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 separando os defeitos agindo em três níveis:

- nível molecular

- nível fisiológico - bioquímico

- nível de órgão

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 camundongos

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

Critérios de Avaliação1. Redução de dose DrF

LD 50/30 animais protegidos

LD 50/30 animais não protegidos

DrF = 3,0 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

DrF =

Toxicidade Dose de

DL 50 Proteção

Composto (mg/kg) (mg/kg) DRF

Cisteína 1700 1200 1,7

MEA 200 150 1,7

Cistamina 220 150 1,7

AET 480 400 2,1

WR 638 1120 500 2,0

WR 2721 950 500 2,7

WR 3689 1120 450 2,2

WR 77913 3574 2200 2,0

WR 151327a 785 315 1,9

Mercaptopropionilglicinab 2100 20 1,4

Glutationa 4000 4000 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.

Radioprotetores aminotióis

COMPOSTO FÓMULA ESTRUTURAL

NH2CHCH2SH

COOH

NH2CH2CH2SH

NH2CH2CH2SSCH2CH2NH2

NH2CH2CH2SC

NH2

NH

NH2CH2CH2CH2NHCH2CH2SPO3H2

CH3NHCH2CH2CH2NHCH2CH2SPO3H2

CH3NHCH2CH2CH2NHCH2CH2CH2SPO3H2

Cisteína

MEA

Cistamina

AET

WR 2721

WR 3689

WR 151327

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 camundongomelhor que Cys quando i.p.tem proteção oral

3. AETDrF = 2,1 – i.v.400 mg/kg camundongo1 dose proteção de 6 horasbaixa proteção oral

4. WR 2721 – Ácido S-2-(3-aminopropilamino/etilfosforotioco)

DrF = 2,7 – i.p. camundongoDura aprox. 3 horas

Farmacocinética

Metabolismo - NH2CH2-CH2-CH2NHCH2-CH2S-PO3H2 WR 2721

Ação de fosfatasesNH2CH2CH2CH2NHCH2CH2S WR 1065

NH2CH2CH2CH2NHCH2CH2S WR 32278

T1/2 = 10 min - parte CLEARANCE

T1/2 = 1 hora - outra parte WR 2721 marcado

2

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 cérebro

Medula óssea espinha

Fígado

Pele

Testículos

Glândulas salivares

Intestino delgado

Cólon

Pulmão

Rim

Esôfago

Mucosa oral

indica que o WR 2721 não atravessa a barreira cerebral

O WR 2721 não protege células tumorais em ratos ou camundongos. Por quê?

804020

1200

fígado

soro

tumor

WR 2721conc. M

A eficiência dos radioprotetores rapidamente com o do LET

LET = ação direta ação indireta

Cys = Drf = 1,1 para nêutrons 1,7 para

WR 2721 = Drf = 1,41 para nêutrons LD 50/30 1,32 para nêutrons LD 50/7

Outros RadioprotetoresComposto Efeito Provável mecanismo de ação

protetor Composto contendo enxôfre Mecanismo de radicais livres Dimetiltiocarbamato (DDC) 3 Complexo Dimetilsulfóxido (DMSO) 2 Tiouréia 1Derivados de cianetos Hipóxia Cianeto 2 Hidroxiacetonitrila 3 Manolonitrila 2Agentes quelantes Desconhecido EDTA 1Metabolitos Captura de radicais livres Glicose 1 Frutose 2 -cetoglutarato 1Indutores de hipóxia Hipóxia Paraminopropiofenona 3 Mudanças na hemoglobina Monóxido de carbono 2 Etanol 2 Depressor do centro respiratório Morfina 2 Reserpina 2 Serotonina 3 Alterações hemodinâmicas Histamina 2Imunomoduladores Recobrimento do sistema hemopoiético Glucan 1 Endotoxina 1 Azimexon 1 Levamisol 1 ComplexoAntioxidantes Mecanismos de radiacis livres e Vitamina E 1 metabolismo do oxigênio Vitamina A (-caroteno) 1 Superóxido dismutase 3 Selênio 1

Imuno - moduladores

1. Naturais

- Interferon, BCG, C. Pavrom, Glucan, Endotoxina bacteriana, Interleucina

DrF 1,4

2. Sintéticos

Azimexon % sobrevida 56 % camundongos

Levamisole antioxidante, tem S

Proteção Endógena

Radicais livres aparecem in vivo

processos metabólicos normais, respiração aeróbica. Inflamação, metabolismo de drogas, detoxificação.

radioatividade natural mecanismos de defesa contra radicais livres

Compostos de P.M.

Vitaminas Vit. E protege membranas

Vit. A scavenger de O2

Vit. C solúvel em H2O e sacavenger em comp/ com H2O

Glutationa (GSH) – glutamato – Cys – Gly é radioprotetor

material - sol. em água

RADICAL LIVRE LIPÍDEOS, PROTEÍNASREAÇÕES NO DNA

REAÇÕES DE ABSORÇÃOTOCOFEROLASCORBATOBETACAROTENOGLUTATIONA

DEFESAENZIMÁTICA

Enzimas

GSH co-fator de Glutationa peroxidase [H2O2]

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

O-2 CELULAR

SUPERÓXIDODISMUTADE

CuZn

O2 + H2O2

H2O + O2 CATALASE

GLUTATIONAPEROXIDASE

SELÊNIUM

GLUTATIONAREDUTASE

GSH GSSG

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%) 58% sobrevida

MPG + camundongo após 24h idem 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 6 dias

30 Gy 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 – 150m 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

10,5

1,0

Fra

ção

de s

orev

ida

3000 dose rad

aeróbicaanimal respirando

hipóxia

Em células humanas tem-se a experiência em HBO (hiperbaric oxigen therapy) – câncer de útero.

SOBREVIDA DE

FRAÇÕES HBO (%) AR (%)

06 frações 42

46

25 frações 50

30 frações 39

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 g/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

NO2

N

N

CH2CHOHCH2OCH3

MIS – eletroafinidade radiossensibilidade

LipofilicidadeFarmacocinéticatoxicidade

DL 50/817 mg/g

LipofilicidadePenetração noturnaEliminação da drogaNeurotoxicidade

(DL 50/2 = 4,9) SR 2508 = CH2CONHCH2OH

(DL 50/2 = 8,9) SR 2555 = CH2CON(CH2CH2OH)2

T após adm.

Tum

or e

m T

6C

onc.

mM

120 min

SR 2508SR 2555

OUTROS QUIMIOSSENSIBILIZADORES

- Cyclophosphamide- Melphalan (L-PAM)- Benzonidazole

MECANISMOS DE QUIMIOSSENSIBILIZAÇÃO

1. da GSH (glutationa intracelular)

2. intracelular de “uptake” de L-PAM

3. ligação cruzada (cross – link) do DNA

MORTE

IRRADIAÇÃO: 20 Gy vários tempos após a droga com RXCÉLULAS: CHO DROGAS: 2 mmol / kg de DEM (dietilmaleato) e GSH (glutationa)

5 10 15 20 25 30

10-4

10-2

10

GSHGSH2

N2 + 2x10-4 DEM

N2 + 2x10-7 DEM

Dose (Gy)

Fra

ção

sobr

evid

a