Química Farmacêutica Cetamina para Depressão

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Faculdade de Ciências Farmacêuticas da Universidade de São Paulo
Análogo de cetamina com potencial
antagonismo de receptor de NMDA
para o tratamento de depressão
resiliente
Chen Minzhen- 9328245
Gianfrancesco G. Antonangeli - 9328353
Gustavo Henrique Marques - 9328742
Thaina Brumatti - 8972076
Victor Hugo Alves - 9328096
São Paulo, julho de 2017
1. Introdução
1.1 Depressão
A depressão é uma doença caracterizada pela perda de interesse ou prazer
na maior parte das atividades do indivíduo, podendo causar prejuízo no
funcionamento social, profissional, e outras áreas relevantes da vida do mesmo.[1]
Além dos sintomas apresentados acima, existem diversos outros, dentre eles:
tristeza, desânimo, apatia, insegurança, choro persistente, negativismo,
desesperança, irritabilidade, falta de concentração, auto-estima depreciada,
sentimentos de culpa, sentimentos de impotência, idéias de suicídio, entre outras.
Pode ser causada por uma combinação de fatores tais como: desequilíbrio
químico no cérebro, herança genética, características psicológicas e situações
emocionais estressantes, porém popularmente é uma doença que gera sérios
problemas sociais, por ter pouca visibilidade, existindo até crenças de que a
depressão é uma “característica de pessoas frágeis”, sem ser tratada como um
problema grave como de fato o é.
Em geral, a psicoterapia é o tratamento mais comum para a depressão,[2]
porém o conhecimento das causas e dos mecanismos dos desequilíbrios no sistema
nervoso se tornou a base para a busca de intervenções farmacológicas nesses
processos[3], a fim de tratar a doença de forma complementar à psicoterapia. O
tratamento farmacológico associado à psicoterapia se mostra de grande ajuda aos
pacientes, estabelecendo uma relação de complementariedade.[4]
1.2 Epidemiologia
Considerando uma pesquisa realizada com mais de 89 mil pessoas em 18
países, foi obtido o percentual da população com pelo menos um episódio
depressivo durante a vida, indicando a prevalência dessa doença na população
global de maneira superficial. É possível notar que em alguns países como, por
exemplo, a França, que mesmo sendo menor em tamanho, possui grande incidência
da doença. Com tantos países afetados, a depressão passou a se tornar um
problema de saúde pública mundial.
Figura 1- Infográfico: Percentual da população/país com pelo menos um episódio depressivo durante
a vida[5];
1.3 Tratamento
A origem dos antidepressivos vem do medicamento encontrado ao acaso nos
anos 50, quando perceberam que a imipramina e a iproniazida poderiam ser usados
no tratamento de depressão. Posteriormente seus mecanismos foram elucidados,
mostrando que ambos os compostos aumentam a concentração de monoaminas
extracelulares, seja bloqueando a as enzimas monoamina oxidases (iproniazida) ou
inibindo os transportadores de serotonina e/ou de noradrenalina (como a
imipramina). [7]
1.3.1 Classes de antidepressivos:
1.3.1.1 Inibidores seletivos da recaptação da serotonina (SSRIs)
São moléculas que agem nas proteínas de membrana que retiram do meio
extracelular o neuromediador serotonina.
1.3.1.2 Inibidores da recaptação de serotonina e norepinefrina (SNRIs)
Seu mecanismo de ação é semelhante ao dos SSRIs, porém sua ação não
fica limitada às proteínas de serotonina como as de Norepinefrina.
1.3.1.3 Inibidores da recaptação de norepinefrina e dopamina (NDRIs)
Um dos poucos tipos não associados a efeitos colaterais sexuais.
1.3.1.4 Antidepressivos atípicos
Não entram nas classes anteriores por não terem mecanismos parecidos
com os explicados anteriormente. Esses fármacos são sedativos e de uso noturno
(devido a sua ação sedativa), apresentam baixa incidência de efeitos colaterais
sexuais.
1.3.1.5 Antidepressivos tricíclicos
AD tricíclicos tem ação ampla. Elas agem nas proteínas que retiram
neuromediadores do MEC (serotonina e Norepinefrina), agem como
anticolinérgicos, sendo um antagonista de receptores muscarínicos.Eles também
antagonizam receptores de epinefrina, podendo causar aumento da frequência
cardíaca. (Preciso olhar com bastante cuidado essa parte.)
1.3.1.6 Inibidores de monoamina oxidase (MAOIs).
Os inibidores de MAO tem ação nas enzimas que degradam a serotonina e
dopamina no meio extra celular. Permitindo dessa forma que a concentração desses
neurotransmissores na fenda sináptica não diminua tão rapidamente.
1.4 Latenciação
A latenciação é um processo de modificação molecular que utiliza uma
molécula latente derivada do fármaco ativo e que, por uma reação química ou
enzimática in vivo, sofre a transformação em um composto ativo e o libera no local
de ação ou próximo dele. É uma das modificações moleculares mais promissoras e
mais utilizadas na atualidade.
A criação de um pró-fármaco, em geral, deriva de um problema que o
fármaco original apresenta: seja ele de origem farmacotécnica ou farmacocinética. A
figura abaixo mostra algumas características importantes para considerar o
desenvolvimento de um possível pró-fármaco:
Figura 2 - Considerações para o desenvolvimento de pró-fármacos[8].
A liberação controlada é uma das principais melhorias que uma determinada
alteração (seja ela uma modificação molecular ou adição de um transportador
específico) pode proporcionar a um fármaco. Além de uma modificação molecular
propriamente dita podemos inserir um transportador que auxilia no direcionamento e
liberação controlada do fármaco, prolongando a ação do mesmo (aumentando até
mesmo a adesividade do paciente ao tratamento), bem como reduzindo sua
toxicidade por direcionar especificamente o fármaco para o local de ação e,
geralmente, diminuir a dose terapêutica.[13]
Os pró-fármacos são classificados em: bioprecursores, pró-fármacos
clássicos, pró-fármacos recíprocos e fármacos dirigidos. Os pró-fármacos clássicos
são formas latentes de fármacos que utilizam como transportadores pequenas
moléculas, tais como os açúcares, aminoácidos ou peptídeos, com o objetivo de
melhorar sua biodisponibilidade por aumento da hidrossolubilidade. Além disso,
estas moléculas têm sido utilizadas, também, como transportadores com o objetivo
de diminuir a toxicidade [14]
Nesse contexto, temos os pró-fármacos que utilizam moléculas poliméricas
(que podem ser análogas a proteínas ou não) e entre eles os pró-fármacos
dendriméricos, ou seja, aqueles que utilizam de dendrímeros como transportadores.
1.5 Dendrímeros
A palavra dendrímero vem de dendron que, em grego, significa árvore.
Dendrímeros são macromoléculas sintéticas, que em sua maioria são polímeros que
formam estruturas tridimensionais e complexas. Podem assumir um formato
semelhante a uma esfera, com elementos como núcleo e ramos periféricos (como a
copa de uma árvore), também chamados de “gerações” (G0, G1, G2.. etc), que são
obtidos por reações sucessivas até chegar no composto final.
Dendrímeros podem ser sintetizados por: síntese divergente, onde a
molécula cresce de dentro pra fora (primeiro a obtenção do núcleo e a partir dele os
respectivos ramos), ou por uma forma convergente, onde o dendrímero é construído
a partir dos fragmentos da periferia.
A escolha do método de síntese é determinada pelas reações químicas
passíveis de serem realizadas, pelos requisitos estruturais ou pelo tipo de "blocos
de construção" disponíveis para a síntese.
Um polímero muito utilizado é o PAMAM poli(amidoamina), representado na
figura 1, que foi sintetizado primeiramente em 1983 por Donald A. Tomalia. Tomalia
utilizou o método denominado divergente, ou seja, partindo de um núcleo
(etilenodiamina) e adicionando camadas, formando as gerações crescentes G1, G2,
G3. O crescimento do dendrímero PAMAM é limitado pelo congestionamento da
superfície, quando nenhuma reação adicional é possível devido ao impedimento
estérico.
Figura 3: Dendrímero de PAMAM de terceira geração. O núcleo está representado em azul e as
gerações em cores diferentes;[9]
A capacidade dos dendrímeros para o encapsulamento e liberação de uma
moléculaou fármaco é conhecida e muitas vezes é realizada através da atração ou
repulsão eletrostática. Por estar relacionada a tal, alterar o pH do meio pode resultar
em liberação ou encapsulamento do mesmo[10].
Figura 4: Esquema de liberação e encapsulamento da molécula ou fármaco pelo dendrímero,
relacionado principalmente ao pH do meio;[10]
O processo de síntese de PAMAM, representado na figura 3, geralmente
envolve o método divergente, utilizando-se de etilenodiamina e acrilato de metila. Ao
final do processo é possível observar a formação da “árvore molecular”.
Figura 5: Síntese do polímero poliamidoamina (PAMAM)
Tomando como base a imagem acima, podemos observar que a primeira
reação, que não passa de uma adição de Michael, entre o nitrogênio do
etilenodiamina com o carbono sp2 insaturado (da ponta), resulta, após sucessivas
vezes, no que seria o núcleo dendrimérico. Esse núcleo inicial, reage com o
etilenodiamina formando uma ligação amida. As aminas primárias da ponta
continuam a reagir com o acrilato de metila e com etilenodiamina, até se tornarem
aminas secundárias e posteriormente terciárias, sobrando outras aminas primárias
nas respectivas pontas em sucessivas cadeias poliméricas, até que o impedimento
estérico seja tal que a reação seja impedida de prosseguir. A maior geração
alcançada é a geração 10 (G10).
Um estudo avaliou a citotoxicidade de dendrímeros PAMAM modificados em
sua superfície com polietilenoglicol (PEG-dendrímeros)[11] e mostrou através de
testes in vitro que a droga doxorrubicina, um fármaco para tratamento de tumores
no cérebro, tem sua toxicidade reduzida comparada quando conjugada a outros
tipos de polímeros. Estes resultados tornam dendrímeros PAMAM a serem
importantes agentes para quimioterapia envolvendo tumores no cérebro.
Outro fator para a redução da toxicidade é reduzir a dosagem, visto que a
dose terapêutica devido ao direcionamento mais específico do fármaco junto ao
polímero é menor e que pode contribuir para amenizar estes efeitos.
1.6 Características da Cetamina e Norcetamina
As propriedades físico-químicas, bem como a fórmula estrutural da cetamina,
2-(2-Clorofenil)-2-(metilamino)ciclo-hexanona estão representadas na figra e tabela
abaixo:
Fórmula estrutural da cetamina.[19]
Propriedade Valor
Peso molecular 237.727 g/mol
Doadores de hidrogênio 1
Aceptores de hidrogênio 2
XLogP3 2.2
Carga formal 0
Ponto de ebulição 93°C
Absorção em UV 220 nm
Tabela 1 - Propriedades físico-químicas da Cetamina.[19]
As propriedades físico-químicas, bem como a fórmula estrutural da
norcetamina, 2-amino-2-(2-clorofenil)ciclo-hexan-1-ona, estão representadas abaixo:
Fórmula estrutural da norcetamina.[19]
Propriedade Valor
Peso molecular 237.727 g/mol
Doadores de hidrogênio 1
Aceptores de hidrogênio 2
XLogP3 1.7
Carga formal 0
Ponto de ebulição 92°C
Absorção UV 268 nm
Tabela 2 - Propriedades físico-químicas da Norcetamina[19]
1.6.1 Espectro de massa
1.7 Processo de síntese da Cetamina:
Segue abaixo uma proposta de síntese da Cetamina:
Figura 6 - Processo de obtenção da Cetamina; [20]
A síntese começa com a reação do ciclopentil Grignard e
orto-clorobenzonitrila, resultando em orto-clorofenil-ciclopentilcetona, seguido de
halogenação da cetona e reação do composto resultante com metilamina. A imina
resultante desse processo é então aquecida e dá origem a Cetamina propriamente
dita. A base experimental é que o rendimento da reação gira em torno de 60%.
1.8 Farmacocinética da Cetamina:
Para entendermos a norcetamina, que é um metabólito oxidativo da
cetamina, vamos analisar algumas propriedades estruturais e cinéticas da mesma.
A cetamina é um antagonista não competitivo do receptor NMDA, e funciona
como um bloqueador no canal de íons Ca++ que tem como consequência impedir a
excitação neuronal (despolarização), como será detalhado mais à frente no tópico
relacionado a mecanismo de ação.
Figura 7 – Estruturas químicas dos isômeros ópticos da molécula de cetamina; [16]
A cetamina apresenta um carbono quiral, e portanto, apresenta isomerismo
óptico. Os isômeros apresentam propriedades sistêmicas diferentes quando
analisadas in vivo. A S-cetamina, por exemplo, tem um clearance sistêmico maior
quando usada sozinha do que na mistura racêmica, sugerindo uma inibição do
clearance da S-cetamina pela R-cetamina.[14]
A cetamina é rapidamente distribuída para o cérebro e outros tecidos com
alta perfusão, devido ao seu alto valor de volume de distribuição. Segue abaixo uma
tabela que relaciona os valores cinéticos relevantes para o estudo da cetamina:
Meia vida de absorção 2-4(min)
Meia vida de eliminação 2-4(h)
Volume de distribuição (Vd) 160-50L/70kg
Clearance (Cl) 60-147 L/h/70kg
Tabela 3 – Valores farmacocinéticos da Cetamina (R-S) - Analisados em humanos. [15]
1.8.1 Biotransformação
A cetamina passa por oxidação metabólica extensiva, sendo substrato das
enzimas da classe CYP450, principalmente: CYP2B6, CYP2A6 e CYP3A5. Sofre
redução (formando norcetamina) e hidroxilação (formando 4-hidroxicetamina e 6-
hidroxicetamina). A norcetamina é o metabólito mais presente em humanos, além
de ser a molécula farmacologicamente ativa.
Os metabólitos são excretados na bile e urina após glucuronidação. Ambos
os isômeros ópticos (R-S) da cetamina são demetilados de maneira similar em
hepatócitos humanos in vitro.
Figura 8 – Metabolismo oxidativo in vivo dos isômeros de cetamina pelas diversas enzimas da classe
CYP 450;
1.9 Estudos com a cetamina agindo como antidepressivo
Em 2000, um estudo acompanhou nove pacientes apresentando depressão.
O estudo avaliou o efeito de soluções de cloridrato de cetamina (0.5mg/kg) e
soluções salinas (como placebo e controle).
Os participantes não tinham consumido ou utilizado álcool ou drogas de
abuso antes do início do tratamento, sendo que dois pacientes se alegaram
ex-alcoólatras, mas estavam sem consumir bebidas alcoólicas por um período
superior a 8 anos. Eles também não tinham histórico de outros síndromes axiais tipo
1 (classificação dentro do sistema DSM), com exceção de um participante com
diagnóstico comorbid de síndrome do pânico.
Todos os pacientes estavam sem usar drogas de abuso, em boa forma e sem
usar medicamentos por pelo menos 2 semanas antes do início da pesquisa.
Determinados por histórico médico, exames físicos, testes sanguíneos,
eletrocardiogramas e análises da urina.
Os pacientes receberam tratamento por dois dias seguidos antes do início do
processo do uso de infusão de soluções controle. As soluções foram ministradas
durante um período de 40 minutos.
Para avaliar as condições dos pacientes, os seguintes testes foram utilizados:
Hamilton Depression Rating Scale (HDRS), um questionário sobre os diversos
sintomas encontrados em pessoas sofrendo com depressão. Avaliados na hora do
início do tratamento, 80 min, 230 min, 24 horas, 48 horas e 72 horas após o início
da infusão. Beck Depression Inventory (BDI), um sistema de avaliação semelhante
ao HDRS. Avaliaram os mesmos tempos que o HDRS, mas também os tempos de
10 min, 40 min e 110 min após o início da infusão. E o Visual Analog Scales (VAS),
usado para avaliar a quantidade de dor que o paciente está enfrentando naquele
momento, observando as respostas: No início da infusão, 10 min, 40 min, 80 min e
110 min após o início da infusão.
As infusões de cetamina apresentaram reduções no teste HDRS muito
maiores do que as soluções salinas, porém seu resultado só foi observado após 3
dias de tratamento. As análises incluíram sete dos pacientes, pois dois desistiram
do estudo para se tratarem com antidepressivos.
Figura 9: Variação da resposta ao teste HDRS em relação ao inicial em função do tempo.
Os pacientes tratados com cetamina desde o início apresentaram uma
resposta muito boa ao tratamento visto que as respostas observadas diminuíram em
mais de 10 pontos do valor inicial, enquanto o placebo se manteve sem mudança.
Referente ao teste HDRS.
Dos pacientes que receberaminfusão de cetamina, quatro em oito
demonstraram queda de 50% ou mais em seus testes HDRS no período de 3 dias
de acompanhamento, contudo dos oito pacientes recebendo controle apenas um
demonstrou melhora semelhante ao outro grupo.
No entanto, os resultados do teste HDRS voltaram ao normal após 1 até 2
semanas depois da infusão, com exceção de um indivíduo que começou o
tratamento com antidepressivos.
A cetamina aumentou as respostas do teste VAS dos pacientes que a
receberam., sendo que todos os pacientes marcaram sobre a linha de 50 mm
depois do início da infusão.
Enquanto que nos pacientes que receberam a solução salina de controle não
apresentaram aumento de resposta neste teste. Com o término da infusão as
respostas foram voltando ao normal, indicando que os pacientes deixaram de sentir
dor.
Para determinar como a cetamina poderia melhorar alguns sintomas
específicos. Se sentiam deprimidos (p = 0.0025), tendências suicidas (p = 0.02), sua
capacidade de lidar com problemas (p = 0.008) e sua validação própria (p = 0.015).
Com este estudo foi possível observar que em baixas concentrações a
cetamina diminuiu os sintomas da depressão por um período de 3 dias e mostra que
os antagonistas de NMDA tem ação antidepressiva (J. H. Krystal, et. al.).
Em um outro estudo, foram testados os efeitos de alguns antidepressivos
glutamatérgicos em roedores, dentre eles a cetamina. Os compostos usados foram:
Compostos Concentração (mg/kg)
Cetamina 0.5, 2.5 e 10
Imipramine 20
Dizocilpine 0.05, 0.1, 0.2
Ro25-6981 1, 3 e 10
NBQX 10
Tabela 4 - Antidepressivos glutamatérgicos e as concentrações usadas na pesquisa[21].
Procurando estimular caracteristicas semelhantes ao da depressão nos
roedores alguns métodos foram aplicados, sendo eles: Learned helplessness
paradigm, forced swim test e passive avoidance conditioning. Também foi utilizada a
técnica de Western blot para encontrar a concentração dos antidepressivos no
hipocampo dos roedores.
Efeitos antidepressivos agudos foram observados com as infusões de
cetamina nos roedores em relação ao Learned helplessness paradigm, pois os
animais começaram a se mover mais cedo, indicando que eles sentiram menos a
falta de controle em relação aos testes.
Depois de observar que os efeitos agudos da cetamina em ratos é
semelhante aos de humanos, um teste mais longo foi preparado. Grupos de
roedores receberam solução salina, solução contendo cetamina ou solução de
imipramine 30 minutos antes do teste. Os grupos que receberam a cetamina e a
imipramine se moveram mais rápido para sair da zona de desconforto como
esperado. Eles então foram colocados em suas gaiolas e duas semanas depois
foram expostos ao mesmo teste de desconforto, depois das duas semanas apenas
o grupo que recebeu a solução de cetamina apresentou resposta rápida para saída
da zona de desconforto. Mostrando que os efeitos antidepressivos da cetamina
duram ao menos 2 semanas, mas os da imipramine não.
Os gráficos mostram como a cetamina diminui o efeito de helplessness e que
apesar da imipramine de forma aguda ter uma resposta melhor do que a cetamina,
num prazo maior a cetamina continua apresentando resultados.
Apesar dos efeitos antidepressivos da cetamina, o medo não é afetado pelo
tratamento. Inicialmente, os ratos foram estimulados a entrarem em quartos onde
foram eletrocutados. Depois disso, receberam as infusões salina ou de cetamina e
foram colocados na mesma antesala com uma passagem para o quarto onde eles
foram préviamente eletrocutados e ambos os grupos não entraram como antes do
choque, evidenciando que a cetamina não age na memória de eventos ruins em
roedores.
Figura 10 - A) Número de desistência de fuga antes do LH, após LH e com infusão salina e após LH
e infusão de cetamina. B) Tempo de imobilidade até o início da tentativa de fuga da zona de
desconforto, mesmos padrões que o eixo x do gráfico A. C) Tempo de imobilidade até a tentativa de
fuga da zona de desconforto com infusões salina, de cetamina e de imipramine - 30 minutos após o
término da infusão. D) Tempo de imobilidade até a tentativa de fuga da zona de desconforto com
infusões salina, de cetamina e de imipramine - 2 semanas após o término da infusão.
Procurando verificar se a cetamina possui um mecanismo antidepressivo
interagindo com as proteínas AMPA, os seguintes testes foram feitos usando um
inibidor das proteínas AMPA, o NBQX.
Figura 11: Gráficos comparativos entre o efeito dos antidepressivos com e sem NBQX.
O inibidor de AMPA quando administrado sozinho não alterou os tempos de
fuga. Quando foi ministrado junto à imipramine não houve diferença nos tempos
reduzidos para fuga, porém quando ele foi ministrado junto a cetamina os tempos de
fuga foram aumentados bastante chegando aos níveis observados anteriormente.
Ainda avaliando os efeitos do NBQX, para elucidar se o seu efeito é apenas
sobre o receptor e não sobre a molécula de cetamina, outros 2 antidepressivos, o
Ro25-6981 e o MK-801. Sendo, o Ro25-6981 um antidepressivo de ação
semelhante à cetamina e o MK-801 um inibidor da enzima NR2B escolhido pelos
desenvolvimentos clínicos dessa classe de antidepressivos. Primeiro sem a adição
de NBQX, os tempos de fuga (do teste FST) foram diminuídos em função da dose.
Posteriormente com a adição do inibidor, os efeitos observados anteriormente
sumiram.
Figura 12 - A) Efeitos do composto MK-801 em diferentes concentrações. B) Efeitos MK-801 na
presença de NBQX. C) Efeitos da infusão de MK-801 uma semana depois. D) Efeitos da infusão de
Ro25-6981 em diferentes concentrações. E) Efeitos de Ro25-6981 na presença de NBQX. F) Efeitos
de Ro25-6981 três dias após a infusão.
A imagem acima mostra como o inibidor de AMPA bloqueia diretamente a
AMPA e essa via de tratamento da depressão. Além disso, também vale ressaltar
que a cetamina ainda apresenta o maior período com efeito após a infusão.
Neste mesmo estudo foi avaliada a capacidade da cetamina de
dessensibilizar os receptores AMPA frente a fosforilação, como ocorre quando há
grande quantidade de glutamato.
Figura 13 - Efeito na fosforilação dos receptores AMPA de hipocampo de roedores na presença de
cetamina ou imipramine com e sem pré tratamento de NBQX.
Os gráficos da figura 13 mostram que a taxa de receptor fosforilado cai na
presença de cetamina, como se houvesse uma grande quantidade de glutamato,
sugerindo como ela pode agir nele.
A partir desses estudos foi possível evidenciar que os inibidores de NMDA e
NR2B agem pela regulação da ação de receptores NMDA e AMPA.
Mecanismo de ação da cetamina[18]
O receptor do N-metil-D-aspartato (NMDA) é um receptor ionotrópico que é
ativado pelo glutamato/aspartato e seu agonista NMDA que possui importante
função na mediação de ações como: cognição, memória, plasticidade neural e
neurotoxicidade. Ele altera também o funcionamento dos receptores
dopaminérgicos, serotoninérgicos, colinérgicos e opióides, além dos canais de
sódio. A cetamina é um antagonista não competitivo do receptor NMDA, o qual é o
principal responsável pelos efeitos analgésicos; ela interfere na ação dos
aminoácidos excitatórios, como o glutamato e aspartato. O glutamato é liberado na
fenda sináptica por exocitose dependente de cálcio, onde pode atuar em diversos
receptores, incluindo o NMDA. Esse receptor, além do glutamato, também requer
glicina para abrir e é altamente permeável a cálcio, sódio e potássio.
A cetamina possui dois principais mecanismos de ação: o bloqueio de canal
aberto, levando a redução do tempo em que este permanece aberto e/ou a ligação
ao receptor fechado, diminuindo a frequência de abertura do canal. Doses altas de
cetamina levam a efeitos analgésicos e anestésicos pois há a ocorrência de ambos
mecanismos. Já as baixas concentrações causam bloqueio do canal fechado,
reduzindo o tempo médio durante o qual se encontra aberto por efeito alostérico.
Imagem 14 - mecanismos de ação da cetamina
O estresse diminui a neurogênese, principalmentea que ocorre no hipocampo. A
administração crônica de antidepressivos leva a um aumento no número de novas
células, mas não se tem controle sob as conexões novas a serem realizadas entre
os neurônios - que é um fator de extrema importância para a recuperação da
atividade cerebral, por isso o uso de cetamina se faz interessante.
Figura 15 - Cetamina agindo no receptor NDMA (1) modulando o receptor local de glicina. Ativa o
ácido propisóico (AMPA) na região de plasticidade neuronal. Começa a ação na liberação do
glutamato (Gln) que aumenta a excitabilidade de fatores neurotróficos no cérebro. Fonte: Ketamine:
leading the way toward fast-acting antidepressants. Abril, 2013.
Ao analisar especificamente as conexões e árvores dendríticas do neurônio
antes e após a depressão, nota-se tal mudança das conexões, devido a atrofia das
árvores na doença.
Imagem 16 - Árvores neuronais e sinapses em ratos em condições normais e após exposição a
estresse.[23]
BDNF
O BDNF, fator neurotrófico derivado do cérebro, é associado à memória,
capacidade cognitiva, concentração, volume de hipocampo e vulnerabilidade para
depressão. Tal molécula ajuda na manutenção de neurônios e no crescimento e
diferenciação de novos neurônios e sinapses.
Sob estresse contínuo e depressão, o BDNF no hipocampo diminui muito,
levando consequentemente a diminuição da memória, concentração e capacidade
cognitiva.. Grande parte dos antidepressivos, como o prozac, possuem efeito
reverso, levando a um aumento de BDNF, assim como a cetamina.
Estudos recentes apontam como esse fator é importante para o
desenvolvimento da depressão e bom andamento do tratamento. Por ser uma
proteína, BDNF pode sofrer polimorfismo genético, ou seja, sua forma e resposta a
diversos fatores pode ser diferente, individual, e tal forma de resposta pode ser
passada geneticamente às outras gerações.[22]
Figura 17 - O polimorfismo genético pode levar a uma mutação no gene expressor de BDNF. Vê-se,
na figura acima, um neurônio em uma pessoa com expressão normal de BDNF e um apresentando
polimorfismo genético negativo.[23]
Os danos estruturais causados pela depressão são reversíveis -
antidepressivos aumentam os fatores neurotróficos, muitas vezes conseguindo
reverter o dano estrutural e funcional causado.
Na imagem a seguir, vemos os resultados do uso de uma dose de cetamina, após
24 horas. As conexões ficam maiores e também mais funcionais.
Figura 18 - Efeito da Cetamina em 24h - aumento das conexões neuronais.[23]
A escolha da norcetamina
Figura 19 - A cetamina e a norcetamina
A escolha da norcetamina para nossas reações, ao invés da cetamina, se fez
devido a maior facilidade de realizar a reação com o dendrímero PAMAM quando se
trata de uma amina primária que uma secundária.
2. Objetivo e Justificativa
Devido a alta toxicidade da cetamina, é interessante, do ponto de vista
terapêutico, a criação de um novo fármaco ou nova formulação do mesmo, que
apresente propriedades biológicas semelhantes, porém com menor toxicidade que o
existente. Além disso, como há a possibilidade de um direcionamento maior da
molécula, este deve ser explorado, visto que sua toxicidade diminuiria. Unindo-se o
fármaco ao dendrímero espera-se também uma ação prolongada deste - o uso do
dendrímero como transportador da molécula pode gerar um pró-fármaco
dendrimérico que provocará liberação controlada do composto e, muito
possivelmente uma maior adesão do paciente ao tratamento, até mesmo por serem
administradas menos doses.
Para obtenção do novo fármaco serão unidos o PAMAM e a norcetamina por
latenciação, um método de modificação molecular citado na introdução.
3. Metodologia
Figura 20 - Esquema da primeira parte da reação a ser realizada. (Fonte: Estruturas desenhadas no
software ChemBioDraw)
A reação demonstrada acima deve ocorrer em meio básico, com piridina, pois a
piridina funciona como ativadora do anidrido succínico.
Figura 21 - Síntese do composto final.
O composto escolhido foi um análogo da cetamina, a norcetamina, devido ao
fato de que a amina primária desta torna a reação mais fácil de ocorrer. Possíveis
problemas devido a existência de dois anéis - estereoquimicamente falando - devem
ser contornados com o uso de excesso de norcetamina, visando um menor efeito do
impedimento estérico que possa vir a dificultar a reação. A proporção recomendada
para tal deve ser de 1,5 de norcetamina para cada amina livre do PAMAM.
Identificação da nossa molécula após a síntese
A purificação pós síntese é um passo muito importante e para realizar isso,
precisamos do maquinário específico para que o pró fármaco esteja o mais puro
possível.
Desta forma, concluímos que utilizar um HPLC conjugado à um
espectrômetro de massas duplo seja o caminho a ser seguido. O HPLC pela sua
eficiência em separar os conteúdos de uma solução. Este método é ideal para
avaliar os produtos da síntese de norcetamina.
O espectrômetro de massas serve para averiguar como o fármaco e o
dendrímero reagiram. Este espectrômetro deve ser do tipo que apresenta três
quadripolos, pois o dendrímero é uma estrutura bastante grande. Ao passar por 3
quadripolos gerando campos elétricos ortogonais, diversos fragmentos que geram
ruídos no detector são retirados antes de chegar à placa e não sendo isto o
bastante, um massas normal ficaria com seu detector cheio dos fragmentos
enormes dando muito trabalho para a limpeza posterior no mínimo inutilizando a
máquina por algum período de tempo.
Figura 22 - Perfil calculado da Norcetamina.
Conclusão
O custo causado pela doença chega a 100 bilhões anualmente nos Estados Unidos
da América. No Brasil, o SUS é cada vez mais sobrecarregado pela procura de
psiquiátricos, psicólogos e novos tratamentos - alternativos ou não - para a
depressão.
Devido ao fato de que os tratamentos convencionais levam de 15 dias a um mês
para começar a ter efeito, não levando em consideração o tempo necessário para
ajuste de dose - período ainda de risco ao paciente, a pesquisa e desenvolvimento
de uma molécula promissora que promova resultados mais rapidamente é
extremamente válida.
Com isso, o objetivo foi tentar, com os recursos que possuímos e conhecimentos
técnicos, fazer uma análise crítica e um planejamento racional.
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