RADIOMODIFICADORES
Os radiomodificadores podem ser:
• radioprotetores
• radiossensibilizadores
RADIOPROTETORES
1. Nas aplicações militares seria importante o desenvolvimento de
drogas radioprotetoras.
2. Atualmente depende somente blindagens.
3. A prática tem demonstrado que eles são eficientes “antes da
exposição”.
4. Surgem ocasiões em que a “exposição” é inevitável
(descontaminações de fallout, limpeza de áreas com acidentes
radioativos
Características dos radioprotetores
1. Dar proteção reduzindo o efeito da radiação por um fator de 2 pelo
menos. Ser facilmente auto administrado, de preferência via oral.
2. Tempo de ação longa. Em camundongos o WR - 2721 dura cerca de
4 horas com uma única injeção.
3. Deve ser bem tolerado e não interferir com o comportamento.
4. A droga deve produzir um mínimo de efeitos secundários, não
acumular e produzir efeitos tóxicos irreversíveis.
5. Deve durar com armazenamento 2 - 5 anos e ser estáveis em
condições adversas.
Perspectiva Histórica
1. Primeira experiência aconteceu na década de 50. Grandes doses de
Cisteína, I.V. em ratos; 15 min antes da dose letal de RX. Sobrevivência
foi .
2. Era época de grande investimento militar na área nuclear.
3. Após o 1o. experimento
organização de grupos para estudos.
4. Testou-s eo MEA (B mercaptoetilamina) que foi efetivo em baixas doses.
5. A partir daí
obtenção de novas drogas parecidas com os
conhecimentos efetivos.
6. 1950
AIEA
programa de estudo que levou ao AET
(2 - aminoetilisotiouronium).
7. De 1957
1973
4400 compostos foram desenvolvidos, a
maioria aminotióis e derivados.
8. Neste programa
WR 2721
efetivo.
9. Outros estudos continuam sendo feitos
Mecanismo de ação da radiação
- direta
- indireta (radicais)
alvos: DNA, proteínas, membranas
Time scale
pico segundos até horas
Os radioprotetores podem agir em qualquer evento, mas o tempo
mais curto de ação seria 10-9 s após irradiação.
Eles agem por competição
Mecanismo de Radioproteção
- Radioprotetores não podem prevenir os efeitos extremamente
rápidos da radiação.
- Mas devem agir na ação indireta da radiação
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 O2 pelo tecido
• Induz hipóxia local por reações bioquímicas
• Deprime os centros respiratórios
-Sulfidril não protéico
Já existe na célula (endógeno)
glutationa
- Choque Bioquímico
• Usado para descrever mudanças bioquímicas que ocorrem quando a
célula se adapta ao aumento da concentração de tióis radioprotetores.
• Pontes S-S entre radioprotetores e membranas
alteração estrutural
grande na mitocôndria e outras organelas, seguida por alterações
bioquímicas , que inclui:
glicogenólise no fígado
glicose, síntese protéica
síntese do DNA
divisão celular
A síntese do DNA e da divisão celular aparece com os radioprotetores
tempo para a célula reparar-se.
- Hipotermia
T radioresistência
Nível de Órgão
Estímulo à recuperação da população celular.
Renovação dos steam cell.
SCREENING DE RADIOPROTETORES
Letalidade de mamíferos em geral
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 DrF
DrF =
DrF = 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 151327a
Mercaptopropionilglicinab
Glutationa
Toxicidade
DL 50
(mg/kg)
1700
200
220
480
1120
950
1120
3574
785
2100
4000
aminotióis
Dose de
Proteção
(mg/kg)
1200
150
150
400
500
500
450
2200
315
20
4000
DRF
1,7
1,7
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.
aPromove substancial proteção para irradiação por neutrons.
bPromove significativa proteção quando tomado após exposição.
COMPOSTO
FÓMULA ESTRUTURAL
COOH
Cisteína
MEA
Cistamina
NH2CHCH2SH
NH2CH2CH2SH
NH2CH2CH2SSCH2CH2NH2
NH2
AET
NH2CH2CH2SC
NH
WR 2721
NH2CH2CH2CH2NHCH2CH2SPO3H2
WR 3689
CH3NHCH2CH2CH2NHCH2CH2SPO3H2
WR 151327
CH3NHCH2CH2CH2NHCH2CH2CH2SPO3H2
1. Cisteína
DrF = 1,7 – i.v.
1200 mg/kg camundongo
efeito
i.p.
sem efeito
oral
2. MEA - Mercaptoetilamino (-CO2 da Cys)
DrF = 1,7 – i.v.
150 mg/kg camundongo
melhor que Cys quando i.p.
tem proteção oral
3. AET
DrF = 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)
DrF = 2,7 – i.p. camundongo
Dura aprox. 3 horas
Farmacocinética
Metabolismo -
NH2CH2-CH2-CH2NHCH2-CH2S-PO3H2 WR 2721
Ação de fosfatases
NH2CH2CH2CH2NHCH2CH2S
WR 1065
NH2CH2CH2CH2NHCH2CH2S
WR 32278
T1/2 = 10 min - parte
T1/2 = 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. mM
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
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
2
2
3
2
Hipóxia
Mudanças na hemoglobina
Depressor do centro respiratório
Alterações hemodinâmicas
Recobrimento do sistema hemopoiético
1
1
1
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
DrF  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 O2
solúvel em H2O e sacavenger em comp/ com H2O
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 H2O2 + O2
SOD em ratos
DrF = 1,56
Vit. E na dieta
sobrevivência
Selênium
ratos
30 dias sobrevivência
[H2O2]
CATALASE
H2O + O2
SUPERÓXIDO
DISMUTADE
O-2 CELULAR
Cu
Zn
O2 + H2O2
GLUTATIONA
PEROXIDASE
SELÊNIUM
GSH
GSSG
GLUTATIONA
REDUTASE
TRATAMENTOS SIMULTÂNEOS
1. Efeitos cinergéticos tem sido observado 5-metoxitriptamina
(MOT-DrF = 1,6) + AET (DrF = 1,65)
LD50/30 camundongos = 500
10,25 Gy
DrF = 2.05
2. Cys (Drf = 1,35) + AET (DrF= 1,65)
DrF = 2,15
3. AET + glutationa + serotonina + MEA + Cys
DrF= 2,8
4. MPG – 2-mercaptopropriorilglicina
MPG + camundongo após 4h 9Gy (DL 500%)
MPG + camundongo após 24h 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 DL10 ou
DL50, usa-se 1 / 2 ou 2 / 3 da dose
A via + usada
i.p.
A via i.v. é usada
toxicidade
A via oral não deve ser usada
3. Radiação
A dose e taxa de dose devem ser conhecidas
Calcula-se DL50/30 ou DL100/30
Taxa de dose  04 – 2 Gy/min
Radiação de LET são mais usadas
4. Tempo de Pré – Exposição
O intervalo entre a administração e a irradiação é variável.
Para a maioria – tempo de melhor resposta
15 a 60 min antes da
irradiação
5. Tempo Pós – Irradiação
Em geral 30 dias
Para a síndrome gastrointestinal usa-se 10 Gy
30 Gy
6 dias
2 dias
RADIOSSENSIBILIZADORES
Células hipóxias são importantes para a radioterapia
Desde 1920: tecidos irradiados na ausência de O2 são 2,5 a 3,0 vezes
mais resistentes
1953 / 55: Gray e col. Mostraram o “modelo de hipóxia em tumores”
100 – 150mm
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 10x menor
Ou 10 vezes mais eficiente com a mesma toxicidade
MELHORA DO MISONIDAZOL
- O que vale é a eletroafinidade
- Substituição na posição 5 do MIS – tem sido promissor
- SR 2537 e SR 2553 são 10X menos tóxico com mesma
radiossensibilidade
MIS – eletroafinidade
N
DL 50/8
17 mg/g
NO2
N
CH2CHOHCH2OCH3
Lipofilicidade
Farmacocinética
toxicidade
radiossensibilidade
Lipofilicidade
Penetração noturna
Eliminação da droga
Neurotoxicidade
(DL 50/2 = 4,9) SR 2508 = CH2CONHCH2OH
(DL 50/2 = 8,9) SR 2555 = CH2CON(CH2CH2OH)2
Tumor em T6
Conc. mM
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
GSH2
N2 + 2x10-4 DEM
N2 + 2x10-7 DEM
10-4
5
10
15
20
25
30
Dose (Gy)