Aminoglicosídeos e aminociclitóis Maior parte obtido por fermentação de Streptomyces e Micromonospora Unidade Farmacofórica: fração 1,3-diaminoinositol Química dos aminoglicosídeos – aminociclitóis – são constituídos por 2 ou mais açúcares aminados unidos por ligações glicosídicas a um grupo aminociclitol ( a maioria contém como aminociclitol a 2-deoxiestreptamina). Possuem açucares hidrofilicos com múltiplos grupos amino, protonados a p H fisiológico, funcionando portanto como moléculas policatióncas , o que facilita a ligação às regiões polianiónicas de rRNA 16S, na subunidade ribossomal 30S. (este parágrafo foi tirado do manual de antibióticos porque achei que estava uma boa descrição e que ajuda a compreender melhor a química dos aminoglicosideos. ) - A toxicidade, potência, espectro de acção e farmacocinética são função da identidade específica da unidade de diaminoinositol. - Muitas frações alcóolicas estão substituídas por ligações glicosídicas

Grande variedade estrutural

- estreptamina -2-deoxiestreptamina -espectinamina

Características fisico-químicas:

- podem apresentar vários valores de p H - bastante solúveis em água - são básicos, formando sais adicionais acídicos - não são bem absorvidos no tracto gastrointestinal ( a sua ação cinge-se ao trato gastrointestinal) sendo adiministrados por via i.m ou i.v -são excretados em grande quantidade na forma activa na urina, podendo acumular-se nos rins - ligam-se fracamente às proteínas plasmáticas - distribuem-se amplamente pelos tecidos e fluidos - Recentemente, tobramicina foi usada para tratar infecções por P.aeruginosa nos pulmões.

-São activos contra aeróbios Gram-negativos como: Acinetobacter sp., Citrobacter sp., Enterobacter sp., Escherichia coli, Klebsiella sp., Proteus vulgaris, Providencia sp., Pseudomonas aeruginosa, Salmonellas, Serratia marscesans, Shigella sp., e aeróbios Gram positivos (e.g., Staphylococcus epidermidis). - estreptomicina e espectinomicina diferem dos outros relativamente ao seu espectro antimicrobiano. A estreptomicina é usada para o tratamento de tuberculose e a espectinomicina para o tratamento da gonorreia. - Em termos de toxicidade geral são ototóxicos, podem levar a necrose tubular renal e mais raramente provocar um bloqueio neuromuscular do tipo curare.

Actividade ampla

Uso clínico limitado a: infecções severas por Gram -, devido à sua toxicidade

Aminoglicosídeos :

- são bactericidas - Quando administrados em doses menos tóxicas, ligam-se aos Lps externos das Gram – (a entrada tem de ser através dos Lps, uma vez que são muito polares logo não poderiam entrar de outra maneira) e difundem-se para dentro da célula em pequenas quantidades (processo inibido por iões cálcio e magnésio) - A passagem através da membrana citoplasmática depende do transporte de electrões e requer energia

Ligam-se à porção 16S da subunidade ribossómica 30S

Induz uma conformação no sítio A

Tradução com erros e formação de proteínas não-funcionais

Destruição da membrana plasmática

Aumento da permeabilidade ao antibiótico

Processo que só pode ser invertido pela biossíntese de novas proteínas

Alguns factores importantes para a ligação ao rRNA são: Os substituintes na posição 6

O número de grupos amino protonados

A ligação entre os anéis açúcar e a fracção central 2-deoxiestreptamina

Resistência

Elaboração de enzimas bacterianas mediadas por factor R que N-acetilam (aminoglicosídeo acetilase), O-fosforilam ( aminoglicosídeo fosforilase) e O-adenilam ( aminoglicosideo nucleótido transferase) grupos funcionais específicos prevenindo a ligação à subunidade ribossomal.

Podem ser adicionados novos grupos funcionais que convertem os antibióticos em substratos fracos para as enzimas.

Mutações no sítio activo A da unidade ribossomal, que envolve mudanças em resíduos em posições específicas.

diminuição da entrada dos antibióticos para dentro das células.

Fármacos

Kanamicina A canamicina é uma mistura de três compontentes isolados de Streptomyces kanamyceticus e é um dos antibióticos mais estáveis. Pode ser aquecidade sem haver perda da sua actividade por períodos longos em soluções ácidas ou alcalinas. No entanto, é susceptível às enzimas (factor R), sendo O-fosforilada na posição 3’ hidroxil e N-acetilada no grupo 6’-amino. Os produtos resultantes são inactivos. - É usada parentalmente contra bactérias Gram negativas mas Pseudomonas e anaeróbios são geralmente resistentes. Pode ser usada em combinação com outros contra certas micobactérias (Mycobacterium kansasii, Mycobacterium marinum, e Mycobacterium

intracellulare),

- Injeções são dolorosas e têm de ser dadas juntamente com um anestésico.

Amicacina - É sintetizada a partir da canamicina A, protegendo-se o grupo amina menos impedido estéricamente com um derivado clorobenzeno e acilando o grupo amina em C1 com um éster activado do ácido 2S-hidroxi-4-aminobutírico. No final efectua-se a desprotecção por hidrogenação catalítica. - A fracção L-hidroxiaminobutirilamida (HABA) ligada ao N3 inibe a adenilação e a fosforilação nos C2 e C3, apesar de o substituinte não estar na posição em que a reacção enzimática se dá. O efeito é atribuído à diminuição da ligação das enzimas mediadas pelo factor R.

- É usada contra : Mycobacterium tuberculosis, Yersinia tularensis, e infecções graves por Pseudomonas aeruginosa

Estreptomicina -É produzida por fermentação de Streptomyces griseus e outros microorganismos do solo. Foi introduzida no mercado em 1943 para o tratamento da tuberculose. - Difere dos restantes aminoglicoídeos pelo seu farmacóforo modificado, em que a unidade diaminoinositol foi substituída por estreptamina. - Possui também um grupo hidroxilo axial em C2 e dois grupos guanido altamente básicos em C1 e C3 (nas posições das fracções amino da 2-desoxiestreptamina). - A fracção α-hidroxialdeído é um centro de instabilidade - Não pode ser autoclavada pelo que soluções sulfatadas estéreis são obtidas por ultrafiltração.

Hoje em dia, a estreptomicina é raramente usada como agente isolado. A resistência à estreptomicina é feita por N-acetilação, O-fosforilação e O-adenilação de grupos funcionais específicos.

Gentamicina - É uma mistura de vários componentes de antibióticos produzidos por fermentação de Micromonospora purpurea e outros microrganismos do solo relacionados. - As gentamicinas C1, C2 e C1a são as mais proeminentes. - é o mais importante dos antibióticos aminoglicosídeos ainda em uso, tendo sido um dos primeiros antibióticos a ter uma actividade significativa contra infecções por Pseudomonas aeruginosa. Alguns dos grupos funcionais que servem de acção para as enzimas mediadas pelo factor R não estão presentes na estrutura da gentamicina. No entanto, é inactivada por adenilição em C2 e acetilação em C1, C2 e C6. Quando tomada com antibióticos β-lactâmicos, os dois reagem sendo N-acilada em C1 pelo anel β-lactâmico, inactivando ambos os antibióticos

Macrólidos 1. Características estruturais

1.1Conhecer as principais características - estruturais, pka, solubilidade aquosa e formação de

sais

-O termo macrólido é derivado do grande anel de lactona (éster cíclico) característico destes

antibióticos.

-Os membros desta família com maior importância clínica têm dois ou mais açúcares

característicos (normalmente cladinose e desosamina) ligados ao anel de 14 membros, no

entanto, os anéis de macrólidos podem possuir de 12 a 16 átomos no seu anel.

Macrólido com anel de 14 átomos

-Habitualmente um dos açucares possui um grupo substituinte amina, levando a que

normalmente os macrólidos sejam bases fracas, pka~8

-Não são solúveis em água como bases livres

-A formação de sais com certos ácidos (glucoheptónico e lactobionónico) aumenta a

solubilidade em água, enquanto que outros sais diminuem a solubilidade (laurilsulfato e

esteárico).

1.2 Compreender a sua biossíntese a partir de unidades de ácido propiónico e , assim, a

sua estrutura global

-A eritromicina foi um metabolito isolado em 1952 de um microorganismo do solo, o

Streptomyces erythreus para uso clínico.

-Macrólidos com anel de 14 membros são biossintetizados a partir de unidades de ácido

propiónico.

-Assim a cada dois carbonos da eritromicina, um possui um grupo substituinte metilo (que

corresponde ao C3 do ácido propiónico) e os restantes carbonos do anel, com uma exceção, o

C7 na eritromicina , estão ligados a um oxigénio.

-Dois carbonos têm oxigénios “extra”, ligados aos carbonos com substituinte metilo, que são

introduzidos mais tarde na biossíntese (não estão presentes na unidade de ácido propiónico),

e dois hidroxilos são glicosilados.

2. Reatividade química

2.1 Compreender a instabilidade em meio ácido da eritromicina e derivados (mecanismo de

inativação)

-Os macrólidos iniciais da classe da eritromicina são quimicamente instáveis devido á presença de 2 grupos hidroxilo próximos da cetona, o que leva á rápida formação em meio ácido, de um cetal interno que não possui atividade.

-Esta reação ocorre no trato gastrointestinal, sendo assim a maioria dos macrólidos suscetíveis a ácidos administrados sob a forma de comprimidos revestidos, que o protegem aquando da passagem pelo estômago, mas que se dissolvem no pH do intestino, para minimizar esse efeito.

2.2 Saber explicar como ultrapassar a problemática do mau sabor e mesmo da instabilidade em meio ácido

-Outra forma de contornar o problema da inativação no estômago passam, pela formação de análogos metoxi, como a claritromicina, em que o OH se encontra metilado, tornando o antibiótico mais estável ao suco gástrico, possuindo maior absorção oral. Outros exemplos de análogos semi-sintéticos que resistem ao pH ácido do estômago são a diritromicina e a azitromicina. -Se aumentarmos o anel de 14 para 16 átomos a estabilidade ao pH ácido do estômago também aumenta. -Por outro lado, muitos macrólidos têm um sabor desagradável, que é parcialmente superado com formas de dosagem insolúveis em água que também reduzem a instabilidade ao ácido e as cólicas intestinais. A utilização de revestimentos entéricos também reduz estes efeitos adversos.

3.Agentes específicos-conhecer as estruturas e principais características de vários macrólidos:

Mecanismo de ação dos macrólidos

-Os macrólidos inibem as bactérias ao interferirem com a biossíntese ribossomal de proteínas,

ao ligar-se á subunidade 50S do rRNA, nos domínios V da adenina 2058 e 2059 e no domínio II

na adenina 752, inibindo dessa forma a translocação necessária á síntese proteica, no entanto

outros mecanismos de ação também têm sido propostos.

-As unidade amino-açucar parecem ter um papel muito importante na inibição, o que faz com

que a remoção da 3-L-cladinose resulte na diminuição da ligação ao domínio 5 com

consequente redução para 100 vezes menor atividade biológica.

3.1 eritromicina- pró-fármacos e sais

Estolato

-É um pró-fármaco da eritromicina, quimicamente é um éster C-2’- propionilo na forma de sal

de N-laurilsulfato.

-A administração de estolato de eritromicina produz níveis sanguíneos superiores após a

regeneração metabólica da eritromicina.

-Num pequeno nº de casos pode provocar icterícia em que a bílis se torna granular, impedindo

os sais biliares de saírem. Isto parece ser devido a reações alérgicas ou devido à dose utilizada.

-Se causar hepatotoxicidade talvez liberte proteínas antigénicas que vão promover dano

posterior.

-Quando ocorrem estas reacções adversas, deve-se substituir o fármaco por um “não

macrólido” como por exemplo penicilina, cefalosporina ou clindamicina.

Etilsuccinato

-É um pro-fármaco de éster duplo em que cada carboxilo do ácido succínico se esterifica com o

hidroxil em C-2’ da eritromicina e com o outro etanol. É usado como suspensão oral para uso

pediátrico para mascarar o mau sabor. Pode desencadear icterícia.

Esterato

É um sal muito insolúvel da eritromicina (devido à longa cadeia carbonada do sal). A

sua insolubilidade em água ajuda a mascarar o sabor e melhora a estabilidade no estômago.

Lactobionato

-É um sal de eritromicina com solubilidade aquosa melhorada usado para injeções.

3.2 Análogos semi-sintéticos da eritromicina: claritromicina e azitromicina- vantagens

Claritromicina

-Difere da eritromicina no carbono 6, em que o grupo hidroxilo é convertido

semissinteticamente num éter metílico.

- O grupo hidroxilo em C-6 está envolvido no processo de formação de um cetal na

eritromicina resultando na inativação desta. Este cetal, ou os produtos de degradação, estão

associados a cólicas intestinais.

-Com a conversão deste grupo num éter metílico (que é mais lipofílico) previne a formação de

um cetal interno, o que para além de conferir melhores níveis sanguíneos, resulta em menores

distúrbios gástricos.

- Tem um metabolismo de primeira passagem extenso com a formação do análogo C-14

hidroxilo, com uma melhor potência antimicrobiana.

- Como é mais lipofílico que a eritromicina permite diminuir as doses e a frequência de

administração em infeções ligeiras.

Azitromicina (“azalide”)

- É formada por conversão semi-sintética da eritromicina por extensão do anel com um grupo

N-metil, que é inserido entre os carbonos 9 e 10, passando o anel lactona a ter 15 membros

deixando de estar presente o grupo carbonilo no C9

- Não forma o cetal cíclico interno, tornando-se assim mais estável que a eritromicina à

degradação e possui um tempo de meia vida mais longo, pelo facto de possuir um maior grau

de penetração nos tecidos, permitindo uma única toma por dia

- Deve ser tomado de estômago vazio, possuindo no entanto, um gosto metálico

- Tende a ter um espectro de ação mais amplo do que a eritromicina e a cloritromicina

-Tem um significativo efeito pós-antibiótico.

- Normalmente é a primeira escolha para tratamento de infeções que exigem um macrólido.

3.3 Cetólidos- conhecer a sua característica estrutural

-Os cetólidos são um grupo de agentes que se caracterizam pela oxidação do álcool da posição 3 a uma cetona.

- Eles são activos contra um número significativo de microorganismos resistentes à eritromicina.

3.4- Telitromicina – diferenças estruturais em relação á eritomicina e consequeências

-A sua principal vantagem parece ser a atividade contra infeções resistentes aos fármacos,

sendo usada por via oral.

-A telitromicina (imagem no ponto 3.1) possui várias modificações estruturais em relação ao

núcleo eritromicina tradicional, incluindo a remoção do açúcar L-cladinose em C-3, a qual

quando presente provoca desconforto gastrointestinal pela libertação de motilina

-Remoção de L cladinose e oxidação do hidroxilo livre para uma cetona apolar reduz a

atividade biológica através da redução do domínio de ligação V, mas isso é compensado pela

adição da cadeia na C-11/12, que melhora muito a ligação ao domínio II.

-Forte ligação com os domínios V e II reduz a resistência bacteriana.

-O C-6 metoxi melhora a estabilidade do ácido.

Tetraciclinas e análogos

1. Considerações gerais

1.1 conhecer o modo geral de obtenção das tetraciclinas

-As tetraciclinas naturais como a clorotetraciclina, oxitetraciclina, demeclociclina e tetraciclina obtêm-se por processos de fermentação, a partir de Streptomyces, ou por semissíntese através de transformação química de produtos naturais.

-Derivam de um octohidranaftaceno e possuem vários centros assimétricos cuja estereoquímica resultante é fundamental para a sua atividade biológica. -A sua biossíntese natural é uma sequência complexa de mecanismos, que envolve a condensação da malonamil coenzima A e oito unidades malonato, num processo análogo à biossíntese de ácidos gordos. -No entanto, a biossíntese de tetraciclinas, difere no facto de a maioria dos grupos carbonilos permanecerem na molécula, e auto-condensaremm-se de uma maneira controlada para produzir um núcleo naftaceno parcialmente reduzido. -Seguidamente ocorre uma sequência de reduções, oxidações, metilações, aminações e desidratações que completam a biossíntese. -As diferentes tetraciclinas têm origem por delecções ou adições de vários passos individuais.

1.2 Conhecer a sua estrutura geral, a nomenclatura e o sistema de numeração

-A estrutura geral tem por base o núcleo naftaceno (quatro anéis de 6 membros fundidos linearmente), altamente funcionalizado e parcialmente reduzido a partir do qual derivam o sistema de numeração das tetraciclinas.

1.3 Saber explicar a sua natureza anfotérica

-As tetraciclinas comportam-se como compostos anfotéricos, que em solução neutra, se

apresentam como iões híbridos, possuindo 3 constantes de dissociação relacionadas com os

grupos visíveis na imagem abaixo.

-Os valores de pKa variam de pka1:2,8-3,4; pka2: 7,2-7,8 e pka3: 9,1 a 9,7, com um ponto

isoeléctrico a aproximadamente pH 5.

-O grupo que corresponde à parte básica (pka3) da molécula é o grupo 4α-dimetilamina.

-O sistema conjugado enona fenólica que se estende de C-10 a C-12 está associado ao pka2.

-O sistema conjugado triona que se estende de C-1 a C-3 está associado ao pka1.

1.4 Compreender a importância da estereoquímica e da função química básica (C4α-

dimetilamino)

-A função básica das tetraciclinas pertence ao grupo C4-α-dimetilamina, que se encontra protonada a pH fisiológico e cuja orientação alfa é essencial para a sua atividade.

1.5 Compreender a formação de sais hidrossolúveis

-As tetraciclinas utilizadas comercialmente geralmente encontram-se na forma de sais de cloridrato que possuem solubilidade aquosa. 1.6. Conhecer a importância e a problemática da quelação e suas consequências 1.6.1. Funções químicas envolvidas na quelação -A quelação é uma propriedade clínica e química importante nas tetraciclinas. As funções

acídicas são capazes de formar sais através da quelação com iões metálicos polivalentes (Fe2+,,

,Ca2+ e Mg2+, Al3+) que são insolúveis em pH neutro. Esta insolubilidade não é conveniente para

a preparação de soluções e interfere com os níveis sanguíneos após administração oral.

- O grupo dietilamina também é capaz de formar complexos com Mg2+ e Ca2+.

1.6.2. Quelação com outros metais e consequências

-Ao que parece a atividade antimicrobiana das tetraciclinas deve-se á formação de um

complexo lipofílico com o Mg2+ na membrana da célula bacteriana. O aumento de lipofilia

facilita a permeação para o interior da célula, onde atua inibindo a síntese de proteínas,

interferindo na ligação do aminoacil do tRNA aos seus recetores no ribossoma.

-No entanto, no organismo também ocorre a quelação com outros metais como o Ca2+, o que

interfere com os processos de mineralização óssea(principalmente no crescimento dos ossos

largos de crianças prematuras), a hipoplasia da coroa dental e a descoloração do esmalte.

-A união com outros iões metálicos está claramente implicada, de forma negativa, na sua

absorção gastrointestinal e a formação de quelatos com Fe2+ pode afetar a síntese de

colagénio através da inibição da enzima protocolagénio hidroxilase.

1.6.3.Incompatibilidade da coadministração com alimentos e medicamentos com

metais polivalentes e consequente aconselhamento farmacêutico

As tetraciclinas são incompatíveis com medicamentos com metais polivalentes (anti-ácidos) e

com o consumo de alimentos ricos em cálcio devido á formação de sais polivalentes que são

bastante insolúveis a pH fisiológico

1.6.4. Interferências nos ossos e nos dentes

-Os ossos e os dentes são as estruturas mais ricas em cálcio, podendo acumular tetraciclinas em proporção á quantidade e á duração da terapia no caso desta decorrer quando os ossos e os dentes estão a ser formados. -Como as tetraciclinas são amarelas, levam á progressiva e permanente descoloração, em que, em casos avançados os dentes chegam a ficar castanhos. -Assim, normalmente não se administram tetraciclinas a crianças dos 6 aos 12 anos. -Estes complexos podem também provocar erosão na matriz mineral dos dentes, no entanto, esse dano pode ser reparado com impregnações plásticas. -Quando existe uma terapia concomitante de tetraciclinas e iões metálicos, os iões devem ser dados 1 hora antes ou 2 horas depois das tetraciclinas. 1.6.5. Injeções intramusculares dolorosas e soluções possíveis -Injecções IM de tetraciclinas são dolorosas devido à formação de complexos de cálcio

insolúveis. Para contornar isto, as formulações injetáveis têm de conter ácido

etilenodiaminotetraacético e tamponadas a um pH ácido onde a quelação é menos

pronunciada e a solubilidade aquosa é aumentada.

2. Instabilidade química e desenvolvimento de moléculas mais estáveis, com maior

semi-vida e com maior absorção por via oral

2.1 Epimerização

2.1.1 compreender e saber explicar a importância do grupo C4-α dimetilamino

A função básica das tetraciclinas pertence ao grupo C-4-α-dimetilamino, formando um centro assimétrico, cuja orientação alfa é essencial para a sua atividade.

2.1.2 compreender o processo de enolização e reprotonação e as consequências

-A presença de um sistema tricarbonílico e um grupo hidroxilo no anel A, permite a enolização, envolvendo a perda do hidrogénio em C-4. Este processo é favorecido a pH=4 e relativamente lento quando se encontram no estado sólido

- Para

se repor este hidrogénio, tem de se levar a cabo uma reprotonação, mas esta tanto pode ocorrer na parte α ou β da molécula.

-Quando ocorre a reprotonação também se forma o C-4-β-dimetilamino que é inativo

-Em equilíbrio existe uma mistura equitativa das duas formas, a activa e inactiva (os dois diasteromeros), assim as antigas preparações de tetraciclinas perdiam assim aproximadamente metade da sua potência desta maneira

2.2 Desidratação

2.2.1 conhecer as características estruturais favorecedoras da desidratação catalisada por ácidos, conhecer esta reação e consequências

-Muitas das tetraciclinas naturais têm um grupo hidroxilo benzílico terciário em C6.

- Este grupo tem a geometria ideal para a desidratação catalisada por ácidos envolvendo o hidrogénio C-5a-ɑ (antiperiplanar trans). O produto resultante é por razoes energéticas um derivado naftaleno, a C5a,6-anidrotetraciclina e é inativo.

-A formação de 4-epianidrotetraciclina é tóxica para os rins e produz um síndrome semelhante ao de Falconi, que em casos extremos pode ser fatal. 2.2.2 Conhecer a solução para a problemática anterior

Certas tetraciclinas, como a minociclina e a doxiciclina, que não têm grupos C6-

hidroxilo, não podem ser desidratadas, logo, não têm esta toxicidade.

2.3 Clivagem em soluções alcalinas-compreender o mecanismo de clivagem do anel C envolvendo o grupo hidroxilo ligado a C6 e consequências -Outro processo de degradação envolvendo o hidroxilo em C6 é a clivagem do C-anel em soluções alcalinas a pH igual ou superior a 8,5. Este é uma reação retro-Claisen e envolve a prévia tautomeria do enol do C12 a uma derivado dicarbonílico. O produto lactónico, resulta da quebra da ligação entre o C11 e o C11a formando a uma isotetraciclina que é inativa.

3.Fototoxicidade- conhecer a característica estrutural favorecedora da fototoxicidade e o consequente aconselhamento farmacêutico

-Algumas tetraciclinas, principalmente as que têm um cloreto em C7, absorvem luz na região

do visível, levando à geração de radicais livres, podendo causar eritemas severos.

-Os pacientes devem ser avisados para ter cautela com a exposição solar durante pelo menos

as primeiras doses, de modo a evitar queimaduras solares severas.

4.Mecanismo de ação 4.1 Compreender a importância da quelação na atividade biológica As tetraciclinas mais hidrossolúveis entram através das porinas, assistidas pela formação de quelatos de cálcio e magnésio. 4.2 Conhecer as interações fármaco-recetor na interação das tetraciclinas com o rRNA

-Elas vão se ligar ao rRNA na subunidade 30S com possível cooperação da subunidade 50S. -Existem vários sítios de ligação mas só um é indispensável para a sua acção. -Estudos sugerem que as tetraciclinas se ligam ao rRNA 16S através dos grupos localizados nas posições 1 e 10-12a (face sul) e posições 2 e 3 (face este).

-A função dimetilamina é essencial para a actividade mas em estudos de raio-x não parece ligar-se ao alvo.

-A tetraciclina, ao ligar-se, inibe a ligação do aminoacil tRNA aos ribossomas resultando numa terminação da formação da cadeia peptídica. -Novos análogos sugerem que a substituição das faces norte e oeste é permitida como é o caso das glicilciclinas 4.3 Relacionar a lipofilia das moléculas com a sua entrada na bactéria -Quanto maior for a lipofilicidade, maior vai ser a capacidade de perturbar a membrana citoplasmática causando a saída dos nucleótidos e de outros componentes celulares –> efeito bactericida. -As tetraciclinas mais lipofílicas entram nas células por difusão passiva - A passagem pela membrana interna citoplasmática requer energia (processo ativo) sugerindo que as tetraciclinas são incorporadas pela bactéria como alimento

5.REA Conhecer os principais aspetos de REA das tetraciclinas (função amida em C2; substituição do azoto amídico; fusão dos anéis A e B e grupo hidroxilo em C12a; alquilação da posição C11a; outras substituições; glicilcilinas)

-Substituição da amida em C2 por outro grupo como um grupo aldeído ou nitrilo → redução ou

supressão da atividade

-Monoalquilação do azoto amídico forma derivados mais hidrossolúveis, mas reduz a atividade

de forma proporcional ao tamanho do grupo alquilo

-Essencial que os anéis A e B estejam fundidos em cis e exista um hidroxi em C-12a

-Alquilação em C-11a → compostos inactivos

-Substituintes em 5,5a,6,7,8 e 9 podem alterar-se → mantém ou aumenta a atividade (+

usados são em 7 devido ao seu fácil acesso sintético)

-Recentemente descobriu-se as glicilciclinas com cadeia N,N-dimetilglicilamina em C-9 → não

são reconhecidos por proteínas de transporte que expulsam as tetraciclinas clássicas do

interior da célula

-Rolitetraciclina → é um pró-fármaco

6. Agentes específicos – conhecer as estruturas, características e vantagens/desvantagens de cada molécula

Tetraciclina

-É produzida por fermentação de Streptomyces aureofaclens e espécies relacionadas ou então

por redução catalítica da clorotetracilina.

-Os níveis sanguíneos após administração oral são irregulares.

-Comida e leite diminuem a absorção em 50%.

Doxiciclina (síntese a partir da oxitetraciclina)

-Produzida por semi-síntese das outras tetraciclinas (oxitetraciclina) e é a mais amplamente

utilizada da família das tetraciclinas

-Boa absorção oral (90-100%) mas é reduzida para 20% quando consumida em conjunto

comida e leite

- Possui um tempo de semi-vida que permite a sua utilização com 1 única dose diária em

infeções suaves

-Excretada quer pelas fezes quer pela urina

-A sua síntese a partir da oxitetraciclina envolve os seguintes passos:

-A eliminação do hidroxilo em C-6 é importante e, para tal ocorrer, utiliza-se uma halogenação

em C-11a com N-clorosuccimida (NCS), para impedir a aromatização do anel C

-Se se utiliza o reagente de halogenação em excesso, obtêm-se no entanto, o derivado 7,11a-

dicloro

-Quando ambos os produtos halogenados são desidratados com ácido flurídrico, origina-se

uma dupla ligação exocíclica (em vez da endocíclica, já que a aromatização do anel C está

impedida)

-A redução química de ambos os compostos com ditionito sódico dá a mataciclina e

meclociclina, respectivamente.

-A adição conjugada do tiofenol à metaciclina é estereoselectiva (para α), e a posterior

hidrogenação catalítica em presença de Niquel-Raney de este aducto origina a doxiciclina

Cloranfenicol - Conhecer a estrutura e o modo de obtenção original, bem como a importância da estereoquímica na actividade biológica

Originalmente foi obtido de forma natural a partir de Streptomyces venezuelae, no

entanto, devido à

sua estrutura

química simples,

conseguir-se obter

através de síntese

total.

Tem 2 centros

assimétricos daí os

seus 4

diastereoisómeros

Apenas o (1R,2R)

tem actividade Remoção química dos restantes isómeros da mistura.

É uma substancia neutra moderadamente solúvel em água devido aos dois azotos

(grupo amida e grupo nitro) não serem básicos nas condições fisiológicas.

É um agente bacteriostático uma vez que inibe a síntese proteica nas bactérias (e com menor

extensão no hospedeiro) devido à sua ligação à subunidade 50S dos ribossomas Inibição

da enzima peptidil transferase, o que bloqueia a formação das ligações peptídicas entre o

aminoácido e o tRNA no sítio aminoacil e o crescimento da cadeia peptídica no sítio peptidil

do ribossoma, interrompendo a translocação.

Uma vez que se liga à mesma região que os macrólidos e as lincosaminas, esses fármacos

não devem ser usados em combinação.

O grupo nitro e ambos os grupos álcool estão envolvidos em interacções obrigatórias.

O grupo dicloroacetamida é também importante, mas pode ser substituído por outros

grupos electronegativos.

- Conhecer a síntese assimétrica do cloranfenicol

A epoxidação de Sharpless foi aplicada com êxito à síntese assimétrica do isómero activo do cloranfenicol:

1. Epoxidação de Sharpless do álcool alílico I;

2. Abertura do epóxido por ataque da azida sódica na posição menos impedida para dar

III;

3. Este composto transforma-se em cloranfenicol por redução selectiva do grupo azida

com trifenilfosfina, seguida de acilação.

- Conhecer as reacções químicas envolvidas no metabolismo, nas resistências e nos efeitos secundários.

Quando administrado oralmente é rapidamente absorvido, mas tem um

tempo de meia-vida muito curto

Excretado na urina sob a forma de metabolitos 3-glucoronídio (maioritário),

produtos da desaminação e da desalogenação, com posterior redução

Metabolitos inactivos

O grupo azoto aromático (grupo nitro) é também reduzido metabolicamente e

este produto pode sofrer hidrólise amida.

Potencia a actividade de outros fármacos por induzir o metabolismo do fígado.

A resistência de algumas espécies ao cloranfenicol é devida à presença de uma enzima

acetiltransferase direccionada para o cloranfenicol que catalisa a acetilação dos grupos hidroxilo primários e secundários da cadeia alifática lateral.

Ao nível dos efeitos secundários, estes são causados pelo produto de redução do grupo nitro aromático Pancitopenia do sangue (anemia aplástica) e colapso cardiovascular,

que pode ser potenciada por uma pré-disposição genética. Pode também ocorrer uma inibição da hematopoiese em doentes mais velhos ou com insuficiência renal mas, caso se interrompa a terapia ou se adeqúe a dose, a função da medula óssea é recuperada.

- Conhecer os principais aspectos da REA

Liga-se à subunidade 50S do ribossoma pela interacção do grupo nitro e ambos os

hidroxilos.

Deve haver um substituinte no anel aromático para haver ressonância com o NO2. O

grupo R,R propanodiol é essencial. Os OH devem estar livres e estão envolvidos em

ligações de hidrogénio.

O grupo dicloroacetamida é importante mas pode ser substituído por outros grupos

electronegativos.

- Conhecer pró-fármacos do cloranfenicol, incluindo estrutura, características e os objectivos da sua síntese.

O cloranfenicol tem 2 pró-fármacos, ambos administrados parentalmente.

Visto ser um fármaco com sabor amargo, pode ser mascarado para uso pediátrico com

um palmitato em C-3 → vai ser clivado no duodeno

Baixa solubilidade oral → ultrapassada por conversão do C-3 hemisuccinoil éster que

forma um sal de sódio hidrosolúvel → clivado e activado nos pulmões, fígado, rins, e

esterases (por haver poucas esterases no músculo, é dado mais via I.V. que via I.M.)

Agentes anti-tuberculose

Mycobacterium tuberculosis é um bacilo aeróbio, ácido-resistente, de crescimento lento e com uma parede celular não usual (ácidos micólicos e esteróis), em que esta contém um elevado conteúdo em lípidos daí a sua característica altamente hidrofóbica e a sua resistência a álcoois, ácidos, alcalóides e alguns desinfectantes. É transmitida através de partículas contidas em aerossóis (libertados a falar, espirrar ou tossir), entrando no tracto respiratório e colonizando os alvéolos pulmonares (é de notar que esta bactéria pode provocar infecções sistémicas a nível da medula, ossos, olhos, peles, etc devido à sua capacidade de atingir a corrente sanguínea). A grande particularidade é que o microorganismo é ingerido pelos macrófagos (parasita intracelular) e são as substâncias libertadas pelos macrófagos que vão estimular a produção de fibroblastos de modo a rodear o local da infecção e assim originar granulomas ou tubérculos. A infecção pode permanecer na sua forma latente durante longos períodos de tempo, sendo activada principalmente quando o hospedeiro se torna imunodeprimido.

Após esta abordagem consegue-se concluir que o agente terapêutico terá que penetrar no macrófago de modo a interagir com a bactéria colonizadora. O grande problema no tratamento é o facto de a maioria dos agentes anti-tuberculose usados serem dirigidos para bacilos activamente metabólicos e de crescimento rápido (o que não é o caso do Mycobacterium tuberculosis). O ideal seriam agentes com acção bactericida para organismos persistentes, no entanto nenhum fármaco foi desenvolvido para o tratamento da tuberculose nos últimos 40 anos. Sendo assim, a maior eficácia conseguida no tratamento é o uso de combinação de fármacos (pode conduzir ao desenvolvimento de resistências microbianas).

Fármacos de primeira linha 1) Isoniazida (hidrazida do ácido isonicotínico)

- Conhecer a estrutura e o modo de obtenção

Agente antibacteriano sintético de primeira no tratamentoa contra o M.

tuberculosis agente com acção bactericida efectivo

contra bacilos intra e extracelulares

Tem uma acção bactericida contra bactérias de

replicação rápida, no entanto o seu efeito contra

bactérias latentes de crescimento lento é apenas

bacteriostático

Provoca a perda da resistência a ácidos intervenção a

nível do desenvolvimento da parede celular lipídica.

- Mecanismo de acção do fármaco

Isoniazida (INH) é considerada um pró-fármaco que é activada pela oxidação

catalizada por uma enzima endógena – katG com actividade catálase-

peroxidase INH é convertida numa molécula reactiva capaz de acilar um

sistema enzimático encontrado apenas em M. tuberculosis.

Descoberta baseada no facto de bactérias resistentes a INH não têm actividade catálase, provocada pela delecção do gene catálase katG, no entanto a reintrodução desse gene em bactérias resistentes reestabelecem a sensibilidade do organismo ao fármaco.

A reacção do INH com a catalase-peroxidase resulta na formação de

isonicotinaldeído, ácido isonicotínico e isonicodinamida (com intermediários

radicais reactivos isonicotinoil e peróxido isonicotinico)

INH activada a uma espécie electrofílica que reage com a porção da enzima

inhA (proteína enoil-redutase envolvida na redução de uma dupla ligação

durante o alongamento de ácidos gordos dependente de NADH) que intervém

na síntese de ácidos micólicos: acilação na posição 4 do NADH redução de

ácidos gordos insaturados é interrompida paragem na síntese de ácidos

micólicos.

- Compreender a capacidade de formar quelatos com Cu2+

Muitos fármacos actuam formando complexos metálicos, visto que o crescimento de muitos microorganismos é dependente de certos metais. Assim, caso o fármaco os sequestre, não irão estar disponíveis para o desenvolvimento do organismo.

No caso da isoniazida, esta possui a capacidade de formar quelatos com o Cu2+, actuando estes ao nível dos ácidos nucleicos.

- Conhecer os principais aspectos da REA: hidrazonas, substituições no grupo hidrazina, em N2 e em N1

Hidrazonas da isoniazina possuem actividade, no entanto são instáveis a nível do

tracto GI, onde se liberta o composto activo da INH (ácido isonicotínico hidrazida)

actividade responsável pela INH

e não pelos derivados.

Substituições no grupo

hidrazina por grupos alquil e aril

resultavam numa serie de

derivados activos e inactivos

A substituição na posição N-2

resulta em compostos activos

(R1 e/ou R2=alquil; R3=H).

A substituição em N-1 com grupos alquilo destrói a actividade (R1 e R2=H; R3=alquil).

Nenhuma destas alterações produz compostos com maior actividade que a INH.

- Compreender os principais aspectos relacionados com a farmacocinética, incluindo reacções de metabolização.

Rapidamente absorvida após administração oral, sendo aconselhada a toma

com o estomago vazio, visto que a presença de comida ou de anti-ácidos

(principalmente aqueles que contêm alumínio) atrasa a absorção

É bem distribuída nos tecidos, incluindo naqueles que se encontram infectados

Pode haver hepatotoxicidade, principalmente em pessoas mais velhas e

maioritariamente em mulheres

É extensivamente metabolizada a metabolitos inactivos, sendo o maioritário o

N-acetilisoniazida a enzima responsável pela sua acetilação ( n-

acetiltransferase citosólica localizada no fígado e intestino delgado) é

controlada por factores genéticos

Indivíduos com elevadas quantidades desta enzima são acetiladores rápidos, enquanto que os que possuem baixas concentrações são acetiladores lentos necessidade de adequar a dose consoante o tipo de acetiladores presentes.

O ácido isonicotinico é encontrado na urina na forma de conjugado de glicina.

Pode resultar da hidrólise da acetilisoniazida produto secundário da

hidrólise é a acetilhidrazina acetilada pela N-acetiltransferase pra um

produto diacetil inactivo reacção mais rápida em acetiladores rápidos

Também é formada hidrazina

A formação de acetilhidrazina é responsável pela hepatotoxicidade uma vez

que esta serve como substrato para o citocromo P450 formação formação

de um radical/catião acetilador através do intermediário hidroxilamina

Acetilação de aminas no organismo humano

Acetilação: via de metabolismo para os xenobióticos que contêm uma amina primária (aminas alifáticas e aromáticas, aminoácidos, sulfonamidas, hidrazinas e hifrazidas).

- converte um grupo amónio primário ionizado numa amina neutra (sem carga) e menos hidrossolúvel.

As consequências da N-acetilação são a desactivação do fármaco.

- A acetilação é um processo catalítico em dois passos:

1) a acetil CoA acetila um resíduo de aminoácido de um local activo da N-acetil-transferase hepática (solúvel);

2) o grupo acetilo é transferido para grupo amino do substrato

- este processo em 2 passos permite à enzima ter um melhor controlo sobre o processo catalítico.

N-acetilação no ser humano

A extensão da N-acetilação em humanos é uma característica individual determinada geneticamente.

- uma mudança genética numa enzima (polimorfismo) pode ter graves consequências relacionadas com a segurança e a sua efectividade terapêutica.

- uma diminuição na frequência de metabolismo causada por polimorfismo no metabolismo de uma enzima de um fármaco pode levar ao aumento nos níveis sanguíneos do fármaco, podendo causar interacções medicamentosas e toxicidade.

- um aumento no metabolismo do fármaco como resultado do aumento do metabolismo da enzima do fármaco pode causar uma redução da resposta terapêutica.

Devido às diferenças nas velocidades de N-acetilação de vários fármacos, existem

variações individuais significativas nas respostas terapêuticas e toxicidade, para os

fármacos que apresentam polimorfismo .

- os acetiladores lentos: desenvolvem efeitos adversos como resultado da exposição dos tecidos a concentrações mais elevadas de fármaco;

-acetiladores rápidos: maior tendência a exibir resposta terapêutica inadequada à dose terapêutica standard

Ex: Isoniazida (anti-tuberculose); dapsone (tratamento da lepra)

Possibilidade de hepatoxicidade associada à bioactivação da isoniazida

Outro aspecto importante a ter em conta nas reacções de acetilação para além do polimorfismo genético de uma acetiltransferase nos humanos é a possibilidade de dos conjugados poderem ser metabolizados em compostos tóxicos, como ocorre na isoniazida.

Existem algumas indicações de que a acetilação da isoniazida anti-tuberculose leva a uma maior hepatoxicidade deste fármaco:

1) Acetilação;

2) hidrólise;

3)oxidação dependente de CYP

Podem acetilar as funções nucleofílicas das macromoléculas

2) Rifamicinas

Formação de radicais livres acetil ou de catiões acilo

- Conhecer a estrutura genérica, a numeração, as principais rifamicinas naturais e semi-sintéticas, a sua obtenção e principais características.

Membros da classe de ansamicinas naturais obtidas através da Streptomyces

mediterranei com acção na RNA polimerase bacteriana

Moléculas com uma cadeia alifática formando uma ponte entre duas posições

não adjacentes num sistema aromático anel macrocíclico

Rifamicinas naturais B, O e S reacção espontânea com obtenção da

rifamicina bioactiva SV isolada a partir de fontes naturais tratamento

original com acção antibacteriana

Derivados semisintéticos são obtidos pela conversão da rifamicina B natural a

3-formilrifamicina que é posteriormente derivada a várias hidrazinas

obtêm-se produtos como a rifampicina e a rifapentina são oralmente

activas e efectivas no tratamento da tuberculose e contra agentes infecciosos

resistentes às penicilinas.

É muito mais segura do que os outros fármacos anti-tuberculose, uma vez que

inibe a RNA polimerase DNA-dirigida, inibindo o início da síntese de RNA

O fármaco liga-se a uma cadeia peptídica que existe nas bactérias mas não nos mamíferos (não afecta as células eucarióticas)

Acção altamente selectiva

Este antibiotico é bastante caro, o que desencoraja o seu uso contra uma grande

variedade de infecções;

O anel naftaleno “flat” e os grupos hidroxilo são essenciais para a sua actividade;

De facto trata-se de um zwitterião, possuindo uma boa solubilidade tanto em lípidos

como em ácido aquoso;

Possui um problema no tratamento de pacientes tuberculosos com SIDA, uma vez que

aumenta a actividade de uma enzima da família do CYP 450, a CYP3A.

Estas enzimas metabolizam a protease inibidora do HIV usada na terapêutica,

provocando uma diminuição do seu efeito farmacológico;

O aumento da actividade CYP 450 também diminui o efeito de anticoagulantes orais,

contraceptivos orais e barbitúricos.

Outra rifamicina, a Rifabutina é um derivado espiroimidazopiperidil da rifamicina.

Rifampicina Rifambutina

- Compreender a síntese da rifampicina a partir da rifamicina B

A rifampicina é um antibiótico anti-tuberculose activo por via oral, que se obtém por semi-síntese a partir da Rifamicina B.

Inicialmente, o agrupamento cromóforo aromático desta oxida-se a um derivado

quinónico, onde um dos grupos carbonilo se encontra protegido como um 2-espiro-4-

oxo-1,3-dioxolano.

A hidrólise deste anel liberta a

quinona, que se reduz a

hidroquinona;

Em seguida é tratada com um

formaldeído e uma amina

secundária, para se obter o

correspondente derivado

dialquiloaminometil (reacção de

Mannich);

A oxidação deste com tetra-acetato de chumbo origina uma formilquinona;

A formilquinona, é reduzida a hidroquinona com ácido ascórbico e sofre condensação

posterior com N-amino-N’-metilpiperazina, originando a Rifampicina.

- Mecanismo de acção: conhecer os grupos estruturais relevantes (anel naftaleno, oxigénios em C1 e C8, oxigénios em C21 e C23, substrutura 1,4-benzenodiol e mecanismo de formação de radicais hidroxilo)

Como é sabido, para sintetizar novas proteínas é necessário haver uma transcrição do DNA pela acção de uma RNApolimerase, em que se obtém mRNA e no qual intervêm também rRNA e tRNA. A RNApolimerase insere o nucleótido correcto no grupo 3’-OH no nucleótido terminal da cadeia em crescimento. Assim, caso esta seja inibida também existirá um bloqueio ao nível da síntese de DNA bacteriano e posteriormente de novas proteínas. Este mecanismo é viável uma vez que existem diferenças entre a enzima RNApolimerase bacteriana e a dos mamíferos, nomeadamente pelo facto de esta conter uma cadeia peptídica que não existe na dos humanos, existindo assim uma selectividade – fármacos etiotrópicos.

As rifamicinas inibem a RNApolimerase bacteriana através da sua ligação à subunidade

β2 desta enzima (não existe nos humanos), principalmente em bacilos de rápido

crescimento intra e extracelular as resistências bacterianas são devidas a mutações

nesta subunidade da RNApolimerase.

O anel naftaleno e os vários grupos hidroxilo são essenciais para a sua acção o anel

forma uma ligação π-π com um aminoácido aromático da RNApolimerase bacteriana.

Como a RNApolimerase é uma metaloenzima que contém 2 átomos de zinco, os

oxigénios da rifamicinas C1 e C8 conseguem quelar-se ao zinco, aumentando a ligação

à enzima.

Os oxigénios C21 e C23 formam pontes de hidrogénio fortes com a enzima.

A subestrutura 1,4-benzenodiol é capaz de gerar radicais hidroxilo a partir de radicais

superóxido, o que pode contribuir para o seu efeito biológico.

Alteração da conformação das rifamicinas diminuição na ligação à RNApolimerase

- Relação estrutura actividade: grupos hidroxilo livres em C1, C8, C21 e C23; redução das duplas ligações do anel macro; estrutura conformacional ; substituições em C3 e C4.

Grupos –OH livres são essenciais em C1, C8, C21 e C23 estão todos no mesmo plano

e são importantes na ligação à RNApolimerase bacteriana

Acetilação de C21 e /ou C23 e a abertura do anel macro produz

compostos inactivos

Redução das duplas ligações no anel macro diminui a actividade

Substituições em C3 e C4 resultam em compostos que variam o

grau de actividade antibacteriana Transporte através da parede celular é afectado.

- Metabolismo: conhecer as principais vias metabólicas e a actividade dos produtos

resultantes.

Rifampina (RIF) e Rifapentina são bem absorvidas no intestino, embora a presença de

comida no tracto possa afectar a absorção.

A absorção da rifampina pode ser

reduzida no intestino devido a comida,

assim sendo, deve ser administrada com

o estômago vazio. No entanto, no caso da

rifapentina ela é melhor absorvida após

as refeições.

Nenhum fármaco parece interferir com a

absorção de outros agentes anti -

tuberculose mas, existem conflitos

reportados como a interferência do INH

na absorção da RIF.

A RIF e a rifapentina são principalmente metabolizados por desacilação no acetato

C25, resultando a desacetilrifampina e a desacetilrifapentina (ambos com actividade).

A maioria destes produtos desacetilados são encontrados nas fezes, mas o glucorónido

desacetilrifampina também se pode encontrar na urina.

3- Formilrifamicina SV →2º metabolito obtido por hidrólise ácida no intestino

Espectro bacteriano alargado.

- Propriedades físico-químicas: coloração, pKa e propriedades zwiteriónicas, hidrólise ácida, oxidação pelo ar dos hidroxilos fenólicos.

A rifampina e a rifapentina são compostos alaranjados e cristalinos, com propriedades

zwiterónicas.

Propriedades ácidas (pKa~1,7) Grupos fenólicos; propriedades básicas (pKa~7,9)

Grupo piperazina.

Hidrólise ácida 3-formilrifamicina SV

Grupos p-fenólicos do anel naftaleno são oxidados na presença de ar obtendo-se C1,4-

quinona.

Devido às suas características de tingimento, pode haver descoloração dos fluidos

corporais (lágrimas, suor…).

3) Pirazinamida

- Conhecer a sua estrutura e as principais características (semelhança com a nicotinamida; actividade dependente do pH).

Bioisóstero da nicotinamida com actividade

antibacteriana contra M. tuberculosis Agente

muito popular no tratamento da tuberculose,

apesar do desenvolvimento rápido de

resistências Terapia combinada para reduzi-

las.

Actividade dependente do pH Boa actividade a pH 5,5 e inactiva a pH neutro.

Actua como pró-fármaco.

Os microorganismos susceptíveis produzem pirazinamidase que converte

intracelularmente a pirazinamida ao ácido pirazinóico, com actividade biológica a pH

5,4 ou menor.

Ácido pirazinóico diminui o pH do meio que envolve a M.tuberculosis , interferindo assim com o seu crescimento. O facto de estar protonados também permite que entre na membrana da micobactéria e assim baixar o pH do citoplasma. Também existem provas que o ácido pirazinóico diminui o potencial de membrana em bacilos maduros não-replicativos Diminuição do transporte membranar.

- Síntese da pirazinamida A pirazinamida é um isóstero pirazínico da nicotinamida. É formada através da

oxidação da quinoxalina que por sua vez é preparada facilmente condensando glioxal e o-fenilenodiamina.

O produto da oxidação com permanganato de potássio é um diácido que se descarboxila termicamente, dando ácido pirazina - 2 - carboxílico que, finalmente, se transforma em amida.

- Conhecer a activação metabólica e as suas consequências.

- Conhecer e compreender os principais aspectos da REA: substituição do anel pirazina, outros heterocíclicos aromáticos, hidrofilia/lipofilia, susceptibilidade à hidrólise.

Hidrólise pela pirazinamidase microssomal hepática a ácido pirazinóico

Oxidação pela xantina oxidase a ácido 5-hidroxipirazinóico

Rapidamente absorvido por administração oral.

Excretado na urina na forma livre ou conjugado com a glicina.

Substituição do anel pirazina ou o uso de outros anéis heteroaromáticos

resultaram em compostos com reduzida actividade

Para melhor actividade biológica: hidrofilia adequada para permitir que se

atinjam concentrações plasmáticas suficientes de modo a que o fármaco

chegue ao local de infecção; lipofilia adequada para permitir a penetração na

bactéria; adequar a susceptibilidade do pró-fármaco para que não seja

hidrolisada pelas enzimas não bacterianas mas sim apenas no local de acção

por estas.

4) Etambutol (etilenodiiminobutanol)

- Conhecer a estrutura e características (estrutura base; importância da estereoquímica; solubilidade aquosa).

Administrado como (+)-enantiómero (200 a

500x mais actividade que o (-)-

enantiómero) Sugere que haja um

receptor específico no local de acção.

Agente bacteriostático solúvel em água e

rapidamente absorvido após administração

oral.

Pensa-se que o seu mecanismo de acção esteja relacionado com a sintese da

parede celular das micobacterias ( envelope constituido por galactose e

arabinofuranose –AG- altamente ramificada e covalentemente ligado à

camada de peptidoglicano, formando uma rede intercalada de

lipoarabinomanano (LAM) e ligando-se a ácidos micólicos na posição C5’ do

arabinano) Provavelmente, o etambutol inibe a enzima arabinosil

transferase, o

que bloqueia a

síntese de AG

e LAM, visto

que este

fármaco

mimetiza o

arabinano.

Assim, a

Tert-butil-5-cloro-pirazinamida 2’-(2’metildecil)-5-cloro-pirazinamida

destruição da parede celular irá permitir a entrada de fármacos que actuam a

nivel intracelular (terapia de combinação).

- Conhecer os principais aspectos da REA

Foram preparados um grande número de análogos da EMB, mas nenhum provou ter actividade superior ao EMB.

Alterações que reduzem drasticamente ou destruem a actividade biológica:

Extensão da cadeia de diamina de etileno

A substituição do azoto

Aumento do tamanho dos substituintes de azoto

Movimento da localização dos grupos de álcool

5) Estreptomicina

- Conhecer a origem, estrutura, principais características e reacções e grupos implicados nos mecanismos de resistência.

Primeiro aminoglicosídio biologicamente activo

isolado a partir de amostras de solo contendo

húmus Produzida pelo Streptomyces griséus.

É solúvel em água e tem propriedades básicas

disponível em sais trihidroclorídrico e

sesquisulfato, ambos solúveis em água.

A sua natureza hidrofílica resulta numa fraca absorção ao nível do tracto GI, daí ser

recuperada nas fezes na sua forma inalterada

A estreptomicina inibe a síntese proteica das bactérias, no entanto mecanismos como

erros de leitura do mRNA e danos a nível da membrana podem contribuir para a sua

acção bactericida.

Consegue-se difundir através da membrana externa da M. tuberculosis e penetrar no

citoplasma através de um processo dependente de electrões.

Resistência: a permeabilidade das barreiras impede o transporte da estreptomicina

através da membrana citoplasmática. Há uma inactivação enzimática do STM

(problema principal), sendo a enzima principal por isso a adeniltransferase, que

cataliza a adenilação do grupo hidroxili C3 na N-metilglucosamina, originando um

metabolito O-3-adenilado.

A Fosfotransferase fosforila o mesmo grupo hidrocilo do C3 originando um metabolito

O-3 fosforilado. (reacção com maior significado clínico)

Os metabolitos resultantes não se ligam aos ribossomas.

Metabolismo: não foram isolados metabolitos na urina, a não ser 50 a 60% da dose

administrada que foi recuperada aí mas de forma inalterada. Isto porque o

metabolismo é o principal mecanismo de resistência ao nível da M. tuberculosis a este

fármaco o problema pode ser contornado através da terapia combinada, no

entanto, ao longo do tempo, resistência reduziu o valor do STM como agente anti-

tuberculose.

- Conhecer os aspectos da REA deste composto para a acção anti-tuberculose.

As modificação na porção da -streptose da STM têm sido extensivamente estudadas.

Da redução do aldeído a álcool Resulta: dihidrostreptomicina que tem actividade semelhante ao STM, mas com um maior potencial para provocar surdez.

A oxidação do aldeído (H-C=O) a um grupo carboxilo (COOH) ou conversão para

derivados de base de Schiff (oxima, semicarbazona, ou fenilhidrazona) resulta em

análogos inactivos.

Oxidação do grupo metil na -streptose a um hidroximetileno origina um análogo

activo que não tem vantagem em relação à STM.

Modificação do grupo aminometil na parte de glucosamina da molécula por

desmetilação ou por substituição por grupos alquilo maiores reduz a actividade

Remoção ou modificação de qualquer guanidina no núcleo estreptidina, também

diminui a actividade.

dihydrostreptomicina

Fármacos de segunda linha

São agentes com actividade antibacteriana mas, geralmente, são menos tolerados ou têm uma maior incidência a nível de efeitos secundários, daí serem usados em casos de resistência, re-tratamento ou intolerância aos fármacos de primeira linha.

1) Etionamida (e protionamida)

- Analogia com a isonicotinamida

A etionamida e a protionamida (grupo etil da primeira substituído por um grupo propil) foram descobertas através da síntese de análogos de isonicotinamida, o que nos leva a concluir que existem semelhanças a nível estrutural (anel piridina, por exemplo). Ambos têm acção bactericida contra M. tuberculosis.

- Etionamida como pró-fármaco e a sua activação

Mecanismo de acção similar ao da isoniazida.

É considerado um pró-fármaco que é convertido por oxidação pela enzima catálase-

peroxidase num agente acilador activo – sulfóxido de etionamida.

Isonicotinamida protionamida

Grupo propil

Inactiva a enzima enoil redutase inhA pela acilação do resíduo Cys-243 dessa enzima

- Principais vias metabólicas

Activa oralmente mas não é tolerada numa dose única acima de 500mg,

podendo provocar irritação no tracto GI (reduzida por administração com

comida). Pode também provocar efeitos ao nível do SNC, hepatite e

hipersensibilidade.

Menos de 1% é excretada na forma livre, existindo pelo menos seis

metabolitos (sulfóxido etionamida (A), 2-etilisonicotinamida (B), N-metil-6-

oxodihidropiridina (C)…).

2) Ácido p-aminossalicílico

- Semelhança com o ácido p-aminobenzóico e hipotético mecanismo de acção

É usado em combinação, uma vez que as bactérias desenvolveram resistências. Provoca efeitos secundários como irritação a nível gástrico e hipersensibilidade, o que pode por em risco a vida dos pacientes, daí pertencer aos fármacos de segunda linha.

É usado como agente bacteriostático. Difere apenas num grupo hidroxilo na posição orto relativamente ao PABA.

Ácido p-aminobenzóico - PABA

Actua como um antimetabolito devido à sua semelhança com o PABA (molécula essencial na síntese de ácido fólico pelas bactérias). Assim, visto que a enzima aceita o ácido p-aminosalicílico como substrato, esta fica bloqueada o que inibe a incorporação do PABA e assim os níveis de ácido fólico essenciais ficam reduzidos.

Quando co-administrado com a isoniazida, a acetilação desta é inibida uma vez que é o ácido p-aminosalicílico que é acetilado Aumento dos níveis plasmáticos de INH (vantagem principalmente para doentes que sejam acetiladores rápidos).

Quanto ao metabolismo, este é acetilado no grupo amino ou conjugado com ácido glucorónico ou glicina no grupo carboxilo.

3) D-Cicloserina

- Conhecer a estrutura (análogo rígido da D-alanina) e o mecanismo de acção.

É um produto natural isolado do Streptomyces orchidaceus como enantiómero

D-(+).

Sendo a D-alanina um componente importante da

parede celular peptidoglicânica das mycobacterias, estes

organismos, que utilizam a L-alanina natural, necessitam

de a converter em D-alanina para posteriormente

formar o complexo D-alanil-D-alanina que

posteriormente é incorporado na parede celular Enzima D-alanina

racemase intervém no primeiro passo referido e a enzima D-alanina ligase

intervém na formação do complexo abordado anteriormente.

A D-cicloserina é um análogo rígido da D-alanina que inibe competitivamente a

ligação da D-alanina às duas enzimas referidas e, consequentemente, a

incorporação na parede celular.

4) Capreomicina

- Conhecer a origem, composição e via de administração

Capreomicina é produzida por Streptomyces capreolus.

É uma mistura de quatro

polipéptidos cíclicos, dos quais

capreomicina Ia (R = OH) e Ib (R = H)

constituem 90% da mistura.

Como é um polipéptido, o fármaco

deve ser administrado por via

parenteral, com a melhor via de

administração a ser intramuscular.

É bastante semelhante ao antibiótico

viomicina e, devido às similaridades químicas e farmacológicas com esta,

espera-se um mecanismo de acção semelhante. Assim, visto ser um potente

inibidor da síntese de proteínas, particularmente aquela que depende de

mRNA no ribossoma 70S, a viomicina bloqueia o alongamento da cadeia

porque se liga a uma ou a ambas as 50S ou 30S subunidades ribossomais.

Como um fármaco de segunda linha bacteriostático, é reservado para

infecções em que existam resistências e em casos de falha no tratamento. O

fármaco não deve ser administrado em monoterapia; em vez disso, ele deve

ser usado em combinação com etambutol ou isoniazida. Relatos de toxicidade

têm aparecido e incluem dano renal e hepático, perda de audição e reacções

alérgicas.

5) Canamicina

Há dois tipos

o Canamicina A → R1 → OH

o Canamicina B → R1 → NH2

É um agente de 2ª linha

É utilizada em combinação com outros agentes

Administrada via parenteral porque é um aminoglicosídeo → baixa absorção oral

Toxicidade severa se administrada por largos períodos de tempo