Química de Infecção – UP8
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I. Antifúngicos
1. Antifúngicos que podem interferir com o ergosterol membranar
1.1. Estrutura e biossíntese do ergosterol
- Conhecer a estrutura do ergosterol e os passos mais importantes na sua biossíntese e mais
relevantes para as ações de fármacos antifúngicos.
Existem diferenças entre as membranas celulares dos
fungos porque são constituídas por esteróis diferentes, essenciais
para o funcionamento correto da maioria das enzimas da
membrana celular e transportadores de iões específicos.
Nos fungos predomina o ergosterol, enquanto nos mamíferos é o colesterol.
Na biossíntese do ergosterol e do colesterol o último composto que não apresenta ainda
estrutura esteroide escaleno. O escaleno é convertido a epóxido de escaleno pela escaleno
epoxidase, que posteriormente sofre ciclização a lanosterol (1º composto com estrutura
esteroide). O passo chave na biossíntese é a remoção do grupo 14α-metilo, catalisado pela
14α-desmetilase (alvo terapêutico dos antifúngicos
azoís), também conhecida por CYP51. Esta reacção
envolve 3 hidroxilações sucessivas do grupo 14α-metilo,
convertendo a álcool, aldeído e ácido carboxílico
sucessivamente. O grupo metilo é eliminado como ácido
fórmico para originar uma dupla ligação entre os C14 e
C15 do anel D.
Em seguida, a dupla ligação 14 é reduzida pela
14-redutase para formar uma junção trans entre os
anéis C e D. Posteriormente, a dupla ligação entre os C8
e C9 é isomerizada a uma dupla ligação 7 pela 8,7-
isomerase.
- Comparar a estrutura do colesterol e do ergosterol e compreender a importância da
diferença entre elas.
Embora os dois esteróis sejam semelhantes, a cadeia lateral é ligeiramente diferente, e
quando se constroem modelos 3D, o sistema de anéis do ergosterol é ligeiramente planar
devido à ligação dupla adicional no anel B esta diferença origina a base bioquímica da
selectividade tóxica para a maioria dos fármacos antifúngicos.
1.2. Azoles
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- Conhecer as características estruturais comuns dos azoles e a evolução dos fármacos deste
grupo.
As características químicas comuns dos fármacos deste grupo são a presença de um anel
aromático de 5 membros compostos por 2N (imidazóis) ou 3N (triazóis). Estes anéis estão
ligados a uma cadeia lateral através do N1, que contém pelo menos um anel aromático.
Os imidazóis tipo miconazol eram demasiado lipofílicos e tinham elevada ligação
proteica além de rápido metabolismo de 1ª passagem, o que levava a que atingissem baixos
níveis de concentração no sangue. Assim, tentou-se modificar as estruturas na busca de
compostos com menos lipofílicos e mais estáveis metabolicamente.
O cetoconazol apresentou melhorias nestas duas componentes, por isso foram
sintetizados vários análogos em que se modificava o anel de dioxolano presente na sua
estrutura.
Relacionou-se a instabilidade
metabólica com a presença do anel
imidazol, em que a substituição por
isósteros levou ao fluconazol, com um
anel triazol.
Os azoles provocam a
acumulação de vários 14α-
metilesteróis produzem alterações
na membrana celular e na atividade
das enzimas membranares, que leva a
inibição do crescimento e morte celular.
- Saber explicar o mecanismo de 14α-desmetilação do lanosterol.
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- Compreender a interacção dos azoles antifúngicos com a enzima 14α-desmetilase:
mecanismo molecular de acção, selectividade de acção e efeitos secundários/interacções.
Todos atuam pela inibição da 14α-desmetilase. O átomo N3
com propriedades básicas forma uma ligação com o ferro do grupo
heme do CYP450, numa posição que normalmente está ocupado
pelo oxigénio ativado. A restante estrutura interage com a
apoproteína, de forma a que exista uma seletividade relativa para
as desmetilases dos fungos.
Como os inibidores da 14α-desmetilase têm concentrações
médias inibitórias inferiores para os fungos em comparação á enzima humana, os esteróis 14-α
metilados não se acumulam em grande extensão na membrana celular human, mas podem
inibir outros CYP450.
Azoles Usos Exemplos
Com metabolismo de
primeira passagem lento ou
reduzido
São usados sistemicamente (cetoconazole, fluconazole,
itraconazole, voriconazole e
posaconazole)
Os restantes fármacos Disponíveis numa variedade de cremes e
pomadas para:
Tratamento tópico de infecções
dermatófitas.
Uso intravaginal para infecções vaginais
por leveduras.
(clotrimazole, tioconazole, terconazole,
butoconazole, econazole, oxiconazole,
sulconazole, miconazole, e
ketoconazole)
- Conhecer as estruturas e características dos principais azoles antifúngicos e suas
vantagens/desvantagens.
Cetoconazol
Imidazol 1º agente oralmente ativo e como tal usado para infeções sistémicas.
Necessita de um baixo pH no estômago para que ocorra absorção e como tal os antiácidos
diminuem a sua biodisponibilidade. É extensamente metabolizado pelo CYP3A4 e todos os
metabolitos são inativos.
É um inibidor potente do CYP3A4 e um fraco inibidor do CYP2C9 e liga-se fortemente á
glicoproteína P, sendo um substrato
e um inibidor da mesma.
Á medida que novos agentes
sistémicos apareceram o seu uso
passou a ser limitado a aplicações
tópicas.
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Fluconazol
Triazol que resultou da adição de um grupo polar hidroxilo e
de um heterocíclo mais polar ao tioconazole.
Ao contrário do cetonazol, a sua biodisponibilidade oral é
semelhante á IV e é um inibidor fraco do CYP3A4 e um inibidor potente do CYP2C9.
Tem fraca solubilidade aquosa, o que implica que infusões IV tenham
elevado volume foi desenvolvido um pró-fármaco mais solúvel, o
fosfofluconazole, um éster de fosfato que é rapidamente convertido a
fluconazole pela fosfatase alcalina.
1.3. Alilaminas e outros inibidores da esqualeno epoxidase
- Conhecer as estruturas químicas e as semelhanças/diferenças estruturais.
Apenas a Naftifina e a Terbinafina são quimicamente
alilaminas, no entanto, por causa do seu mecanismo
semelhante, a Butenafina e o Tolnaftato são incluídos
neste grupo. Podemos assim considerar que o grupo benzil
da Butenafina é um bioisóstero do grupo alil da Naftifina e
da Terbinafina. Já o Tolnaftato é um tiocarbamato mas que
possui um mecanismo de ação semelhante.
Actuam através da inibição da enzima esqualeno epoxidase, que provoca diminuição do
conteúdo total de esteróis na membrana celular do fungo e aumenta quantidade de
esqualeno na célula do fungo, que é tóxico quando presente em quantidades anormalmente
elevadas.
Os mamíferos também necessitam da enzima esqualeno epoxidase, mas a dos fungos é
mais sensível a estes fármacos selectividade.
- Conhecer as principais características dos fármacos deste grupo.
Naftifina 1º a ser descoberta mas que não é usada por via oral devido ao extenso
metabolismo de 1º passagem.
Terbinafina Disponível por via oral e tópica. Propriedade única da terbinafina é a sua
efectividade no tratamento de onicomicoses, por via oral, o fármaco por ser altamente
lipofílico redistribui-se do plasma para as unhas. É extensivamente metabolizada por várias
enzimas do CYP 450 e, apesar de não ser substrato da CYP2D6, é um forte inibidor desta.
Butenafina e Tolnaftatoapenas para aplicação tópica
1.4. Morfolinas – conhecer a estrutura e características.
A amorolfina é o único fármaco deste grupo. Inibe a biossíntese do
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ergosterol ao inibir as enzimas 14-reductase e 8,7 isomerase. A inibição destas enzimas
resulta na incorporação em membranas celulares fúngicas de esteróis, mantendo a dupla
ligação em 14 (que deveria ter sido retirada/reduzida pela 14-reductase) e /ou a dupla
ligação 8.
2. Disruptores membranares: polienos
- Conhecer as características estruturais comuns e relacionar o número de duplas ligações
conjugadas com a actividade biológica.
Os polienos são lactonas macrocíclicas com regiões hidrofílicas e hidrofóbicas distintas.
A região hidrofílica contém grupos alcool, ácidos carboxílicos e normalmente um açúcar. A
região lipofílica contém um cromóforo de 4 a 7 duplas ligações conjugadas. O número de
ligações conjugadas correlaciona-se diretamente com o grau de atividade antifúngica in vitro e
inversamente com a toxicidade nas células dos mamíferos. A anfotericina B é a mais
fungotóxica e a única usada sistemicamente.
- Compreender o seu mecanismo e a selectividade de acção.
Os polienos têm afinidade para as membranas que contenham esteróis, inserindo-se
nelas, destruindo as suas funções os polienos formam um “túnel” na membrana celular e
deixam passar os conteúdos de dentro para fora desta (tornam-se porosas) e a célula morre
devido à perda dos seus conteúdos( em especial de iões e pequenas moléculas orgânicas).
Os polienos demonstram uma maior afinidade para as células que contenham
ergosterol, em relação àquelas que contenham colesterol (caso das humanas).
As moléculas de polieno podem inserir-se individualmente em membranas
que contenham ergosterol, mas requerem uma formação prévia de micelas de
polienos.
Várias moléculas de anfotericina (5-10) agrupam-se e formam um canal A
região hidrofílica forma o interior do canal, alinhado com grupos OH (permite a
saída para o exterior de compostos polares (K+, açúcares e proteínas). A região
hidrofóbica forma a parte exterior, formada pelas cadeias alceno.
- Conhecer as estruturas e as propriedades físico-químicas (Ex: polaridade e solubilidade
aquosa) e relacioná-las com aspectos farmacocinéticos, com a via de administração e com a
sua toxicidade.
Nistatina
Primeiro polieno a ser usado no tratamento de infecções
fúngicas e é um conjugado tetraeno, usado por via tópica demasiado tóxica para uso
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sistémico, mas como tem baixa absorção por via oral pode ser administrado por esta via para
tratar infeções na boca e TGI.
Natamicina
Tetraeno para aplicação tópica nos olhos.
Anfotericina B
É um heptaeno. A nefrotoxicidade tem vindo a ser reduzida
pelas novas formulações (cápsulas lisossomais e complexos
lipídicos) que permitem elevar as doses. Como os polienos são
pouco solúveis em água a formulação para administração IV é um
complexo com o ácido desoxicólico.
3. Agentes que interferem nas paredes celulares (equinocandinas) - conhecer a estrutura
comum e características.
As equinocandinas são um
grupo de péptidos cíclicos com longas
cadeias laterais lipofílicas, por vezes
chamadas de lipopéptidos.
Interferem com a biossíntese da
parede celular através da inibição da enzima β-1,3-glucano sintetase.
O β-glucano é um polímero importante da parede celular dos fungos e a redução no seu
conteúdo enfraquece a parede celular, levando à rutura da célula.
Alterações na cadeia lateral com grupos mais volumosos → ↑ lipofilicidade
Caspofungina metabolizada por hidrólise nas 2 porções do
anel hexapéptido.
Anidulafungina não aparenta ser ativamente metabolizada
mas é lentamente degradada.
Micafungina é metabolizada pela sulfotransferase e pela
COMT (catecol-O-metiltransferase), sem interacções farmacológicas
significativas.
4. Antifúngicos que actuam por outros mecanismos (Ex: griseofulvina)
- Conhecer as estruturas e principais características
Antibiótico antifúngico sistémico natural que atua inibindo a produção de
quitina, cuja ausência, com a pressão osmótica interna provoca a lise da célula.
Quando dada oralmente, a griseofulvina incorpora-se nas células precursoras de
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queratina e, por fim, na queratina, impedindo o crescimento do fungo.
A griseofulvina liga-se á tubulina e interfere com o funcionamento do fuso mitótico,
inibindo a divisão da célula ou interagindo diretamente com a replicação do DNA.
Flucitosina
É um pró fármaco que é metabolizado pelos fungos
ao 5-fluoruracilo pela enzima citidina desaminase
(ausente nos humanos). O 5-FU é depois convertido a 5-
fluordesoxiuridina que é um inibidor da timidalato
sintase que interfere na biossíntese de proteínas e RNA.
Haloprogrina
É um acetileno iodado para uso tópico que interfere na biossíntese do DNA e na
respiração celular.
Ciclopirox
É uma piridinona hidroxilada que quelata iões polivalentes como o FE3+ o que causa
inibição de enzimas dos fungos dependentes de metais.
Ácido undecilénico
Usado na forma de sal para uso tópico, atua por interações não específicas com os
componentes da membrana celular dos fungos.
II. Antiprotozoários
1. Agentes contra a giardiase e tricomoniase
1.1 Metronidazole
- Conhecer a estrutura química e compreender a ativação deste pró-fármaco.
A ativação do pró-fármaco dá-se pela redução do grupo nitro
a um grupo hidroxilamina formam-se derivados reativos que
causam efeitos destrutivos nos componentes celulares. Entre os
radicais formados destaca-se o anião nitro, que
por sua vez reagem com o oxigénio para gerar
nitroaril e o anião radical superóxido. A redução
posterior do radical anião superóxido forma
peróxido de hidrogénio e a clivagem homolítica
deste forma os radicais hidroxilo.
- Compreender o mecanismo de formação de espécies reativas de oxigénio a partir de
compostos nitroarilo.
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Devido à facilidade do grupo nitro poder atuar como aceitador de um eletrão, origina-se
a espécie 1, em que o eletrão desemparelhado está deslocalizado sobre o azoto e sobre os
dois oxigénios. Em presença de oxigénio, a espécie 1 volta ao nitroderivado inicial originando
um radical superóxido.
Em anaeróbiose o produto intermediário 1
continua a reduzir-se, originando derivados nitrosos
(2) e posteriormente radicais nitróxido (3). Além
disso, a espécie 1 é básica e a sua protonação pode
originar a espécie 4 que se fragmenta num radical
arilo e numa molécula de ácido nitroso. As espécies
formadas nestas reações são mais tóxicas do que o
radical superóxido, o que explica o facto de os nitroderivados serem mais efetivos em
organismos anaeróbios.
- Conhecer as principais características, incluindo a metabolização a compostos activos.
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Forma 2 metabolitos principais:
Hidroxilação do grupo 2-metilo formando o 2-
hidroximetilmetronidazol (HM) conjuga-se com o
ácido glucorónico e o sulfato.
oxidação ao metronidazol ácido acétic
Ambos possuem atividade
- Conhecer a síntese química do metronidazole.
O metronidazol (2-metil-5-nitroimidazol-1etanol) sintetiza-se pela nitração com ácido
nítrico do 2-metilimidazol para formar 2-metil-5nitroimidazol. Este ao reagir com 2-cloroetanol
ou com etilenoxido transforma-se no metronidazol.
1.2. Tinidazole
- Conhecer a estrutura e características e semelhanças/diferenças em relação ao
metronidazole.
Em vez do 1-etanol possui um grupo 1-dietilsulfona. Tem um mecanismo de ação
paralelo ao do metronidazol e vias metabólicas similares, que levam á formação do grupo 2-
metil pela CYP3A4.
- Conhecer a síntese química do tinidazole.
O tinidazole (1-2(etilsulfonil)etil-2-metil-5-nitroimidazol) forma-se pela reação de
tosilação do 2-etilsulfonil etanol pelo cloreto de p-toluenosulfonil que forma 2-etoxisulfonil-p-
toluenosulfonato. O composto formado no passo anterior reage depois com o 2-metil-5-
nitroimidazol para formar o tinidazole
1.3. Outros antiprotozoários activos contra a giardiase e tricomoniase – conhecer as
estruturas, principais características e modo de activação e actuação
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Nitazoxanida
É um pró-fármaco, metabolicamente convertido numa tizoxanida desacetilada (TIZ)
Sofre uma redução (adquire 4 eletrões) do grupo 5-nitro resultando em vários intermediários
de vida curta, que podem incluir o derivado hidroxilamina. Estes
produtos reduzidos representam a forma ativa do NTZ.
O seu mecanismo de ação envolve a inibição da enzima
piruvato ferredoxina oxiredutase.
Ao contrário do metronidazole e tinidazole que fragmentam
o DNA, o NTZ e TIZ não causam fragmentação no DNA nem são
mutagénicos. Isto pode estar associado com o grande potencial
redox do NTZ - um nitrotiazole - em comparação com o potencial
baixo dos nitroimidazóis, como o metronidazole e tinidazole.
Os metabolitos adicionais do TIZ também incluem o glucoronido, que mostra alguma
atividade biológica e pequenas quantidades de um produto de hidroxilação aromático.
Furoato de Diloxanida
Administrada oralmente e hidrolizada no intestino
a diloxanida fármaco activo.
2. Agentes contra a leishmaniose (estibogluconato de sódio) - estrutura e principais
características.
Estibogluconato de sódio
Elevada solubilidade aquosa IM ou IV. Composto
pentavalente antimónio que inibe o processo energético como o
catabolismo da glucose e as enzimas glicolíticas e assim a
formação de ATP e GTP.
Miltefosina
Alternativa ao estibogluconato de sódio. Mecanismo de ação
desconhecido, mas as evidências apontam para uma acção directa nas fases
proamastigota e amastigota do ciclo de vida.
3. Agentes anti-tripanossoma – conhecer as estruturas e principais características físico-
químicas dos fármacos anti-tripanossoma e relacioná-las com o seu mecanismo de acção e
farmacocinética.
Suramina de sódio
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Bis-naftilureiahexasulfonada. Tem alta afinidade para um nº de enzimas críticas do
patogénico (desidrogenases e cinases). Inibidor da DHFR Enzima crucial no metabolismo dos
folatos, e da timidina cinase. É também inibidor das enzimas glicolíticas, inibindo assim a
glicólise e bloqueando as fontes de energia do patogénio lise.
Tem natureza altamente iónica, por isso não atravessa a BHE e é altamente solúvel em
água.
Isetionato de pentimidina
Sal com elevada solubilidade aquosa disponível para
administração IV e aerossol. O mecanismo de ação não está totalmente clarificado mas parece
assentar num a ligação seletiva ao DNA dos parasitas Typanosoma
Noutras espécies também se liga e inibe a topoisomerase. Sofre elevada acumulação no
organismo.
Biossíntese de poliaminas
As poliaminas,
espermidina (5.118) e espermina (5.119), e o seu precursor, putrescina (5.120), são
importantes reguladores do crescimento
celular, divisão e diferenciação. As células com
rápido crescimento têm níveis de poliaminas
muito mais elevados que as células com
crescimento lento.
A natureza policatiónica das poliaminas
pode ser responsável pela sua interação com
estruturas celulares que têm grupos
carregados negativamente (DNA).
A ornitina descarboxilase, enzima que
cataliza a conversão de ornitina em putrescina
(5.120) faz parte do passo limitante da
biossíntese das poliaminas.
A espermidina (5.118) é produzida, por catálise da spermidina sintase, pela reacção da
putrescina com S-adenosilhomocisteamina (5.122) , a qual deriva da descarboxilação da S-
adenosilmetionina (5.121).
Outra a espermina sintase, catalisa a reacção da espermidina com 5.122 para produzir
espermina (5.119). Como as poliaminas são importantes para o rápido crescimento celular a
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inibição do crescimento delas por inibição das enzimas da via biossintética é um alvo de alguns
agentes antimicrobianos.
Eflornitina (difluorometil ornitina)
O difluorometil ornitina é um inibidor suicida da ornitina
descarboxilase (ODC), uma enzima dependente do fosfato de
piridoxal.
A alquilação da enzima bloqueia a síntese de putrescina.
A ODC dos mamíferos também pode ser inibida, mas devido ao
rápido turnover não produz efeitos sérios adversos.
Como o fármaco é de natureza zwitteriónica (um aminoácido),
limita a administração oral pois é rapidamente excretado e pouco absorvido.
Nifurtimox
Pensa-se que sofre redução seguida de oxidação, e o processo gera ROS.
Benzonidazole
Propôs-se que sofre transferência de um eletrão para o grupo nitro, que dismuta para dar
novamente o nitroimidazol e o nitrosoimidazol. O nitrosoimidazol sofre adição nucleofílica pela
tripanotiona, o que leva à depleção da tripanotiona
Melarsoprol
Organoarsénico arsénio trivalente reage rápida e
reversivelmente com proteínas contendo um grupo sulfidril. A enzima com a qual o fármaco
reage, está envolvida na glicólise, resultando na inibição da piruvato cinase.
Mais recentemente foi proposto um mecanismo de ação que resulta na
inibição da tripanotiona redutase, através da formação de um complexo
estável entre melarsoprol e tripanotiona.
O melarsoprol reage com a sulfidril cisteína da tripanotiona para formar um aducto
estável. O suporte deste mecanismo é a acção sinérgica
do melarsoprol com eflornitina que produzem o bloqueio
sequencial da síntese de tripanotiona.
4. Anti-maláricos
4.1. Introdução
- Conhecer o desenvolvimento dos fármacos anti-maláricos.
Quinina, substância de sabor amargo, (derivado 4-
quinolinometanol com um anel quinuclidina substituído) 1º
antimalárico conhecido. Isolada a partir da casca da quinquina (ou cinchona) que quando
colocada numa solução aquosa, era capaz de curar a maioria das formas de malária.
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Para este composto, o estereoisómero no C9 também é efetivo como antimalárico, no
entanto, é mais tóxico, mas tem utilidade como antiarrítmico.
9-Aminoacridinas (sozinhas exibiam atividade antibacteriana) 2º classe de químicos
importantes no desenvolvimento de antimaláricos
sintéticos Quinacrina (derivado 9-aminoacridina)
tem fraca atividade antimalárica.
Mais tarde procuraram-se alternativas para a
quinina, sabendo REA da quinina e as similaridades
químicas com a quinacrina.
- Conhecer as semelhanças e diferenças estruturais dos fármacos anti-maláricos e
consequências na sua bioactividade.
As 4-aminoquinolinas (cloriquina e hidroxicloroquina)
são estruturalmente similares à parte direita da estrutura da
quinacrina. As 8-aminoquinolinas (pamaquina e primaquina)
têm o núcleo metoxiquinolina da quinina e quinacrina.
As quinolina-4-metanol (mefloquina e halofantrina)
mostram similaridade à porção 4-quinolinemetanol da
quinina.
4.2. Quinolinas 4-substituídas
4.2.1. Estruturas e similaridades estruturais – conhecer
as estruturas e aspectos
estruturais em comum.
A esta classe pertencem Quinina, Cloroquina,
Hidroxicloroquina, Mefloquina, Halofantrina e
Lumefantrina.
Não partilham apenas a similaridade estrutural
mas pensa-se que tenham mecanismos de acção
similares, que sejam eficazes no mesmo estágio do
parasita e podem partilhar semelhanças nos
mecanismos de resistência.
4.2.2. Mecanismo de acção – compreender as diversas hipóteses explicativas da sua
actuação (Ex: hipótese base fraca e outras).
Existem vários mecanismos intercalação no DNA, a hipótese da base fraca e a hipótese
da ferriprotoprofirina e a existência de um anel
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aromático planar que ajuda a intercalar o fármaco entre as bases do DNA.
Mecanismo mais aceite A hemoglobina é transportada em vacúolos do plasmódio, onde
a digestão da mesma fornece ao organismo uma fonte de aminoácidos. Um desses produtos é o
heme livre (hematina), uma substância tóxica para as células do plasmódio, que no vacúolo é
polimerizada a hemozoína.
A forma dimérica da hemzoína é um biocristal insolúvel sem efeito no plasmodium.
Demonstrou-se que as quinolinas se ligam à hematina través de um complexo fármaco-
heme(solúvel) onde o anel aromático da quinolina se liga ao núcleo de porfirina através de
ligações π O complexo solúvel formado vai fazer com que se acumule a hematina tóxica
impedindo a formação de hemozoína.
A acumulação de quinolinas-4-substituídas nos vacúolos acídicos é baseada no facto desses
fármacos serem bases fracas, como é indicado pelos seus valores de pKa O fluído extracelular
do parasita está a pH 7,4 e, como tal, a base fraca vai-se mover em direção ao pH mais acídico
dos vacúolos, atingindo concentrações muito mais altas do que as no plasma.
De um modo geral, esta classe de fármacos interfere com a ferriprotoporfirina IX, ou
hemina, que é um dos pigmentos da degradação oxidativa da hemoglobina e que lesiona as
membranas do parasita, pela peroxidação dos fosfolípidos da membrana.
4.2.3. Quinina – conhecer a estrutura e características (estereocentros; substituintes em C9 e
a actividade biológica; REA; formação de metabolitos e a sua actividade biológica).
A quinina é um alcaloide com 4 centros estereoquímicos (em C3, C4, C8 e C9). Quinina
(configuração absoluta de 3R:4S:8S:9R), a quinidina (configuração absoluta: 3R:4S:8R:9S) e os
seus isómeros ópticos tem actividade antimalárica, enquanto os seus epímeros C-9 são inactivos,
ou seja, os epímeros contendo 3R:4S:8R:9R e/ou 3R:4S:8S:9S são inactivos.
REA Modificação do alcóol 2º em C9, através de oxidação, esterificação ou processos
similares, diminui a atividade. A porção quinuclidina não é necessária para a actividade. Uma
amina terciária alquil em C9 é importante.
A quinina é metabolizada no fígado pela CYP3A4 a um derivado 2´-hidroxi, seguido de
hidroxilação no anel quinuclidina, com formação de derivado 2,2´-dihidroxi como metabolito
principal tem baixa actividade e é rapidamente excretado.
A quinidina, o isómero (+) da quinina, mostrou mais eficácia no combate da doença, mas
tem efeitos indesejáveis a nível cardíaco.
4.2.4. Cloroquina – conhecer a estrutura, características e REA.
O cloro na posição 8 aumenta a actividade.
Alquilação em C3 e C8 diminui atividade.
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Substituição de um dos grupos N-etil por hidroxietil produz a hidroxicloroquina, com
reduzida toxicidade mas pouco usado, exceto na artrite reumatoide.
Administrada normalmente como mistura racémica. Bem absorvida pelo TGI e
distribuída em muitos tecidos, sendo eliminada lentamente.
Sofre N-desalquilação no metabolismo pelo CYP2A4 e CYP2D6.
4.2.5. Mefloquina
- Compreender o objectivo que levou à sua síntese e utilização.
Sintetizado com o objetivo de bloquear o local de metabolismo da quinina, com
introdução de um grupo quimicamente estável, CF3
- Conhecer estrutura (Ex: estereoquímica) e principais características (Ex: natureza lipofílica).
Tem 4 isómeros óticos, todos com atividade semelhante.
Metabolizada lentamente pela CYP3A4 por oxidação ao seu
metabolito principal inactivo, carboximefloquina.
Natureza lipofílica contribui para a forte ligação aos
tecidos e clearance lenta, apesar do fármaco não se acumular após administração prolongada.
Tem alta afinidade para as membranas dos eritrócitos.
4.2.6. Halofantrina – conhecer a estrutura, principais características, incluindo a
estrutura do seu metabolito e a sua actividade biológica.
Membro da classe 9-fenantrenometanol, tem um centro
quiral mas, existem pequenas diferenças entre os enantiómeros,
sendo o fármaco usado como uma mistura racémica.
Atua por um mecanismo semelhante ás 4-aminoquinolinas. Metabolizada via N-
desalquilação a desbutilhalofantrina pela CYP3A4, e o metabolito é mais ativo que o composto
de origem.
É insolúvel e eliminado nas fezes (pouca absorção oral) Refeição rica em lipídos
aumenta a velocidade e a extensão da absorção. Tempo de meia vida da halofantrina e
desbutilhalofantrina tende a ser prolongado desenvolvimento de resistências;
4.3.8 - Aminoquinolinas
- Conhecer as estruturas, compreender o mecanismo de acção (autoxidação do grupo 8-
amino) e o metabolismo.
A pamaquina (8-aminoquinolina) foi o primeiro fármaco
introduzido para o tratamento da malária mas tem sido
substituído pela primaquina.
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O mecanismo de acção das 8-aminoquinolinas não totalmente conhecido no entanto, a
primaquina pode gerar ROS via auto-oxidação do grupo 8-amino. Foi proposta a formação do
anião radical no grupo 8-amino.
A primaquina é quase totalmente metabolizada pelo CYP3A4 metabolito principal é a
carboxiprimaquina. Também podem aparecer metabolitos conjugados e pequenas
quantidades de N-acetilprimaquina e hidroxilações aromáticas.
4.4. Pirimetamina e outros interferentes na via dos folatos e associações
- Conhecer as estruturas e as principais características.
Existe uma diferença entre a sensibilidade do fármaco e afinidade da enzima
dihidrofolato redutase (DHFR) entre humanos e parasitas Plasmodium.
Inibidores da DHRF bloqueiam a reação que transforma deoxiuridina monofosfato
(dUMP) em deoxitimidina monofosfato (dTMP) no final do percurso da síntese da pirimidina.
A metilação requer N5 e N10-metileno-tetrahidofolato como um transportador de
carbono, que é oxidado a dihidrofolato. Se o dihidrofolato não consegue ser reduzido a
tetrahidrofolato (THF), este passo essencial na síntese do DNA ficará paralisado.
O fármaco antimalárico inibidor da DHFR é um inibidor competitivo e portanto uma
estrutura análoga do folato.
A substituição do folato 6-OH por um grupo amino nestes análogos, aumenta a
afinidade para a enzima.
Pirimetamina
Inibidor potente da DHFR que combinada com
uma sulfonamida de longa acção (sulfadoxina),
bloqueia a síntese de dihidrofolato por bloqueio da
incorporação do PABA no dihidrofolato.
As enzimas do plasmodium que catalizam a
síntese do ácido fólico diferem das enzimas
encontradas noutros organismos Uma proteína
bifuncional única presente no plasmodium cataliza a
fosforilação do 6- hidroximetil-7,8-hidropterina e a
incorporação do PABA no ácido dihidropteroico.
Uma segunda enzima bifuncional cataliza a redução
do ácido dihidropteroico e a síntese do ácido
timidilico Sinergismo na combinação destes 2
fármacos
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Atovaquona-Proguanil
Tem sido combinada com o proguanil os 2
fármacos exibem sinergismo porque o proguanil reduz a
concentração eficaz da atovaquona necessária para
danificar a membrana mitocondrial e a atovaquona
aumenta a eficácia do proguanil mas não o do seu
metabolito activo.
A atovaquona atua dentro da mitocôndria do plasmodium, enquanto o proguanil é um
antifolato ativo no citoplasma.
O proguanil funciona como um pró-fármaco, sendo a forma activa (o cicloguanil) que
actua como um inibidor da DHFR.
A atovaquona é bastante lipofílica e tem uma entrada lenta no plasmodium
Resistencias.
- Compreender a importância do cicloguanilo no desenvolvimento da pirimetamina.
Foi a partir da forma ativa do pró-fármaco proguanil (cicloguanilo) que se chegou á
pirimetamina.
4.5. Artemisina e derivados
- Conhecer as estruturas e compreender a importância do endoperóxido e o mecanismo de
acção radicalar.
Artemisina e derivados sintéticos e semissintéticos (artemeter, arteeter, artefler,
artesunato) são utilizados no tratamento da malária.
Uma característica estrutural comum a todos estes compostos é a presença de um
grupo R-O-O-R, sem o qual não existe actividade antipalúdica. São compostos por sistemas de
anéis 1,2,4-trioxanos ou 1,2 -dioxanos. São activos devido ao endoperóxido.
A ação antimalárica deve-se a 2
mecanismos 1º formação de radicais livres,
não pela geração de ROS, mas sim associados
ao endoperoxido, possivelmente envolvendo
um radical de carbono; é proposto que o
grupo heme na forma de hemozoina dentro
do vacúolo digestivo é uma fonte de Fe II que
reage com o peroxido para gerar um radical
oxi e FeIII, provocando a rotura homolítica da
ligação O-O, formando os radicais 1 e 2. O
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radical de carbono (3 e 4) é depois formado pelo radical oxi e vai ser letal para o plasmodium.
Os radicais de carbono das artemisinas podem formar adutos covalentes com proteínas
específicas associadas a membrana dos eritrócitos infetados.
O 2º mecanismo aponta para uma ativação do endoperóxido via mecanismo
dependente de ião e as artemisinas ativadas atacam selectivamente na Ca2+-ATPase do reticulo
sarcoplasmatico/endoplasmático do Plasmodium falciparum, alterando as reservas de cálcio.
- Conhecer as principais características físico-químicas (Ex: hidrofobicidade e incorporação
nas membranas do plasmódio).
As artemisinas são hidrofóbicas, com a excepção do artesunato
que está disponível como um sal de hemisuccinato solúvel em água, e
são divididas/repartidas na membrana do plasmódio.
Têm acção curta, com tempos de meia vida curtos.Têm sido
usadas em combinação com outros fármacos, estes de longa duração,
para redução da resistência (ex: cloroquina-artemisina; artesunato-
sulfadoxina-pirimetamina;).
III. Anti-helmintícos
1. Benzimidazoles
- Conhecer as estruturas químicas dos principais benzimidazoles anti-helmínticos e as suas
propriedades físico-químicas e importância na absorção por via oral.
Dois mecanismos de ação foram propostos para os benzimidazoles:
Inibição da fumarato redutase que é responsável pela oxidação do NADH a NAD. Esta
inibição desacopla a fosforilação oxidativa importante para a produção de adenosina
trifosfato.
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O principal mecanismo está associado à ligação destes fármacos á proteína tobulina,
impedindo a polimerização a microtúbulos. A tubulina é proteína dimérica que se encontra em
equilíbrio dinâmico com os microtúbulos poliméricos. A ligação á tubulina impede a auto-
associação das subunidades e cria um “capeamento” na extremidade do microtubulo. Com a
dissociação da microtubulina ocorre a diminuição do comprimento dos microtúbulos.
Apesar dos benzimidazóis também se poderem ligar á tubulina dos mamíferos, quando
usados como anti-helmínticos eles são letais para os helmintas, com mínimos efeitos para o
hospedeito seletividade está associada à diferente farmacocinética entre a ligação aos 2
tipos de proteína tubulina.
Os benzimidazóis têm baixa solubilidade aquosa e como tal são mal absorvidas por via
oral, a qual é aumentada quando administrados com refeições ricas em gordura. A má
absorção por via oral é no entanto benéfica, pois eles são usados para infeções intestinais. A
pequena parte que é absorvida sofre rápido metabolismo no fígado e é excretado na bílis. O
composto original é rápida e completamente metabolizado por processos oxidativos e
hidrolíticos. As reações de fase I são catalisadas pelo CYP-450 e depois podem sofrer reações
de conjugação.
- Conhecer as suas principais características, incluindo as estruturas dos metabolitos.
Albendazol
Duas características únicas:
A presença do substituinte tioéter na posição 5
aumenta a oxidação do enxofre.
O metabolito inical albendazole sulfóxido é um potente
anti-helmíntico.
A oxidação inical é catalisada pelo CYP3A4 e pelo CYP1A2
e por monooxigenases contendo flavina, dando origem a um
composto que se liga ás proteínas plasmáticas.
A oxidação posterior pelo CYP450 forma sulfona que é inativa. Metabolitos adicionais da
sulfona incluem a hidrólise do carbamato à amina e a oxidação da cadeia lateral 5 – propil, no
entanto formam-se em menor quantidade.
Mebendazol
Metabolismo principal redução do 5-carbonil a um álcool secundário, o que aumenta a
solubilidade aquosa. Um metabolito adicional de fase I corresponde á hidrólise do carbamato.
O álcool secundário e a amina sofrem conjugação (reação fase II). Atividade reside no
composto inicial e não nos metabolitos.
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Tiabendazol
Sofre hidroxilação aromática na posição 5 pela CYP1A2 O fenol resultante é
conjungado a um conjugado glucoronido e sulfato. O metabolito inical e um menor resultante
da metilação do N1, reação de fase II, têm efeitos teratogénicos.
2. Dietilcarbamazina (e piperazina) – conhecer as estruturas e características.
O mecanismo de ação da dietilcarbamazina (DEC) é ainda
desconhecido Julga-se que o DEC é a forma ativa do fármaco,
com um rápido início de ação, no entanto, o fármaco é inativo in vitro o que sugere a ativação
por um componente celular deve ser importante para a sua ação anti-helmíntica.
Foram sugeridos 3 mecanismos de ação diferentes:
Envolvimento das plaquetas sanguíneas desencadeado pela ação de antigénios
excretórios filariais. Ocorre uma reação complexa entre o fármaco, o antigénio e as plaquetas.
Provoca danos morfológicos na microfalaria. Estes consistem na perda da bainha celular,
expondo determinantes antigénicos aos mecanismos de defesa imunológica. Os danos severos
que ocorrem na microfalaria levam à sua morte.
Inibição da polimerização de microtúbulos e rutura dos microtúbulos pré-formados.
Interferência com o metabolismo do ácido araquidónico.
A dietilcarbamazina é conhecida por ter acções anti-inflamatórias que envolvem o
bloqueio da ciclooxigenase e da leucotrieno A4 sintase. Esta ação parece alterar a adesão
vascular e celular e a ativação celular, o que sugere uma relação entre o mecanismo 1 e 3.
O metabolismo da dietilcarbamazina leva à
formação de alguns compostos e a pequenas
quantidades de metilpiperazina e piperazina Todos
inactivos.
3. Ivermectinas
- Conhecer a origem e a estrutura química (lactona macrocíclica; importância da redução da
ligação C22-23).
É extraída do Streptomyces avermitilis. As
avermectinas naturais são lactonas macrocíclicas de
16 membros, numa proporção de 80:20 de
avermectina B1α E B1β que após redução da dupla
ligação C-22-23 dão origem à ivermectina (IVM) que é
uma mistura na proporção de 80:20 de
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dihidroavermectina B1 e B1, respectivamente. O composto natural tem pouca atividade, mas
a IVM é bastante ativa.
Incorporam na sua estrutura uma porção de espirocetal (dioxaespiroundeceno), uma de
hexahidrobenzofurano funcionalizado e um grupo hidroxilo em C-13 que está glicosilado.
O seu mecanismo de ação enviolve 2 ações:
Acção indireta na motilidade da microfalaria que é reduzida, o que permite a adesão
das células citotóxicas do hospedeiro, resultando na eliminação do parasita. Esta ação ocorre
pela possibilidade da IVM atuar como agonista do GABA ou como indutor do influxo dos canais
de Cloro, levando a hiperpolaização e paralisia muscular, sendo a indução do influxo de muito
maior importância. Ligação irreversível ao canal glutamato-cloro do Haemonchus contortus
enquanto este está numa conformação aberta, leva a que a conformação permaneça aberta e
ocorra transporte de iões entre a membrana levando á ação paralisante.
Degeneração da microfilariae no útero.
- Conhecer as suas características físico-químicas e consequências farmacocinéticas (Ex:
rápida absorção e ligação a proteínas plasmáticas) e outras características relevantes.
Devido à sua hidrofilia, não conseguem atravessar a BHE dos mamíferos. São
rapidamente absorvidas e ligam-se em grande extensão às proteínas plasmáticas
Excretadas na urina ou fezes na forma inalterada ou na forma dos metabolitos
monossacáridos 3’-O-desmetil-22,23-dihidroavermectina B1 ou dihidroavermectina B1.
A absorção é significativamente afetada pela presença de álcool que pode mais que
duplicar a absorção.
4. Oxamniquina (também em Patrick – p. 219-223) – conhecer a origem, estrutura e sua
activação, o mecanismo molecular de actuação, a REA e outras características (Ex:
metabolismo).
Estruturalmente semelhante á Hicantona, a qual já não é utilizada devido
pela sua toxicidade severa e efeitos teratogénicos.
O desenvolvimento da oxamniquina partiu do estudo da estrutura tricíclica
lucantona e stibocaptato efetivos contra algumas formas de esquistossomose, mas tóxicos e
nos quais era necessário várias administrações diárias.
O objectivo era chegar a um composto com maior atividade, espectro de ação mais
alargado, poucos efeitos adversos e activo oralmente.
A lucantona foi considerado o composto líder por possuir absorção oral e o sistema
tricíclico foi simplificado retirando-se 2 anéis deu origem ao mirasan que retém o anel
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aromático direito com as cadeias laterais metil e -aminoetilamino em posição para uma em
relação à outra.
A variação dos substituintes demonstrou que um substituinte cloro electronegativo
posicionado no local onde antes existia um enxofre era benéfico para a atividade.
A cadeia lateral -aminoetilamino é importante para a ligação ao recetor e pode adotar
uma conformação particular de forma a ligar-se eficientemente Decidiu-se então restringir o
número de conformações possível ao incorporar a cadeia lateral num anel
(aumento da rigifez), o que aumenta a probabilidade de interatuar com o
alvo na conformação correta.
A estrutura bicíclica (I) contém um dos lados das ligações da cadeia
lateral fixa num anel para evitar a rotação nessa mesma ligação o que levou
a um aumento significativo na atividade.
O maior aumento da rigidez originou a estrutura (II) no qual 2 das ligações da cadeia
lateral estão estabilizadas aumentou ainda mais a atividade.
Foram feitas modificações a esta estrutura:
O padrão de substituição no anel aromático não pode ser alterado
e é essencial para a atividade, apesar de alguns substituintes poderem
ser alterados.
Substituição do cloro por outro substituinte mais eletronegativo
aumenta a atividade, sendo o grupo nitro o melhor substituinte. Um anel
aromático altamente deficiente em eletrões puxa o par de eletrões
desemparelhado do azoto para o anel, reduzindo a sua basicidade.
Isto pode aumentar o pKa do fármaco que passa a estar menos
ionizado e mais capaz de atravessar as membranas.
As melhores atividades são conseguidas quando o azoto da cadeia lateral é secundário.
O grupo alquilo no azoto pode ser aumentado até um
máximo de 4 carbonos com um correspondente aumento de
atividadeCadeias maiores levam a uma redução de atividade.
Grupos acilos eliminaram a atividade por completo o que realça a
importância do azoto, que está ionizado e interage com o recetor
através de uma ligação iónica. Ramificação da cadeia alquilo
aumenta a atividade devido a aumentarem as interações de van
der Waals com uma região hidrofóbica do local de ligação.
Alternativamente, isto pode aumentar a lipofilicidade do fármaco
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tornando mais fácil a sua passagem através das membranas. Colocar um grupo
metilo na cadeia lateral elimina a atividade pois provoca um bloqueio
conformacional que impede a adoção da conformação ativa Aumentar o
comprimento da cadeia lateral com grupos metileno extra elimina a atividade.
A estrutura ideal (III) tem um centro quiral sendo a atividade de um dos
enantiómeros muito superior ao do outro.
Também se formou uma estrutura (IV) na qual a cadeia lateral está
completamente incorporada no anel, restringindo drasticamente o número de
conformações possíveis, obtendo-se uma boa atividade verificou-se que
um grupo cloro fornece melhor atividade do que um grupo nitro, podendo-se
encontrar em qualquer uma das posições orto possíveis relativamente ao
grupo metilo.
Foi proposto que outro grupo metilo adicionado à estrutura (V)
pode interagir com o anel piperazina fazendo com que haja torção para
fora do plano dos 2 anéis exteriores (bloqueador conformacional),
aumentando a atividade. Apesar do composto V ser 3 vezes mais potente
do que o III, foi este o selecionado para prosseguir a investigação devido
a possuir menor toxicidade.
O grupo metilo em III é hidroxilado para formar um composto
hidroximetileno. Como tal a estrutura III foi considerada um pró-fármaco
e a substituição do grupo metileno por um grupo hidroximetileno deu
origem à oxamniquina que forma uma ponte de hidrogénio extra com o
recetor.
Mecanismo de Acção
A oxamniquina é ativada por
esterificação a um éster biológico que se
dissocia espontaneamente a um eletrófilo
que alquila o DNA dos helmintas levando à
inibição irreversível do metabolismo do
ácido nucleico. Outras reacções metabólicas
consistem em oxidações que levam à sua
inativação.
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5. Praziquantel – conhecer a estrutura química (Ex: isómero activo) e outras características
(Ex: metabolismo).
O praziquantel é um derivado isoquinolina, em que a maior parte da atividade se
encontra no enantiómero levo.
O seu mecanismo de ação envolve a redistribuição do Ca2+ por ação directa ou indirecta.
No caso de helmintas encontrados no lúmen intestinal do hospedeiro, o fármaco leva à
contração muscular e a paralisia, resultando na expulsão do
parasita. Adicionalmente, o praziquantel inibe o metabolismo
do fosfoionositído paralisia do parasita.
Nos parasitas intravasculares induz o dano no seu
tegumento, o que leva a que os antigénios do parasita sejam
atacados pelos anticorpos do hospedeiro.
Os metabolitos são menos ativos ou inativos e consistem
em compostos hidroxilados metabolito predominante no soro
é o 4-hidrociclohexilcarboxilato monohidroxilado, enquanto que
na urina 50 a 60% do praziquantel existe na forma di- hidroxilada e conjugada. As reacções de
hidroxilação são catalisadas pelo CYP2B6 e CYP3A4.
6. Pamoato de pirantel – conhecer a estrutura e características e compreender porquê se
utiliza na forma de pamoato.
É usado na forma de sal palmoato porque é bastante insolúvel e não é
rapidamente absorvidoutilidade no tratamento de helmintas intestinais.
Atua também como agente bloqueador neuromuscular despolarizante que
activa os recetores nicotínicos e inibe a colinesterase, levando à paralisia do helminta.
7. Outros – metrifonato e niclosamida – conhecer as estruturas.
Metrifonato
Composto organofosfato altera a actividade da colinesterase nos nemátodos →
paralisando o parasita no estado adulto e levando a sua morte.
Devido à sua actividade contra a enzima colinesterase usado no tratamento de
Alzheimer.
Niclosamida
Derivado salicilamida que inibe a fosforilação oxidativa no parasita