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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

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