17ª Escola de Verão em Química Farmacêutica e Medicinal Química Medicinal e Farmacologia: do Virtual ao Real

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1 17ª Escola de Verão em Química Farmacêutica e Medicinal Química Medicinal e Farmacologia: do Virtual ao Real Roberto Takashi Sudo Professor Titular de Farmacologia Programa de Desenvolvimento de Fármacos ICB - UFRJ

2 Relação Química Medicinal e Farmacologia Protótipo não-endógeno Química Medicinal Protótipo Endógeno Planejamento timização Alvo Farmacológico Farmacocinética Síntese Atividade Farmacológica Toxicologia Pré-Clínica

3 rientações Para o Teste Farmacológico Teste Farmacológica Provável Sistema Biológico Provável Aplicação Provável Alvo Molecular Provável Grupo Farmacológico

4 Estratégias e Metas da Farmacologia 1. Escolha do Modelo Experimental 2. Caracterização do Efeito Farmacológico 3. Caracterização do Mecanismo de Ação 4. Avaliação da Eficácia em Modelo de Doença 5. Toxicologia e Farmacocinética

5 Barreiro, 2002 Descoberta do Cardioinotrópico Positivo: LASSBio-294 Inibidor da PDE?

6 PDEs: 50 isoformas em 11 famílias distintas (Essayan, 2001); Principais PDEs : PDE Nucleotídeos Funções PDE1 AMPc e GMPc promove a proliferação das células musculares lisas (Rybalkin et al., 2002) PDE2 AMPc e GMPc funções vasculares pouco estudadas (Lugnier, 2006) PDE3 AMPc regula a contração do músculo liso, a contratilidade cardíaca e a agregação plaquetária (Vandecasteele et al., 2001; Komas, Lugnier e Stoclet, 1991) PDE4 AMPc regula a dilatação e a proliferação do músculo liso vascular (Bender e Beavo, 2006), vias respiratórias PDE5 GMPc regula o relaxamento da musculatura lisa (Rybalkin et al., 2002), tecido cavernoso, vasos respiratórios

7 Ação da Fosfodiesterase

8 Acoplamento Excitação-Contração Cardíaca

9 Relaxamento do músculo liso

10 LASSBio-294: Efeito Cardíaco Solução Tyrode: NaCl: 130 mm KCl: 5,0 mm MgCl 2 : 1,0 mm Dextrose: 5,6 mm NaHC 3 : 24,0 mm CaCl 2 : 2,5 mm NaH 2 P 4 : 0,9 mm Mistura carbogênica (95% de 2 e 5% de C 2 ) 37 C ph 7,4

11 LASSBio-294: Efeito Inotrópico em Tecidos Cardíacos Estimulação Elétrica

12 LASSBio-294: Efeito Inotrópico em Tecidos Cardíacos Estimulação Elétrica LASSBio-294 (200 μm) - média±epm Tecido cardíaco Tensão isométrica (%) controle Átrio 163.1±18.4 Papilar 153.5±28.5 Ventrículo 201±18.5

13 DHPR LASSBio-294: Skinned Fibers SAPNINA Ca ++ MÚSCUL CARDÍAC DHPR PLN RS RyR2 + ATP SERCA 2a MIFILAMENTS TPN C TÚBUL T

14 Protocolos LASSBio-294: Skinned fibers protocolos experimentais Características da preparação -Registro de tensão isométrica em células permeabilizadas -Acesso imediato da solução para o meio intracelular - Liberação de Ca 2+ pelo reticulo sarcoplasmático - Captação de Ca 2+ pelo reticulo sarcoplasmático - Sensibilidade das proteinas contráteis pelo Ca 2+

15 LASSBio-294: liberação e carregamento de Ca 2+ pelo retículo sarcoplasmático Curva de liberação pela cafeína Resposta máxima à cafeína LASSBio-294 no carregamento 3 min Sudo et al., Br J Pharmacol (3):

16 LASSBio-294: cinética de carregamento e sensibilidade das miofibrilas pelo Ca 2+ LASSBio-294 mudando o tempo de carregamento Sudo et al., Br J Pharmacol. 2001, 134(3): LASSBio-294 sensibilidade das miofibrilas ao Ca 2+

17 LASSBio-294: Efeito em Músculo Esquelético Zapata-Sudo et al., Eur J Pharmacol ;470(1-2):79-85.

18 LASSBio-294: Skinned fiber humano liberação Estimula a liberação de Ca 2+ pelo RS Zapata-Sudo et al., Eur J Pharmacol ;470(1-2):79-85.

19 LASSBio-294: Vesícula Isolada Estimula a Liberação de Ca 2+ Controle LASSBio-294 Zapata-Sudo et al., Eur J Pharmacol. 2003, 30;470(1-2):79-85.

20 LASSBio-294: Aplicação em Modelo de Doença Infarto do Miocárdio Volume de Colágeno (%) F - DMS F - LASSBio-294 IM - DMS IM - LASSBio-294 Coloração com picrosirius Quantificação de colágeno

21 LASSBio-294: Aplicação em Modelo de Doença Skinned Fibers Tensão Isométrica (% resposta máxima) Liberação F - DMS IM - DMS IM - LASSBio [Cafeína] mm Tensão Isométrica (% resposta máxima) Carregamento F - DMS IM - DMS IM - LASSBio Tempo de Carregamento (min) Gabriel et al., 2011

22 LASSBio-294: Aplicação em Modelo de Doença- Expressão da SERCA2 F - DMS PM F - DMS IM - DMS IM LASSBio-294 Expressão de SERCA2a (Unidade Arbitrária) IM - DMS IM - LASSBio-294 Gabriel et al., 2011

23 LASSBio-294: Novos Análogos LASSBio-294 NH N S (Sudo et al, 2001, Gonzalez-Serratos et al, 2001, Zapata-Sudo et al, 2003, Silva et al, 2002) N N S NH N S N N S CH 3 LASSBio-785 LASSBio-897 CH 3 LASSBio-1289 (Silva et al, 2005) (Zapata-Sudo et al, 2010)

24 LASSBio-785: Potência Vasodilatadora Maior do que LASSBio-294 N N S CH 3

25 LASSBio-785: Atividade no SNC?

26 LASSBio-785: Efeito Sedativo (i.v.) Redução da Atividade Motora 250 A DMS Midazolam (2 mg.kg -1 ) LASSBio-785 (15 mg.kg -1 ) LASSBio-785 (30 mg.kg -1 ) 200 Mov.min Giselle A.P. Silva Dissertação

27 LASSBio-785: Alvo no SNC 250 Com Flumazenil DMS LASSBio-785 (15 mg.kg -1 ) LASSBio Flumazenil (20 mg.kg -1 ) LASSBio Mov.min Giselle A.P. Silva Dissertação

28 LASSBio-897: S Efeito Vasodilatador NH N

29 LASSBio-897: Efeito em Modelo de Hipertensão Arterial WKY SHR Injeção Aguda i.v. Administração Prolongada v.o.

30 LASSBio-1289: S Efeito Vascular N N CH 3 Aorta com endotélio 2 g Fen 10 µm Lavagem Ach 30 min Fen 10 µm 10 µm 0,0 5 Aorta sem endotélio 0, 1 0, 5 1, 0 5,0 10,0 μm LASSBio s 1 g Fen 10 µm Lavagem Ach 30 min Fen 10 µm 10 µm 0,05 0,1 0,5 1,0 5,0 10,0 μm LASSBio s

31 LASSBio-1289: Efeito Ratos Wistar Vascular 100 % Relaxamento Com endotélio Sem endotélio CI 50 = 0,82 ± 0,18 µm CI 50 = 1,00 ± 0,28 µm n = LASSBio-1289, Log [M]

32 Hipertensão Arterial Ratos WKY e SHR Pletismógrafo LE 5001

33 LASSBio-1289: Tratamento 14 dias i.p. em Ratos WKY Pressão arterial sistólica (mmhg) WKY DMS LASSBio Tempo (dias) Pressão arterial diastólica (mmhg) WKY DMS LASSBio Tempo (dias) Pressão arterial média (mmhg) WKY DMS LASSBio Tempo (dias) n = 6 Sharlene L. Pereira, Tese Doutorado

34 LASSBio-1289: Tratamento 14 dias i.p. Ratos SHR Pressão arterial sistólica (mmhg) SHR 240 DMS LASSBio # # # # # Tempo (dias) Pressão arterial diastólica( mmhg) # # SHR DMS LASSBio Tempo (dias) # # # n = 6 Pressão arterial média (mmhg) SHR 220 DMS LASSBio # # # # Tempo (dias) Sharlene L. Pereira, Tese de Doutorado # p<0,05 comparado ao DMS #p<0,05 comparado ao dia 0

35 LASSBio-1289: Tratamento 14 dias v.o. Ratos SHR Pressão arterial sistólica (mmhg) 300 DMS LASSBio # # # # # # Tempo (dias) Pressão arterial diastólica (mmhg) 250 DMS LASSBio # # Tempo (dias) # # # # n = 4 Pressão arterial média (mmhg) 275 DMS LASSBio # # # 75 # Tempo (dias) p<0,05 vs DMS # # #p<0,05 vs dia 0 Sharlene L. Pereira, Tese de Doutorado

36 Hipertensão Arterial Pulmonar Prevalência: 15 casos/milhão. HAP idiopática: 6 casos/milhão (McLaughlin et al., 2009); Lesão endotelial das artérias pulmonares Remodelamento vascular Aumento da resistência vascular pulmonar Hipertrofia ventricular direita

37 100 Hipertensão Arterial Pulmonar: LASSBio-1289 (20 mg/kg i.p.) 50 0 Salina MCT MCT + DMS MCT + LASSBio-1289 Salina MCT + salina MCT + DMS MCT + LASSBio-1289 PSVD (mmhg) 25,34 ± 1,95 49,04 ± 6,18 44,77 ± 3,29 29,92 ± 2,69# Coração (g) 1,08 ± 0,05 1,29 ± 0,05 1,19 ± 0,04 1,09 ± 0,05 VD (g) 0,18 ± 0,01 0,36 ± 0,03 0,33 ± 0,01 0,21 ± 0,01# VE + S (g) 0,72 ± 0,03 0,62 ± 0,03 0,62 ± 0,03 0,64 ± 0,03 VD/peso animal (mg/g) 0,63 ± 0,03 1,49 ± 0,15 1,32 ± 0,11 0,83 ± 0,04# VD/VE + S 0,24 ± 0,02 0,60 ± 0,05 0,53 ± 0,04 0,35 ± 0,02# Pulmão (g) 1,71 ± 0,15 2,65 ± 0,17 3,00 ± 0,20 2,87 ± 0,20 Pulmão/peso animal (mg/g) 5,97 ± 0,26 10,94 ± 0,75 12,83 ± 1,96 11,20 ± 1,02 Peso do animal (g) 286,30 ± 18,56 247,40 ± 16,24 269,30 ± 16,77 262,70 ± 12,34

38 Hipertensão Arterial Pulmonar: LASSBio-1289 (20 mg/kg i.p.) PSVD (mmhg) # VD/VE+S # Salina MCT + Salina MCT + DMS MCT + LASSBio-1289 p<0,05 vs salina #p<0,05 vs MCT p<0,05 vs DMS

39 Protótipo Zolpidem

40 Protótipo Zolpidem H Protótipo Zolpidem CH 3 N2 H3C N N N N CH 3 CH 3 H3C N N N CH 3 N N LASSBio-981 CH3 Cl LASSBio-873 H3C N H3C 3 C N N N N N LASSBio-980 LASSBio-872

41 Análogos do Zolpidem: Atividade Sedativa e Mecanismo Atividade Motora exceto LASSBio-980 todos os derivados diminuiram a atividade motora. (Menegatti et al, 2006) N de movimentos/minuto LASSBio-981 e LASSBio-873 tem sua ação na atividade motora relacionada ao sistema muscarínico. (Mendes et al, 2008)

42 Análogos do Zolpidem: Atividade Analgésica em Placa Quente Atividade Analgésica (%) Atividade Analgésica (%) Atividade Analgésica (%) Atividade Analgésica (%) Tempo após administração (min) Tempo após administração (min) (Menegatti et al, 2006) Tempo após administração (min) Tempo após administração (min)

43 Atividade Analgésica na Dor Neuropática? (Modificada de SCHLZ e WLF, 2002).

44 Dor Neuropática: Tratamento Sintomático Pré-gabalina Amitriptilina Antidepressivo tricíclico Primeira escolha Neuropatia diabética Fibromialgia Diversas síndromes dolorosas Enxaqueca Canais de Na + Gabapentina Anticonvulsivante Neuralgia pós herpética Neuropatia diabética Fibromialgia Dor do nervo fantasma Canais de Cavα 2 δ

45 Dor Neuropática: Modelos Animais Von Frey - mecânico Calor radiante

46 LASSBio-873: ICC - Preventivo i.p. v.o. Latência (s) ICC / DMS Sham / DMS ICC / LASSBio mg/kg Sham / LASSBio mg/kg Dias após a cirurgia Latência (s) ICC / DMS Sham / DMS ICC / LASSBio mg/kg - v.o. Sham / LASSBio mg/kg - v.o Dias após a cirurgia Thaiana F. Mendes- Tese de Doutorado

47 LASSBio-873: ICC - Terapêutico i.p. v.o. Latência (s) ICC / DMS Sham / DMS ICC / LASSBio mg/kg Sham / LASSBio-873 4mg/kg Latência (s) ICC / DMS Sham / DMS ICC / LASSBio mg/kg - v.o Sham / LASSBio mg/kg - v.o Dias após a cirurgia Dias após a cirurgia Thaiana F. Mendes- Tese de Doutorado

48 Dor Neuropática: LNE

49 LASSBio-873: LNE - Preventivo i.p. v.o. Força (g) LNE / DMS Sham / DMS LNE / LASSBio mg/kg - i.p. Sham / LASSBio mg/kg - i.p Dias após a Cirurgia Força (g) 60 LNE / DMS Sham / DMS LNE / LASSBio mg/kg v.o. Sham / LASSBio mg/kg v.o Dias após a cirurgia Thaiana F. Mendes- Tese de Doutorado

50 LASSBio-873: LNE - Terapêutico i.p. v.o LNE / DMS Sham / DMS LNE / LASSBio mg/kg - i.p LNE / DMS Sham / DMS LNE / LASSBio mg/kg - v.o. Força (g) Sham / LASSBio mg/kg - i.p. Força (g) Sham / LASSBio mg/kg - v.o Dias após a cirurgia Dias após a cirurgia Thaiana F. Mendes- Tese de Doutorado

51 LASSBio-873: Possíveis Locais de Ação na Dor Neuropática

52 Sucesso na Parceria Quimica Medicinal e Farmacologia - UFRJ 1. Pronex Pronex 2006/ Pensa Rio 2007/ Instituto do Milênio INCT-INFAR Programa de Pós-Graduação 7. Programa de Pesquisa