Metabolização de Drogas em Aves. Prof. a Dr a. Alexandra Acco

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1 Metabolização de Drogas em Aves Prof. a Dr a. Alexandra Acco Curitiba, 23/06/2010

2 SISTEMA DE PRODUÇÃO DE AVES COMERCIAIS Sistema intensivo alta densidade Crescimento rápido Uso de xenobióticos na ração ou na água: agentes promotores de ganho de peso, antioxidantes, antibacterianos, antifúngicos, coccidiostáticos, parasiticidas, etc.

3 SISTEMA DE PRODUÇÃO DE AVES COMERCIAIS Diante de tantas drogas, características de biotransformação de cada agente antibacteriano ou antiparasitário, e particularidades entre espécies (frangos, perus, codornas ) Abordagem dos processo metabólicos em termos farmacocinéticos e bioquímicos, não clínicos ou patológicos O que acontece com as drogas no organismo?

4 FARMACOCINÉTICA

5 BIOTRANSFORMAÇÃO DE DROGAS Biotransformação de xenobióticos lipossolúveis Transformação química metabólitos + polares e hidrossolúveis eliminação facilitada Sistemas enzimáticos hepáticos, plasmáticos, intestinais, pulmonares, renais Reações de Fase I citocromo P450 Reações de Fase II enzimas de conjugação

6 (Fonte: Jacquie Jacob, Tony Pescatore)

7 BIOTRANSFORMAÇÃO DE DROGAS REAÇÕES DE FASE I: 70 a 80% no REL citocromo P450 (CYP450) oxidação redução hidrólise DROGA metabólito polar (alguns ativos) introduzidos grupos polares -OH, -COOH, -NH2 Pode gerar produtos mais reativos e tóxicos Enzimas, NADP, NADPH, O 2

8 O que é sistema CYP450? Superfamília de genes P genes conhecidos - humanos = 57 - camundongos = ratos = 87 - frangos = sequências totalmente conhecidas - Não encontradas ainda: 2B, 2D, 2E, 2F, 2S, 5A, 8A, 21, 26B, 26C, 27B - Com CYP39: ausente em peixes - Substratos ainda pouco conhecidos em aves

9 (J. Vet. Pharmacol. Therap. 24, 343±348, 2001

10 O que é sistema CYP450? Mediação primariamente do metabolismo oxidativo Localizado em: Mitocôndria: CYP esteroidogênico Ret. Endoplasmático: CYP xenobiótico Superfamília de heme-proteínas Expressos em múltiplos tecidos Alta concentração em hepatócitos (microssomos)

11 Duas Classes Gerais de enzimas CYP Famílias 1, 2, 3, 4 Enzimas do CYP Xenobiótico Co-envolvidas com transferases Biotransformação de drogas para permitir sua eliminação Famílias de genes induzidas por xenobióticos Famílias 7, 11, 17, 19, 21, 27 Enzimas do CYP Esteroidogênico Integridade da membrana de organismos unicelulares Mediadores hormonais do desenvolvimento de organismos diferenciados Substratos rígidos e especificidade de produtos Ex: aromatase (CYP19) conversão de andrógenos a estrógenos

12 CYP450: metabolismo de +50% de todas as drogas CYP2C19 CY = cytochrome P = pink 450 nm = λ de absorção 2 = família do gene C = subfamília 19 = gene específico

13 REAÇÕES DE OXIDAÇÃO NA FASE I: CYP450 - Limitante - O 2 usado para oxidação em hipóxia pode reduzir O 2 em mitocôndrias - pode gerar ROS SH + NADPH + H + + O 2 SOH + NADP + + H 2 O (S = substrato)

14 Tipos de Reações P450 e Substratos Representativos Hidroxilação aromática* Hidroxilação alifática * N-dealquilação O-dealquilação N-dealquilação Epoxidação * N-oxidação * O-oxidação * P-oxidação * Desulfuração Deaminação oxidativa * Dehalogenação oxidativa * Benzopireno N-hexano Etilmorfina Etoxiresorufina Carbaril Ác. Araquidônico Anfetamina Aldicarb Paration Paration Arginina Halotano Dehalogenação redutiva CCl 4 *todas oxidações sistema monooxigenase (Fonte: Aquatic Toxicology, 1994)

15 CYP frangos X CYP cães Cinética de Michaelis-Menten CYP2C9 CYP3A Frangos Beagles Beagles Frangos (J. Vet. Pharmacol. Therap. 24, , 2001)

16 Particularidades de CYP em Frangos 1) Menor capacidade de metabolizar drogas pelo CYP1A que outras espécies (mamíferos); 2) Menor atividade também de CYP2C19, CYP2D6 e CYP3A4 do que humanos; 3) Maior atividade de CYP2C9 do que humanos alta taxa metabolização da tolbutamina e warfarin; 4) Warfarin muito menos tóxico em frangos do que mamíferos. (Martine et al, 1998; Khalil et al, 2001)

17 FATORES QUE AFETAM A BIOTRANSFORMAÇÃO o Inibição enzimática: envolve ligação com Fe (heme) por ligação competitiva ao sítio da enzima. o Indução enzimática: envolve aumento de RNA, síntese de proteínas e de heme. Diferentes CYP são afetados por diferentes indutores. Aumento de hemeproteína na superfície do REL de hepatócitos

18 DROGAS USADAS EM COMBINAÇÃO Monensina: coccidiostático (frangos e perus) Ionóforos Moléculas artificiais Formadoras de canais transmembrana com seletividade para alguns íons. Ex: monensina (Na), gramicidina (10 7 K/s), valinomicina (10 4 K/s). Extrusão iônica

19 DROGAS USADAS EM COMBINAÇÃO Monensina: coccidiostático (frangos e perus) Em combinação com antibióticos: clorafenicol, tiamulina, eritromicina, enrofloxacina Em combinação com sulfas: sulfadimetoxina, sulfadimidina, sulfaquinoxalina Modificação da atividade de monooxigenases CYP450 Mudança do metabolismo desta e outras drogas Efeitos indesejados

20 Sulfadimidina é um bom substrato para CYP450, e a seqüência de reações metabólicas é preferencialmente hidroxilação seguida por acetilação. (J. Vet. Pharmacol. Therap. 24, 73-76, 2001).

21 Departamento de Fiscalização de Insumos Pecuários Secretaria de Defesa Agropecuária - SDA/MAPA (Atualizado em 10/07/2008)

22 Departamento de Fiscalização de Insumos Pecuários Secretaria de Defesa Agropecuária - SDA/MAPA (Atualizado em 10/07/2008) 6x 15x (J Anim Sci, 58: , 1984)

23 Mas coccidiostáticos sofrem absorção? Biodisponibilidade da Monensina = 10 a 33% Biodisponibilidade do Amprólio = 2,3 a 6,4% Parâmetros PK do APL, v.o., 13 a 26 mg/kg, em frangos. (J. Vet. Pharmacol. Therap. 22(1), 9-15, 2000).

24 Zoneamento Hepático do Sistema de Monooxigenase - em hepatócitos centrolobulares/ perivenosos - em hepatócitos periportais Periportal (25%) (75%) Perivenosa

25 Zoneamento Hepático Perivenosa menos aeróbica - glicólise - liponeogênese - ureagênese a partir da amônia - biotransformações hepatócitos com mais REL Periportal mais aeróbica - metabolismo energético oxidativo -β-oxidação - catabolismo de aa - ureagênese a partir de aa - gliconeogênese - excreção de ácidos biliares OBS: Necrose Perivenosa - rápida biotransformação - alta [monooxigenases] - baixa [glutation] (GSH)

26 Necrose Perivenosa ( 1. Veia centrolobular 2. Hepatócitos necróticos 3. Cordões de hepatócitos preservados (Fonte:

27 REAÇÕES DE REDUÇÃO Menos comuns Redutases: na membrana microssomal Outras reações da FASE I Responsáveis por reações de hepatotoxicidade do halotano e CCl 4 REAÇÕES DE METILAÇÃO Grupo metila transferido por metiltransferases. Ex: NOR (COMT), histamina

28 REAÇÕES DE DESULFURAÇÃO Substituição do S por O Ex: paration Outras reações da FASE I REAÇÕES DE HIDRÓLISE Sem enzimas microssomais hepáticas Ocorrem no plasma e outros tecidos, como na luz intestinal (hidrolases bacterianas)

29 BIOTRANSFORMAÇÃO DE DROGAS Biotrasformação de xenobióticos lipossolúvies Transformação química metabólitos + polares e hidrossolúveis eliminação facilitada Sistemas enzimáticos hepáticos, plasmáticos, intestinais, pulmonares, renais Reações de Fase I citocromo P450 Reações de Fase II enzimas de conjugação

30 REAÇÕES DE FASE II: Conjugação ou síntese DROGA ou + SUBSTRATO ENDÓGENO METABÓLITO Metabólito Inativo Enzimas citoplasmáticas Enzimas microssômicas (Exceção: N-glicuronídeos de algumas arilaminas carcinogênicas, cujo produto é mais reativo)

31 SUBSTRATOS PARA REAÇÕES DE FASE II 1) Ác. glicurônico: drogas ácidas, básicas, fenóis, álcoois. 2) SO 4 3) Acetato 4) Glutation (GSH) 5) Glicina/ Glutamina Envolvimento da UDP-Glicuron Glicuronosil osil transferase: pouco seletiva para substratos reações de acetilação e metilação

32 Capacidades e Afinidades das Reações de Conjugação REAÇÃO CAPACIDADE SELETIVIDADE AFINIDADE Glicuronidação Alta Baixa Aminoacidação Média Média Sulfatação Baixa Alta Glutationização Baixa Alta Acetilação Variável Variável

33 Geração de UDP-ácido glicurônico Pirofosforilase Glicose-1-fosfato UTP PPi UDP-glicose + H 2 O 2 NAD+ UDPG-desidrogenase 2 NADH + 2H + UDP-ácido glicurônico UDP-Glicuronosil ROH (substrato da glicuronidação) Transferase RO-glicuronídeo UDP

34 REL

35 Conjugação com Sulfato STF no fígado e tecidos extrahepáticos, no citosol e não ligadas à membrana STF geralmente não são induzidas por drogas, mas sofrem influência de hormônios e sexo Disponibilidade de sulfato no tecido pode ser limitante para a sulfatação (S0 4 )

36 Conjugação com Glutation (GSH) É uma reação de detoxificação na qual a glutationa atua como um varredor para proteger as células de danos tóxicos. GST: enzimas no fígado, no citosol, RE, mitocôndria e núcleo. Antioxidantes induzem GST. A conjugação inicial é seguida por uma série de reações metabólicas subseqüentes.

37 Duas Fases do Metabolismo Metabólitos Glucuronídeos e Sulfatados Eliminação Renal e Fecal

38 Particularidades da Fase II em Aves Pata Peru Rato Pintinho Galinha Galo Galinha Pato Ganso GT = UDPGT SO 4 = Sulfotransferase APD = Aminopiridina demetilase (Quart. J. Experim. Physiol., 61, , 1976)

39 Interações de Micotoxinas com Metabolismo de Drogas Hipótese: metabolismo hepático normal e de xenobióticos pode ser alterado durante a exposição crônica a micotoxinas; Particularmente: aflatoxina B1, ocratoxina A, toxina T-2, deoxinivalenol e fumonisina B1; CYP450 pode bioativar micotoxinas em metabólitos deletérios; AFB1 reduz CYP total em 30% e UDPGT em até 60%; Fumonisina B1 provoca significante redução de CYPA4 e demetilases, mas aumenta CYP1A e EROD; Forte interação entre fumonisina B1 e CYPA4. (Krmiva 50, Zagreb, 4; , 2008)

40 Metabolismo da Aflotoxina B1 (AFB1) CYP1A2 e CYP3A4 AFB1 Oxidação AFB1-exo-8,9-epóxido (AFBO)/Carcinogênica AFM1 AFQ1 AFP1 Aflotoxicol (AFL) Efeitos tóxicos: liga-se a PR, DNA, RNA Conjugação (GST) Hidrólise + polares (detoxificantes) Eliminados conjugados (Glicur, SO 4 ) AFB1-GSH Protege Contra Genotoxicidade (-) AFB1-8,9-diidrodiol (AFB1-dhd) Aflotoxina Aldeído redutase + dialdeído (AFAR) Reage com resíduos de lisina Atividades enzimáticas do CYP e GSH variam com as espécies

41 Metabolismo da Aflotoxina B1 (AFB1) 4x 3,4x - Perus são muito sensíveis à AFB1, codornas são intermediárias e frangos particularmente resistentes; - Machos produzem mais AFBO que fêmeas; - Citosol de hepatócitos em perus e patos produz mais AFL que em codornas e frangos. (Brit. Poult. Sci. 47, n.6, , 2006)

42 Para onde vão os metabólitos conjugados hepáticos? 1) Glicuronídeos e conj. glutation: 1.o bile intestino 2.o cava (altas [D]) 2) Sulfatos: perfusado da cava (plasma)

43 Transportadores Hepáticos apical Vaso (sinusóide) (Adaptado de

44 Para onde vão os metabólitos conjugados hepáticos? 3) Conj. Glutation: convertidos a derivado do ác mercaptopurínico através de 3 reações: - GGT; - Aminopeptidase; - Acetiltransferase.

45 ESTRESSE OXIDATIVO [Radicais livres] > [Defesas Antioxidantes] ROS Defesas

46 ESTRESSE OXIDATIVO Problemas causados por oxidação nas rações uso de gordura oxidada: 1. Destruição de vitaminas lipossolúveis 2. Problemas de palatabilidade 3. Perda de energia e proteínas 4. Geração de compostos tóxicos Importância do fígado: órgão que sofre ação do oxidações e as combate (Fonte: adaptado de da Silva, A.; São Paulo)

47 ESTRESSE OXIDATIVO CELULAR GST Enzimas Antioxidantes Naturais Lipoperoxidação Disfunção protéica Lesão no DNA (Fonte:

48 O QUE NOSSO GRUPO TEM FEITO? 2009 Dec 17.

49 Estresse oxidativo hepático 90% 31% 499% - 48% Effect of FM on liver SOD and CAT enzymatic activity, lipid peroxidation and GSH levels after sepsis.

50

51 Extratos antioxidantes também podem afetar (positivamente) enzimas do metabolismo.

52 BIOTRANSFORMAÇÃO DE DROGAS Absorção Metabolismo Excreção Fase I Fase II Droga Droga Conjugado Metabólito com atividade Conjugado modificada Metabólito inativo Conjugado da droga Droga Lipofílica Hidrofílica

53 CONSIDERAÇÕES FINAIS Há variabilidade metabólica entre espécies; Cada fármaco, sintético ou natural, é metabolizado de modo particular; Interações metabólicas entre drogas e toxinas podem ocorrer conseqüências deletérias (?); Em aves ainda há muita deficiência de informações, tanto in vitro como in vivo sobre a metabolização; Há necessidade de pesquisas farmacocinéticas nas diferentes aves de interesse comercial.

54 Obrigada. Alexandra Acco Dep. Farmacologia Keukenhof Holanda Maio, 2009