Download docx - Cis Platina

Transcript

Curprins

1. Introducere2. Combinaii coordinative cu activitate antitumorala2.1. Carboplatina2.2. Spiroplatina2.3.Iproplatina2.4. Compararea efectelor cis platinei,carboplatineispiroplatinei si iproplatinei intr-un test clonogenical unei tumori umane-Studiu de caz3. Cis platina3.1.Interaciile cis platinei cu ARN-ul3.2.Interaciile cis platinei cu ADN-ul3.3.Cis platina si repararea ADN-ului3.4.Interaciunea proteinelor cu aducii cis platina-ADN

1.Introducere

Cercetrile, care au n vizor sinteza i caracterizarea compuilor biologici ai ionilor metalici prezint o importan deosebit, datorit aplicabilitii acestora n farmacie, medicin, agronomie i nutriie. Studiile efectuate pe complecii metalelor tranziionale avnd ca liganzi moleculele de inters biologic au evideniat o cretere a activitii biologice a acestora comparativ cu liganzii puri. Introducerea metalelor tranziionale n organismul uman este indicat sub form de copleci, adeseori sub form de copleci chelatici. Compuii metalelor tranziionale cu diferite molecule de interes biologic sunt puternic implicate n procese catalitice, funcionale i structurale n organisme vii. Activitatea biologic a complecilor este dependent de structura local din jurul ionilor metalici, de tipul i tria legturilor chimice stabilite. n general ionii metalici acioneaz n organismele vii sub form de compleci. Complecii activi biologic ai microelementelor sunt implicai n transfer de electroni, transport metale i oxigen, reacii redox celulare, transferul de energie, fixarea azotului n fotosintez, sinteza i degradarea moleculelor biologice fundamentale, blocarea sau substituirea unor grupri funcionale. Alturi de rolul de centri catalitici enzimatici, microelementele au un rol important n multe procese metabolice. Combinaiile complexe au un rol determinant i n activitatea medicamentoas. In general, medicamentele stabilesc interaciuni la nivelul celulei. Substanele medicamentoase eficace n neoplasmele umane i experimentale au, n general proprieti chelatoare sau sunt uor metabolizate cu compui cu astfel de propriet. Multe dintre ele interacioneaz cu acizii nucleici, inhibnd sinteza ADN, ceea ce explic modul lor general de aciune. Chelarea reprezint coordinarea a doi sau mai muli atomi donori ai unui ligand la un atom metalic central prin ciclometalare. Substanele anticancerigene ca agenii de chelare manifest de obicei o afinitate superioar fa de unele metale cancerigene (anormale) existente n organism. Deoarece selectivitatea este redus, ele pot inactiva i unele enzime necesare creterii rapide sau anormale a celulelor. Utiliznd 6 mercaptopurina ca ligand a unor ioni metalici mai ales a Pt(II) i Pt(IV) au fost sintetizate combinaii complexe cu aciune citostatic. Se presupune c, n urma aciunii lor asupra virusurilor, se elibereaz ligandul biologic activ, care inhib n continuare creterea celulelor. Implicarea compuilor de coordinaie n aceste fenomene are drept justificare faptul c diferite pri ale virusurilor reprezint ageni de chelare, care pot nlocui liganzii n compuii de coordinare. Chiar o alterare minor de acest gen, va conduce aproape sigur la reducerea sau la eliminarea patogenitii virale. O alternativ este introducerea unui ion metalic n vecintatea virusului astfel nct s poat avea loc complexarea. O alt cale este utilizarea liganzilor care posed o activitate antitumoral.In ceea ce privete explicarea aciunii antitumorale dup formarea ligandului, ar avea loc dezactivarea ionilor metalelor cu aciune cancerigen sau a enzimelor necesare creterii rapide att a celulelor sntoase ct i a celor maligne.Configuraia spaial a ligandului cu aciune anticancerigen constituie un factor important n ceea ce privete aciunea sa farmacologic.

2.Combinaii coordinative cu activitate antitumoral Activitatea antitumoral a combinaiilor coordinatice ale Pt(II) pare a fi limitat la cele de tipul [PtA2X2], neutru din punct de vedere electric caracteristic izomerilor cis. Activitatea antitumoral a complecilor Pt(II) , de tipul [PtA2X2] depinde de natura liganzilor. Cele mai bune rezultate au fost obinute cu Cl- i Br-, liganzi anionici monodentai cu capacitate de schimb intermediar i cu anionii oxalat, malonat, liganzi carboxilai bidentai. n ceea ce privete natura anionilor cu molecule de amoniac i de diamine ciclice saturate n ceea ce privete pe cea a aminelor. Prin urmare, cis-diclorodiaminoplatina (II), cis [Pt(NH3)2Cl2] cuoscut i sub denumirea de Sarea lui Peyrone, introdus n terapeutic de ctre Rosenberg i Van Camp prezint cea mai ridicat activitate antitumoral. Din 1978, cis platina ca preparat unic sau combinat cu alte citostatice (vinblastina, bloemicina, adriamicina, ciclofosfamida) a fost folosit n tratamentul carcinoamenlor ovariene, pulmonare, ale vezicii i zona cap-gt. Cele mai frecvente efecte seundare ce apar n terapia cu cis platina sunt afectarea zonei gastrointestinale (apariia de greuri i stri de vom) i a rinichilor, datorit inhibrii enzimatice prin coordinarea platinei la gruprile sulfhidrice ale proteinelor. De aceea, se recomand administrarea unor combinaii cu sulf ca N-etilditiocarbamatul de sodiu, tiouree i chiar diuretice ce mpiedic legarea platinei la atomii de sulf ai proteinelor. Odat descoperit un medicament cu proprieti terapeutice benefice pentru o anumit boal cercettorii caut s-i mbunteasc mereu performanele. Acest lucru este posibil prin sinteza i studiul compuilor analogi (medicamentelor de a doua generaie). Analogii, pot fi capabili s mbunteasc eficacitatea medicamentului de referin datorit faptului c o concentraie mai mic de medicament poate produce acelai efect. Pe de alt parte, proprietile toxicologice ale medicamentului pot fi mult mbuntite. Deci analogii pot avea efecte toxice secundare mai puine dect produsul de baz. In al doilea rnd, medicamentele de generaia a doua pot fi utilizai n tratamentul cazurilor n care s-a manifestat o rezisten la medicamentul original. In funcie de profilul toxicologic i eficacitatea acestor medicamente de generaia a doua se pot obine prin studiu i sintez analogi ai acestor tip de medicamente. Acest din urm analog poart denumirea de medicament de generaia a treia. Au fost sintetizai muli analogi ai cis platinulei, unii produc aceleai efecte terapeutice ca i cispaltina dar sunt necesare cantitai mult mai mici i prezint efecte secundare mai mici.Trei dintre aceti analogi sunt carboplatina, spiroplatina i iproplatina.

2.1.Carboplatina Comparativ cu cis platina, cel mai mare beneficiu al carboplatinei este efectele sale secundare reduse, n special eliminarea efectelor nefrotoxice. Greata si varsaturile sunt mai putin severe si mai usor de controlat. Principalul dezavantaj al carboplatinei este efectul mielosupresiv. Aceasta cauzeaz celulelor sanguine si face ca ieirea trombocitelor din mduv osoas s scad dramatic, uneori la nivelul de 10% din nivelurile sale de producie obinuite. Carboplatina este mai putin puternic dect cis platina, n funcie de tulpina de cancer, carboplatina poate fi doar 1/8 la 1/45 la fel de eficace. Doza standard de carboplatin este, de obicei, in raport de 4:1 fa de cis platin, ceea ce inseamna c este nevoie de mai mult de patru ori carboplatin decat cis platin pentru a obine aceeai eficacitate. Stabilitatea carboplatinei este o binecuvntare mixt:o dat ce asimilarea medicamentului are loc, jumatate din retentia sa este considerabil mai mare dect a cis platinei, dar este, de asemenea, aceast inerie face s mearg carboplatina chiar prin corpul uman, i pn la 90% din cantitatea de carboplatin poate fi recuperat n urin. Eficacitatea carboplatinei poate fi mrit prin incubarea carboplatinei ntr-o clorur de sodiu(NaCl) soluie. Dup 24 h, se realizeaz o analiz pe soluia prin separarea compuilor prin cromatografie n strat subire (TLC). TLC izoleaz cis platina, carboplatina, i mai multe produse din soluie. Numeroase studii au artat c rata de supravieuire a E. coli a sczut dramatic o dat cu creterea molaritaii soluiei de incubare NaCl.E. coli tratate au artat, de asemenea, cantiti sczute ale fosfatazei alcaline, un indicator de proteine de dimensiuni celulare. Acest lucru sugereaz c,o dat ce aceast soluie de carboplatin este administrat in celule, acestea au nceput s se micoreze i n cele din urm mor, aparent prin acelai mecanism prin care funconeaz si cis platina.

2.2.Spiroplatina

2.3.Iproplatina

2.4 Comparare efectelor cisplatinei, spiroplatinei,carboplatinei i iproplatinei ntr-un test clonogenic al unei tumori umane Un test de clonare Hamburger and Salmon modificat dublu stratificat a fost folosit pentru a testa cis platina si analogii si (spiroplatina, carboplatina i iproplatina) pe probe tumorale proaspete de la 63 de pacienti cu o varietate de afectiuni maligne non-hematologice.Printre ele au fost de 18 de cancer de sn, 17 tipuri de cancer ovarian i 7 cancer necunoscut in faza primara.Jumatate dintre pacienti au primit anterior chimioterapie. Regimuri de cis platin s-au dat n 16 de cazuri.Cnd a fost posibil, celulele au fost expuse timp de 1 h la fiecare medicament n concentraii de 0,1g / ml i 1,0 g/ ml pentru cis platin i spiroplatin, 1,0 g/ ml i 10 g/ ml pentru carboplatin i iproplatin.Un procent mai mare sau egal cu 50% de celule ucise cu cel puin un medicament a fost gsit n 20 probe :8 tipuri de cancer ovarian, 3 tipuri de cancer mamar i 1 de cancer necunoscut in faza primara.Un procent mai mare sau egala cu 70% de celule ucise a fost observat la 2 probe cu cis platin, 3 cu spiroplatin i carboplatin, i 6 cu iproplatin. A fost doar parial rezisten ncruciat ntre cis platina si analogii acesteia.Dintre 57 de perechi comparnd cis platina cu spiroplatina, 2 au aratat sensibilitate la medicamentele cu cis platin in monoterapie, 6 la spiroplatin singur, i 6 la ambele.Acelasi tip de observaie a fost fcut si cu carboplatina. Lipsa de rezisten ncruciat ntre cis platina si iproplatin a fost deosebit de frapant: din 53 de perechi, 6 au fost sensibile la cis platin in monoterapie, 8 la iproplatin singur i 2 pentru ambele. Aproximativ 20% din probele care au fost rezistente la cis platin au fost sensibile la iproplatin.Datele arat c activitate analogilor n cancerul de sn i cancerul ovarian,vor realiza activitate antitumoral clinic similar cu cea a cis platinei..

Studiu efectuat de:Schroyens W,Dodion P,Rozencweig M.

3.Cis platina Aciunea cis platinei n interiorul celulei este o reacie de substituie nucleofil (ADN-ul este acidul dezoxiribonucleic). Forma moleculei de cis platin este ptrat i plat. Legturile sale covalente favorizeaz reaciile cu ali liganzi, inclusiv cu apa. n mediul apos al organismului, atomul de clor din molecul cis platin este uor de nlocuit cu o grupare hidroxil, i mai trziu de o parte a ADN-ului. n cazul n care exist o concentraie mare de clorur n fluxul sanguin, aceasta reactie de substitutie nu merge att de departe. Dac exist o concentraie sczut de clorur n fluxul sanguin, cis platina devine astfel reactiv cu legturile altor proteine,ceea ce nu este eficace n lupta mpotriva cancerului. Oamenii de stiinta chinezi a descoperit recent c cis platina induce structuri bucl i condensare n ADN. Aceast fapt a fost atribuit "fluctuaiei termice" a ADN-ului.In interiorul celulei:[PtII(NH3)2Cl2] + H2O -> [ PtII(NH3)2Cl(H2O)]+ + Cl-[PtII(NH3)2Cl(H2O)]+ + H2O -> [PtII(NH3)2(H2O)2]2+

Trans platina, (un izomer al cis platinei care are atomi de clor opui reciproc, de o parte i de alta) face, de asemenea, aduci cu ADN-ul, dar mai ales mono-aduci. Ea nu promoveaz procesul de reticulare ceea ce determin ca procesul de replicare a genei s o ia razna. Molecula de cis platin se leag cu o protein pe o parte i molecula de ADN pe de alt parte.Atomul de azot din poziia 7 al guaninei este sensibil la alchilare. Proteina este critic, ea protejeaz molecula de cis platin pentru a nu fii eliminat prin mecanismele de regenerare a ADN-ului n celul.

3.1.Interaciile cis platinei cu ARN-ul Dei cis platinua poate forma un compus coordinativ cu ARN, nu se consider c aceast interacie joac un rol important n mecanismul de aciune in organism al cis platinuei din dou motive.Primul, o singur molecula de ARN afectat poate fi rapid nlocuit de una nou intetizat; studiile au indicat c cis platina nu afecteaz sinteza ARN (dar afecteaz sinteza ADN).In al doilea rnd, administrarea in vitro a cis platinei n doze letale unor celule tumorale a condus la concluzia c numai o mic fraciune (1 pn la 10%) din moleculele de ARN au fost afectate.

Fig.1. Efectul cisplatinei (A) i paclitaxel-ului (B) asupra proteinei COX-2.Proteinele p53, p21 i COX-2 au fost analizat prin "absorbtie Western " n liniile celulare NSCLC (cu diferite stari de mutaii TP53) tratate cu chimioterapie (IC50) de pn la 48 ore. -actin a fost utilizat ca martor endogen.3.2.Interaciile cis platinei cu ADN-ul Cis platina formeaz combinaii coordinatice cu ADN n principal prin intermediul anumitor atomi de azot din perechile de baz ale ADN-ului. Aceti atomi de azot (n special atomul N7 a purinelor) sunt liberi s se coordineze cu cis platina pentru c ei nu particip la formarea legturilor de hidrogen cu alte baze ale moleculelor de ADN.Se pot forma multe tipuri de aduci sau combinaii complexe cis platin-ADN. Cele mai importante dintre acestea, par s fie cele n care 2 liganzi Cl ai cis platinei sunt nlocuii de atomi de azot purinici din baze adiacente ale aceleiai catene de ADN.Bazele purinice implicate n mod normal n formarea acestor aduci sunt guaninele. S-au evideniat ns i aduci care implica o molecul de G i una de A. innd seama de geometria sa, trans-DDP nu poate forma aduci 1,2 intracatenari. De aici reiese i caracterul inactiv n eliminarea celulelor canceroase. Se consider c tocmai formarea acestor coordinri 1,2 intracatenare sunt importante pentru activitatea anticanceroas a cis platinei.Am evideniat modul de legare al cis platinei la ADN s observm acum cum acesta conduce la moartea celular programat (apoptoz).

Aducii cel mai frecveni observai sunt cei care implica o molecule de guanin adiacente (65%) sau link-uri ntre adenina si guanina (25%).Cisplatina poate ntinde, de asemenea, ntr-o baz pentru a se altura celor dou molecule de guanin (GXG) pe acelai fir de ADN-ului. Aducii pot face ca structura ADN-ului s deven distorsionat, si pot activa mecanismele de reparare ale ADN-ului.

Mai sus este o schem a unui electrod cu ADN modificat folosit pentru detectarea interaciunilor medicamentelor cu ADN-ul.n acest caz, medicamentul este cis platina.Dup expunerea la cis platin,electronii transferai prin ADN sunt dezactivai de medicamentul care perturba perechea de baz din ADN.

Cercettorii au observat c legarea cisplatinei la ADN afecteaz att replicarea ct i transcripia ADN, precum i mecanismele de repararea a ADN.Au fost studiate efectele cis platinei ct i ale trans-platinei asupra replicrii ADN att n vitro (folosind extracte celulare din organismul gazd) ct i in vivo (in organismul gazd).Studiile in vitro efectuate asupra celulelor procariote ct i asupra eukariotelor au evideniat c att cis platina ct i transplatina acioneaz asupra ADN polimerazei (enzim implicat n procesul de replicare).In mod particular, aducii 1,2 intracatenari ai cisplatinei cu ADN au stopat funciile nu numai a ADN polimerazei ci a tuturor polimerazelor. In mod identic, studiile in vivo au evideniat c cis DDP ct i transDDP inhib replicarea n egal msur- Alte studii au artat ns c cis-DDP este un agent antitumoral efectiv, pe cnd trans-DDP nu. Aceste rezultate sugereaz c replicarea ADN nu este singurul factor important pentru activitatea clinic a cis-DDP n distrugerea celulelor tumorale. Efectele cis-DDP i trans-DDP sunt mult mai greu de interpretat dect efectele asupra replicrii. Oricum, cis-DDP nu pare s inhibe transcripia, n acest fel conducnd probabil ctre apoptoz.

Accesnd linkul de mai jos putei viziona un clip in care este relatat mecanismul interaciilor cis platinei cu ADN-ul: http://www.youtube.com/watch?v=Wq_up2uQRDo

3.3.Cis platina i repararea ADN

Activitatea citotoxic a cisplatinei poate proveni din imposibilitatea celulei de a repara moleculele de ADN afectate. Intr-adevr studiile in vitro asupra extractelor celulare au evideniat c cei mai ntlnii aduci cisplatina-ADN (aducii 1,2 intracatenari) nu sunt eliminai prin reparare. Acest proces ar trebui s aib loc prin intermediul sistemului de reparare prin excizie.Este oarecum periculos s tragem prea multe concluzii din aceste studii datorit faptului c n organism pot apare procese de reparare care nu sunt evideniate n studiile efectuate pe culturile celulare.

3.4. Interaciunea proteinelor celulare cu aducii cis platina-ADN Cercettorii au coordonat mai multe studii pentru a observa dac activitatea citotoxic a cisplatinei poate rezulta dintr-o cdere a sistemului de reparare prin excizie.In acest sistem de reparare, nainte ca poriunea din catena de ADN defect s fie excizat, este necesar ca aceasta trebuie s fie recunoscut de ctre celul.Celula detecteaz catena de ADN defect prin aciunea proteinelor de recunoatere. Deci ca un prim pas n studierea sistemului de reparare prin excizie cercettorii au urmrit evidenierea proteinelor ataate aducilor cisplatina-ADN..Exist mai multe metode de difereniere a ADN-ului legat de protein sau a ADN-ului liber. Cercettorii au folosit aceste metode pentru a izola proteinele care se leag tocmai de aceti aduci. Aceste proteine conin toate o poriune comun (care prezint secvene de aminoacizi similare sau chiar identice) numit grup cu mobilitate crescut (HMG). Proteinele din aceast clas se numesc proteine cu domeniu-HMG. Metodele de mai sus au artat c aceste proteine leag aducii cisplatina-ADN in vitro.Determinrile in vivo au evideniat c proteinele cu domenii HMG sunt importante pentru activitatea cis platinei. In absena genei care codifica pentru aceste proteine HMG celulele devin mai puin sensibile la cis platina dect celulele care posed aceast gen nsemnnd c cis platina este mai neeficace n uciderea acestor celule.Aceste rezultate sugereaz c proteinele HMG joac un rol important n activitatea citotoxic. Exist dou teorii care explic rolul proteinelor HMG in activitatea cisplatinei. Multe din aceste proteine sunt factori de transcripie, deci ei sunt necesari pentru sinteza ARN din catena ADN.O teorie spune c, dac factorii de trancripie ce conin regiuni HGM se leag preferenial la aducii cisplatina-ADN, atunci acetia pot dezordona ntregul mecanism de transcripie.A doua teorie sugereaz c proteinele HMG se leag la aduci. Aducii nu mai pot fi recunoscui pentru reparare. In acest caz, repararea ADN ului este incetinit.Deci, aductul cisplatina-ADN este mai persistent dect ar fi n absena proteinelor HMG, iar repararea este mul ncetinit. Aceste procese interfer cu funciile celulare normale (printre ele replicarea i transcripia) i devin cauza morii celulare.

Model pentru inhibarea reparaeii aductului cisplatin n prezena domeniului de proteine HMG. In afar de activitatea antitumoral, cis platina a dovedit a fi un bunt agent antiviral. S-a presupus c virusurile sunt singurii agenti care transform celulele normale n celule tumorale, dar totodat s-a constatat c particulele virale sunt rareori regsite n celulele tumorilor, ceea ce ar conduce la concluzia c transformarea are loc dup infecia viral prin imprimarea caracterului viral celulor normale.Incercnd o mutaie la celulele mamiferelor, putem presupune c leziunile primare ale ADN provocate de complecii platinici acioneaz elibernd genomul viral. Aceasta duce la multiplicarea activ a particulelor virale care pot sau nu avea defecte.Modificarea survine n sistemul imunologic care va fi stimulat s produc anticorpi mpotriva celulelor tumorale.S-ar putea ca prin eliminarea genomului viral i a particulelor virale fr distrugerea celulelor care le-au coninut celulele s revin la starea normal; aceste presupuneri sunt posibile dar insuficient studiate.In prezent, direciile de cercetare urmresc obinerea de compleci cu activitate anticancer performant pe baza parametrilor fizici, chimici i structurali.

Bibliografie1. Marinescu Dananote de curs Master Enzimologie Aplicat Fac. Chimie UB2002

2.Iordchescu DanaAcizi Nucleici Editura UB2001

3. Mihescu GrigoreMicrobiologie general i virologieEditura UB2000

4. Palamaru M.N, Iordan A. R., Cecal Alex.Chimie bionaorganic i metalele vieiiEditura BIT1997

5. Grecu I, Neamu M, Enescu LImplicaii biologice i medicale ale chimiei anorganiceEditura Junimea1982

6. Strjescu Mihai, Teodor FeliciaElemente de chimie bioanorganicEditura Dacia1979

7.www.youtube.com8. www.sciencedirect.com9.www.ncbi.nlm.nih.gov