (ofloxacino (17)) (Figura 19) como reserva terapêutica no tratamento da tuberculose. Entretanto, com o advento das terceira e quarta gerações, as fluorquinolonas tornaram-se a classe mais importante no tratamento de cepas multirresistentes. O moxifloxacino (19) é a fluorquinolona mais ativa contra M. tuberculosis. ➥ Mecanismo de Ação O mecanismo de ação da classe envolve a inibição da DNA girase (ou topoisomerase II), o que bloqueia a duplicação do DNA e, consequentemente, a replicação micobacteriana. ➥ Relação estrutura-atividade ● Diarilquinolinas: BEDAQUILINA Testes in vitro com M. tuberculosis demonstraram que a molécula era ativa tanto em cepas suscetíveis quanto em cepas resistentes à estreptomicina, fluorquinolonas e aos fármacos de primeira linha. Nos ensaios in vivo (em modelo murino de infecção), o composto apresentou atividades bactericida e esterilizante superiores às observadas para isoniazida e rifampicina, e isso fez com que o fármaco recebesse rápida aprovação pela Food and Drug Administration (FDA) em 2012, sob o nome de Bedaquilina. → Considerada bactericida contra formas não replicantes do bacilo, e bacteriostática para formas replicantes; → É uma molécula altamente lipofílica (clog P = 7,25), o que explica algumas de suas características, como alta taxa de ligação às proteínas plasmáticas (99,9%) + meia-vida terminal com tendência ao acúmulo tecidual (fosfolipidólise); → Outro efeito adverso grave da bedaquilina é a inibição do canal de potássio cardíaco humano, descodificado pelo gene hERG, provocando arritmias; → Sua descoberta trouxe, além de um novo protótipo, um mecanismo de ação bactericida inédito. ➥ Mecanismo de Ação Provoca interrupção da síntese de ATP ao se ligar de forma seletiva à ATPSINTASE micobacteriana. A bedaquilina é capaz de bloquear a síntese de ATP sem interferir no gradiente de íons H+. Isso acontece porque a ligação à subunidade c provoca a paralisação da rotação sem impedir a entrada de prótons, em uma circulação de íons H+ que não catalisa a formação de ATP. ➥ Relação estrutura-atividade ● Oxazolidinonas Antibacteriano totalmente sintético, com boa biodisponibilidade por via oral e potente atividade contra bactérias gram-positivas e M. tuberculosis. → A Linezolida foi aprovada pela FDA em 2000 para o tratamento de infecções causadas por bactérias gram-positivas e contra cepas de M. tuberculosis, inclusive as resistentes; → Sutezolida é um bioisóstero da linezolida que se encontra nos estudos de fase clínica II. ➥ Mecanismo de Ação Atua inibindo a fase inicial da síntese proteica bacteriana, ligando-se ao RNAr de 23S, que compõe a subunidade 50S do ribossomo. ➥ Relação estrutura-atividade ● Riminofenazinas A clofazimina foi primeira representante da classe das riminofenazinas. Em 1962, foi introduzida apenas para o tratamento de hanseníase, uma vez que não mostrou atividade contra M. tuberculosis. Entretanto, com o surgimento de cepas resistentes, a clofazimina foi ensaiada em camundongos e apresentou atividade para cepas sensíveis e para cepas MDR e XDR, sendo atualmente reservada como última opção no tratamento de cepas XDR por sua ação bactericida e potencial esterilizante. → Seu uso leva à pigmentação marrom-avermelhada da pele; → Acumula-se no tecido adiposo e possui longa meia vida - 65h (logP = 5,4); → Estudos da REA da clofazimina levaram ao desenvolvimento do TBI-166, que se encontra na fase clínica I e possui maior atividade. ➥ Mecanismo de Ação Seu mecanismo de ação ainda não foi totalmente elucidado, mas a hipótese mais aceita é a de que a oxirredução cíclica da clofazimina produz várias espécies reativas de oxigênio (ROS), que atacam e desnaturam os componentes celulares do bacilo. Isso se dá pela intermediação da enzima micobacteriana NADH-desidrogenase tipo II (NDH-2), que catalisa a redução do composto, o qual é espontaneamente reoxidado pelo oxigênio celular, gerando ROS como subproduto da reação continuamente. ➥ Relação estrutura-atividade ● Ciclosserina e Terizidona Como a maioria dos fármacos de segunda escolha, a Ciclosserina é raramente é empregada no combate à tuberculose, exceto quando a associação entre os agentes de primeira linha não é eficaz, como ocorre para as formas multirresistentes dos bacilos. Terizidona, que consiste em um anel benzênico para- substituído por duas moléculas de ciclosserina (pró- fármaco da ciclosserina), foi desenvolvida com o intuito de diminuir os efeitos adversos sobre o SNC.55 De fato, a terizidona é mais bem tolerada e isso se deve à sua conversão lenta à ciclosserina, uma vez que apenas 29% de uma dose oral reconstitui moléculas de ciclosserina nas primeiras 24 horas da administração. ➥ Mecanismo de Ação Na síntese normal da camada de peptideoglicano, M. tuberculosis converte L-alanina, de ocorrência natural, a D- alanina, pela ação da D-alanina racemase (Alr). Em seguida, a enzima D-alanil-D-alanina ligase (Ddl) catalisa a construção da porção peptídica terminal, pela ligação entre duas D- alaninas. A ciclosserina, por ser análogo estrutural rígido da D- alanina, compete com o substrato pela ligação às enzimas, provocando inibição daatividade catalítica e bloqueio da síntese do peptideoglicano (PG) ainda dentro do citoplasma. O fragmento de PG que é exteriorizado para o espaço periplasmático é incapaz de formar ligações cruzadas sem as alaninas terminais, fragilizando e aumentando a permeabilidade da parede celular. ➥ Relação estrutura-atividade ● Etionamida e Protionamida A síntese e o estudo de derivados da tioisonicotinamida deu origem à etionamida e seu análogo propílico, a protionamida, que são fármacos de segunda escolha no tratamento da tuberculose. → Exercem ação bacteriostática contra formas replicantes, mas podem exercer efeito bactericida em doses mais elevadas contra formas intracelulares; → Etionamida aumenta os níveis séricos de isoniazida e ciclosserina, potencializando seus efeitos; → É extensivamente metabolizada no fígado (somente 1% da dose é excretada in natura na urina), o que pode explicar seus efeitos hepatotóxicos. ➥ Mecanismo de Ação Sugere-se que o mecanismo de ação dessas moléculas seja o mesmo descrito para a isoniazida, pois mutações na enzima inhA provocam resistência a ambos os fármacos. Entretanto, foi constatado que mutações na enzima katG conferem resistência à isoniazida, mas não à etionamida. Essa observação indica que a etionamida é ativada por mecanismo independente da atividade catalítica da katG. De fato, a ativação da etionamida se dá pela ação da monoxigenase EthA dependente de NADPH, que converte a tioamida ao sulfóxido acilante da enzima inhA. ● Nitroimidazóis Apesar de ter desenvolvimento posterior à pretomanida, a delamanida foi registrada primeiro, em 2014, na Agência Europeia de Medicamentos (EMA, em inglês, European Medicines Agency) para o tratamento da tuberculose, mas ainda aguarda aprovação pela FDA. A delamanida é uma excelente opção para o tratamento de pacientes coinfectados com HIV, uma vez que não é substrato, inibidora ou indutora das enzimas CYP450. ➥ Mecanismo de Ação Tem sido proposto que a pretomanida atua por diferentes mecanismos de ação. Em condições aeróbicas de bacilos replicantes, interfere na síntese de ácidos micólicos. Sob condições anaeróbicas, interrompe a cadeia respiratória, sendo bioativada pela enzima nitrorredutase dependente de flavina (ou cofator F420) e a desidrogenase dependente de F420. Após ativação, há formação de metabólitos reativos de oxigênio e nitrogênio interferindo em muitos alvos, como DNA e proteínas essenciais, além de interferir na síntese de ATP. ➥ Relação estrutura-atividade ● Ácido p-aminosalicílico O ácido paraminossalicílico foi o segundo fármaco a ser introduzido no tratamento da tuberculose. A grande frequência de episódios de irritação gástrica limitava a adesão dos pacientes ao tratamento e, na década de 1960, foi substituído pelo etambutol. → Apesar de ser bacteriostático, sua associação se torna importante porque diminui o desenvolvimento de resistência a outros fármacos, especialmente isoniazida e estreptomicina. ➥ Mecanismo de Ação O mecanismo de ação do ácido paraminossalicílico ainda não foi completamente elucidado. Sabe-se que o fármaco interfere na biossíntese de folato. A primeira hipótese para explicar esse mecanismo de ação veio da sua similaridade estrutural com o ácido para-aminobenzoico (PABA). ● Outros antibióticos Os aminoglicosídeos (estreptomicina, canamicina e amicacina), beta-lactâmicos (amoxicilina, imipenem, meropenem e ácido clavulânico) e o peptídeo cíclico capreomicina também são empregados como segunda escolha no tratamento da tuberculose. Paucibacilar Multibacilar Presença de 6 ou mais lesões de pele Adulto Rifampicina Clofazimina Dapsona Talidomina só é usada para eritema nodoso leproso (ñ tem efeito direto no microrganismo) Criança ‘’ Duração do tratamento Paucibacilar: 6 meses Multibacilar: 12 meses ● Dapsona Baixa solubilidade em água, pode causar irritação gástrica. - Pode causar anemia Atua como inibidor competitivo do ácido para- aminobenzoico (PABA), substrato da síntese de folatos, e inibe a enzima diidropteroato sintase. Tetraidrofolato é necessário p/ síntese de DNA. ● Clofazimina Usado como agente de segunda linha para tratamento de hanseníase e cepas MDR-TB e XDR-TB. Usado em casos de má tolerância da dapsona. Capítulo 3: Antivirais Virus são organismos que agem como parasitas intracelulares obrigatórios. Estrutura dos Vírus Apesar da baixa complexidade estrutural, os vírus podem causar grandes danos à célula hospedeira, mesmo apresentando morfologicamente apenas o material genético, um capsídeo e, em alguns vírus, um envelope. → Material Genético + Capsídeo O capsídeo consiste em um envoltório proteico composto por capsômeros que contém o genoma viral. Os capsômeros são subunidades proteicas (monômeros) que, agregadas, constituem o capsídeo. Ao conjunto dos ácidos nucleicos com o capsídeo denomina-se nucleocapsídeo. → Envelope + Espículas/Peplômeros O envelope é uma estrutura rica em lipídeos que envolve a partícula viral externamente. É derivado da membrana celular do hospedeiro, quando da saída do vírus ao final do ciclo de replicação. As espículas, por outro lado, são glicoproteínas expostas na superfície do envelope. Muitos vírus utilizam as espículas para ancorarem na célula hospedeira, atuando como ligantes que interagem com receptores localizados na membrana das células a serem infectadas. Replicação Viral Inicialmente, vírus podem ser separados entre vírus de DNA ou RNA. ● RNAfs(+) Vírus de RNA fita simples senso positivo apresentam genoma com sequência idêntica à do mRNA, e podem ser utilizados prontamente para a síntese de proteínas. Ainda, ocorre a síntese de novas cópias positivas do genoma, mediante a ação de uma RNA Polimerase dependente de RNA (RdRp), que produz uma fita negativa que serve como molde para a síntese de novas fitas positivas (mRNAs). ● RNAfs(-) Vírus de RNA fita simples senso negativo, por possuírem genoma com sequência complementar ao mRNA, servem diretamente como molde para a produção de fitas senso positivo. Tipos de vírus Virus DNA • Herpes • Adenovírus • Hepatite B Vírus RNA • Retrovírus (HIV; HTLV) • Influenza • Hepatite A, C e D • Vírus da raiva • Febre hemorrágica (dengue, hentavírus, ebola) ● ssRNA-RT Vírus de RNA com transcrição reversa apresentam genoma de senso positivo. Por meio de uma enzima denominada transcriptase reversa (uma DNA polimerase RNA- dependente), os retrovírus produzem uma fita simples de DNA senso negativo que posteriormente serve de molde à síntese de uma fita positiva de DNA. Ao final, este processo gera uma fita dupla de DNA, que poderá ser integrada ao genoma do hospedeiro no núcleo, e utilizada para a síntese de mRNA viral. Qualquer vírus que use materiais genéticos diferentes de dfDNA ou (+)ssRNA trará consigo as enzimas necessárias para a sua replicação/transcrição. O ciclo celular de um vírus envolve passos definidos: adsorção a superfície da célula do hospedeiro, entrada e desnudamento das proteínas do capsídeo, transcrição e tradução de novas proteínas, replicação do genoma viral, montagem de uma nova partícula, que é seguida da liberação. Vacinação Vacinação e controle vetorial são as melhores formas de proteção e prevenção contra infecções virais. Contudo, vacinação não é uma opção disponível para todas as infecções conhecidas e ainda permanece um desafio para pacientes imunodeprimidos. Nesse sentido, para infecções já estabelecidas,o uso de antivirais ainda é o tratamento padrão. Os primeiros compostos com atividades antivirais sugiram na década de 1960, mas difundiram-se na clínica apenas nos anos 1980, com o uso da idoxuridina e da vidarabina, para infecções por herpes, e da amantadina para o tratamento de influenza A. A pandemia de AIDS, na década de 1980, impulsionou a pesquisa e o desenvolvimento de antirretrovirais. Apesar desses avanços, o desenvolvimento de antivirais ainda é desafiador, haja vista que os vírus permanecem majoritariamente intracelulares e usam maquinarias celulares do hospedeiro, limitando o número de alvos terapêuticos disponíveis. Interferonas As interferonas são uma família de glicoproteínas induzíveis, de ocorrência natural, que interferem na capacidade dos vírus de infectarem as células. O mecanismo de ação antivirótico das interferonas não é completamente entendido. Ele parece envolver a indução de enzimas nas células do hospedeiro que inibem a translação do RNA viral, o que acaba causando a degradação do RNAm e do RNA transportador (RNAt) do vírus. Vírus da Gripe (Influenza) Gripe é uma denominação genérica para um grupo de vírus influenza (A, B e C) que usa (-)ssRNA como material genético e é transmitido por via aérea. O nucleocapsídeo desse vírus é coberto por um envelope com duas glicoproteínas permeadas em sua membrana: a neuraminidase (NA) e a hemaglutinina (HA). A neuraminidase é responsável pela digestão das glicoproteínas no muco que protege as células epiteliais no trato respiratório. Uma vez que o vírus ultrapassa essa camada, ele consegue aderir à superfície celular, onde a HA é reconhecida pelo ácido siálico das glicoproteínas do hospedeiro e incorporada por endocitose, levando consigo o vírus. Forma-se, então, o endossomo, uma partícula celular composta por partes da membrana do hospedeiro e do vírus contendo um vírion dentro. A acidificação do meio endossomal é necessária para induzir mudanças conformacionais nas proteínas do capsídeo, o que leva à dissolução do mesmo, ao mesmo tempo que o RNA viral é expelido para o meio citoplasmático. ● Inibidores de canais iônicos (Agentes que inibem a entrada do vírus) – Derivados de Adamantano Fármacos denominados amantadina e Rimantadina são indicados contra o vírus influenza A, sem atividade contra Influenza B. Deve ser usado em até 48h do início dos sintomas. ➥ Mecanismo de ação O canal M2 é responsável pelo controle do fluxo de prótons no endossomo, promovendo a desorganização do vírus necessária para a replicação viral. Amantadina e Rimantadina bloqueiam a abertura desse canal iônico (M2), não havendo liberação do material genético viral para a replicação, mesmo quando administrados em baixas doses. Adicionalmente, em concentrações mais altas, os seus grupos substituintes amina, de característica básica, permitem que eles atuem como tampões, prevenindo a acidificação do meio endossomal e a dissolução do capsídeo. Infelizmente, nenhum desses fármacos é eficiente contra o vírus influenza B, que se vale dos canais iônicos do hospedeiro. Além disso, resistência contra adamantanas é comumente adquirida. ● Inibidores da Neuramidase (Inibidores da Saída Viral) A saída do vírus não depende do seu desligamento com o ácido siálico, promovido pela enzima Neuramidase. O rompimento da ligação entre ácido siálico e hemaglutinina é feita pela proteína Neuramidase. • Digestão das glicoproteínas componentes do muco produzido por células epiteliais do trato respiratório; • Quebra da interação entre ácido siálico e hemaglutinina para saída viral. NEURAMIDASE • Reconhecida pelo ácido siálico presente na membrana do hospedeiro; • Após reconhecimento é incorporada à célula por endocitose. HEMAGLUTININA Os fármacos inibidores da neuramidase mimetizam a o estado de transição do ácido siálico, sendo considerados bioisósteros. ➥ Zanamivir → Substituição do 4-OH (DANA) por amino ou grupos maiores (guanidina), aumenta ligação com neuramidase; → Ativo contra influenza A e B; → Inativo quando usado por via oral, usado como inalação (pó) e intravenoso (alta solubilidade em água); → Reduz sintomas virais (de 7 dias sem tratamento para 4 dias com tratamento); → 70% excretado na urina. → Não indicado para gestantes. ➥ Peramivir → Recurso terapêutico de resgate (casos graves) → Anel de 5 membros reduz os estados de conformação (número de confôrmeros menor; tensão do anel facilita reconhecimento pela neuramidase). ➥ Relação estrutura-atividade → Mimetiza o estado de transição do ácido siálico com neuramidase; → Pró-fármaco: Presença do éster em C-2 aumenta a biodisponibilidade ora -> ácido carboxílico é essencial para atividade, mas são grupos ionizáveis, o que diminui absorção. O grupamento éster passa livre por difusão, mas ao chegar no plasma esse grupamento éster é clivado por esterases, gerando o ácido carboxílico; → Cadeia 3-pentilóxi em C-6 aumenta as interações com Glu-277; Arg-224; Ile-222. Vírus de DNA Os fármacos que atuam em vírus de DNA são principalmente utilizados para combater os vírus da herpes simplex 1 e 2 (HSV-1 e HSV-2), varicela-zoster vírus (VZV), citomegalovírus humano (HCMV) e Epstein-Barr vírus (EBV). Eles conseguem permanecer na célula hospedeira em estágio latente e ser reativados apenas em condições específicas, causando diversos tipos de patologias, principalmente em pacientes imunocomprometidos. ● Análogo de nucleosídeo inibidor da DNA-Polimerase Viral (acíclicos) -‘’CLOVIR’’ O aciclovir, principal representante da classe dos inibidores da DNA polimerase viral, é um pró-fármaco análogo nucleosídeo, contendo em sua estrutura química a guanina como base nitrogenada, porém, a pentose está na forma acíclica e não apresenta a hidroxila na posição 3 (3’-OH). ACICLOVIR TEM BAIXA BIODISPONIBILIDADE DEVIDO À SUA ALTA POLARIDADE -> TRANSPORTE ATIVO; ➥ Mecanismo de ação No interior da célula hospedeira o aciclovir é convertido na sua forma ativa trifosfatada, sendo o primeiro grupo fosfato inserido preferencialmente pela enzima viral denominada timidina quinase, com cerca de 100 vezes mais eficiência em relação à mesma enzima humana, fato esse que confere sua alta seletividade para células humanas infectadas em relação às sadias. Na sequência, as outras duas fosforilações são realizadas pela enzima timidilato quinase da célula hospedeira e, após a inserção dos três grupos fosfatos, o aciclovir se liga à DNA polimerase viral, podendo inibi-la diretamente (competindo com o substrato natural) ou atuando como um terminador de cadeia. A ausência do grupo 3’-OH é a principal característica estrutural para o segundo mecanismo, uma vez que haverá continuidade na construção da dupla fita de DNA devido à falta do grupo 3’-OH. ➥ Valaciclovir e Farmacocinética Aciclovir possui baixa biodisponibilidade pela via oral, cerca de 15-30%. Para contornar esse problema, a estratégia de latenciação de fármacos foi utilizada no planejamento do valaciclovir. O valaciclovir é um pró-fármaco do aciclovir, no qual este está ligado por ligação covalente (pela função éster) ao aminoácido valina que, nesse caso, é o grupo transportador. A absorção do valaciclovir pelas células intestinais é realizada principalmente através de transporte ativo que reconhecem a valina do valaciclovir e conduzem o fármaco ao interior da corrente sanguínea. Após a absorção, a função éster é clivada pelas esterases, liberando o aciclovir para efetuar sua ação. Essa estratégia faz com que o valaciclovir tenha uma biodisponibilidade de 54% por via oral. → Aciclovir i.v. e oral ativo para herpes genital e pacientes imunocomprometidos;→ Valaciclovir oral usado para tratamento de herpes zoster em imunocomprometidos ➥ Fanciclovir -> Penciclovir e Farmacocinética → Alternativa ao aciclovir p/ pacientes imunossuprimidos ou com problemas hepáticos; → Grupos éster aumentam a lipossolubilidade e, consequentemente, aumentam a biodisponibilidade. Em seguida, esses grupos são hidrolisados por esterases, sendo considerado um pró-farmaco do penciclovir (de menor disponibilidade); → Ao contrário do aciclovir, o penciclovir não produz interrupção da cadeia, ocorre somente inibição competitiva da DNA Polimerase. ➥ Vanganciclovir -> Ganciclovir → Efetivos para casos sérios de imunossupressão em pessoas infectadas pelo citomegalovírus -> retinite ➥ Cidofovir → Análogo pirimidínico; → Empregado para infecções por vírus que não possuem a enzima timidina quinase; → O cidofovir por via intravenosa é efetivo no tratamento da retinite por CMV; → Nefrotoxicidade. ● Análogos de nucleosídeo ‘’convencionais’’ - inibidor da DNA- Polimerase Viral (cíclicos) → Análogo de guanosina de amplo espectro de atividade antiviral contra vírus de RNA e DNA; → Precisa ser trifosfato pela adenosina quinase, inibindo a RNA e/ou a DNA polimerase. → Espectro: influenza A e B, herpes genital, zoster, hepatite aguda A, B e C, HIV e virus respiratório sincial; → Uso clínico: tratamento de hepatite viral C crônica em associação com alfa interferona. Dose: 1200 mg/dia em duas administrações. → Biodisponibilidade oral: 45% e meia vida de 9h. → Efeitos adversos: disturbios do trato gastrintestinal, náusea, vomito, diarréia, cansaço, dor de cabeça, dor muscular, hemólise A ribavirina, um análogo sintético da guanosina, é eficaz contra um amplo espectro de vírus RNA e DNA. ● Análogos não-nucleosídeos inibidores da DNA-Polimerase Viral ➥ Letermovir ➥ Foscarnete O foscarnete é um análogo do íon pirofosfato inorgânico que inibe a DNA polimerase do herpes vírus, a RNA polimerase e a transcriptase reversa do HIV diretamente, sem exigir ativação por fosforilação. O fármaco age impedindo a incorporação dos nucleosídeos trifosfatos no DNA. Antirretrovirais O HIV é um vírus com duas fitas idênticas de (+)ssRNA dentro de um capsídeo (composto pelas proteínas p6 e p7), contendo as enzimas transcriptase reversa (TR) e integrase. O genoma viral é processado em uma fita dupla de DNA pela transcriptase reversa, uma enzima multifuncional da família das DNA polimerases que utiliza RNA como molde. Nesse momento, a enzima integrase utiliza sua atividade recombinante para integrar o DNA pró-viral no genoma da célula do hospedeiro. ● Análogo de nucleosídeo inibidor da transcriptase reversa Após sua descoberta, no início da década de 1970, a enzima Transcriptase Reversa teve seu primeiro inibidor identificado (1975), o derivado polissulfonato suramina. Entretanto, devido à alta toxicidade para uso terapêutico anti-HIV da suramina, outra molécula mais eficaz e menos tóxica denominada azidotimidina/Zidovudina (AZT), tornou- se em 1987 o primeiro fármaco anti-HIV aprovado pela Food and Drug Administration (FDA). Outros análogos existentes na terapêutica são: lamivudina e entricitabina (ambos apresentam a substituição do carbono na posição 3’ do anel da ribose pelo átomo de enxofre); o derivado de guanosina abacavir; e os pró- fármacos monofosfatados tenofovir, disoproxil, e adefovir dipivoxil. Aspectos clínicos do uso de antirretrovirais e o uso do PrEP Atualmente, a PrEP no Brasil se baseia no uso diário e contínuo da combinação de fármacos como tenofovir e entricitabina. A PrEP não deve ser confundida com a PEP (profilaxia pós-exposição), que é definida como o uso após uma situação de risco, por apenas 28 dias, e baseada no uso combinado de zidovudina com lamivudina. ➥ Mecanismo de Ação O mecanismo de ação está intimamente relacionado com a substituição bioisostérica do 3’-OH para 3’-N da pentose. Nesse sentido, o AZT também ser convertido na sua forma trifosfatada para exercer sua atividade inibitória, entretanto, nesse caso, as três fosforilações são realizadas por enzimas quinases das células hospedeiras, uma vez que os retrovírus não produzem esse tipo de enzimas. Assim, apenas após essa biotransformação, o AZT poderá atuar como um terminador de cadeia, evitando a transcrição reversa do material genético viral de RNA para DNA. ➥ Relação estrutura-atividade O AZT um derivado da desoxitimidina, tendo em sua estrutura química a timidina como base nitrogenada, porém, na posição 3’ do anel da pentose, apresenta um grupo azida (3’-N3) em vez do grupo hidroxila (3’-OH) como no substrato natural. ● Análogos não-nucleosídeos inibidores da transcriptase reversa O estudo da estrutura tridimensional da TR permitiu a descoberta de sítios de regulação alostérica, por meio de uma pequena cavidade hidrofóbica entre as superfícies das subunidades que compõem essa enzima, e próximo ao sítio de interação ao substrato. Inibidores não nucleosídeos da transcriptase reversa (INNTR) de primeira geração, nevirapina e delaviridina, assim como os de segunda geração, sendo o efavirenz o mais conhecido, são capazes de ocupar e interagir com essa cavidade, principalmente por meio de interações hidrofóbicas. → Análogos não-nucleosídeos da TR apresentam menos toxicidade quando comparados com inibidores nucleosídicos de TR, graças à maior especificidade contra polimerases virais em relação à humana. → Adicionalmente, os tratamentos que combinam ambas as classes reduzem o surgimento de cepas resistentes ➥ Mecanismo de Ação São substâncias que atuam como moduladores alostéricos próximo ao sítio de interação do substrato, gerando mudança conformacional na TR que diminui ou bloqueia a afinidade aos substratos Desoxinucleotídeos. ➥ Relação estrutura-atividade Para a Nevirapina, Um de seus anéis piridínicos ocupa a cavidade hidrofóbica (Leu100, Val106 e Val179), enquanto o PREP •Tenofovir •Entricitabina • ''Tenho Entranhas'' PEP •Zidovudina (AZT) •Lamiduvina • ''Zé Louco'' outro interage com os anéis aromáticos das tirosinas 181 e 188 por meio dos elétrons π dos sistemas anelares. De maneira semelhante, delavirdina tem seus grupos piridina e isopropilamina interagindo com a cavidade hidrofóbica, mas, adicionalmente, com um contato polar estável entre o anel indólico e a Pro236, fazendo com que mutações nesse resíduo gerem resistência a esse fármaco. ● Inibidores da Integrase (-‘’GRAVIR’’) ➥ Mecanismo de Ação Ligam-se seletivamente ao complexo integrase-DNA VIRAL no domínio catalítico (core domain), interagindo com metais chaves (magnésio está no sítio ativo) do sítio catalítico, o que interfere com a integração do DNA viral com o DNA do hospedeiro. ➥ Relação estrutura-atividade As porções circuladas na imagem abaixo representam porções com capacidade de quelar o magnésio presente no sítio ativo da Integrase. O núcleo farmacofórico está localizado na porção responsável pela quelação com o Magnésio: Também apresentam porções hidrofóbicas responsáveis por interagir com aminoácidos apolares no sítio ativo. ● Inibidores da Protease do HIV (- ‘’NAVIR’’) A HIV-protease é um dímero contendo dois aspartatos conservados no sítio ativo. A protease do HIV é capaz de reconhecer sítios de clivagem contendo uma prolina seguido de um aminoácido aromático. A presença de prolinas em sítios de reconhecimento de proteases é incomum e não ocorre em proteases de mamíferos, o que oferece uma oportunidade para o desenho de inibidores específicos. A simetria entre as duas metades do sítio catalítico, algo único da protease viral e incomum em proteases de mamíferos, inspirou cientistasa desenvolver compostos simétricos. ✓ Também são capazes de inibir a protease humana, o que acarreta em efeitos colaterais como diarreia e aumento da síntese de lipídeos (gerando dislipidemia). ➥ Relação estrutura-atividade Como a protease poderia ser reconhecida por enzimas digestivas, faz-se modificações isostéricas. A iddeia é melhorar a estabilidade da molécula frente à reações hidrolíticas. Muitos fármacos dessa classe também apresentam grupamentos volumosos ao redor da amida, evitando sua rápida hidrólise do organismo, o que acarretaria no não- funcionamento do efeito terapêutico. ● Inibidores De Fusão Viral (HIV) ➥ Maraviroc → Metabolizado pela CYP3A4 - espera-se que seja afetado por medicamentos que inibam ou induzam estas vias, como o cetoconazol; → Reações alérgicas e hepatotóxico; → Bloqueia a interação entre os CO-receptores na membrana do hospedeiro (CCR5) e as glicoproteínas virais; → O maraviroc se liga ao CCR5, mas não em receptores CXCR4 também presente em células T; → Recomenda-se realizar o ensaio de tropismo viral antes do início da terapia (saber se o vírus tem + tropismo por CCR5 ou CXCR4) ✓ CCR5 -> Expresso + em Monócito e macrófagos ✓ CXCR4 -> Expresso + em Linfócitos ➥ Enfivurtida → Oligopeptídeo contendo 36 aminoácidos que mimetiza o fragmento HR2 da proteína GP41 viral, bloqueando a fusão viral. ● Inibidores do Capsídeo do HIV O fármaco Lenacapavir, indicado para o tratamento de adultos com infecção por VIH-1 multirresistentes à fármacos, para os quais não é possível, de outra forma, construir um regime supressivo antiviral. O Tratamento de HIV em adultos no Brasil A Hepatite C Os principais alvos são duas proteínas: NS4A e NS4B + NS5A e NS5B. Inibidores de NS5a são simétricos (alvo é proteína homodimérica) Fármacos para Covid-19 aaaap Capítulo 4: Antineoplásicos A N T I V I R A I S Inibidores da entrada de vírus Amantadina e Rimantadina Deve ser usado em até 48h após início dos sintomas Bloqueiam a liberação do genoma viral do interior do capsídeo Inibidores da saída de vírus Inibidores da Neuramidase Zanamivir, Oseltamivir e Peramivir Inibidores da fusão viral Inibidores de DNA- Polimerase em vírus de DNA Alvos terapêuticos p/ retrovírus Neoplasias são formações anormais de massa tecidual no organismo (tumores), podendo ser classificadas como benignas ou malignas. A quimioterapia consiste no tratamento de um tumor com compostos químicos de origem natural ou sintética, denominados agentes antineoplásicos ou antitumorais. Neoplasia: Benigna e Maligna A neoplasia benigna (ou tumor benigno) tem, geralmente, crescimento lento, ordenado, apresenta bordas e/ou limites bem definidos e a remoção pode levar à cura. A neoplasia maligna (ou tumor maligno), ou câncer, é caracterizada por desvios nos mecanismos de controle de proliferação e diferenciação celular, levando ao crescimento acelerado, descontrolado e autônomo de um dado tecido. Ademais, a neoplasia maligna apresenta bordas irregulares, de difícil remoção, e pode atingir tecidos vizinhos (processo conhecido como metástase). Os desvios nos mecanismos normais de controle e proliferação são provocados, essencialmente, por mutações genéticas, infecções virais, exposição à radiação e substâncias químicas, dentre outros fatores. Carcinomas, sarcomas e Blastomas TUMORES SÓLIDOS Tecido de origem Nome do tumor Tecido epitelial, mucosa ou glândulas Carcinoma Tecido conjuntivo Sarcoma Células indiferenciadas imaturas Blastoma TUMORES HEMATOLÓGICOS Tecido de origem Nome do tumor células sanguíneas Leucemia Células do sistema imunológico Linfoma Geralmente, a quimioterapia é feita de forma combinada, com quimioterápicos que apresentam mecanismos de ação diferentes, uma vez que melhores resultados são alcançados em detrimento à monoterapia. Fármacos que atuam no DNA ● Agentes Alquilantes Os agentes alquilantes são compostos reativos e eletrofílicos que reagem com grupos nucleofílicos do DNA por meio de ligações covalentes. Dessa forma, realizam ligação cruzada com o material genético e interrompem a replicação e/ou transcrição gênica, levando à morte celular. → São extremamente reativos, e a ligação a outros substratos (principalmente proteicos) torna-os pouco seletivos e bastante tóxicos. ➥ Haloalquilaminas (Mostardas Nitrogenadas) R = alquílicos ou aromáticos ✱ Mecanismo de ação Terapia Hormonal Cirurgia Transplante de medula Quimioterapia Radioterapia Imunoterapia Terapia celular e direcionada Resistência aos fármacos Efluxo da célula Inativação do fármaco Epigenética (downregulation alvos) Reparo do dano ao material genético Alterações nas estruturas dos alvos Inibição da morte celular O par de elétrons do nitrogênio do agente alquilante sofre uma reação intramolecular, atacando o carbono com deficiência de elétrons (ligado ao halogênio), removendo-se o grupo abandonador de cloro. Esse processo forma o íon aziridínio, o qual sofre ataque de uma guanina advinda do DNA, formando-se uma ligação cruzada com o material genético. ✱ Relação Estrutura-Atividade A principal característica estrutural é a presença de um átomo de nitrogênio (R-substituído) separado de um halogênio (cloro), por meio de uma ponte etilênica. A reatividade desses compostos está intimamente relacionada ao substituinte R das haloalquilaminas, que pode influenciar uma maior ou menor nucleofilicidade do nitrogênio terciário e, assim, favorecer ou desfavorecer a reação de formação do íon aziridínio e posterior alquilação das bases do DNA. → Melflano: Substituinte mimetiza a estrutura do aminoácido fenilalanina (usado como transportador pois promove absorção por transporte ativo), além de reduzir a reatividade, pois o par de elétrons do nitrogênio entra em ressonância com o anel aromático; → Bendamustina: Substituição por um anel aromático purino-like foi idealizada para promover efeito antimetabólito, junto da alquilação do DNA; → Estramustina: possui o grupo alquilante ligado ao hormônio estradiol, visando aumentar sua lipofilicidade e facilitar a passagem do composto através da membrana plasmática; → Ciclofosfamida: Utilizado como pró-fármaco, pois é oxidado no fígado pelas enzimas do citocromo P450, seguido da abertura do anel e liberação do agente alquilante na forma ativa, além de acroleína; A acroleína resultante é responsável, pelo menos em parte, pela toxicidade (uro e nefrotoxicidade) observada pelo uso da ciclofosfamida. Em vista disso, desenvolveu-se a 2- mercaptoetanosulfona sódica, substância polar com elevado poder nucleofílico, que reage com a acroleína originando um produto hidrossolúvel, não tóxico e facilmente eliminado. ➥ Nitrosaminas / Nitrosureias Dentre as nitrosureias tradicionais podem ser citadas carmustina, lomustina, semustina e estreptozocina. → Carmustina e Lomustina são lipofílicas e, portanto, indicadas para tratamento de tumores no SNC – Usado IV ou implantes diretos no encéfalo; → Lomustina é mais estável e pode ser usada por via oral – apenas 1 grupamento haloalquílico; → Normalmente associadas com agentes metilantes; → Efeitos adversos: leucopenia, trombocitopenia, hemorragias, imunossupressão, favorecimento do surgimento de infeções. ✱ Mecanismo de ação = Ligação cruzada tanto em purinas e pirimidinas As nitrosureias sofrem decomposição espontânea no meio biológico, gerando duas espécies responsáveis pelos efeitos antitumorais.O isocianato formado reage com o nitrogênio da cadeia lateral de resíduos de lisina em proteínas, podendo inativar proteínas importantes para o reparo de DNA ou para o ciclo celular. O segundo produto formado é o cloroetil-hidroxidiazeno, que culmina na formação de uma espécie altamente reativa (carbocátion), que pode ser atacado por nucleófilos, como as bases nitrogenadas do DNA, alquilando-os. Menor toxicidade devido ressonância com carbonila ✱ Relação Estrutura-Atividade = Bases purínicas As nitrosureias são agentes alquilantes constituídos por uma função cloroetilureia ligada a um grupo nitroso. Diferentemente dos demais compostos, a estreptozocina não possui o grupo cloroetil, implicando menor reatividade como agente alquilante. Adicionalmente, pela presença da glicopiranose, é molécula altamente hidrossolúvel. Essas características fazem com que ela seja administrada exclusivamente por via intravenosa para o tratamento de tumores pancreáticos. ➥ Complexos Organometálicos (Derivados de Platina) Os derivados de platina são agentes que contêm um metal (Pt) elétron-deficiente (orbital livre) que atrai grupos nucleofílicos ricos em elétrons do DNA (bases nitrogenadas, como a guanina). ✱ Mecanismo de ação De maneira geral, a cisplatina e seus derivados agem produzindo ligações cruzadas intrafita e interfita no DNA, levando à parada do ciclo e morte celular. A cisplatina entra na célula e sofre ataque da água presente no citosol, levando à formação de espécies carregadas e extremamente reativas contra regiões do DNA contendo unidades de guanina adjacentes. A carboplatina forma o mesmo intermediário di-hidratado que a cisplatina, mas em uma taxa 10 vezes menor, fazendo com que a substância seja 20-40 vezes menos potente, mas também tenha efeitos adversos mais leves. ✱ Relação Estrutura-Atividade São complexos de Pt(II), apresentam geometria quadrática planar. A falta de atividade do isômero trans da cisplatina é explicada por questões estéricas, resultantes da formação do aduto intrafita, necessário ao efeito antitumoral do fármaco. Existem algumas estratégias utilizadas para reduzir a toxicidade inerente induzida pela cistplatina: → Hidratação intensa com soluções contendo cloreto e suplementação de magnésio; → Uso de manitol como diurético para aumentar a excreção da cisplatina; → Uso de solução de tiossulfato de sódio para neutralizar a cisplatina nos túbulos renais (mesmo papel da água citolósica). → Para ototoxicidade, o antídoto utilizado é a amifostina, responsável por liberar um derivado tiol capaz de neutralizar a reatividade da cisplatina, formando um metabólito solúvel e inerte. A cisplatina, quando transportada por transporte ativo, induz a formação de compostos reativos de oxigênio, induzindo a morte das células renais por apoptose. Em termos de ototoxicidade, promove a produção de ROS, sendo o estresse oxidativo responsável por culminar na morte dos receptores audititivos, além de induzir a produção de citocinas inflamatórias, também gerando dano otológico . ➥ Metiladores de DNA Espécies que geram carbocátions extremamente reativos, promovendo a metilação do DNA. Normalmente são indicados para o tratamento de tumores no SNC. A molécula em solução fisiológica se decompõe devido a reatividade, resultando em carbocátions que atuam de maneira inespecíficas, alquilando tanto as bases pirimídicas quanto as purínicas. A anelação da temozolamida objetiva a maior estabilidade do composto, resultando em menor toxicidade. O derivado diazometano gera o nucleófilo metilado. Fármacos Inibidores de Topoisomerases Topoisomerases são enzimas que controlam o grau de superenovelamento do DNA, relaxando sua estrutura durante a replicação do DNA e a transcrição ao RNA. A topoisomerase II (TopII) quebra a fita dupla de DNA durante a fase de replicação e repara o dano após a replicação completa. A topoisomerase I (TopI) atua essencialmente da mesma forma, mas corta e religa a fita simples de DNA. Agentes antineoplásicos que funcionam como inibidores de topoisomerase estimulam a clivagem do DNA, mas inibem a atividade de conserto do DNA pelas enzimas, deixando-o irreversivelmente danificado e incapaz de se replicar. ● Antraciclinas Devido aos efeitos quelantes das antraciclinas, a forte interação com íons di e trivalentes pode gerar radicais livres (espécies reativas de oxigênio, ou ERO) altamente tóxicos, o que contribui para a atividade citotóxica, mas também se relaciona com a cardiotoxicidade aguda provocada por esses compostos. Corroborando essas informações, algumas antraciclinas podem sofrer ação de aldocetoredutases e provocar efeitos cardiotóxicos crônicos, primariamente, pela formação do metabólito rubicinol. Este se concentra nos cardiomiócitos (por questões de farmacocinética/distribuição), provocando aumento intracelular de cálcio e promovendo a apoptose. → Outros efeitos tóxicos das antraciclinas incluem severa mielossupressão, mucosite, alopecia, severa náusea e vômito; → Causam severa necrose em contato com a pele; → Antídoto = Dexrazoxana é utilizada p/ reduzir cardiotoxicidade, atuando como antioxidante e quelante de ferro. • Epirrubicina tem -OH com isomeria invertida (p/ trás do plano), o que promove menor cardiotoxicidade!!!!!!!!!! ➥ Mecanismo de Ação Fármacos inibidores das Topoisomerases agem inibindo essas enzimas e impedindo a reparação do DNA, favorecendo a clivagem. ➥ Relação Estrutura-Atividade São antibióticos tetracíclicos (anéis A, B, C e D) que contêm um núcleo antraciclinona (porção aglicona) e uma porção glicosídica (daunosamina), ambos essenciais para a atividade antitumoral. Para que as antraciclinas possam se inserir no DNA, é necessário que o sistema anelar (B, C e D) fusionado seja coplanar, facilitando as interações com as bases nitrogenadas do tipo empilhamento-pi. → Acredita-se que o anel A, junto da porção glicosídica (daunosamina), preencha a lacuna entre o DNA e a enzima (TopII), formando eficazmente o complexo fármaco-TopII-DNA e provocando, assim, os efeitos inibitórios no processo de replicação e transcrição do DNA. → Modificações na posição C13 podem resultar em alterações farmacocinéticas importantes, reduzindo a formação de metabólitos tóxicos. Presença de grupos volumosos em C13 como CH2OH retarda a formação do rubicinol e aumenta a duração da ação; ● Podofilotoxinas Etoposido e teniposido são glicosídeos semissintéticos obtidos por modificação da podofilotoxina, substância isolada da planta Podophyllum peltatum. ➥ Mecanismo de Ação As podofilotoxinas agem de forma semelhante às antraciclinas, uma vez que estabilizam o intermediário covalente formado no complexo fármaco-TopII-DNA. O acúmulo desse complexo leva à fragmentação do DNA que sinaliza para ativação dos mecanismos de morte celular por apoptose. Têm um mecanismo de ação adicional, relacionada à capacidade de se ligar á tubulina e inibir a mitose. ➥ Relação Estrutura-Atividade Apresenta o núcleo nafto-dioxol-tetraidrofuranona (anéis A, B, C e D) ligado por substituinte trimetoxi-fenil (anel E), essencial para a atividade antitumoral. Os análogos semissintéticos diferem, essencialmente, pela natureza do substituinte beta-D-glicopiranosil (metil ou tiofenil) e pela baixa solubilidade em água. Porém, dada a maior lipofilicidade do teniposido em comparação com o etoposido, sua passagem através da membrana plasmática é facilitada, tornando-o cerca de 10 vezes mais potente. Etoposídeo-fosfato é um pró-fármaco que promove maior solubilidade do fármaco. ● Camptotecinas =Top1 A camptotecina é um alcaloide citotóxico natural isoladodo caule da planta Camptotheca acuminata. ➥ Relação Estrutura-Atividade Possui em sua estrutura um anel pentacíclico, planar, que inclui a porção pirrolo-quinolina (anéis A, B e C) e uma lactona (anel E) substituída por um grupo alfa-hidroxi. Nessa molécula, o sistema de anéis pentacíclicos planares (anel A-E) foi sugerido como uma das características estruturais mais importantes para a inibição de topoisomerases, uma vez que a retirada do anel A, A-B, ou A-C resultou em compostos de anel tetracíclico, tricíclico e bicíclico desprovidos de atividade, respectivamente. A lactona presente na camptotecina é extremamente importante para sua ação citotóxica, e sua abertura, pela influência do pH do meio, leva a um intermediário ácido menos ativo. Devido à baixa estabilidade, mas principalmente devido à baixa solubilidade da camptotecina em meio aquoso, dois derivados semissintéticos (topotecano e irinotecano) foram desenvolvidos, por meio da inserção em sua estrutura de grupos ionizáveis e que possam ser transformados em sais (espécies mais hidrossolúveis). O irinotecano é um pró-fármaco carbamato convertido, vagarosamente, no metabólito ativo após metabolização hepática. Fármacos Antimetabólitos Os antimetabólitos, que são falsos substratos, interrompem a síntese do DNA pela inibição da formação de nucleotídeos essenciais. As enzimas da biossíntese de nucleotídeos são os principais alvos para os antimetabólitos, e estas substâncias são mais ativas na fase S (síntese) do ciclo celular, na qual ocorre a duplicação do DNA e a síntese de proteínas. Os agentes antineoplásicos antimetabólitos são classificados segundo o tipo de substrato que é por eles inibido de produzir. → Síntese de bases púricas → Síntese de bases pirimidínicas: ● Antagonistas de Folato / Antifolatos O tetraidrofolato é convertido em ácido N,N- metilenotetraidrofolato, que age como fonte de carbono na biossíntese das bases púricas (adenina e guanina) e na conversão de deoxiuridina monofosfato (dUMP) em desoxitimidina monofosfato (dTMP) A falta de folato leva à diminuição da síntese de nucleotídeos. As 2 consequências importantes do défice de ácido fólico são a anemia megaloblástica e a espinha bífida em recém- nascidos (devido ao défice materno de folato). Entre os fármacos aprovados, análogos ao metotrexato, podem ser citados ainda o pemetrexede, raltitrexede e o pralatrexato. ➥ Mecanismo de Ação Os fármacos antagonistas de folato são análogos muito similares aos folatos endógenos. Dessa forma, há alta afinidade pelo sítio de ligação do substrato 7,8-di- idrofolato na enzima di-hidrofolato-redutase, impedindo, assim, a formação de tetraidrofolato e consequentemente de N,N-metilenotetraidrofolato. Como consequência, a biossíntese das bases púricas e de dTMP é interrompida, prejudicando o processo de síntese de DNA e a replicação celular. O metrotrexato também inibe a enzima glicinamida- ribonucleotídeo-formiltransferase, enzima chave na síntese de nucleotídeos purínicos. A nova geração de fármacos inibidores da timidilato sintase, como o pemetrexede e o raltitrexede, possui a capacidade de interagir com o sítio de ligação do N,N- metilenotetraidrofolato, impedindo a transferência da metila ao dUMP e, consequentemente, formação de TMP. → A cadeia do glutamato permite transporte ativo (RFC1); → Na célula, o fármaco sofre ação da enzima folilpoliglutamato, em que se adiciona vários grupos glutamatos na estrutura. Estas, possuindo carga, ‘sequestram’ a substância no interior das células – principalmente as tumorais que possuem alta expressão dessa enzima. No interior da célula, outra enzima denominada gamaglutamil-hidrolase cliva os glutamatos adicionados, e reestabelecendo o fármaco; → Pode induzir doença pulmonar grave e reações na pele, severos efeitos gastrointestinais (estomatite ulcerativa, enterite hemorrágica e até perfuração do intestino); → Nefropatia por precipitação no túbulo renal -> basificar a urina (>7,5) para evitar formação de precipitados. Também é administrado antídoto Leucovorin. - Pemetrexede → Apresenta 2x mais afinidade aos transportadores RFC1, refletindo em aumento de 20 vezes na concentração intracelular – também sofrem poliglutamação; → Suplementação com ácido fólico e vitamina B12 reduz risco de supressão medular e efeitos gastrointestinais. O uso de corticoides reduz as reações cutâneas. - Pralatrexato ü Apresenta 1-14x mais afinidade aos transportadores RFC1 (sem cinética de saturação) o que reflete aumento da vezes na concentração intracelular; também sofre poliglutamação e esses derivados possuem alta afinidade pela DHFR; ü Suplementação com ácido fólico (400ug/dia) e vitamina B12 reduz o risco de supressão medular e efeitos gastrintestin ● Antagonistas de Pirimidinas / Antimetabólitos pirimidínicos ➥ Mecanismo de Ação Essa classe de antimetabólitos é representada por substâncias análogas às bases pirimidínicas. A 5- fluoruracila (5-FU), por exemplo, é um bioisóstero não clássico da uracila, e age como um pró-fármaco na síntese de 5-fluorodesoxiuridina monofosfato (5-F-dUMP), antimetabólito de dUMP que inibe direta e irreversivelmente a timidilato sintase. Também atua na incorporação como falso substrato no RNA (terminador de cadeia), inviabilizando a síntese deste ácido nucleico. O 5-fluouracila é um pró-fármaco (bioprecursor) que precisa ser bioativado pela enzima orotato fosforibosil transferase antes de ser reconhecido pela timidilato sintase. - Capecitabina → A capecitabina é um pró-fármaco (misto = clássico + bioprecursor) do 5-FU, administrado por via oral e convertido por várias reações metabólicas ao metabólito ativo 5-F-dUMP (antimetabólito da dUMP); → Hidrólise + lenta, promovendo liberação plasmática mais sustentada; → A timidina fosforilase é uma das enzimas envolvidas na biotransformação da capecitabina, sendo sua concentração 3,5 vezes maior nas células tumorais que nas sadias - o que reduz os efeitos adversos da 5-FU; → Primeira linha de tratamento de câncer de mama. - 5-FU → Tumores do trato gastrointestinal, mama, pâncreas, fígado, útero/ovário e bexiga; → Efeitos adversos: mielossupressão, estomatites/esofagofaringites, potencial gastroulceração, náuseas e vômitos. Lesão na mucosa pode promover casos infecciosos; → Cerca de 5% da população é deficiente da enzima diidropirimidino (responsável pela degradação da 5-FU), apresentando acentuada toxicidade. Afro- americanos, principalmente mulheres, apresentam maior prevalência de deficiência dessa enzima – TESTES FARMACOCINÉTICOS AJUSTE DE DOSE. ➥ Relação estrutura-atividade A presença do átomo de flúor em C5 gera um ponto altamente eletrofílico no carbono C5 da 5-F-dUMP e aumenta a facilidade de ataque nucleofílico da Cys195 da timidilato sintase, resultando na rápida formação do complexo ternário timidilato-(5-F-dUMP)-N,N-metilenotetraidrofolato. O passo seguinte, que seria a abstração do hidrogênio em C5, não é mais possível, pois não somente a ligação carbono- flúor é altamente estável como a presença do halogênio, rico em elétrons, repele a aproximação do cofator que retiraria o átomo desta posição. Assim, o complexo formado não pode ser quebrado e a enzima não consegue ser regenerada, prejudicando a síntese de DNA. ● Antagonistas de Purinas ➥ Mecanismo de ação Os derivados da vinca (Cantharantus roseus) são complexos alcaloides Fármacos Inibidores da Mitose ● Inibidores da Polimerização da Tubulina (Alcaloides da Vinca) A tubulina é uma proteína estrutural envolvida no processo de sustentação estrutural citoplasmática e, em especial, na organizaçãodas organelas durante o processo de divisão celular, pela formação de microtúbulos. Esse fenômeno, de polimerização e despolimerização, acontece por meio de processos dependentes de guanosina trifosfato (GTP) e cálcio. Uma vez que as células tumorigênicas apresentam intensa frequência mitótica, a atuação de fármacos sobre a tubulina e/ou microtúbulos se torna atraente. Os principais representantes dessa classe são vincristina, vimblastina e vinorelbina. ➥ Mecanismo de ação Os derivados da vinca (Cantharantus roseus) são complexos alcaloides naturais que se ligam à beta-tubulina, solúvel no citoplasma, interferindo no processo de polimerização e formação dos microtúbulos. ➥ Relação estrutura-atividade Esses alcaloides apresentam estrutura química constituída por dois seguimentos conhecidos como catarantina e vindolina, ambos essenciais para a alta afinidade de ligação à tubulina. Pequenas variações estruturais são permitidas e, quando possíveis, regem afinidade e toxicidade. - vincristina → Usado no tratamento de leucemia linfocítica aguda, neuroblastoma, câncer de mama, pulmão, cervical, colorretal, linfomas, entre outros; → Efeitos adversos: Neuropatia periférica, constipação, mielossupressão pode ocorrer em altas doses. Vesicante na administração, pode causar necrose e tromboflebite; → Meia-vida: poucos minutos – grupamento aldeído é rapidamente metabolizado (metabólito com menor atividade possui meia-vida de 85h - trifásico). Sua farmacocinética é mais irregular. - Vinblastina → Espectro menor: Usado para o tratamento de vários tipos de câncer, linfomas, sarcoma de Kaposi, câncer de mama ou dos testículos; → Efeitos adversos: Leucopenia, constipação, mielossupressão; → Meia-vida: 25h (esquema único, monofásico). ● Inibidores da Despolimerização da Tubulina (Taxanos) ➥ Mecanismo de ação Ligam-se à subunidade beta da tubulina, acelerando o processo de polimerização e estabilizando fortemente a ligação após a formação dos microtúbulos. Como o processo natural de divisão celular envolve a polimerização e, em seguida, a despolimerização da tubulina, os taxanos promovem um ciclo celular defeituoso e a morte celular espontânea, por apoptose. ➥ Relação estrutura-atividade Quimicamente, os taxanos consistem em um sistema tricíclico de 15 membros fundido a um anel oxetano. Extensos estudos de relação estrutura-atividade (REA) revelaram, de forma geral, que o anel oxetano e a cadeia lateral em C13 são de extrema importância para a atividade, interagindo profundamente nos bolsos hidrofóbicos da beta-tubulina. Ademais, os grupos benzoíla e acetila, respectivamente em C2 e C4, são também importantes para o aprimoramento da atividade. O docetaxel apresenta maior hidrossolubilidade devido à presença da hidroxila livre em C10. OXETANO (C4-C5) É ESSENCIAL P/ ATIVIDADE, APESAR DA TENSÃO ANELAR. CARBONO 13 = MODIFICAÇÕES FARMACOCINÉTICAS. HIDROXILA NA POSIÇÃO 2 É IMPORTANTE POIS REALIZA LIGAÇÕES DE HIDROGÊNIO NO SÍTIO ATIVO INVERSÕES NA CONFIGURAÇÃO LEVAM À REDUÇÃO DA ATIVIDADE BIOLÓGICA C7 PODE SER MODIFICADO OU REMOVIDO C10 E C13 POSSUI AS MAIORES MODIFICAÇÕES POSSÍVEIS - Paclitaxel → Baixa solubilidade em água, formulado de uma maneira (Kolliphor FL) que pode gerar complicações – normalmente se administra anti-histamínicos + corticoides para reduzir reações anafiláticas; → Sofrem alto efluxo pela PGP (resistência); → Indicação: câncer ovariano + pulmão; → Efeitos adversos: mielossupressão (particularmente neutropenia), neuropatia periférica, disturbios gastrintestinais e alopecia. Causa teratogenicidade e severa irritação da pele – hialuronidade deve ser administrada caso ocorra extravasamento. - Docetaxel → Indicado para câncer de mama, próstata, cabeça e pescoço, pulmão e adenocarcinomas gástricos; → Devido a maior solubilidade em água (C10-OH) pode ser formulado em polisorbato (Tween 80), diminuindo as reações de hipersensibilidade. → Mesmos efeitos adversos que paclitaxel, ainda causa edema (retenção de líquidos) e ganho de peso (~2Kg). - Cabazitaxel → a presença do dimetoxi em C-7 e C10 diminui drasticamente a afinidade pela Pgp, aumentando a retenção do fármaco no tecido tumoral (2x mais que docetaxel); → Indicado para câncer de próstata. → Apresenta melhor nargem de Segurança que os outros taxanos. Fármacos Inibidores de Proteínas Quinases (-‘’ibe’’) – MIMETIZADORES DE ATP (NEM TDS) As proteínas quinases são enzimas fundamentalmente envolvidas no controle de praticamente todos os processos biológicos do organismo, por meio de sua atividade catalítica de transferência de um grupo fosfato do ATP para substratos proteicos. A ativação de quinases culmina com a transcrição gênica, que leva à proliferação, diferenciação e sobrevivência celulares. SÍTIO DE LIGAÇÃO DO ATP ALTAMENTE CONSERVADO; ATP INTERAGE COM REGIÃO DE DOBRADIÇA (ABRE E FECHA, INTERAÇÃO COM ADENINA); SELETIVIDADE DOS FÁRMACOS SÃO EXPLORADAS A PARTIR DAS REGIÕES HIDROFÓBICAS. Fármacos inibidores de proteínas quinases podem ser do tipo I e II (sítio ativo do ATP) e tipo III e IV (alostéricos não competitivos com o ATP). Estudos sugerem que, em diversos tumores, há um excesso de ativação dessas proteínas, levando a uma sustentada sinalização para crescimento tumoral. São exemplos de fármacos o pazopanibe e o gefitinibe, sorafenibe, imatinibe (Tipo I), erlotinibe e idelasilibe. Algumas das quinases podem existir na forma de enzimas citoplasmáticas, enquanto outras estão inseridas na membrana plasmática, atuando como receptores extracelulares. → São todos metabolizados pela CYP3A4, e a eficácia pode ser reduzida por mutações no ’gatekeeper’ → Efeitos adversos + LEVES: cãibras musculares, dores nas articulações (artralgia) ➥ Relação estrutura-atividade Em termos estruturais, praticamente todos os fármacos inibidores de quinases aprovados recentemente contêm núcleos heterocíclicos. Esses núcleos, em sua maioria, servem como arcabouços para garantir a ligação dos fármacos na região do ATP. Dada a natureza hidrofílica dos bolsões da ribose e de ligação do trifosfato, bem como da região das quinases exposta ao solvente, grande parte dos inibidores costuma apresentar grupos polares e volumosos. Outros agentes antineoplásicos ● Terapias Hormonais Os hormônios esteroides, constituídos pelo núcleo ciclopentanoperidrofentantreno, têm variadas utilidades terapêuticas. Cabe destacar que alguns hormônios glicocorticoides, como prednisona e metilprednisolona, são agentes utilizados no câncer para garantir a supressão da atividade linfocítica em leucemias e linfomas. Ademais, hormônios sexuais (progestógenos, estrógenos e andrógenos, por exemplo) são substâncias que garantem a viabilidade de alguns tumores, como o de mama, de endométrio, dentre outros. Desta maneira, na terapia antineoplásica pode-se utilizar hormônios com ação oposta ao hormônio requerido pelo tumor. Antagonistas esteroides ou inibidores da síntese de esteroides são também agentes importantes na quimioterapia de cânceres hormônio-dependentes e muitas vezes utilizados após radioterapia e/ou cirurgias. As principais substâncias utilizadas na terapia antineoplásica são: → estrogênios (etinilestradiol, dietilestilbestrol); → androgênios (fluoximesterona); → antiestrogênicos (tamoxifeno, toremifeno, raloxifeno e fulvestranto); → antiandrogênicos (flutamida e ciproterona); → progestogênios (medroxiprogesterona e megestrol); → inibidores de aromatase (exemestano, anastrazol e letrozole); → entre outros. ● Inibidores de Histona Desacetilases O conceito de epigenética surgiu visando à investigação de mecanismos celulares que regulam a transcrição gênica. Dentreas modificações pós-translacionais (acetilação, metilação, fosforilação, ubiquitinação, entre outras), a acetilação de lisinas, presentes nas histonas, apresenta papel fundamental na transcrição do material genético e está amplamente envolvida na gênese tumoral. A acetilação de histonas está intimamente relacionada com o balanço entre duas classes de enzimas antagônicas, as histonas acetilases (HAT) e as histonas desacetilases (HDAC). De maneira geral, a acetilação das histonas pelas HAT torna a cromatina mais acessível aos mecanismos de transcrição gênica, enquanto a remoção do grupo acetil pelas HDAC está associada a uma cromatina mais compactada e à supressão do processo transcricional. Dentre os fármacos aprovados para uso clínico que pertencem a esta classe podem ser citados vorinostate (também chamado SAHA, do inglês suberoylanilide hydroxamic acid), belinostate, romidepsina (pró-fármaco peptídico cíclico), panobinostate e chidamida.