BIOTRANSFORMAÇÃO

Modificação da estrutura molecular de um fármaco por meio de reações

metabólicas enzimáticas, gerando uma nova substância química - o metabólito.

BIOTRANSFORMAÇÃO

BIOTRANSFORMAÇÃO

- Evolução: Metabolismo oxigênio > síntese de compostos endógenos > biotransformação de fitotoxinas > biotransformação de químicos industriais - Características das enzimas de biotransformação Famílias de enzimas Falta de especificidade de substrato (vant x desvant) Metabolismo de compostos endógenos Localizadas principalmente no fígado Retículo endoplasmático e mitocôndria (Fase I) Retículo endoplasmático e citossol (Fase II)

REAÇÕES DE FASE I:

funcionalizam grupos reativos para a reação de fase II Oxidação (95%) Redução Hidrólise

ENZIMAS DE FASE I

• Citocromo P450 • Epóxido Hidrolase • Aldeído Desidrogenase • Álcool Desidrogenase • Monoamina Oxidase • Flavina-monooxigenase • Prostaglandina H Sintase • Xantina Oxidase • Carboxilesterase

REAÇÕES DE FASE II

Reações de conjugação com grupos hidrofílicos Dificultam interação com receptor ou enzima

ENZIMAS DE FASE II

• Uridina glucuronosil transferase • Glutationa S-transferase • N-acetil transferase • Metil transferase

BIOTRANSFORMAÇÃO (FASE II)

BIOTRANSFORMAÇÃO

BIOTRANSFORMAÇÃO

Citocromos P450 (CYP)

- Principais enzimas de biotransformação - Presente em todas as formas de vida estudadas até agora

- Indutíveis por diversos compostos ambientais - Nome devido ao espectro peculiar com absorção máxima em 450 nm - Nomenclatura baseada na semelhança entre sequências de aas. Superfamília (10%) CYP Família (40%) CYP1 Subfamília (70%) CYP1A Membros individuais CYP1A1

Citocromos P450 (CYP)

Citocromos P450 (CYP)

Citocromos P450 (CYP)

Citocromos P450 (CYP)

INDUTORES ENZIMÁTICOS INDUTOR FÁRMACOS AFETADOS

Benzopireno Teofilina

Barbitúricos Barbitúricos, cloranfenicol, cortisol, clorpromazina, cumarínicos, estradiol, testosterona, fenilbutazona, fenitoína

Fenilbutazona Cortisol, digitoxina

Rifampicina Cumarínicos, digitoxina, metoprolol, glicocorticóides, metadona,

anticoncepcionais orais, propranolol

INIBIDORES ENZIMÁTICOS INIBIDOR FÁRMACOS AFETADOS

Cloranfenicol Antipirina, dicumarol, tolbutamida

Cimetidina Clordiazepóxido, diazepam, warfarina

Cetoconazol Ciclosporina, astemizol, terfenadina

Fenilbutazona Fenitoína, tolbutamida

Grapefruit Alprazolam, atorvastatina, ciclosporina, cisaprida

Dissulfiram Antipirina, álcool, fenitoína, warfarina

Álcool Clordiazepóxido, diazepam, metanol

FARMACOGENÉTICA A. MOTULSKY (University of Washington - JAMA, 165: 835, 1957) A. VOGEL (Free University of Berlin - Ergebn. Inn. Med. U. Kinderh, 12: 52, 1959)

FARMACOGENÔMICA

“A  Farmacogenética  trata  das  respostas  farmacológicas e de suas modificações

por  influências  hereditárias”.

WERNER KALOW (University of Toronto) in:

Pharmacogenetics - Heredity and response to Drugs 1962

VARIABILIDADE TERAPÊUTICA

Reações Adversas

• Causa de 2 milhões de internações • Uma das principais causas de morte (100.000 mortes

nos EUA) • Difícil determinação de quem terá reação adversa • Sistema de administração não individualizada

VARIABILIDADE TERAPÊUTICA

Dose

Con

cent

raçã

o pl

asm

átic

a de

feni

toín

a (m

g/L)

Lund, L. in: Biological effects of drugs in relation to their plasma concentration. D.S. Davies and B.N.C. Prichard, Macmillan, London and Basingstoke,1973, pp: 272-273

CME

CT

VARIABILIDADE INDIVIDUAL

FARMACOCINÉTICA E FARMACODINÂMICA

VARIABILIDADE FARMACOCINÉTICA Caracterização Fenotípica/Genotípica

Evans et al. Br Med J, 1961: 2485-91

Diferenças étnicas

VARIABILIDADE FARMACOCINÉTICA Caracterização Fenotípica/Genotípica

Kalow Clin Pharmacokinet 1982

VARIABILIDADE GENÉTICA

ALELO – forma variante de um gene GENES POLIMÓRFICOS – variantes alélicas ocorrem em

pelo menos 1% da população

GENE • Unidade de

herdabilidade

• Uma porção da molécula do DNA

• Sequência codificante de uma proteína

VARIABILIDADE FARMACOGENÉTICA

SNP: Single Nucleotide Polymorphism

Proteína

DNA

AUG CUC GCU GAA AUU UGU ACC UAA

Met Leu Ala Glu Ile Cys Thr Stop

AUG CUC ACU GAA AUU UGU ACC UAA

Met Leu Thr Glu Ile Cys Thr Stop

Single Nucleotide Polymorphism (SNP)

Proteína Efetora

Normal

Sem efeito

Toxicidade

Caso: bebê morre duas semans após nascimento

• Bebê apresentava alto nível plasmático de morfina.

The Lancet 2006 vol 368, p704

• Leite maternos continha níveis altíssimos de morfina.

• A mãe havia tomado Tylenol #3 (paracetamol + codeína) após o parto para dor por episiotomia.

DADOS

• Perfil genético materno levou à metabolização ultra-rápida da codeína.

The Lancet 2006 vol 368, p704

• Grande quantidade de morfina foi eliminada pelo leite materno.

• O bebê é incapaz de metabolizar a morfina.

RAZÕES

Caso: bebê morre duas semans após nascimento

Pré-Genômica

Compara polimorfismos genéticos em grupos fenotípicos

Fármaco

Genótipo

Farmacogenética

Compara polimorfismos genéticos em grupos fenotípicos

Fármaco

Genótipo

Farmacogenômica

Compara fenótipos em grupos genotípicos

Genótipo

FARMACOGENÉTICA/FARMACOGENÔMICA

McLeod e Evans. Annu Rev Pharmacol Toxicol, 2001, 41: 101-21

Terapia Personalizada

META DA FARMACOGENÔMICA

Pacientes com mesmo diagnóstico Identificar pacientes insensíveis e hiper-sensíveis Identificar pacientes insensíveis

Manter o medicamento e a

dose-padrão

Pacientes com mesmo diagnóstico

Mudar o medicamento

ou a dose

Evans, Johnson. Annu Rev Genomics Hum Genet 2001.

"The right medicine to the right person at the right dosage at the

right time"

--Tommy Thompson, former U.S. Health and Human Services Secretary

"Here's my sequence...” New Yorker

Janeiro 2001

Clinical Pharmacology and Therapeutics 2004, 76: 18-26

MONO-OXIGENASES DO CITOCROMO P450

CYP2C 20% enzimas P450 nos microssomas hepáticos

CYP2C9 Diversos fármacos clinicamente relevantes

• Anticoagulantes • Antiinflamatórios • Hipoglicemiantes

Lee e cols., 2002

Figura 1: Localização de cinco polimorfismos CYP2C9

CYP2C9*4 Japonês (Imai e cols., 2000)

Scordo e cols., 2001

CYP2C9*2 CYP2C9*3

Distribuição global

CORRELAÇÃO ENTRE GENÓTIPO CYP2C9 E METABOLISMO DE TENOXICAM

CORRELAÇÃO ENTRE GENÓTIPO CYP2C9 E METABOLISMO DE TENOXICAM

0 24 48 72 96 120 144 168 192 216 240

Tempo (h)

[Sérica T

xB

2]

*1/*1 *1/*2 *1/*3

100

80

0

20

40

60

Influence of CYP2C9 genotypes on the pharmacokinetics and pharmacodynamics of piroxicam

J. A. Perini, R. Vianna-Jorge, A. R. Brogliato and G. Suarez-Kurtz

CLINICAL PHARMACOLOGY & THERAPEUTICS 2005

0 24 48 72 96 120 144 156 1680

2

4

6

8

10

Tempo (h)

[Piro

xic

am

] (

g.m

l-1) *1/*1

*1/*2 *1/*3

0 1 2 3 40

5

10

15

20

wild-type CYP2C9variant CYP2C9

Time (weeks)

Inci

denc

e of

ble

edin

g (%

)

Figure 1: Time-course of serious bleeding events according to CYP2C9 genotype. Data correspond to the incidence of first bleeding episodes and are presented as the % number of new events in each genotype group at each time point.

CYP2C9 genotypes and the quality of anticoagulation control with warfarin therapy among Brazilian patients

M. V. Lima, G. S. Ribeiro, E. T. Mesquita, P. R. Victer, R. Vianna-Jorge

ENSAIOS CLÍNICOS:

Desafios?

Maio 2006

Terapia Personalizada do Câncer

VARIABILIDADE FARMACOGENÉTICA

Atividade da enzima tiopurina-metiltransferase e sensibilidade ao tratamento com tiopurinas

CORRELAÇÃO ENTRE FENÓTIPO E GENÓTIPO

Farmacogenética do Tamoxifeno

Jin et al. JNCI 2006

Metabolismo hepático

Tamoxifeno Endoxifeno CYP2D6

(profármaco) (ativo)

Normal

Sem efeito

Toxicidade

Farmacogenética da CYP2D6

Meyer. Nature Review 2004

Genótipo CYP2D6 e Concentração de Endoxifeno

Jin et al. JNCI 2006

Impacto do alelo CYP2D6*4

180 pacientes pós-menopausa após 5 anos de TAM (Goetz et al. 2005)

Usando a informação genética para caracterização molecular da doença, para prever o metabolismo de

fármacos e estimar o ajuste de doses

Medicina Personalizada

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