Title: Quimioterapia parasit
1Quimioterapia parasitária
- Princípios,
- mecanismos,
- desenvolvimento de novos fármacos
Revisão baseada em publicações até 1993
2QUIMIOTERAPIA
- A prevenção das doenças parasitárias com
- - adoção de medidas ecológicas,
- - sanitarismo,
- controle de vetores,
- é sem dúvida a melhor maneira de evitar o
sofrimento da população. - Contudo, uma vez instalada a doença, o recurso
- que resta para amenizar o sofrimento é o
tratamento.
3TRATAMENTO
- Consiste na administração de agentes
quimioterápicos específicos. - quimio químicos, geralmente moléculas
orgânicas - terápicos tratamento.
4O desenvolvimento de quimioterápicos específicos
está condicionado ao entendimento da fisiologia
do parasito. E o modo de ação de um
quimioterápico pode fornecer informações sobre a
fisiologia do parasito.
5O modo de ação de diferentes classes de drogas,
permite, com base no conhecimento da bioquímica
do parasita, uma discussão de ação em diferentes
alvos e assim propicia o substrato para o
desenvolvimento de novas drogas. Novos fármacos
são sempre necessários uma vez que os parasitas
acabam apresentando, através de mecanismos
diversos, resistência ao quimioterápico mais
frequentemente utilizado.
6CARACTERÍSTICAS
- 1. O agente anti-parasitário deve causar dano ao
parasito sem contudo ser prejudicial ao
hospedeiro. - 2. O fármaco deve ser de fácil administração e de
preferência deve causar nenhum ou poucos efeitos
colaterais no hospedeiro
71. O agente anti-parasitário deve causar dano ao
parasito sem contudo ser prejudicial ao
hospedeiro.
O fármaco deve ter alvos de ação específicos, que
de preferência estejam ausentes no hospedeiro, ou
se presentes, o composto deve ter maior afinidade
pelo alvo do parasito do que do hospedeiro.
82. O fármaco deve ser de fácil administração e de
preferência deve causar nenhum ou poucos efeitos
colaterais no hospedeiro.
Fármacos de administração oral são melhores que
injetáveis. Outros alvos ou reações adversas,
mesmo que inofensivas (por exemplo, alteração da
cor da urina) devem ser evitadas.
9EXEMPLO
A penicilina é um exemplo marcante de fármaco
perfeito. Seu mecanismo de ação baseia-se na
interferência na síntese da parede bacteriana,
uma via biossintética sem correspondência no
hospedeiro vertebrado!
10ALVOS
11ALVOS
1. Material Genético danos em DNA, RNA,
Síntese de Proteínas.
2. Respiração celular.
3. Transporte e movimento.
4. Permeabilidade.
5. Metabolismo em geral.
12MODO DE AÇÃO
- 1. Formação de radicais livres tóxicos.
- 2. Interferência na biossíntese/metabolismo de
folatos. - 3. Interferência da biossíntese de pirimidinas.
- 4. Interferência no metabolismo de purinas.
- 5. Interferência em reações de metilação.
- 6. Interferência na síntese de poliaminas.
- 7. Alterações na membrana celular.
- 8. Interferência na via glicolítica.
- 9. Efeito em microtúbulos.
- 10. Efeitos em nervo e músculo.
- 11. Outros alvos.
- 12. Mecanismo ainda desconhecido.
131- Formação de Radicais Livres Tóxicos
- A demonstração que uma droga afeta uma
determinada enzima ou uma atividade biológica
particular não constitui uma prova de que aquele
é o modo de ação da droga. Além disso um fármaco
pode agir em diferentes atividades metabólicas ao
mesmo tempo. Este é o caso para agentes que
exercem seus efeitos através da formação de
radicais livres tóxicos, por ex por redução de
compostos como nitroimidazol/ benznidazol(a). - Metronidazol
(derivado de 5-nitroimidazol)
Metronidazol
14METRONIDAZOL
- Não é tóxico, mas a redução do grupamento nitro
resulta na formação de radicais livres de vida
curta que são cito-tóxicos. - Organismos com via metabólicas cujo potencial de
óxido-redução seja baixo e cujo transporte de
elétrons esteja ligado a ferrodoxina ou
riboflavina são eficientes na redução de
nitroimidazóis. É portanto, contra este tipo de
organismos que o metronidazol vai ser eficiente. - Os detalhes da ação da droga não são conhecidos
uma vez que os produtos intermediários não são
isoláveis e sua existência foi inferida
indiretamente.
15METRONIDAZOL
- Organismos que apresentam metabolismo anaeróbico.
- Giardia lamblia, Entamoeba histolytica,
Trichomonas vaginalis. - DANO Material genético, proteínas e
possivelmente outros alvos. - A enzima que faz a redução do metronidazol é a
piruvato ferrodoxina oxidoredutase. Essa enzima
não existe em células de mamíferos.
16NIFURTIMOX
- Derivado de nitrofurano, é uma das poucas drogas
efetivas contra Trypanosoma cruzi e tem vários
possíveis mecanismos de ação - Na presença de NADH ou NADPH leva à produção de
ânion superóxido e peróxido de hidrogênio que
provavelmente oxidam lipídeos danificando célula - Inibe a tripanotiona redutase (enzima de defesa
anti-oxidante do parasita) - Gera radical nitro-anion que danifica DNA do
parasita
17NIFURTIMOX
Uma dose de 15mg/kg propicia uma concentração
sérica de 10 a 20 uM, concentração requerida
para inibir o crescimento de T. cruzi in vitro e
a mesma concentração que produz a formação máxima
de O2- na fração mitocondrial do parasita.
18NIFURTIMOX
- T. cruzi possui superóxido dismutase mas não
possui catalase e apresenta pouca atividade de
peroxidase. - A célula hospedeira, apesar de possuir essas
enzimas ainda sofre efeitos tóxicos da droga,
provavelmente causados pelos mesmos radicais
livres. - A ação anti-parasitária de algumas células
fagocíticas dependem em parte de um "burst"
oxidativo que provavelmente libera radicais
oxigênio e peróxido de hidrogênio.
192- Interferência na Biossíntese ou Metabolismo de
Folatos
- Folatos são coenzimas em numerosas reações
metabólicas essenciais. - Por ex., a síntese de novo de pirimidinas (C,U,T)
envolve a ação de folato coenzimas . - O hospedeiro vertebrado é normalmente capaz de
sintetizar pirimidinas, mas necessita de uma
fonte exógena de ácido fólico. - Parasitas em que ocorre síntese de ácido fólico
são sensíveis a drogas tais como ácido
aminobenzóico (sulfa) que inibe a formação do
ácido fólico.
20(No Transcript)
21- Em Plasmodium e outros coccidia a enzima
dehidrofolato redutase (DHFR) é diferente da
forma correspondente no vertebrado. - A dehidrofolato redutase e a timidilato sintetase
são, nesses organismos, uma única enzima com as
duas atividades associadas. - Assim, inibidores de dehidrofolato redutase
acabam por atuar na síntese de timidina e
portanto de DNA. - Muitos parasitas (mas não o Plasmodium) possuem
uma "via de salvação" de timidina, na qual
participa a timidina quinase, e portanto não
sofrem as conseqüências da inibição na via de
síntese principal.
22- Plasmodium é sensível a pirimetamina (inibidor
de DHFR) e também a sulfonamidas. - (Fansidar pirimetamina sulfonamida)
- Como as duas drogas atuam em diferentes pontos,
administradas em conjunto elas apresentam uma
ação sinergística. - Esse tipo de ação conjunta diminui as chances de
aparecimento de resistência. - A droga age sobre a enzima humana, mas tem
afinidade muito maior pela enzima do parasita.
233-Interferência na Biossíntese de Pirimidinas
Hidroxinaftoquinonas (quinonas -
cloroquina) Inibem a síntese de pirimidinas .
Provavelmente a dihidroorotato
deshidrodrogenase.
24Derivados sintéticos
- As afinidades são diferentes, o que acaba
tornando o composto mais efetivo em doses
terapêuticas. - BW720C é efetivo em doses terapêuticas de 2,5
mg/kg quando comparado a parvaquone cuja dose é
20 mg/kg. (Theileria em gado)
254- Interferência no metabolismo de purinas
- Todos os protozoários, e também Schistosoma
mansoni, requerem uma fonte exógena de purinas
(A,G). Nenhum é capaz de sintetizar purinas de
novo. - Assim esses parasitas, ao contrário do seu
hospedeiro vertebrado, dependem de várias vias de
salvação de purinas. Isto oferece enzimas únicas
para alvos quimioterápicos, principalmente se a
enzima em questão não for encontrada no
hospedeiro. - A nucleotidil fosfotransferase, encontrada em
Leishmania, transfere grupamentos fosfato de uma
variedade de esters monofosfatos para a posição
5' de purina nucleosídeos e análogos. - Esses análogos fosforilados podem então seguir
por dois caminhos ou inibem enzimas essenciais
do metabolismo de purinas, ou (caso formem
nucleotídeos) podem ser incorporados no DNA/RNA
do organismo, causando a formação de uma molécula
defeituosa e portanto letal.
26EXEMPLO
Alopurinol efetivo no tratamento de
leishmaniose. Atenção é usado para tratamento
de gota (reduz os níveis de ácido úrico no
sangue), mas deve ser observada a idade do
paciente. Quando o alvo da droga é DNA ou RNA,
mesmo que a droga atue em enzimas do hospedeiro,
deve se levar em consideração que a velocidade de
replicação ou o próprio metabolismo do parasita é
maior que a do hospedeiro, o que faz com que os
danos sejam maiores para o parasita do que para o
hospedeiro.
275- Interferência em reações de metilação
A droga sinefungin é um análogo de adenosina
conhecido por inibir metil transferases. Em uma
concentração de 0,3 uM ocorre a completa inibição
do crescimento de P. falciparum in vitro. Inibe
outros protozoários parasitas, mas em nenhum caso
foi demonstrado o mecanismo exato de ação e a
relação com a metilação. Tendo em vista a
importância da metilação no controle da expressão
gênica e do tRNA metilado na síntese proteica,
este é um campo aberto para ser explorado.
286- Interferência na síntese de poliaminas
As poliaminas estão presentes em todos os
organismos vivos e são especialmente importantes
na proliferação celular e diferenciação
(empacotamento de DNA).
29- O primeiro e limitante passo da biossíntese de
poliaminas é a formação de putrescina a partir da
ornitina, numa reação catalisada pela ornitina
descarboxilase. - As outras poliaminas, espermidina e espermina são
sucessivamente formadas a partir da putrescina em
reações envolvendo a descarboxilato S-adenosil
metionina. - Um antimetabólito da ornitina, difluorometilorniti
na (DFMO) inibe especificamente a enzima ornitina
descarboxilase.
30Esta droga (DFMO) tem sido usada como inibidor de
crescimento de P. falciparum e Trypanosoma
africano, in vivo. Uma vantagem neste último
uso consiste na capacidade desta droga de
atravessar a barreira hemato-encefálica, podendo
atuar no sistema nervoso central, tecido alvo
desses tripanosomas. Novamente, a associação
com Sinefungin produz um efeito sinergístico.
317- Alterações na membrana celular
- Anfotericina B interage com esteróides da
membrana dos fungos e Leishmania,
preferencialmente com ergosterol. - A droga é tóxica e associada com severos efeitos
colaterais, mas é muitas vezes a droga de escolha
por não promover aparecimento rápido de
resistência. - Novas formulações lipídicas de anfotericina B
retém a atividade anti-parasitária mas reduzem
drasticamente sua toxicidade.
328 - Interferência na via glicolítica
Via Glicolítica
33Plasmodium, Schistosoma, e Trypanosoma
(sanguíneo) usam a via glicolítica para a
obtenção de energia. Na forma sanguínea do
tripanosoma, a enzima lactato desidrogenase está
ausente. A regeneração do NAD a partir de NADH
depende da conversão entre dehidroacetona
fosfatoglicerol-3-fosfato mediada pela glicerol
3-fosfato oxidase.
34- Em condições anaeróbicas ocorre o acúmulo de
glicerol como produto final. - O Ácido salicil-hidroxâmico (SHAM) inibe a
glicerol 3 fosfato oxidase, simulando
anaerobiose. Se glicerol for acrescentado,
inibindo a glicerol quinase o metabolismo para e
o tripanossoma morre.
35Suramin inibe a glicerol-3-fosfato desidrogenase
(Trypanosoma). Mersalen inibe piruvato quinase
(tripanossoma). Antimoniais afetam a
fosfofrutoquinase (Schistosoma
Leishmania). Todas as drogas são mais ativas
sobre a enzima do parasita do que sobre a do
hospedeiro. Este é um ponto importante quando os
agentes atuam em sistemas tão vitais para o
parasita quanto para o hospedeiro.
36Via das Pentoses
A via das Pentoses é uma das responsáveis pela
produção de NADPH nos seres vivos
37NADPH produzido na Via das Pentoses e na
mitocôndria reduz Glutationa GSSG a GSH
38A glutationa reduzida (GSH) é importante na
detoxificação de H2O2 e peróxidos orgânicos e na
manutenção do ferro na forma Fe2. A hemácia
com baixo GSH fica distorcida e vulnerável a
hemólise e destruição pelo baço. Droga
antimalárica Pamaquina (usada nos anos 30) afeta
G6Pdesidrogenase (via das pentoses), e causa
anemia porque a Via das Pentoses é a única fonte
de NADPH (e portanto de GSH) nas hemácias, que
são desprovidas de mitocôndria.
399- Efeito em microtúbulos
Nesta categoria vamos encontrar os principais
anti-helmínticos, os benzimidazóis. A ação está
baseada no bloqueio do transporte de grânulos
secretores e movimentação de organelas
subcelulales de nematóides parasitas de
intestino. Estes efeitos coincidem com o
desaparecimento dos microtúbulos citoplasmáticos.
40Mebendazol e fenbendazol inibem a ligação de
colchicina a tubulina de Ascaris com uma
constante de inibição de 1.9 x 10-8 M e 6.5 x10-8
M respectivamente, valores estes de 250-400 vezes
mais altos que aquele observado para inibição de
ligação de colchicina a tubulina de cérebro
bovino (7.3 x 10-6 M e 1.7 x 10-5 M).
Esta afinidade diferencial certamente é favorável
para a alta eficiência dessas drogas como
anti-helmínticos. Além disso, os benzimidazóis
não são absorvidos pela mucosa intestinal.
41 10- Efeitos em Nervo e Músculo
- Obviamente drogas cuja ação afeta a motilidade
muscular só são ativas em parasitas metazoários,
tais como helmintos e artrópodes. - A sua eficácia depende de importantes diferenças
entre o sistema nervoso desses parasitas e dos
seus hospedeiros vertebrados. - Vertebrados apresentam prefencialmente receptores
colinérgicos nicotínicos nas junções
neuromusculares enquanto que os nervos que usam o
ácido
g-aminobutírico (GABA) como transmissor
encontram-se confinados no sistema nervoso
central e portanto protegidos da ação de agentes
presentes na circulação sanguínea pela barreira
hemato-encefálica.
42- Nos insetos, os músculos apresentam sinapses
excitatórias que utilizam o ácido L-glutâmico e
um nervo inibidor que se utiliza de GABA como
transmissor. O nervo colinérgico é coordenado
pelo sistema nervoso central. - Em nematóides sinapses colinérgicas e GABAérgicas
estão distribuídas ao longo de todo o corpo do
organismo. Levamisole pode penetrar pela
cutícula dos nematóides e agir sobre os
receptores colinérgicos das junções
neuromusculares, paralisando assim o verme que é
então excretado pelo hospedeiro (Ascaris -
eliminado pelas fezes).
43Um importante grupo de quimioterápicos nesse
tópico é constituído pelas avermectinas (ex
Ivermectina), agonistas de GABA que causam
paralisia em nematódios e artrópodes. A droga
não age sobre o hospedeiro pois não tem ação
sobre o sistema nervoso central, uma vez que não
atravessa a barreira hemato-encefálica. É
interessante notar que avermectinas não tem ação
sobre tremátodes e cestóides, o que sugere que
nestes helmintos o sistema nervoso apresenta
diferenças daquele dos nematóides.
44- Praziquantel - uma droga efetiva no tratamento de
esquistossomose, afeta a contração muscular
desses vermes aumentando o influxo de cálcio. - Em Schistosoma, a contração muscular é dependente
da tomada de Ca2 externo. Novamente vemos uma
diferença entre nematóides e cestóides, uma vez
que nestes últimos a contração muscular é
dependente do Ca2 endógeno. - A motilidade de Schistosoma pode também ser
afetada através do metabolismo. A via glicolítica
é a principal porém a formação de ovos requer
oxigênio.
45- Ainda é interessante notar que drogas cuja ação
consiste num bloqueio de motilidade devem ter
ação prolongada a ponto de dar tempo de se
eliminar o parasita. - Por exemplo metrifonato é eficiente para S.
hematobium e não para S. mansoni. - O S. hematobium paralisado se solta das veias da
bexiga e é carregado para os pulmões e daí é
eliminado ou quando cessa o efeito da droga não
consegue voltar à bexiga. - Já S. mansoni solta das veias mesentéricas e é
carregado para o fígado. Ao se recuperar da
paralisia retorna para as veias mesentéricas.
46 11- Outros alvos gerais
- Tetraciclina - anti malárico, inibindo síntese de
proteína mitocondrial. - Glaucorubinoses - droga efetiva contra câncer -
anti malárico, inibidor de síntese proteica. - Quelantes - atuam na deprivação de metais
essenciais como ferro, ou interferem na ação de
metaloproteases, enzimas importantes no
metabolismo. - Ex fenol oxidase é essencial para a formação de
ovos em Schistosoma - a droga dissulfuram inibe
específicamente esta oxidase causando produção
anormal de ovos.
47- Organismos com um ciclo de vida complexo
possibilitam a intervenção de quimioterápicos em
diferentes pontos. - Por exemplo, Schistosoma possui sexos separados e
a fêmea necessita estar alojada no canal
ginecóforo para estar madura sexualmente e
colocar ovos. - A droga oxamniquine mata diferencialmente machos
de Schistosoma e a fêmea sem os fatores
produzidos pelo macho sofre uma regressão no
sistema reprodutivo e para de por ovos. - Eliminação dos principais efeitos patogênicos,
mantendo o verme imunidade concomitante,
impedindo novas infecções.
48 12- Drogas cujo mecanismo de ação era ou ainda
é desconhecido
- Arsênicos - efeito em DNA de cinetoplasto.
- Intercalantes de DNA ou promovem uma
desestruturação do giro da molécula de DNA
através de "binding". - Descinetoplastização drogas como acriflavina,
etídio, antricide promovem a eliminação de DNA de
cinetoplasto e consequente perda da organela. - Como a organela é importante para a respiração
aeróbica, elimina-se o tripanosoma no inseto.
49RESISTÊNCIA A DROGAS
A exposição a doses sub-letais de um agente
citocida ou citoestático leva ao aparecimento de
parasitas resistentes ao agente. IMPORTANTE
Leva à necessidade de desenvolvimento de novos
fármacos.
50MECANISMOS
- Cinco mecanismos bioquímicos básicos podem estar
envolvidos no aparecimento de resistência - 1- metabolizar a droga para uma forma inativa.
- 2- alterar a permeabilidade da droga, diminuindo
a tomada ou aumentando a excreção. - 3- desenvolvimento ou ativação de vias
metabólicas alternativas que promovem um "by
pass" do passo lesionado. - 4- alteração do alvo de modo a baixar a afinidade
da droga. - 5- aumento da quantidade do alvo de modo a
diminuir as consequências metabólicas.
51EXEMPLO
Resistência à cloroquina. Um zoólogo americano,
Dr. Van Gelder, trabalhava na seção de mamíferos
do Museu de História Natural de Nova York e
freqüentemente visitava o leste da África.
Sempre, duas semanas antes dele iniciar a viagem,
ele tomava uma dose semanal de 500 mg de
cloroquina. Nunca ele tinha tido problemas, nem
contraído malária até sua viagem em 1977.
52EXEMPLO
Dessa viagem ele retornou com febre e foi então
diagnosticado malária. Ele foi tratado com
cloroquina, mas após poucas semanas ele teve
recaídas sucessivas. Após a terceira recaída ele
sugeriu aos médicos a possibilidade de estar com
uma cepa resistente a cloroquina. Os médicos
não aceitaram a hipótese de imediato alegando que
não havia cepas resistentes na África. Mas ele
mostrou um artigo da Science relatando o
aparecimento de resistência em cepas de P.
falciparum derivadas da Gambia, que se tornaram
resistentes com uma incrível rapidez.
53EXEMPLO
Van Elder foi então tratado com Fansidar (uma
combinação de pirimetamina-sulfadoxina) e
finalmente se curou. Uma amostra do seu sangue
foi retirada antes do tratamento e foi
estabelecida uma cultura de P. falciparum, que
era resistente a 0,1 uM de cloroquina (as
concentrações em plasma são da ordem de 0,03 a
0,1 uM). O mecanismo de resistência a
cloroquina não é conhecido. Resistência ao
Fansidar também já foi constatada.
54EXEMPLO
Resistência ao metotrexato. Metotrexato é um
análogo de ácido fólico que inibe a dehidrofolato
redutase na via de síntese de timidina. Em
Leishmania, tratamento com metotrexato provoca o
aparecimento de resistência devido a um aumento
do número de genes que codificam a enzima. Este
aumento, denominado amplificação gênica, pode
ocorrer de forma a integrar o DNA amplificado no
genoma, ou mante-lo na forma episomal. No
primeiro caso a resistência é irreversível, isto
é, não desaparece na ausência da droga. No
segundo caso é reversível.
55DESENVOLVIMENTO DE NOVAS DROGAS
- O aparecimento de parasitas resistentes a drogas
já existentes, a falta de efetividade absoluta, a
existência de efeitos colaterais não desejados,
são motivos suficientes para que a busca de novos
fármacos seja motivada. - Deve-se buscar as seguintes caracteríticas
- 1. melhor eficácia,
- 2. baixa toxicidade,
- 3. ação sobre uma via preferencial,
- 4. atividade sobre cepas resistentes a outras
drogas, - 5. meia-vida ambiental curta (especialmente para
veterinária).
56DESENVOLVIMENTO
- Normalmente quando se pensa num alvo para um
quimioterápico, se pensa numa enzima. Outras
proteínas no entanto podem ser consideradas, tais
como as que atuam no transporte de macromoléculas
ou nas bombas de íons. Outras macromoléculas
devem ser consideradas tais como DNA e
colesterol. - A identificação de alvos como estes deve ser
obtida através de estudos da biologia molecular,
bioquímica e fisiologia do parasita e do
hospedeiro. Outra maneira é através da
investigação de mecanismos de ação de drogas já
existentes.
Não esta claro qual é o melhor caminho. No
primeiro caso não se sabe do sucesso até o estudo
estar completo, no segundo, uma droga já
utilizada pode ter ocasionado o aparecimento de
resistência.
57Um passo crítico na caracterização do alvo
potencial ou na validação do mecanismo de ação da
droga é o estabelecimento de um ensaio in vitro
que seja de fácil execução, reprodutível e
rápido, necessitando quantidade viáveis de
parasitas. Esse teste pode então ser usado para
identificar drogas potenciais. Por último,
depois de ter sido estabelecido um mecanismo de
ação através de bioquímica comparativa, é
necesário demonstrar que 1 - a ação in vivo
leva a morte ou paralisação do patógeno 2 - não
existe contrapartida de ação no hospedeiro, ou se
existir que a diferença seja altamente
significante levando a uma seletividade e baixa
toxicidade da droga.
58IDENTIFICAÇÃO
- A identificação de um quimioterápico pode seguir
um dos seguintes caminhos - 1- Identificação casual de compostos já
existentes. - 2- Seleção racional das drogas já existentes para
um determinado alvo. - 3- Análise de literatura, procurando químicos
cuja ação já é conhecida em outros patógenos. - 4- Síntese de análogos de substratos bem
definidos. Requer muitos testes posteriores. - 5- Desenho de novos fármacos baseados em
estrutura de raio-X, NMR e computação gráfica.
59Resumo mecanismos de ação de drogas
anti-parasitárias
Cox, F.E.G. 1993
60Resumo mecanismos de ação seletiva de drogas
Cox, F.E.G. 1993
61Leituras Complementares
Living together - The biology of animal
parasitism -Trager, W. 1986 capítulo 25 Modern
Parasitology - Ed Cox, F.E.G. 1993 Capítulo 9
Chemotherapy Gutteridge,W.E.