Limitaciones y ventajas en

el tratamiento con

nifurtimox y benznidazol.

Mercedes González

Grupo de Química Medicinal

Laboratorio de Química Orgánica

Facultad de Ciencias

Universidad de la República

MINI-FORO INTERNACIONAL:

INVESTIGACIÓN CIENTÍFICA DE LA ENFERMEDAD DE CHAGAS

Hotel Sheraton Presidente, 14 y 15 de junio de 2010. San Salvador. El Salvador

C I C

E

S

CE

NT

RO

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NA

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ST

IGA

CIO

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S

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NT

ÍFIC

AS

DE

EL S

ALV

AD

OR

Antecedentes: agentes de uso en terapia

1912

arsénico HgCl2

fucsina

tártaro de emésis

1914

Mayer and Rocha Lima

1931

Un poco de historia

Carlos Chagas

Manifiesta la no existencia

de medicamentos que curen

la tripanosomiasis

1968

Brener

36 grupos de compuestos

•bis-quinaldenas

•fenantridinas

•aminoquinolinas

•arsenicales trivalentes

•espirotripan

•acrinomicinas

•nitrofuranos

•2-acetoamido-5-nitrotiazol e imidazol

nitrofurazona

Antecedentes: agentes de uso en terapia

* Packchanian, A. Chemotherapy of Experimental

Chagas Disease with Nitrofuran Compounds. J.

Parasitol. 1952, 38, 30.

* Bock, M.; Haberkorn, A.; Herlinger, H; Mayer, K.H.;

Petersen, S. The Structure-Activity Relationship of 4-

(5’-Nitrofurfurylidene-amino)-tetrahydro-4H-1,4-

thiazine-1,1-dioxides Active against Trypanosoma

cruzi. Arzneim.-Forsch. (Drug Res.) 1972, 22, 1564-

69. And series of articles: Arzneim.-Forsch. (Drug

Res.) 1972, 22, 1570-1642.

Nifurtimox

ON

N

SO2

O2N

Me

Nifurtimox

* Hoffmann-La Roche Co. Biocidal (2-

Nitroimidazolyl)alkanoic Acids and Derivatives.

Brit. Pat. Apl. 1138529, Apr 18, 1966.

Benznidazol

N N

NO2

N

O

H

* Docampo, R.; Moreno, S.N.J. Free Radical

Intermediates in the Trypanocidal Action of Drugs

and Phagocytic Cells. In Oxygen Radicals in

Chemistry and Biology; Bors, W.; Saran, M.; Tait,

D.; Eds.; Berlin: de Gruyter, 1984; pp 749-51.

Cumplen Nfx y Bnz con preceptos fijados por OMS?

(i) Cura parasitológica de los casos agudos y crónicos de la infección;

(ii) Efectivos en una única dosis o con pocas dosis;

(iii) Accesibles a pacientes, p.ej, bajo costo y fácil de obtener;

(iv) Sin efectos secundarios ni teratogénicos;

(v) Sin necesidad de hospitalización para el tratamiento;

(vi) Sin resistencia demostrada o inducida en el agente etiológico.

Nifurtimox

ON

N

SO2

O2N

Me

Nifurtimox

•Resultados positivos en fase aguda

•Resultados variables en fase crónica

•Regímenes de administración

8-10 mg/kg/día, divididos entre 2-3

dosis por día, durante 60 días

N N

NO2

N

O

H

Benznidazol

Bocca-Tourres 1969, Cançado et al. 1969, 1975, 1976, Rubio &

Donoso 1969, Schenone et al. 1969, 1972, 1981, Rassi

& Ferreira 1971, Prata et al. 1975, Ferreira 1990, Rassi &

Luquetti 1992, Coura 1996, Coura et al. 1997, Schenone et

al. 2001.

•Resultados positivos en fase aguda

•Resultados mejores que Nfx en fase crónica

•Regímenes de administración

5-8 mg/kg/día, divididos entre 2-3

dosis por día, durante 30-60 días

Schenone et al. 1975, 1981, Ferreira 1976, Coura et al.

1978, 1997, Cançado & Brenner 1979, Rassi & Luquetti 1992,

Viotti et al. 1994, Andrade et al.1996, Coura 1996, Cançado

1997, Sosa-Stani et al. 1998, Rassi et al. 1999.

Regla general

Cura 80 % en casos agudos

Cura 20 % en casos crónicos

Estado actual

Combinado con eflornitina está siendoestudiado, en un ensayo multicéntricorandomizado, en fase III para eltratamiento de Trypanosoma bruceigambiense, trypanosomiasis Africana.

Priotto, G.; Kasparian, S.; Mutombo, W.; Ngouama, D.;

Ghorashian, S.; Arnold, U.; Ghabri, S.; Baudin, E.; Buard, V.;

Kazadi-Kyanza, S.; Ilunga, M.; Mutangala, W.; Pohlig, G.;

Schmid, C.; Karunakara, U.; Torreele, E.; Kande, V. Nifurtimox-

eflornithine combination therapy for second-stage African

Trypanosoma brucei gambiense trypanosomiasis: a

multicentre, randomised, phase III, non-inferiority trial. The

Lancet 2009, 374, 56-64.

Desde 2004 se realiza el estudio

multicéntrico BENEFIT (BENznidazole

Evaluation For Interrupting

Trypanosomiasis Program),

randomizado, doble-ciego con placebo.

Estudio clínico que involucra 3000

pacientes con cardiomiopatía

Chagásica de 35 centros

Latinoamericanos.

Marin-Neto, J.A.; Rassi, A.; Morillo, C.A.; Avezum, A.;

Connolly, S.J.; Sosa-Estani, S.; Rosas, F.; Yusuf, S.

Rationale and design of a randomized placebo-controlled

trial assessing the effects of etiologic treatment in Chagas'

cardiomyopathy: The BENznidazole Evaluation For

Interrupting Trypanosomiasis (BENEFIT). Amer. Heart J.

2008, 156, 37-43.

Nifurtimox

ON

N

SO2

O2N

Me

Nifurtimox Benznidazol

N N

NO2

N

O

H

Metabolismo reductivo,

sin producción de

ROS, con unión

covalente a

macromoléculas

Metabolismo reductivo,

con producción de

ROS

Mecanismos de acción propuestos

Nifurtimox

ON

N

SO2

O2N

Me

Nifurtimox Benznidazol

N N

NO2

N

O

H

Mecanismos de acción propuestos

Nifurtimox y reciclaje redox

Concentraciones de Nfx 26 IC50

Nifurtimox produce estrés oxidativo?

Menadiona (Mena)

Desventajas de los agentes usados en terapia

Nifurtimox

ON

N

SO2

O2N

Me

Nifurtimox Benznidazol

N N

NO2

N

O

H

- Efectos secundarios en los tratamientos farmacológicos

(agravado en pacientes con estado sanitario crítico)

- Evidencias de efectividad exclusiva en la etapa aguda de la

enfermedad

- Aparición de cepas resistentes

- Producción discontinuada

Resistencia a Nifurtimox y Benznidazol

Trans R Soc Trop Med Hyg. 1992 Nov-Dec;86(6):624-6.

Specific chemotherapy of Chagas disease: a comparison between the

response in patients and experimental animals inoculated with the same

strains.

Andrade SG, Rassi A, Magalhaes JB, Ferriolli Filho F, Luquetti AO.

Gonçalo Moniz Research Centre, Salvador, Bahia, Brazil.

Abstract

Eleven strains of Trypanosoma cruzi were isolated from patients with Chagas

disease in central Brazil by xenodiagnosis and inoculation into newborn mice.

Biological characterization and isoenzyme analysis showed that 6 strains were type

II (zymodeme 2) and 5 were type III (zymodeme 1). Patients were treated with

benznidazole or benznidazole plus nifurtimox. Mice infected with each isolated strain

were treated for comparison with the results obtained in the respective patient.

Evaluation of cure of the patients was based on the indirect immunofluorescence

test, complement fixation reaction and xenodiagnosis. For the mice, haemoculture,

indirect immunofluorescence testing, xenodiagnosis and inoculation of blood into

newborn mice were used. Tests were performed 3-6 months after the end of

treatment. The cure rate was 66-100% in mice infected with type II strains and 0-9%

in those infected with type III strains. The correlation between treatment results in

patients and mice was 81.8% (9 of 11 cases). Type II strains were more susceptible

to treatment, in contrast to type III strains which yielded the majority of therapeutic

failures.

EFECTOS ADVERSOS OBSERVADOS EN CLÍNICA

Nifurtimox

ON

N

SO2

O2N

Me

•Principalmente a afecta a SN

•Anorexia

•Pérdida de peso

•Polineuropatía

•Vómitos

•Insomnio

N N

NO2

N

O

H

•Principalmente a afecta a piel y medula ósea

•Hipersensibilidad

•Dermatitis

•Erupciones cutáneas

•En casos graves trombocitopenia

Toxicidad experimental

Nifurtimox

ON

N

SO2

O2N

Me

Intensamente estudiado por Bayer

Toxicidad crónica, subcrónica y aguda

en diversas especies de animales

•LD50 3000 y 4000 mg/kg v.o. en ratas y

ratones

•Toxicidad subcrónica a 400 mg/kg,

efectos sobre SNC

•Inhibición de espermatogénesis

•Efectos sobre reproducibilidad se

observaron a dosis relativamente altas

•Daño tisular en colón y esófago

•Observación de aparición de cánceres

N N

NO2

N

O

H

Poco estudiado

principalmente estudios desarrollados

por Dr. Castro

Demostrando que dado a ratas

preñadas

atraviesa la barrera placentaria

accediendo

al feto.

Metabolitos secundarios se unen a

proteínas maternas sino del feto

Observación de daño en colón y

esófago

Aumento de casos de linfomas

Genotoxicidad y mutagenicidad de Nifurtimox y Benznidazol

Nifurtimox

ON

N

SO2

O2N

Me

N N

NO2

N

O

H

Desde 1986 se han llevado a cabo estudios de genotoxicidad y mutagenicidad

empleando el ensayo de Ames, utilizando varios estirpes de Salmonela

typhymurium

Principalmente la estirpe TA 100 es la más afectada.

Genotoxicidad y mutagenicidad de Nifurtimox y Benznidazol

Tanto Nfx como Bnz inducen daño oxidativo en linfocitos humanos, ensayo cometa

e inducción de micronúcleos

N

O

N

O

N

O

N

O

Cl

N

O

N

O

N

O

N

OO

O

N

O

N

O

O

O

18 E

18 Z

29 E/Z

28 Z

28 E

Nuestra experiencia en estudios toxicidad in vitro

Nuestra experiencia en estudios toxicidad in vitro

Test de AmesSalmonella typhimurium (lineage TA98)

Nuestra experiencia en estudios toxicidad in vitro

Nfx y Bnz hasta 100 M no

resultaron genotóxicos

C (-)C (+) 100 25 12 100 50 25 12 100 50 25 12 100 50 25 12

0

50

100

150

200

250

300

350

400

DN

A d

am

ag

e (

arb

itra

ry u

nits)

quantified category 4

quantified category 3

quantified category 2

quantified category 1

Score

3 Nfx Bnz 8+9

Ensayo cometa células V-79

Metabolismo y toxicidad

•Citocromo P450 reductasa y Citocromo P450 son las responsables de

metabolismo en mamíferos

•En órganos donde están localizadas en mitocrondias además de microsomas el

daño se reconoce también a nivel de la localización de los organelos.

Nifurtimox

ON

N

SO2

O2N

Me

Nifurtimox Benznidazol

N N

NO2

N

O

H

- Efectos secundarios en los tratamientos farmacológicos

(agravado en pacientes con estado sanitario crítico)

- Evidencias de efectividad exclusiva en la etapa aguda de la

enfermedad

- Aparición de cepas resistentes

- Producción discontinuada

NORMAL Bnz Nfx

Influencia del metabolismo en la toxicidad de Nifurtimox y Benzinidazol

Consideraciones a tener en cuenta

•Ambos fármacos se clasifican como genotóxicos y mutagénicos.

•Impedimento primordial para que no poder ser registrados como

medicamentos.

•La búsqueda de nuevos agentes carentes de estos efectos es primordial.

•Los estudios de toxicidad preclínica deben realizarse en etapas más

tempranas en el desarrollo de fármacos.

Nuestra experiencia en la aplicación de este concepto

•Diseño de compuestos modificados a partir del fármaco Nifurtimox

•Identificación de productos químicos que han presentado un buen perfil de actividad

in vitro e in vivo frente T. cruzi

OX

N NH

Y

Z

-X= -NO2, Y= O, -Z= -NHhexil, 1 Y= S, -Z= -NHCH2CH=CH2, 2 Y= O, -Z= -Ohexil, 4-X= -H, Y= S, -Z= -NHCH2CH=CH2, 8

WXN N

H

Z

W= O-X= -NO2, Y= S, -Z= -NHCH2CH=CH2, 3 Y= O, -Z= -Ohexil, 7W= S-X= -NO2, Y= S, -Z= -NHCH2CH=CH2, 6-X= -H, Y= S, -Z= -NHCH2CH=CH2, 9

Y

OO2N

NHhexil

O

5

Nifurtimox

ON

N

SO2

O2N

Me

Nuestra experiencia en la aplicación de este concepto

OX

N NH

Y

Z

-X= -NO2, Y= O, -Z= -NHhexil, 1 Y= S, -Z= -NHCH2CH=CH2, 2 Y= O, -Z= -Ohexil, 4-X= -H, Y= S, -Z= -NHCH2CH=CH2, 8

WXN N

H

Z

W= O-X= -NO2, Y= S, -Z= -NHCH2CH=CH2, 3 Y= O, -Z= -Ohexil, 7W= S-X= -NO2, Y= S, -Z= -NHCH2CH=CH2, 6-X= -H, Y= S, -Z= -NHCH2CH=CH2, 9

Y

OO2N

NHhexil

O

5

OX

N NH

Y

Z

-X= -NO2, Y= O, -Z= -NHhexil, 1 Y= S, -Z= -NHCH2CH=CH2, 2 Y= O, -Z= -Ohexil, 4-X= -H, Y= S, -Z= -NHCH2CH=CH2, 8

WXN N

H

Z

W= O-X= -NO2, Y= S, -Z= -NHCH2CH=CH2, 3 Y= O, -Z= -Ohexil, 7W= S-X= -NO2, Y= S, -Z= -NHCH2CH=CH2, 6-X= -H, Y= S, -Z= -NHCH2CH=CH2, 9

Y

OO2N

NHhexil

O

5

Productos mutagénicos en TA98 se pasan a ensayo cometa

4 y 5 no producen daño oxidativo en el ADN

Ensayo con cinco estirpes TA98, TA 100, TA102, TA1535, TA1537 de compuestos 6-9

Nuestra experiencia en la aplicación de este concepto

OX

N NH

Y

Z

-X= -NO2, Y= O, -Z= -NHhexil, 1 Y= S, -Z= -NHCH2CH=CH2, 2 Y= O, -Z= -Ohexil, 4-X= -H, Y= S, -Z= -NHCH2CH=CH2, 8

WXN N

H

Z

W= O-X= -NO2, Y= S, -Z= -NHCH2CH=CH2, 3 Y= O, -Z= -Ohexil, 7W= S-X= -NO2, Y= S, -Z= -NHCH2CH=CH2, 6-X= -H, Y= S, -Z= -NHCH2CH=CH2, 9

Y

OO2N

NHhexil

O

5

TA98, TA100 y TA102: no mutagénico

TA1535 y TA1537: Mutagénico con S9

Produce mutaciones por desfase

TA98, TA102, TA1535 y TA1537: no mutagénico

TA100: Mutagénico con y sin S9

Produce mutaciones por sustitución

8 y 9 No mutagénico

Consideraciones a tener en cuenta con nuestros furanos y tiofenos

• El estudio de toxicidad preclínica in vitro permitirá avanzar en el estudio de los

compuestos no mutagénicos por ejemplo profundizar los ensayos in vivo.

• El compuesto 6 sigue siendo un promisor candidato que debe continuar con

los

estudios genotoxicidad directa para evaluar su efecto.

• Se han planteado modificaciones estructurales basadas en la molécula de 6,

los cuales presentan una mejor actividad in vitro.

• Actualmente se está estudiando su perfil toxicológico in vitro.

MUCHAS

GRACIAS!!!

megonzal@fq.edu.uy

Organica.fcien.edu.uy