radiomodificadores. os radiomodificadores podem ser: radioprotetores radiossensibilizadores
TRANSCRIPT
RADIOMODIFICADORES
Os radiomodificadores podem ser:
• radioprotetores
• radiossensibilizadores
RADIOPROTETORES
1. Nas aplicações militares seria importante o desenvolvimento de drogas radioprotetoras.
2. Atualmente depende somente blindagens.
3. A prática tem demonstrado que eles são eficientes “antes da exposição”.
4. Surgem ocasiões em que a “exposição” é inevitável (descontaminações de fallout, limpeza de áreas com acidentes radioativos
Características dos radioprotetores
1. Dar proteção reduzindo o efeito da radiação por um fator de 2 pelo menos. Ser facilmente auto administrado, de preferência via oral.
2. Tempo de ação longa. Em camundongos o WR - 2721 dura cerca de 4 horas com uma única injeção.
3. Deve ser bem tolerado e não interferir com o comportamento.
4. A droga deve produzir um mínimo de efeitos secundários, não acumular e produzir efeitos tóxicos irreversíveis.
5. Deve durar com armazenamento 2 - 5 anos e ser estáveis em condições adversas.
Perspectiva Histórica
1. Primeira experiência aconteceu na década de 50. Grandes doses de
Cisteína, I.V. em ratos; 15 min antes da dose letal de RX. Sobrevivência
foi .
2. Era época de grande investimento militar na área nuclear.
3. Após o 1o. experimento organização de grupos para estudos.
4. Testou-s eo MEA (B mercaptoetilamina) que foi efetivo em baixas
doses.
5. A partir daí obtenção de novas drogas parecidas com os
conhecimentos efetivos.
6. 1950 AIEA programa de estudo que levou ao AET
(2 - aminoetilisotiouronium).
7. De 1957 1973 4400 compostos foram desenvolvidos, a
maioria aminotióis e derivados.
8. Neste programa WR 2721 efetivo.
9. Outros estudos continuam sendo feitos
Mecanismo de ação da radiação
- direta
- indireta (radicais)
alvos: DNA, proteínas, membranas
Time scale pico segundos até horas
Os radioprotetores podem agir em qualquer evento, mas o tempo mais curto de ação seria 10-9 s após irradiação.
Eles agem por competição
Mecanismo de Radioproteção
- Radioprotetores não podem prevenir os efeitos extremamente rápidos da radiação.
- Mas devem agir na ação indireta da radiação separando os defeitos agindo em três níveis:
- nível molecular
- nível fisiológico - bioquímico
- nível de órgão
MECANISMOS
Nível Molecular- Scavenger radicais livres
- Doação de hidrogênio
- Ligação a alvos biológicos críticos
- Formação de pontes S mistas
Nível Bioquímico - Fisiológico
- Hipóxia : pode agir• Interfere na entrada de oxigênio por alterações cardiovasculares• Bloqueio da Hb
• uso do O2 pelo tecido
• Induz hipóxia local por reações bioquímicas• Deprime os centros respiratórios
-Sulfidril não protéico
Já existe na célula (endógeno) glutationa
- Choque Bioquímico• Usado para descrever mudanças bioquímicas que ocorrem quando a
célula se adapta ao aumento da concentração de tióis radioprotetores.• Pontes S-S entre radioprotetores e membranas alteração estrutural
grande na mitocôndria e outras organelas, seguida por alterações bioquímicas , que inclui:
glicogenólise no fígado
glicose, síntese protéica
síntese do DNA
divisão celular
A síntese do DNA e da divisão celular aparece com os radioprotetores tempo para a célula reparar-se.
- Hipotermia
T radioresistência
Nível de Órgão
Estímulo à recuperação da população celular. Renovação dos steam cell.
SCREENING DE RADIOPROTETORES
Letalidade de mamíferos em geral camundongos
Fatores que afetam:
- escolha do animal
- toxicidade e via de administração
- dose, taxa de dose
- qualidade da radiação
- tempo entre a droga e a radiação
Critérios de Avaliação1. Redução de dose DrF
LD 50/30 animais protegidos
LD 50/30 animais não protegidos
DrF = 3,0 animais sobrevivem a doses 3 vezes maiores
2. Análise de Nódulos no Baço
Recuperação do irradiado é acompanhado por nódulos no baço.
O número é inversamente proporcional à dose
3. Cultura de Tecidos
Atividade das células de se reproduzirem
DrF =
Toxicidade Dose de
DL 50 Proteção
Composto (mg/kg) (mg/kg) DRF
Cisteína 1700 1200 1,7
MEA 200 150 1,7
Cistamina 220 150 1,7
AET 480 400 2,1
WR 638 1120 500 2,0
WR 2721 950 500 2,7
WR 3689 1120 450 2,2
WR 77913 3574 2200 2,0
WR 151327a 785 315 1,9
Mercaptopropionilglicinab 2100 20 1,4
Glutationa 4000 4000 1,3
Dados obtidos pela exposição de camundongos expostos a radiação gama ou X. Composto injetado i.p.,com exceção da cisteína – i.v.aPromove substancial proteção para irradiação por neutrons.bPromove significativa proteção quando tomado após exposição.
Radioprotetores aminotióis
COMPOSTO FÓMULA ESTRUTURAL
NH2CHCH2SH
COOH
NH2CH2CH2SH
NH2CH2CH2SSCH2CH2NH2
NH2CH2CH2SC
NH2
NH
NH2CH2CH2CH2NHCH2CH2SPO3H2
CH3NHCH2CH2CH2NHCH2CH2SPO3H2
CH3NHCH2CH2CH2NHCH2CH2CH2SPO3H2
Cisteína
MEA
Cistamina
AET
WR 2721
WR 3689
WR 151327
1. Cisteína DrF = 1,7 – i.v.1200 mg/kg camundongo efeito i.p.sem efeito oral
2. MEA - Mercaptoetilamino (-CO2 da Cys)DrF = 1,7 – i.v.150 mg/kg camundongomelhor que Cys quando i.p.tem proteção oral
3. AETDrF = 2,1 – i.v.400 mg/kg camundongo1 dose proteção de 6 horasbaixa proteção oral
4. WR 2721 – Ácido S-2-(3-aminopropilamino/etilfosforotioco)
DrF = 2,7 – i.p. camundongoDura aprox. 3 horas
Farmacocinética
Metabolismo - NH2CH2-CH2-CH2NHCH2-CH2S-PO3H2 WR 2721
Ação de fosfatasesNH2CH2CH2CH2NHCH2CH2S WR 1065
NH2CH2CH2CH2NHCH2CH2S WR 32278
T1/2 = 10 min - parte CLEARANCE
T1/2 = 1 hora - outra parte WR 2721 marcado
2
Biodistribuição
- Fígado, rim, glândulas salivares
- Intestino delgado, baço
- Cérebro, coluna, tumores sólidos
Máxima concentração : 15 min
Permanece constante de 60 – 90 min
Proteção não está correlacionada com a concentração
TECIDOS PROTEGIDOS OU NÃO PELO WR 2721
PROTEGIDOS NÃO PROTEGIDOS
Sistema imune cérebro
Medula óssea espinha
Fígado
Pele
Testículos
Glândulas salivares
Intestino delgado
Cólon
Pulmão
Rim
Esôfago
Mucosa oral
indica que o WR 2721 não atravessa a barreira cerebral
O WR 2721 não protege células tumorais em ratos ou camundongos. Por quê?
804020
1200
fígado
soro
tumor
WR 2721conc. M
A eficiência dos radioprotetores rapidamente com o do LET
LET = ação direta ação indireta
Cys = Drf = 1,1 para nêutrons 1,7 para
WR 2721 = Drf = 1,41 para nêutrons LD 50/30 1,32 para nêutrons LD 50/7
Outros RadioprotetoresComposto Efeito Provável mecanismo de ação
protetor Composto contendo enxôfre Mecanismo de radicais livres Dimetiltiocarbamato (DDC) 3 Complexo Dimetilsulfóxido (DMSO) 2 Tiouréia 1Derivados de cianetos Hipóxia Cianeto 2 Hidroxiacetonitrila 3 Manolonitrila 2Agentes quelantes Desconhecido EDTA 1Metabolitos Captura de radicais livres Glicose 1 Frutose 2 -cetoglutarato 1Indutores de hipóxia Hipóxia Paraminopropiofenona 3 Mudanças na hemoglobina Monóxido de carbono 2 Etanol 2 Depressor do centro respiratório Morfina 2 Reserpina 2 Serotonina 3 Alterações hemodinâmicas Histamina 2Imunomoduladores Recobrimento do sistema hemopoiético Glucan 1 Endotoxina 1 Azimexon 1 Levamisol 1 ComplexoAntioxidantes Mecanismos de radiacis livres e Vitamina E 1 metabolismo do oxigênio Vitamina A (-caroteno) 1 Superóxido dismutase 3 Selênio 1
Imuno - moduladores
1. Naturais
- Interferon, BCG, C. Pavrom, Glucan, Endotoxina bacteriana, Interleucina
DrF 1,4
2. Sintéticos
Azimexon % sobrevida 56 % camundongos
Levamisole antioxidante, tem S
Proteção Endógena
Radicais livres aparecem in vivo
processos metabólicos normais, respiração aeróbica. Inflamação, metabolismo de drogas, detoxificação.
radioatividade natural mecanismos de defesa contra radicais livres
Compostos de P.M.
Vitaminas Vit. E protege membranas
Vit. A scavenger de O2
Vit. C solúvel em H2O e sacavenger em comp/ com H2O
Glutationa (GSH) – glutamato – Cys – Gly é radioprotetor
material - sol. em água
RADICAL LIVRE LIPÍDEOS, PROTEÍNASREAÇÕES NO DNA
REAÇÕES DE ABSORÇÃOTOCOFEROLASCORBATOBETACAROTENOGLUTATIONA
DEFESAENZIMÁTICA
Enzimas
GSH co-fator de Glutationa peroxidase [H2O2]
Catalase idem
SOD – Superóxido desmutase
20% 1 H2O2 + O2
SOD em ratos DrF = 1,56
Vit. E na dieta sobrevivência
Selênium ratos 30 dias sobrevivência
O-2 CELULAR
SUPERÓXIDODISMUTADE
CuZn
O2 + H2O2
H2O + O2 CATALASE
GLUTATIONAPEROXIDASE
SELÊNIUM
GLUTATIONAREDUTASE
GSH GSSG
TRATAMENTOS SIMULTÂNEOS
1. Efeitos cinergéticos tem sido observado 5-metoxitriptamina
(MOT-DrF = 1,6) + AET (DrF = 1,65)
LD50/30 camundongos = 500 10,25 Gy DrF = 2.05
2. Cys (Drf = 1,35) + AET (DrF= 1,65) DrF = 2,15
3. AET + glutationa + serotonina + MEA + Cys DrF= 2,8
4. MPG – 2-mercaptopropriorilglicina
MPG + camundongo após 4h 9Gy (DL 500%) 58% sobrevida
MPG + camundongo após 24h idem 17% sobrevida
FATORES QUE DEVEM SER CONSIDERADOS
1. Modelo animal
A resposta à irradiação depende do animal. O camundongo é o mais usado. Outros fatores: cepa, sexo, idade, saúde geral.
2. Toxicidade da droga
É necessário conhecer a toxicidade da droga usada. Após obter DL10 ou DL50, usa-se 1 / 2 ou 2 / 3 da dose
A via + usada i.p.
A via i.v. é usada toxicidade
A via oral não deve ser usada
3. Radiação
A dose e taxa de dose devem ser conhecidas
Calcula-se DL50/30 ou DL100/30
Taxa de dose 04 – 2 Gy/min
Radiação de LET são mais usadas
4. Tempo de Pré – Exposição
O intervalo entre a administração e a irradiação é variável.
Para a maioria – tempo de melhor resposta 15 a 60 min antes da irradiação
5. Tempo Pós – Irradiação
Em geral 30 dias
Para a síndrome gastrointestinal usa-se 10 Gy 6 dias
30 Gy 2 dias
RADIOSSENSIBILIZADORES
Células hipóxias são importantes para a radioterapia
Desde 1920: tecidos irradiados na ausência de O2 são 2,5 a 3,0 vezes mais resistentes
1953 / 55: Gray e col. Mostraram o “modelo de hipóxia em tumores”
100 – 150m células hipóxicas viáveis do vaso sanguíneo)
São células cronicamente hipóxicas diferentes das “células agudas hipóxicas” decréscimo de sangue temporário
Exp. Com células hipóxicas
a) Interrupção dos vasos que irrigam o tumor
b) Morte de animais antes da irradiação
10,5
1,0
Fra
ção
de s
orev
ida
3000 dose rad
aeróbicaanimal respirando
hipóxia
Em células humanas tem-se a experiência em HBO (hiperbaric oxigen therapy) – câncer de útero.
SOBREVIDA DE
FRAÇÕES HBO (%) AR (%)
06 frações 42
46
25 frações 50
30 frações 39
HBO é cara e difícil de usar. Daí a necessidade de radiossensibilizadores
1974 – ADAMS e col. - Nitroimidasois
MIS – Misonidazol é o melhor
- Funciona bem em animais e parece ativo em humanos- Tem efeito secundário – neurológico- Conc. no tumor é aprox. 20 g/g muito pouco- DEF aprox. 1,1 a 1,3.
O ideal seria
- DEF aprox. 2,5- Toxicidade 10x menor- Ou 10 vezes mais eficiente com a mesma toxicidade
MELHORA DO MISONIDAZOL- O que vale é a eletroafinidade- Substituição na posição 5 do MIS – tem sido promissor- SR 2537 e SR 2553 são 10X menos tóxico com mesma radiossensibilidade
NO2
N
N
CH2CHOHCH2OCH3
MIS – eletroafinidade radiossensibilidade
LipofilicidadeFarmacocinéticatoxicidade
DL 50/817 mg/g
LipofilicidadePenetração noturnaEliminação da drogaNeurotoxicidade
(DL 50/2 = 4,9) SR 2508 = CH2CONHCH2OH
(DL 50/2 = 8,9) SR 2555 = CH2CON(CH2CH2OH)2
T após adm.
Tum
or e
m T
6C
onc.
mM
120 min
SR 2508SR 2555
OUTROS QUIMIOSSENSIBILIZADORES
- Cyclophosphamide- Melphalan (L-PAM)- Benzonidazole
MECANISMOS DE QUIMIOSSENSIBILIZAÇÃO
1. da GSH (glutationa intracelular)
2. intracelular de “uptake” de L-PAM
3. ligação cruzada (cross – link) do DNA
MORTE
IRRADIAÇÃO: 20 Gy vários tempos após a droga com RXCÉLULAS: CHO DROGAS: 2 mmol / kg de DEM (dietilmaleato) e GSH (glutationa)
5 10 15 20 25 30
10-4
10-2
10
GSHGSH2
N2 + 2x10-4 DEM
N2 + 2x10-7 DEM
Dose (Gy)
Fra
ção
sobr
evid
a