RADIOMODIFICADORES

1. RADIOMODIFICADORES

2. Os radiomodificadores podem ser: • radioprotetores • radiossensibilizadores

3. 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

4. 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.

5. 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

6. 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

7. 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

8. 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

9. - 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.

10. 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

11. Critérios de Avaliação DrF = 1. 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

12. Radioprotetores aminotióis 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.

13. COMPOSTO FÓMULA ESTRUTURAL COOH Cisteína NH2CHCH2SH MEA NH2CH2CH2SH Cistamina NH2CH2CH2SSCH2CH2NH2 NH2 NH2CH2CH2SC AET NH WR 2721 NH2CH2CH2CH2NHCH2CH2SPO3H2 WR 3689 CH3NHCH2CH2CH2NHCH2CH2SPO3H2 WR 151327 CH3NHCH2CH2CH2NHCH2CH2CH2SPO3H2

14. 1. Cisteína DrF = 1,7 – i.v. 1200 mg/kg camundongo efeito i.p. sem efeito oral 2. MEA - Mercaptoetilamino (-CO2 da Cys) DrF = 1,7 – i.v. 150 mg/kg camundongo melhor que Cys quando i.p. tem proteção oral 3. AET DrF = 2,1 – i.v. 400 mg/kg camundongo 1 dose proteção de 6 horas baixa proteção oral

15. 4. WR 2721 – Ácido S-2-(3-aminopropilamino/etilfosforotioco) DrF = 2,7 – i.p. camundongo Dura aprox. 3 horas Farmacocinética Metabolismo - NH2CH2-CH2-CH2NHCH2-CH2S-PO3H2 WR 2721 Ação de fosfatases NH2CH2CH2CH2NHCH2CH2S WR 1065 NH2CH2CH2CH2NHCH2CH2S WR 32278 T1/2 = 10 min - parte CLEARANCE T1/2 = 1 hora - outra parte WR 2721 marcado 2

16. 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

17. 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

18. O WR 2721 não protege células tumorais em ratos ou camundongos. Por quê? 1200 WR 2721 conc. mM fígado soro tumor 40 20 80 A eficiência dos radioprotetores rapidamente com o do LET LET = ação direta ação indireta WR 2721 = Drf = 1,41 para nêutrons LD 50/30 1,32 para nêutrons LD 50/7 Cys = Drf = 1,1 para nêutrons 1,7 para g

19. Composto Efeito Provável mecanismo de ação protetor Composto contendo enxôfre Mecanismo de radicais livres Dimetiltiocarbamato (DDC) 3 Complexo Dimetilsulfóxido (DMSO) 2 Tiouréia 1 Derivados de cianetos Hipóxia Cianeto 2 Hidroxiacetonitrila 3 Manolonitrila 2 Agentes quelantes Desconhecido EDTA 1 Metabolitos Captura de radicais livres Glicose 1 Frutose 2 a-cetoglutarato 1 Indutores 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 2 Imunomoduladores Recobrimento do sistema hemopoiético Glucan 1 Endotoxina 1 Azimexon 1 Levamisol 1 Complexo Antioxidantes Mecanismos de radiacis livres e Vitamina E 1 metabolismo do oxigênio Vitamina A (b-caroteno) 1 Superóxido dismutase 3 Selênio 1 Outros Radioprotetores

20. 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

21. 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

22. LIPÍDEOS, PROTEÍNAS REAÇÕES NO DNA RADICAL LIVRE REAÇÕES DE ABSORÇÃO TOCOFEROL ASCORBATO BETACAROTENO GLUTATIONA DEFESA ENZIMÁTICA

23. 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

24. CATALASE H2O+ O2 SUPERÓXIDO DISMUTADE Cu Zn O-2 CELULAR O2 + H2O2 GLUTATIONA PEROXIDASE SELÊNIUM GSSG GSH GLUTATIONA REDUTASE

25. 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

26. 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

27. 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

28. RADIOSSENSIBILIZADORES Células hipóxias são importantes para a radioterapia Desde 1920: tecidos irradiados na ausência de O2 são 2,5 a 3,0 vezes mais resistentes 1953 / 55: Gray e col. Mostraram o “modelo de hipóxia em tumores” 100 – 150mm células hipóxicas viáveis do vaso sanguíneo) São células cronicamente hipóxicas diferentes das “células agudas hipóxicas” decréscimo de sangue temporário

29. Exp. Com células hipóxicas • Interrupção dos vasos que irrigam o tumor • Morte de animais antes da irradiação 1,0 Fração de sorevida animal respirando hipóxia aeróbica 10,5 3000 dose rad

30. 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

31. 1974 – ADAMS e col. - Nitroimidasois MIS – Misonidazol é o melhor • Funciona bem em animais e parece ativo em humanos • Tem efeito secundário – neurológico • Conc. no tumor é aprox. 20 mg/g muito pouco • DEF aprox. 1,1 a 1,3. O ideal seria • DEF aprox. 2,5 • Toxicidade 10x menor • Ou 10 vezes mais eficiente com a mesma toxicidade

32. MELHORA DO MISONIDAZOL • O que vale é a eletroafinidade • Substituição na posição 5 do MIS – tem sido promissor • SR 2537 e SR 2553 são 10X menos tóxico com mesma radiossensibilidade MIS – eletroafinidade radiossensibilidade N DL 50/8 17 mg/g NO2 N CH2CHOHCH2OCH3 Lipofilicidade Farmacocinética toxicidade

33. Penetração noturna Eliminação da droga Neurotoxicidade Lipofilicidade (DL 50/2 = 4,9) SR 2508 = CH2CONHCH2OH (DL 50/2 = 8,9) SR 2555 = CH2CON(CH2CH2OH)2 SR 2508 SR 2555 Tumor em T6 Conc. mM T após adm. 120 min

34. OUTROS QUIMIOSSENSIBILIZADORES • Cyclophosphamide • Melphalan (L-PAM) • Benzonidazole MECANISMOS DE QUIMIOSSENSIBILIZAÇÃO • da GSH (glutationa intracelular) • intracelular de “uptake” de L-PAM • ligação cruzada (cross – link) do DNA MORTE

35. IRRADIAÇÃO: 20 Gy vários tempos após a droga com RX CÉLULAS: CHO DROGAS: 2 mmol / kg de DEM (dietilmaleato) e GSH (glutationa) 10 10-2 GSH Fração sobrevida GSH2 N2 + 2x10-4 DEM N2 + 2x10-7 DEM 10-4 5 10 15 20 25 30 Dose (Gy)