Farmacogenética
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Farmacogenética FARMACOGENÉTICA Farmacologia + Genética •Área que estuda a contribuição da constituição genética na variação à resposta a drogas. O efeito de uma droga em diferentes pessoas raramente é igual. Pacientes tomando uma dose padronizada de determinado medicamento podem: Não responder Responder parcialmente Responder ao medicamento Resposta ao fármaco pode ser influenciadas por diversos fatores -Idade -Gênero -Doenças -Gravidez -Tabaco -Álcool -Drogas -Exercícios físicos -Outros medicamentos GENÉTICA Contribuição genética na variação da resposta a um fármaco •Genética: 20 a 95% da variação na biodisponibilidade do medicamento e em seus efeitos (Kerb et al., 2006). •Estados Unidos: 2.000.000 de hospitalizações e 100.000 mortes por ano - reações adversas a medicamentos. • ~ 4% de todos os novos medicamentos lançados são retirados do mercado devido às reações adversas. •1/3 obtém benefícios de medicamentos prescritos. Objetivo da Farmacogenética Otimizar o tratamento através da personalização terapêutica prescrição individualizada •Identificar genes que modulem respostas aos medicamentos, •Desenvolvimento de testes genéticos para a escolha de medicamentos, •Reavaliação de medicamentos retirados do mercado devido a efeitos tóxicos em alguns indivíduos. Início da Farmacogenética •Início - década de 50 •Hemólise causada por antimalárico em soldados afroamericanos (G6PD). •Efeito prolongado da succinilcolina – anestésico - em certos pacientes (BChE). Início da Farmacogenética • Friedrich Vogel - 1952: primeiro a usar o termo farmacogenética – resposta diferencial a uma mesma droga ministrada em doses equivalentes e que algumas respostas apresentavam padrão de herança mendeliana. •Werner Kalow, da Universidade de Toronto - 1962: livro “Pharmacogenetics - Heredity and the Response to Drugs”. Werner Kalow Como os Fármacos atuam •Após administrado: absorvido e distribuído até seu sítio de ação, onde produz a resposta farmacológica e é então excretado. Como os Fármacos atuam •Quando o medicamento é administrado, ele passa pelos processos de: -Farmacocinética: envolve os processos absorção, distribuição, biotransformação eliminação. -Farmacodinâmica: envolve a interação do fármaco com o alvo, através de um receptor. de e Como os Fármacos atuam •Polimorfismos genéticos - associados a diferenças individuais na eficácia e toxicidade de muitos medicamentos: •Enzimas metabolizadoras •Transportadoras e •Receptoras de drogas Polimorfismos que Afetam Enzimas Metabolizadoras Enzimas Metabolizadororas Metabolismo dos medicamentos -Alterações químicas transformando o medicamento em compostos inativos ou ativos. -Metabolismo ou reação de biotransformação classificado como: metabolismo de fase 1 e de fase 2 é -As enzimas envolvidos na biotransformação estão localizadas principalmente no fígado, outras no plasma, pulmões, cérebro e no intestino. Metabolismo de fase 1 •Catalisado por enzimas da superfamília das enzimas do Citocromo P450 (CYPs), Flavinas monoxigenadas (FMOs) e Epoxis hidrolases (EHs) •Introdução de grupos funcionais (-OH, -COOH, -SH, -Oou NH2) -Levando: •Inativação de fármacos, •Ativação de fármacos - moléculas originalmente inativa tornem-se ativas - pró fármacos. Metabolismo de fase 2 •As reações de fase 2 envolvem a conjugação com um substrato endógeno: -Tornando os metabólitos hidrofílicos e passíveis de excreção e -Inativando o produto do metabolismo fase 1 •Enzimas de fase 2 que catalisam reações de conjugação: Glutadiona-S-transferase (GSTs), UDP-glucoronil transferase (UGT), sulfotransferase (SULTs), Nacetiltransferase (NATs), metiltransferases (MTs) Metabolismo de Medicamentos Genes mais Estudados Metabolismo Fase I Citocromo P450 (CYPs) Metabolismo Fase II Glutadiona-S-transferase (GSTs) CYP1A1 CYP2E1 CYP2D6 GSTM1 GSTT1 GSTP1 Metabolismo de fase 1 Superfamília Citocromo P450 (CYPs) Superfamília Citocromo P450 (CYPs) • Principal classe de enzimas de metabolismo de fase I, • Mais de 500 isoenzimas – correlação evolutiva e homologia gênica • Reações ocorrem preferencialmente no fígado • Presentes: animais, plantas, leveduras e bactérias Superfamília Citocromo P450 (CYPs) •Responsável pelo metabolismo de cerca de 60% dos 200 medicamentos mais prescritos nos EUA. 100% 80% 60% 40% 20% 0% CYPs Outras Superfamília Citocromo P450 (CYPs) •Polimorfismos das enzimas CYPs: • têm um grande efeito nas variações das respostas a medicamentos utilizados nos tratamentos de muitas doenças. •Ex.: depressão, psicose, câncer, doenças cardiovasculares, gastrintestinais, dor, epilepsia e outras. Superfamília Citocromo P450 (CYPs) Enzima CYP2D6 •O gene CYP2D6 (22q13.1) codifica a enzima CYP2D6 - 9 exons e 4378 pb. •Tecidos de expressão: pulmão e fígado •Altamente polimórfico: mais de 90 alelos • A variação na atividade da CYP2D6 resulta de mutações: -SNPs -Deleção do gene -Múltiplas cópias do gene. -Enzimas defeituosas, parcialmente defeituosas, com especificidade alterada ao substrato, ausência de enzima, atividade aumentada. Superfamília Citocromo P450 (CYPs) Enzima CYP2D6 •Fenótipos: desde a completa deficiência até metabolismo ultrarápido. •Os efeitos das variantes enzimáticas dependem medicamento e das variantes alélicas envolvidas •Variação étnica - Fenótipo Lento - Média de todos os alelos de metabolismo lento: -10% Europeus; -2% Asiáticos -19% Africanos do Enzima CYP2D6 e Metabolismo da Debrisoquina •Debrisoquina: droga anti-hipertensiva •O primeiro polimorfismo genético da superfamília CYP foi descrito para o gene CYP2D6 – atividade reduzida da enzima Debrisoquina Hidroxilase . – no início: análises da concentração sérica do medicamento – pacientes que apresentaram reações adversas (hipotensão grave e prolongada) tinham concentração maior do fármaco no soro. -Metabolizadores lentos -Metabolizadores extensivos ou normais Enzima CYP2D6 e Metabolismo da Debrisoquina •Mais tarde a base genética foi elucidada: -Alelo CYP2D6*4: responsável por até 80% dos fenótipos metabolizadores lento - defeito no splicing - não codifica produto funcional. -Alelo CYP2D6*3 - deleção completa do gene Enzima CYP2D6 e Metabolismo da Debrisoquina •Através da técnica de PCR-RFLP, foram determinados mais de 20 alelos -Identificação de genes multiplicados (13 cópias) - Metabolizador ultra rápido. -Metabolizadores lentos/intermediários -Metabolizadores normais -Metabolizadores ultra rápidos Brasil (Rio Grande do Sul) – Metabolizadores Lentos - Alelo CYP2D6*4: 13,2% - splicing -Alelos CYP2D6*3: 1,1% - deleção completa Enzima CYP2D6 e Metabolismo da Debrisoquina Maior toxicidade – reações adversas Sem o efeito desejado do medicamento anti-hipertensivo em doses usuais Gene CYP2D6 e Metabolismo da Debrisoquina •Ajuste da dose do medicamento baseado no genótipo % dose 250 Ajuste baseado no genótipo 200 Dose Padrão 150 100 50 0 Lento Intermediário Extensívo Ultra Rápido Enzima CYP2D6 e Metabolismo da Codeína • Medicamento usado no controle da dor - Pró-fármaco - na forma original é inerte - efeito analgésico após ativação pela enzima CYP2D6 • Metabólito ativo: morfina •Metabolizadores lentos/intermediários: droga não é eficaz na dose padrão - não atinge concentrações plasmáticas suficientes para obter resposta terapêutica desejada •Metabolizadores normais •Metabolizadores ultra rápidos: efeito tóxico Enzima CYP2D6 e Metabolismo da Codeína •40% das lactantes nos EUA usam Codeína para alívio de dores associadas ao parto. •Relato de morte de neonatos devido a intoxicação - amamentados por mães de Metabolismo Ultra rápido - várias cópias do gene que faziam uso de codeína •Mães tipo Metabolismo Ultra rápido que fazem uso de codeína, quando amamentam podem oferecer risco a seus filhos recém nascidos. Metabolismo de fase 2 Família Glutationa S-transferases (GST) Família Glutationa S-transferases (GST) •Enzima que atua no metabolismo de fase 2 - tornando os metabólitos hidrofílicos e passíveis de excreção e inativando produtos do metabolismo de fase 1. • Agem na detoxificação de fármacos e Carcinógenos impedindo a ligação destes ao DNA • Expressão: maior concentração no fígado, menores concentrações no pulmões e intestino delgado. Família Glutationa S-transferases (GST) -Existem pelo menos 20 GSTs em humanos •Dentre as enzimas GSTs mais conhecidas estão as GSTM1 e GSTT1 •Enzima GSTM1 - gene GSTM1: humana polimórfico na população -GSTM1*A e GSTM1*B - alelos funcionais - têm a mesma eficácia metabólica. -GSTM1*0 - alelo com atividade nula - deleção. •Enzima GSTT1 é codificada pelo gene GSTT1 – polimórfico, podendo apresentar fenótipo nulo por deleção Família Glutationa S-transferases (GST) •A deleção em homozigose do gene GSTM1 - taxas que variam entre 20 a 70% - variação étnica •A deleção em homozigose do gene GSTT1 - taxa é de 11 a 38% variação étnica •Como essas enzimas catalisam a detoxicação do organismos, a sua ausência reduzir a capacidade do organismo de desintoxicar-se de metabólitos reativos. •Diversos estudos detectaram - freqüência elevada do fenótipo nulo deste gene em indivíduos portadores de diferentes neoplasias, como: câncer de pulmão, colorretal, pele e de bexiga. Enzima butirilcolinesterase (BChE) •Codificada – gene BCHE - 3q26.1-q26.2 •Síntese hepática e ampla distribuição no organismo. •Encontrada: no plasma, músculo liso, pâncreas, adipócitos, pele, cérebro e coração. EXON 1 149 pb EXON 2 1525 pb EXON 3 167 pb EXON 4 603 pb Enzima butirilcolinesterase (BChE) •Metaboliza a Succinilcolina: relaxante muscular - efeito passageiro. • Em algumas pessoas: efeito prolongado – paralisia muscular e apnéia respiratória Enzima butirilcolinesterase (BChE) Butirilcolinesterase Succinilcolina Colina + ácido succínico Enzima butirilcolinesterase (BChE) •Mutações no gene BCHE: GAT aminoácido 70 (D70G) - Asp > Gli para GGT •Aminoácido 70: local de ligação do substrato -Menor afinidade da enzima pelo substrato -Succinilcolina agindo por mais tempo •Frequência: -2% – América do Norte -1,8% população de Curitiba – doadores de sangue Polimorfismos que Afetam Transportadores de Medicamentos TRANSPORTADORES DE MEDICAMENTOS •Moléculas transportadoras de medicamentos são proteínas transmembrânicas. •Localizadas principalmente - células intestinais, hepáticas e no epitélio renal •Responsáveis pela absorção, biodisponibilidade e eliminação de vários medicamentos •A glicoproteína-P (GpP) - gene ABC1 - muito estudada por ser um transportador de vários medicamentos. Glicoproteína-P (GpP) -Polimorfismos: •+ 28 variantes genéticos no gene ABC1 •SNP no exon 21 (G2677T) •SNP no exon 26 (C3435T) Interesse particular porque afetam a expressão e a conformação, afetando sua afinidade pelo substrato Glicoproteína-P (GpP) •Todos os inibidores de protease utilizados no tratamento do HIV são substratos da glicoproteína-P. • Proteases do HIV cortam a poliproteína viral gag-pol em sub-unidades funcionais. A inibição da protease, previne a fragmentação da poliproteina viral gag-pol e a maturação, levando à libertação de partículas virais que são incapazes de infectar novas células. •Estudo - após seis meses de tratamento do HIV com inibidores de protease, os pacientes responderam de forma diferente conforme o genótipos para o polimorfismo do exon 26 da ABC1. Polimorfismos que Afetam Receptores POLIMORFISMOS QUE AFETAM RECEPTORES •Receptores: proteínas ou glicoproteínas membrana plasmática, membrana das organelas e no citoplasma. •A união de uma molécula sinalizadora (fármaco) a seus receptores específicos desencadeia uma série de reações no interior das células (resposta ao fármaco). •Genes que polimorfismos. codificam receptores também apresentam •Canais de sódio SCN1 e os Receptores Adrenérgicos apresentam importância quanto a resposta a medicamentos Receptores Adrenérgicos •Receptores adrenérgicos são alvos da adrenalina e noradrenalina e interagem com vários medicamentos. •Genes que codificam os receptores adrenérgicos apresentam uma série de SNPs - diferentes polimorfismos estão associados a diferentes graus de atividade do receptor . • Homozigotos Gln27 e Arg16 apresentam menor vasodilatação arterial que a forma homozigota Glu27 e Gly16 (Usuais) ao utilizar Isoproterenol. •Isoproterenol - tratamento da asma e bronquite relaxando as vias aéreas permitindo fluxo maior de ar. Doenças Genéticas que influenciam a resposta a drogas Exemplo - Deficiência de G6PD •A deficiência em Glucose-6-fosfato desidrogenase (G6PD) é uma doença hereditária recessiva ligada ao cromossomo X. Xq28 •A G6PD catalisa o primeiro passo da via glicolítica nas hemácias obtenção de energia - produzindo NADPH, que é crucial para a proteção das células - manutenção da membrana celular protegendo do stress oxidativo. Deficiência de G6PD •Deficiência – ruptura da membrana das hemácias levando a anemia -Crises hemolíticas – ação oxidativa de: - Infecções virais ou bacterianas -Medicamentos: sulfanilamida anti-maláricos, -Alimentos: Vicia faba - favismo aspirina e Deficiência de G6PD •Deficiência enzimática mais comum em humanos (400 milhões de pessoas) •Mais de 400 variantes da enzima identificadas •Variante 202: G > A é a mais frequente entre os indivíduos que apresentam deficiência da G6PD. •Deficiência da G6PD é comum em Afrodescendentes e rara em Euro descendentes. Deficiência de G6PD Nome Variante Atividade Distribuição GdA Normal África GdB Normal Mundial GdA- 8 – 2% África GdMed < 5% Irã, Iraque,Paquistão, Grécia •Brasil: GdA-Afrodescendentes de diferentes regiões do país: 10% -Euro-descendentes: 2%. Perspectivas Futuras e Considerações Finais PERPECTIVAS FUTURAS E CONSIDERAÇÕES FINAIS •A farmacogenética - futuros benefícios à saúde pública evitando reações adversas a medicamentos em subgrupos de pacientes geneticamente distintos. •Será necessário traçar o perfil genético de cada paciente com exames que poderão se tornar de rotina. • Genotipagem e estudo da expressão do gene: -Detectar problemas terapêuticos prevenindo efeitos adversos (metabolizadores ultra-rápidos e lentos) -Individualização da dosagem -Reduzir custos e tempo do tratamento PERPECTIVAS FUTURAS E CONSIDERAÇÕES FINAIS A REFARGEN é uma iniciativa de pesquisadores brasileiros com o objetivo principal de promover o estudo da farmacogenética/farmacogenômica na população brasileira. http://www.refargen.org.br/ Características brasileiras: heterogeneidade - extensa miscigenação indígena, européia e africana. Estas características distinguem a população brasileira da dos países industrializados, nos quais são gerados e desenvolvidos, em sua vasta maioria, os medicamentos em uso clínico.
