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Profa Profa. Dra. . Dra. Veni Veni Maria Mar ia guiluve@usp.br guiluve@usp.br Mar ia Mar ia Andres Andres Felli Felli guiluve@usp.br guiluve@usp.br FORMAS LATENTES DE FÁRMACOS FORMAS LATENTES DE FÁRMACOS HARPER, 1959 Transformação química de um fármaco em forma inativa de transpor te, a qual pode ser conver tida, química ou enzimaticamente, ao fármaco de or igem, dentro do organismo onde exercerá seu efeito terapêutico. BUNDGAARD, 1991 Necessidade de biotransformação para liberação do fármaco ativo. FORMAS LATENTES DE FÁRMACOS FORMAS LATENTES DE FÁRMACOS Transformação química de um fármaco em forma inativa de transpor te, a qual pode ser conver tida, química ou enzimaticamente, ao fármaco de or igem, dentro do organismo onde exercerá seu efeito Necessidade de biotransformação para liberação do WERMUTH, 1996 Bioprecursores são formas latentes biotransformadas por via quase que exclusivamente enzimática, não hidrolítica, ou, mais especificamente, por sistemas de oxi celular. Objetivos: 1 Diminuir toxicidade ou efeitos colaterais 2 Melhorar biodisponibilidade oral BIOPRECURSORES BIOPRECURSORES Bioprecursores são formas latentes biotransformadas por via quase que exclusivamente enzimática, não hidrolítica, ou, mais especificamente, por sistemas de oxiredução Diminuir toxicidade ou efeitos colaterais Melhorar biodisponibilidade oral BIOPRECURSORES BIOPRECURSORES Fármacos são atacados no corpo por enzimas metabólicas, principalmente no fígado, degradando ou modificando a estrutura que depois é excretada. FÁRMACO ¾¾¾® METABÓLITO MAIS POLAR in vivo excreção BIOTRANSFORMAÇÃO DE FÁRMACOS BIOTRANSFORMAÇÃO DE FÁRMACOS Fármacos são atacados no corpo por enzimas metabólicas, principalmente no fígado, degradando ou modificando a estrutura que depois é excretada. METABÓLITO MAIS POLAR ¾¾¾¾® in vivo excreção BIOTRANSFORMAÇÃO DE FÁRMACOS BIOTRANSFORMAÇÃO DE FÁRMACOS METABOLISMO DOS FÁRMACOS CLASSIFICAÇÃO DE WILLIAMS, 1959 FASE I oxidação (P450) • redução • hidrólise Local: fígado, parede intestinal, plasma e pulmões • Objetivo: Adicionar grupo mais polar • específicas do fígado (citocromo P450) Revelar grupo funcional polar mascarado FASE II conjugação, acilação, metilação, sulfatação METABOLISMO DOS FÁRMACOS CLASSIFICAÇÃO DE WILLIAMS, 1959 : fígado, parede intestinal, plasma e pulmões Adicionar grupo mais polar – enzimas não específicas do fígado (citocromo P450) Revelar grupo funcional polar mascarado conjugação, acilação, metilação, sulfatação Pode acarretar profundas alterações na resposta biológica, uma vez que modificações moleculares, ainda que singelas podem causar: Alteração significativa do farmacóforo, dificultando sua interação com o biorreceptor original Favorecer novas interações com outras biomacromoléculas, correspondendo a novos e distintos efeitos biológicos (algumas vezes responsáveis pelos efeitos deletérios de um fármaco}). IMPORTÂNCIA DA METABOLIZAÇÃO DE IMPORTÂNCIA DA METABOLIZAÇÃO DE FÁRMACOS FÁRMACOS Pode acarretar profundas alterações na resposta biológica, uma vez que modificações moleculares, ainda que singelas podem Alteração significativa do farmacóforo, dificultando sua interação com o biorreceptor original Favorecer novas interações com outras biomacromoléculas, correspondendo a novos e distintos efeitos biológicos (algumas vezes responsáveis pelos efeitos deletérios de um fármaco}). IMPORTÂNCIA DA METABOLIZAÇÃO DE IMPORTÂNCIA DA METABOLIZAÇÃO DE R CH 3 R CH 2 OH 1 Grupos alquila A REAÇÕES DE OXIDAÇÃO CATALISADAS PELA CITOCROMO P450 R R 2 Alquenos R R R R R R REAÇÕES DE OXIDAÇÃO CATALISADAS PELA OH O R R A REAÇÕES DE OXIDAÇÃO CATALISADAS PELA CITOCROMO P450 (cont) R R 3 Anéis aromáticos 4 Dealquilação N R R Me REAÇÕES DE OXIDAÇÃO CATALISADAS PELA OH N R R H B REAÇÕES DE REDUÇÃO CATALISADAS PELA CITOCROMO P450 R NO 2 RNH 2 R N N R R C R R O R REAÇÕES DE REDUÇÃO CATALISADAS PELA 2 R NH 2 + H 2 N R C OH H R C – REAÇÕES DE HIDRÓLISE DE ÉSTERES E AMIDAS C R OR O C R O OH C R NR 2 O C O R REAÇÕES DE HIDRÓLISE DE ÉSTERES E AMIDAS H + HO R C O OH + HNR 2 D METILAÇÃO (Fase II) decréscimo na polar idade R 2 NH Enzima S Adenosilmetionina R 2 E ACETILAÇÃO (Fase II) – decréscimo na polar idade RNH2 R Enzima AcetilSCoA decréscimo na polar idade 2 NMe decréscimo na polar idade NHAc •Hemoproteínas (contendo heme e fer ro) que são cruciais para as reações metabólicas oxidativas que ocorrem no fígado. •Existem pelo menos 20 diferentes enzimas P450, as quais se dividem em 3 famílias pr incipais • CYP 1 CYP 2 CYP 3 •Em cada família há vár ia subfamílias. Ex: CYP 3 A 4 enzima 4 na subfamília A da famíla pr incipal 3 ENZIMAS CITOCROMO P450 (contendo heme e fer ro) que são cruciais para as reações metabólicas oxidativas que ocorrem no Existem pelo menos 20 diferentes enzimas P450, as quais se dividem em 3 famílias pr incipais Em cada família há vár ia subfamílias. enzima 4 na subfamília A da famíla ENZIMAS CITOCROMO P450 N N N N O O H3C CH3 CH3 cafeína N H3C O CYP3A CYP1A2 BIOTRANSFORMAÇÃO OXIDATIVA DA CAFEÍNA BIOTRANSFORMAÇÃO OXIDATIVA DA CAFEÍNA Mediada por diferentes isoformas da CYP450 N N N N O H3C O H CH3 paraxantina N N N O CH3 OH CH3 ácido trimetilúrico BIOTRANSFORMAÇÃO OXIDATIVA DA CAFEÍNA BIOTRANSFORMAÇÃO OXIDATIVA DA CAFEÍNA Mediada por diferentes isoformas da CYP450 POLIMORFISMO GENÉTICO POLIMORFISMO GENÉTICO O polimorfismo genético neste sistema enzimático justifica a existência de indivíduos com baixa taxa de metabolização de certos fármacos, enquanto outros apresentam um comportamento normal. Esta diferença pode acarretar uma variação individual nas reações tóxicas a determinado fármaco. POLIMORFISMO GENÉTICO POLIMORFISMO GENÉTICO O polimorfismo genético neste sistema enzimático justifica a existência de indivíduos com baixa taxa de metabolização de certos fármacos, enquanto outros apresentam um comportamento normal. Esta diferença pode acarretar uma variação individual nas reações tóxicas a determinado fármaco. RCH2 OH R CH O R(CH2)2COOH RCH2NH2 R C R' O RCH=CHR' BIOTRANSFORMAÇÕES NÃO MICROSSOMAIS BIOTRANSFORMAÇÕES NÃO MICROSSOMAIS Fármaco Metabólito R CH O R C OH O RCOOH RCOOH R C R' OH RCH2CH2R' BIOTRANSFORMAÇÕES NÃO MICROSSOMAIS BIOTRANSFORMAÇÕES NÃO MICROSSOMAIS Metabólito HIDROXILAÇÃO DE SISTEMAS AROMÁTICOS: HIDROXILAÇÃO DE SISTEMAS AROMÁTICOS: ÓXIDOS DE ARENO ÓXIDOS DE ARENO N N O O O H H 3 C H Fe.Cit P O 450 fenobarbital H H 3 C H O O O N N N N O O H 3 C H N N O O O H H 3 C H OH HIDROXILAÇÃO DE SISTEMAS AROMÁTICOS: HIDROXILAÇÃO DE SISTEMAS AROMÁTICOS: ÓXIDOS DE ARENO ÓXIDOS DE ARENO N N O O O H H 3 C H O O Fe.CitP450 N N O O O H H 3 C H H H + O O H H H O REGIOSELETIVIDADE DE METABOLISMO REGIOSELETIVIDADE DE METABOLISMODE FÁRMACOS AROMÁTICOS DE FÁRMACOS AROMÁTICOS diclofenaco Cl Cl COOH NH CYP450 oxida o anel aromático mais reativo oxidação Posição estéricamente impedida REGIOSELETIVIDADE DE METABOLISMO REGIOSELETIVIDADE DE METABOLISMO DE FÁRMACOS AROMÁTICOS DE FÁRMACOS AROMÁTICOS CYP450 oxida o anel aromático mais reativo Posição estéricamente impedida LABILIDADE DA POSIÇÃO BENZÍLICA LABILIDADE DA POSIÇÃO BENZÍLICA N N F3C CH S H2N O O celecoxibe A posição benzílica correspondente ao grupo metila é mais reativa e permite a formação de álcool e, posteriormente, ácido carboxílixo LABILIDADE DA POSIÇÃO BENZÍLICA LABILIDADE DA POSIÇÃO BENZÍLICA H3 celecoxibe A posição benzílica correspondente ao grupo metila é mais reativa e permite a formação de álcool e, posteriormente, METABOLISMO DO PARACETAMOL METABOLISMO DO PARACETAMOL N OH CH3 O H H CH3 O N H CH O N O CH 3 O N OH HO H CH3 O N O H O . . Iminoquinona (adutos ir reversíveis no fígado Estudo do metabolismo pode permitir determinar, em nível molecular, os metalólitos benéficos e os tóxicos METABOLISMO DO PARACETAMOL METABOLISMO DO PARACETAMOL H3 H CH 3 O N OH SG CH3 O N OH OH N OH H CH3 O H3C CH3 Análogo mais seguro Iminoquinona (adutos ir reversíveis no fígado) catecol N O H CH3 O H3C N O H H3C fenacetina para fenet R IMPORTÂNCIA DO METABOLISMO PARA A IMPORTÂNCIA DO METABOLISMO PARA A TOXICIDADE DOS FÁRMACOS TOXICIDADE DOS FÁRMACOS Graves nefrofatias Não se formam espécies reativas transientes em mas favorece um novo caminho metabólico, o qual envolve a biotransformação de substâcias nefrotóxicas N O H tidina R = OH paracetamol IMPORTÂNCIA DO METABOLISMO PARA A IMPORTÂNCIA DO METABOLISMO PARA A TOXICIDADE DOS FÁRMACOS TOXICIDADE DOS FÁRMACOS Necrose grave e aguda do tecido hepático Não se formam espécies reativas transientes em para, mas favorece um novo caminho metabólico, o qual envolve a biotransformação de substâcias nefrotóxicas N N O O O H CH3 H METABOLISMO DO FENOBARBITAL METABOLISMO DO FENOBARBITAL Fenilbutirolactona é o principal metabólito em pacientes intoxicados pelo uso continuado e responsável pelas propriedades indutoras enzimáticas hepáticas que o fenobarbital possui. O O COO glicuronídeo O glicuronídeo METABOLISMO DO FENOBARBITAL METABOLISMO DO FENOBARBITAL Fenilbutirolactona é o principal metabólito em pacientes intoxicados pelo uso continuado e responsável pelas propriedades indutoras enzimáticas hepáticas que o FÁRMACOS COM PROPRIEDADES INIBIDORAS FÁRMACOS COM PROPRIEDADES INIBIDORAS DA CYP450 DA CYP450 N N H CH 3 S NH N N H CH 3 NC cimetidina S N O O N H3C CH3 OCH O ditiazem N, S Complexos com Feheme do CYP450 evitando oxidação FÁRMACOS COM PROPRIEDADES INIBIDORAS FÁRMACOS COM PROPRIEDADES INIBIDORAS N N N N F F OH N N fluconazol H3 CH3 N H3CO N HO H quinidina ditiazem METABOLISMO E PLANEJAMENTO METABOLISMO E PLANEJAMENTO DE FÁRMACOS DE FÁRMACOS A chave para o sucesso no desenvolvimento de um novo fármaco consiste em minimizar os fatores imprevisíveis desta molécula, antecipar eventuais limitações farmacocinéticas e de toxicidade e aumentar a previsibilidade de seu futuro emprego terapêutico. METABOLISMO E PLANEJAMENTO METABOLISMO E PLANEJAMENTO DE FÁRMACOS DE FÁRMACOS A chave para o sucesso no desenvolvimento de um novo fármaco consiste em minimizar os fatores imprevisíveis desta molécula, antecipar eventuais limitações farmacocinéticas e de toxicidade e aumentar a previsibilidade de seu futuro emprego NH O2N H 3 C CH2 NH2 + CH CH3 CH3 O HOC in vivo N HO O 2 N N O2N O E O 2 O + CH2 H H enzima do esquistossomo N CH2 O 2 N N H H + N DNA N O2N H H ATIVAÇÃO DA OXAMNIQUINA ATIVAÇÃO DA OXAMNIQUINA NH 2 + CH CH 3 CH 3 NH O 2 N CH2 CH 2 N N N N O 2 N H H H H ATIVAÇÃO DA OXAMNIQUINA ATIVAÇÃO DA OXAMNIQUINA HO OH CH 3 CH 3 CH 3 C N METABÓLITO MENOS TÓXICO METABÓLITO MENOS TÓXICO terfenadina cardiotoxicidade ativa e segura séria Quando metabolismo é impedido efeito adverso é manifestado in vivo HO OH CH 3 COOH CH3 C N METABÓLITO MENOS TÓXICO METABÓLITO MENOS TÓXICO fexofenadina cardiotoxicidade ativa e segura Quando metabolismo é impedido efeito adverso é manifestado METABOLIZAÇÃO E INTERAÇÕES METABOLIZAÇÃO E INTERAÇÕES ENTRE FÁRMACOS ENTRE FÁRMACOS HN HN O O O CH2CH3 Fenobarbital anticonvulsivante Fenobarbital estimula enzimas P450 e acelera o metabolismo da warfarina, tornando eficaz. METABOLIZAÇÃO E INTERAÇÕES METABOLIZAÇÃO E INTERAÇÕES ENTRE FÁRMACOS ENTRE FÁRMACOS O O CH3 O Warfarina anticoagulante Fenobarbital estimula enzimas P450 e acelera o metabolismo da warfarina, tornandoa menos HN N CH 3 S NH NHCH 3 NC N METABOLIZAÇÃO E INTERAÇÕES METABOLIZAÇÃO E INTERAÇÕES ENTRE FÁRMACOS ENTRE FÁRMACOS cimetidina Cimetidina inibe enzimas P450 diminuindo o metabolismo da warfarina, podendo causar sérios problemas se os níveis do fármaco ficarem fora da faixa terapêutica. METABOLIZAÇÃO E INTERAÇÕES METABOLIZAÇÃO E INTERAÇÕES ENTRE FÁRMACOS ENTRE FÁRMACOS O O CH3 O warfarina Cimetidina inibe enzimas P450 diminuindo o metabolismo da warfarina, podendo causar sérios problemas se os níveis do fármaco ficarem fora da Devido ao problema causado pela ativação ou inibição da P450, novos fármacos devem ser usualmente testados quanto a atividade P450. Em muitos projetos, um dos requer imentos para desenvolver novos fármacos é que não deverá ter tal atividade. METABOLIZAÇÃO E INTERAÇÕES METABOLIZAÇÃO E INTERAÇÕES ENTRE FÁRMACOS ENTRE FÁRMACOS Devido ao problema causado pela ativação ou inibição da P450, novos fármacos devem ser usualmente testados quanto a atividade P450. Em muitos projetos, um dos requer imentos para desenvolver novos fármacos é que não deverá ter tal METABOLIZAÇÃO E INTERAÇÕES METABOLIZAÇÃO E INTERAÇÕES ENTRE FÁRMACOS ENTRE FÁRMACOS DESENVOLVIMENTO DE FÁRMACOS MAIS DESENVOLVIMENTO DE FÁRMACOS MAIS RESISTENTES AO METABOLISMO RESISTENTES AO METABOLISMO 1 Grupos que protegem ester icamente Ésteres e amidas são protegidos com 2 Bioisóstero Estabiliza o grupo lábil H3C OR O H2N O DESENVOLVIMENTO DE FÁRMACOS MAIS DESENVOLVIMENTO DE FÁRMACOS MAIS RESISTENTES AO METABOLISMO RESISTENTES AO METABOLISMO Grupos que protegem ester icamente Ésteres e amidas são protegidos com tertbutila. OR O 3 Modificações estereoeletrônicas Impedimento estérico e estabilização eletrônica podem ser usados juntos para estabilizar grupos lábeis. DESENVOLVIMENTO DE FÁRMACOS MAIS DESENVOLVIMENTO DE FÁRMACOS MAIS RESISTENTES AO METABOLISMO ( RESISTENTES AO METABOLISMO ( H2N C O O CH2CH2NEt2 procaina Modificações estereoeletrônicas Impedimento estérico e estabilização eletrônica podem ser usados juntos para estabilizar grupos lábeis. DESENVOLVIMENTO DE FÁRMACOS MAIS DESENVOLVIMENTO DE FÁRMACOS MAIS RESISTENTES AO METABOLISMO( RESISTENTES AO METABOLISMO (cont cont) ) NH CH3 CH3 C CH2NEt2 O lidocaína DESENVOLVIMENTO DE FÁRMACOS MAIS DESENVOLVIMENTO DE FÁRMACOS MAIS RESISTENTES AO METABOLISMO ( RESISTENTES AO METABOLISMO ( O H C H3C O H H O CH3 CH3 C CH3 O Oxidação metabólica Grupo 6OH polar ACETATO DE MEGESTRAL 4 – Bloqueio metabólico DESENVOLVIMENTO DE FÁRMACOS MAIS DESENVOLVIMENTO DE FÁRMACOS MAIS RESISTENTES AO METABOLISMO ( RESISTENTES AO METABOLISMO (cont cont) ) O H C H3C O H H O CH3 CH3 CH3 C CH3 O Metabolismo bloqueado ACETATO DE MEGESTRAL DESENVOLVIMENTO DE FÁRMACOS MAIS DESENVOLVIMENTO DE FÁRMACOS MAIS RESISTENTES AO METABOLISMO ( RESISTENTES AO METABOLISMO ( 5 – Remoção de grupos suscetíveis a enzimas metabólicas Cl S NH O O C NH O C H3C S NH O O C NH O tolbutamida clorpropamida ( ação prolongada) DESENVOLVIMENTO DE FÁRMACOS MAIS DESENVOLVIMENTO DE FÁRMACOS MAIS RESISTENTES AO METABOLISMO ( RESISTENTES AO METABOLISMO (cont cont) ) Remoção de grupos suscetíveis a enzimas metabólicas CH 2 CH 2 CH 2 CH 3 CH2CH2CH2CH3 clorpropamida ( ação prolongada) H 5 C 6 NH O O C6H5 O O O O OH O O OH O CH3 O N + ACO. O O H 5 C 6 Antitumoral no câncer ovar iano baixa hidrossolubilidade via parenteral (óleo de r ícino/etanol) hipersensibilidade BIOPRECURSOR PARA DIMINUIR TOXICIDADE BIOPRECURSOR PARA DIMINUIR TOXICIDADE Acetato de 2 metilpir idinio taxol mais solúvel em água estável à temperatura ambiente BIOPRECURSOR O CH 3 O H 5 C 6 NH O O C 6 H 5 O O O O OH O O OH H in vivo O O H 5 C 6 taxol Antitumoral no câncer ovar iano baixa hidrossolubilidade via parenteral (óleo de r ícino/etanol) reações de hipersensibilidade BIOPRECURSOR PARA DIMINUIR TOXICIDADE BIOPRECURSOR PARA DIMINUIR TOXICIDADE BIOPRECURSOR PARA DIMINUIR TOXICIDADE BIOPRECURSOR PARA DIMINUIR TOXICIDADE CH 2 O CHO CH 2 O COCH 3 COCH 3 COCH3 in vivo Triacetina fungicida tópico não ir r itante BIOPRECURSOR BIOPRECURSOR PARA DIMINUIR TOXICIDADE BIOPRECURSOR PARA DIMINUIR TOXICIDADE CH2O CHO CH2O H H H + 3CH3COOH Ácido acético liberado na pele BIOPRECUSOR PARA DIMINUIR TOXICIDADE BIOPRECUSOR PARA DIMINUIR TOXICIDADE N CH 3 O O CH3 O Cl oxidaç metab Análogo aldeído menos ir r itante biotransformado no plasma BIOPRECURSOR BIOPRECUSOR PARA DIMINUIR TOXICIDADE BIOPRECUSOR PARA DIMINUIR TOXICIDADE ação abólica CH 3 O O Cl CH 3 O OH Indometacina antiinflamatór io ir r itação gástr ica propr iedades ácidas lovastatina O O HO Cl NH NH NH N progu lovastatina O O HO Cl NH NH NH N progu lovastatina O O HO Cl NH NH NH N progu lovastatina O O HO Cl NH NH NH N progu lovastatina O O HO Cl NH NH NH N progu lovastatina O O HO Cl NH NH NH N progu BIOPRECURSORES BIOPRECURSORES composto ativo H COOH O O O HO O O NH 2 Cl N N N NH 2 NH NH uanil cicloguanil composto ativo H COOH O O O HO O O NH 2 Cl N N N NH 2 NH NH uanil cicloguanil composto ativo H COOH O O O HO O O NH 2 Cl N N N NH 2 NH NH uanil cicloguanil composto ativo H COOH O O O HO O O NH 2 Cl N N N NH 2 NH NH uanil cicloguanil composto ativo H COOH O O O HO O O NH 2 Cl N N N NH 2 NH NH uanil cicloguanil composto ativo H COOH O O O HO O O NH 2 Cl N N N NH 2 NH NH uanil cicloguanil D I F E R E N Ç A S E N T R E B I O P R E C U R S O R E S E P R Ó F Á R M A C O S C a r a c t e r ís t ic a s P r ó fá r m a c o s c lá s s ic o s Constituição transportador + fármaco Lipofilicidade fortemente modificada Bioativação hidrolítica Catálise química ou enzimática D I F E R E N Ç A S E N T R E B I O P R E C U R S O R E S F Á R M A C O S fá r m a c o s B io p r e c u r s o r e s c lá s s ic o s transportador + sem fármaco transportador fortemente pouco modificada modificada hidrolítica oxidativa ou redutiva química ou somente enzimática enzimática N N H N S O O O H + N O N O N S S E + H o m ep r a z o l H BIOATIVAÇÃO ESPECÍFICA BIOATIVAÇÃO ESPECÍFICA N O N O N S + E N Z IM A H S E N Z IM A s u l f e n am i d a H S E N Z IM A H + , K + A T P a s e BIOATIVAÇÃO ESPECÍFICA BIOATIVAÇÃO ESPECÍFICA
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