RADIOMODIFICADORES Os radiomodificadores podem ser radioprotetores radiossensibilizadores RADIOPROTETORES
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 1 o. 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 defeitos agindo em três níveis: - nível molecular - nível fisiológico - bioquímico - nível de órgão separando os
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 O 2 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 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 camundongos
Critérios de Avaliação 1. Redução de dose Dr. F = 3, 0 LD 50/30 animais protegidos LD 50/30 animais não protegidos 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
Radioprotetores Composto Cisteína MEA Cistamina AET WR 638 WR 2721 WR 3689 WR 77913 WR 151327 a Mercaptopropionilglicinab Glutationa Toxicidade DL 50 (mg/kg) 1700 220 480 1120 950 1120 3574 785 2100 4000 aminotióis Dose de Proteção (mg/kg) 1200 150 400 500 450 2200 315 20 4000 DRF 1, 7 2, 1 2, 0 2, 7 2, 2 2, 0 1, 9 1, 4 1, 3 Dados obtidos pela exposição de camundongos expostos a radiação gama ou X. Composto injetado i. p. , com exceção da cisteína – i. v. a. Promove substancial proteção para irradiação por neutrons. b. Promove significativa proteção quando tomado após exposição.
COMPOSTO FÓMULA ESTRUTURAL COOH Cisteína MEA Cistamina NH 2 CHCH 2 SH NH 2 CH 2 CH 2 SSCH 2 NH 2 AET NH 2 CH 2 SC NH WR 2721 NH 2 CH 2 CH 2 NHCH 2 SPO 3 H 2 WR 3689 CH 3 NHCH 2 CH 2 NHCH 2 SPO 3 H 2 WR 151327 CH 3 NHCH 2 CH 2 CH 2 SPO 3 H 2
1. Cisteína Dr. F = 1, 7 – i. v. 1200 mg/kg camundongo efeito i. p. sem efeito oral 2. MEA - Mercaptoetilamino (-CO 2 da Cys) Dr. F = 1, 7 – i. v. 150 mg/kg camundongo melhor que Cys quando i. p. tem proteção oral 3. AET Dr. F = 2, 1 – i. v. 400 mg/kg camundongo 1 dose proteção de 6 horas baixa proteção oral
4. WR 2721 – Ácido S-2 -(3 -aminopropilamino/etilfosforotioco) Dr. F = 2, 7 – i. p. camundongo Dura aprox. 3 horas Farmacocinética Metabolismo - NH 2 CH 2 -CH 2 NHCH 2 -CH 2 S-PO 3 H 2 WR 2721 Ação de fosfatases NH 2 CH 2 CH 2 NHCH 2 S WR 1065 NH 2 CH 2 CH 2 NHCH 2 S WR 32278 T 1/2 = 10 min - parte T 1/2 = 1 hora - outra parte 2 CLEARANCE WR 2721 marcado
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 Medula óssea Fígado Pele Testículos Glândulas salivares Intestino delgado Cólon Pulmão Rim Esôfago Mucosa oral cérebro espinha indica que o WR 2721 não atravessa a barreira cerebral
O WR 2721 não protege células tumorais em ratos ou camundongos. Por quê? 1200 WR 2721 conc. m. M fígado soro tumor 40 20 A eficiência dos radioprotetores LET = ação direta Cys = Drf = 1, 1 para nêutrons 1, 7 para g 80 rapidamente com o do LET ação indireta WR 2721 = Drf = 1, 41 para nêutrons LD 50/30 1, 32 para nêutrons LD 50/7
Outros Radioprotetores Composto contendo enxôfre Dimetiltiocarbamato (DDC) Dimetilsulfóxido (DMSO) Tiouréia Derivados de cianetos Cianeto Hidroxiacetonitrila Manolonitrila Agentes quelantes EDTA Metabolitos Glicose Frutose a-cetoglutarato Indutores de hipóxia Paraminopropiofenona Monóxido de carbono Etanol Morfina Reserpina Serotonina Histamina Imunomoduladores Glucan Endotoxina Azimexon Levamisol Antioxidantes Vitamina E Vitamina A (b-caroteno) Superóxido dismutase Selênio Efeito protetor 3 2 1 Provável mecanismo de ação Mecanismo de radicais livres Complexo Hipóxia 2 3 2 Desconhecido 1 Captura de radicais livres 1 2 1 3 2 2 3 2 Hipóxia Mudanças na hemoglobina Depressor do centro respiratório Alterações hemodinâmicas Recobrimento do sistema hemopoiético 1 1 1 3 1 Complexo Mecanismos de radiacis livres e metabolismo do oxigênio
Imuno - moduladores 1. Naturais - Interferon, BCG, C. Pavrom, Glucan, Endotoxina bacteriana, Interleucina Dr. F 1, 4 2. Sintéticos Azimexon Levamisole % sobrevida antioxidante, tem S 56 % camundongos
Proteção Endógena Radicais livres aparecem in vivo processos metabólicos normais, respiração aeróbica. Inflamação, metabolismo de drogas, detoxificação. radioatividade natural Compostos de Vitaminas mecanismos de defesa contra radicais livres P. M. Vit. E Vit. A Vit. C protege membranas scavenger de O 2 solúvel em H 2 O e sacavenger em comp/ com H 2 O Glutationa (GSH) – glutamato – Cys – Gly é radioprotetor material - sol. em água
RADICAL LIVRE DEFESA ENZIMÁTICA LIPÍDEOS, PROTEÍNAS REAÇÕES NO DNA REAÇÕES DE ABSORÇÃO TOCOFEROL ASCORBATO BETACAROTENO GLUTATIONA
Enzimas GSH co-fator de Glutationa peroxidase Catalase idem SOD – Superóxido desmutase 20% 1 H 2 O 2 + O 2 SOD em ratos Dr. F = 1, 56 Vit. E na dieta sobrevivência Selênium ratos 30 dias sobrevivência [H 2 O 2]
CATALASE H 2 O + O 2 SUPERÓXIDO DISMUTADE O-2 CELULAR Cu Zn O 2 + H 2 O 2 GLUTATIONA PEROXIDASE SELÊNIUM GSH GLUTATIONA REDUTASE GSSG
TRATAMENTOS SIMULT NEOS 1. Efeitos cinergéticos tem sido observado 5 -metoxitriptamina (MOT-Dr. F = 1, 6) + AET (Dr. F = 1, 65) LD 50/30 camundongos = 500 10, 25 Gy Dr. F = 2. 05 2. Cys (Drf = 1, 35) + AET (Dr. F= 1, 65) Dr. F = 2, 15 3. AET + glutationa + serotonina + MEA + Cys Dr. F= 2, 8 4. MPG – 2 -mercaptopropriorilglicina MPG + camundongo após 4 h 9 Gy (DL 500%) MPG + camundongo após 24 h idem 58% sobrevida 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 DL 10 ou DL 50, 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 DL 50/30 ou DL 100/30 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 30 Gy 6 dias 2 dias
RADIOSSENSIBILIZADORES Células hipóxias são importantes para a radioterapia Desde 1920: tecidos irradiados na ausência de O 2 são 2, 5 a 3, 0 vezes mais resistentes 1953 / 55: Gray e col. Mostraram o “modelo de hipóxia em tumores” 100 – 150 mm 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 Fração de sorevida 1, 0 animal respirando 10, 5 hipóxia aeróbica 3000 dose rad
Em células humanas tem-se a experiência em HBO (hiperbaric oxigen therapy) – câncer de útero. SOBREVIDA DE FRAÇÕES HBO (%) 06 frações 42 46 25 frações 50 30 frações 39 AR (%) 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 mg/g muito pouco DEF aprox. 1, 1 a 1, 3. O ideal seria - DEF aprox. 2, 5 - Toxicidade 10 x 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 10 X menos tóxico com mesma radiossensibilidade MIS – eletroafinidade N DL 50/8 17 mg/g NO 2 N CH 2 CHOHCH 2 OCH 3 Lipofilicidade Farmacocinética toxicidade radiossensibilidade
Lipofilicidade Penetração noturna Eliminação da droga Neurotoxicidade (DL 50/2 = 4, 9) SR 2508 = CH 2 CONHCH 2 OH (DL 50/2 = 8, 9) SR 2555 = CH 2 CON(CH 2 OH)2 Tumor em T 6 Conc. m. M SR 2508 SR 2555 T após adm. 120 min
OUTROS QUIMIOSSENSIBILIZADORES - Cyclophosphamide Melphalan (L-PAM) Benzonidazole MECANISMOS DE QUIMIOSSENSIBILIZAÇÃO 1. 2. 3. da GSH (glutationa intracelular) intracelular de “uptake” de L-PAM ligação cruzada (cross – link) do DNA MORTE
IRRADIAÇÃO: 20 Gy vários tempos após a droga com RX CÉLULAS: CHO DROGAS: 2 mmol / kg de DEM (dietilmaleato) e GSH (glutationa) Fração sobrevida 10 10 -2 GSH 2 N 2 + 2 x 10 -4 DEM N 2 + 2 x 10 -7 DEM 10 -4 5 10 15 20 25 30 Dose (Gy)
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