17ª Escola de Verão em Química Farmacêutica e Medicinal - 2011

Roberto Takashi Sudo•Professor Titular de Farmacologia•Programa de Desenvolvimento de Fármacos – ICB - UFRJ

“Química Medicinal e Farmacologia: do Virtual ao Real”

Relação “Química Medicinal e Farmacologia”

Planejamento Otimização

Atividade Farmacológica

Protótipo Endógeno

Protótipo não-Endógeno

SínteseAlvo

Farmacológico

Química Medicinal

ToxicologiaPré-ClínicaFarmacocinética

Orientações Para o Teste Farmacológico

Teste Farmacológica

ProvávelAlvo

Molecular

ProvávelSistema

Biológico

Provável

GrupoFarmacológico

ProvávelAplicação

Estratégias e Metas da Farmacologia

1. Escolha do Modelo Experimental

2. Caracterização do Efeito Farmacológico

3. Caracterização do Mecanismo de Ação

4. Avaliação da Eficácia em Modelo de Doença

5. Toxicologia e Farmacocinética

Descoberta do Cardioinotrópico Positivo: LASSBio-294

Barreiro, 2002

Inibidor daPDE?

PDE Nucleotídeos Funções

PDE1 AMPc e GMPc promove a proliferação das células musculares lisas (Rybalkin et al., 2002)

PDE2 AMPc e GMPc funções vasculares pouco estudadas (Lugnier, 2006)

PDE3 AMPc regula a contração do músculo liso, a contratilidade

cardíaca e a agregação plaquetária (Vandecasteele et

al., 2001; Komas, Lugnier e Stoclet, 1991)

PDE4 AMPc regula a dilatação e a proliferação do músculo lisovascular (Bender e Beavo, 2006), vias respiratórias

PDE5 GMPc regula o relaxamento da musculatura lisa (Rybalkin et

al., 2002), tecido cavernoso, vasos respiratórios

PDEs: 50 isoformas em 11 famílias distintas (Essayan, 2001);

Principais PDEs :

Ação da Fosfodiesterase

Acoplamento Excitação-Contração

Cardíaca

Relaxamento do músculo liso

LASSBio-294: Efeito Cardíaco

Solução Tyrode:

NaCl: 130 mM

KCl: 5,0 mM

MgCl2 : 1,0 mM

Dextrose: 5,6 mM

NaHCO3 : 24,0 mM

CaCl2 : 2,5 mM

NaH2 PO4 : 0,9 mM

Mistura carbogênica

(95% de O2 e 5% de CO2 )

37°C

pH 7,4

LASSBio-294: Efeito Inotrópico em Tecidos Cardíacos – Estimulação Elétrica

LASSBio-294: Efeito Inotrópico em Tecidos Cardíacos – Estimulação Elétrica

Tecido cardíaco Tensão isométrica (%) controle

Átrio 163.1±18.4

Papilar 153.5±28.5

Ventrículo 201±18.5

LASSBio-294 (200 μM) -

média±EPM

LASSBio-294: “Skinned Fibers”

Ca++

DHPR

DH

PR

PLN

SERCA 2a

RS RyR2

TPN C

MÚSCULO CARDÍACO

MIOFILAMENTOS

+ATP

TÚB

ULO

T

SAPONINA

LASSBio-294: Skinned fibers – protocolos experimentais

Protocolos

-

Liberação de Ca2+

pelo reticulo sarcoplasmático-

Captação de Ca2+

pelo reticulo sarcoplasmático

-

Sensibilidade das proteinas

contráteis pelo Ca2+

Características da preparação

-Registro de tensão isométrica em células permeabilizadas-Acesso imediato da solução para o meio “intracelular”

LASSBio-294: liberação e carregamento de Ca2+ pelo retículo sarcoplasmático

Curva de liberaçãopela cafeína

Resposta máxima à

cafeínaLASSBio-294 no

carregamento 3 min

Sudo et

al., Br J Pharmacol. 2001 134(3):603-13.

LASSBio-294: cinética de carregamento e sensibilidade das miofibrilas pelo Ca2+

LASSBio-294mudando o tempode carregamento

LASSBio-294sensibilidade das

miofibrilas

ao Ca2+Sudo et

al., Br J Pharmacol. 2001, 134(3):603-13.

LASSBio-294: Efeito em Músculo Esquelético

Zapata-Sudo

et

al.,Eur

J Pharmacol. 2003

30;470(1-2):79-85.

LASSBio-294: Skinned fiber humano – liberação

Estimula aliberação deCa2+ pelo RS

Zapata-Sudo

et

al.,Eur

J Pharmacol. 2003 30;470(1-2):79-85.

LASSBio-294: Vesícula Isolada – Estimula a Liberação de Ca2+

Controle

LASSBio-294

Zapata-Sudo

et

al., Eur

J Pharmacol. 2003, 30;470(1-2):79-85.

LASSBio-294: Aplicação em Modelo de Doença

Infarto do Miocárdio

0

2

4

6*

†

FO - DMSO

IM - DMSOIM - LASSBio-294

FO - LASSBio-294

Volu

me

de

Col

ágen

o (%

)

Coloração com picrosirius Quantificação de colágeno

LASSBio-294: Aplicação em Modelo de Doença – Skinned Fibers

0 1 2 3 4 5 6 7 8 90

20

40

60

80

100

120

FO - DMSOIM - DMSOIM - LASSBio-294

**

†

*

†† †* ** † †

Tempo de Carregamento (min)

Tens

ão Is

omét

rica

(% re

spos

ta m

áxim

a)0 4 8 12 16 20

0

20

40

60

80

100

120 IM - DMSOFO - DMSO

IM - LASSBio-294

[Cafeína] mM

Tens

ão Is

omét

rica

(% r

espo

sta

máx

ima)

Gabriel et al., 2011

Liberação Carregamento

LASSBio-294: Aplicação em Modelo de Doença- Expressão da SERCA2

0.0

0.2

0.4

0.6

0.8

1.0

FO - DMSOIM - DMSOIM - LASSBio-294

*

†*

Exp

ress

ão d

e S

ER

CA

2a(U

nida

de A

rbitr

ária

)

PMFO - DMSO IM - DMSO IM – LASSBio-294

Gabriel et al., 2011

LASSBio-294: Novos Análogos

O

O

NHN

O

SLASSBio-294

(Sudo et al, 2001, Gonzalez-Serratos

et al, 2001, Zapata-Sudo

et al, 2003, Silva et al, 2002)

O

O

NN

O

S

CH3

LASSBio-785

O

O

NHN

O S

O

O

NN

O S

CH3

LASSBio-1289LASSBio-897

(Zapata-Sudo

et al, 2010)(Silva et al, 2005)

LASSBio-785: Potência Vasodilatadora Maior do que LASSBio-294

O

O

NN

O

S

CH3

LASSBio-785: Atividade no SNC?

LASSBio-785: Efeito Sedativo (i.v.)

Mov

.min

- 1

0

50

100

150

200

250

DMSO

Midazolam (2 mg.kg -1)

LASSBio-785 (15 mg.kg -1)

LASSBio-785 (30 mg.kg -1)

** *

**

A

Redução da Atividade Motora

Giselle A.P. Silva – Dissertação - 2010

LASSBio-785: Alvo no SNC

LASSBio-785

Mov

.min

-1

0

50

100

150

200

250

DMSO

LASSBio-785 (15 mg.kg -1)

LASSBio-785 + Flumazenil (20 mg.kg -1)

Com Flumazenil

*

Giselle A.P. Silva – Dissertação - 2010

LASSBio-897: Efeito Vasodilatador O

O

NHN

O S

LASSBio-897: Efeito em Modelo de Hipertensão Arterial

Injeção Aguda

i.v.

Administração Prolongada v.o.

SHRWKY

LASSBio-1289: Efeito Vascular

Aorta com endotélio

Fen

10 µM

Ach

10 µM

Lavagem

30 min Fen

10 µM

10,0 μM

LASSBio- 1289

0,

5

5,01

,

0

0,

1

0,0

5

Fen

10 µM

Ach

10 µM

Lavagem

30 min

1 g

250 sFen

10 µM10,0 μM LASSBio-

12890,5 5,01,00,10,05

Aorta sem endotélio

200 s

2 g

O

O

NN

O S

CH3

LASSBio-1289: Efeito Vascular

CI50 = 0,82 ± 0,18 µM

CI50 = 1,00 ± 0,28 µM

-7.5 -6.5 -5.5 -4.50

20

40

60

80

100

Com endotélioSem endotélio

LASSBio-1289, Log [M]

% R

elax

amen

to

n = 6-8

Ratos Wistar

Hipertensão Arterial

Ratos WKY e SHR

Pletismógrafo

LE 5001

LASSBio-1289: Tratamento 14 dias i.p. em Ratos WKY

Sharlene L. Pereira, Tese Doutorado

WKY

0 2 4 6 8 10 12 1450

70

90

110

130

150 DMSOLASSBio-1289

Tempo (dias)

Pres

são

arte

rial s

istó

lica

(mm

Hg) WKY

0 2 4 6 8 10 12 1450

70

90

110

130

150

DMSOLASSBio-1289

Tempo (dias)Pres

são

arte

rial

dia

stól

ica

(mm

Hg)

WKY

0 2 4 6 8 10 12 1450

70

90

110

130

150DMSOLASSBio-1289

Tempo (dias)

Pres

são

arte

rial m

édia

(mm

Hg)

n = 6

LASSBio-1289: Tratamento 14 dias i.p. – Ratos SHR

SHR

0 2 4 6 8 10 12 14140

160

180

200

220

240 DMSOLASSBio-1289

**

* * *

## # # #

Tempo (dias) Pre

ssão

art

eria

l sis

tólic

a (m

mH

g) SHR

0 2 4 6 8 10 12 14110

130

150

170

190

210 DMSOLASSBio-1289

* * ** *

Tempo (dias)Pres

são

arte

rial

dia

stól

ica(

mm

Hg)

# ##

# #

SHR

0 2 4 6 8 10 12 14120

140

160

180

200

220 DMSOLASSBio-1289

* * * * *

Tempo (dias)

Pres

são

arte

rial

méd

ia (m

mH

g)

#####n =

6 *p<0,05 comparado ao DMSO

#p<0,05 comparado ao dia 0

Sharlene L. Pereira, Tese de Doutorado

LASSBio-1289: Tratamento 14 dias v.o. – Ratos SHR

Sharlene L. Pereira, Tese de Doutorado

n = 4

0 2 4 6 8 10 12 14

75

125

175

225

275 DMSOLASSBio-1289

***

# #

##

**

15 17 19 21Tempo (dias)

Pres

são

arte

rial

méd

ia (m

mH

g)

##

*p<0,05 vs

DMSO

#p<0,05 vs

dia 0

0 2 4 6 8 10 12 14

50

100

150

200

250 DMSOLASSBio-1289

*****

##

# #

15 17 19 21

##

Tempo (dias)Pres

são

arte

rial

dia

stól

ica

(mm

Hg)

0 2 4 6 8 10 12 1450

100

150

200

250

300 DMSOLASSBio-1289

****#

# ## *

15 17 19 21

##

Tempo (dias)

Pres

são

arte

rial

sis

tólic

a (m

mH

g)

Hipertensão Arterial PulmonarPrevalência: 15 casos/milhão. HAP idiopática: 6 casos/milhão (McLaughlin et al., 2009);

Aumento da resistência vascular

pulmonar

Lesão endotelial das artérias pulmonares

Remodelamento vascular

Hipertrofia ventricular

direita

Hipertensão Arterial Pulmonar: LASSBio-1289 (20 mg/kg i.p.)

0

100

50

MCT + DMSO MCT + LASSBio-1289 Salina MCT

Salina MCT + salina MCT + DMSO MCT + LASSBio-1289

PSVD (mmHg) 25,34 ± 1,95 49,04 ± 6,18* 44,77 ± 3,29* 29,92 ± 2,69#

Coração (g) 1,08 ±

0,05 1,29 ± 0,05 1,19 ± 0,04 1,09 ± 0,05

VD (g) 0,18 ± 0,01 0,36 ± 0,03* 0,33 ± 0,01* 0,21 ± 0,01#

VE + S (g) 0,72 ± 0,03 0,62 ± 0,03 0,62 ± 0,03 0,64 ± 0,03

VD/peso animal (mg/g) 0,63 ± 0,03 1,49 ± 0,15* 1,32 ± 0,11* 0,83 ± 0,04#

VD/VE + S 0,24 ± 0,02 0,60 ± 0,05* 0,53 ± 0,04* 0,35 ± 0,02*#

Pulmão (g) 1,71 ± 0,15 2,65 ± 0,17* 3,00 ± 0,20* 2,87 ± 0,20*

Pulmão/peso animal (mg/g) 5,97 ± 0,26 10,94 ± 0,75* 12,83 ± 1,96* 11,20 ± 1,02*

Peso do animal (g) 286,30 ± 18,56 247,40 ± 16,24 269,30 ± 16,77 262,70 ± 12,34

Hipertensão Arterial Pulmonar: LASSBio-1289 (20 mg/kg i.p.)

*p<0,05 vs

salina

#p<0,05 vs

MCT

p<0,05 vs DMSO MCT + LASSBio-1289

SalinaMCT + SalinaMCT + DMSO

0.0

0.2

0.4

0.6

0.8

#

**

*

VD/V

E+S

0

10

20

30

40

50

60 **

#

PSVD

(mm

Hg)

Protótipo Zolpidem

Protótipo Zolpidem

NN

N

H3C

Cl

OO

Protótipo Zolpidem

NN

N

H3C

NO2

OO

NN

N

H3C

Cl

OO

LASSBio-872N

N

N

H3C

CH3

OO

LASSBio-980

LASSBio-873LASSBio-981

N

CH3

N

CH3

N

O

CH3

CH3

NN

N

H3C

H

OO

Análogos do Zolpidem: Atividade Sedativa e Mecanismo

N°d

e m

ovim

ento

s/m

inut

o

Atividade Motora –

exceto LASSBio-980 todos os

derivados diminuiram

a atividade motora.

(Menegatti

et al, 2006)

LASSBio-981 e LASSBio-873 tem sua ação na atividade motora relacionada ao sistema muscarínico. (Mendes et al, 2008)

Análogos do Zolpidem: Atividade Analgésica em Placa Quente

Ativ

idad

e A

nalg

ésic

a (%

)

Ativ

idad

e A

nalg

ésic

a (%

)A

tivid

ade

Ana

lgés

ica

(%)

Ativ

idad

e A

nalg

ésic

a (%

)

Tempo após administração (min) Tempo após administração (min)

Tempo após administração (min) Tempo após administração (min)

(Menegatti et al, 2006)

Atividade Analgésica na Dor Neuropática?

(Modificada de SCHOLZ e WOOLF, 2002).

Dor Neuropática: Tratamento Sintomático

Amitriptilina

• Antidepressivo tricíclico

• Primeira escolha

• Neuropatia diabética

• Fibromialgia

•

Diversas síndromes dolorosas

• Enxaqueca

• Canais de Na+

Pré-gabalina

Gabapentina

• Anticonvulsivante

• Neuralgia pós herpética

• Neuropatia diabética

• Fibromialgia

• Dor do nervo fantasma

• Canais de Cavα2

δ

Dor Neuropática: Modelos Animais

Von Frey

-

mecânico

Calor radiante

LASSBio-873: ICC - Preventivo

0 3 70

5

10

15

20

25

30Sham / DMSOICC / DMSO

ICC / LASSBio-873 4 mg/kgSham / LASSBio-873 4 mg/kg

≠

≠

**

Dias após a cirurgia

Latê

ncia

(s)

0 3 70

5

10

15

20

25

30

Sham / DMSOICC / DMSO

*

ICC / LASSBio-873 100 mg/kg - v.o.Sham / LASSBio-873 100 mg/kg - v.o.

*

≠

Dias após a cirurgia

Latê

ncia

(s)

i.p. v.o.

Thaiana F. Mendes- Tese de Doutorado - 2010

LASSBio-873: ICC - Terapêutico

i.p. v.o.

0 30

5

10

15

20

25

30Sham / DMSOICC / DMSO

ICC / LASSBio-873 4 mg/kgSham / LASSBio-873 4mg/kg

7 10 14

**

≠

≠

Dias após a cirurgia

Latê

ncia

(s)

00

5

10

15

20

25

30Sham / DMSOICC / DMSO

7 10 14

**

ICC / LASSBio-873 100 mg/kg - v.oSham / LASSBio-873 100 mg/kg - v.o.

≠≠

Dias após a cirurgia

Latê

ncia

(s)

Thaiana F. Mendes- Tese de Doutorado - 2010

Dor Neuropática: LNE

LASSBio-873: LNE - Preventivo

i.p. v.o.

0 3 70

10

20

30

40

50

60

LNE / DMSO

LNE / LASSBio-873 4 mg/kg - i.p.

***

**

*

Sham / LASSBio-873 4 mg/kg - i.p.

Sham / DMSO

Dias após a Cirurgia

Forç

a (g

)

0 3 70

10

20

30

40

50

60 LNE / DMSO

* *

LNE / LASSBio-873 100 mg/kg v.o.Sham / LASSBio-873 100 mg/kg v.o.

Sham / DMSO

Dias após a cirurgia

Forç

a (g

)

Thaiana F. Mendes- Tese de Doutorado - 2010

LASSBio-873: LNE - Terapêutico

i.p. v.o.

0 30

10

20

30

40

50

60 LNE / DMSO

* *

7 10 14

Sham / DMSOLNE / LASSBio-873 4 mg/kg - i.p.Sham / LASSBio-873 4 mg/kg - i.p.

Dias após a cirurgia

Forç

a (g

)

0 30

10

20

30

40

50

60 LNE / DMSO

*

7 10 14

Sham / DMSOLNE / LASSBio-873 100 mg/kg - v.o.Sham / LASSBio-873 100 mg/kg - v.o.

Dias após a cirurgia

Forç

a (g

)

Thaiana F. Mendes- Tese de Doutorado - 2010

LASSBio-873: Possíveis Locais de Ação na Dor Neuropática

Sucesso na Parceria Quimica Medicinal e Farmacologia -

UFRJ1. Pronex 1997

2. Pronex 2006/20093. Pensa Rio 2007/2009

4.Instituto do Milênio 20055. INCT-INOFAR 2008

6. Programa de Pós-Graduação7. Programa de Pesquisa