Mecanismo de Ação dos Agentes Anti-inflamatórios não-Esteroidais

Os agentes anti-inflamatórios não-esteroidais exercem a sua atividade através da inibição de uma proteína de membrana, chamada ciclooxigenase ou prostaglandina sintase. Essa enzima bifuncional catalisa os eventos iniciais do metabolismo do ácido araquidônico, que levam à síntese dos eicosanóides (moléculas de vinte átomos de carbono – eicosa), tais como as prostaglandinas, a prostaciclina, o tromboxano e os leucotrienos. Esse processo metabólico é conhecido como a cascata do ácido araquidônico. Esse nome está ligado ao fato de que essa ativação enzimática, uma vez iniciada, desencadeia a síntese de uma enorme variedade de substâncias endógenas de grande importância biológica.7,8,9

A enzima ciclooxigenase é codificada por dois diferentes genes.10 A forma de ocorrência geral, conhecida como COX-1, é a responsável pela produção fisiológica, ou constitutiva de prostanóides, que são substâncias endógenas que regulam uma grande quantidade de processos biológicos como:

8 _{a) Higgs, G.A.; Moncada, S.;Vane, J.R. Clin. Rheum. Dis. 1980, 6, 675-693; b) Higgs, G.A.; Salmon, J.A.;}

Henderson, B.; Vane, J.R. P. Natl. Acad, Sci. U.S.A 1987, 84, 1417-1420; c) Vane, J.R. FASEB J. 1987, 46, 89-96; d) Mais informação a respeito do trabalho de Vane, veja: http://www.nobel.se/medicine/laureates/1982/index.html.

9 _{Khanapure, S. P.; Garvey, D. S.; Janero, D. R.; Letts, L.G. Current Topic in Medicinal Chemistry 2007, 7,}

311-40.

10

a) Hla, T.; Nielson, K. Proc. Nat. Acad. Sci. U.S.A. 1992, 89, 7384-7388; b) Holtzman, M.J.; Turk, J.; Shornick, L.P. J. Biol. Chem. 1992, 267, 21438-21445; c) Herschman, H.R. Cancer Metastasis Rev. 1994, 13, 241-245; d) para uma revisão sobre o assunto veja: Griswold, D.E.; Adams, J.L. Med. Res. Rev. 1996, 16, 181-206.

7

citoproteção da mucosa gástrica, regulação do fluxo sanguíneo renal e agregação plaquetária, além de estar implicada na resposta inflamatória. A isoforma dessa enzima, conhecida como COX-2, é dita induzível por ser responsável pela elevada produção de prostaglandinas no sítio onde está ocorrendo o processo inflamatório, sendo esse deflagrado por inúmeros estímulos como: citocinas pró-inflamatórias (interleucina (IL-1β), fator de necrose tumoral (TNFα)), lipopolissacarídeos, mitógenos, fatores de crescimento (do fibroblasto, derivado da plaqueta, epidermal), dentre outros.7 Há uma terceira isoforma da ciclooxigenase, denominada COX-3, que foi descoberta por Simmons e colaboradores11 em 2002, em seus estudos em cérebro canino. Descobriu-se que a COX-3 codifica proteínas com sequencia de amino ácidos completamente diferentes daquelas das COX-1 e COX-2, em roedores e humanos, portanto, a relevância clínica da COX-3 como um alvo terapêutico é questionável.12 Na figura 5, apresentou-se de forma resumida a cascata do ácido araquidônico.

11

a) Chandrasekharam, N. V.; Dai, H.; Roos, K. L.; Evanson, N. K.; Tomsik, J.; Elton, T. S.; Simmons, D. L. Proc Natl Acad Sci USA 2002, 99, 13926-13931. b) Rao, P. N. P.; Knaus, E. E. J Pharm Pharmaceut Sci

2008, 11, 81s-110s. c) Zarghi, A.; Arfaei, S. Iran journal of Pharmaceutical Research 2011, 10, 655-683.

8

Figura 5: A cascata do ácido araquidônico

Fosfolipideos da membrana celular Fosfolipase A₂ CO₂H ácido araquidônico O₂ ciclooxigenase CO2H H H O O CO₂H O O O O O O _CO 2H OOH Tx sintase O O CO2H OH Tromboxano A₂ PG sintase lipooxigenase Leucotrienos PGI sintase Prostaciclina enzima chave O O _CO 2H OH 2e- PGG₂ PGH₂ CO₂H OH CO₂H OH CO₂H OH O OH O HO HO OH PGD2 PGE₂ PGF₂ CO2H OH O PGJ₂ CO₂H OH O PGA₂

9

O reconhecimento do papel desempenhado por essas duas isoformas da ciclooxigenase na cascata do ácido araquidônico e, por conseguinte, no processo inflamatório, motivou uma intensa atividade de pesquisa, que visava notadamente conhecer mais detalhadamente as configurações espaciais dessas ciclooxigenases (figura 6),13 então a COX é constituída por homodímeros e a dimerização é necessária para que haja integridade estrutural e atividade catalítica14. Cada monômero da COX consiste de três domínios estruturais: um pequeno domínio chamado fator de crescimento epidermal (N-terminal), um domínio de ligação e um domínio catalítico amplo e globular (C-terminal), além do sítio ativo da peroxidase que está localizado no lado oposto ao sítio do domínio catalítico15. Os sítios ativos das COX-1 e COX-2 são muito parecidos, mas diferem na presença de um bolsão lateral na COX-2, localizado acima do canal estreito comum às COX, formado pelos aminoácidos arginina- 120/tirosina-355/glutamato-524. Este bolsão lateral é limitado pela valina-523 (isoleucina na COX-1), arginina-513 (histidina na COX-1) e valina-434 (isoleucina na COX-1).15 Na verdade, a COX-2 foi imediatamente identificada como um importante alvo para a descoberta de novos agentes terapêuticos utilizados no combate à inflamação. Essa escolha foi motivada pelo fato de que essa enzima tem um mecanismo do tipo “liga-desliga” no sítio onde está ocorrendo o processo inflamatório.

13_{http://mulla.pri.ee/Kelley's%20Textbook%20of%20Rheumatology,%208th%20ed./HTML/379.htm.} 14 _{Xiao, G.; Chen, W.; Kulmacz, R. J. J. Biol. Chem. 1998, 273, 6801-6811.}

15

a) Picot, D.; Loll, P. J.; Garavito, R. M.; Nature 1994, 367, 243-249. b) Luong, C.; Miller, A.; Barnett, J.; Chow, J.; Ramesha, C.; Browner, M. F. Nat. Struct. Biol. 1996, 3, 927-933. c) Kurumbail, R. G.; Stevens, A. M.; Gierse, J. K.; McDonald, J. J.; Stegeman, R. A.; Pak, J. Y.; Gildehaus, D.; Myiashiro, J. M.; Stallings, W. C. Nature 1996, 384, 644-648.

10

Figura 6: Estrutura espacial das COX-1 e 2

As pesquisas centradas na inibição seletiva da COX-2 levaram ao desenvolvimento de uma nova classe de agentes anti-inflamatórios. Esses novos fármacos exercem a sua atividade através da inibição seletiva da COX- 2, logo são desprovidos dos efeitos colaterais ao nível da mucosa gástrica, tão comum entre os anti-inflamatórios não-esteroidais de primeira geração. Essa importante descoberta inaugurou a segunda geração de agentes anti- inflamatórios não-esteroidais, que são todos inibidores seletivos da COX-2. Não existe mais o interesse em se desenvolver agentes anti-inflamatórios que não tenham essa característica no seu mecanismo de ação. Na figura 7,

11

apresentamos alguns exemplos de agentes anti-inflamatórios que são inibidores seletivos da COX-2.16

Figura 7: Exemplos de anti-inflamatórios inibidores seletivos da COX-2

Na figura 8 apresentamos, de forma resumida, os pontos importantes referentes aos novos anti-inflamatórios não-esteroidais, inibidores seletivos da COX-2, e os comparamos com os de 1a geração (não seletivos).

16

a) Para a preparação do Rofecoxib (Vioox) veja: Prasit, P.; Wang, Z.; Brideau, C.; Chan, C.-C.; Charleson, S.; Cromlish, W.; Ethier, D.; Evans, J.F.; Ford-Hutchinson, A.W.; Gauthier, J.Y.; Gordon, R.; Guay, J.; Gresser, M.; Kargman, S.; Kennedy, B.; Leblanc, Y.; Léger, S.; Mancini, J.; O’Neill, G.P.; Ouellet, M.; Percival, M.D.; Perrier, H.; Riendeau, D.; Rodger, I.; Tagari, P.; Thérien, M.; Vickers, P.; Wong, E.; Xu, L.- J.; Young, R.N.; Zamboni, R.; Boyce, S.; Rupniak, N.; Forrest, M.; Visco, D.; Patrick, D. Bioorg. Med. Chem. Lett. 1999, 9, 1773-1778; b) Para a preparação do Celecoxib (Celebra) veja: Penning, T.D.; Talley, J.J.; Bertenshaw, S,R.; Carter, J.S.; Collins, P.W.; Docter, S.; Graneto, M.J.; Lee, L.F.; Malecha, J.W.; Miyashiro, J.M.; Rogers, R.S.; Rogier, D.J.; Yu, S.S.; Anderson, G.D.; Burton, E.G.; Cogburn, J.N.; Gregory, S.A.; Kobolt, C.M.; Perkins, W.E.; Seibert, K.; Veenhuizen, A.W.; Zhang, Y.Y.; Isakson, P.C. J. Med. Chem. 1997, 40, 1347-1365; c) Para a preparação do Etoricoxib veja: Dubé, D.; Brideau, C.; Deschênes, D.; Fortin, R.; Friesen, R.W.; Gordon, R.; Girard, Y.; Riendeau, D.; Savoie, C.; Chan, C.-C. Bioorg. Med. Chem. Lett. 1999, 9, 1715-1720; Para a preparação do Valdecoxib, veja: d) Sorbera, L. A.; Leeson, P. A.; Castaner, J.; Castaner,R. M. Drugs Future 2001, 26, 133-140. e) Talley, J. J.; Brown,D. L.; Carter, J. S.; Graneto, M. J.; Koboldt, C. M.; Masferrer,J. L.; Perkins, W. E.; Rogers, R. S.; Sha.er, A. F.; Zhang,Y. Y.; Zweifel, B. S.; Seibert, K. J. Med. Chem. 2000, 43, 775-777. f) Goldman, M.; Schutzer, S. Formulary 2002, 37, 68 71, 76; Para a preparação de outros agentes anti-inflamatórios inibidores seletivos da Cox-2 veja: g) Prasit, P.; Black, W. C.; Chan, C. C.; Ford-Hutchinson, A. W.; Gauthier, J. Y.; Gordon, R.; Guay, D.; Kargman, S.; Lau, C. K.; Li, C.-S.; Mancini, J.; Ouimet, N.; Roy, P.; Tagari, P.; Vickers, P.; Wong, E.; Young, R. N.; Zamboni, R. Med. Chem. Res. 1995, 5, 364-374; h) Li, C.-S.; Black, W. C.; Chan, C. C.; Ford-Hutchinson, A. W.; Gauthier, J. Y.; Gordon, R.; Guay, D.; Kargman, S.; Lau, C. K.; Mancini, J.; Ouimet, N.; Roy, P.; Vickers, P.; Wong, E.; Young, R. N.; Zamboni, R.; Prasit, P. J. Med. Chem. 1995, 38, 4897-4905; i) Chan, C. C.; Boyce, S.; Brideau, C.; Ford-Hutchinson, A. W.; Gordon, R.; Guay, D.; Hill, R. G.; Li, C.-S.; Mancini, J.; Penneton, M. J. Pharmacol. Exp. Ther. 1995, 274, 1531-1537; j) Masaki, M.; Matsushita, M.; Wakitani, K. Inflammation Res. 1998, 47, 187-192. O SO₂CH₃ O Rofecoxib (Vioox) N N SO2NH2 CH₃ F3C Celecoxib (Celebra) N SO₂CH₃ Cl CH3 Etoricoxib O N SO₂NH₂ H₃C Valdecoxib

12

Figura 8: Agentes anti-inflamatórios de 1a e 2a gerações.17

Apesar de não apresentarem efeitos colaterais ao nível da mucosa gástrica, os primeiros anti-inflamatórios inibidores seletivos da COX-2, disponibilizados no mercado, apresentavam alguns problemas na velocidade de metabolização biológica e podiam causar danos graves no sistema cardiovascular como: infarto do miocárdio e acidente vascular cerebral.18 O mecanismo básico, que explicaria os efeitos adversos cardiovasculares, estaria associado ao uso de inibidores seletivos da COX-2 que reduziriam a prostaciclina (PGI2), reconhecidamente atero- e vasoprotetora, sem nenhuma

interferência sobre o tromboxano A2 (TXA2), pró-agregante e vasoconstritor,

oriundo da COX-1 plaquetária.19 Estudos sugerem que a toxicidade associada

17 _{http://corticoides.wordpress.com/2012/06/01/influencia-do-cortisol-na-coagulacao-sanguinea/; (figura}

modificada).

18

Ray, W.A.; Stein, M.C.; Daugherty, J.R.; Hall, K.; Arbogast, P.G.; Griffen, M.R. Lancet 2002, 360, 1071- 1073.

19 _{a) Gaetano, G.; Donati, M. B.; Cerletti, C. Trends. Pharmacol. Sci. 2003, 24, 245-252. b) FitzGerald. G. A.}