Linha do Tempo da Química Medicinal: assim nascem os fármacos (Parte XI)

     Entramos na décima primeira parte desta Linha do Tempo da Química Medicinal para registrar a história dos coxibes, fármacos inibidores da cicloxigenase-2 (COX-2), surgidos no final do século XX, mais precisamente em 1999, no Brasil, com o celecoxibe. Os inibidores seletivos de COX-2 foram a grande esperança para o tratamento de quadros inflamatórios crônicos, sem os riscos associados a irritação do trato gástrico, provocado pelos inibidores da isoforma 1. Esta parte corresponde ao segundo capítulo da história dos anti-inflamatórios não esteróides.

     Esta classe de fármacos atua sobre a cicloxigenase (COX), enzima que compete com outras enzimas oxidativas, como a 5-lipoxigenase (5-LOX), pelo mesmo substrato, o ácido araquidônico (AA). A oxidação do AA pela COX, leva à formação do precursor dos icosanóides ou prostaglandinas (PG’s), o endoperóxido de prostaglandina G₂ (PGG₂) que após produzir o PGH₂, por redução da função hidroperóxido em C-15 leva às PG’s ditas primárias PGE₂ e PGF_2alfa. O mesmo intermediário desta cascata biossintética, forma espécies biciclícas como a prostaciclina (PGI₂) e a tromboxana A₂ (TXA₂), importantes moduladores da homeostase vascular, atuando ao nível da agregação plaquetária. Enquanto que a PGI₂ é capaz de desagregar plaquetas, a TXA₂ é potente agregador plaquetário, sendo a primeira mais ativa nas próprias plaquetas e o segundo no endotélio vascular. Não raramente a cascata do ácido araquidônico produz substâncias muito similares estruturalmente, mas com efeitos biológicos opostos. A PGE₂ é um potente agente constritor enquanto que a PGF_2alfa possui propriedades opostas, sendo potente dilatador da musculatura lisa.

Ao observamos ambas estruturas podemos ver que a única diferença reside no grau de oxidação em C-9 que na primeira é uma carbonila enquanto que na segunda é um álcool secundário. A despeito desta similaridade molecular as respectivas respostas biológicas, distintas, se dão por reconhecimento de diferentes biorreceptores. Sabe-se que as PG’s regulam muitas funções biológicas, muitas delas vitais, como participarem do processo de fecundação, do mecanismo celular de citoproteção a nível gástrico, entre outros, desempenhando importante papel na fisiologia celular. Como já documentado aqui, na Parte X desta Linha do Tempo da Química Medicinal, o mecanismo farmacológico de ação do ácido acetilsalicílico (AAS), foi elucidado por John R Vane (Parte VII  desta Linha do Tempo da Química Medicinal) e colaboradores, como sendo a inibição da COX-1 (única isoforma conhecida à época). A compreensão do mecanismo de ação deste fármaco centenário ajudou a entender seus efeitos gastroirritantes, resultantes da inibição da formação de PGE₂ no estômago e, em consequência, a redução do mecanismo de citoproteção celular.

     No início da década de 90, Daniel L. Simmons e colaboradores, do Departamento de Química e Bioquímica da Brigham Young University, Utah, EUA, identificaram uma nova isoforma do complexo enzimático prostaglandina-endoperóxido sintase (PGHS), denominada cicloxigenase-2 (COX-2). Esta segunda isoforma foi identificada como sendo uma isoforma induzida, diferenciando-se da isoforma anteriormente conhecida (COX-1), que era considerada como a isoforma constitutiva. Esta caracterização funcional indicava que a COX-2 estava presente em processos inflamatórios, levando a crer-se que sua inibição seletiva traria benefícios ao tratamento de quadros inflamatórios, crônicos ou não, por não promover efeitos gastroirritantes. A partir de então vários laboratórios de pesquisas, de diferentes indústrias farmacêuticas, começaram a investigar novos padrões moleculares capazes de apresentarem efeitos inibitórios seletivos sobre esta isoforma induzida da COX. Imediatamente a empresa G. D. Searle, Skokie, Illinois, EUA, braço farmacêutico da DuPont-Monsanto, inicia um programa de pesquisas que visava selecionar, em sua coleção de substâncias antiinflamatórias, compostos que seriam ensaiados como inibidores de COX-2, empregando clones da enzima. Dentre os compostos selecionados, que mostraram-se ativos em bioensaios em animais, encontrava-se o DuP-697, derivado bromodiaril-tiofênico funcionalizado, sintetizado nos idos de 1970, como análogo estrutural da fenilbutazona, um composto anti-inflamatório e analgésico conhecido desde 1950 (Geigy) e utilizado na terapêutica com o nome Butazolidina^R. Esta substância nas mãos dos químicos medicinais da Searle originou o derivado SC-58612 (Figura), potente anti-inflamatório ativo por via oral em modelos animais de inflamação, atuando como inibidor seletivo da COX-2. Esta substância possuía um tempo de meia-vida de 12 dias, o que exigiu a introdução de novas modificações moleculares para ajustar suas propriedades farmacocinéticas e permitir seu uso terapêutico com uma posologia adequada. A natureza terfenílica neste composto, representada pelo sistema N-fenil-5-fenilpirazólico (em azul na Figura) imitava o sistema diaril-tiofênico do DuP-697, enquanto que a função sulfonamida assegurava a acidez equivalente a fenóis, distinta daquela dos ácidos carboxílicos, farmacóforos dos inibidores de COX-1. Imaginava-se que modulando o pKa dos novos compostos, poder-se-ia favorecer a seletividade COX-2/COX-1. Desta forma, a modificação molecular eleita, foi a troca do bromo na posição para do núcleo fenílico em C-5 do anel heterociclíco, por um grupamento metila, introduzindo uma nova posição benzílica neste novo composto, reativa ao CYP450, podendo, portanto, ser um sítio vulnerável à oxidação metabólica de fase 1 favorecendo posterior conjugação e eliminação, reduzindo o tempo de meia-vida deste novo inibidor seletivo de COX-2. Assim surge o celecoxibe (SC-58635, Celebra^R), derivado 1,5-diarilpirazólico funcionalizado, que foi lançado no Brasil em 1999, embora tivesse sido descrito por T D Penning e colaboradores, em um manuscrito no Journal of Medicinal Chemistry, em 1997 . O celecoxibe exibe potente efeito analgésico, semelhante à indometacina e ao naproxeno, com índice de seletividade de 30 para a COX-2 em relação à COX-1 (COX-2/COX-1). Outros coxibes têm maior seletividade para COX-2 (e.g. rofecoxibe = 120; etoricoxibe = 106). Em 2001, as vendas mundiais do celecoxibe renderam ca. US$ 3,1 bilhões à Pfizer, que adquiriu a Upjohn-Pharmacia, a quem a Searle já pertencia.

     Estudos com as duas isoformas de COX indicaram a mesma afinidade pelo ácido araquidônico, substrato natural; um elevado grau de homologia, superior a 85% e ao nível do sítio catalítico ciclooxigenase pequenas variações em alguns amino-ácidos. Vale mencionar que a COX tem duas atividades enzimáticas: uma oxidativa, dita cicloxigenase e outra peroxidase, que reduz o hidroperóxido a álcool em C-15. A diferença observada no sítio cicloxigenase reside, por exemplo, na presença de um resíduo valina na posição 523 da COX-2, enquanto que a COX-1 tem um resíduo isoleucina nesta posição. Esta diferença representada apenas pela presença de um grupamento metila a mais no sítio da COX-1, uma vez que valina e isoleucina são amino-ácidos homólogos lineares, com a valina tendo a fórmula C₅H₁₁NO₂, enquanto que a isoleucina C₆H₁₃NO₂, faz com que a isoforma 1 tenha uma cavidade menor no sítio catalítico cicloxigenase, resultado da presença do amino-ácido de maior volume molecular, enquanto que no sítio de reconhecimento molecular equivalente da COX-2, pela presença do amino-ácido isoleucina de menor volume molecular, haja uma cavidade de interação secundária, suplementar, com maior tolerância estérica (Figura). Estas diferenças estruturais explicam a seletividade dos coxibes pela isoforma 2, pois, em geral são fármacos de maior volume molecular devido ao sistema terfenílico que possuem.

      Os coxibes representaram importante capítulo na terapia das doenças inflamatórias. Entretanto, as expectativas originais não foram correspondidas, pois a COX-2 mostrou-se uma isoforma constitutiva no músculo cardíaco, o que provocou a retirada do mercado de praticamente todos os coxibes muito seletivos. Assim que o rofecoxibe (Vioxx^R), foi retirado pela Merck, em 2004, e o etoricoxibe (Arcoxia^R), também da Merck, ganha um aviso de alerta da agência regulatória norte-americana, Food Drug Administration (FDA), em 2007. Em termos estruturais, vale registro que ambos são derivados que apresentam como substituintes da posição para de um dos fenilas da sub-unidade do tipo terfenílica, grupamentos metilsulfona (em vermelho na Figura das estruturas) no lugar da função sulfonamida que ocorre no celecoxibe, o que pode, de alguma forma, estar contribuindo nestes dois fármacos para a maior seletividade vis-à-vis a COX-2 e provocando maior risco de acidente cardíacos ou, alternativamente, a ausência do grupamento para-fenilsulfonamida pode estar reduzindo a afinidade destes fármacos por outros alvos terapêuticos possíveis, visto que, por exemplo, derivados aril-sulfonamídicos como o celecoxibe, são reconhecidas por isoformas da monoaminoxidase (MAO).

    Recentemente, o celecoxibe foi reconhecido como sendo clinicamente eficaz para reduzir o progresso da doença de Alzheimer, assim como de controlar a evolução de determinados tipos de câncer, indicando que, muito provavelmente, seus efeitos terapêuticos são além da COX-2 o que nos permite considerá-lo como um fármaco multi-alvo. Desta forma, estudarem-se novos derivados modificados deste fármaco, pode representar a identificação de novos recursos terapêuticos para o tratamento, mais eficiente, de doenças crônicas não transmissíveis, validando a afirmativa de Sir James Black, inventor do propranolol e cimetidina (Parte VI desta Linha do Tempo da Química Medicinal) que dizia: “... para se descobrir um novo fármaco, nada melhor do que começar por um fármaco conhecido”.

     Na próxima parte desta Linha do Tempo da Química Medicinal: assim nascem os fármacos, estaremos na décima segunda e iremos tratar dos inibidores de tirosina-quinases (TK´s), fármacos anticâncer que representaram a última inovação terapêutica do século XX.

      Obrigado por ler.