Esteróides

Fármacos que atuam nos recetores
dos esteróides e na esteroidogénese
Ana Paula Francisco
2016-2017
Sumário

Caraterísticas químicas e estereoquímicas dos esteróides e sua
importância na atividade.

Biossíntese do colesterol e dos esteróides endógenos.

recetores dos esteróides.

Inibidores da biossíntese de androgénios. Inibidores da 5aredutase e da 17a-hidroxilase/17,20-liase no tratamento das
doenças da próstata.

Moduladores seletivos dos recetores de estrogénios. Inibidores da
biossíntese dos estrogénios. Inibidores da aromatase e da
esteróide sulfatase
2
Estrutura e conformação dos esteróides
fenantreno
Per-hidrofenantreno
ciclopentanoperhidrofenantreno
3
Estrutura e conformações
Estereoquímica dos substituintes
A notação a/b não está relacionada com axial/equatorial
4
Estrutura e conformações



Os 4 anéis estão na conformação em cadeira
Os anéis B, C, D estão fundidos em trans
Os anéis A e B podem fundir-se em cis ou em trans
A 5a-steroid
A 5b-steroid
5
Estrutura e conformações
colestano anel A e B em trans
b position
18
19
13
17
20
10
5
5a series
a position
coprostano anel A e B em cis
b position
b position
18
13
20
17
10
5
5b series 6
Estrutura e conformações
5a,b Series
5a,b-Estrano (C-18)
5a,b-Androstano (C-19)
5a,b-Colano (C-24)
5a,b-Pregnano (C-21)
5a,b-Colestano (C-27)
7
Estrutura e conformações

Série do estrano

Estrogénios: hormonas sexuais femininas;
Esteróides em C-18 com um anel fenólico em A

Estradiol
é o estrogénio mais potente
8
Estrutura e conformações

Série do andostrano

Androgénios: hormonas sexuais masculinas;
Esteróides em C-19 com um átomo de oxigénio em C-3 e C-17
(HO ou C=O)

Testosterona
Di-hidrotestosterona
Androsterona
9
Estrutura e conformações

Série do pregnano

Progestinas: hormonas sexuais femininas;
Esteróides em C-21 com uma estrutura 3-ceto-4-eno no anel A
e uma cetona em C-21

Progesterona
É a progestina mais potente
10
Estrutura e conformações

Série do colano
Ácido cólico

Série do
colestano
Colesterol
11
Conformações e reações dos esteróides


A estereoseletividade é fortemente influenciada pelo
impedimento estereoquímico da face b
Muitos reagentes reagem preferencialmente na face a do
esteróide
Colesterol
5a-Colestan-3b-ol
90%
12
Conformações e reações dos esteróides
5a,6a-Epoxicolestan-3b-ol
100%
5a-Colestano-3b,6a-diol
85%
13
Conformações e reações dos esteróides
14
Conformações e reações dos esteróides
A estereoquímica também controla a regioseletividade
15
Hormonas esteróides

Para além das semelhanças estruturais, adrenocorticóides, estrogénios,
progestagénios e androgénios partilham o mesmo modo de ação

Estão presentes em concentrações extremamente baixas
exercendo efeitos fisiológicos potentes em tecidos sensíveis

Actuam em células alvo e através da formação de complexos recetoresteróide que regulam a expressão genética e a biossíntese de proteínas





(0,1-1,0nM),
Progestagénios: revestimento do útero
Glucocorticóides: regulam o metabolismo dos HC, lipídos e
proteínas-resposta inflamatória
Mineralocorticóides: influenciam o balanço mineral e a
retenção de água-controlo da pressão sanguínea
Androgénios: características secundárias masculinas
Estrogénios: características secundárias femininas
16
Biossíntese dos esteróides


A biossíntese é feita a partir do Acetilcoenzima A
Os esteróides tem um percursor comum que é o colesterol
C6
17
Biossíntese dos esteróides
18
Mecanismo de ação

As proteínas dos recetores esteróides fazem
parte de uma grande família de recetores
nucleares que também incluem os recetores da
vit. D, das hormonas da tiróide e dos retinóides

As estruturas dos recetores apresentam um
elevado grau de homologia sobretudo na região
de ligação ao ADN responsável pelo
reconhecimento da hormona

O mecanismo de ação das hormonas esteróides
nas células alvo é semelhante para todas as
classes de agentes
19
Mecanismo de ação
 O dimero liga-se a
regiões específicas do
ADN e a fatores
transcricionais
nucleares
 Inicia-se a transcrição
da sequência do ADN
para produzir o mARN
 Os níveis elevados de
mARN levam a um
aumento da síntese
proteica no reticulo
endoplasmático
20
Mecanismo de ação

As diferentes
ações dos adrenocorticóides,
estrogénios, progestinas e androgénios resultam da
especificidade
dos orgãos alvo, das proteínas
recetoras, dos processos genéticos iniciados e das
proteínas celulares específicas produzidas

As proteínas sintetizadas incluem: enzimas, recetores
e fatores segregados, que resultam em respostas
hormonais

Estas respostas regulam a função, o crescimento e a
diferenciação celular e desempenham um papel
primordial nos processos fisiológicos normais e em
muitas patologias
21
Estrutura dos recetores de esteróides
Recetores:
São macromoléculas proteicas que existem:
• em vários tecido-alvo (útero, próstata, etc ) afetando o seu crescimento e
desenvolvimento.
• em orgãos reguladores centrais (hipófise, hipotálamo)
Também existem em menor concentração no cerébro, rim, fígado, ovário
22
Estrutura dos recetores de esteróides
O recetor contem 3 domínios principais:
 AF-1 função N-terminal que contem o domínio de activação (A/B)
 A região central que corresponde ao sítio de ligação ao DNA (DBD) que inclui
um domínio de ligação ao zinco
 e a região C- terminal que corresponde ao sítio de ligação do ligando (LBD)
-Progesterone recetor- B
-Progesterone recetor- A
- Glucocorticoid recetor
-Androgen recetor
-Mineralocorticoid recetor
- Estrogen recetor –a
- Estrogen recetor -b
23
Biossíntese das hormonas esteróides
Colesterol Precursor
biossíntético dos
adrenocorticóides,
estrogénios,
androgénios e
progestinas
24
Biossíntese das hormonas esteróides
 Biotransformação é efetuada por um complexo enzimático do
Cit P450: CYP11A1, adrenodoxina e adrenodoxina redutase
 Estão envolvidos na conversão 3 passos oxidativos sendo
consumidas 3 moles de NADPH e O2 molecular
25
Biossíntese das hormonas esteróides
A adrenodoxina é uma proteína solúvel que atua
como transportadora de electrões do NADPH :
adrenodoxina redutase para o P450
26
Biossíntese das hormonas esteróides
17α-hydroxylase/ 17,20-lyase
17α-hydroxylase/ 17,20-lyase
Steroid sulfatase
17β-hydroxysteroid DH
Steroid sulfotransf.
Estrogénio fraco
27
Biossíntese das hormonas esteróides
3β-HSD
3β-HSD
17β-hydroxysteroid DH
Aromatase
Steroid sulfatase
5a-reduct
Aromatase
Androgénio potente
17β-hydroxysteroid DH
Steroid sulfotransf.
Estrogénio potente
28
Biossíntese das hormonas esteróides
• Regulação da síntese das hormonas esteróides por
feed-back negativo
• LH - hormona luteinizante- estimula a progesterona e
testosterona
• ACTH - hormona adrenocorticoide- estimula o cortisol
• FSH – hormona estimulante dos folicúlos – estimula o
estradiol
• Angiotensina estimula a aldosterona
29
Cancro da mama hormono-dependente
Segunda causa de morte por cancro nas mulheres (a primeira é por cancro
de pulmão)
Nas mulheres o cancro da mama é responsável por ca. 30% de todos os
novos casos de cancro
O cancro da mama é muitas vezes dependente de hormonas- as hormonas
estimulam o crescimento das células tumorais
Por oposição , o crescimento das células tumorais pode
negativamente regulada pelo uso das chamadas anti-hormonas
ser
A terapia hormonal é usada como terapia adjuvante no tratamento de
cancro da mama com ou sem metastases
O elemento principal nos tecidos sensíveis aos estrogénios é o recetor de
estrogénios (ER), que regula não só a transcrição genica induzida pelos
estrogénios mas também dos anti-estrogénios usados no tratamento do
cancro da mama.
Cancro da mama hormono-dependente
O ER pertence à super-familia
de recetores nucleares, atua
como fator de transcrição
genética induzida pelo ligando
(hormona) e após dimerização
Sub-tipos
de
ER:
ER-α
(glândula mamária e aparelho
reprodutor feminino
e
ER-β
(ossos,
células
endoteliais
vasculares
e
próstata)
(60% homologia)
O estradiol
endógeno
é
o
ligando
Hormone Response Elements
ER-α
PDB 1a52
ER-β
PDB 1hj1
hormone response element
afeta o crescimento e o desenvolvimento celular e tecidular através
da síntese proteica
Cancro da mama hormono-dependente
 Moduladores seletivos do recetor de estrógénios
Os estrogénios são responsáveis pelo crescimento e desenvolvimento
das células tumorais em muitos tipos de cancro por isso uma estratégia
possivel para o tratamento deste tipo de cancros é o uso de “antiestrogénios” capazes de bloquera ação dos estrogénios nas células
tumorais de cancro da mama
O primeiro “anti-estrogénio” classico oi o tamoxifeno que é hoje
reclassificado como (SERM) - modulador seletivo do recetor de
estrogénios
Estradiol
Dietilstilbestrol
Tamoxifen
Cancro da mama hormono-dependente
 Moduladores seletivos do recetor de estrógénios
• O tamoxifeno atua como antagonista do ER nas células de cancro da
mama e é usado no tratamento “standard” da terapia adjuvante
• Tamoxifeno também funciona como agonista em alguns tecidos
incluindo o osso, útero, fígado e sistema cardiovascular, Estas
atividades estrogénicas do tamoxifeno são significativas em mulheres
que fazem anti-estrogénios na terapia do cancro da mama.
• Os efeitos estimulatórios
•
no útero, podem ser responsáveis pelo aparecimento da
hiperplasia do endométrio que pode levar ao aparecimento de
cancro de útero
•
No fígado levam a alterações da função hepática
•
no osso aumentam a deposição de cálcio nos ossos e
•
e no sistema cardiovascular mantem um bom perfil lipídico e
reduzem o risco de problemas coronários
Cancro da mama hormono-dependente
 Moduladores seletivos do recetor de estrógénios
Essencial para atividade
Tamoxifeno
Toremifeno
Atividade anti-estrogénica
reduzida: benéfico para o osso
e sistema cardiovascular
Cancro da mama hormono-dependente
 Moduladores seletivos do recetor de estrógénios
Essencial
atividade
Raloxifeno
para
a
Metabolito
O raloxifeno funciona como antiestrógénio no útero e mama enquanto
funciona como agonista no osso e no sistema cardiovascular
O raloxifeno mantem a densidade ossea, é capaz de prevenir o
aparecimento de cancro nos ratinhos e inibe o crescimento do
endométrio estimulado pelo tamoxifeno. Foi aprovado para o tratamento
da osteoperose
Cancro da mama hormono-dependente
 Anti-estrogénios puros
A resposta ao tamoxifeno dura apenas 12-18 meses: o aparecimento de
resistências é devido à atividade agonista intrinseca no ER.
Fulvestrant não posui qualquer atividade anti-estrogénica é usado no
tratamento de cancros resistentes ao tamoxifeno
Insoluvel é administrado por via im 1
vez por mês.
Cancro da mama hormono-dependente
 Inibidores da aromatase
A aromatase (P450arom) catalisa no ovário
a transformação (aromatização) irreversível
da
testosterona
(
esteróide
C-19)
em
estradiol (esteróide em C-18).
Nos tecidos periféricos a enzima também é
capaz de transformar a androstenediona (
esteróide C-19) em estrona ( esteróide C-18)
a qual após transformação pela 17β-HSD
(17b- desidrogenase), dá
origem ao estradiol o estrogénio mais
potente.
Cancro da mama hormono-dependente
 Inibidores da aromatase
Os inibidores da P450arom podem assim diminuir a concentração de E1
e E2com a consequente redução da proliferação celular do tumor
A Aminoglutetimida foi o 1º inibidor da aromatase aprovado
clinicamente. É apenas moderadamente ativo. É capaz de inibir outras
enzimas esteroidogénicas da familia P450
Inibidores do tipo I : geralmente de núcleo esteróide atuam como
inibidores irreversíveis;
Inibidores do tipo II, geralmente não-esteróides e atuam como inibidores
reversíveis.
Cancro da mama hormono-dependente
 Inibidores da aromatase
Inibidores do tipo I
Construidos a partir do núcleo da androstenediona, por adição de
substituintes em várias posições do núcleo esteróide (C1; C4) e/ou no
C19) de modo a inativar a enzima
Formestano (inibidor irreversível)
Efetivo no cancro da mama
avançado em mulheres pós
menopausa
Atamestano
De modo a poderem ligar-se ao sítio ativo da
aromatase, o anel A apenas permite pequenas
modificações estruturais
Cancro da mama hormono-dependente
São permitidas modificações estruturais no anel B do núcleo esteróide.
Substituintes volumosos em C-7 aumentam a potência.
Estudos sobre vários derivados da 4,6androstadieno-3,17-diona em que se
variou o substituinte em C-7 sugerem
que apenas aqueles em que o
substituinte 7-arilo se projecta para o
chamado pocket 7-a são efetivos como
inibidores.
Por outro lado não existe
nenhuma
correlação entre o caráter electrónico
dos substituintes e a atividade inibitória.
Estável metabolicamente
Cancro da mama hormono-dependente
 Inibidores da aromatase
Inibidores baseados no mecanismo
exemestano
Tratamento
de
tumores
dependentes de estrogénios e de
cancro da mama em mulheres pós
menopausa
Terapia adjuvante em doentes que
não responderam ao tamoxifeno ER
+ e cancro da mama precoce
Cancro da mama hormono-dependente
 Inibidores da aromatase
4-Androstene-3,17-dione
Estrona
Cancro da mama hormono-dependente
 Inibidores da aromatase
Adição nucleofílica do peróxido ativado ao carbono carbonilico do aldeído,
desprotonação do resíduo da enzima e adição de Michael
Cancro da mama hormono-dependente
Inibidores do tipo II: sucessores da aminoglutetimida
Este tipo de inibidores tem possui um grupo rico em N para complexar o
átomo de Fe do grupo heme do cit P450 e grupos para mimetizar os
aneis A , B, e Cdo substrato natural a androstenediona
Fadrozole
Vorozole
Anastrozole
Letrozole
3ª Generação: exemestano, anastrozole, vorozole and letrozole
Cancro da mama hormono-dependente
Inibidores duplos ou fármacos híbridos: entidade química única que inibe
ambas as enzimas. aromatase ( P450arom) e a esteróide sulfatase (STS),
bloqueando a síntese do estradiol
Bloqueia a síntese de 5-androstene-3-β,17β-diol a partir do sulfato de dehidroepiandrosterona
o 5-Androstene-3-β,17β-diol é uma hormona estrogénica fraca: o seu
papel é especialmente importante em mulheres pós menopausa, quando o
ovário deixa de produzir estradiol ou durante o tratamento com inibidores
da aromatase em que este substrato se torna uma via alternativa para a
biossíntese de estradiol.
Cancro da mama hormono-dependente
Steroid sulfatase
17β-hydroxysteroid DH
3β-HSD
3β-HSD
17β-hydroxysteroid DH
Aromatase
Steroid sulfatase
Aromatase
17β-hydroxysteroid DH
Cancro da mama hormono-dependente
Triazol: grupo de ligação
ao Fe do grupo heme
Sulfamato: farmacóforo
dos inibidores da STS
Tratamento das doenças da próstata

Hiperplasia prostática benigna (HBP)




Proliferação não cancerosa da glândula prostática
que normalmente leva a uma perda gradual da função
da bexiga
Sintomas são ou obstrutivos (retenção urinária) ou
irritativos (aumento da frequência)
Incidência aumenta com a idade
Tratamento:




Fármacos que bloqueiem a conversão da testosterona
em di-hidrotestosterona;
Antagonistas a1-bloqueiam a constrição uretral
Cirurgia
Cancro da próstata


2ª principal causa de morte por cancro
Tratamento:



Antagonistas dos recetores dos andrógenio
Cirurgia
anticancerígenos
50
Tratamento das doenças da próstata

5a-redutase

Catalisa a redução irreversível da testosterona em dihidrotestosterona (o androgénio mais potente)

Enzima de membrana que requere NADPH como co-factor;
apenas a isoforma do tipo 2 predomina na próstata

Níveis elevados de DHT são encontrados em doentes com
HBP e cancro de próstata

A inibição da 5a-redutase leva à inibição da biossíntese de
DHT e à diminuição dos níveis de DHT circulante próstatica

Os inibidores da 5a-redutase são usados no tratamento da
HBP e do cancro
51
Tratamento das doenças da próstata

Inibidores da 5a-redutase
Medrogesterona
Finasteride
Anti-androgénio
I fraco 5α-Rs
IC50
iso 1: 313 nM
iso 2: 11 nM
Dutasteride
IC50
iso 1: 3.9 nM
iso 2: 1.8 nM
↓ os níveis de DTH
52
circulante
Tratamento das doenças da próstata

Finasteride como inibidor baseado no mecanismo
Mecanismo de redução da testosterona a di-hidrotestosterona
catalisado pela 5a-redutase
53
Tratamento das doenças da próstata

Finasteride como inibidor baseado no mecanismo
54
Tratamento das doenças da próstata
O finasteride é extensivametne metabolizado no fígado e deve ser usado com precaução
Aldeyde
CYP3A4
dehydrogenase
CYP3A4
Dutasteride
Metabolito ativo
55
Tratamento das doenças da próstata

Inibidores da 17a-hidroxilase/17,20 –liase
17a-hidroxilase/17,20 –liase

P450c17. enzima membrana que catalisa a conversão da pregnenolona
em di-hidropregnenolona num processo em dois passos

O inibidor ideal deve bloquear a 17,20-liase sem afectar a 17a-hidroxilase,
já que esta actividade é necessária para a biossíntese do cortisol

Foram testados inibidores esteróides e não esteróides
56
Tratamento das doenças da próstata


Inibidores da 17a-hidroxilase/17,20-liase
Não esteróides
Aminoglutetimida

Cetoconazole
Liarozole
Apenas para altas doses de aminoglutetimida e
cetoconazole se observaram respostas biológicas.
Efeitos 2ários frequentes
57
Tratamento das doenças da próstata

Esteróides
Promegestrona

17-bromoacetoxiprogesterona
Resultaram de uma modificação na posição 17 de
modo a imitarem o substrato natural e maximizar as
interações com o ferro do heme da enzima de modo a
obter maior selectividade
58
Tratamento das doenças da próstata

Inibidores baseados no mecanismo
MDL 27,302

17b-ciclopropilamino-5-androsten-3b-ol e
17b-vinilprogesterona
59
Tratamento das doenças da próstata


Inibidores duplos
Os agentes duplos são inibidores do P450c17 e da 5aredutase. Como estas duas enzimas contribuem
diretamente para a síntese de DHT estes inibidores duplos
contribuem para a privação de androgénios
Abiraterona

C17,20-lyase (IC50=67 nM)
5α -R (IC50=33 nM).
Um fator essencial é a presença de uma cetona conjugada
no anel A para ser um bom inibidor da 5a-redutase
60
Bibliografia



Williams, D. A; O. Foye, W; Lemke, T. L.Foye's principles of medicinal chemistry 6th ed. -Philadelphia: Lippincott Williams
& Wilkins, 2008.
Avendaño, M. – Introducción a la Química
Farmacéutica, 2ª ed. Madrid: McGraw-Hill,
2001.
Nogrady, T. ; Weaver, W.- Medicinal
Chemistry a molecular and biochemical
approach, 3rd ed. New York: Oxford
University Press, 2005.
61