Enzimas como medicamentos

Prévia do material em texto

Enzimas como
MEDICAMENTOS
Alunos: Anna Karoline; Henrique Araújo; Hugo Vitor; José Laerte.
01. INTRODUÇÃO
02.ENZIMAS COMO MEDICAMENTOS
03. MODIFICAÇÕES QUÍMICAS EM ENZIMAS
04. ENZIMAS EM DIAGNÓSTICOS
SUMÁRIO
01. INTRODUÇÃO
DEFINIÇÕES
DEFINIÇÕES
São produtos especiais elaborados com a finalidade de diagnosticar, prevenir, curar doenças ou aliviar seus sintomas, sendo produzidos com rigoroso controle técnico (ANVISA).
São proteínas que possuem atividade catalítica, ou seja, aceleram a velocidade de reações químicas atuando em diversos substratos.
MEDICAMENTOS
ENZIMAS
Histórico do uso de enzimas
Histórico do uso de enzimas
1° registros escritos
Usadas na fabricação de alimentos como o queijo.
1
6000-2000 a.C.
Produção de pão e cerveja com o auxílio da levedura Saccharomyces cerevisiae.
2
Séc. XIX
Pasteur demonstrou que a fermentação ocorre pela ação de organismos vivos.
3
1878
As enzimas realizam a fermentação.
4
Final do Séc. XIX
Büchner provou que as enzimas permanecem ativas mesmo fora das células.
5
1926
Sumner purificou e cristalizou a enzima urease.
6
ENZIMAS como agentes terapêuticos
A aplicação de enzimas como agentes terapêuticos se deve:
Alta especificidade e eficiência catalítica;
A identificação, purificação e caracterização de enzimas e metabólitos relevantes;
Advento das técnicas de DNA recombinante e de processos de produção em larga escala;
Enzimas com elevada especificidade ao substrato foram desenvolvidas e são empregadas como catalisadores em diagnósticos.
02. ENZIMAS COMO MEDICAMENTOS
Próximo ao século XX, para tratamento de desordens gastrointestinais, eram utilizadas enzimas oriundas de suínos.
Já se tratando das primeiras aplicações em indústrias, as mesmas tiveram como objetivo atuar com finalidade digestiva. A exemplo, na primeira guerra mundial foi comercializada a primeira enzima com finalidade terapêutica, a Takadiastase.
Origem
Composto por hidrolases (amilases + proteases) 
Nos dias de hoje, a aplicação de enzimas em medicamentos não se restringe apenas na atuação gastrointestinal, se abrangendo para ações anti-inflamatórias, anti-sépticas, no tratamento de fibroses císticas e na terapia contra o câncer.
Limitações: Instabilidade dos biocatalisadores, suscetibilidade ao ataque de proteases, dificuldade de acesso ao órgão alvo e antigenicidade.
 Transporte/Direcionamento: Lipossomas
 Conjugação com polímeros: PEG(Polietilenoglicol)
Na atualidade
 
Enzimas como medicamentos
Devem apresentar:
Alto grau de pureza
Alta especificidade
Baixa antigenicidade
Estabilidade
Vias de administração
Tópico
Oral
Parenteral 
Constante de Michaelis (Km) deve ser baixa e a velocidade máxima (vmax) elevada
Enzimas digestivas
 
Desde o final do século 19, preparações brutas de enzimas pancreáticas de origem suína vêm sendo empregadas no tratamento de desordens gastrointestinais
Proteases
Celulases
Lipases
Amilases
Enzimas em doenças inflamatórias
Enzimas proteolíticas
Papaína- Reduz inflamação e inchamento obstétrico e edema pós-cirúrgico
Colagenase- hidrolisa seletivamente colágeno, é utilizada para tratamento de úlceras dérmicas e queimaduras
Tripsina- tratamento de trauma pós-operatório, ferimentos esportivos, e ciática
Enzimas proteolíticas (bromelina, papaína, tripsina e quimotripsina) administradas por via oral apresentam efeito analgésico e antiinflamatório em pacientes com problemas reumáticos
Enzimas em doenças inflamatórias
Doenças reumáticas- Associações com estresse oxidativo
Terapia antioxidativa, que utiliza agentes antioxidantes, entre os quais enzimas antioxidantes,como agentes terapêuticos
Superóxido dismutase (SOD)- Diminui a quantidade de superóxido produzidos pelos neutrófilos ativados
- Apresenta tempo de meia vida muito curto
Enzimas na oncologia
Células neoplásicas apresentam alterações metabolicas, aumentando a síntese de proteínas e de ác.nucléicos e redução de “blocos construtores” precisando de suprimentos externos
As enzimas podem esgotar o nutriente específico para aquela células tumoral
L-asparaginase- Esgota asparagina circulante
 -Tratamento da leucemia linfocítica (linfoma)
 - Introduzida em 1978 preparadas a partir de enzimas bacterianas produzida por Escherichia coli e Erwinia carotovora. No Brasil, a formulação Elspar é a única em uso
-Limitações: Baixo tempo de meia vida, provoca reações imunológicas
- Restrita a uso hospitalar
- Adição de PEG aumenta tempo de meia vida e diminuiu os efeitos imunogênicos
Enzimas na oncologia
Toxina da difteria- Interrompe a síntese proteica.
Sensibilidade é de 100 a 10.000x em células tumorais
Neuramidase, ribonuclease e carboxipeptidase- Degradam macromoléculas
Enzimas como anticoagulante 
A lise da fibrina pode ser efetuada in vivo através de mecanismos naturais
Estreptoquinase bacteriana e a uroquinase de urina humana: -Estimular os mecanismos naturais
Enzimas na terapia de reposição
O tratamento de deficiências enzimáticas, particularmente as decorrentes de erros inatos do metabolismo,
Exemplo: Glicocerebrosidase- Para o controle da doença de Gaucher 
Enzimas ativadores de pró-fármacos
Toxicidade é causada pela baixa seletividade dos agentes, que se tornam lesivos para as células neoplásicas e também para as células normais.
Terapia com pró-drogas enzimáticas dirigidas por anticorpos (ADEPT)
Carboxipeptidase A, beta-glicuronidase, fosfatase alcalina, nitroredutase, citosina
desaminase, beta-lactamase
Enzimas microbianas, o que pode acarretar reações alérgicas.03. MODIFICAÇÕES QUÍMICAS NAS ENZIMAS E INCORPORAÇÃO DE LIPOSSOMAS
O principal objetivo das modificações químicas para fins farmacológicos é contornar obstáculos encontrados na terapêutica, como por exemplo:
Tempo de circulação reduzido;
Degradação proteolítica;
Toxicidade
Reações adversas do sistema imune.
Dessa forma, as alterações poderão ir de pequenas modificações, até estratégias para camuflar determinada macromolécula na corrente sanguínea.
Objetivo
As modificações são resultado da reação de determinados reagentes químicos e alguns grupos laterais de resíduos de aminoácidos, formando, quase sempre, ligações covalentes.
Como ocorre?
A L-asparaginase é uma enzima usada na terapia da leucemia, porém possui o inconveniente de ter um ↓ de residência na corrente sanguínea e ↑ toxicidade, dessa forma, buscou-se a modificação para o derivado acetilado (Ac-L-asparaginase).
Alterações via lipossomas
 
 
 
 
 
1ª tabela) A composição lipídica dos lipossomas possui efeito importante não apenas na eficácia de encapsulação das enzimas, mas também na retenção da atividade enzimática, como pode-se observar anteriormente.
2ª tabela) 100% dos animais sensibilizados com L-asparaginase na forma livre e tratados com enzima livre sofreram choque anafilático e 17% dos animais morreram. No caso da acil-L-asparaginase, embora esta enzima se encontre parcialmente exposta para o exterior, os lipossomas conseguiram mascarar as reações imunogênicas.
Resumindo…
Conclui-se que tanto modificações químicas estruturais quanto a incorporação de lipossomas resultou em uma diminuição da toxicidade, no aumento do tempo de circulação do fármaco na corrente sanguínea e consequentemente uma melhoria na atividade terapêutica. Tais alternativas são opções muito válidas de substituições de medicamentos no mercado.
O que podemos concluir das modificações químicas nas enzimas?
04. ENZIMAS EM DIAGNÓSTICOS 
Enzimas em diagnósticos
Enzimas - produção/concentração plasmática
Patologia - aumento da [ ] de enzimas
Fatores que alteram a mobilização de enzimas no sangue:
Aumento da permeabilidade vascular
Aumento da síntese no meio intracelular
Lesão celular 
Diagnóstico - processo analítico que o especialista utiliza de exames para chegar a uma decisão clínica
Enzimas em diagnósticos
Alanina aminotransferase (ALT):
Transaminase- grupo amino (NH3); 
Alanina para cetoglutarato - forma glutamato e piruvato;
Alta [ ] no fígado e baixa [ ] nos rins e músculos;
Pode ser indicador de doença hepática;
O aumento ocorre pelo número de células recrutadas e não pelo grau de lesão;
Uma lesão sem apoptose pode aumentar os níveis de ALT a partir da peroxidação da membrana.
Hepatotoxicidade também pode ser causada por uso de fármacos.
Ex: Paracetamol (acetoaminofeno) e Agomelatina.
Enzimas em diagnósticos
Aspartato aminotransferase (AST):
Transaminase- grupo amino (NH3); 
Aspartato e 2-cetoglutarato - forma oxalacetato e glutamato;
Alta [ ] no fígado e músculos;
Pode ser indicador de doença hepática e lesão muscular;
A vitamina E, tocoferol, pode aumentar a atividade da AST;
Os níveis de AST devem ser analisados em conjunto com ALT e outras enzimas para ter um diagnóstico.
Hepatotoxicidade também pode ser causada por uso de fármacos.
Ex: Paracetamol (acetoaminofeno) e Agomelatina.
Enzimas em diagnósticos
Tripsina:
Proteólise;
Liberada pelo pâncreas na forma de tripsinogênio e convertida em tripsina pela quinases no TGI;
Pode ser encontrada no corpo como tripsina, tripsinogênio ou complexo antitripsina;
TLI - Imunorreatividade semelhante à tripsina - ensaio que detecta os níveis dessas isoformas;
Aumento - pancreatite aguda.
A tripsina pode ser utilizada no cultivo celular para a prática de repicagem.
Enzimas em diagnósticos
Amilase:
Metaloenzima dependente de Ca++;
Hidrolisa polímeros de glicose - produz maltose e dextrose;
Só reconhece a ligação alfa1-4;
A amilase é removida do corpo através da filtração glomerular
Insuficiência renal - aumento nos níveis séricos de amilase
A amilase consegue quebrar amido, glicogênio e amilopectina.
Enzimas em diagnósticos
Colinesterase:
AChE e ButChE - verdadeira e pseudocolinestarase;
VColinesterase - encontrada na junção mioneural;
PColinestarase - encontrada a nível plasmático, fígado, pâncreas;
Aumento dessas enzimas - indicador de lesão do SNC - Alzheimer;
Diminuição dessas enzimas - intoxicação por organofosforados;
Sarin, soman, tabun e aldicarb.
Donepezila e rivastigmina.
Enzimas em diagnósticos
Conclusão:
A atividade e concentração das enzimas devem ser conhecidas para ter um diagnóstico clínico;
Patologia podem ser causadas tanto pelo diminuição, quanto pelo aumento de certas enzimas;
De modo geral, as enzimas são encontradas em concentrações pequenas.
Referências
Almeida, M.R. Enzimas clínicas: ação, fundamento e aplicações. Seminário apresentado na disciplina Bioquímica do Tecido Animal, Programa de Pós-Graduação em Ciências Veterinárias, Universidade Federal do Rio Grande do Sul, 2015. 16 p
Enzimas Especiais: muito mais do que uma simples catálise». Profissão Biotec, 6 de janeiro de 2018, https://profissaobiotec.com.br/enzimas-especiais-muito-mais-do-que-uma-simples-catalise/.
https://www.researchgate.net/profile/Manuela-Gaspar/publication/268422657_ENZIMAS_EM_MEDICAMENTOS_E_DIAGNOSTICOS/links/54bcd0600cf29e0cb04c33c6/ENZIMAS-EM-MEDICAMENTOS-E-DIAGNOSTICOS.pdf