Quimioterapia parasitária

1. Quimioterapia parasitária Princípios, mecanismos, desenvolvimento de novos fármacos Revisão baseada em publicações até 1993

2. QUIMIOTERAPIA • Aprevenção 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 otratamento.

3. TRATAMENTO • Consiste na administração deagentes quimioterápicos específicos. • quimio= químicos, geralmente moléculas orgânicas; • terápicos = tratamento.

4. O desenvolvimento de quimioterápicos específicos está condicionado ao entendimento dafisiologia do parasito. E o modo de açãode um quimioterápico pode fornecer informações sobre a fisiologia do parasito.

5. O modo de ação de diferentes classes de drogas, permite, com base no conhecimento da bioquímica do parasita, uma discussão de ação emdiferentes alvose assim propicia o substrato para o desenvolvimento de novas drogas. Novos fármacossão sempre necessários uma vez que os parasitas acabam apresentando, através de mecanismos diversos,resistênciaao quimioterápico mais frequentemente utilizado.

6. CARACTERÍSTICAS 1. O agente anti-parasitário deve causardano ao parasitosem contudo serprejudicial ao hospedeiro. 2. O fármaco deve ser defácil administraçãoe de preferência deve causarnenhumoupoucos efeitos colateraisno hospedeiro

7. 1. 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.

8. 2. 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.

9. EXEMPLO 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!

10. ALVOS

11. ALVOS 1. Material Genético : danos em DNA, RNA, Síntese de Proteínas. 2. Respiração celular. 3. Transporte e movimento. 4. Permeabilidade. 5. Metabolismo em geral.

12. MODO 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.

13. 1- 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 emdiferentes atividades metabólicas ao mesmo tempo.Este é o caso para agentes que exercem seus efeitos através da formação deradicais livres tóxicos, por ex por redução de compostos como nitroimidazol/ benznidazol(a). • Metronidazol (derivado de 5-nitroimidazol) Metronidazol

14. 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 cujopotencial de óxido-reduçãosejabaixoe cujo transporte de elétrons esteja ligado aferrodoxina ouriboflavina 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. METRONIDAZOL

15. Organismos que apresentammetabolismo anaeróbico. Giardia lamblia, Entamoeba histolytica, Trichomonas vaginalis. DANO:Material genético, proteínase possivelmente outros alvos. A enzima que faz a redução do metronidazol é apiruvato ferrodoxina oxidoredutase. Essa enzimanão existeem células demamíferos. METRONIDAZOL

16. 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 NIFURTIMOX

17. NIFURTIMOX 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.

18. T. cruzi possuisuperóxido dismutasemas não possuicatalasee apresenta pouca atividade deperoxidase. 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. NIFURTIMOX

19. Folatos são coenzimas em numerosas reações metabólicas essenciais. Por ex., a síntesede novode pirimidinas (C,U,T) envolve a ação defolato coenzimas . Ohospedeiro vertebradoé normalmente capaz de sintetizar pirimidinas, mas necessita de umafonte exógenade ácido fólico. Parasitasem que ocorresíntese de ácido fólicosão sensíveis a drogas tais comoácido aminobenzóico (sulfa)que inibe a formação doácido fólico. 2- Interferência na Biossíntese ou Metabolismo de Folatos

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 redutaseacabam 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, mastem afinidademuitomaior pela enzima do parasita.

23. 3-Interferência na Biossíntese de Pirimidinas Hidroxinaftoquinonas (quinonas - cloroquina) Inibem a síntese de pirimidinas . Provavelmentea dihidroorotato deshidrodrogenase.

24. Derivados 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)

25. 4- Interferência no metabolismo de purinas • Todos osprotozoários, e também Schistosoma mansoni,requerem umafonte 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 ofereceenzimas únicaspara 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 inibemenzimas essenciais do metabolismo de purinas,ou (caso formem nucleotídeos) podem serincorporados no DNA/RNAdo organismo, causando a formação de umamolécula defeituosa e portanto letal.

26. EXEMPLO 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.

27. 5- Interferência em reações de metilação * A droga sinefungin é umanálogo de adenosinaconhecido porinibir metil transferases. Em uma concentração de0,3 uMocorre acompleta inibiçãodo crescimento deP. 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.

28. 6- 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 dabiossíntese de poliaminasé a formação de putrescina a partir da ornitina, numa reação catalisada pelaornitina 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,difluorometilornitina (DFMO)inibe especificamente a enzima ornitina descarboxilase.

30. Esta droga (DFMO) tem sido usada como inibidor de crescimento deP. falciparume Trypanosomaafricano, in vivo. Uma vantagem neste último uso consiste na capacidade desta droga deatravessar a barreira hemato-encefálica, podendo atuar no sistema nervoso central, tecido alvo desses tripanosomas. Novamente, a associação com Sinefungin produz um efeito sinergístico.

31. 7- 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. ergosterol cepa resistente ergosterol

32. 8 - Interferência na via glicolítica Via Glicolítica

33. Plasmodium, 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 fosfato:glicerol-3-fosfato mediada pela glicerol 3-fosfato oxidase.

34. Em condiçõesanaeróbicasocorre o acúmulo de glicerol como produto final. O Ácido salicil-hidroxâmico(SHAM)inibe a glicerol 3 fosfato oxidase,simulando anaerobiose. Seglicerolfor acrescentado,inibindo a glicerol quinaseo metabolismo para e o tripanossoma morre.

35. Suramin 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.

36. Via das Pentoses A via das Pentoses é uma das responsáveis pela produção de NADPH nos seres vivos

37. NADPH produzido na Via das Pentoses e na mitocôndria reduz Glutationa GSSG a GSH

38. A 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.

39. 9- Efeito em microtúbulos Nesta categoria vamos encontrar os principais anti-helmínticos, os benzimidazóis. A ação está baseada nobloqueio do transportede grânulos secretores emovimentação de organelas subcelulales de nematóides parasitas de intestino. Estes efeitos coincidem com o desaparecimento dos microtúbulos citoplasmáticos.

40. Mebendazol e fenbendazolinibem aligação de colchicinaa tubulina de Ascaris com uma constante de inibição de 1.9 x 10-8 M e 6.5 x10-8 M respectivamente, valores estes de250-400 vezes mais altosque 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 amotilidade muscularsó são ativas em parasitasmetazoários,tais como helmintos e artrópodes. • A suaeficácia depende de importantesdiferençasentre 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 oácido g-aminobutírico (GABA) como transmissor encontram-seconfinadosno sistema nervoso central e portanto protegidos da ação de agentes presentes na circulação sanguínea pelabarreira hemato-encefálica.

42. Nos insetos, os músculos apresentamsinapses excitatóriasque 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 nematóidessinapses colinérgicas e GABAérgicasestão distribuídas ao longo de todo o corpo do organismo.Levamisolepode penetrar pela cutícula dos nematóides eagir sobre os receptores colinérgicos das junções neuromusculares,paralisando assim o verme que é então excretado pelo hospedeiro (Ascaris - eliminado pelas fezes).

43. Um 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 deesquistossomose,afeta a contração musculardesses 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 motilidadede Schistosomapode também serafetadaatravés do metabolismo. Avia glicolíticaé a principal porém aformação de ovos requer oxigênio.

45. Ainda é interessante notar que drogas cuja ação consiste numbloqueio de motilidadedevem teração prolongadaa ponto de dar tempo de se eliminar o parasita. • Por exemplo:metrifonatoé 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, inibindosíntese de proteína mitocondrial. • Glaucorubinoses- droga efetiva contra câncer - anti malárico,inibidor de síntese proteica. • Quelantes- atuam nadeprivação de metais essenciaiscomo ferro, ouinterferem 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 umciclo de vida complexopossibilitam 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 drogaoxamniquinemata diferencialmentemachos deSchistosomae afêmeasem os fatores produzidos pelo macho sofre umaregressão 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. • Intercalantesde DNA ou promovem umadesestruturação do giroda molécula de DNA através de"binding". • Descinetoplastização:drogas comoacriflavina,etídio, antricidepromovem aeliminação de DNAde cinetoplasto e consequente perda da organela. • Como a organela é importante para a respiração aeróbica,elimina-seo tripanosoma no inseto.

49. RESISTÊNCIA A DROGAS A exposição adoses sub-letaisde um agente citocida ou citoestático leva ao aparecimento de parasitas resistentes ao agente. IMPORTANTE:Leva à necessidade de desenvolvimento de novos fármacos.

50. MECANISMOS • Cinco mecanismos bioquímicos básicos podem estar envolvidos no aparecimento de resistência: 1-metabolizara droga para uma forma inativa. 2-alterar a permeabilidadeda droga, diminuindo a tomada ou aumentando a excreção. 3- desenvolvimento ouativação de vias metabólicas alternativasque promovem um "by pass" do passo lesionado. 4- alteração do alvo de modo abaixar a afinidadeda droga. 5-aumento da quantidade do alvode modo a diminuir as consequências metabólicas.