Farmacologia das infecções virais, Notas de estudo de Enfermagem

Baixe Farmacologia das infecções virais e outras Notas de estudo em PDF para Enfermagem, somente na Docsity! 36 Farmacologia das Infecções Virais Robert W. Yeh e Donald M. Coen Introdução Caso Fisiologia da Replicação Viral Cido de Vida dos Vírus Classes e Agentes Farmacológicos Inibição da Fixação e Entrada dos Vírus Inibição do Desnudamento Viral Inibição da Replicação do Genoma Viral Análogos Nucleosídios e Nucleotídios Anti-Herpesvírus Análogos Nucleosídios e Nucleotídios Anti-HIV e Anti-HBV Inibidores Não-Nucleosídios da DNA Polimerase Inibidores Não-Nudleosídios da Transcriptase Reversa (INNTR) Inibição da Maturação Viral Inibição da Liberação Viral Fármacos Antivirais com Mecanismos de Ação Desconhecidos Fomivirseno Ribavirina Fármacos que Modulam o Sistema Imune Conclusão e Perspectivas Futuras Leituras Sugeridas INTRODUÇÃO As infecções virais estão entre as principais causas de mor- bidade e de mortalidade no mundo inteiro. A despeito dos progressos realizados no desenvolvimento de fármacos anti- virais, as medidas de saúde pública e as vacinas profiláticas continuam sendo os principais métodos pelos quais a sociedade controla a disseminação das infecções virais. Essa situação fica dolorosamente patente diante da síndrome de imunodeficiên- cia adquirida (AIDS). Apesar dos avanços nas terapias com agentes anti-HIV, a AIDS continua sendo uma causa cada vez mais comum de morte, sobretudo em alguns países da África, onde até um em cinco indivíduos é infectado pelo vírus da imunodeficiência humana (HIV). Essa enorme prevalência é atribuída, em grande parte, a falhas nas medidas de saúde pública e à falta de uma vacina efetiva contra o HIV, dentro de um contexto sócio-econômico onde os fármacos anti-HIV são de custo demasiado alto. Apesar dessas estatísticas desanimadoras, o conjunto de fármacos disponíveis para combater os vírus tem sido de ines- timável utilidade para salvar milhões de vidas a cada ano e para melhorar a qualidade de vida de incontáveis pacientes acometidos de doenças virais. Este capítulo descreve a fisio- logia da replicação viral e as etapas no ciclo de vida dos vírus que servem de alvos para os medicamentos antivirais atuais. Os conceitos-chave para este capítulo são os seguintes: (1) os vírus sofrem replicação intracelular, utilizando os mecanismos da célula hospedeira; (2) o modo de replicação intracelular diminui o número de alvos potenciais para os fármacos antivi- ais; e (3) os agentes antivirais atuais exploram as diferenças existentes entre as estruturas e as funções das proteínas virais e humanas para obter uma seletividade de ação antiviral. Este fato aconteceu em 1993. O Sr. M, um homem de 26 anos de idade, procura a sua médica, a Dra. Rose, e queixa-se de faringite, febre e cansaço de várias semanas de duração. Ao exame físico, a Dra. Rose verifica a presença de linfadenopatia cervical bilateral, um achado compatível com os "sintomas de tipo gripal” do paciente. A Dra. Rose considera a possibilidade de uma infecção, possivel- mente um resfriado simples, uma gripe ou faringite. Devido aos sintomas do Sr. M que se assemelham à mononucleose, a Dra. Rose também inclui em seu diagnóstico diferencial a infecção por citomegalovírus (CMV), a infecção pelo vírus Epstein-Barr (EBV), a toxoplasmose e o HIV. Os testes laboratoriais para Streptococcus, CMV, EBV, toxoplasmose e HIV são negativos. O Sr. M está preo- cupado com a possibilidade de infecção pelo HIV, embora negue qualquer atividade sexual desprotegida, uso de drogas IV e outros riscos de exposição potencial. A Dra. Rose diz ao St. M que os seus sintomas irão logo desaparecer com repouso, mas recomenda uma nova consulta dentro de seis meses para acompanhamento. Ela explica ao Sr. M que, caso tenha recentemente contraído o HIV, seu organismo ainda não produziu anticorpos suficientes para serem evidentes no teste de anticorpos anti-HIV. Cinco anos depois, o Sr. M retorna ao consultório da Dra. Rose. Nesse intervalo de tempo, não consultou nenhum outro médico, e agora está apresentando vários sintomas novos. Surgiram múltiplas lesões abertas nos lábios e na boca e ele confessa que possui lesões semelhantes na área genital. O teste ELISA solicitado é posi- tivo para anticorpos anti-HIV, e a medida da carga viral revela níveis elevados de RNA do HIV no sangue. A contagem de células CD4 do Sr. M é de 100 por mm (faixa normal: 800 a 1.200 por mm”). A Dra. Rose prescreve imediatamente um esquema farmacológico de zidovudina (AZT), lamivudina (3TC) e ritonavir, explicando ao Sr. M que o uso de uma combinação de fármacos anti-HIV constitui a 610 | capítulo Trinta e Seis melhor opção para reduzir a carga viral e impedir o desenvolvimento de doença mais grave. Além disso, a Dra. Rose prescreve aciclovir oral para tratar o herpes oral e genital do Sr. M. Nos três anos seguintes, a carga viral de HIV do Sr. M cai para Ív eis, e o seu estado melhora. As infecções por her- vírus também são controladas. Hoje em dia, a saúde do Sr. M aparentemente boa, e, apesar de exigir considerável esforço, ele toma rigorosamente suas medicações. QUESTÕES E 1. Quais os mecanismos de ação dos três fármacos anti-HIV prescritos pela Dra. Rose? E 2. O que é o aciclovir, e como ele atua? E 3. Por que o aciclovir não provoca toxicidade significativa nos seres humanos, enquanto a AZT o faz? E 4. Quais os riscos e os benefícios de prescrever três agentes anti-HIV e apenas um agente anti-herpesvírus? FISIOLOGIA DA REPLICAÇÃO VIRAL Para replicar-se, os vírus incorporam-se aos mecanismos metabólicos da célula hospedeira. Em consequência, existem menos diferenças entre os vírus e seus hospedeiros humanos passíveis de explorar no desenvolvimento de fármacos do que aquelas observadas entre bactérias e seres humanos. É também mais difícil desenvolver agentes ativos contra um amplo espec- tro de vírus do que contra as bactérias. Essa dificuldade advém do fato de que os vírus constituem um grupo heterogêneo de agentes infecciosos, enquanto as bactérias compartilham, em sua maioria, uma estrmtura de parede celular comum e mecanis- mos distintos de transcrição e tradução. Apesar desses obstáculos, todos os vírus codificam proteínas que diferem consideravelmente das proteínas correspondentes humanas. Em princípio, muitas dessas proteínas poderiam atuar como alvos para agentes antivirais. Na prática, entretanto, ape- nas algumas dessas proteínas virais serviram, até o momento, como alvos úteis para a terapia farmacológica. Os vírus ocorrem na forma de pequenas partículas, denomi- nadas vírions. Por sua vez, os vírions consistem em um geno- ma de ácido nucléico acondicionado dentro de uma camada de proteína codificada pelo vírus, denominada capsídio. Em alguns vírus, o capsídio é circundado por um envelope, uma membrana com dupla camada lipídica que contém proteínas do envelope codificadas pelo vírus. Os genomas virais podem consistir em DNA ou em RNA e podem ser de fita simples ou de fita dupla. CICLO DE VIDA DOS VÍRUS Quase todos os vímis apresentam o mesmo ciclo de vida geral para sua replicação. A Fig. 36.1 mostra esse ciclo como exem- plo de um vírus típico contendo DNA. A Fig. 36.2 ilustra o ciclo de replicação do HIV, que, por ser um retrovírus, contém RNA que é transcrito em DNA. (Uma ilustração ligeiramente diferente poderia ser apresentada para um vírus contendo RNA, como o vírus influenza, em que o próprio RNA viral é replicado e transcrito.) No início da infecção o vírus fixa-se à célula hos- pedeira. Essa fixação é mediada por proteínas existentes sobre a superfície do vírus, que se ligam especificamente a determi- nado componente da membrana do hospedeiro. Por exemplo, o envelope viral do HIV contém a glicoproteína gp120, uma proteína transmembrana que medeia a ligação e a fixação do vírus às células hospedeiras que expressam os receptores CD4 e de quimiocinas, como CCR5 ou CXCRA (Fig. 36.2). A seguir ocorre entrada do vírion, que atravessa a membrana celular do hospedeiro. No caso do HIV, o processo de entrada depende da gp41, uma proteína do envelope viral que efetua a fusão da membrana do HIV com a célula-alvo. A seguir, o vírion perde grande parte de suas proteínas do capsídio — o estágio conhecido como desnudamento —, de modo que o ácido nucléico torna-se disponível para transcri- ção em mRNA, que, a seguir, sofre tradução em ribossomos celulares. No caso dos tetrovírus, o desnudamento permite a ocorrência da transcrição reversa. Para certos vírus do RNA, o desnudamento é seguido diretamente de tradução do RNA viral, A próxima etapa do ciclo é a replicação do genoma. Essa etapa exige um suprimento de ribonucleosídio trifosfatos para os vírus de RNA e de desoxirribonncleosídio trifosfatos para os vírus de DNA. No caso dos vírus de DNA, a geração des- ses desoxirribonucleosídios trifosfatos ocorre através de duas vias: a via de recuperação, que emprega a timidina cinase, uma enzima farmacologicamente importante, e a via de novo, que inclui a enzima timidilatocinase. Os nucleosídios trifosfatos são incorporados em novos genomas vitais por uma polimerase viral ou celular (ver Cap. 37, para maiores detalhes sobre o metabolismo dos nncleotídios). No caso do herpesvírus simples (HSV), a geração de desoxirribonncleosídio trifosfatos envolve a fosforilação de nucleosídios através da via de recuperação por uma timidina cinase viral; a seguir, uma DNA polimerase viral adiciona desoxirribonucleosídio trifosfato ao genoma de DNA em crescimento. A exploração desse processo em duas etapas levou ao desenvolvimento de alguns dos a entes antivirais mais efetivos e seguros atualmente disponíveis, visto que as dife- renças existentes entre as cinases e as polimerases humanas e virais permitem que os fármacos tirem partido de duas etapas diferentes em una única via. As proteínas virais sintetizadas no interior da célula orga- nizam-se com os genomas virais dentro da célula do hospe- deiro, num processo conhecido como montagem. No caso de numerosos vírus, a montagem é seguida de um processo conhecido como maturação viral, que é essencial para que os vírions recém-formados se tornem infecciosos. Tipicamente, esse processo envolve a clivagem de poliproteínas virais por proteases. No caso de alguns vírus, a maturação ocorre dentro da célula hospedeira; para outros, como o HIV, ocorre fora da célula hospedeira. Os vírus abandonam célula por lise celular ou por brotamento através da membrana celular. No caso dos vírus influenza, os vírions recém-formados exigem uma etapa adicional de liberação da superfície extracelular da membrana celular do hospedeiro. Em resumo, quase todos os vírus sofrem replicação através das seguintes etapas: fixação, entrada, desnudamento, trans- crição, tradução, replicação do genoma, montagem e saída. Alguns vírus apresentam etapas adicionais, como maturação e liberação. As etapas da infecção dos tetrovírus ocorrem numa segiiência diferente daquela observada na maioria dos outros vírus, apresentando etapas adicionais no seu ciclo de vida. Por exemplo, a replicação do HIV inclui uma etapa adicional de integração em que o genoma viral é incorporado ao genoma do hospedeiro (Fig. 36.2). Em cada uma dessas etapas, estão envolvidas proteínas específicas do hospedeiro e/ou vírus. As diferenças entre as proteínas virais e do hospedeiro em qual- quer uma dessas etapas podem ser utilizadas como alvo para a terapia antiviral. 613 Farmacologia das Infecções Virais 1 Membrana plasmática da célula hospedeira Receptor de quimiocinas cD4 N ptor de q o u o Peptídio de fusão O entuwvinic oo | Estágio intermediário impedido 9p120 gp4t Membrana viral Estágio intermediário (envelope) Pedículo de hemitusão Poro de fusão Fig. 36.5 Modelo de fusão mediada pela gp41 do HIV e ação da enfuvirtida (T-20). A. As glicoproteinas do HIV ocorrem na forma trimérica na membrana vital (envelope). Cada molécula de gp120 é representada como uma esfera fixada de modo não-covalente à gp41. B. A ligação da gp120 à CDA e a certos receptores de quimiocinas na membrana plasmática da célula hospedeira provoca uma mudança de conformação da gp41 que expõe o peptídio de fusão, a região de repetição heptada 1 (HR1) e a região de repetição heptada 2 (HR2). O peptídio de fusão é inserido na membrana plasmática da célula hospedeira. CLA gp41 sofre mudanças adicionais na sua conformação, caracterizadas principalmente pelo desdobramento e redobramento das repetições HR2. D. O redobramento completo das regiões HR cria um pedículo de hemifusão em que os folhetos externos da membrana viral e da membrana da célula hospedeira são fundidos. E. A formação de um poro de fusão completo permite a entrada do vírus na célula hospedeira. E. A enfuvirtida (T-20) é um fármaco peptídio sintético que imita a HR2, liga-se à HRT e impede a interação HR2-HR1 (seta tracejada). Por conseguinte, o fármaco atua contra a interação entre vírus e célula hospedeira no estágio de fixação, impedindo a fusão da membrana e a entrada do vírus. bomba de prótons endossômica, são observados dois eventos. Em primeiro lugar, ocorre uma mudança drástica na confor- mação da proteína do envelope viral, a hemaglutinina. Essa alteração de conformação permite a fusão do envelope do vírus influenza com a membrana do endossomo (ver discussão ante- rior sobre a fusão da membrana mediada pelo HIV). Essa ação, por si só, poderia liberar a ribonucleoproteína viral (incluindo o genoma de RNA do vírion), mas não seria suficiente para permitir a sua transcrição. Com efeito, é também necessário um segundo evento dependente de pH no interior do vírion. Esse evento consiste no influxo de prótons através de um canal de prótons denominado M2 no envelope viral, que induz a dissociação da proteína da matriz do vírion do restante da ribonvcleoproteína. A amantadina e a rimantadina inibem o influxo de prótons através do M2. Ainda não se sabe ao certo o mecanismo exato pelo qual essa inibição ocorre. Esses fárma- cos, por serem moléculas hidrofóbicas com uma carga positiva em uma das extremidades, assemelham-se a bloqueadores dos canais iônicos celulares (ver Caps. 10 e 18). Podem simples- mente “tampar” (ocluir fisicamente) o canal; todavia, ainda não se sabe exatamente onde esses fármacos se ligam ao canal, nem exatamente como inibem o fluxo de prótons. A amantadina pode causar tontura e dificuldade de concen- tração; esses efeitos adversos devem-se, provavelmente, aos efeitos do fármaco sobre os canais iônicos. De fato, os efeitos não-premeditados da amantadina sobre os canais do hospedei- ro provavelmente respondem pela outra aplicação terapêutica desse fármaco: o tratamento da doença de Parkinson (ver Cap. 12). A rimantadina é um análogo da amantadina que possui um mecanismo de ação antiviral semelhante e que adquiriu uma aceitação muito mais ampla do que a amantadina na prática clínica, devido à sua falta relativa de efeitos adversos, parti- cularmente efeitos neurológicos que podem ser problemáticos no indivíduo idoso. A rimantadina é comumente utilizada como agente profilático em situações nas quais existe uma grande população com risco de morbidade da influenza (p. ex., clínicas geriátricas). INIBIÇÃO DA REPLICAÇÃO DO GENOMA VIRAL A grande maioria dos fármacos que inibem a replicação do genoma viral atua através da inibição de uma polimerase. Cada vírus emprega uma polimerase para a replicação de seu genoma. Alguns vírus (p. ex., papilomavírus) utilizam DNA 614 | capítulo Trinta e Seis Membrana viral NA yo HA ligada a CH q . ácido siálico no | & > receptor celular CHNH, > Receptor celular A internalizado Rimantadina Endossomo inicial ATP, —. Amantadina Membrana do endossomo pH baixo ADP He ATP, > Dissociação di issoci ja — estrutura da a matriz induzida g por ácido Ho HH H+ E Ht Hom é Liberação de Abertura do canal M2 para permitir a entrada de prótons A alteração estrutural induzida pelo ácido na HA desencadeia a fusão da membrana pH baixo + amantadina ou rimantadina ADP Amantadina ou K rimantadina ATP. ú H* Ht RNP do endossomo Endossomo tardio Fig. 36.4 Desnudamento do vírus da influenza e efeito da amantadina e da rimantadina. São mostradas as estruturas da amantadina e da rimantadina. O virus da influenza penetra nas células hospedeiras através do processo de endocitose mediada por receptores (não ilustrada) e é contido dentro de um endossomo inicial. O endossomo inicial contém uma H'-ATPase que acidifica o endossomo ao bombear prótons do citosol para dentro do endossomo. Uma mudança de conformação dependente de pH baixo na proteína hemaglutinina (HA) do envelope viral desencadeia o processo de fusão da membrana vital com a membrana endossômica. Entretanto, a ligação da HA apenas não é suficiente para provocar o desnudamento viral. Além disso, os prótons do endossomo de pH baixo devem penetrar no vírus através de M2, um canal de prótons, regulados por pH no envelope viral, que se abre em resposta à acidificação. A entrada de prótons através do envelope vital provoca dissociação da proteina de matriz da ribonucleoproteína (RNP) do vírus da influenza, liberando a RNP e, portanto, o material genético do vírus para o citosol da célula hospedeira. A amantadina e a rimantadina bloqueiam a função dos canais iônicos M2 e, dessa maneira, inibem a acidificação do interior do vírion, a dissociação da proteina da matriz e o desnudamento. NA, Neuraminidase; ADP, difosfato de adenosina. polimerases celulares; para esses vírus, os fármacos dirigidos contra as polimerases também iriam inibir a replicação do DNA celular, sendo, portanto, inaceitavelmente tóxicos. Entretanto, os vírus codificam, em sua maioria, suas próprias polimerases, tornando essa etapa um excelente alvo para fármacos antivirais. Os vírus cujas polimerases serviram de alvos bem-sucedidos para fármacos aprovados pela FDA incluem certos herpesvírus humanos, o retrovírus HIV e o hepaduavírus HBV. Esses fár- macos constituem, em sua maioria, os denominados análogos nucleosídios (Fig. 36.5). Alguns deles, conforme discutido adiante, são inibidores não-nucleosídios da DNA polimerase ou transcriptase reversa. Estes últimos não se assemelham aos nucleosídios fisiológicos na sua estrutura, mas inibem a ativi- dade da DNA polimerase ou da transcriptase reversa através de sua ligação a um sítio diferente do sítio de ligação do desoxir- ribonucleosídio trifosfato. Todos os análogos nucleosídios precisam ser ativados por fosforilação, habitualmente à forma trifosfato, para exercer sens efeitos. A fosforilação permite que esses agentes imitem os trifosfatos de desoxirribonucleosídios, que são os substra- tos naturais das DNA polimerases. Os análogos nucleosídios inibem as polimerases ao competir com o substrato trifosfato natural; tipicamente, esses análogos também são incorporados na cadeia de DNA em crescimento, onde eles fregitentemente interrompem o processo de alongamento. Uma ou ambas as características — inibição enzimática e incorporação no DNA — podem ser importantes para a sua atividade antiviral. Quanto mais eficiente a fosforilação do análogo nucleosídio pelas enzimas celulares, e quanto mais potentes forem as for- mas fosforiladas contra as enzimas celulares, mais tóxico será o análogo nncleosídio. Por conseguinte, a seletividade depende do grau com que as enzimas virais fosforilam mais eficiente- mente o fármaco do que as enzimas celulares, bem como do grau com que a síntese de DNA viral é mais potente e efetiva- mente inibida do que as funções celulares. O desafio no plane- jamento de análogos nucleosídios é fazer com que o fármaco tenha uma semelhança suficiente com um nucleosídio natural para que possa ser ativado por enzimas celulares, porém nem tão semelhante a um nucleosídio natural a ponto de inibir os processos celulares. Todos os análogos nucleosídios recorrem a variações dessas características para atingir sens respectivos graus de seletividade. As duas principais categorias de análo- gos nucleosídios são os agentes anti-herpesvírus e os agentes anti-HIV. Dois agentes anti-HIV (adefovir e lamivudina) e um terceiro fármaco, o entecavir (Fig. 36.5), também foram aprovados para uso contra o vírus da hepatite B. Análogos Nucleosídios e Nucleotídios Anti-Herpesvírus Embora as doenças causadas por herpesvírus não ameacem a vida da maioria dos indivíduos acometidos, algumas delas — como o herpes genital, causado pelo HSV, e o herpes zoster, cansado pelo vírus varicela zoster (VZV) — podem ser dolo- rosas e emocionalmente debilitantes. Entretanto, para pacientes imunocomprometidos, como Sr. M, as doenças causadas por herpesvírus, como a esofagite por HSV e a pneumonia on teti- nite por CMV, podem provocar doenças devastadoras ou até mesmo fatais. Os herpesvírus também possuem a propriedade de latência, em que os genomas virais residem no interior de uma célula e só expressam, no máximo, alguns genes, escapan- do assim da vigilância imune. A seguir, os vírus podem sofrer reativação muito tempo depois da infecção primária, causando doença. Nenhum fármaco antiviral atualmente disponível tem a capacidade de atacar os vírus durante o período de latência; com efeito, todos os fármacos disponíveis só atuam sobre vírus que sofrem replicação ativa. O HSV é o herpesvírus mais bem caracterizado em termos de sua replicação, que corresponde ao esquema apresentado na Fig. 36.1. A exemplo de todos os herpesvírus, o HSV é um grande vírus que contém DNA de fita dupla, que codifica uma variedade de proteínas envolvidas na replicação do DNA. Essas proteínas são classificadas em dois grupos. O primeiro grupo, que inclui a DNA polimerase viral, participa diretamente na replicação do DNA e é absolutamente essencial para a repli- cação do vírus; o segundo grupo, que inclui a timidina cinase viral, ajuda catalisar a formação dos trifosfatos de desoxirribo - nncleosídio necessários para a replicação do DNA. As proteínas incluídas no segundo grupo não são essenciais para a replicação do vírus em cultura celular ou em certas células de hospedeiros mamíferos, visto que as enzimas celulares podem substituir suas atividades. A DNA polimerase e a timidina cinase virais diferem suficientemente das enzimas celulares corresponden- tes para permitir o desenvolvimento de análogos nucleosídios antivirais seletivos. Aciclovir O aciclovir (ACV) é um fármaco utilizado contra o HSV e o VZY. O aciclovir, que ilustra os mecanismos fundamentais dos análogos nncleosídios, é o fármaco que convenceu a comuni- dade médica de que os agentes antivirais podem ser seguros e efetivos. O aciclovir foi descoberto durante uma triagem de compostos para atividade contra a replicação do HSV. Possui alto índice terapêutico (dose tóxica/dose efetiva) em virtude de sua elevada seletividade. 615 Farmacologia das Infecções Virais 1 A estrutura do aciclovir consiste em uma base guanina fixada a um anel de açúcar rompido e incompleto (Fig. 36.5). Essa molécula acíclica semelhante a açúcar responde pelo nome do composto e por certos aspectos de sua ação. Tanto o HSV quanto VZV codificam uma timidina cinase (TK) que tem a capacidade de fosforilar não apenas a timidina (dT), mas também outras pirimidinas, como dU e dC, timidilato (dTMP) e uma variedade de análogos nucleosídios — incluindo alguns, como o aciclovir, que não contêm uma base pirimidina. Nenhuma enzima de mamífero fosforila o aciclovir de modo tão eficiente quanto as timidina cinases do HSV e do VZV. Por conseguinte, as células infectadas por HSV e por VZV contêm muito mais aciclovir fosforilado do que as células não infecta- das; esse achado explica grande parte da seletividade antiviral do aciclovir. Ocorre também alguma fosforilação nas células não infectadas, respondendo, talvez, por parte da toxicidade do aciclovir (que é relativamente incomum). A fosforilação do ACV produz o composto monofosfato de ACY. A seguir, esse monofosfato é convertido em difosfato de ACV e trifosfato de ACV, talvez exclusivamente por enzimas celulares (Fig. 36.64). A seguir, o trifosfato de ACV inibe a DNA polimerase do herpesvírus; além disso, inibe a DNA poli- merase viral mais poderosamente do que a DNA polimerase celular. A inibição da DNA polimerase do HSV in vitro é um processo em três etapas. Na primeira etapa, o trifosfato de ACV inibe competitivamente a incorporação do dGTP (a presença de altas concentrações de dGTP pode reverter a inibição nessa etapa inicial). A seguir, o trifosfato de ACV atua como subs- trato e é incorporado na cadeia de DNA em crescimento, em oposição a um resíduo C, A polimerase é translocada para a posição seguinte no molde, mas não pode adicionar um novo trifosfato de desoxirribonucleosídio, devido à ausência de 3'- hidroxila no trifosfato de ACV, Por conseguinte, o trifosfato de ACV também é um elemento de terminação da cadeia. Por fim, contanto que o próximo trifosfato de desoxirribonucleosídio esteja presente, a polimerase viral congela em um “complexo de ponta morta”, resultando em inativação aparente da enzima (Fig. 36.6B). (O mecanismo de “congelamento” da polime- rase permanece desconhecido.) É interessante assinalar que a DNA polimerase DI celular não sofre inativação no complexo de “ponta morta”. Ainda não se sabe se a etapa de inativação é importante in vivo ou se a incorporação do ACV e a termi- nação da cadeia são suficientes para inibir a replicação viral. De qualquer modo, os estudos de mutações de resistência ao ACV no gene da DNA polimerase viral mostram que os efeitos do trifosfato do ACV sobre a polimerase viral constituem um importante componente da seletividade do aciclovir. Todos os mutantes resistentes ao aciclovir estudados até hoje contêm mutações no gene da timidina cinase (TK), no gene da DNA polimerase ou em ambos. Como a TK não é essencial para a replicação do vírus em cultura celular, as mutações que inativam a enzima de modo parcial ou completo não impedem a replicação do vírus. Além disso, algumas mutações de TK tornam a enzima incapaz de fosforilar o aciclovir, porém per- mitem a fosforilação da timidina. Como a DNA polimerase é essencial para a replicação do vírus, as mutações de resistência não inativam essa enzima, porém a alteram, de modo que são necessárias concentrações mais altas de trifosfato de ACV para inibi-la. Clinicamente, a resistência do HSV ao aciclovir constitui principalmente um problema no hospedeiro imunocomprome- tido. Em modelos animais de infecção pelo HSV, os mutan- tes resistentes ao aciclovir são freqiientemente atenuados para reduzir a patogenicidade, porém o grau de atenuação depende, 618 | capítulo Trinta e Seis em grande parte, do tipo de mutação. Esses estudos sugerem que existem múltiplos mecanismos através dos quais o vírus pode sofrer mutação para reter tanto a sua resistência a fárma- cos quanto a sua patogenicidade. O valaciclovir é um pró-fármaco do aciclovir cuja biodispo- nibilidade oral é cerca de cinco vezes maior que a do aciclovir (Fig. 36.5). Esse composto, que contém uma estrutura de aci- clovir ligada de modo covalente a uma valina, é rapidamente convertido em aciclovir após administração oral. Fanciclovir e Penciclovir O fanciclovir (Fig. 36.5) é o análogo diacetil 6-desoxi do penciclovir, a forma ativa do fármaco. O fanciclovir é bem absorvido por via oral e, subsegiientemente, é modificado por uma esterase e por uma oxidase, produzindo o penciclovir Nos seres humanos, essa modificação resulta em biodisponibilidade oral de cerca de 70%. A exemplo do aciclovir, a estrutura do penciclovir consiste em uma guanina ligada a uma molécula acíclica semelhante a açúcar, que carece de um componente 2 CH, O mecanismo de ação do penciclovir assemelha-se ao do aci- clovir (Fig. 36.6), com diferenças apenas quantitativas detecta- das por ensaios bioquímicos e análises de mutantes resistentes. O penciclovir é ativado mais eficientemente pela TK do HSV e do VZY que o aciclovir; entretanto, o trifosfato do penciclovir é um inibidor menos seletivo das DNA polimerases virais que o trifosfato de ACV. O fanciclovir é utilizado no tratamento de infecções por HSV e herpes zoster (que é causado pela reativa- ção do ZVZ), enquanto a pomada de penciclovir é utilizada no tratamento do herpes simples causado pelo HSV. Gancicovir As infecções humanas pelo CMV são inaparentes na maioria dos adultos; entretanto, o CMV pode provocar doenças poten- cialmente fatais, como a pueumonia, ou retinite passível de ameaçar a visão em indivíduos imunocompro metidos. O CMV é muito menos sensível ao aciclovir do que o HSV e o VZV, primariamente devido ao acúmulo de uma quantidade muito menor de aciclovir fosforilado nas células infectadas por CMV do que nas células infectadas por HSV ou VZV. O ganciclovir é um análogo nucleosídio que foi originalmente sintetizado como derivado do aciclovir, com a intenção de desenvolver outro fármaco anti-HSV. Entretanto, constatou-se que o ganciclovir é muito mais potente do que o aciclovir contra o CMV, e o ganciclovir foi o primeiro agente antiviral aprovado para uso contra o CMV. A exemplo do aciclovir, o ganciclovir contém uma guanina ligada a uma molécula acíclica semelhante a açúcar, que care- ce de um componente 2'. Entretanto, o ganciclovir contém o grupo 3'CHOH que está ausente no aciclovir (Fig. 36.5). Por conseguinte, o ganciclovir assemelha-se mais estreitamente ao composto natural dG, e essa semelhança pode ser responsável pela sua maior toxicidade. (Com efeito, o ganciclovir é tão tóxico que só deve ser utilizado para o tratamento de infecções graves.) O CMV não codifica um homólogo da TK do HSV (que fosforila o ganciclovir com muita eficiência). Todavia, os estu- dos genéticos realizados revelaram a existência de uma protei- nocinase viral, denominada UL97, que fosforila o ganciclovir, resultando em um aumento de 30 vezes na quantidade de gan- ciclovir fosforilado nas células infectadas, em comparação com as células não infectadas. O trifosfato de ganciclovir inibe mais poderosamente a DNA polimerase do CMV do que as DNA polimerases celulares. Por conseguinte, a exemplo do aciclovir e HSV, o ganciclovir mostra-se seletivo contra o CMV em duas etapas: a fosforilação e a polimerização do DNA. Todavia, a seletividade contra o CMV em cada etapa não é tão pronun- ciada quanto a do aciclovir contra o HSV; em consegiiência, o fármaco é mais tóxico do que o aciclovir. A toxicidade mani- festa-se mais comumente na forma de supressão da medula óssea, particularmente neutropenia. À semelhança do aciclovir, a resistência ao ganciclovir representa um problema clínico em uma minoria de pacientes. O valganciclovir é um pró-fármaco do ganciclovir cuja bio- disponibilidade oral é maior que a do ganciclovir. O valganci- cloviré um éster valina do ganciclovir, tornando a relação entre o valganciclovir e o ganciclovir semelhante àquela observada entre o valaciclovir e o aciclovir (Fig. 36.5). Cidofovir Esse análogo acíclico da citosina contendo fosfonato, tam- bém conhecido como hidroxifosfonilmetoxipropilcitosina (HPMPC), representa um desvio no mecanismo de ação dos análogos nucleosídios anti-herpes. Com efeito, a HPMPC pode ser considerada mais um nucleotídio do que um análogo nucleosídio. Com o seu grupo fosfonato, o cidofovir imita o monofosfato de desoxicitidina; assim, já está fosforilado (Fig. 36.5). Por conseguinte, o cidofovir não necessita de cinases virais para a sua fosforilação e, portanto, mostra-se ativo con- tra mutantes virais deficientes em cinase, que são resistentes ao ganciclovir. Apesar de o cidofovir assemelhar-se estrutu- ralmente a um composto fosforilado, ele penetra nas células com razoável eficiência. É ainda fosforilado (duas vezes) por enzimas celulares, produzindo um análogo de dCTP que inibe as DNA polimerases do herpesvírus mais potentemente do que as DNA polimerases celulares. A seletividade foi confirmada por mapeamento de mutações de resistência à HPMPC no gene da DNA polimerase do CMV. O cidofovir foi aprovado para uso no tratamento da retinite por CMV em pacientes com HIV/AIDS. O difosfato de cido- fovir possui meia-vida intracelular prolongada. Por conseguin- te, o seu uso requer doses relativamente infregiientes (apenas uma vez por semana ou menos). Devido a seu mecanismo de depuração renal, o cidofovir deve ser administrado com pro- benecid. (O probenecid inibe um transportador de ânions no túbnlo proximale, portanto, diminui a excreção do cidofovir.) A nefrotoxicidade constitui um importante problema, e é preciso ter muita cautela na administração desse fármaco. Dois fármacos relacionados que contêm fosfonato são os análogos acíclicos do monofosfato de desoxiadenosina, o teno- fovir e o adefovir (Fig. 36.5). O tenofovir, que foi aprovado como fármaco anti-HIV em 2001, pode ser administrado apenas uma vez ao dia, o que representa uma importante vantagem para os indivíduos infectados pelo HIV que devem obedecer a com- plexos esquemas de quimioterapia de combinação. O adefovir foi aprovado como agente anti-HBV em 2002. Os mecanismos de ação desses fármacos contra seus respectivos vírus asseme- lham-se aos do cidofovir contra o CMV. (Ver discussão sobre a replicação do HIV e do HBV, adiante, juntamente com outros fármacos ativos contra esses vírus.) Outros Análogos Nucleosídios Anti-Herpesvírus Vários outros análogos nucleosídios com atividade anti-her- pesvírus foram desenvolvidos e aprovados antes do desenvolvi mento do aciclovir. Esses agentes apresentam maior toxicidade do que o aciclovir, de modo que não são amplamente utilizados; todavia, estão incluídos no Resumo Farmacológico, no final do capítulo. Análogos Nucleosídios e Nucleotídios Anti-HIV e Anti-HBV O HIV é um retrovírus. Todos os retrovírus contêm um genoma de RNA dentro de um capsídio circundado por um envelope lipídico clivado de glicoproteínas. O capsídio também contém um pequeno número de enzimas; duas dessas enzimas, a trans- criptase reversa e a protease, são particularmente importantes do ponto de vista farmacológico. Ambas as enzimas são essen- ciais para a replicação do HIV (Fig. 36.2). A transcriptase reversa (TR) é uma DNA polimerase capaz de copiar tanto o DNA quanto o RNA. A TR transcreve o genoma retrovi- ral de RNA em DNA de fita dupla após a entrada do vírus em uma nova célula. Uma vez integrado o DNA viral, através da ação da enzima viral integrase, a RNA polimerase celular o transcreve de volta em RNA para produzir um RNA viral genômico de comprimento total, bem como os mRNA que codificam as diversas proteínas virais. As proteínas estruturais organizam-se no RNA genômico de comprimento total, e pouco depois o vírus sofre brotamento através da membrana celular e amadurece em uma forma capaz de infectar novas células. A protease cliva as proteínas virais durante os processos de montagem e maturação (ver discussão adiante). Na ausência dessas clivagens, as partículas virais formadas permanecem funcionalmente imaturas e não-infecciosas. A exemplo dos herpesvírus, o HIV produz infecções latentes nos seres humanos, e parece não haver nenhum fármaco anti- viral disponível capaz de atacar o vírus durante a sua latência. Na verdade, os fármacos disponíveis só atuam sobre os vírus em replicação. Zidovudina A exemplo dos agentes anti-herpesvírus anteriormente descri- tos, a zidovudina (azidotimidina, AZT) é um análogo nucleo- sídio com um açúcar alterado. Especificamente, a AZT contém uma base timina ligada a um açúcar, em quea 3' hidroxila nor- mal foi convertida em grupo azido (Fig. 36.5). Por conseguinte, à semelhança do aciclovir, a AZT é um agente obrigatório de terminação da cadeia. AAZT é um excelente substrato para a timidina cinase celu- lar (K, = 3 4M), que fosforila a AZT a monofosfato de AZT. (Ao contrário dos herpesvírus, o HIV não codifica a sua própria cinase.) A seguir, o monofosfato de AZT é convertido na forma de difosfato pela timidilato cinase celular e na forma trifosfato 619 Farmacologia das Infecções Virais 1 pela nucleosídio difosfato cinase celular. Por conseguinte, ao contrário do aciclovir e do ganciclovir, não se observa nenhuma seletividade na etapa de ativação, e a AZT fosforilada acumula- se em quase todas as células que sofrem divisão no corpo, e não apenas nas células infectadas. O trifosfato de AZT, cujo alvo é a TR do HIV, é um inibidor consideravelmente mais potente da TR do HIV do que das DNA polimerases humanas testadas até hoje. O mecanismo detalhado pelo qual a AZT inibe a TR não está totalmente elucidado; todavia, a exemplo do aciclovir, a incorporação do trifosfato de AZT na cadeia de DNA em crescimento é importante. Assim, a AZT pode ser comparada com o aciclovir e o gan- ciclovir (Quadro 36.1). O aciclovir é o mais seletivo desses fármacos, em virtude de sua alta seletividade tanto na etapa de ativação quanto na de inibição. A AZT é provavelmente o fármaco de menor seletividade, visto que não é seletiva na etapa de ativação. Embora a AZT seja relativamente seletiva na etapa de inibição, as formas fosforiladas da AZT inibem enzimas celulares importantes. O monofosfato de AZT, p. ex. é um substrato e também um inibidor da timidilato cinase celular, que é essencial para a replicação celular. O ganciclovir ocupa uma posição intermediária quanto à sua seletividade, exibindo uma seletividade modesta nas etapas de ativação e de inibição. Devido particularmente a seu acúmulo em quase todas as células que sofrem divisão no corpo, a toxicidade da AZT fos- forilada representa um sério problema clínico. Em particular, a AZT provoca supressão da medula óssea, que se manifesta mais comumente na forma de neutropenia e anemia. A toxicidade da AZT parece ser causada não apenas pelos efeitos do trifosfa- to de AZT sobre as polimerases celulares, mas também pelos efeitos da forma monofosfato sobre a timidilato cinase celular (ver anteriormente). A eficiência clínica limitada da AZT e os problemas relacionados com a sua toxicidade e desenvolvi- mento de resistência levaram ao desenvolvimento de ontros fármacos anti-HIV e ao uso da quimioterapia de combinação contra o HIV (Boxe 36.1). Lamivudina Dispõe-se de vários outros análo gos nucleosídios anti-HIV, que utilizam mais as enzimas celulares do que enzimas virais para ativação em suas formas de trifosfato. Esses análogos, ilustra- dos na Fig. 36.5, estão relacionados no Resumo Farmacológico, no final do capítulo. A exemplo da AZT, todos esses análogos atuam como elementos obrigatórios de terminação da cadeia. A maioria exibe toxicidades que se acredita sejam devidas à inibição da DNA polimerase mitocondrial pelas formas de tri- fosfato. Entre esses análogos, a lamivudina ou 3TC parece exibir menor toxicidade. Isso pode estar relacionado com a sua estrutura notavelmente incomum: a 3TC é um L-estercoisôme- QUADRO 36.1 A Seletividade de Ação dos Análogos Nucleosídios Antivirais É Determinada pela Especificidade das Cinases e Polimerases Virais e Celulares Aciclovir TK viral >> Cinases celulares Ganciclovir UL97 viral > Cinases celulares Zidovudina (AZT) TK celular DNA polimerase viral >> DNA polimerase celular DNA polimerase viral > DNA polimerase celular TR viral >> DNA polimerase celular Os fármacos são apresentados por ordem de seletividade de ação: >>, grande diferença de especificidade; >, diferença modesta de especificidade. TK, timidina cinase; TR, transcriptase reversa. 620 | capítulo Trinta e Seis BOXE 36.1 Quimioterapia de Combinação no Tratamento do HIV Quando a AZT foi introduzida pela primeira vez, a monoterapia com esse fármaco retardou a progressão da doença em indivíduos infectados pelo HIV e prolongou a sobrevida de pacientes com AIDS avançada. No final da década de 1980 e no início da década de 1990, a AZT representou um grande avanço no tratamento. Todavia, desde então as desvantagens da AZT como monoterapia passaram a ser bem reconhecidas. A AZT provoca considerável toxicidade — incluindo anemia, náusea, cefaléia, insônia, artralgia e, raramente, acidose lática — e produz apenas uma redução modesta (3 a 10 vezes) e transitória na carga viral do HIV no plasma. Os pacientes tratados com AZT como monoterapia em sua maioria evoluem inexoravelmente para a AIDS. Na maioria desses pacientes, pode-se detectar a presença de vírus resistente à AZT e, em geral, acredita-se que essas variantes resistentes à AZT contribuem para a baixa eficácia a longo prazo da monoterapia com AZT. Foram observados problemas semelhantes com o uso da maioria dos ontros fármacos anti-HIV como monoterapia. Quando a 3TC, os INNTRon os inibidores da protease são utilizados como agentes isolados, embora a eficácia antiviral inicial observada seja maior que a da AZT (redução de >30 vezes na quantidade de HIV no plasma), ela ainda é incompleta, e verifica-se o desenvolvimento de resistência ainda mais rapidamente do que a que se desenvolve à AZT. Atoxicidade, as propriedades farmacocinéticas desfavoráveis e as interações medicamentosas também representam problemas significativos com muitos dos agentes disponíveis. Em virtude dessas desvantagens, a quimioterapia de combinação (i é, o uso de “coquetéis de fármacos”; ver Cap. 39) tornon- se o padrão de tratamento para indivíduos infectados pelo HIV. Os “coquetéis” são mais eficazes do que os agentes isolados e produzem maiores reduções na carga viral do HIV. A quimioterapia de combinação também diminui o desenvolvimento de resistência, visto que a replicação do vírus é inibida de modo mais eficiente e, portanto, as probabilidades de ocorrência de mutações durante a replicação são reduzidas, e visto que são necessárias múltiplas mutações para conferir resistência a todos os fármacos incluídos no “coquetel”. Teoricamente, a quimioterapia de combinação pode permitir que cada fármaco seja utilizado em doses mais baixas, diminuindo, assim, a sua toxicidade. Hoje em dia, é amplamente aceito que os pacientes infectados pelo HIV devem iniciar o seu tratamento com quimioterapia de combinação, e não com um único fármaco. Com efeito, todos os novos fármacos anti-HIV são atualmente aprovados pela FDA para uso em combinação apenas, e certos fármacos são associados em comprimidos. Um aspecto que ainda está sendo discutido é determinar se o paciente deve ser tratado com quimioterapia de combinação o mais cedo possível (“golpe rápido e certeiro”) — o que também submete o paciente aos efeitos adversos desagradáveis e aumenta o risco de aderência inadequada ao tratamento (p. ex., resistência) —, ou se a melhor estratégia é permitir que a carga viral ultrapasse determinados limiares (ou que as contagens de células T ou CD4* sofram uma queda abaixo de certos limiares) antes de instituir a quimioterapia de combinação. Para resolver esta questão, podem ser necessários estudos a longo prazo que incluam um período de acompanhamento significativo. Em 2006, um único comprimido contendo três agentes anti-HIV — tenofovir, entricitabina e efavirenz — foi aprovado para uso em um esquema de dose única ao dia, esperando-se assim melhorar a aderência do paciente ao tratamento. Naquimioterapiade combinação antibacteriana eantincoplásica, é típico associar apenas agentes que afetam diferentes alvos (ver Cap. 39). Todavia, na quimioterapia de combinação anti-HIV, foram associados dois ou até mesmo três inibidores da TR (p. ex., tenofovir, entricitabina e efavirenz), com benefícios evidentes. Um fator responsável por esse sucesso pode ser a baixa eficácia de cada um dos fármacos isoladamente; a associação desses fármacos pode produzir maior eficácia. (Como alguns desses fármacos apresentam perfis de toxicidade que diferem uns dos ontros, é possível associar esses agentes sem aumento significativo da toxicidade global.) Um segundo fator é que as mutações que conferem resistência a determinado fármaco não produzem necessariamente resistência aos outros fármacos. Por exemplo, os mutantes resistentes à AZT continuam sendo sensíveis à INNTR e até mesmo a alguns outros análogos nucleosídios. Um terceiro fator possível é que as mutações que conferem resistência a determinado fármaco possam suprimir os efeitos de mutações que conferem resistência a outro fármaco, embora o significado clínico desse achado seja controvertido. Um quarto fator possível é que certas mutações de resistência diminuem o “condicionamento” do vírus, isto é, a sua capacidade de replicação no paciente. Por conseguinte, pode ser benéfico incluir no esquema de terapia de combinação um fármaco ao qualo vírus seja resistente, a fim de manter uma pressão seletiva a favor desse vírus resistente a fármacos. Em muitos pacientes submetidos a terapia de combinação anti-HIV (fregiientemente denominada terapia anti-retroviral intensamente ativa ou TARIA), a quantidade de vírus no sangue cai abaixo do limite de detecção (menos de 50 cópias de RNA do HIV/mL em um teste padrão). Alguns cientistas especularam que o vírus poderia ser erradicado com “coquetéis” de fármacos se o tratamento fosse mantido por um período suficientemente longo. Entretanto, os fármacos anti-HIV, a exemplo dos agentes anti-herpesvírus, só atacam os vírus em replicação e não os vírus latentes, e as evidências mais firmes são as de que os vírus latentes podem permanecer no corpo durante muitos anos. Apesar dessa limitação e do custo algumas vezes proibitivo dos a gentes anti-HIV, a terapia de combinação foi, talvez, a melhor notícia no tratamento da AIDS desde o início da epidemia. 10, não o D-estereoisômero padrão dos nucleosídios biológicos, e contém um átomo de enxofre em seu anel de cinco membros (Fig. 36.5). A ausência de certas toxicidades da 3TC também pode ser atribuível à sua inibição relativamente fraca da DNA polimerase mitocondrial. Com efeito, o trifosfato de 3TC é um inibidor consideravelmente mais potente da TR do HIV do que das polimerases celulares. Entretanto, verifica-se o rápido desenvolvimento de resistência à 3TC em pacientes tratados com esse fármaco apenas, de modo quea lamivudina é utilizada em associação com outros agentes anti-HIV (Boxe 36.1). A entricitabina (FTC) está estruturalmente relacionada com a 3TC (Fig. 36.5). Esse composto pode ser administrado apenas uma vez ao dia, constituindo uma importante vantagem para pacientes com HIV. Além do seu uso no tratamento da infecção pelo HIV, a 3TC também éadministrada a pacientes com infecções crônicas pelo Lopinavir Ritonavir Xu U i N RA a No 00H Hsco7 ON Y N O Ú Atazanavir Fig. 36.8 623 Farmacologia das Infecções Virais 1 H, Cu SN Nm N “H 2H 9 Ste 0H N ke o “a Saquinavir En NH º pa Indinavir Nelfinavir Tipranavir idores da protease anti-HIV. A figura mostra as estruturas dos inibidores da protease anti-HIV aprovados — amprenavi, saquinavir, lopinavir, indinavir, ritonavir, nelfinavir,atazanavir e tipranavir. Esses compostos imitam peptídios (peptidomiméticos), e todos eles, à exceção do tipranavir, contêm ligações peptídicas. Um nono inibidor da protease anti-HIV, o darunavir, foi aprovado em 2006 (não ilustrado). como zanamivir, inibe a neuraminidase, com K, de cerca de 0,1 aM. O zanamivir é ativo contra a influenza A e a influenza B, com potência de cerca de 30 nM. Os estudos conduzidos com mutantes resistentes confirmaram o mecanismo de ação anteri- ormente descrito. (Até o momento, a resistência aos inibidores da neuraminidase ainda não surgiu como importante problema clínico.) Todavia, o zanamivir possui baixa biodisponibilidade oral e, portanto, deve ser administrado por inalador. Os esforços envidados para melhorar a farmacocinética do zanamivir resultaram em um novo fármaco, o oseltamivir (Fig. 36.10), cuja biodisponibilidade oral é de cerca de 75%. O oselta- mivir liga-se a duas das três bolsas de ligação da neuraminidase. Quando administrado de modo profilático, o oseltamivir dimi- nui o número de casos de influenza em populações suscetíveis (p. ex,, residentes de asilos). Tanto o oseltamivir quanto o zanami- vir diminuem a duração dos sintomas gripais em pacientes que já foram infectados pelo vírus. Entretanto, essa redução é de apenas um dia, em média, e até mesmo esse efeito modesto requer que os fármacos sejam tomados dentro de dois dias após o aparecimento dos sintomas. Embora se tenha reconhecido universalmente que até mesmo um dia a menos de gripe representa um benefício, existe considerável desacordo quanto ao fato de o benefício justificar o custo desses fármacos e sens efeitos adversos potenciais. Talvez mais conhecida seja a aparente eficiência do oseltamivir na pre- venção da mortalidade humana pela influenza aviária HSN1, que levou à sua estocagem na antecipação de uma pandemia potencial de influenza. De qualquer modo, os inibidores da neuraminidase representam um triunfo no planejamento racional de fármacos. 624 | capítulo Trinta e Seis Ataque pela protease OA ST Eixo de simetria de rotação = Modelo do estado de transição Sequência do substrato pol na sequência do substrato E P. P Prlphe) | P (pro) AT4TO ATATOA GR A-75925 ICsg da protease > 200 UM IGso da protease = 5 nM IGsg da protease < 1 nM Atividade antiviral < 1 uM Atividade antiviral < 1 pM ” Baixa solubilidade aquosa OU A-T7003 Iso da protease < 1 nM Atividade antiviral = 0,1 pM Boa solubilidade Baixa biodisponibilidade oral o H N Nº ON N Nº Do 8 / mm N í TI “LL > s N Ritonavir IGsg da protease < 1 nM Atividade antiviral = 25 nM Solubilidade satisfatória. Boa biodisponibilidade oral Fig. 36.9 Etapas na evolução do ritonavir. A. O produto do gene pol do HIV possui uma sequência de fenilalanina (Phe)-prolina (Pro) que é incomum como sítio de clivagem para proteases humanas. A protease do HIV cliva essa ligação Phe-Pro. O estado de transição da reação da protease inclui um eixo de simetria de rotação. B. O desenvolvimento de um inibidor seletivo da protease do HIV baseado na estrutura começou com um composto (A-74702) que continha dois análogos de fenilalanina e um componente CHOH entre eles. Esse composto, que apresentou atividade inibitória fraca, foi então modificado para maximizar a sua atividade de antiprotease e, ao mesmo tempo, maximizar a atividade antiviral, a solubilidade aquosa e a biodisponibilidade oral, A maximização da atividade antiprotease foi medida como uma redução progressiva de IC, isto é, concentração do fármaco necessária para produzir uma inibição de 50% da enzima. Ver o Boxe 36.3 para maiores detalhes. O BOXE 36.3 Desenvolvimento do Ritonavir O desenvolvimento do ritonavir é um exemplo de planejamento de fármacos com base na estrutura (“racional”). Os cientistas começaram com um modelo do estado de transição que é produzido durante a clivagem de um substrato pela protease do HIV (Fig. 36.9). Foi planejado um análogo do estado de transição, utilizando apenas um resíduo em cada lado do sítio de clivagem. Sabendo que a protease do HIV é um dímero simétrico, os cientistas decidiram utilizar o mesmo resíduo — fenilalanina — em ambos os lados do sítio de clivagem, com um grupo CHOH que imita o estado de transição como centro de simetria. Essa molécula, 74702, demonstrou ser um inibidor muito fraco da protease do HIV; todavia, a adição de grupos simétricos em ambas as extremidades para formar A-74704 (Fig. 36.9, onde Val é valina e Chz é carbobenziloxi) resultou em um aumento de mais de 40.000 vezes na potência (IC, = 5 nM). Entretanto, todas as tentativas no sentido de modificar A-74704 para melhorar a sua solubilidade aquosa também reduziram a potência, de modo que um inibidor potente relacionado, A-75925, cujo centro de simetria foi uma ligação C-C entre dois grupos CHOH, tornon-se a base para modificações adicio nais. Alterações simétricas efetuadas em ambas as extremidades da molécula resultaram em um inibidor solúvel e altamente potente, A-77003. Esse composto não era, entretanto, biodisponível por via oral. Outras modificações, que removeram um grupo OH central e alteraram outros componentes em cada extremidade da molécula, produziram um composto — o ritonavir — que era menos solúvel porém exibia melhor atividade antiviral e boa biodisponibilidade oral. As concentrações terapênticas de ritonavir alcançadas no plasma ultrapassam acentuadamente a concentração necessária para a sua atividade antiviral. No processo de planejamento de fármacos baseado na estrutura, as modificações sucessivas dessas moléculas recorreram a estruturas radiográficas da protease do HIV complexada com cada inibidor. Ao examinarem essas estruturas, os cientistas foram capazes de fornecer estimativas acerca dos grupos químicos específicos a acrescentar ou remover. O resultado foi o inibidor da protease do HIV terapenticamente útil, o ritonavir. FÁRMACOS ANTIVIRAIS COM MECANISMOS DE AÇÃO DESCONHECIDOS Apesar do sucesso crescente do planejamento racional de fár- macos, diversos agentes antivirais atuam através de mecanismos desconhecidos ou apenas parcialmente elncidados. Alguns desses agentes, como o fomivirseno, foram originalmente desenvolvidos para atuar através de um mecanismo específico; entretanto, pos- teriormente, foi constatado terem outros efeitos farmacológicos. Outros, como a ribavirina, foram descobertos empiricamente. Fomivirseno Um novo agente, o fomivirseno, foi planejado para ser um oli- gonucleotídio anti-sentido. Os oligonncleotídios anti-sentido são dirigidos para RNA específicos, que atuam como alvos. Esta- tisticamente, um oligonucleotídio complementar com um RNA viral e com comprimento de mais de 15 bases terá um sítio de ligação exclusivo para o vírus em relação ao genoma humano completo. Esse oligonucleotídio deve ser capaz de efetuar um 625 Farmacologia das Infecções Virais 1 emparelhamento de bases com o segmento de RNA específico do víms e interromper a sua função ao inibir o processamento ou a tradução do RNA ou ao promover a sua degradação. Se o RNA viral for um mRNA, a ligação do oligonncleotídio deve impedir a síntese da proteína codificada pelo mRNA. O fomivirseno é o primeiro fármaco oligonucleotídio aprova do pela FDA. Trata-se de um fosforotioato oligonncleotídio (i. é, substituição de um dos oxigênios por enxofre na estrutura fosfo- diéster) planejado para ligar-se a um mRNA que codifica a IE2, uma proteína reguladora de gene do CMV. Apesar de sua grande carga negativa, os oligonncleotídios penetram eficientemente nas células. Numa cultura celular, em condições apropriadas, o fomi- virseno é mais potente do que o ganciclovir contra o CMV, exibin- do atividade em concentrações da ordem de submicromolar. Apesar de seu planejamento, não é absolutamente certo que o fomivirseno atue através de sua ligação ao mRNA da IE2. Alterações efetuadas na seqiiência do fomivirseno, que reduzem de modo considerável o emparelhamento de bases, não diminuem significativamente a atividade viral, enquanto as alterações que não reduzem consideravelmente o empare- lhamento de bases podem causar uma notável redução na ati- vidade antiviral. Foi isolado um mutante de CMV resistente, porém a sua mutação não se encontra na região complementar do fomivirseno. De qualquer modo, o fármaco foi aprovado para o tratamento da doença oftálmica por CMV e é utiliza- do principalmente na rinite causada pelo CMV. Entretanto, o paciente deve ser altamente motivado para receber a terapia, devido à administração intravítrea do fármaco. A despeito de suas limitações, o fomivirseno pode abrir o caminho para o desenvolvimento de outros fármacos oligonu- cleotídios. Por fim, RNA anti-sentido, outros RNA inibitórios, ribosinas antivirais ou até mesmo proteínas inibitórias podem ser administrados através de abordagens de terapia gênica. As abordagens de terapia anti-sentido e terapia gênica também podem melhorar a compreensão da função dos genes virais e da célula hospedeira. Ribavirina Aribavirina foi desenvolvida como “agente antiviral de amplo espectro” e, com efeito, exibe atividade contra numerosos vírus in vitro, bem como eficácia contra diversos vírus in vivo. Toda- via, para uso em pacientes, a ribavirina só foi aprovada na forma deaerossol (aplicação tópica aos pulmões) para a infecção grave pelo vírus sincicial respiratório (RSV) e apenas em associação com interferona no tratamento da infecção crônica pelo vírus da hepatite C (HCV). Em nível estrutural, a ribavirina difere dos outros análogos nucleosídios, visto que possui um açúcar natural (ribose) fixado a um componente não-natural semelhante a uma base, que se assemelha mais às purinas (adenina ou guanina) (Fig. 36.5). Seu mecanismo de ação ainda não está bem elucidado. A ribavirina é convertida em monofosfato pela adenosina cinase celulas, e sabe- se que o fármaco inibe a monofosfato de inosina desidio genase celular, reduzindo, assim, os reservatórios celulares de GTP (ver Cap. 37). A princípio, pode parecer improvável que esse mecanismo possa conferir uma atividade antiviral seletiva, embora haja alguns dados que sustentam esse conceito a partir de estudos de mutan- tes virais. É possível que certas enzimas virais, como a enzima que adiciona caps de 7-metilguanosina ao mRNA, tenham valo- res mais altos de K,, (e, portanto, menores afinidades) para a GTP do que a maioria das enzimas celulares. Por conseguinte, a redu- ção das concentrações intracelulares de GTP abaixo dos valores de K, dessas enzimas virais pode ter um efeito antiviral seletivo. Capítulo Trinta e Seis 628 emajuexo “etoqejoo eonsouust aqua «mproo-pau opssoad viempavqnoo-enu! oróofu popup 'vogoguau emowpeneuas asop un senado oputiixo “eBuo] vpra-eiaN Seyeyruoonoo soorxojouau samody asopro “muadosmou prsonsgaid mos openstutupr-oo 195 sas penas vronoronasa] “opoprorvoyosfoN AND 10d enuney amojopio engey 'erqoy te1o apeprmiquuodsiporg somou osviê vmodonooquary, “ermone “eradoyoquon, ata opraeáira oo “mAojotonvã op ooeuuey-oad tm 9 naojooneijes O oaviê uuodonnoN “emadonnoN (AND) sunaope3omono amoprueo viatejoo, Ootmvy Op vane vuno) e sagjotonad ataojatonod emnsauunstê orqmsa AZA amopruag op oojen 1xosap-9 |nootrp ostuivy-o1d wn 9 1Ao|oroney O ou no JAojotoney or opepiqisuasiadrr owesofispm putogtag ASH amoprueg temno, “ovenãe eonsoyuust aqumsa Dogupam -oompomow ourospus “sponndopmfoouo sooónuo|o “sopyowosduosoumua Sojatod wo poyoquios Dotuadopooquom andina “(osonoapam pero opeprgquuodsiporq JAoporoepea opóDastunupo) (AZA) J9150z-vosuea sara anoppepra Jow too itao|otoe op ooruipj-9rd um 9 MAojotorpea O ou no Jaojotor or apepigrqrsuasiadiy pornos mouoronfasu (ASH) Setduns sunasodior amoppy AJND 0p 9Smumgod YNQ » “mãos » “aqui mpuod “soamynpoo somrino «od opoquuofsof p amofopt> O “juata osmuwuod YNÇ o moque “unãos » “o stats sospuo 40d sopoquofsof OMS Ajuoproub|m O 9 A4opopuDÊ O Uoprouod O Gt4oprouBf O LIOPEDjDA O LOPO Q Sn4j4 40d SDPoJoofilt SOIMIP> SOU YNC DP 9SOUS DP ODÍIQUIE | AD] SINIA SPSDUp 40d ODpuAn Op Opinjuofsof Y — omstumooJy SNUJASIdUIH-LLNV SOIQJLO31NN 3 SOIGISOITINN SODONYNY ovôemonge “opepquua “e mgsay “estojuo) “orsnguoo “Temsomunseê orqumstp “oonojuad euopo “vonpisono orsojodiF pomow omsossuna ap empre empre obinquaonio “potydojoanou (empenenre) omsmosunyreg eupeueumy v enb op soxiojamau sonojo sonou voonord empejmemu y » no empeneme v opepigrqisnosiadir muBiporu omospus v eznongar eupeuemry Jos vupoyoadooponuoqu mp npovossip elos posta ztatom mp pugogoad » onh nand miapssodou p obSDoifiproD » suga op «orou o mosfiprop onh suosoad op jouno um “TIN 2p otnhog Op Sana Y iinonifut vp Smajs Op ojmomopnusop o moqur — owstuooJy TWUIA OINIINVANNSIA 0 SIHOAIGINI emanunfuos “onion ojxas op eisipered “vonojuod eedomeN mufowsos “muadognou “muodopooquom pruas vip oe soz94 Senp saoóofur mos “jesajmared mougrnfnsua Pag (AT) via 10d openstntupe 125 a49p onb orpndad um 9 vprstanguo y epomAnguo + opepimqisuasiadry “WMO PP omo4pus vmvuny vonerogoponmum vp sas (071) epretangug outopodsom op voypusad punaquom p moo AJH op odopauo op Ird3 njod opopom opsnf » aque ob ALE Op vpoamo » o opipxif mmonhorg — omstumooJy SNUjA SOQ VAVULNI 3 OyÔVXIA VA SIHOGISINI UEL LA] eo) -Buo) ET JE 7D] sagópaidy OJBUP4 ELSE A] SIeJA Sa0)29]u] Sep eigojoeuues 9g ojnydey ojo22 une ounsoy 629 Farmacologia das Infecções Virais (omuguo)) Seonpuooovuney Sesojaureorpow saoó iam sesorunu oo 'OSpd Omossono Op pg v omomrynonvd 'Ogpa seuzno Sep ssioprqrur nojo Satojn pm: os asesjord ep saroprqrar sojmyN wvjozem “urejozeprus “eprzowid “otajuao op ovrodsa op sopeauop opmnjom 'soonnadeia) ssotpuy «14emdo| ap soonpusejd soam so soxivq oo OShd Ouwosono op pv tp “uisse “opuenaune “OS OMOLONO OP PVE vSqu aaemom sojensqus ap amenmoonoo ordensimupy O iatnoju O too ovópioosse tua openstutmpe 9 aavutdo O aaviã oonvdoq omomnamorduoo MINNI Jon9198a1d ap sajue auomojneyrmosnos sopenstmm pe sojrameopom sop oustoquan o avoijuoa ostasid 9 — AIH MINNI SO sopo) vred epeorpu-ennoo visa -nur Sojnode Sonno W0O OvÍvIDOSSE WS SOotULV] SASSOp OSn O OS pd OtmoiDono op pyg ejad sopezmgoquaw oputênxo “eronansisar Sp ojuouajostasop opides o os-rojuap sostunvy ap amytmoonos orsensmupr y esonssem emipruenod “enopiserdiz “emzepuon joongaid “emrzomd “entzepuosow “pprjourosa] (ipudoq “omasre ap oprxou ap ameruoonoo ordensmupy epenstmmupe asop v et] enb opeptorxo) pedionud e imnsnoo penar ojtownomorduos O mavunsed aneueadar apemezoy an eutdor an eugpN apeupur apenordury aneuon savumbes musa Brodry “eryanstpody “sorpuosjêm | “Joxaysajos |) ermapidysa AH snso ova fius o0s ou somoypupd sesso mpaod “Djmp> Dp AWADd D omompjoaq > opinondos mosfos ALH OP SUOLIA SO nata OpDangou » mund Dipssodou AIH Op 9smojosd » moqug — omstuooJy VEIA OVÍVENIVIA VA SINOGISINI trugsu “emno) (eproras ovôvapr empascpa “ossardop) soouypnbisd eudensoN sonojo “emamex AH zu ojopom-nao ports vuf » mo» sopisoopomoquarxos?p so 4un op pmpuo Dp vip D moque “ojunpsod “> Ds4DaDa ostydgosuDy Dp OMI? 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