Farmacogenética: Influências sobre a farmacocinética e a...
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Eléia Marques dos Santos Farmacogenética: Influências sobre a farmacocinética e a farmacodinâmica São Paulo 2007
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Eléia Marques dos Santos
Farmacogenética: Influências sobre a farmacocinética e a
farmacodinâmica
São Paulo 2007
Centro Universitário das Faculdades Metropolitanas Unidas UniFMU
Eléia Marques dos Santos
Farmacogenética: Influências sobre a farmacocinética e a
farmacodinâmica
Trabalho apresentado à disciplina de Trabalho de Conclusão de Curso do curso de Farmácia da FMU sob orientação da Profª Drª Walkyria Sigler.
São Paulo 2007
Eléia Marques dos Santos
Farmacogenética: Influências sobre a farmacocinética e a
farmacodinâmica
Trabalho apresentado à disciplina de Trabalho de Conclusão de Curso do curso de Farmácia da FMU sob orientação da Profª Drª Walkyria Sigler. Aprovado pela banca examinadora constituída pelos professores:
Profª Drª Walkyria Sigler FMU – orientadora
Profª Drª Rogéria Maria Ventura FMU
Profª Drª Maria Helena Belline Maruno FMU
Agradeço meus amigos e colegas, minha família, meus pais, minha irmã, e todos que
estiveram ao meu lado, antes e durante a graduação. Principalmente a meu noivo que me incentivou
e me entendeu em todos os momentos. Agradeço aos professores que contribuíram para minha formação.
Um agradecimento especial para minha orientadora, Walkyria, pelo apoio e compreensão, incentivo e estímulos.
Muito obrigada!
“A vida
Para os erros há perdão;
para os fracassos, chance;
para os amores impossíveis, tempo...
Não deixe que a saudade sufoque,
que a rotina acomode,
que o medo impeça de tentar.
Desconfie do destino e
acredite em você.
Gaste mais horas realizando que sonhando,
fazendo que planejando,
vivendo que esperando
Porque, embora quem quase morre esteja vivo,
quem quase vive já morreu.”
Fernando Pessoa
Resumo As reações adversas a medicamentos são responsáveis por muitas hospitalizações
e mesmo mortes em todo o mundo. As causas para esses efeitos podem ser: o
estado de saúde do paciente, influências ambientais e características genéticas. A
farmacogenética é uma área da farmacologia clinica que estuda como diferenças
genéticas entre indivíduos podem afetar as respostas às drogas. Esta revisão
objetiva demonstrar a importância desta ciência, trazendo uma base para o
entendimento e mostrando os principais polimorfismos já estudados. As variações
genéticas serão demonstradas divididas entre as que afetam a farmacocinética e a
farmacodinâmica, sendo importante salientar que os polimorfismos mais comuns
afetam as enzimas, existindo múltiplas cópias conhecidas de algumas delas. O
conhecimento de que as pessoas respondem de formas diferentes aos mesmos
medicamentos pode contribuir para a melhoria da terapêutica, aumentando sua
eficácia e evitando reações. O seqüenciamento do genoma humano abriu as portas
para que os cientistas e as empresas farmacêuticas trabalhassem a fim de descobrir
o medicamento e as doses ideais para cada paciente, mas até agora, isso mostrou
ser verdade apenas para alguns poucos paciente.
Palavras-chave: Deficiência enzimática. Farmacogenética. Farmacogenômica.
Farmacologia. Genética. Polimorfismo. Variação genética.
Sumário 1. Introdução ............................................................................................................8
2. Fundamentos e conceitos de Genética..............................................................10
2.1. Síntese protéica ..........................................................................................14
2.2. Divisão celular.............................................................................................16
2.2.1. Mitose.......................................................................................................16
2.2.2. Meiose......................................................................................................18
2.3. Polimorfismo genético.................................................................................22
3. Anomalias cromossômicas.................................................................................24
3.1. Aberrações cromossômicas numéricas ......................................................25
3.2. Aberrações cromossômicas estruturais ......................................................27
3.2.1. Duplicação ...............................................................................................28
3.2.2. Deficiência................................................................................................28
3.2.3. Inversão ...................................................................................................29
3.2.4. Translocação............................................................................................29
3.3. Importância das alterações cromossômicas ...............................................30
4. Fundamentos e conceitos de Farmacologia ......................................................32
4.1. Farmacocinética..........................................................................................32
4.1.1. Absorção ..................................................................................................33
4.1.2. Distribuição ..............................................................................................35
4.1.3. Biotransformação .....................................................................................36
4.1.4. Excreção ..................................................................................................39
4.2. Farmacodinâmica........................................................................................40
5. Farmacogenética ...............................................................................................43
5.1. Principais variações genéticas que interferem na farmacocinética.............45
5.1.1. Sensibilidade ao suxametônio..................................................................46
5.1.2. Deficiência na hidroxilação da difenil-hidantoína .....................................48
5.1.3. Deficiência na CYP2C9............................................................................48
5.1.4. Polimorfismo na CYP2C19.......................................................................49
5.1.5. Deficiências na CYP2D6 ..........................................................................50
5.1.6. Polimorfismo da acetilação ......................................................................51
5.1.7. Polimorfismo da tiopurina metiltransferase (TPMT) .................................52
5.1.8. Acatalasemia............................................................................................53
5.1.9. Deficiência na acetaldeído-desidrogenase...............................................53
5.2. Principais variações genéticas que interferem na farmacodinâmica...........54
5.2.1.Variações no sitio de ação ........................................................................54
5.2.1.1. Sensibilidade ao propranolol .................................................................54
5.2.1.2. Polimorfismos dos receptores β2-adrenégicos ......................................54
5.2.1.3. Hipertermia maligna ..............................................................................55
5.2.1.4. Resistência a anticoagulantes cumarínicos ..........................................56
5.2.2. Variações que provocam reações adversas ............................................57
5.2.2.1. Deficiência na glicose 6-fosfato desidrogenase (G6PD) .......................57
5.2.2.2. Deficiência de glutationa redutase ........................................................59
5.2.2.3. Deficiência de metemoglobina redutase ...............................................59
5.2.2.4. Ataques de porfirias ..............................................................................59
5.2.2.5. Glaucoma por corticosteróide ...............................................................60
5.3. Aplicações e perspectivas...........................................................................61
6. Ramos da Farmacogenética ..............................................................................62
6.1. Farmacogenética Cardiovascular................................................................62
6.2. Psicofarmacogenética.................................................................................64
6.2.1. Farmacogenética dos antidepressivos.................................................65
6.2.2. Farmacogenética dos antipsicóticos ....................................................66
7. Conclusão ..........................................................................................................67
8. Referências ........................................................................................................69
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1. Introdução
A farmacogenética é o campo de estudo que examina o modo como a
diversidade genética nas populações influencia na eficácia e toxicidade de fármacos
(FERREIRA, 2004). Pode abranger qualquer variação geneticamente determinada
na resposta às drogas, por exemplo, o efeito dos barbitúricos no desencadeamento
de episódios de porfiria em pessoas com o gene da porfiria intermitente aguda. A
farmacogenética também pode ter um sentido mais restrito restringindo-se às
variações genéticas reveladas apenas pela resposta às drogas ou outras substancia
químicas (THOMPSON, McINNES, WILLARD, 1993a).
O termo farmacogenômica pode ser, e nesta revisão será, utilizado como
sinônimo de farmacogenética. Alguns autores os diferenciam, definindo
farmacogenômica como um termo mais amplo que estuda o genoma e seus
produtos e que objetiva o desenvolvimento de medicamentos. Podem ser
diferenciados também relacionando a farmacogenética com foco em efeitos de
genes isolados, enquanto que a farmacogenômica estuda simultaneamente vários
genes e suas interações (METZGER; SOUZA-COSTA; TANUS-SANTOS, 2006).
Nesta revisão serão abordados de forma geral alguns conceitos relacionados
à farmacogenética buscando identificar genes que predisponham às doenças,
modulem resposta aos medicamentos, afetem a farmacocinética e farmacodinâmica
de medicamentos e estejam associados a reações adversas, ausência de efeito ou
efeito tóxico de medicamentos (METZGER; SOUZA-COSTA; TANUS-SANTOS,
2006).
São exemplos da influência dos fatores genéticos:
• A succinilcolina que é metabolizada nos indivíduos com defeitos
geneticamente determinados da pseudocolinesterase com apenas metade da
rapidez com que é metabolizada nos indivíduos com a enzima funcionalmente
normal.
• O defeito dos acetiladores lentos da isoniazida e aminas semelhantes que
é causado pela diminuição da síntese da enzima.
• A ocorrência de hemólise induzida por drogas, onde ocorre deficiência da
enzima glicose-6-fosfato desidrogenase (THOMPSON; McINNES, WILLARD, 1993;
CORREIA, 2003a).
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Esses e outros polimorfismos serão discutidos no capítulo 5 desta revisão.
Antes serão revisados conceitos básicos de farmacologia e genética para facilitar a
compreensão da ocorrência do aparecimento das variações genéticas e de que
forma elas podem interferir na ação de um fármaco.
As drogas apresentam-se em uma variedade de formas: comprimidos,
cápsulas, soluções, suspensões, soluções injetáveis, entre outras. Podem ser
administradas por vias de administração diferentes e após isso serão absorvidas
para a corrente sangüínea a partir da via de administração, exceto as que foram
injetadas diretamente no sangue. A saída da droga do sangue para os tecidos por
ele perfundidos é a distribuição. Nos tecidos as drogas podem atingir outras células
por vias de transporte diferentes. É chamado de metabolismo o conjunto de
processos por meio dos quais as enzimas presentes dos tecidos, notadamente no
fígado, catalisam a conversão química de uma droga para formas mais polares (mais
solúveis em água), os metabólitos que são, geralmente, mais facilmente eliminados.
Excreção é o processo que resulta na remoção da droga. Esse conjunto de
processos constitui a farmacocinética, análise de todos os fatores de disposição das
drogas: absorção, distribuição, metabolismo e excreção (TOFFOLETOO; MASSUD
FILHO, 2007).
A farmacodinâmica realiza o estudo quantitativo dos efeitos biológicos e
terapêuticos das drogas, completando assim a tarefa da farmacocinética. Seus
estudos demonstram o efeito terapêutico esperado da droga e, quando possível, o
seu mecanismo de ação. Suas investigações pesquisam as respostas dos principais
sistemas do corpo a fim de revelar efeitos de outra natureza ou mesmo tóxicos,
visando especialmente efeitos adversos potenciais, tecidos particularmente atingidos
e sistemas metabólicos de interesse em cada problema (SILVA, 1998b).
Existem variações genéticas que atuam no transporte, na distribuição, nos
sítios alvo e no metabolismo das drogas, todas são estudadas pela farmacogenética,
mas as mais esclarecidas são as relacionadas ao metabolismo (GUTIÉRREZ, 2004).
Para realização desta revisão foram consultados livros de farmacologia e de
genética e artigos científicos extraídos de revistas e meios eletrônicos.
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2. Fundamentos e conceitos de Genética
Tudo que somos: a nossa aparência, os traços da personalidade, a maneira como reagimos nas relações com o mundo físico e outros seres, diferentes ou semelhantes, é o resultado de uma complexa interação, a nível molecular, celular e de organismo, entre o material biológico que herdamos de nossos genitores e o meio ambiente. (SALZANO, 1983, p.3)
Em 1900 ocorreu o principal marco para o estudo da genética humana: a
redescoberta das leis de Mendel e sua confirmação. O trabalho de Mendel foi
realizado em 1865, com experimentos de cruzamentos de ervilhas, a contagem da
prole e a interpretação dos resultados, em que utilizava um raciocínio combinatório.
O resultado apontava para a combinação livre de unidades básicas, fundando o
conceito de gene (PASTERNANK, 2002; VOGEL; MOTULSKY, 2000a).
Figura 1: estrutura do DNA. Fonte: Objetivo (1996-2007)
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Gene, a unidade da herança genética, é definido, atualmente, como uma
porção determinada de DNA (ácido desoxirribonucléico), responsável pela formação
de uma proteína especifica, o de DNA transporta a informação genética de célula
para célula e dos pais para os filhos (OTTO;OTTO; FROTA-PESSOA,1998b;
SALZANO, 1983).
Define-se DNA como uma macromolécula, cujos monômeros são os
nucleotídeos compostos por três tipos de unidades: a desoxirribose, que é um
açúcar, um radical fosfato e uma base nitrogenada. A informação genética está
contida, em código, na seqüência das bases timina (T), adenina (A), citosina (A) e
guanina (G), as bases nitrogenadas que compõe o DNA. A associação entre as duas
cadeias que formam o DNA ocorre através 2 pontes de hidrogênio quando A se liga
com T e 3 pontes de hidrogênio quando G se liga com C (FARAH, 1997a; OTTO;
OTTO; FROTA-PESSOA, 1998b; SALZANO, 1983).
Nos seres humanos, assim como nos demais organismos superiores, o DNA
encontra-se associado com material protéico, formando unidades chamadas de
cromossomos, que são encontrados no interior do núcleo celular. Cada cromossomo
contém uma única molécula helicoidal, uma dupla-fita de DNA, enrolada em torno
desse material protéico, que são moléculas de proteínas chamadas histonas. Um
cromossomo apresenta uma constrição primaria, chamada de centrômero, que o
divide em dois braços, sendo um mais curto, chamado de “p” e outro mais longo,
chamado de “q”. São denominados telômeros as extremidades terminais de cada
cromossomo e têm a função de lacrar as pontas dos braços, mantendo a
estabilidade e integridade da estrutura. Os telômeros são formados de seqüências
repetidas de DNA na forma TTAGGG e possuem também, como função, agir como
um relógio do ciclo celular, controlando o número de mitoses que a célula deve
sofrer. A cada ciclo mitótico, o cromossomo perde uma seqüência TTAGGG
(BORGES-OSÓRIO; ROBINSON, 2001; PASTERNAK, 2002; GRIFFITHS et al.,
2002a; OTTO; OTTO; FROTA-PESSOA,1998b; SALZANO, 1983).
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Figura 2. Cromossomo. Fonte: LALUCE et al. [2006?]
Os cromossomos são classificados morfologicamente quanto à posição do
centrômero como:
• Metacêntrico – centrômero localizado centralmente
• Aerocêntrico - localizado próximo à extremidade
• Sub-metacêntrico – em posição intermediária
• Telocêntrico – posição terminal. Essa morfologia não é encontrada nos
cromossomos humanos (BORGES-OSÓRIO; ROBINSON, 2001).
Figura 3 – Tipos de cromossomo quanto a posição do centrômero.
Fonte: TASSO, et. al.(1995)
É chamada de lócus a localização precisa em um cromossomo, podendo ser
ocupada por um gene ou uma seqüência de DNA não codificada (CARVALHO,
1987b FARAH, 1997a).
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O genoma humano, conjunto total dos genes existentes em todos os 23
cromossomos, apresenta cerca de 100.000 genes funcionais diferentes e entre eles
existem grandes regiões de DNA inativo, não sendo utilizado para codificação de
proteínas. Essas regiões são chamadas de íntrons; as porções de DNA com a
informação codificada são os éxons (FARAH, 1997b; OTTO; OTTO; FROTA-
PESSOA, 1998b).
A constituição genética, determinada no momento da fecundação é chamada
de genótipo, sendo designada por letras, por exemplo, Aa. Onde a letra em
maiúsculo representa gene dominante e a letra minúscula representa gene
recessividade. Em indivíduos heterozigotos (Aa), que possuem determinado par de
genes diferentes, é denominado dominante o gene que se manifesta. Os genes
recessivos para expressar sua característica precisam se apresentar em
homozigose, ou seja, dois genes iguais em determinado par (CARVALHO, 1987a
FARAH, 1997a).
O conjunto de características observadas no ser vivo, podendo ser composto
por milhares delas, em níveis bioquímico, fisiológico ou morfológico é chamado de
Fenótipo (CARVALHO, 1987b FARAH, 1997a).
Outro ácido nucléico importante para as células é o RNA, ácido ribonucléico
que é semelhante ao DNA, mas apresenta funções distintas. No RNA as bases
nitrogenadas são Adenina, Guanina, Citosina e Uracila. O açúcar, uma pentose, é a
ribose que difere da desoxirribose por apresentar uma hidroxila ligada ao carbono 2’.
Outra diferença entre as duas moléculas e apresentação em fita simples no RNA,
enquanto no DHA forma-se uma dupla-fita (CARVALHO, 1987b; FARAH, 1997a).
São funções do RNA:
• Copiar a informação contida no DNA e transportá-la para o citoplasma.
Realizada pelo RNA mensageiro (mRNA)
• Ligar-se a proteínas para compor os ribossomos, organelas nas quais
acontece a síntese protéica. Função desempenha pelo RNA ribossômico (rRNA)
• Carregar, no citoplasma, os aminoácidos que se juntarão para formar uma
nova cadeia dipeptídica, função cujo responsável é o RNA transportador (tRNA)
(CARVALHO, 1987b FARAH, 1997b).
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Em todos os seres vivos a molécula de DNA participa de dois processos
distintos, a duplicação, formando outra molécula idêntica, ou a transcrição, formando
RNA, ácido ribonucléico (SALZANO, 1983).
2.1. Síntese protéica
As células percebem a necessidade de síntese de alguma proteína em
particular por meio de um sinal intra ou extracelular. Um dos controles para a célula
perceber o momento no qual um determinado gene deve ser expresso e em que
intensidade é feito por seqüências promotoras e genes reguladores (FARAH, 1997b;
GRIFFITHS et al., 2001b).
Um gene é um segmento de DNA com a informação completa sobre a
seqüência de aminoácidos para síntese de uma cadeia polipeptídica especifica. Uma
proteína pode ser codificada por um ou mais genes (GRIFFITHS et al., 2001a).
A síntese de proteínas ocorre através de três etapas: transcrição,
processamento e tradução. Mas antes da transferência da informação para o RNA é
necessária a abertura da dupla hélice do DNA para separar as cadeias de
polinucleotídeos. A partir daí ocorre a formação de uma cadeia de RNA, com as
bases nitrogenadas unindo-se de forma complementar e se emparelhando com a
seqüência da cadeia de DNA. Essa síntese do RNA a partir de um molde de DNA é
denominada transcrição. Considerando-se a diferença entre esses dois ácidos
nucléicos com relação às bases nitrogenadas conclui-se que um segmento de DNA
que serve de molde e apresenta, por exemplo, a seqüência TCAGGTAGTGAATTA,
resulta em um RNA transcrito com a seqüência AGUCCAUCACUUAAU. Esta etapa
ocorre em três estágios, iniciação, alongamento e finalização, sendo um processo
catalisado pela enzima RNA polimerase (BEIGUELMANN, 1982; FARAH, 1997b;
GRIFFITHS et al., 2001b).
Na etapa denominada processamento ocorre a retirada das porções
correspondentes aos íntrons, a adição de um revestimento denominado Cap, de
uma seqüência de bases AAUAAA na extremidade 3’ e de uma seqüência de 150 a
200 nucleotídeos de adenina, formando o RNA mensageiro maduro, efetivamente
capaz de carregar a mensagem para o citoplasma (FARAH, 1997b; GRIFFITHS et
al., 2001b).
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Figura 4 – síntese protéica. Fonte: BARROS (2003)
A tradução ocorre no citoplasma, após ligação do RNA mensageiro ao
ribossomo, com a participação do RNA transportador, que traduz o código genético
em aminoácidos, onde cada conjunto com três bases determina a entrada de um
aminoácido especifico, formando uma nova cadeia peptídica (figura 5). Quando está
completa a cadeia se desprende do ribossomo (FARAH, 1997b; GRIFFITHS et al.,
2001b).
Figura 5: Código Genético. Cada trinca de bases é traduzida para um diferente aminoácido
(UFPE, 2003).
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Os 26 mil genes que possuem funções moleculares produzem outras tantas
proteínas, das quais 41% têm funções desconhecidas ainda. Já estão identificadas
milhares de proteínas com funções específicas: 2308 enzimas de ácidos nucléicos;
902 protooncogenes; 1543 proteínas receptoras de membranas; 876 proteínas cito
esqueléticas e 264 imunoglobulinas (CRUZ-COKE, 2001).
2.2. Divisão celular
Mitose e meiose são dois mecanismos de divisão diferentes usados pelas
células para se dividirem (BORGES-OSÓRIO; ROBINSON, 2001).
2.2.1. Mitose
Mitose é a divisão nuclear associada à divisão das células somáticas, células
dos corpos dos eucariontes que não são destinadas a se tornarem células sexuais.
Ela garante o crescimento dos organismos e a reposição das células mortas com
transmissão do material genético de modo constante. Neste processo os núcleos
das células filhas são exatamente iguais aos da célula mãe, com o mesmo número
de cromossomos e a mesma informação genética (BORGES-OSÓRIO; ROBINSON,
2001; CARVALHO, 1987b; FARAH, 1997b; GRIFFITHS et al., 2001c).
Para ocorrer a divisão, a molécula de DNA precisa duplicar-se, por isso, o
processo inicia-se com a separação das cadeias que servem de molde para a
produção de uma cadeia complementar formando, agora, as cromátides-irmãs que
ficam ligadas pelo centrômero. O centrômero divide-se e as cromátides se separam
e cada uma delas dirige-se a uma das células que se originarão. Este processo é
contínuo, mas seu estudo é feito por fases (BORGES-OSÓRIO; ROBINSON, 2001;
CARVALHO, 1987b; FARAH, 1997b; GRIFFITHS et al., 2002c).
• Prófase:
Ocorre duplicação do centro celular no citoplasma, condensação das
cromátides-irmãs, dissolução da membrana nuclear e formação do fuso acromático.
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• Metáfase:
Nesta etapa as cromátides estão na zona equatorial da célula com o máximo
de condensação, sendo a melhor fase para visualização do material genético. O fuso
acromático também está mais visível e tem-se início a separação das cromátides.
• Anáfase:
Os centrômeros se dividem, ocorre separação total das cromátides que
passam a se chamar cromossomos-filhos. Os centrômeros estão ligados aos
microtúbulos do fuso e auxiliam os cromossomos-filhos a migrarem cada um para
um pólo.
• Telófase:
Fase em que ocorre a descondensação dos cromossomos, a desintegração
dos fusos, a formação de novas membranas nucleares e a divisão da célula com
distribuição das organelas entre as duas novas células formadas. Posteriormente,
nas fases G1 e S do ciclo seguinte o único centríolo fora de cada núcleo determina a
produção de um segundo centríolo (BORGES-OSÓRIO; ROBINSON, 2001;
CARVALHO, 1987b; FARAH, 1997b; GRIFFITHS et al., 2001c, PASTERNAK, 2002).
O período entre duas divisões é chamado de Interfase, onde o núcleo possui
DNA difuso e uniformemente distribuído, onde os cromossomos não são visíveis.
Esta fase divide-se em G1, S e G2.
G1 - fase em que a célula está com intensa atividade metabólica, com muita
síntese de proteínas, RNA e produção de mais organelas. Ocorre aumento de
tamanho do núcleo e do citoplasma.
S - Continua a síntese de proteínas e RNA, mas esta etapa é caracterizada
pela síntese de DNA.
G2 – Ocorre síntese de RNA e proteínas (CARVALHO, 1987b; LIMA, 1996a)
Erros ocasionais no processo mitótico podem resultar em células com
alterações numéricas, como veremos no capítulo 3 desta revisão (OTTO; OTTO;
FROTA-PESSOA, 1998a).
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2.2.2. Meiose
Os seres humanos possuem 46 cromossomos em cada núcleo de célula
somática, sob a forma de 23 pares que na meiose é reduzido a um de cada par, ou
seja, 23 cromossomos, para a formação das células sexuais, espermatozóide e
óvulo. Pode-se dizer que, através da meiose, o número cromossômico diplóide
(simbolizado por 2n) das células somáticas é reduzido a um número haplóide
(representado por n) nos gametas. Estas células também são chamadas de
meiócitos. Na espécie humana 2n=46 e n=23 (BEIGUELMAN, 1982; FARAH,
1997b).
Este tipo de divisão ocorre com as células de todos os organismos com
reprodução sexuada, onde o individuo é formado a partir de uma célula ovo, que
resulta da fusão de dois gametas, sendo um de origem materna e outro de origem
paterna (FARAH, 1997b; GRIFFITHS et al., 2001c).
Na meiose ocorrem dois ciclos sucessivos de divisão celular denominados
Meiose I e Meiose II, onde ocorre uma divisão cromossômica para duas divisões
celulares, e dão origem a quatro células-filhas, denominadas produtos da meiose.
Antes da meiose ocorre a Interfase, chamada de Fase S, onde ocorre a duplicação
do DNA, formando-se, no núcleo celular, as cromátides-irmãs (BORGES-OSÓRIO;
ROBINSON, 2001; GRIFFITHS et al., 2001c; PASTERNAK, 2002).
A Meiose I, chamada de Segregação reducional, pode ser subdividida em
quatro fases, denominadas: Prófase I, Metáfase I, Anáfase I e Telófase I.
• Prófase I
É a fase mais longa e complicada de todo o processo, durante o qual é
possível a distinção de cinco estágios que são designados por nomes gregos e
sugerem o aspecto que os cromossomos vão adquirindo durante o desenrolar dessa
fase. Os estágios são:
o Leptóteno: ocorre condensação dos cromossomos duplicados;
o Zigóteno: emparelhamento entre os cromossomos homólogos que
estão unidos em regiões chamadas Sinapses. Dois centrômeros dão
origem a quatro cromátides, duas de cada cromossomo –
cromossomos bivalentes;
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o Paquíteno: a condensação continua, ocorre permuta, isto é, troca de
pedaços iguais de cromátides homólogas, também chamada de
crossing over;
o Diplóteno: afastamento dos cromossomos homólogos que ficam presos
pelos quiasmas, regiões onde ocorreram permutas, estes migram para
a zona terminal do cromossomo;
o Diacinese: os quiasmas completam seu movimento de terminalização,
os bivalentes migram para a zona equatorial do núcleo e ocorre o
desaparecimento do nucléolo.
• Metáfase I
Desaparecimento da membrana nuclear, a condensação dos cromossomos
bivalentes continua e eles se alinham na região equatorial presos ao fuso.
• Anáfase I
Separação dos cromossomos homólogos que se dirigem para pólos opostos.
• Telófase I
Reconstrução da membrana nuclear. Cada cromossomo tem duas
cromátides. Ocorre citocinese formando duas células filhas, em caso de células
humanas, com cada núcleo contendo 23 cromossomos duplicados (BEIGUELMAN,
1982; BORGES-OSÓRIO; ROBINSON, 2001; CARVALHO, 1987b).
A passagem para a Meiose II, chamada de Segregação equatorial, ocorre
diretamente, sem interfase. A prófase II é praticamente inexistente, pois os
cromossomos permanecem condensados ao final da Telófase I.
• Metáfase II
Migração dos cromossomos para o plano equatorial da célula, onde se
prendem ao fuso pelo centrômero.
20
• Anáfase II
Divisão dos centrômeros, separando os cromossomos e cada cromátide
migra para uma extremidade da célula. Os cromossomos filhos se reúnem e
desespiralizam.
• Telófase II
Formação de membrana nuclear ao redor de cada conjunto haplóide. Ocorre
a citocinese resultando em quatro células com metade do numero de cromossomos
das células somáticas do individuo (BEIGUELMAN, 1982; BORGES-OSÓRIO;
ROBINSON, 2001; CARVALHO, 1987b).
21
Figura 6: Comparação entre mitose e meiose. Fonte: SOUZA (2007)
22
2.3. Polimorfismo genético
A ocorrência de múltiplos alelos num lócus, onde pelo menos dois alelos
aparecem com freqüência superior a 1% é chamada de polimorfismo genético.
Quando esses alelos apresentam freqüência inferior a !% denominam-se variantes
raras (LIMA, 1996a).
Considerando-se que entre os indivíduos de uma mesma espécie percebe-se
mais semelhanças do que diferenças, podemos erroneamente acreditar que as
variações ocorridas com as mutações são escassas. Considerando que possuímos
100.000 genes produtores de proteínas e acreditando existir pelo menos dois alelos
diferentes conclui-se que pode existir um número inimaginável de combinações
entre eles. O polimorfismo reflete o acúmulo de mutações ao longo de milhares de
gerações, sendo considerado um conjunto de pequenas variações normais na
seqüência de nucleotídeos espalhadas em centenas de milhares de posições
diferentes através do genoma (FARAH, 1982b; LIMA, 1996a).
O genoma humano possui cerca de 30.000 genes, com um total de 3,12
bilhões de nucleotídeos, os quais apresentam mais de dois milhões de polimorfismo
que podem ocorrer com freqüência de 1 a cada 1.250 pares de bases (METZGER;
SOUZA-COSTA; TANUS-SANTOS, 2006).
Segundo Thompson, McInnes e Willard (1993b) o polimorfismo é um
fenômeno difuso e universal documentado em muitos lócus, sendo responsável pela
codificação de muitos tipos diferentes de produtos protéicos. Em muitas proteínas
existentes em população variada verifica-se a existência de alelos mutantes, por isso
apresentam diversas formas distinguíveis.
A variação genética e os polimorfismos ajudam a elucidar o considerável grau
de diversidade individual que deve existir entre os membros de uma população em
sua constituição de enzimas e outros produtos gênicos. Considerando-se que os
diferentes genótipos que refletem cada um dos milhares de polimorfismos existentes
são herdados de modo mais ou menos independente uns dos outros, é claro que
deve existir um número quase infinito de combinações de genótipos, e fenótipos.
Como os produtos de muitas vias metabólicas codificadas interagem, pode-se
concluir plausivelmente que cada indivíduo, seja qual for seu estado de saúde,
possui uma constituição química geneticamente singular e assim responde de
23
maneira única a influencias ambientais, alimentares e farmacológicas (THOMPSON;
MCINNES; WILLARD; 1993b).
As diferenças quanto às respostas terapêuticas entre os indivíduos
geralmente estão associadas com polimorfismos genéticos presentes em genes que
afetam a farmacocinética ou a farmacodinâmica. Estes polimorfismos podem alterar
a expressão e/ou a atividade de sítios de ligação de medicamentos, por afetarem a
estabilidade do RNA mensageiro correspondente, ou modificarem a estrutura
conformacional da proteína correspondente (METZGER; SOUZA-COSTA; TANUS-
SANTOS, 2006).
Existem polimorfismos identificados em mais de 30 enzimas que metabolizam
drogas em seres humanos. Varias delas com marcantes diferenças étnicas e muitas
das quais, causam alterações funcionais nas proteínas que codificam e portanto no
metabolismo de drogas (GUTIÉRREZ, 2004).
24
3. Anomalias cromossômicas
Os processos explicados anteriormente são sempre iniciados com a
duplicação do DNA e ocorrem repetidamente por inúmeras vezes, por isso, estão
sujeitos a erros que tendem a ser reparados pelo sistema de reparo do DNA.
(FARAH, 1997b) Anomalias, também chamadas de mutações ou aberrações,
ocorrem quando algum erro, eventualmente, escapam desse sistema e são
responsáveis por abortos espontâneos, óbitos perinatais e por uma incidência de
0,54 % entre os recém nascidos, sendo a maior parte aberrações associadas a
anomalias do desenvolvimento físico e/ou mental (RUDAK et al., 1978 apud
BEIGUELMAN, 1982).
Define-se mutação por modificação súbita e hereditária no material genético,
considerando-se também o processo pelo qual essa modificação ocorreu. É
considerada a fonte básica para a variabilidade genética, fornecendo matéria-prima
para a evolução (GARDNER; SNUSTAD, 1986).
Uma mutação pode ocorrer, por exemplo, se durante a duplicação do DNA
uma base Adenina, se alinha com uma base Citosina, quando o correto seria com
uma Timina. Isso ocorrendo em um gene é possível que a posição correspondente
na proteína seja ocupada por um aminoácido diferente, resultando em uma molécula
com a forma alterada, que pode ser incapaz de desenvolver sua função, seja ela
uma ação enzimática ou estrutural. A região onde ocorre a mutação pode interferir
no resultado, tornando-a mais evidente, gerando um polipeptídio totalmente incorreto
quando ocorre no início da molécula. Um cromossomo com alteração no final da
seqüência forma um polipeptídio menos aberrante (FARAH, 1997b).
Os principais processos que podem gerar mutação são:
• A substituição de uma base por outra;
• Ocorrência de análogos de bases – são compostos com estrutura
molecular muito semelhante aos de uma das bases que podem se incorporar ao
DNA;
• Remoções ou adições de bases;
• Modificações tautoméricas – são alterações raras nas formas das bases
que desencadeiam pareamentos errados (THOMPSON; MCINNES; WILLARD,
1993c).
25
Pode ocorrer uma alteração no gene muito pequena, não afetando os
cromossomos de maneira visível, sendo chamada de mutação gênica ou mutação
de ponto. São chamadas de mutações cromossômicas as alterações visíveis ao
microscópio óptico, alterando seu número ou estrutura. Costuma-se usar o termo
mutação para designar a mutação de ponto e os termos aberração ou alteração
cromossômica para as que envolvem alterações maiores (CARVALHO, 1987c).
Quando ocorre uma mutação com ou sem uma causa conhecida ela é
chamada de mutação espontânea, sendo resultante de um baixo nível de erros
metabólicos herdados ou ser normalmente causada por agentes mutagênicos
presentes no ambiente. Mutação induzida é aquela que resulta da exposição de
organismos a agentes mutagênicos, tais como radiação ionizante, a luz ultravioleta
ou outros agentes químicos que reagem com o DNA (GARDNER, SNUSTAD, 1986).
As aberrações cromossômicas podem ser classificadas conforme o modo
pelo qual se originaram, formando dois outros grupos: pré-zigóticas, que são
decorrentes de erros na gametogênese, e pós-zigóticas acontecidos depois da
formação do zigoto por erros mitóticos (BEIGUELMAN, 1982).
Existe outra classificação em numéricas, que incluem casos em que há
aumento ou diminuição do número cariotípico normal da espécie humana, ou
estruturais, que são relacionadas a alterações na estrutura de um ou mais
cromossomos (BEIGUELMAN, 1982).
3.1. Aberrações cromossômicas numéricas
A ocorrência de qualquer número cromossômico diferente do normal na
espécie e chamado de heteroploidia. Aberrações cromossômicas relacionadas ao
aumento ou diminuição de todos os pares cromossômicos são chamadas
aneuploidias, euploidias são alterações numéricas em pelo menos um conjunto
cromossômico haplóide (BEIGUELMAN, 1982; THOMPSON; MCINNES; WILLARD,
1993c).
As aneuploidias são causadas pela não separação de um ou mais
cromossomos para as células filhas durante a meiose ou as mitoses do zigoto e
podem ser classificadas como (BEIGUELMAN, 1982; LIMA, 1996b):
26
• Hipodiploidia: diminuição do numero cromossômico. Quando determinado
cromossomo não possui homologo na célula trata-se de uma monossomia. A
ausência dos dois elementos do para é chamada de nulissomia.
• Hiperdiploidia: aumento do numero de cromossomos homólogos,
subdivida conforme a quantidade de homólogos em trissomia, tetrassomia, etc.
(BEIGUELMAN, 1982).
Figura 7: Aneuploidas. Fonte: TASSO (1995)
Em todos os tipos de aneuploidia as alterações fenotípicas são tão drásticas
que os aneuploides humanos apresentam valor adaptativo muito baixo ou mesmo
nulo (CARVALHO, 1987d).
Nas euploidias as células podem apresentar numero cromossômico 3n, 4n,
8n, etc. sendo, então, classificada em triploides, tetraploides, octoploides, etc. Para
que ocorra é necessária a perda ou ganho de genomas completos (BEIGUELMAN,
1982; LIMA, 1996b).
Raramente verifica-se euploidias em animais que, por se reproduzirem de
forma sexuada na qual a ocorrência do processo de meiose para produção dos
gametas é obrigatória. No homem, em casos de aborto, é possível observar
presença de células 3n e 4n. Outras células poliplóides são verificadas na medula
óssea, no fígado e em rins normais ou em células de tumores sólidos e em
leucemias (CARVALHO, 1987d).
27
Em outros seres vivos, como as plantas, por exemplo, as euploidias são
bastante comuns e importantes para os mecanismos evolutivos (LIMA, 1996b).
3.2. Aberrações cromossômicas estruturais
Um cromossomo que sofre uma ruptura em sua estrutura pode ser reparado
com uma re-ligação ou desencadear alterações morfológicas. Essas quebras podem
ser causadas por fatores externos, como, radiação, infecção (principalmente por
vírus), produtos químicos (como medicamentos, por exemplo), alterações
metabólicas presentes em tecidos tumorais e por diversas variações do metabolismo
(BEIGUELMAN, 1982).
Quando essas rupturas ocorrem antes do período S da Interfase são
chamadas de quebras isocromatídicas e dão origem a duas cromátides com
fraturas. As quebras cromatídicas são as que ocorreram depois do período S e
afetam apenas uma das cromátides (CARVALHO, 1987e).
Durante uma análise microscópica de cromossomos corados com as técnicas
de coloração clássica pode-se verificar descontinuidades, chamadas de falhas
acromáticas, que são consideradas por alguns pesquisadores como aberrações
cromossômicas estruturais, sendo locais com fraturas ou predispostos a essas
lesões. Outros pesquisadores acreditam que são apenas falhas na coloração
(BEIGUELMAN, 1982).
As quebras podem ser diferenciadas das falhas através da largura e da
posição em relação ao eixo do cromossomo. Para ser considerada uma quebra a
descontinuidade precisa ser mais larga que a espessura de uma cromátide ou
possuir os fragmentos deslocados do eixo cromossômico (BEIGUELMAN, 1982).
As aberrações estruturais são divididas em dois grupos principais. Um com as
modificações nos números de genes, incluindo as deficiências e as duplicações.
Outro com as alterações no arranjo dos genes, sendo inversão e translocação os
tipos existentes (CARVALHO, 1987e).
28
3.2.1. Duplicação
Tipos mais comuns de aberrações e também os menos prejudiciais, sendo
um mecanismo evolutivo importante, onde um gene duplicado pode sofrer mutação
e os novos genes criados podem adquirir novas funções (LIMA, 1996b).
3.2.2. Deficiência
Figura 8: Deficiência cromossômica. Fonte: TASSO (1995).
Alteração na qual ocorre perda de material genético, sendo também chamada
de deleção. É conseqüência de ocorrência de duas fraturas, ocorrendo perda de um
segmento, e resultando em um cromossomo com braço mais curto (BELGUEMAN,
1982; LIMA, 1996b).
Pode ser classificada como intercalar, que gera monossomia parcial, ou
terminal, que resulta em monossomia completa quando não ocorre re-soldadura do
fragmento. Os fragmentos sem centrômero não podem se prender ao fuso, não se
movimentam na anáfase e provavelmente se perdem (BELGUEMAN, 1982;
GRIFFITHS et al., 2001c; LIMA, 1996b).
Suas conseqüências dependem da quantidade e qualidade do material
perdido, mas, geralmente são danosas com efeitos severos. Pode ser subdivida,
quanto quantidade de material perdida, em deleção intragênica ou multigênica.
Deleção intragênica é pequena, podendo inativar o gene ou raramente ser viável. Na
deleção multigênica ocorre remoção de dois ou mais genes, sendo geralmente letal
(GRIFFITHS et al., 2001c).
29
A ocorrência de deficiência terminal em dois braços de um cromossomo pode
originar um cromossomo em anel, onde as extremidades livres fraturadas se unem.
Outra alteração estrutural resultante da deficiência é o isocromossomo que possui
deficiência total de um dos braços e duplicação completa do outro, apresentando-se
com aspecto metacêntrico, Forma-se quando durante a divisão celular o centrômero
se divide transversalmente (BEIGUELMAN, 1982).
3.2.3. Inversão
Soldadura de um segmento cromossômico em posição invertida. É
classificada como paracêntrica quando ocorre em um mesmo braço ou pericêntrica
quando o centrômero está no fragmento invertido. Quando um cromossomo com
inversão se emparelha com seu homologo, para realização da gametogênese, é
necessária a formação de alças. A ocorrência de permuta entre os homólogos pode
originar cromossomos gaméticos normais, invertidos ou anormais – dicêntrico,
acêntrico, com deficiência ou com duplicação (BEIGUELMAN, 1982).
3.2.4. Translocação
Soldadura de um segmento cromossômico em uma região fraturada de outro
cromossomo, sendo necessário que dois cromossomos sofram quebras para que
isso ocorra. É classificada em quatro grupos: inserção, translocação recíproca,
translocação robertsoniana ou translocação em tandem (LIMA, 1996b).
• Inserção
Ocorre quando um dos cromossomos sofre duas quebras e o fragmento une-
se em um cromossomo que sofre uma quebra. Pode ser invertida ou direta, de
acordo com a posição do fragmento. Quando ocorre em cromossomos mitóticos não
devem provocar manifestações celulares alteradas, pois não há perda de material
genético, sendo chamada de translocação equilibrada. Se ocorrer a transferência de
um segmento entre cromátides homologas a inserção resultará em um cromossomo
deficiente e outro com duplicação, sendo chamada de translocação desequilibrada
(BEIGUELMAN, 1982).
30
• Translocação recíproca
Para ocorrer necessita apenas de uma quebra em cada cromossomo e da re-
ligação de forma cruzada, podendo originar, principalmente, cromossomos que se
degenerarão. Excepcionalmente, um cromossomo dicentrico formado não se
degenera porque apenas um de seus centrômeros é funcional. Quando esse tipo de
translocação origina um cromossomo monocêntrico ele poderá apresentar alteração
na sua forma original, mas, nesse caso, é viável, pois as alterações cromossômicas
afetam apenas a distribuição do material genético nos cromossomos, que continuam
monocêntricos (BEIGUELMAN, 1982; LIMA, 1996b).
• Translocação robertsoniana
Também é chamada de fusão centrica, ocorre entre autossomos
acrocêntricos, onde aconteceram fraturas em regiões muito próximas ao centrômero.
Ocorre formação de um pequeno fragmento acêntrico que se perde, havendo, perda
dos braços curtos. O portador dessa alteração pode apresentar fenótipo normal
(LIMA, 1996b).
• Translocação em tandem
Trata-se de um tipo de translocação recíproca em que os braços maiores de
dois autossomos aerocêntricos são afetados, sendo que um sofre quebra na região
proximal e outro numa região distal do centrômero (BEIGUELMAN, 1982). ;
3.3. Importância das alterações cromossômicas
As alterações cromossômicas em que ocorrem duplicações ou deficiências
podem gerar proteínas com seqüência completamente incorreta porque, a partir do
ponto onde ocorreu, a leitura das trincas será alterada. Mesmo a alteração em um
único nucleotídeo na fita de DNA pode causar uma doença porque a proteína
formada a partir desse material genético terá um aminoácido diferente, tornando-se
um produto diferente do necessário. Esse é o mecanismo da anemia falciforme
(FARAH, 1982b).
31
Cerca de 25% das alterações em gene permitem a codificação correta dos
aminoácidos correspondentes, sendo chamadas de mutações silenciosas
(CARVALHO, 1987c).
As mutações ocorrem ao acaso, sem qualquer planejamento e podem ser, na
maioria dos casos, prejudiciais, ou benéficas para a célula, para o indivíduo ou
mesmo para a espécie, sendo que podem ser transmitidas para as novas gerações.
Um benefício pode ser, por exemplo, a síntese de uma nova enzima na célula,
tornando um organismo ainda mais eficiente para sobreviver num determinado meio
ambiente (FARAH, 1982b).
32
4. Fundamentos e conceitos de Farmacologia
A Farmacologia é o estudo do modo pelo qual a função dos sistemas
biológicos é afetada por agentes químicos, através dela são estudados aspectos
bioquímicos e fisiológicos dos efeitos dos fármacos, incluindo a fonte, absorção,
distribuição, metabolismo, eliminação, toxicidade e mecanismos específicos.
Compreende duas áreas principais: a Farmacocinética e a Farmacodinâmica, que
descrevem a relação entre a dose administrada a um paciente e a utilidade que esta
droga tem no tratamento da doença (BENET, 1996; JACOB, 1998; RANG; DALE;
RITTER, 2001a; ZANINI; OGA, 1994).
Uma de suas funções é o estudo de novos medicamentos, desvendando sua
atuação e movimentação no organismo, demonstrando efeitos farmacológicos em
diversos modelos, apontando os prováveis efeitos terapêuticos e os potencialmente
adversos (FUCHS; WANNAMACHER, 1998a).
Além do estudo da movimentação do fármaco no organismo e de sua ação, a
farmacologia abrange o conhecimento da história, da origem, das propriedades
físico-químicas, da composição, dos efeitos bioquímicos e fisiológicos e dos
mecanismos de ação dos fármacos. Sendo fármaco definido como qualquer agente
químico que afeta os processos da vida, modificando ou explorando os sistemas
fisiológicos ou estados patológicos para o benefício do receptor (BENET, 1996;
ZANINI; OGA, 1994).
O conjunto das principais características físicas e químicas do medicamento,
relacionadas com a sua aparência e outros aspectos ligados à liberação do princípio
ativo, é chamado de forma farmacêutica. São exemplos de forma farmacêutica:
comprimido, drágea, cápsula, xarope, suspensão, solução, creme, pomada, pó,
emulsão, etc. (ZANINI; OGA, 1994).
4.1. Farmacocinética
Farmacocinética é o estudo do que o organismo faz com a droga, o destino e
o processamento, incluindo a administração, a absorção, a distribuição e a excreção.
Essas características são muito utilizadas para a elaboração dos esquemas
racionais de posologia, utilizando modelos e cálculos matemáticos para
33
quantificação (JACOB; 1998; FUCHS; WANNAMACHER, 1998b, ZANINI; OGA,
1994).
A administração pode ocorrer por diferentes vias que são determinadas pelas
propriedades do fármaco e pelos objetivos terapêuticos. As principais vias são:
• Enteral: compreendendo via oral, sublingual, retal, entre outras.
• Parenteral: onde vias intravasculares, intramusculares e subcutâneas são
as principais.
• Outras vias utilizadas: inalação, via intranasal, intratecal, tópica e
transdérmicas (GIESBRECHT; ZYNGIER, 1994; HOWLAND; MYCEK, 2007).
4.1.1. Absorção
Processo que corresponde à transferência de um fármaco do seu local de
administração para a corrente sangüínea, influenciando no início e na magnitude do
efeito farmacológico. Para realização desse transporte são importantes várias
propriedades físico-químicas do fármaco, tais como solubilidade, grau de ionização,
coeficiente de partição óleo/água e tamanho da molécula (FUCHS;
WANNAMACHER, 1998b; GIESBRECHT; ZYNGIER, 1994, HOWLAND; MYCEK,
2007).
Quando ocorre administração por via intravascular não ocorre absorção, já
que a droga é colocada diretamente na corrente sangüínea. A maioria das
administrações ocorre por via oral, sendo no estômago e, principalmente, no
intestino que a absorção acontece com maior intensidade (GIESBRECHT;
ZYNGIER, 1994).
A absorção depende dos movimentos através das membranas, e os principais
mecanismos para realização desse processo são (FUCHS; WANNAMACHER,
1998b):
• Difusão passiva:
Mecanismo no qual as substâncias penetram nas células, na forma não
ionizada, através da membrana lipídica, dependendo, principalmente, do gradiente
de concentração entre os dois meios. Pode ser realizada de duas formas: a difusão
simples e a filtração. Na difusão simples a passagem depende do pH do meio. Na
filtração as moléculas de baixo peso molecular, polares ou apolares, se difundem
34
através da membrana por poros ou canais. Nos dois tipos de difusão passiva a
movimentação cessa quando a concentração da substância permeante for igual nos
dois lados da membrana (FUCHS; WANNAMACHER, 1998b; GIESBRECHT;
ZYNGIER, 1994).
Nesse processo não existe ação de transportadores, não ocorre saturação e
apresenta baixa especificidade (HOWLAND; MYCEK, 2007).
• Difusão facilitada
Mecanismo de transferência da membrana mediada por transportadores,
onde para atravessar a membrana a substância liga-se a proteínas carregadoras,
formando um complexo. Este processo ocorre a favor do gradiente de
concentração, por isso sem dispêndio de energia. A velocidade da passagem é
maior do que na difusão simples (FUCHS; WANNAMACHER, 1998b).
Trata-se de um processo saturável, podendo existir aumento das
concentrações externas sem aumentar a velocidade do fluxo, pois depende da
quantidade de transportadores presentes (JACOB, 1998).
• Difusão por troca
Processo semelhante à difusão facilitada onde também existe a participação
de carreadores que retornam ao lado original para transportar outra molécula
(FUCHS; WANNAMACHER, 1998b).
• Transporte ativo
Tipo de movimentação contra o gradiente de concentração, gradiente elétrico
ou a combinação de ambos. Ocorre gasto de energia na forma de hidrólise de ATP.
Esse mecanismo apresenta alto grau de seletividade entre fármaco e carregador,
podendo ocorrer competição entre substâncias endógenas ou exógenas similares ao
fármaco ou ser bloqueado por inibidores metabólicos que interferem na produção de
energia. O transporte ativo também é saturável (FUCHS; WANNAMACHER, 1998b;
GIESBRECHT; ZYNGIER, 1994).
A endocitose é outro tipo de processo ativo, que acontece quando a
membrana engloba partículas, que podem ser sólidas ou líquidas, sofre invaginação
35
e estrangulamento. No interior da célula forma-se vacúolos que permanecem na
própria membrana ou aloja-se no citoplasma. É considerado processo ativo por
exigir energia celular para sua execução (SILVA, 1998a).
4.1.2. Distribuição
Processo pelo qual um fármaco, reversivelmente, abandona o leito vascular e
entra no interstício (liquido extracelular) ou nas células dos tecidos. Após a
distribuição, apenas uma fração do fármaco estará no seu local de administração. O
fármaco estará, então, em diferentes tecidos, classificados funcionalmente como
suscetíveis, ativos, indiferentes e emunctórios.
• Suscetíveis: tecidos que sofrem ação farmacológica;
• Ativos: tecidos que metabolizam o fármaco;
• Indiferentes: servem como reservatórios temporários;
• Emunctórios: responsáveis pela eliminação do fármaco (GIESBRECHT;
ZYNGIER, 1994; HOWLAND; MYCEK, 2007).
São interferentes dessa passagem: o fluxo sanguíneo, a permeabilidade
capilar e a ligação de fármacos a proteínas plasmáticas (HOWLAND; MYCEK,
2007).
A quantificação da distribuição do fármaco nos tecidos geralmente não é
possível diretamente. Para comparação da distribuição do fármaco com os volumes
dos compartimentos de água no organismo usa-se o Volume de Distribuição, que é
um volume hipotético de líquido no qual o fármaco se dissemina. Podendo ser
definido como volume de plasma que deveria conter o conteúdo corporal total da
droga numa concentração igual à do plasma (FUCHS; WANNAMACHER, 1998b;
RANG; DALE; RITTER, 2001b).
Os principais compartimentos de água no organismo são o extracelular, o
intracelular e o transcelular. O compartimento extracelular compreende o plasma, o
interstício e a linfa. O compartimento transcelular é formado pelos líquidos
cefalorraquidiano, intra-ocular, peritoneal, pleural, sinovial e secreções digestivas
(FUCHS; WANNAMACHER, 1998b; HOWLAND; MYCEK, 2007; RANG; DALE;
RITTER, 2001c).
36
4.1.3. Biotransformação
Também chamada de metabolismo, é a alteração química que o fármaco
sofre no organismo, sendo convertido em um composto diferente do originalmente
administrado, geralmente, é mediada por enzimas (FUCHS; WANNAMACHER,
1998b; OGA, YASAKA, 1994).
A aceleração da biotransformação reduz a concentração do fármaco no
sangue, diminuindo a ação farmacológica. Sua inibição, contrariamente, prolonga o
tempo de permanência do fármaco no organismo. O fígado é o principal local de
biotransformação, mas esse processo pode ocorrer também em outros tecidos
(HOWLAND; MYCEK, 2007; OGA; YASAKA, 1994).
Alguns fármacos chamados de pró-fármacos ou pró-drogas são administrados
na forma inativa e precisam ser biotransformados para suas formas ativas. Pode
ocorrer, também, do produto do metabolismo exibir atividade aumentada ou suas
propriedades tóxicas, como citotoxicidade, mutagenicidade, teratogenicidade e
carcinogenicidade. Mas isso não é o que ocorre com a maioria dos casos, pois
geralmente a biotransformação gera compostos menos tóxicos, mais polares e com
menor atividade farmacológica portanto mais solúveis em água, facilitando a
excreção (CORREIA, 2003; HOWLAND; MYCEK, 2007; OGA; YASAKA, 1994).
O processo de metabolismo das drogas ocorre, na maioria das vezes, em
algum ponto entre a absorção da droga e a sua eliminação, podendo iniciar na luz
ou parede intestinais ou no sangue e ocorrer em diversos órgãos como rins,
pulmões e tecido nervoso, mas o metabolismo hepático é o principal responsável
pela ação de muitos fármacos. O fígado possui uma grande concentração de
enzimas subdivididas em três frações: mitocondrial, microssômica e solúvel
(CORREIA, 2003; OGA; YASAKA, 1994).
A biotransformação das drogas envolve dois tipos de reações bioquímicas
conhecidas como reações de fase I e de fase II. As reações de fase I incluem
oxidação, redução e hidrólise, geralmente convertem a droga original num
metabólito mais polar, introduzindo um grupo funcional. Seus produtos podem ser
polares suficientes para serem excretados, mas a maioria precisa sofrer novas
reações. As reações de fase II compreendem acetilações e conjugações, que
37
formam conjugados altamente polares que são mais facilmente eliminados (FUCHS;
WANNAMACHER, 1998b; RANG; DALE; RITTER, 2001c).
• Oxidação: é um tipo de reação dos mais freqüentes, sendo realizado por
várias enzimas, e têm grande importância as enzimas microssomais e
particularmente as monoxigenases, também chamadas de oxidases de função mista
(OFM). São exemplos dessas enzimas a NADPH-citocromo c redutase e uma
hemoproteína chamada P450 que atua como oxidase terminal e está presente na
membrana microssômica em múltiplas formas diferentes. As enzimas do citocromo
P450 são capazes de metabolizar diversos substratos diferentes, possuindo baixa
especificidade. Outra característica importante dessas enzimas é possuir atividade
influenciada pelos substratos, podendo ser induzidas ou inibidas por certos
substratos farmacológicos. As oxidações por enzimas não microssômicas são
menos variadas, ocorrendo com aminas, álcoois e aldeídos a ácidos (CORREIA,
2003; OGA, YASAKA, 1994).
O citocromo P450 é uma superfamília de isoenzimas que inclui mais de 50
hemoproteínas, que catalisam o metabolismo de muitas drogas por processos
oxidativos. O sistema CYP450 é composto por diversas isoenzimas, codificadas pela
superfamília de genes CYP. Essa superfamília é dividida em famílias e subfamílias,
sendo que as principais subfamílias envolvidas com o metabolismo de fármacos são
as CYP 1A, 2A-F e 3 A. (OLIVEIRA; COSTA; FONSECA, 2006).
• Redução: também ocorre sobre ação do sistema enzimático
microssômico, é bem menos comum, mas existem algumas importantes como a
inativação da varfarina pelo CYP2A6, enzima do citocromo P450 (CORREIA, 2003;
OGA; YASAKA, 1994).
• Hidrólise: ocorre no plasma e na fração solúvel de muitos tecidos,
principalmente no fígado. As principais ligações sujeitas a hidrólise são os ésteres,
mas as amidas também estão sujeitas a essa reação (CORREIA, 2003; OGA;
YASAKA, 1994).
38
As reações de fase II podem ocorrer com ou sem a reação de fase I ter
ocorrido. Necessitam apenas da presença de um grupo apropriado na molécula da
droga original ou do produto formado após a fase I, podendo ser uma hidroxila, um
tiol ou uma amina. Os produtos dessas reações de síntese são quase sempre
farmacologicamente inativos e menos lipossolúveis que seus precursores, mas
certos conjugados formados podem apresentar hepatotoxicidade. Para realização
dessas reações são necessários intermediários ricos em energia e a ação de
enzimas de transferência específicas que estão localizadas nos microssomos ou no
citosol (CORREIA, 2003; FUCHS; WANNAMACHER, 1998b; RANG; DALE; RITTER,
2001c).
Essas reações, também chamadas de reações de síntese ocorrem
principalmente no fígado podendo ocorrer também em outros órgãos como pulmão e
rins. Os grupos mais freqüentes na formação de conjugados são: ácido glicurônico,
acetil, sulfato, metil, glicina e glutationa (RANG; DALE; RITTER, 2001c; OGA;
YASAKA, 1994).
A conjugação com o ácido glicurônico é a mais comum, ocorrendo
freqüentemente com fenóis, álcoois e ácidos carboxílicos. Esta reação é catalisada
por enzimas microssomais, como a urinodifosfatoglicose pirofosforilase e a
urinodifosfato-pirofosforilase, após a ativação do ácido glicurônico, da seguinte
forma:
UDP-glicuronídio + ROH → RO-glicuronídio + UDP
Onde ROH é o fármaco ou seu metabólito (JACOB, 1998).
As demais reações de conjugação são catalisadas por enzimas não
microssomais. Quando o doador é o Acetil Coa, doando o grupo acetil ocorre a N-
acetilação. Na O-, S- ou N-metilação o grupo metil é doado pela S-adenosilmetiona.
As reações de acetilação ocorrem por meio de acetiltransferase. As reações de
metilação são catalisadas pelas enzimas catecol-O-metiltransferase (COMT), S-
metiltransferase ou N-metiltransferase (JACOB, 1998; MELLO, 1998).
A biotransformação pode sofrer influência de diversos fatores como idade,
uso de indutores ou inibidores enzimáticos, dieta, sexo e fatores individuais; mas os
39
mais importantes, que serão detalhadamente estudados nesse trabalho, são os
fatores genéticos. A farmacogenética estuda as variações que podem aumentar ou
diminuir a quantidade de enzima ou modificar sua estrutura e/ou atividade. Uma
característica genética que afeta a biotransformação de drogas, e será discutida
mais detalhadamente, é a velocidade de acetilação durante o metabolismo de
alguns fármacos com grupo amino, como a isoniazida. Alguns pacientes conseguem
metabolizar essa droga rapidamente e outros muito lentamente, subdividindo a
população em dois grupos diferentes de acordo com os distintos fenótipos: o de
acetiladores rápidos e o de acetiladores lentos (OGA, YASAKA, 1994).
A presença de variantes polimórficas do gene CYP2D6 interfere no
metabolismo do fármaco debrisoquina, através de diferenças na seqüência do DNA
da proteína codificada, enzima debrisoquina hidroxilase. Essa determinação
confirmou que o efeito de cada medicamento é determinado pela interação de
muitos genes que codificam inúmeras vias metabólicas de drogas (CRUZ-COKE,
2001).
Os polimorfismos genéticos podem afetar também as oxidações de drogas,
envolvendo, principalmente, enzimas especificas do citocromo P450, mas podendo
ocorrer com outras. Estudaremos a diante mais detalhadamente alguns
polimorfismos já descobertos e estudados pela farmacogenética (CORREIA, 2003).
4.1.4. Excreção
De acordo com as propriedades físico-químicas das drogas inalteradas ou de
seus metabólitos ocorre sua excreção por diferentes vias. Define-se excreção como
a remoção dos compostos do organismo para a o meio externo, processo no qual
um fármaco ou seu metabólito é eliminado. As principais vias de excreção são a
pulmonar, a biliar, juntamente com secreções como salivar, lacrimal, sudorípara ou
leite; mas a mais importante é a renal (JACOB, 1998; OGA; YASAKA, 1994).
A eliminação dos fármacos através da urina envolve três processos: a
filtração, a secreção tubular ativa e a reabsorção tubular passiva (JACOB, 1998;
RANG; DALE; RITTER, 2001d).
Drogas com peso molecular inferior a cerca de 20.000, hidrossolúveis e
polares são capazes de atravessar por difusão os capilares glomerulares, esse
40
processo é chamado de filtração glomerular. As drogas sofrerão este processo se
estiverem livres no sangue; as que estão ligadas às proteínas plasmáticas e as que
possuem elevado peso molecular não são filtradas (JACOB, 1998; SILVA, 1998b).
Na secreção tubular ativa ocorre a participação de dois mecanismos de
transporte independentes e relativamente não seletivos, um para drogas ácidas e
outro para bases orgânicas. Esses transportadores, presentes no túbulo contorcido
proximal, podem transferir essas moléculas mesmo contra o gradiente de
concentração, sendo capazes de depurar quase totalmente as drogas, inclusive as
ligadas às proteínas plasmáticas (RANG; DALE; RITTER, 2001d).
A reabsorção tubular passiva, também chamada de difusão através do túbulo
renal, é o mecanismo através do qual drogas com alta lipossolubilidade são
reabsorvidas passivamente quando o túbulo for livremente permeável à droga e a
concentração da droga no filtrado encontra-se próxima à do plasma. Devido à
reabsorção tubular, esse tipo de fármaco, lipossolúvel, não é excretado
eficientemente pela urina (RANG; DALE; RITTER, 2001d).
O fígado, por sua capacidade metabolizadora, ocupa lugar estratégico na
distribuição e destino de drogas. Suas células transferem diversas substancias do
plasma para a bile através de sistemas de transportes semelhantes aos do túbulo
renal. Drogas na forma de conjugados são levados pela bile ao intestino, onde
podem ser reabsorvidas, após ficar na forma livre, ou serem eliminadas através das
fezes (OGA; YASAKA, 1994).
4.2. Farmacodinâmica
Estudo das ações da droga no organismo, através dos efeitos bioquímicos e
fisiológicos dos fármacos e dos seus mecanismos de ação. Estuda a ação dos
fármacos, assim como os efeitos objetivos e subjetivos que eles provocam em
organismos sãos e doentes, de modo a obter elementos que orientem o seu uso,
sendo o estudo do mecanismo de ação um de seus aspectos fundamentais (BENET,
1996; JACOB, 1998; ZANINI; OGA, 1994).
As ações farmacológicas estão relacionadas à eficácia dos medicamentos e
ao surgimento de reações adversas. Os efeitos de um fármaco são conseqüência de
sua ação, mas são influenciados por fatores concomitantes como a dieta, a prática
41
de atividade física e a condição farmacocinética do indivíduo, por exemplo,
(WANNAMACHER; THADDEU, 1998).
O tempo decorrido entre a administração e o início da ação do fármaco é
chamado de tempo de latência. Um segundo tempo de latência é percebido entre o
início da ação e a observação dos efeitos (KOROLKOVAS, 1998).
O componente de um organismo, ou de uma célula, que interage com o
fármaco e desencadeia os eventos bioquímicos que levam aos efeitos observados é
chamado de receptor. (BOURNE; ZASTROW, 2003). Segundo Korolkovas (1994),
receptor é o “componente celular cuja interação com o fármaco provoca estímulo
que se traduz por efeito biológico observável”. Outros autores, como Rang, Dale e
Ritter (2001b), restringem o termo receptor para as macromoléculas que formam
elementos sensores no sistema de comunicações químicas que coordena a função
de todas as diferentes células do corpo, sendo os mensageiros químicos
representados por hormônios, substâncias transmissoras ou outros mediadores,
como as citocinas e os fatores de crescimento. Nesse caso, usa-se a expressão alvo
para ação das drogas ou sítios alvos para agrupar todas as proteínas capazes de
interagir com o fármaco.
Geralmente os receptores nos quais atuam os fármacos são, fisiologicamente
utilizados por substâncias endógenas. Os fármacos que se ligam a receptores
fisiológicos e simulam os efeitos de compostos reguladores endógenos são
chamados de agonistas. Antagonistas são fármacos que não simulam e sim
interferem na ligação dos agonistas endógenos evitando sua ação, não possuindo
atividade reguladora intrínseca. Os agonistas podem ser totais (que podem produzir
efeitos máximos) ou parciais (que só podem produzir efeitos reduzidos). Existem
ainda, menos comuns, os agonistas inversos que exibem seletividade pelo estado
em repouso do receptor, impedindo que mude sua configuração produtiva (RANG;
DALE; RITTER, 2001a; ROSS, 1996; WANNAMACHER; THADDEU, 1998)
Canais iônicos, proteínas transportadoras, enzimas e receptores são os
principais grupos de alvos protéicos (WANNAMACHER; THADDEU, 1998).
A ligação a canais iônicos pode ocorrer direta ou indiretamente, controlando
sua abertura. A ação indireta envolve a interação com uma proteína G e outros
intermediários chamados segundos mensageiros, que são substâncias moduladoras
de inúmeras funções celulares, como excitabilidade, mediante abertura ou
42
fechamento dos canais iônicos (RANG; DALE; RITTER, 2001b; WANNAMACHER,
THADDEU, 1998).
As proteínas transportadoras também podem ser utilizadas como sítios de
ação para drogas, agindo bloqueando o sistema de transporte fisiológico. São
exemplos dessa interação os glicosídeos digitálicos cardioativos cujo receptor é a
Na+/K+ ATPase, responsável pelo transporte de íons (BOURNE; ZASTROW, 2003).
Enzimas são proteínas que servem como alvo para muitas drogas, podendo
ser inibidas ou, mais raramente, ativadas pela competição da droga com o substrato
endógeno. Essa competição pode ser reversível ou irreversível (BOURNE;
ZASTROW, 2003; RANG; DALE; RITTER, 2001b).
De acordo com a estrutura e os mecanismos de transdução de sinais após a
ligação com o fármaco, os receptores podem ser agrupados em quatro
superfamílias:
• Receptores ligados a canais
• Receptores acoplados à proteína G
• Receptores ligados à quinase
• Receptores que regulam a transcrição de genes (JACOB, 1998; RANG;
DALE; RITTER, 2001b).
A última família compreende receptores que estão localizados no citosol ou
núcleo e as demais famílias agrupam receptores de membrana (JACOB, 1998).
A ligação entre fármacos e receptores ocorre por diferentes forças de
interação, que podem ser fracas, como nas ligações iônicas, polares, pontes de
hidrogênio e forças de Van der Waals ou mais fortes que são as que ocorrem por
ligação covalente (KOROLKOVAS; FERREIRA, 1998).
Nem todos os fármacos dependem da interação com receptores, alguns
propiciam reações apenas a partir de sua presença na biofase (local de ação),
como, por exemplo, os antiácidos, os diuréticos osmóticos e anestésicos gerais
inalatórios (WANNAMACHER; THADDEU, 1998).
43
5. Farmacogenética
A individualidade bioquímica pode explicar reações incomuns a drogas e
alimentos. O estudo dos fatores genéticos que alteram a farmacocinética e o efeito
das drogas é chamado de farmacogenética, que também pode ser definida como o
estudo dos distúrbios provenientes de diferenças genéticas na distribuição das
drogas que podem provocar variações na resposta (BRODY, 1997; OGA; YASAKA,
1994; VOGEL; MOTULSKY, 2000b).
Lima (1996c) define a farmacogenética como o estudo dos transtornos
hereditários cujos sintomas são revelados ou agravados quando pessoas sensíveis
a determinadas drogas as usam como medicamento ou alimento.
Pitágoras, matemático grego, foi o responsável pela primeira referência à
variabilidade em reposta farmacológica quando descreve, em 510 a.C., uma
intoxicação provocada por determinadas favas em alguns, mas não em todos, os
indivíduos que as ingeriam (SUAREZ-KURTZ, 2004).
A farmacogenética possui suas raízes na época de 1850, onde fisiologistas
europeus já conheciam a capacidade do organismo humano de metabolizar
medicamentos e compostos exógenos ingeridos. Na segunda metade desse século
houve a descoberta das leis da hereditariedade e o desenvolvimento do conceito de
receptor, de modo a justificar a especificidade de ação de princípios ativos nos
tecidos. Mas foi no século XX que houveram marcos para seu desenvolvimento: a
descoberta da influência exercida pelo material genético sobre a metabolização de
compostos exógenos, as evidências indicadoras da individualidade do ser humano
e, a partir de 1950, a fixação da importância da variação genética sobre as
conseqüências do uso de medicamentos. Até 1990, cerca de 100 características
monogênicas e polimórficas de interesse farmacogenético haviam sido identificadas.
O desenvolvimento da biologia molecular e de técnicas de DNA recombinante
tornaram possíveis a investigação por meio de clonagem e o seqüenciamento do
material genético, localizando os genes e determinando sua importância no
desenvolvimento do fenótipo (FERREIRA; WANNAMACHER; OSÓRIO-DE-
CASTRO, 2004).
Podem ser citados como marcos históricos da evolução da farmacogenética,
a partir de 1950: a identificação das alterações genéticas responsáveis pela apnéia
44
prolongada provocada pela succinilcolina, em 1956; a explicação sobre as
diferenças étnicas nos casos de anemia hemolítica provocada por primaquina, em
1960; a associação entre polimorfismos da enzima N-acetiltransferase,
metabolização e toxicidade da isoniazida, em 1961; a descrição da hipertermia
maligna provocada pela succinilcolina e por anestésicos gerais, em 1966; e no
Brasil, o início dos estudos de farmacogenética na população brasileira, em 2001
(REFARGEN, 200?).
Em 2003 foi criada, no Brasil, uma rede nacional de farmacogenética/
farmacodinâmica, formada por pesquisadores distribuídos nas cinco regiões do país,
com o objetivo de criar um arquivo de dados farmacogenômicos para a população
brasileira, promover a interação científica entre os membros da rede e incentivar a
pesquisa de fármacos direcionados à genética da população brasileira (SUAREZ-
KURTZ, 2004).
Inicialmente, a farmacogenética estudou processos farmacocinéticos,
principalmente a biotransformação dos fármacos. Em um segundo momento, passou
a incluir a farmacodinâmica (SUAREZ-KURTZ, 2004).
Os fatores genéticos são os principais determinantes da variabilidade normal
dos efeitos de fármacos. Dentro de uma população considerada homogênea é
esperada a variação contínua de respostas e da farmacocinética das drogas, a
ponto de a meia-vida de um fármaco e sua potência serem determinadas pela
concentração e efeito verificados em 50% da população. A variação relacionada à
atividade enzimática associada a biotransformação de drogas especifica é o
principal mecanismo encontrado na farmacogenética (BRODY, 1997; OGA;
YASAKA, 1994; RANG; DALE; RITTER, 2001e).
Em alguns casos pode aparecer uma resposta inesperada anormal, que,
quando sua origem é devida a alteração genética, é chamada de idiossincrasia. Sua
causa pode ser ausência ou alteração de enzima ou deficiência de um mecanismo
bioquímico. Esses fatores são determinados pela supressão ou imperfeição dos
genes correspondentes (OGA; YASAKA, 1994).
O estudo da farmacogenética possui grande importância na avaliação de
pacientes com respostas anômalas às drogas. Estudos com gêmeos demonstram
que a herdabilidade da reação às drogas é muito alta e os estudos das famílias
mostram que muitas dessas reações são herdadas segundo padrões mendelianos
45
simples caracterizando os distúrbios farmacogenéticos como sendo variações
individuais de origem genética na resposta às drogas (BRODY, 1997; LIMA, 1996c).
A exposição de um grupo de indivíduos à mesma dose de medicamento nos
mostra que a maioria deles apresenta uma determinada concentração do fármaco
no sangue sendo a ideal para o tratamento. Porém outras pessoas, em menor
número, apresentam no plasma concentrações muito elevadas, apresentando mais
efeitos tóxicos, ou muito baixas, podendo tornar o tratamento ineficaz. Essas
variações podem estar relacionadas com velocidade de absorção, excreção, ligação
a proteínas plasmáticas, distribuição da droga nos tecidos, etc. (LIMA, 1996c).
Alguns distúrbios são assintomáticos, como a excreção de betanina na urina
(pigmento da beterraba), outros apresentam transtornos leves, mas alguns podem
ser fatais, como a sensibilidade ao anestésico suxametônio (MOTTA, 2000).
A origem dos polimorfismos para a resposta às drogas e os mecanismos
pelos quais eles se mantêm levantam um problema: obviamente não surgiram em
resposta a drogas, pois precedem as drogas implicadas. O metabolismo e a
resposta às drogas exigem muitas reações bioquímicas e as enzimas envolvidas
podem participar do metabolismo de substâncias alimentares comuns (THOMPSON;
McINNES; WILLARD, 1993b).
A manutenção de algumas variações em seguidas gerações de uma
população pode ser justificada por alguma vantagem que elas oferecem, como por
exemplo, a deficiência na atividade da enzima glicose-6-fosfato desidrogenase
(G6PD), visto que as pessoas com essa característica são mais resistentes à
malária (LIMA, 1996c).
5.1. Principais variações genéticas que interferem na farmacocinética
A metabolização de uma droga é, pelo menos em parte, geneticamente
determinada. Esse fato é evidente a partir dos estudos realizados em gêmeos
idênticos e não-idênticos, nos quais se verifica que os gêmeos idênticos
(monozigóticos) metabolizam as drogas de forma semelhante, enquanto os
dizigóticos, freqüentemente, não o fazem. Serão estudados detalhadamente adiante
46
exemplos de variações que alteram a farmacocinética dos fármacos, principalmente
afetando o metabolismo (GRAHAME-SMITH; ARONSON, 2004).
Alterações em outras etapas da farmacocinética também são estudadas,
sendo possível ocorrer na absorção e distribuição, por exemplo. Os transportadores
ativos na membrana celular podem ser responsáveis pela absorção e eliminação de
vários medicamentos e podem apresentar polimorfismos genéticos que alterem sua
expressão ou conformação, afetando a afinidade com o substrato. A glicoproteína-P,
por exemplo, tem sido bastante estudada e já foram identificados mais de 28
variantes genéticas que afetam a expressão e função desses transportadores, que
são utilizados por inibidores de proteases, fármacos utilizados no tratamento do HIV
(METZGER, 2006).
5.1.1. Sensibilidade ao suxametônio
A colinesterase plasmática, também chamada de pseudocolinesterase, é uma
enzima existente no plasma que hidrolisa ésteres de colina, como a acetilcolina. É
um tetrâmero que consiste em 4 subunidades monoméricas idênticas que não
apresenta papel fisiológico importante, tanto que sua ausência é tolerada pelo
organismo, porque outra enzima, a acetilcolinesterase, destrói a acetilcolina nas
sinapses colinérgicas e junções musculares (LIMA, 1996c; THOMPSON; McINNES;
WILLARD, 1993a; VOGEL; MOTULSKY, 2000c).
Uma importante deficiência, no entanto, é verificada quando alguns indivíduos
são submetidos à succinilcolina (também chamada de suxametônio), que é um
bloqueador neuromuscular, agindo na pós-sinapse por mimetização do transmissor,
com bloqueio por despolarização. Este fármaco é indicado para a produção de
relaxamento muscular durante anestesia geral. O suxametônio possui estrutura
semelhante à da acetilcolina, sendo normalmente metabolizado rapidamente no
fígado pela pseudocolinesterase plasmática. Possui meia-vida de cerca de 2
minutos, por isso possui brevidade de ação. Essas pessoas, com enzima deficiente,
apresentam apnéia prolongada (GIESBRECHT; OGA, 1994; LIMA, 1996c;
OLIVEIRA, 1994).
A presença de atividade anormal da colinesterase plasmática provoca ação
prolongada do fármaco, de até meia hora ou mais, podendo impedir a respiração
47
normal e acarretando problemas durante a cirúrgia. Para não apresentar risco de
vida ao paciente, deve ser fornecida uma ventilação pós-operatória mecânica
durante a paralisia prolongada (LIMA, 1996c; RIES; SUTTER; SUTTER, 1999;
THOMPSON; McINNES; WILLARD, 1993a).
Estudos revelam que esses pacientes apresentam colinesterases atípicas
provenientes de uma herança genética, com caráter autossômico recessivo,
determinada por um par de alelos dominantes Eu (forma usual) e Ea (forma atípica).
O gene para a enzima está situado no cromossomo 3, e é chamado de BCHE.
Varias mutações foram detectadas e caracterizadas. A variante mais comum é o
alelo atípico A, causada por uma mutação de sentido trocado, que é observada em 3
a 4% da população branca no estado heterozigoto sendo rara em populações de
origem oriental ou africana (RANG; DALE; RITTER, 2001e; LIMA, 1996c, VOGEL;
MOTULSKY, 2000c).
Segundo Brody (1997) a variação na atividade da pseudocolinesterase, no
geral, possui freqüência universalmente distribuída com freqüência de
aproximadamente 2% em muitas populações, mas é rara em negros, filipinos e
japoneses.
A ausência completa de atividade da enzima é notada em quadros
denominados alelos silenciosos (VOGEL; MOTULSKY, 2000c).
A vantagem observada nessa alteração que justificaria a alta freqüência do
gene mutante é a resistência à ação tóxica da solanina, um alcalóide presente em
batatas e tomates que é capaz de inibir a colinesterase normal. A enzima atípica é
menos sensível (LIMA, 1996c).
Existe uma outra variação nesta enzima, encontrada mais raramente, que a
torna várias vezes mais ativa, provocando uma resistência a succinilcolina que é
metabolizada muito rapidamente (BRODY, 1997).
A condição da colinesterase é, geralmente, avaliada utilizando benzoilcolina
como substrato e inibindo a atividade da enzima com um inibidor (dibucaína ou
fluoreto, por exemplo). A inibição reduzida da atividade identifica a enzima atípica
resistente aos dois inibidores (VOGEL; MOTULSKY, 2000c).
48
5.1.2. Deficiência na hidroxilação da difenil-hidantoína
O anticonvulsivante difenil-hidantoína é metabolizado no fígado por uma
hidroxilase que o converte num metabólito inativo, excretado pelos rins. São
conhecidos indivíduos que metabolizam este fármaco muito mais lentamente do que
o esperado, tendendo a desenvolver sintomas de superdose tóxica, nistagmo, ataxia
e sonolência com doses usuais da droga. Este fato é explicado por uma hidroxilação
deficiente que provoca acúmulo do fármaco no organismo. Essa deficiência é
geneticamente determinada, e suspeita-se de defeito estrutural da enzima
hidroxilase hepática (ANTONINI, 1993; OTTO; OTTO, FROTA-PESSOA, 1998).
Estes efeitos podem ocorrer com indivíduos que possuem a enzima normal,
mas possuem outra deficiência (explicada na seção 5.1.6) sendo acetiladores lentos,
quando utilizam a isoniazida, pois o acúmulo deste fármaco inibe a hidroxilação da
difenil-hidantoína (OTTO; OTTO, FROTA-PESSOA, 1998).
5.1.3. Deficiência na CYP2C9
A varfarina é um anticoagulante amplamente utilizado para a prevenção de
eventos tromboembólicos e é metabolizado pela isoforma CYP2C9 do citocromo
P450 (METZGER; SOUZA-COSTA; TANUS-SANTOS, 2006).
Alguns indivíduos apresentam uma variante alélica desta enzima, resultando
em menor afinidade, conseqüentemente apresentam acentuada redução da
tolerância à varfarina. Ocorre diminuição na taxa de degradação da droga, sendo
necessária a administração de doses menores que as usuais. Um dos polimorfismos
conhecidos capazes de causar esse efeito é a substituição de uma cisteína por uma
arginina no aminoácido 144 da enzima CYP2C9 (CORREIA, 2003; SANDRIM;
REZENDE; TANUS-SANTOS, 2006).
Outra variante da enzima apresenta uma isoleucina substituindo uma leucina
no resíduo 359 da CYP2C9 e os portadores metabolizam a varfarina mais
lentamente, levando a um aumento dos níveis plasmáticos do anticoagulante,
aumentando o risco de sangramento (SANDRIM; REZENDE; TANUS-SANTOS,
2006).
Esta enzima também é responsável pelo metabolismo dos antiinflamatórios
não-esteroidais. Alterações no alelo do CYP2C9 estão relacionadas com alterações
49
na farmacocinética do celecoxib, ibuprofeno, tenoxicam e peroxicam (CORREIA,
2003).
5.1.4. Polimorfismo na CYP2C19
A presença de uma mutação em único par de bases no éxon 5 do gene
CYP2C19, onde ocorreu a substituição de uma base guanina por adenina, resulta na
criação de um sitio de junção aberrante, alterando o mRNA formado e,
conseqüentemente, na formação de uma proteína não-funcional truncada. Esse
polimorfismo é verificado quando o indivíduo utiliza a mefentoína, droga
anticonvulsivante bem absorvida por via oral que é metabolizada no fígado através
de hidroxilação aromática estereosseletiva. Esse indivíduo apresenta sinais de
sedação profunda e ataxia após doses que são bem toleradas pelos indivíduos com
enzima normal (CORREIA, 2003).
A biotransformação normal consiste na hidroxilação da (S)-mefentoína
seguida da glicuronidação e rápida excreção, enquanto a (R)-mefentoína sobre N-
desmetilação lenta a nirvanol antes da excreção. Nos metabolizadores deficientes
ambas as formas são desmetiladas a nirvanos antes da excreção. Esse polimorfismo
é herdado como caráter autossômico recessivo e ocorre em 3-5 % dos caucasianos
e em 18-23% das populações japonesas (CORREIA, 2003).
A isoforma CYP2C19 também é o principal responsável pela
biotransformação dos inibidores da bomba de prótons, fármacos utilizados para
tratamento de úlceras pépticas, refluxo gastroesofágico e em combinação com
antibióticos para erradicar Helicobacter pylori. Metzger (2006) relata existir oito alelos
que resultam em três diferentes fenótipos: metabolizadores lentos, extensivos
heterozigóticos e extensivos. Com essa diferenciação a mesma dose do inibidor da
bomba de prótons produz uma maior exposição ao medicamento em
metabolizadores lentos do que em extensivos. Desta forma, a genotipagem da
CYP2C19 poderia auxiliar no tratamento destes fármacos, principalmente em
indivíduos com o fenótipo de metabolizadores extensivos que necessitam de doses
maiores (METZER, 2006).
50
5.1.5. Deficiências na CYP2D6
O CYP2D6 é uma isoforma do citocromo P450 que é responsável pela reação
de fase I de diversas substâncias, entre elas a debrisoquina, um agente hipotensor
terapeuticamente obsoleto, mas que ainda é útil por ser indicador de várias outras
drogas metabolizadas pela mesma isoforma. A debrisoquina é um fármaco
bloqueador de neurônio adrenérgico usado como anti-hipertensivo arterial cuja
biotransformação consiste na hidroxilação a metabólito inativo, no fígado pela
CYP2D6 (BRODY, 1997; RANG; DALE; RITTER, 2001e).
Algumas pessoas não metabolizam bem esta droga por apresentar ligação
ineficaz do substrato com a enzima. Este defeito é causado pela expressão
deficiente de uma proteína (BRODY, 1997; CORREIA, 2003).
Esta variação é transmitida com caráter autossômico recessivo e pode ser
expressa em qualquer uma das múltiplas transformações metabólicas que um
composto deve sofrer. Está presente em 3-10% dos indivíduos brancos, que quando
utilizam a debrisoquina apresentam uma hipotensão grave e prolongada (CORREIA,
2003; SITAR, 1999; VOGEL; MOTULSKY, 2000c).
O grupamento do gene CYP2D6 está situado no cromossomo 22q11.2 e
consiste em 4 genes, sendo 3 não expressos e apenas um funcional (D6). Foram
verificados vários alelos, cerca de oito, no lócus D6 e sabe-se que as mutações que
comprometem o funcionamento enzimático são causadas por deleções diferentes
(VOGEL; MOTULSKY, 2000c).
Esse tipo de variação pode gerar uma incapacidade de demetilação da
codeína causando ausência de resposta analgésica. Ocorre interferência, também,
na biotransformação de antidepressivos tricíclicos e metabolismo oxidativo de muitas
outras drogas como os antagonistas β-adrenégicos (metoprolol, por exemplo, causa
5 vezes mais efeitos colaterais em indivíduos considerados metabolizadores lentos
para a enzima CYP2D6). Outras drogas são metabolizadas por essa isoforma do
P450, mas não estão no mercado devido a reações adversas, supostamente
causadas por este polimorfismo (SANDRIM; REZENDE; TANUS-SANTOS, 2006;
VOGEL; MOTULSKY, 2000c).
Outra variação encontrada no CYP2D6 é a presença de variantes alélicas
com até 13 cópias gênicas em série que resulta em metabolismo ultra-rápido de
51
outras drogas como a nortriptilina e a codeína. No caso da nortriptilina é necessário
o aumento da dose para manutenção da eficácia. A codeína é um pró-fármaco que
sendo biotransformado mais rapidamente tem seus efeitos colaterais aumentados
(CORREIA, 2003; GUTIÉRREZ, 2004).
5.1.6. Polimorfismo da acetilação
A acetilação é uma reação realizada para aumentar a hidrossolubilidade das
drogas e outros agentes, facilitando, conseqüentemente, sua excreção. A velocidade
de acetilação depende de traço herdado que se denomina fenótipo acetilador. Os
acetiladores lentos são homozigotos para um gene recessivo. A herança é
autossômica, sendo a acetilação rápida dominante. (BRODY, 1997;
WANNAMACHER; FUCHS, 1998a; THOMPSON; McINNES; WILLARD, 1993a).
Sabe-se, atualmente, que os fenótipos de acetilação decorrem de dois alelos
principais da enzima arilamina-N-acetiltransferase hepática, chamados de NAT1 e
NAT2, presentes no cromossomo 8. As variantes que contribuem para inativação
lenta estão relacionadas com o gene NAT2 e já foram identificadas três variantes
principais: M1, M2 e M3. Os japoneses, por exemplo, não apresentam a variante M1,
por isso verificam-se poucos acetiladores lentos nessa população (VOGEL;
MOTULSKY, 2000c).
A freqüência dos dois alelos possui diferenças étnicas acentuadas, por
exemplo: enquanto uma minoria das populações asiáticas tem o fenótipo de
acetilação lenta, 50% dos negros americanos e até 65% dos brancos são
homozigotos acetiladores lentos (THOMPSON; McINNES; WILLARD, 1993a).
O defeito dos acetiladores lentos parece ser causado pela diminuição na
síntese da enzima acetiltransferase e não por uma formação anormal. Os
acetiladores lentos apresentam uma redução substancial da quantidade de
arilamina-N-acetiltransferase no fígado (CORREIA, 2003; THOMPSON; McINNES;
WILLARD, 1993a).
A alteração na reação de acetilação pode ser verificada após administração
de diversas drogas como hidralazina, procainamida, clonazepam, nitrazepam,
sulfonamidas, dapsona e fenilzina (BRODY, 1997; LIMA, 1996c).
52
A droga na qual a diferença no tipo de acetilação é mais estudada é a
isoniazida, um fármaco primário no tratamento da tuberculose, descoberta por volta
de 1952, com grande eficácia quanto à ação micobacteriana. A velocidade de
acetilação não tem influência sobre o tratamento das pessoas tuberculosas desde
que a dose do medicamento seja ajustada (SERTIÉ; BASILE; SILVA, 1994; LIMA,
1996c).
Durante a biotransformação a isoniazida sofre conjugação com
acetilcoenzima A, formando acetilisoniazida. Sua meia-vida pode ser 1,5 hora em
acetiladores rápidos e de 3 horas para os acetiladores lentos (PAGE, 1999).
A acetilação lenta é responsável por reações hematológicas e pelos efeitos
tóxicos, como neuropatia periférica, em pacientes tratados com isoniazida e o lúpus
eritematoso durante o tratamento com sulfassalazina ou hidralazina. A neurite
periférica pode ser evitada pela piridoxina, sem haver interferência na atividade dos
fármacos (ANTONINI, 1993; BRODY, 1997).
5.1.7. Polimorfismo da tiopurina metiltransferase (TPMT)
A tiopurina metiltransferase é uma enzima metabolizadora de xenobióticos,
sendo capaz de metabolizar uma grande variedade de substâncias chamadas de
tiopurinas, entre elas mercaptopurina, tioguanina e azatioprina. Esses medicamentos
são utilizados como tratamento quimioterápico de leucemias doenças reumáticas e
transplante de órgãos. Como resultado dessa baixa especificidade não é incomum a
ocorrência de interação medicamentosa entre fármacos cujos metabolismos são
criticamente dependentes da mesma enzima. Além disso, essas enzimas também
desempenham papel importante na ativação ou inativação de substâncias com
ações pró ou anticarcinogênicas (GUTIÉRREZ, 2004; SILVA, 2007).
A TPMT exibe polimorfismo genético que determina uma distribuição
populacional trimodal da atividade enzimática medida em eritrócitos, na qual 89%
dos indivíduos possuem atividade enzimática alta, cerca de 11% apresentam
atividade intermediária e 1 em cada 300 indivíduos não apresenta atividade
detectável. Essa distribuição é determinada por herança autossômica co-dominante
de alelos codificando para alta ou baixa atividade enzimática (REIS, 2006).
53
5.1.8. Acatalasemia
Esta é uma doença em que os indivíduos afetados são passíveis de
desenvolverem graves úlceras na boca. Foi descrita originalmente em famílias
japonesas (CLARKE, 1980).
A catalase é uma enzima existente nas hemácias que evita que o peróxido de
hidrogênio formado por bactérias oxide a hemoglobina em ferimentos. Algumas
pessoas não produzem esta enzima e quando expostas ao peróxido de hidrogênio,
(utilizado, normalmente, como anti-séptico em tratamentos odontológicos)
apresentam lesões nas gengivas. Isso ocorre porque a oxidação da hemoglobina
ocasiona privação de oxigênio na área e morte do tecido. Nesse local necrosado as
bactérias se multiplicam, aumentando a produção de peróxido de hidrogênio e
provocando agravamento do quadro. Esse quadro pode resultar na necessidade de
extração de todos os dentes porque se os ossos da mandíbula são infectados ocorre
enfraquecimento dos dentes (LIMA, 1996c).
A característica é herdada segundo um padrão autossômico recessivo; a
consangüinidade é freqüente; o heterozigoto tem nível intermediário da enzima. As
dosagens de catalase feitas em pacientes e seus irmãos (de ambos os sexos)
geralmente mostram uma distribuição trimodal, sendo os valores intermediários
aqueles dos presumíveis portadores do gene. Porém, esta característica nem
sempre é verdade, pois existem várias formas desta doença (CLARKE, 1980; LIMA,
1996c).
5.1.9. Deficiência na acetaldeído-desidrogenase
O álcool, no organismo, é convertido em acetaldeído que é convertido em
acetato. Estas reações ocorrem catalisadas pela enzima acetaldeído-desidrogenase,
que pode se apresentar em formas com maior ou menor afinidade pelo acetaldeído,
e assim, os indivíduos podem acumular mais ou menos dessa substância no
sangue. O aumento da concentração de acetaldeído aumenta os efeitos
desagradáveis como o rubor facial, hipertensão e náuseas. Nesse quadro, a
tendência é que esses efeitos inibam o consumo de álcool (LIMA, 1996c).
54
Em outros indivíduos existe uma isoforma da enzima com ação reduzida,
resultando no acúmulo do acetaldeído e aumentando o efeito euforizante, podendo
haver estímulo do consumo (LIMA, 1996c; RANG; DALE; RITTER, 2001e).
Cerca de 50% dos japoneses e coreanos têm deficiência da ALDH1, forma
inativa da enzima. A forma de herança ainda não está esclarecida.
5.2. Principais variações genéticas que interferem na farmacodinâmica
Normalidades bioquímicas ou fisiológicas, presentes em alguns indivíduos, os
tornam particularmente sensíveis ou resistentes aos efeitos de determinados
fármacos (GRAHAME-SMITH; ARONSON, 2004).
5.2.1.Variações no sitio de ação
5.2.1.1. Sensibilidade ao propranolol
Indivíduos chineses são consideravelmente mais sensíveis aos efeitos
cardiovasculares do propranolol, enquanto os negros são menos sensíveis. Sabe-se
que os chineses metabolizam mais rapidamente a droga e ainda assim apresentam
maior sensibilidade, sugerindo que a variação está relacionada a diferenças
farmacodinâmicas na sensibilidade no nível dos receptores β-adrenérgicos ou além
deles. As variações presentes não estão esclarecidas (RANG; DALE; RITTER,
2001e).
5.2.1.2. Polimorfismos dos receptores β2-adrenégicos
Os receptores β2-adrenégicos podem apresentar vários polimorfismos
caracterizados por substituição de base única, que são responsáveis por alterações
funcionais e no acoplamento destes receptores. Pacientes homozigotos para uma
variação de aminoácidos em dois códons (16 e 27) apresentam maior
dessensibilização dos receptores após infusão continua de isoproterenol e reduções
na venodilatação após 90 minutos de infusão continua deste fármaco. A substituição
55
de aminoácidos apenas no códon 16 modula a resposta ao albuterol em pacientes
asmáticos (METZGER, 2006).
5.2.1.3. Hipertermia maligna
A hipertermia maligna é um quadro clínico caracterizado pela rápida elevação
da temperatura corpórea, rigidez muscular progressiva e morte por parada cardíaca
em indivíduos suscetíveis após utilização de anestésicos como éter, halotano e
óxido nitroso e do relaxante muscular suxametônio (LIMA, 1996c; RANG; DALE;
RITTER, 2001e).
É uma tendência herdada como dominante, referente, na maioria das vezes,
ao gene localizado no braço longo do cromossomo 19, mas alterações em outros
cromossomos também foram descritas (THOMPSON; McINNES; WILLARD, 1993a;
VOGEL; MOTULSKY, 2000c).
Suspeita-se de defeito básico no metabolismo ou transporte do íon cálcio, que
é o principal regulador da contração e metabolismo muscular. O receptor de
rianodina, presente na membrana do retículo sarcoplasmático e responsável pela
liberação do íon, é provavelmente a proteína mutante responsável. Essa mutação
provoca alteração funcional do receptor tornando-o muito mais permeável ao cálcio
na presença de algumas substâncias (FERREIRA, 2007; THOMPSON; McINNES;
WILLARD, 1993a).
Os outros genes que podem apresentar mutações capazes de desencadear a
hipertermia maligna são: MHS2 (cromossomo 17, gene do canal de sódio do
músculo esquelético adulto), MHS3 (cromossomo 7, gene da subunidade a2/D do
receptor di-hidropiridina), MHS4 (cromossomo 3, gene ainda não identificado),
MHS5 (cromossomo 1, gene da subunidade a1 do receptor di-hidropiridina) e MHS6
(cromossomo 5, gene ainda não identificado), mas seus mecanismos não estão
totalmente esclarecidos (SILVA, et. al., 2000).
A ocorrência de morte de um Indivíduo após anestesia deve servir como
alerta para os familiares (LIMA, 1996c).
A prevenção ou redução da intensidade da resposta no caso de um episódio
inesperado é feita com o dantroleno sódico, droga que inibe a contração muscular
ao impedir a liberação de cálcio pelo reticulo sarcoplasmático. Esta droga reduz em
56
10% a mortalidade dos casos, mas apresenta baixa solubilidade, sendo de difícil uso
clínico, além de apresentar alto custo. A morte é inevitável na maioria dos casos não
diagnosticados precocemente ou quando o tratamento adequado não é rapidamente
iniciado (FERREIRA, 2007; RANG; DALE; RITTER, 2001e).
Em geral, a hipertermia maligna incide a cada 50 mil anestesias realizadas
em adultos e a cada 15 mil anestesias aplicadas a crianças, podendo ocorrer em
extremos de idade, mas estes episódios são raros. A consangüinidade pode
aumentar o número de indivíduos susceptíveis em uma determinada população.
Esse polimorfismo é relatado em todo o mundo e afeta todos os grupos raciais. A
susceptibilidade ocorre igualmente em ambos os sexos, ainda que as crises sejam
mais comuns em homens. A incidência pode ser maior que a referida na literatura,
visto que em muitos episódios o quadro clínico é discreto e cerca de 50% dos
susceptíveis têm antecedentes de exposição a agentes desencadeantes, sem
qualquer manifestação da doença (UNIFESP/EPM, 2005).
5.2.1.4. Resistência a anticoagulantes cumarínicos
Tem sido relatada, desde a década de 70, variação genética onde se verifica
que alguns pacientes respondem de forma pouco eficaz a ação de anticoagulantes
cumarínicos. Trata-se de uma resistência hereditária, condicionada por um gene
autossômico dominante, onde os pacientes afetados necessitam de 5 a 10 vezes a
dose normal média desses fármacos (GIESBRECHT, OGA, 1994; OTTO; OTTO;
FROTA-PESSOA, 1998; SMITH; MILLS, 1997).
Esses mesmos indivíduos são, aproximadamente, 20 vezes mais sensíveis
que as normais aos efeitos de antídotos de vitamina K (ANTONINI, 1993).
Normalmente, os anticoagulantes atuam sobre os fatores de coagulação,
diminuindo sua formação pelo fígado através de ação antimetabólica, bloqueando o
aproveitamento da vitamina K. (ALMEIDA, 1994).
Não existe variação no metabolismo dos anticoagulantes. A resistência é,
provavelmente, causada pela existência de uma proteína tissular geneticamente
alterada que regula a síntese, no fígado, de fatores II, VII, IX e X da coagulação
sangüínea (ANTONINI, 1993).
57
5.2.2. Variações que provocam reações adversas
Alguns caracteres hereditários não diretamente relacionados com o
metabolismo de drogas podem mudar a condição celular de tal maneira que tornam
as células vulneráveis a efeitos adversos das drogas (ANTONINI, 1993).
5.2.2.1. Deficiência na glicose 6-fosfato desidrogenase (G6PD)
Existe uma deficiência hereditária da enzima glicose 6-fosfato desidrogenase,
que é uma enzima eritrocitária necessária para a redução da glutationa oxidada,
sendo que a forma reduzida é necessária para a integridade do eritrócito. A
glutationa é um tripeptídeo presente na estrutura da hemácia. Nesta deficiência a
enzima é sintetizada corretamente, mas sua atividade é reduzida (LIMA, 1996c;
GIESBRECHT; OGA, 1994).
Os indivíduos que possuem essa deficiência apresentam episódios
hemolíticos quando submetidos a drogas que necessitam de redução, como
acetofenitidina, cloranfenicol, cloroquina, sulfonamidas, ácido para-aminossalicílico,
análogos da vitamina K, a isoniazida em acetiladores lentos e a primaquina
(BRODY, 1997).
A anemia hemolítica foi identificada como complicação ocasional de uma
droga antimalárica, a pamaquina, logo que essa foi introduzida na Medicina, em
1925. Inicialmente, pensou-se que a anemia fosse devida a algum mecanismo de
hipersensibilidade ou de imunidade, mas não foi descoberto qualquer anticorpo e
não se conseguiu encontrar explicação para a ocorrência da anemia hemolítica nos
indivíduos sensíveis (CLARKE, 1980).
Durante a segunda guerra mundial, após advento de amplo esquema de
tratamento da malária utilizando primaquina, percebeu-se que 10% dos soldados
negros norte-americanos apresentavam anemia hemolítica após o tratamento (LIMA,
1996c; GIESBRECHT; OGA, 1994).
A enzima glicose-6-fosfato desidrogenase é responsável pela retirada de
hidrogênio da glicose-6-fosfato. Este hidrogênio é usado na redução da glutationa
(LIMA, 1996c).
58
2GSH NADP Glicose
G6PD Glicose-6-fosfato G6PD
GSSG NADPH2 6-fosfo-gliconato
Onde: GSH – Glutationa reduzida Via das pentoses
GSSG – Glutationa oxidada
Figura 9: Reações catalisadas pela glicose-6-fosfato desidrogenase.
Nas pessoas sensíveis, a redução da glutationa ocorre de forma diminuída,
mas suficiente para manter a vida do indivíduo. Ao utilizar um medicamento que
“rouba” os átomos de hidrogênio do NADPH2, que seriam utilizados para a redução
da glutationa, ocorre lesão oxidativa que resulta em hemólise. Isso pode ocorrer com
mais de 300 drogas que necessitam da redução para serem excretadas. Pode
acontecer também após o consumo da fava Vicia faba. Nesse caso a deficiência
enzimática provoca o favismo, uma anemia hemolítica acentuada (LIMA, 1996c;
THOMPSON; McINNES; WILLARD, 1993a).
A deficiência da glicose-6-fosfato desidrogenase é comum em toda região
mediterrânea da Europa, especialmente na Sardenha, entre os judeus do Oriente
Médio e em certas populações africanas, onde 4% dos homens têm essa
deficiência. É o defeito enzimático patogênico mais comum no homem, afetando
cerca de 400 milhões de pessoas no mundo (LIMA, 1996c; THOMPSON; McINNES;
WILLARD, 1993a).
O lócus G6PD é particularmente mutável de modo que a enzima é bastante
heterogênea existindo mais de 400 variedades classificadas. Esse lócus está situado
próximo à extremidade do braço longo do cromossomo X, na banda Sq28. A
localização no cromossomo X significa que é uma característica dominante ligada ao
sexo, tendo penetrância incompleta porque filhas “intermediárias” e filhos sensíveis
têm, às vezes, pais aparentemente normais (CLARKE, 1980; VOGEL; MOTULSKY,
2000c).
59
Dentre as muitas variações encontradas, as mais comuns são representadas
por A,B, A- e B-, sendo que as duas últimas são as enzimas que apresentam menor
atividade. Além disso, a variante A- apresenta baixa estabilidade, sua produção,
geralmente, não é afetada, mas sua presença diminui rapidamente conforme a
hemácia envelhece. Neste caso, após a ingestão de drogas que necessitam de
redução, os pacientes sofrem hemólise que cessa, pois as hemácias jovens
possuem enzimas G6PD que ainda apresentam atividade, por isso é caracterizada
como hemólise autolimitante (THOMPSON; McINNES; WILLARD, 1993a; VOGEL;
MOTULSKY, 2000c).
5.2.2.2. Deficiência de glutationa redutase
A enzima glutationa redutase, presente nos eritrócitos, pode apresentar um
defeito proveniente de uma herança autossômica dominante. Esta deficiência pode
causar diretamente uma diminuição da glutationa reduzida e a, conseqüente,
hemólise após ação de agentes oxidantes, os mesmos que precipitam hemólise em
indivíduos com deficiência de G6PD. Pode apresentar risco, também o uso de
varfarina e de fenilbutazona (GRAHAME-SMITH; ARONSON, 2004).
5.2.2.3. Deficiência de metemoglobina redutase
Existe um complexo de enzimas, presentes nos eritrócitos, com função de
evitar o acúmulo de metemoglobina, entre elas a mais importante é a enzima NADH-
dependente. Alguns indivíduos podem apresentar deficiência neste complexo
enzimático e a redução de metemoglobina à hemoglobina não ocorre de modo
eficiente. Nos indivíduos normais essa redução ocorre rapidamente mesmo após
exposição a drogas oxidantes, como dapsona, primaquina, sulfonamidas, que
aumentam a formação de metemoglobina, que compromete a liberação de oxigênio
aos tecidos, o resultado consiste em hipóxia tecidual. A herança deste defeito é
autossômica recessiva (GRAHAME-SMITH; ARONSON, 2004).
5.2.2.4. Ataques de porfirias
A porfiria é uma doença herdada geneticamente que acomete indivíduos
heterozigotos, sendo caracterizada por crises intermitentes de dores abdominais,
60
polineurites e transtornos psicológicos diversos. Essas crises podem ser
desencadeadas por diversos fatores entre eles medicamentos como os barbitúricos,
os antimaláricos, as sulfas e contraceptivos de uso oral. Outra característica da
doença é a diminuição da atividade da enzima uroporfirinogênio sintetase presente
nas hemácias e responsável pela degradação de uroporfirias (pigmentos). Indivíduos
com a atividade reduzida dessa enzima excretam urina vermelha (LIMA, 1996c).
A principal deficiência presente nos indivíduos com porfiria é a de uma das
enzimas necessárias para a síntese do heme e conseqüentemente ocorre acúmulo
de seus precursores contendo porfirinas, que resulta nos ataques agudos (VOGEL;
MOTULSKY, 2000c).
Os fármacos que são capazes de desencadear as crises de porfirias são
drogas capazes de induzir as enzimas oxidases hepáticas do P450 e função mista.
Essa indução ocorre principalmente sobre a ALA-sintetase, enzima hepática
responsável pela síntese das porfirinas a partir do ácido gama-amino-levulínico,
aumentando a produção e conseqüente acúmulo de porfirina (LIMA, 1996c; VOGEL;
MOTULSKY, 2000c).
5.2.2.5. Glaucoma por corticosteróide
Glicocorticóides causam hipertensão ocular em pessoas sensíveis. Com o
uso diário de gotas oftálmicas de corticosteróides ocorre o aumento da pressão
intra-ocular. Essa elevação possui uma distribuição trimodal e pode ser pequena,
média ou alta, sendo a elevação pequena mais comum, e a alta elevação ocorrendo
em apenas 5% dos casos. O risco de glaucoma aumenta nos pacientes com
acentuada elevação. (GRAHAME-SMITH; ARONSON, 2004; LIMA, 1996c).
A herança do alelo anormal é autossômica recessiva e acredita-se estar
relacionada com a presença de receptores de corticóides mais sensíveis. O
glaucoma secundário a corticóide de depósito tende a ser de início tardio, de longa
duração e difícil controle (FINAMOR et al., 2003; GRAHAME-SMITH; ARONSON,
2004).
61
5.3. Aplicações e perspectivas
A farmacogenética, como fruto do seqüenciamento do genoma humano,
ganhou destaque no Brasil e no mundo, com promessas de reduzir os efeitos
colaterais por meio de um tratamento individualizado. Neste sentido, com a análise
da expressão gênica e testes clínicos de drogas, a farmacogenética espera
conhecer as relações entre genes e processos de determinados grupos de
pacientes, obtendo assim mais eficácia e menos reações adversas (KANASHIRO;
SOYAMA, 2006).
Pode ser uma ferramenta útil no desenvolvimento de novos medicamentos
pelas indústrias farmacêuticas, facilitando o processo de aprovação de um
medicamento através da realização de testes com populações caracterizadas
geneticamente. Este procedimento traria um maior sucesso no teste de novos
medicamentos e reduziria os custos e riscos, além do tempo gasto para aprovação
de um medicamento novo. A farmacogenética poderia, também reavaliar fármacos
que foram rejeitados anteriormente, mas podem atender a parcelas específicas da
população (MATZGER, 2006).
A assistência a pacientes com reações tóxicas a drogas ou substancias
químicas deve incluir, quando possível, uma avaliação da condição farmacogenética
do paciente e seus familiares e uma informação genética apropriada sobre os riscos
em potencial de certas drogas (THOMPSON; McINNES; WILLARD, 1993a).
A idéia de individualização do tratamento deve ser vista com cautela, pois não
significa que cada um vá receber uma nova droga em uma dose diferente.
Provavelmente essa idéia de prescrição a partir das características genéticas dos
pacientes poderá se aplicar a apenas alguns medicamentos (KANASHIRO;
SOYAMA, 2006).
Existe, também, uma preocupação com aspectos éticos envolvidos nas
decisões de desenvolvimento de drogas mais úteis a determinados grupos étnicos
de maior poder econômico, em detrimento daqueles mais desprotegidos
socialmente. Isto porque se sabe que vários dos polimorfismos genéticos
conhecidos apresentam marcantes diferenças quanto a sua distribuição entre
diferentes grupos raciais ou étnicos (SANDRIM; RESENDE; TANUS-SANTOS,
2006).
62
6. Ramos da Farmacogenética
O avanço da farmacogenética, com o estudo do significado clínico e biológico
das variações genéticas que afetam a susceptibilidade a doenças e a resposta às
drogas, promove a ramificação desta ciência para analisar individualmente como a
herança genética pode predispor ao desenvolvimento de doenças especificas e
como o tratamento destas pode ser influenciado (SANDRIM; RESENDE; TANUS-
SANTOS, 2006).
6.1. Farmacogenética Cardiovascular
As doenças cardiovasculares têm sido consideradas como fator importante na
saúde pública, principalmente pelo aumento na expectativa de vida da população de
um modo geral, causado por alterações no estilo de vida e nos hábitos alimentares.
Mas em oposição a este quadro, a mortalidade causada por essas doenças está
diminuindo devido à pesquisas constantes nesta área (SANDRIM; RESENDE;
TANUS-SANTOS, 2006; FIEGENBAUM; HUTZ, 2006).
O estudo da influência de variações genéticas nas respostas ás drogas
utilizadas nos tratamentos de doenças cardiovasculares pode auxiliar os pacientes
na busca de terapia com menos risco de efeitos adversos (SANDRIM; RESENDE;
TANUS-SANTOS, 2006).
De maneira geral, as principais enzimas envolvidas no metabolismo de
drogas utilizadas no tratamento de problemas cardiovasculares são a CYP3A4,
CYP2D6 e CYP2C9, que são enzimas do sistema citocromo P450, sendo as duas
primeiras as principais. Bloqueadores de canais de cálcio, estatinas e antagonistas
dos receptores tipo 1 de antiotensina II são exemplos de fármacos metabolizados
por essas enzimas (SANDRIM; RESENDE; TANUS-SANTOS, 2006).
Entre os fatores de risco para doenças cardiovasculares estão o aumento dos
níveis de colesterol, principalmente de lipoproteínas de baixa densidade e
triglicérides e a diminuição dos níveis de lipoproteínas de alta densidade. O controle
desses fatores é importante para o controle de doenças do coração. No tratamento,
especificamente, de pacientes que utilizam fármacos hipolipemiantes observam-se
vários subgrupos com respostas diferenciadas, percebendo-se, por exemplo, que
63
mulheres podem apresentar redução de eventos cardiovasculares até duas vezes
mais acentuada que os homens com o uso de pravastatina. Outra diferença
acentuada foi notada em pacientes que usam sinvastatina, verificou-se que entre
eles os que apresentam maior síntese de colesterol endógeno respondem melhor do
que aqueles que apresentam uma síntese menor (FIEGENBAUM; HUTZ, 2006).
A hipertensão arterial é uma doença cardiovascular, considerada um dos
maiores problemas mundiais de saúde pública. Seu tratamento costuma ser
baseado em quatro elementos: mecanismo patogênico dominante (na maioria das
vezes desconhecido), características individuais (idade, sexo, índice de massa
corpórea), doenças associadas, condições socioeconômicas do paciente e
capacidade do agente escolhido de influenciar sobre a morbidade e mortalidade
cardiovascular. Após a escolha e início do tratamento, caso a pressão sanguínea
não atinja os níveis recomendados são tomadas uma das três atitudes: aumento da
dose do medicamento, substituição do fármaco ou associação de medicamentos.
Verifica-se, assim, que atualmente o tratamento da hipertensão é baseado em
“tentativa e erro” e o quadro se agrava porque a resposta aos anti-hipertensivos é
muito variável. Com esse quadro o estudo da farmacogenética torna-se importante
para prever quais pacientes respondem a um tratamento com um dado anti-
hipertensivo (SANDRIM; TANUS-SANTOS, 2006).
No estudo dos fármacos utilizados para a hipertensão foram verificados vários
exemplos da influência de variantes genéticas sobre a resposta a anti-hipertensivos.
Entre eles pode-se citar o polimorfismo da proteína aducina, importante para a
reabsorção de sódio nos túbulos renais. Os indivíduos portadores dessa variante
apresentam maior reabsorção e respondem melhor ao tratamento com diuréticos
tiazídicos (SANDRIM; TANUS-SANTOS, 2006).
O tratamento de dislipidemia pode ser feito com diversas classes terapêuticas
como resinas seqüestrantes de ácidos biliares, inibidores seletivos da absorção de
colesterol, ácido nicotínico e inibidores da 3-hidroxi 3-metilglutaril coenzima-A (HMG
Coa). Dentre os polimorfismos envolvidos na metabolização destes fármacos
destacam-se o alelo CYP3A4*1B, com alteração ocorrida na posição 392, que
provoca alteração nos níveis de LDL após tratamento com atorvastatinas; o alelo
CYP3A5*3, responsável pela não expressão do gene CYP3A5 está associado a
64
variabilidade de resposta em pacientes que utilizam estatinas (FIEGENBAUM;
HUTZ, 2006).
6.2. Psicofarmacogenética
Psicofarmacogenética é o estudo da farmacogenética das drogas de uso
psiquiátrico e sua pesquisa está focada na resposta terapêutica e efeitos adversos
dos antidepressivos e antipsicóticos. A depressão e a esquizofrenia são doenças
freqüentes, crônica, recorrentes e promotoras de desarranjo e custo social extenso.
Para o tratamento dessas doenças existem no mercado muitas drogas disponíveis,
mas 30-50% dos pacientes não respondem ao tratamento e outra parcela expressiva
apresenta efeitos colaterais importantes. Assim como para outras drogas, as
variações no complexo de enzimas do citocromo P450 são importantes causas de
diferenças nas respostas de pacientes. A enzima CYP2D6, responsável pelo
metabolismo de vários antidepressivos tricíclicos, inibidores seletivos de recaptação
de serotonina (ISRS) e antipsicóticos e a enzima CYP2C19, responsável pela
biotransformação de hexobartibal, diazepam, citalopram, imipramina, clomipramina e
amitriptilinas, são as mais importantes expressas polimorficamente (MIRANDA et al.,
2006).
A aplicação da psicofarmacogenética na atividade clínica ainda é rara. Mas,
segundo Miranda et al. (2006), essa situação tende a mudar, principalmente nos
países desenvolvidos, como os Estados Unidos onde o órgão regulador Food na
Drug Administration (FDA) aprovou o uso clínico de um chip que possibilita o teste
dos principais genes polimórficos do citocromo P450 envolvidos com os fármacos da
psiquiatria. Este teste determina os perfis extremos de polimorfismos em CYP2D6 e
CYP2C19 como metabolizadores lentos ou ultra-rápidos, sendo importante para
evitar indicação de drogas que podem ser muito tóxicas ou não apresentar resposta
terapêutica dependendo do polimorfismo presente.
65
6.2.1. Farmacogenética dos antidepressivos
O aparecimento de efeitos adversos em intensidade importante pode
provocar falhas na adesão ao tratamento com antidepressivos, sendo um relevante
aspecto para a resposta do fármaco (LIMA; SOUGEY; VALLADA FILHO, 2003).
São estudados pela psicofarmacogenética, principalmente, genes
relacionados com a farmacocinética, não somente os polimorfismos do citocromo
P450, mas também os genes da N-acetil-transferase da tiopurina metiltransferase e
de moléculas transportadoras de drogas (MIRANDA et al., 2006).
Estão relacionadas com o metabolismo dos antidepressivos as isoformas
CYP2C19, CYP3A4 e CYP1A2 que mediam a desmetilação de antidepressivos
tricíclicos, metabolizando aminas terciárias como imipramina e amitriptilina para
aminas secundárias farmacologicamente ativas como desipramina e nortriptilina. A
isoforma CYP2D6 está envolvida na hidroxilação de antidepressivos tricíclicos e de
inibidores seletivos da recaptação de serotonina para metabólitos inativos (LIMA;
SOUGEY; VALLADA FILHO, 2003).
Entre os transportadores de drogas, a família da glicoproteína-P, presente
nas células intestinais, biliares, renais e nos hepatócitos, apresenta alguns
polimorfismos que são estudados, pois alteram a concentração das drogas no
organismo (MIRANDA et al., 2006).
Os genes relacionados com a farmacodinâmica também são estudados e os
principais são os que medulam o transportador da recaptação de serotonina, os
receptores de serotonina e os genes que estão indiretamente envolvidos na ação de
drogas como os canais iônicos e os neuropeptídeos. O polimorfismo mais estudado
é na região promotora do gene do transportador de 5-HT e consiste na presença ou
ausência de 44 pares de bases, produzindo um alelo longo e uma curto, mais ou
menos, respectivamente, eficientes ao tratamento como ISRS. Uma variação no
gene que codifica a enzima triptofano hidroxilaze, responsável por limitar a
biossíntese de serotonina, também diferencia a resposta aos ISRS (LIMA; SOUGEY;
VALLADA FILHO, 2003; MIRANDA et al., 2006).
O conhecimento acerca da presença ou não de mutações nos genes das
isoformas envolvidas no metabolismo dos antidepressivos ou nos genes codificados
em seus sítios de ação podem fornecer subsídios importantes para ajudar no
66
manejo de dosagens e personalização da escolha das medicações utilizadas para o
tratamento da depressão (LIMA; SOUGEY; VALLADA FILHO, 2003).
6.2.2. Farmacogenética dos antipsicóticos
A esquizofrenia é uma doença psicótica caracterizada por delírios,
alucinações e distúrbio do pensamento, juntamente com isolamento social e
diminuição das respostas emocionais. O tratamento é feitos com drogas
classificadas em duas categorias principais: antipsicóticos típicos e antipsicóticos
atípicos, que diferem na incidência de efeitos colaterais extrapiramidais, na eficácia
no grupo de pacientes resistentes ao tratamento e na eficácia contra os sintomas
negativos, relacionados às repostas emocionais. (RANG; DALE; RITTER, 2001f).
O metabolismo desses fármacos não está tão esclarecido quanto o dos
antidepressivos, mas para os indivíduos metabolizadores lentos para CYP2D6 seria
seguro recomendar prescrição de drogas não dependentes desta via, assim como
os metabolizadores ultra-rápidos deveriam receber doses menores (MIRANDA et al.,
2006).
Segundo Miranda et al. (2006) a variação alélica no gene do receptor de
serotonina 5-HT2A é um fator determinante na resposta clínica a clozapina, estando
associado a coexistência de dois genótipos, T102/- e His 452/His452. Os indivíduos
com esta combinação apresentam melhor resposta.
A clozapina é uma droga atípica que não desencadeia efeitos motores e afeta
apenas neurônio do segmento ventral, sendo,assim como os demais antipsicóticos,
antagonista dos receptores D2, bloqueando também os receptores D4 (RANG; DALE;
RITTER, 2001f).
Os genes envolvidos com a farmacodinâmica dos antipsicóticos são,
principalmente, os que codificam receptores de dopamina e serotonina. São
relatados 12 polimorfismos no receptor D2, sendo que alguns estão relacionados
com melhor resposta ao tratamento com clozapina (MIRANDA et al., 2006).
67
7. Conclusão
O avanço de novas pesquisas e o aumento do conhecimento na área
genética, principalmente com o projeto Genoma Humanos, possibilitou a busca por
polimorfismos com importância para o tratamento farmacológico. Estuda-se
principalmente as alterações relacionadas com a farmacocinética, envolvendo as
alterações enzimáticas que interferem no metabolismo das drogas, mas alterações
em proteínas relacionadas ao transporte também são conhecidas. As variações
genéticas que afetam a farmacodinâmica também são muito importantes e as mais
estudadas são as alterações nos genes que modulam a formação de receptores.
O conhecimento dessas variações, de sua incidência e das principais
populações nas quais são encontradas faz da farmacogenética a ciência que pode
num futuro próximo modificar a terapia das doenças. Possivelmente, a
farmacogenética estimulará a produção de novos fármacos para indivíduos que não
respondem adequadamente aos existentes; resultará na prescrição mais especifica
para os indivíduos, o que se chama de terapia individualizada, reduzindo,
principalmente os efeitos colaterais e respostas indesejáveis. É possível que
futuramente existam testes genéticos para a escolha de fármacos e para a
adequação de esquemas posológicos, diminuindo principalmente os riscos da
farmacoterapia atual, e consequentemente melhorando a qualidade de vida das
pessoas.
Por outro lado, a criação de terapias individualizadas pode resultar em
formação de subgrupos, minoria de pessoas que possui determinada resposta a
fármacos, e que serão sujeitas a discriminação, caso necessitem de tratamentos
mais específicos, mais difíceis ou mais caros.
Será necessária a criação de leis especificas para a utilização dos resultados
dos mapeamentos genéticos, para a regulamentação dos métodos que serão
utilizados para pesquisa e armazenamento dos dados, para que se evite, assim,
problemas éticos e sociais.
Uma vantagem que nosso país possui é a diversidade racial, com a
miscigenação aumenta a chance de investigar todos os grandes grupos étnicos
humanos. É importante que exista um incentivo à essa ciência em busca de um
68
resultado melhor nos tratamentos realizados, otimizando a eficácia dos
medicamentos e evitando seus indesejáveis eventos adversos.
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