BIOTRANSFORMADORES XENOBIÓTICOS bioquímica

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‘BIOTRANSFORMAÇÃO DE XENOBIÓTICOS
Não usamos a palavra detoxificação pois nem todas as moléculas se tornam menos tóxicas. 
Xenobióticos ex. Medicamento. Quanto mais lipossolúvel melhor adsorvidos, mais difícil de excretar isso na urina, suor, fezes...
Biotransformaão é a adição de grupamentos funcionais através de redução ou oxidação
P450 (tem esse nome pois absorve Fe 450 nm) é um citocromo, uma heme proteína, é uma família de proteínas, fica no sistema microssomal (membrana do REL). O álcool é metabolizado em parte por essa enzima, daí o medicamento perde sítio de ligação pro álcool.
FASE I microssomal. Oxidação, redução, hidrólise ocorrem na 1° fase. Ex. P450 participa da biotransformação auxiliando na fase I. Reação microssomal capazes de alterar substancias que são muito estáveis como o colesterol, por isso essa reação é importante.
FASE II tem como função tornar a substância mais hidrossolúvel, adicionando mais grupos polares nela. Conjugação também ocorre nessa fase.
FAD é necessário pois libera 1e de cada vez, e a P450-Fe+3 não aceita 2e por vez, somente 1. O oxigênio para se ligar no Fe precisa estar reduzido. 
1e é usado para oxidar o Fe, e outro e é usado para cindio o Oxigênio.
Forma substância OH (radical OH).
CYP450: utilização de NADPH, O2, coenzima flavina(FAD) pois libera 1e por vez.
BIOTRANSFORMAÇÃO DE XENOBIÓTICOS- bqa médica
Metabolismo de drogas
A baixa especificidade das enzimas hepáticas pelo substrato gera uma ampla capacidade para o metabolismo das drogas.
A maioria das drogas é metabolizada pelo fígado. O metabolismo hepático geralmente aumenta a solubilidade das drogas em água, e, consequentemente, sua excreção. Geralmente, os metabólitos produzidos são menos ativos farmacologicamente que a droga, mas algumas pró-drogas inativadas são convertidas em sua forma ativa como resultado do processamento hepático. O metabolismo ocorre em suas fases:
Fase I a polaridade das drogas é aumentada pela oxidação ou hidroxilação catalisada por uma família de oxidades microssomais, os citocromos P450.
1-Oxidação 
	Por oxidases de função mista necessitam de NADPH e O2 (um O2 para oxidar o fármaco e outro forma H2O). Responsável pelas oxidações microssomais. Possui:
Sistema enzimático inespecífico: Flavina Monoxigenase (MFO);
Sistema multienzimático: Citocromo P450.
2. Redução
Executada por enzimas microssômicas ou não. 
3.Hidrólise
Feita por esterases que podem ser microssômicas ou não
Fase II enzimas citoplasmáticas conjugam os grupos funcionais introduzidos nas reações da primeira fase, mais frequentemente por glicuronidação ou sulfatação.
Ocorre a conjugação dos xenobióticos provenientes ou não da fase I. Se liga a substratos endógenos formando metabólitos com maior peso molecular, mais excretáveis e menos tóxicos, maior polaridade, maior ionização, maior excreção e menor toxicidade.
1-Conjugação com ácido glicurônico
Derivado 6-carboxil da glicose origina a forma ativa: ácido uridino difosfato glicurônico (UDPGA) formado enzimaticamente na fração solúvel do fígado
O ác. Glicurônico é doado ao xenobiótico pela glicuroniltransferase da fração microssômica hepática
2-Conjugação com sulfato
Os produtos da conjugação são sais de sulfatos ácidos (SO3) ou sulfamatos (NHSO3) que no pH fisiológico são ionizados e excretados pelos rins. 
Os íons sulfatos são primeiro ativados utilizando ATP e as enzimas ATP-sulfato-adenil-transferase e ATP-adenil-sulfato-3-fosfotransferase e forma o PAPS (forma ativa do sulfato) presente na fração microssômica hepática que sob a ação da sulfoquinase cede o sulfato ao xenobiótico e forma o conjugado.
https://www.youtube.com/watch?v=rUSOtkvZx_k (3 min)
Três das 12 famílias de genes dos citocromos P450 compartilham a responsabilidade do metabolismo das drogas.
A reação geral catalisada por um citocromo P450 é:
NADPH + H+ + O2 + SH NADP+ + H2O + SOH
Sendo S o substrato. NADPH doa 2e.É uma reação de moxooxigenação.
- Componentes do sistema CYP450:
Citocromo P450 (hemoproteína);
NAPH-citocromo P450 redutase;
Fosfatidilcolina.
As enzimas citocromo P450 são proteínas contendo heme que se encontram próximas de NADPH citocromo P450 redutase. A sequência de reações catalisadas por estas enzimas é mostrada abaixo:
O ciclo da reação é iniciado pela ligação de substrato ao heme na forma férrica, o primeiro eletron pode ser transferido para o heme, transformando-o na forma ferrosa, só depois de o substrato ter sido ligado. Quando o substrato se liga há uma mudança conformacional permitindo que o ferro do heme seja reduzido. Oxigênio agora pode se ligar ao heme ferroso, e a segunda transferência de elétrons é facilitada. Subsequentemente, oxigênio molecular é ativado e clivado, um átomo é inserido no substrato(monoxigenação) e o outro combina-se com 2 protons e 2 eletrons para formar água.
Os dois elétrons necessários à reação da monoxigenase são fornecidos por NADPH, mas ele só consegue doar 2e de uma vez e o citocromo só consegue receber 1e por vez, sendo assim esse problema é resolvido pela presença de flavoproteina redutase NADPH-dependente, que aceita dois elétrons de NADPH simultaneamente, mas transfere 1 de cada vez para o citocromo P450. 
Os citocromos P450 usam uma única NADPH-citocromo P450 redutase para entrega de elétrons no RETICULO ENDOPLASMATICO
Os citocromos P450 usam NADPH-adrenodoxina redutase para entrega de elétrons com o auxílio da proteína adrebodoxina NA MITOCÔNDRIA.
A síntese hepática dos citocromos P450 é aumentada por certas drogas e outros agentes xenobióticos- um processo conhecido como “indução”, que aumena a velocidade das reações da fase I.
Inversamente, as drogas que formam um complexo relativamente estável com um citocromo P450 em particular, inibem o metabolismo de outras drogas que, normalmente, são substrados para aquele citocromo P450.
Hepatoxicidade das drogas
As drogas que exercem seus efeitos tóxicos no fígado podem fazê-lo por meio da produção hepática de metabólicos tóxicos. A toxicidade das drogas pode ocorrer em todos os indivíduos, mas uma droga pode eventualmente ser tóxica em alguns indivíduos em concentrações normalmente toleradas pela maioria. Este fenômeno é conhecido como toxicidade idiossincrásica à droga, e pode ter uma causa gnética ou imunológica.
Uma droga comumente prescrita é o acetaminofem (paracetamol), é hepatotóxica em excesso. O acetaminofem é conjugado com o ácido glicurônico ou sulfato, o qual é então excretado pelo rim. Em uma overdose a capacidade dessa via de conjugação é superada e o acetaminofem é então oxidado por um citocromo P450 em N-acetil-benzoquinoneimina (NABQI),o qual pode causar peroxidação de lipídeos de membrana mediada por RL, e em consequência dano hepatocelular.
BIOTRANSFORMAÇÃO DE XENOBIÓTICOS
XENOBIÓTICOS 
 xeno = estranho → substâncias estranhas ao organismo. Neste contexto se inclui os fármacos, agrotóxicos ou qualquer outra substância exógena ao organismo. Um fármaco passará pelo processo de absorção distribuição, ação, e posterior biotransformação e eliminação. O organismo, diante de uma substância estranha ou um medicamento, vai utilizar mecanismos para tentar biotransformar este fármaco, para assim poder ser excretado. 
Efeito de primeira passagem → Esquemas Posológicos → Lidocaína, Biodisponibilidade 3%. 
Efeito de primeira passagem é a biotransformação propriamente dita. Um fármaco que é muito biotransformado não chega em concentração suficiente na corrente sanguínea. Ex: lidocaína que possui via de administração intravenosa devido a este motivo. 
As principais vias que os metabólitos deixam o organismo são:
 • os rins: a lipossolubilidade é bom para que o fármaco seja absorvido, mas não é favorável para que ele seja eliminado pelo rim através da urina. 
• sistema hepatobiliar 
• pulmões. 
Os fármacos, em sua maioria deixam o organismo pela urina, inalterados ou na forma de metabólitos polares. Alguns são excretados na bile através do fígado, no intestino. Ex: Rifampicina:Eliminação substancial pelas fezes. Digoxina: Eliminação pelas fezes, porém normalmente pela urina – importante para pacientes com insuficiência renal. A eliminação pelos pulmões ocorre apenas com agentes altamente voláteis, como anestésicos em geral. 
Um fármaco para ser absorvido precisa apresentar um caráter lipofílico porém fármacos lipofílicos não são eficientemente eliminados pelos rins.
 Suxametônio → colinesterase plasmática. Tiramina e salbutamol são metabolizados no intestino. 
• Porque os fármacos precisam ser metabolizados? Para parar seu efeito biológico, para que ele seja inativado. 
ELIMINAÇÃO 
FASE I: As reações de fase 1 são catabólicas, podendo ser uma reação de oxidação, redução ou hidrólise e seus produtos são geralmente quimicamente mais reativos e por isso, as vezes se formam produtos de fase 1 mais reativos do que o fármaco original. Porém o objetivo destas reações é o de produzir um ponto de ataque para as reações de conjugação que são anabólicas (pertencem a fase II). Nem sempre o fármaco sofre a fase I e depois a fase II, as vezes a fase I já é o suficiente para que permita a excreção do fármaco. 
Quais são as enzimas metabolizadoras? As enzimas do citocromo p450 oxidam diferentes fármacos, mas de um modo geral elas são extremamente ubíquas (uma enzima pode metabolizar vários fármacos ou podem existir várias enzimas para metabolizar apenas um fármaco). As enzimas do citocromo p450 oxidam principalmente grupamentos que contêm carbono ou oxigênio, por isso são as enzimas de maior atividade na fase 1. Exemplos: CYP2D, CYP2C e CYP3A, são capazes de metabolizar quase 50% dos fármacos disponíveis na terapêutica. 
As enzimas do citocromo p450 são heme-proteínas, o grupamento ferro é capaz de fazer ligações, é onde o fármaco vai se ligar para ser metabolizado, abrangendo uma grande família (superfamília), de enzimas relacionadas, mas distintas, nomeadas com um conjunto de letras e números, são as enzimas de maior atividade na fase I. Diferentes pela sequência de aminoácidos, sensibilidade a inibidores e agentes indutores e na especificidade das reações que elas catalisam. 
RESUMO FASE I: nesta etapa o fármaco é oxidado utilizando oxigênio molecular (O2) e elétrons doados pelo NADPH. R-H (fármaco original) se liga ao complexo citocromo P450, um complexo inserido na matriz do REL do fígado com o ferro, associado existe uma redutase que retira elétrons do NADPH, o ferro recebe elétrons do NADPH sendo reduzido ao estado ferroso. O ferro no estado reduzido é capaz de ligar oxigênio molecular (O2), com a presença de oxigênio molecular e mais um elétron a molécula de oxigênio fica na sua forma reduzida parcialmente, um deste oxigênio se liga ao fármaco formando R-OH e o outro sai reduzido na forma de água. Essa etapa forma um composto mais reativo. 
Nestas reações são inseridos grupamentos mais polares, mais reativos – fornece ponto reativo para ocorrer a reação de conjugação. Um xenobiótico que sofreu reações de fase I é agora um metabólito que contém um grupo reativo., ex., hidroxil (-OH), amino (-NH2), e carboxil (-COOH). Muitos destes metabólitos não possuem suficiente hidrofiliciadade para ser eliminado, sofrendo, desta forma, biotransformação adicional, ou seja, reações de fase II.
 FASE II: 
• Objetivo: conjugar o xenobiótico original ou do metabólito de fase I para torná-lo hidrossolúvel e assim, mais facilmente eliminado do organismo. Algumas reações de conjugação são clinicamente importantes no caso dos recém-nascidos, que ainda não desenvolveram totalmente a capacidade de realizar esse conjunto de reações. A UDP-glicuronil transferase (UDPGT) é responsável pela conjugação da bilirrubina no fígado, facilitando a sua excreção. A deficiência congênita dessa enzima por ocasião do nascimento faz com que o lactente corra risco de desenvolver icterícia neonatal, que resulta da elevação dos níveis séricos de bilirrubina não-conjugada. A icterícia neonatal representa um problema, visto que recém-nascidos não apenas apresentam uma atividade subdesenvolvida dessa enzima, como também uma barreira hematoencefálica ainda não desenvolvida. 
 A bilirrubina não-conjugada, que é insolúvel em água e muito lipofílica, liga-se facilmente ao cérebro desprotegido do recém-nascido e tem a capacidade de provocar lesão significativa do sistema nervoso central. Essa condição patológica é conhecida como encefalopatia por bilirrubina, ou kernicterus. Os tratamentos profiláticos para o kernicterus incluem: 
(1) fototerapia com luz de 450 nm, que converte a bilirrubina em um isômero que é mais rapidamente excretado, e (2) administração do barbitúrico fenobarbital, que induz a UDPGT, reduzindo, assim, os níveis séricos de bilirrubina não-conjugada. 
RESUMO: recém-nascidos não possuem UDPGT que metaboliza bilirrubina que é lipofílica e pode atingir o SNC.
INDUÇÃO E INIBIÇÃO
A indução ou a inibição podem ser incidentais (um efeito colateral de um fármaco) ou deliberadas (o efeito desejado da terapia). 
Aumento da expressão: 
ATIVAÇÃO DE FATOR DE TRANSCRIÇÃO PXR. O fármaco indutor, que induz a expressão ativa o fator de transcrição PXR, aumentando a expressão do citocromo P450 (diminuindo a disponibilidade do fármaco na corrente sanguínea). 
EXEMPLOS: Carbamazepina, um agente antiepiléptico, não apenas induz a P450, como também é metabolizada por essa enzima. É um indutor, então tem que cuidar para administrar um fármaco com ela, porque ele pode não atingir o efeito terapêutico. 
- Um fármaco pode aumentar o metabolismo de outro fármaco co-administrado.
 - A administração de rifampicina (é um indutor) juntamente com a terapia anti-HIV pode ser prejudicial, visto que a rifampicina induz P450, aumentando, assim, o metabolismo de inibidores da protease, como o saquinavir .
 - A biotransformação pode resultar na produção de níveis tóxicos do fármaco 
- inibidor cetoconazol. Cetoconazol inibe P450 e quando administrado com o paracetamol, este pode não ser metabolizado e atingir a concentração tóxica.
METABÓLITOS ATIVOS E TÓXICOS
O conhecimento das vias pelas quais os agentes terapêuticos são metabolizados pode afetar a escolha do fármaco prescrito para determinada situação clínica. Isso se aplica tanto à situação em que o metabólito é ativo, quando o agente administrado pode atuar como pró-fármaco, quanto à situação em que o fármaco possui metabólitos tóxicos. 
Os pró-fármacos (medicamento que precisa passar pelo efeito de primeira passagem para exercer seu efeito) são compostos inativos que são metabolizados pelo corpo a suas formas terapêuticas ativas. 
Um exemplo de pró-fármaco é fornecido pelo tamoxifeno, um antagonista seletivo dos receptores de estrogênio; esse fármaco tem pouca atividade até sofrer hidroxilação, produzindo 4 hidroxitamoxifeno, um metabólito que é 30 a 100 vezes mais ativo do que o composto original. 
Outro exemplo é o antagonista dos receptores de angiotensina II, o losartan; a potência desse fármaco aumenta 10 vezes com a oxidação de seu grupo álcool a ácido carboxílico pela 2C9 do P450.
FATORES INDIVIDUAIS QUE AFETAM O METABOLISMO DOS FÁRMACOS
Por diversas razões, as velocidades das reações de biotransformação podem variar acentuadamente de uma pessoa para outra. 
FATORES GENÉTICOS Certas populações exibem polimorfismos ou mutações em uma ou mais enzimas envolvidas no metabolismo dos fármacos, modificando a velocidade de algumas dessas reações e eliminando outras por completo. 
• 1/2.000 caucasianos - colinesterase 
• redução de afinidadepela succinilcolina de cerca de 1.000 vezes 
• eliminação mais lenta e circulação prolongada do fármaco ativo. 
• paralisia respiratória e morte Caucasianos possuem mutação na colinesterase, sendo assim não metabolizam succinilcolina. 
IDADE E SEXO O metabolismo dos fármacos também pode diferir entre indivíduos como resultado de diferenças de idade e sexo. Muitas reações de biotransformação têm a sua velocidade reduzida tanto em crianças de pouca idade quanto no indivíduo idoso. 
 Síndrome do bebê cinzento → Hemophilus influenzae -cloranfenicol; a excreção desse fármaco exige uma transformação oxidativa, seguida de reação de conjugação → CIANOSE. 
DIETA E AMBIENTE Tanto a dieta quanto o ambiente podem alterar o metabolismo dos fármacos ao induzir ou ao inibir as enzimas do sistema P450. Um exemplo interessante é o suco de toranja – inibe P450. Derivados do psoraleno e os flavonóides encontrados no suco de toranja INIBEM alguns suptipos de p450.
DOENÇAS QUE AFETAM O METABOLISMO DOS FÁRMACOS
Muitos estados mórbidos podem afetar a velocidade e a extensão do metabolismo de fármacos no corpo. 
• doenças hepáticas
• doença cardíaca → lidocaína: circulação não é eficiente e não são metabolizados corretamente. 
• hipertireoidismo: metabolismo exacerbado do fármaco. 
• hipotireoidismo