Fármacos que intensificam a transmissão colinérgica

▼ A β-bungarotoxina é uma proteína presente no veneno de várias

serpentes da família das najas e tem ação semelhante à da toxina

botulínica, embora seu componente ativo seja uma fosfolipase, e não

uma peptidase. Esses venenos contêm também α-bungarotoxina (ver

Capítulo 3), que bloqueia os receptores pós-sinápticos da ACh, de modo

que, como se vê, esses animais cobrem todas as possibilidades no

sentido de causar paralisia de suas vítimas.

 

FÁRMACOS QUE INTENSIFICAM A TRANSMISSÃO COLINÉRGICA

Os fármacos que intensificam a transmissão colinérgica atuam inibindo a

colinesterase (o grupo principal) ou aumentando a liberação de ACh. Neste

capítulo, enfocaremos as ações periféricas dessas substâncias; os fármacos

que afetam a transmissão colinérgica do SNC, utilizados no tratamento da

demência senil, são discutidos no Capítulo 41, que também aborda a atrofia

muscular espinal – uma patologia rara caracterizada pela degeneração das

células do corno anterior na medula espinal e dos núcleos motores no

tronco cerebral inferior, resultando em características clínicas reminescentes

de botulismo infantil, causadas pela perda de uma proteína de sobrevivência

no neurônio motor. Esses pacientes podem ser tratados com nusinersena,

um oligonucleotídio antisense desenhado para aumentar a expressão da

proteína de sobrevivência, administrado por via intratecal (ver Capítulos 9,

40 e 41).

 

Distribuição e função da colinesterase

Há dois tipos distintos de colinesterase, a acetilcolinesterase (AChE) e a

butirilcolinesterase (BuChE, às vezes chamada de pseudocolinesterase),

que apresentam estruturas moleculares muito semelhantes, mas que diferem

com relação à distribuição, à especificidade por substrato e às funções. Ambas são formadas por subunidades globulares catalíticas, que constituem

as formas solúveis encontradas no plasma (BuChE) e no líquido

cefalorraquidiano (AChE). Em outros locais, as unidades catalíticas

encontram-se ligadas a proteínas acessórias, que se ligam, como um grupo

de balões, à membrana basal (na junção neuromuscular) ou à membrana

neuronal nas sinapses neuronais colinérgicas (e também, estranhamente, à

membrana dos eritrócitos, em que a função dessa enzima é desconhecida).

Nas sinapses colinérgicas, a AChE ligada age hidrolisando o

transmissor liberado e encerra sua ação rapidamente. A AChE solúvel

também está presente nas terminações nervosas colinérgicas, em que parece

ter um papel na regulação da concentração de ACh livre, e de onde pode ser

secretada; a função da enzima secretada ainda não está clara. A AChE é

bastante específica para a ACh e para ésteres muito semelhantes a ela, como

a metacolina. Certos neuropeptídios, como a substância P (ver Capítulo 19),

são inativados pela AChE; no entanto, não se sabe se essa ação tem alguma

importância fisiológica. Em geral, há uma fraca correspondência entre a

distribuição das sinapses colinérgicas e a da AChE, tanto no cérebro quanto

na periferia, e é muito provável que a AChE desempenhe outras funções

sinápticas, além de neutralizar a ACh, embora os detalhes permaneçam

obscuros (revisão de Zimmerman e Soreq, 2006).

A BuChE apresenta uma ampla distribuição, sendo encontrada em

tecidos como fígado, pele, cérebro e musculatura lisa gastrintestinal, bem

como no plasma, na sua forma solúvel. Não está particularmente associada

às sinapses colinérgicas, e sua função fisiológica é incerta. Apresenta maior

especificidade de substrato que a AChE. O substrato sintético butirilcolina é

hidrolisado mais rapidamente que a ACh, e ocorre com outros ésteres, como

a procaína, o suxametônio e a propanidida (um agente anestésico de ação

curta; ver Capítulo 42). A enzima plasmática tem função importante na inativação dos fármacos citados. Existem variantes genéticas raras da

BuChE que implicam redução significativa da atividade (ver Capítulo 12),

as quais são parcialmente responsáveis pelas variações observadas na

duração da ação desses fármacos. A duração curta da ação da ACh

administrada por via intravenosa (ver Figura 14.1) é consequência de sua

rápida hidrólise no plasma. Em geral, a AChE e a BuChE mantêm a ACh

do plasma em níveis abaixo do limite de detecção e, por essa razão, a ACh é

estritamente um neurotransmissor, e não um hormônio.

▼ Tanto a AChE quanto a BuChE pertencem à classe das serina

hidrolases, que engloba muitas proteases, dentre as quais a tripsina. O

ponto ativo da AChE compreende duas regiões distintas (Figura 14.8):

um ponto aniônico (resíduo de glutamato), que se liga à porção básica

(colina) da ACh; e um ponto esterásico (catalítico) (histidina + serina).

Como ocorre com outras serina hidrolases, o grupo ácido (acetil) do

substrato é transferido para o grupo hidroxila da serina, e essa

transferência produz (transitoriamente) uma molécula de enzima

acetilada e uma molécula de colina livre. A hidrólise espontânea do

grupo acetil da serina ocorre rapidamente, e o número global de

moléculas recicladas (o turnover) de AChE é extremamente alto (mais

de 10.000 moléculas de ACh hidrolisadas por segundo por um único

ponto ativo).

 

Fármacos que inibem a colinesterase

Os agentes anticolinesterásicos de ação periférica, resumidos na Tabela

14.8, podem ser divididos em três grupos principais de acordo com a

natureza de sua interação com o ponto ativo, que determina a duração de

sua ação. A maioria deles inibe a AChE e a BuChE de modo

aproximadamente igual. Os anticolinesterásicos de ação central,

desenvolvidos para o tratamento da demência, são discutidos no Capítulo

41.

 

■ Anticolinesterásicos de ação curta

O único fármaco importante desse tipo é o edrofônio, um composto de

amônio quaternário que se liga apenas ao ponto aniônico da enzima. A

ligação iônica formada é facilmente reversível, e a ação do fármaco é muito

breve. É utilizado principalmente com finalidades diagnósticas, visto que a

melhora da força muscular observada com o uso de um anticolinesterásico é

característica da miastenia gravis (pp. 195-196), mas não ocorre quando a

fraqueza muscular é resultante de outras causas.

Figura 14.8 Ação dos fármacos anticolinesterásicos. Anticolinesterásico reversível (neostigmina): a recuperação da atividade por meio da hidrólise da enzima carbamilada requer vários minutos. Anticolinesterásico irreversível (diflos): a pralidoxima promove a reativação da enzima fosforilada. A representação do ponto ativo é puramente esquemática, não representando a estrutura real da molécula.

 

■ Anticolinesterásicos de duração intermediária

Estes englobam a neostigmina (prostigmina) e a piridostigmina, que são

compostos de amônio quaternário de importância clínica, e a fisostigmina

(eserina), uma amina terciária, que ocorre naturalmente na fava-de-calabar.7

Todos esses fármacos são carbamil-ésteres, em vez de acetil-ésteres, e

contêm grupos básicos que se ligam ao ponto aniônico. A transferência do

grupo carbamil para o grupo hidroxila da serina do ponto esterásico ocorre

da mesma forma que com a ACh, mas a enzima carbamilada sofre hidrólise

muito mais lentamente (ver Figura 14.8), levando minutos em vez de

microssegundos. Os fármacos anticolinesterásicos são, portanto,

hidrolisados, mas a uma velocidade insignificante quando comparados com

ACh; e a recuperação lenta da enzima carbamilada indica que a ação desses

fármacos é bastante prolongada.

A donepezila é um fármaco ativo no SNC, desenvolvido para o

tratamento da doença de Alzheimer (ver Capítulo 41).

 

■ Anticolinesterásicos irreversíveis

Os anticolinesterásicos irreversíveis (ver Tabela 14.8) são compostos de

fósforo pentavalente que contêm um grupo lábil, como o fluoreto (no

diflos), ou um grupo orgânico (no paration e no ecotiopato). Esse grupo é

liberado, deixando fosforilado o grupo hidroxila da serina da enzima

(Figura 14.8). A maioria desses compostos organofosforados, dos quais

existem vários, foram desenvolvidos como armas, tais como o sarin, e o

mais potente VX (10 mg em contato com a pele podem ser fatais), que ganharam notoriedade como um agente de assassinato patrocinado pelos

governos.8 Alguns são utilizados como pesticidas, bem como na prática

clínica. Interagem apenas com o ponto esterásico da enzima e não

apresentam um grupo catiônico. O ecotiopato é uma exceção, uma vez que

dispõe de um grupo com nitrogênio quaternário que também se liga ao

ponto aniônico.

A enzima fosforilada inativa é geralmente muito estável. Com fármacos

como o diflos, não ocorre uma hidrólise apreciável, e a recuperação da

atividade enzimática depende de síntese de novas moléculas da enzima, um

processo que pode levar semanas. Com outros fármacos, como o ecotiopato,

ocorre hidrólise no decorrer de alguns dias, de modo que sua ação não é

estritamente irreversível. O diflos e o paration são substâncias apolares

voláteis com alta lipossolubilidade, rapidamente absorvidas através das

membranas mucosas e até mesmo através da pele íntegra e da cutícula dos

insetos; o uso desses agentes como arma química (gases tóxicos) ou como

inseticidas baseia-se nessa propriedade. A ausência de um grupo

quaternário que confira especificidade indica que a maioria desses fármacos

bloqueia outras serina hidrolases (p. ex., tripsina e trombina), embora seus

efeitos farmacológicos decorram principalmente da inibição da

colinesterase.

 

■ Efeitos dos fármacos anticolinesterásicos

Os inibidores da colinesterase afetam tanto as sinapses colinérgicas

periféricas quanto as centrais.

Além disso, alguns compostos organofosforados são capazes de

produzir uma forma grave de neurotoxicidade.

Efeitos sobre as sinapses colinérgicas autonômicas. Esses efeitos

refletem principalmente o aumento da atividade da ACh nas sinapses pós-ganglionares parassimpáticas (i. e., aumento das secreções das glândulas

salivares, lacrimais, brônquicas e gastrintestinais; aumento da atividade

peristáltica; broncoconstrição; bradicardia e hipotensão; constrição pupilar;

fixação da acomodação da visão para perto; queda da pressão intraocular).

Doses grandes são capazes de estimular e, posteriormente, bloquear, os

gânglios autônomos, produzindo efeitos autônomos complexos. O bloqueio,

quando ocorre, consiste em um bloqueio por despolarização e está

associado ao acúmulo de ACh no plasma e nos líquidos orgânicos. A

neostigmina e a piridostigmina tendem a afetar mais a transmissão

neuromuscular que o sistema autônomo, ao passo que a fisostigmina e os

organofosforados mostram padrão oposto. O motivo não está claro, mas o

uso terapêutico tira proveito dessa seletividade parcial.

A intoxicação aguda por anticolinesterásicos (p. ex., pelo contato com

inseticidas ou com gases tóxicos utilizados em armas químicas) causa

bradicardia grave, hipotensão e dificuldade para respirar. Quando ocorre

também bloqueio neuromuscular despolarizante e efeitos centrais (adiante),

o resultado pode ser fatal.

Efeitos sobre a junção neuromuscular. Os agentes anticolinesterásicos

aumentam a força da contração de um músculo estimulado por meio de seu

nervo motor, graças à descarga repetitiva na fibra muscular associada a um

prolongamento do ppt. Em geral, a ACh é hidrolisada tão rapidamente, que

cada estímulo dá início a apenas um potencial de ação na fibra muscular.

Contudo, quando a AChE está inibida, surge uma curta série de potenciais

de ação na fibra muscular e, como consequência, uma tensão maior. Muito

mais importante, no entanto, é o efeito produzido quando a transmissão é

bloqueada por um agente bloqueador não despolarizante, como o

pancurônio. Nesse caso, a adição de um anticolinesterásico pode restaurar

drasticamente a transmissão. Quando um grande número de receptores é bloqueado, a maior parte das moléculas de ACh encontrará geralmente

moléculas de AChE, e será destruída por elas antes de alcançar um receptor

vago. A inibição da AChE dá às moléculas de ACh uma chance maior de

encontrar um receptor vago antes de serem destruídas e, como

consequência, aumenta o ppt de tal modo, que ele alcança o limiar. Na

miastenia gravis (pp. 195-196), a transmissão não ocorre porque há

pouquíssimos receptores da ACh, e, nesse caso, a inibição da colinesterase

melhora a transmissão, assim como faz com o músculo curarizado.

Em grandes doses, como pode acontecer nas intoxicações, os

anticolinesterásicos causam inicialmente espasmos musculares. Isso ocorre

porque a liberação espontânea de ACh pode dar origem a potenciais de ação

na placa terminal que alcançam o limiar de disparo. Posteriormente, pode

surgir paralisia em decorrência de bloqueio por despolarização, que está

associado a um acúmulo de ACh.

Efeitos sobre o SNC. Os compostos terciários, como a fisostigmina, e

os organofosforados apolares atravessam livremente a barreira

hematencefálica e afetam o cérebro. O resultado é uma excitação inicial,

que pode causar convulsões, seguida de depressão, que pode causar perda

da consciência e insuficiência respiratória. Esses efeitos centrais resultam

principalmente da ativação de receptores muscarínicos da ACh e são

antagonizados pela atropina. O uso de anticolinesterásicos no tratamento da

demência senil é discutido no Capítulo 41.

Colinesterase e fármacos anticolinesterásicos

 

• Há duas formas principais de colinesterase: a acetilcolinesterase (AChE), que está

sobretudo ligada a membranas, é relativamente especí ca para a acetilcolina e é

responsável pela rápida hidrólise da acetilcolina nas sinapses colinérgicas; e a

butirilcolinesterase (BuChE) ou pseudocolinesterase, que é relativamente não seletiva e

encontrada no plasma e em muitos tecidos. Ambas as enzimas pertencem à família das

serina hidrolases

• Há três tipos principais de fármacos anticolinesterásicos: de ação curta (edrofônio); de

duração média (neostigmina, sostigmina); e irreversíveis (organofosforados,

di os e ecotiopato). Diferem quanto à natureza da interação química que estabelecem

com o ponto ativo da colinesterase

• Os efeitos dos fármacos anticolinesterásicos são resultantes principalmente da

intensi cação da transmissão colinérgica nas sinapses colinérgicas autonômicas e na

junção neuromuscular. Os anticolinesterásicos que atravessam a barreira hematencefálica

(p. ex., sostigmina, organofosforados) também causam efeitos acentuados sobre o

sistema nervoso central. Os efeitos autonômicos incluem bradicardia, hipotensão, excesso

de secreções, broncoconstrição, hipermotilidade gastrintestinal e redução da pressão

intraocular. A ação neuromuscular causa fasciculação muscular e aumento da força de

contração e pode produzir bloqueio por despolarização

• O envenenamento por anticolinesterásicos pode resultar da exposição a inseticidas ou

gases neurotóxicos

 

Toxicidade dos organofosforados. Muitos organofosforados podem

provocar um tipo grave de degeneração tardia de nervos periféricos, que

causa fraqueza e comprometimento sensorial progressivos. Esse problema

não é observado com os anticolinesterásicos utilizados na clínica, mas ocasionalmente resulta do envenenamento acidental por inseticidas ou por

gases neurotóxicos. Em 1931, cerca de 20.000 indivíduos nos EUA foram

intoxicados, alguns de modo fatal, após ingestão de suco de fruta

contaminado com um inseticida organofosforado, e outros surtos

semelhantes já foram registrados. O mecanismo dessa reação é apenas

parcialmente compreendido, mas parece resultar da inibição de uma

esterase-alvo de neuropatia distinta da colinesterase. A exposição crônica

de trabalhadores agrícolas e outros profissionais a baixos níveis de

pesticidas organofosforados foi associada a perturbações

neurocomportamentais (Blanc-Lapierre et al., 2013). Outras hidrolases de

serina além da acetilcolinesterase podem ser alvos organofosforados

secundários, incluindo esterases-alvo de neuropatia, lipases e hidrolases de

endocanabinoides (Casida, 2017).

Os principais usos dos anticolinesterásicos estão resumidos no boxe

clínico (a seguir).

Usos clínicos dos anticolinesterásicos

 

• Reversão da ação de fármacos bloqueadores neuromusculares não despolarizantes depois

de uma cirurgia (neostigmina). A atropina deve ser administrada para limitar os efeitos

parassimpáticos

• Tratamento da miastenia gravis (neostigmina ou piridostigmina)

• Como auxílio diagnóstico de miastenia gravis e para diferenciar a fraqueza causada por

superdosagem de um anticolinesterásico (“crise colinérgica”) da fraqueza observada na

miastenia propriamente dita (“crise miastênica”): edrofônio, um fármaco de ação curta

administrado por via intravenosa

• Na doença de Alzheimer (p. ex., donepezila; ver Capítulo 41)

• No glaucoma (colírio à base de ecotiopato).

 

Reativação da colinesterase

A hidrólise espontânea da colinesterase fosforilada é extremamente lenta;

assim, o envenamento por organofosfatos necessita de atenção e cuidados

prolongados. A pralidoxima (ver Figura 14.8) reativa a enzima ao levar um

grupo oxima à estreita proximidade do ponto esterásico fosforilado. Esse

grupo tem forte ação nucleofílica, que atrai o grupo fosfato e o afasta do

grupo hidroxila da serina da enzima. A Figura 14.9 mostra a eficácia da

pralidoxima na reativação da atividade da colinesterase plasmática de um

indivíduo que sofreu envenenamento. A principal limitação no emprego

dessa substância como antídoto para o envenenamento por

organofosforados consiste no fato de que, em poucas horas, a enzima

fosforilada sofre alteração química (“envelhecimento”) que a torna não

mais suscetível à reativação; por essa razão, a pralidoxima precisa ser

administrada o mais cedo possível para que funcione. A pralidoxima não penetra no cérebro, mas já foram desenvolvidos compostos afins para

tratamento dos efeitos centrais do envenenamento por organofosforados.

 

Figura 14.9 Reativação da colinesterase (ChE) plasmática em um voluntário por

injeção intravenosa de pralidoxima.

 

■ Miastenia gravis

▼ A junção neuromuscular é uma estrutura robusta que raramente

falha; duas das poucas perturbações da junção neuromuscular são a

miastenia gravis e a síndrome miastênica de Lambert-Eaton (p. 196). A

miastenia gravis acomete cerca de 1 em 2.000 indivíduos, com

frequência, mas nem sempre, mulheres jovens que são particularmente

suscetíveis a patologias autoimunes. É caracterizada por aumento de

fraqueza e fatigabilidade dos músculos esqueléticos, resultante do

comprometimento da transmissão neuromuscular. A tendência para

falha da transmissão durante atividades repetitivas pode ser observada

na Figura 14.10. Os músculos não conseguem produzir uma contração

prolongada, resultando na característica queda das pálpebras e visão

dupla na tentativa de sustentar o olhar conjugado lateral. A eficácia dos

fármacos anticolinérgicos na melhora da força muscular na miastenia

foi descoberta em 1931, muito antes de se compreender a fisiopatologia

da doença.

O motivo da falha na transmissão consiste em uma resposta autoimune

que leva aos nAChR da junção neuromuscular. Essa causa foi

identificada pela primeira vez em estudos que mostraram que o número

de pontos para ligação da bungarotoxina nas placas terminais de

pacientes miastênicos estava reduzido em cerca de 70%, quando

comparado com o dos indivíduos normais. Suspeitava-se de que a

miastenia tivesse uma base imunológica, porque a doença é por vezes

acompanhada de um tumor do timo, e a exerese tímica melhora os

sintomas motores. A imunização de coelhos com receptores purificados

da ACh provoca, após algum tempo, uma doença muito semelhante à

miastenia gravis humana. A presença de anticorpos contra a proteína

dos receptores da ACh pode ser detectada no soro de pacientes

miastênicos, mas a razão do desenvolvimento da resposta autoimune em

humanos é desconhecida (Gilhus, 2016).

Figura 14.10 Transmissão neuromuscular em indivíduo normal e em paciente com

 

miastenia. A atividade elétrica foi registrada com um eletrodo de agulha colocado no músculo adutor do polegar em resposta à estimulação do nervo ulnar (3 Hz) no punho. No indivíduo normal, as respostas elétrica e mecânica são bem sustentadas. No paciente miastênico, a transmissão falha rapidamente quando o nervo é estimulado. O tratamento com neostigmina melhora a transmissão. (De Desmedt, J.E., 1962. Bull. Acad. R. Med. Belg. VII 2, 213.)

 

A melhora da função neuromuscular resultante do tratamento com

anticolinesterásicos (mostrada na Figura 14.10) pode ser notável;

contudo, se a doença progredir muito, o número de receptores

remanescentes poderá ser insuficiente para produzir um ppt adequado e,

como consequência, os fármacos anticolinesterásicos deixarão de ser

eficazes.