Mediadores relacionados

Usos clínicos de óxido nítrico em terapêutica

 

• Os doadores de NO (p. ex., nitroprussiato e nitrovasodilatadores orgânicos) já estão bem

estabelecidos (ver Capítulos 22 e 23)

• Os inibidores da fosfodiesterase tipo V (p. ex., sildena la, tadala la) potencializam a

ação do NO. Eles são usados no tratamento da disfunção erétil (ver Capítulo 36)

• Outras possíveis indicações estão sendo investigadas (p. ex., hipertensão pulmonar, estase

gástrica)

• O NO inalado é usado em cuidados intensivos de adultos e recém-nascidos com síndrome

de angústia respiratória

• Investiga-se a inibição da biossíntese do NO em distúrbios caracterizados por

superprodução de NO (p. ex., in amações e doenças neurodegenerativas).

Lamentavelmente, a NG-monometil-L-arginina (L-NMMA) aumenta a mortalidade em

uma dessas condições (sepse).

 

MEDIADORES RELACIONADOS

O NO, promovido de poluente a “molécula do ano”,6 foi associado, da

mesma forma improvável, com o monóxido de carbono (CO) – um gás de

escape potencialmente letal – e com o sulfeto de hidrogênio (H 2S), que também são formados em tecidos de mamíferos. Existem semelhanças

notáveis entre esses três gases, bem como alguns contrastes. Os três são

moléculas altamente difusíveis e lábeis, de modo que são rapidamente

eliminados pelo organismo: o NO como nitrito e nitrato na urina, bem como

na forma de NO no ar exalado (pp. 262-263); o CO no ar exalado; o H 2S

como tiossulfato, sulfito e sulfato na urina (Figura 21.7), e no ar exalado.

Os três reagem com a hemoglobina, e os três afetam a dinâmica energética

da célula por meio da ação no citocromo C oxidase. Todos têm efeitos vasodilatadores (embora a exposição crônica ao CO possa causar

vasoconstrição), e todos têm efeitos anti-inflamatórios e citoprotetores em

baixas concentrações, mas causam dano celular em concentrações elevadas.

 

Figura 21.7 Síntese, locais de ação e disposição do H S. É ilustrada a biossíntese 2 endógena a partir de aminoácidos que contêm enxofre (metionina, cisteína) por meio das ações das enzimas reguladas metionina cistationina-γ-liase (CSE) e cistationina β-sintase (CBS); doadores farmacológicos de H S (boxe de contorno vermelho) podem ser 2 administrados exogenamente. A maioria do H S é provavelmente excretada pelos rins 2 como sulfato (boxe amarelo). Algum é eliminado no ar exalado (boxe verde). Alguns alvos moleculares do H S estão indicados no boxe azul. (Adaptada com permissão de Ritter, 2

J.M., 2010. Human pharmacology of hydrogen sulfide: putative gaseous mediator. Br. J. Clin. Pharmacol. 69, 573-575.)

 

Monóxido de carbono

▼ O CO é sintetizado, juntamente com a biliverdina, por formas

induzíveis e/ou constitutivas da heme oxigenase, e foi implicado como

molécula de sinalização nos sistemas cardiovascular e nervoso central

(especialmente nas vias olfatórias) e no controle das funções

respiratória, gastrintestinal, endócrina e reprodutiva (Wu e Wang, 2005).

Há evidência de que a vasodilatação cerebral induzida por prostanoides

seja mediada pelo CO, e de que o CO interaja também com o NO na

modulação do tônus vascular cerebral (Letter et al., 2011). Não existem

ainda fármacos terapêuticos que atuem nessas vias, mas o CO (talvez

surpreendentemente para um gás associado a efeitos letais em ambiente

doméstico) tem efeitos potencialmente benéficos na sobrevivência

celular, e moléculas liberadoras de CO estão sob investigação

(Motterlini e Foresti, 2017).

 

Sulfeto de hidrogênio

▼ O H2S é conhecido por gerações de estudantes como a fonte do odor

de ovos podres, e a proposta de que este também seja um mediador

gasoso foi recebida com algum ceticismo. Sua toxicologia inclui ações

em enzimas como a monoamina oxidase e a anidrase carbônica, mas

trabalhos recentes demonstraram uma farmacologia diversa consistente

com funções de molécula sinalizadora, em condições fisiológicas.

O H2S endógeno é produzido a partir da L-cisteína, pela cistationina-γ-

liase (também conhecida como cistationase ou CSE) e cistationina β-

sintase (CBS). Ocorrem grandes quantidades de CBS no cérebro dos

mamíferos (especialmente no hipocampo e células de Purkinje

cerebelares), enquanto a atividade da CSE é maior no fígado, nos rins e

na camada média dos vasos sanguíneos. Essas enzimas são reguladas

pelos lipopolissacarídios e pelo fator de necrose tumoral alfa (TNF-α), e

sua expressão está alterada na pancreatite e no diabetes. Os inibidores

farmacológicos da síntese do H2S são, ainda, apenas de modestas

potência e especificidade, e têm tido um uso limitado na elucidação do

seu papel fisiológico. Vários ensaios de H 2S em líquidos biológicos

sobrestimam grosseiramente as verdadeiras concentrações. A medição

da excreção de tiossulfato (ver Figura 21.7) pode representar uma

abordagem analítica melhor que o sulfeto plasmático para estimar a

renovação (turnover) total de H 2S; o sulfito e o sulfato (no qual o

tiossulfato é convertido) não são satisfatórios, uma vez que a sua

produção por outras fontes de enxofre mascara a contribuição do H2S.

 

Efeitos farmacológicos e potencial terapêutico. O H 2S tem potentes efeitos farmacológicos no sistema cardiovascular, incluindo a vasodilatação

secundária à ativação dos canais K ATP do músculo liso vascular (ver

Capítulo 4). Também atua no sistema nervoso e influencia a nocicepção,

modulando seletivamente os canais de Ca2+ tipo T dependentes de voltagem

(Elies et al., 2016). Também influencia processos inflamatórios. Para uma

revisão dos efeitos do H 2S nos canais iônicos e nos sistemas de transdução intracelular, ver Li et al., 2011. Os efeitos endócrinos incluem a inibição da

secreção de insulina estimulada por glicose; as ações nos canais K ATP podem

também ser importantes aqui (ver Capítulo 32). Um dos efeitos mais

notáveis do H2S é a indução de um estado de animação suspensa e hipotermia, primeiramente descrita em vermes nematódeos, mas depois

também em roedores. Subsequentemente, foi descrita uma vasta gama de

efeitos citotóxicos (concentração elevada) e citoprotetores (concentração

baixa), do H 2S de doadores de H2S, em uma grande variedade de tipos de células em muitos tecidos diferentes (revisado por Szabo, 2007). Tais

descobertas foram a base para estudos dos efeitos de doadores de H2S em modelos animais de doenças tão diversas como vasoconstrição pulmonar, doença isquêmica cardíaca, fibrose pulmonar e AVE. Os resultados têm sido

suficientemente encorajadores para servirem de base no estudo de doadores

de H 2S no homem. Vários derivados liberadores de sulfeto, com base em

naproxeno, diclofenaco (ver Capítulo 27) e mesalazina (ver Capítulo 31),

bem como o sulfeto de sódio inorgânico, estão sob investigação como

potenciais agentes terapêuticos. Novamente, um caso que merece atenção.

 

REFERÊNCIAS E LEITURA COMPLEMENTAR

Aspectos bioquímicos

Derbyshire, E.R., Marletta, M.A., 2012. Structure and regulation of soluble guanylate cyclase. Annu.

Rev. Biochem. 81, 533–559. (Resume a estrutura e regulação da GCs)

Furfine, E.S., Harmon, M.F., Paith, J.E., et al., 1994. Potent and selective inhibition of human nitric

oxide synthases: selective inhibition of neuronal nitric oxide synthase by S-methyl-L-

thiocitrulline and S-ethyl-L-thiocitrulline. J. Biol. Chem. 269, 26677–26683.

Hill, B.G., Dranka, B.P., Shannon, M., et al., 2010. What part of NO don’t you understand? Some

answers to the cardinal questions in nitric oxide biology. J. Biol. Chem. 285, 19699–19704.

(Bioquímica do NO em um contexto biológico)

Kim-Shapiro, D.B., Schechter, A.N., Gladwin, M.T., 2006. Unraveling the reactions of nitric oxide,

nitrite, and hemoglobin in physiology and therapeutics. Arterioscler. Thromb. Vasc. Biol. 26,

697–705. (Revisa as evidências de que o ânion nitrito pode ser a principal molécula

armazenadora de óxido nítrico intravascular; cf. Singel e Stamler, 2005.)

Matsubara, M., Hayashi, N., Jing, T., Titani, K., 2003. Regulation of endothelial nitric oxide synthase

by protein kinase C. J. Biochem. 133, 773–781. (A proteinoquinase C inibe a atividade da NOS3

pela alteração da afinidade da calmodulina para a enzima)

Pawloski, J.R., Hess, D.T., Stamler, J.S., 2001. Export by red cells of nitric oxide bioactivity. Nature

409, 622–626. (Movimento do NO das hemácias via proteína trocadora de ânions AE1; ver

também o editorial escrito por Gross S.S., pp. 577-578)

Ribiero, J.M.C., Hazzard, J.M.H., Nussenzveig, R.H., et al., 1993. Reversible binding of nitric oxide

by a salivary haem protein from a blood sucking insect. Science 260, 539–541. (Ação a

distância)

Shaul, P.W., 2002. Regulation of endothelial nitric oxide synthase: location, location, location. Annu.

Rev. Physiol. 64, 749–774.

Zhang, R., Hess, D.T., Reynolds, J.D., Stamler, J.S., 2015. Hemoglobin S-nitrosylation plays and

essential role in cardioprotection. J. Clin. Invest. 126, 4654–4658. (Lesão cardíaca e mortalidade

foram substancialmente aumentadas em modelos de infarto agudo do miocárdio e insuficiência

cardíaca em camundongos sem S-nitrosilação da β-cys93. Ver também comentário sobre o papel

cardioprotetor da hemoglobina S-nitrosilada de hemácias em Piantadosi C.A. pp. 4402-4403)

Aspectos fisiológicos

Coggins, M.P., Bloch, K.D., 2007. Nitric oxide in the pulmonary vasculature. Arterioscler. Thromb.

Vasc. Biol. 27, 1877–1885.

Diesen, D.L., Hess, D.T., Stamler, J.S., 2008. Hypoxic vasodilation by red blood cells evidence for an

S-nitrosothiol-based signal. Circ. Res. 103, 545–553. (Um S-nitrosotiol originado pelas hemácias

medeia a vasodilatação hipóxica pelas hemácias)

Erusalimsky, J.D., Moncada, S., 2007. Nitric oxide and mitochondrial signalling from physiology to

pathophysiology. Arterioscler. Thromb. Vasc. Biol. 27, 2524–2531. (Revisa a evidência de que a

ligação de NO a citocromo c oxidase evoca eventos de sinalização intracelular)

Furchgott, R.F., Zawadzki, J.V., 1980. The obligatory role of endothelial cells in the relaxation of

arterial smooth muscle by acetylcholine. Nature 288, 3734ess reClassic.

Garthwaite, J., 2008. Concepts of neural nitric oxide-mediated transmission. Eur. J. Neurosci. 27,

2783–2802. (Diversas maneiras em que a ativação do receptor de NO inicia alterações na

excitabilidade neuronal e força sináptica, agindo pré ou pós-sinapticamente)

Ghimire, K., et al., 2017. Nitric oxide: what’s new to NO? Am. J. Physiol. Cell Physiol. 312, C254–

C262. (Ampla discussão incluindo a remodelação da parede do vaso. “Em microvasos e

particularmente nos capilares, o NO, juntamente com os fatores de crescimento, é importante

para promover a formação de novos vasos, um processo denominado angiogênese”)

Kraehling, J.R., Sessa, W.C., 2017. Contemporary approaches to modulating the nitric oxide-cGMP

pathway in cardiovascular disease. Circ. Res. 120, 1174–1182. (Discute a remodelação dos vasos

sanguíneos e abordagens para melhorar a geração e biodisponibilidade do NO endotelial.

Também aborda as oportunidades terapêuticas que visam à ativação da GCs)

Nelson, R.J., Demas, G.E., Huang, P.L., et al., 1995. Behavioural abnormalities in male mice lacking

neuronal nitric oxide synthase. Nature 378, 383–386. (“Um grande aumento do comportamento

agressivo e comportamento sexual inapropriado e excessivo em camundongos knock-out para a

NOS neuronal”)

Seddon, M.D., Chowienczyk, P.J., Brett, S.E., et al., 2008. Neuronal nitric oxide synthase regulates

basal microvascular tone in humans in vivo. Circulation 117, 1991–1996. (Troca de paradigma?

– bem possível; ver a próxima referência)

Seddon, M., Melikian, N., Dworakowski, R., et al., 2009. Effects of neuronal nitric oxide synthase on

human coronary artery diameter and blood flow in vivo. Circulation 119, 2656–2662. (A NOS

neuronal local derivada de NO regula o fluxo sanguíneo basal no leito vascular coronário

humano, enquanto a vasodilatação estimulada pela substância P é mediada por NOS3)

Straub, A.C., Lohman, A.W., Billaud, M., et al., 2012. Endothelial cell expression of haemoglobin α

regulates nitric oxide signalling. Nature 491, 473–477. (Ver também o editorial anexo Gladwyn,

M.T., Kim-Shapiro, D.B., 2012. Nitric oxide caught in traffic. Nature 491, 344-345.)

Toda, N., Okamura, T., 2003. The pharmacology of nitric oxide in the peripheral nervous system of

blood vessels. Pharmacol. Rev. 55, 271–324.

Vallance, P., Leiper, J., 2004. Cardiovascular biology of the asymmetric

dimethylarginine:dimethylarginine dimethylaminohydrolase pathway. Arterioscler. Thromb.

Vasc. Biol. 24, 1023–1030.

Victor, V.M., Núñez, C., D’Ocón, P., et al., 2009. Regulation of oxygen distribution in tissues by

endothelial nitric oxide. Circ. Res. 104, 1178–1183. (NO liberado endogenamente inibe a

citocromo c oxidase e pode modular o consumo de O pelo tecido e regular a distribuição de O 22

para os tecidos adjacentes)

Aspectos patológicos

Caplin, B., Leiper, J., 2012. Endogenous nitric oxide synthase inhibitors in the biology of disease:

markers, mediators, and regulators? Arterioscler. Thromb. Vasc. Biol. 32, 1343–1353. (Revisão

descrevendo bioquímica e fisiologia básicas das metilargininas endógenas, analisando o seu

papel na patogênese da doença e o potencial de regulação terapêutica dessas moléculas)

Ricciardolo, F.L.M., Sterk, P.J., Gaston, B., et al., 2004. Nitric oxide in health and disease of the

respiratory system. Physiol. Rev. 84, 731–765.

Aspectos clínicos e terapêuticos

Griffiths, M.J.D., Evans, T.W., 2005. Drug therapy: inhaled nitric oxide therapy in adults. N. Engl. J.

Med. 353, 2683–2695. (Conclui que, com base nas evidências disponíveis, o NO inalado não é

eficaz nos pacientes com lesão pulmonar aguda, mas pode ser útil como uma medida a curto

prazo na hipoxia aguda com ou sem hipertensão pulmonar)

Lidder, S., Webb, A.J., 2013. Vascular effects of dietary nitrate (as found in green leafy vegetables

and beetroot) via the nitrate–nitrite–nitric oxide pathway. Br. J. Clin. Pharmacol. 75, 677–696.

Lundberg, J.O., Gladwin, M.T., Weitzberg, E., 2015. Strategies to increase nitric oxide signalling in

cardiovascular disease. Nat. Rev. Drug Discov. 14, 623–641. (Discute novas vias para melhorar

a atividade da NO sintase; formas de amplificar a via nitrato-nitrito-NO; novas classes de

fármacos doadores de NO; fármacos que limitam o metabolismo do NO através de efeitos sobre

espécies reativas de oxigênio; e formas de modular fosfodiesterases a jusante e GCs, enfocando

doenças cardiovasculares)

Malmström, R.E., Törnberg, D.C., Settergren, G., et al., 2003. Endogenous nitric oxide release by

vasoactive drugs monitored in exhaled air. Am. J. Respir. Crit. Care Med. 168, 114–120. (Em

seres humanos, a acetilcolina desencadeia um aumento, dependente da dose, de NO no ar

exalado; a liberação de NO por agonistas vasoativos pode ser medida online no ar exalado de

porcos e humanos)

Miller, M.R., Megson, I.L., 2007. Review – Recent developments in nitric oxide donor drugs. Br. J.

Pharmacol. 151, 305–321. (Explora alguns dos mais promissores avanços no desenvolvimento de

fármacos doadores de NO e os desafios associados com o NO como agente terapêutico)

Pawloski, J.R., Hess, D.T., Stamler, J.S., 2005. Impaired vasodilation by red blood cells in sickle cell

disease. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 102, 2531–2536. (As células falciformes apresentam

deficiência de S-nitrosotiol nas membranas e sua capacidade de mediar a vasodilatação hipóxica

mostra-se prejudicada; a magnitude dessas deficiências correlaciona-se com a gravidade clínica

da doença)

 

Monóxido de carbono como possível mediador

Leffler, C.W., Parfenova, H., Jaggar, J.H., 2011. Carbon monoxide as an endogenous vascular

modulator. Am. J. Physiol. 301, H1–H11.

Motterlini, R., Foresti, R., 2017. Biological signaling by carbon monoxide and carbon monoxide-

releasing molecules. Am. J. Physiol. Cell Physiol. 312, C302–C313.

Wu, L., Wang, R., 2005. Carbon monoxide: endogenous production, physiological functions and

pharmacological applications. Pharmacol. Rev. 57, 585–630.

Sulfeto de hidrogênio como possível mediador

Elies, J., Scragg, J.L., Boyle, J.P., 2016. Regulation of the T-type Ca 2+ channel Cav3.2 by hydrogen

sulfide: emerging controversies concerning the role of H S in nociception. J. Physiol. (Lond.) 2

594, 4119–4129. ( 2+ Evidência de que o H S modula os canais de Ca do tipo T ativados por baixa

2

voltagem e discrimina entre os diferentes subtipos de canais de Ca2+ tipo T, modulando

seletivamente o Cav3.2, enquanto Cav3.1 e Cav3.3 não são afetados)

Li, L., Rose, P., Moore, P.K., 2011. Hydrogen sulfide and cell signaling. Annu. Rev. Pharmacol.

Toxicol. 51, 169–187. (H S inibe a citocromo c oxidase e reduz a produção de energia celular; 2

também ativa a K-ATP e os canais de receptor de potencial transitório (TRP), mas em geral inibe

canais de K + 2+ sensíveis a Ca (BKCa) de grande condutância, canais de cálcio do tipo T e M. O

H S pode inibir ou ativar a translocação nuclear NF-kappa B enquanto afeta a atividade de 2

numerosas quinases, incluindo a proteinoquinase p38 ativada por mitógeno (p38 MAPK),

quinase regulada por sinal extracelular (ERK) e Akt)

Reiffenstein, R.J., Hulbert, W.C., Roth, S.H., 1992. Toxicology of hydrogen sulfide. Annu. Rev.

Pharmacol. Toxicol. 32, 109–134.

Szabo, C., 2007. Hydrogen sulphide and its therapeutic potential. Nat. Rev. Drug Discov. 6, 917–935.

____________

1 As substâncias puras (NO, CO e H S) são gases em temperatura ambiente

2

e pressão atmosférica normal, e quando o NO puro é administrado

terapeuticamente (ver p. 265 e boxe clínico, p. 267) é na forma de um gás;

quando formados endogenamente, os gases são, é claro, dissolvidos nos

líquidos intra e extracelulares.

2 A NOS3 não é restrita ao endotélio. Está presente também nos miócitos

cardíacos, células mesangiais renais, osteoblastos e osteoclastos, epitélio

respiratório e em pequenas quantidades nas plaquetas, de modo que o termo

eNOS é, de certa forma, enganador.

3 É possível que parte do NO produzido em animais sadios em condições

basais seja produto da ação da NOS2, a exemplo da forma induzível da

ciclo-oxigenase, que é ativa em condições basais (ver Capítulo 18) – é

controverso se isso é assim porque há uma fração de NOS2 expressa

mesmo em ausência de qualquer patologia ou porque existe “patologia” em

mamíferos saudáveis (p. ex., em relação à microflora intestinal) suficiente

para induzi-la.

4 Como explicado no Capítulo 4, os agonistas β também agem diretamente

2

nas células da musculatura lisa, causando relaxamento via cAMP.

5 O ácido ascórbico libera o NO da SNAP, mas acelera a degradação do NO

em solução, o que poderia explicar essa divergência.

6 Pela Associação Americana para o Avanço da Ciência em 1992.

Capítulo 21

 

21.1 TEMA

O óxido nítrico (NO) foi identi cado como mediador de sinalização essencial em

vias cardiovasculares, neuronais e imunológicas.

Qual dos seguintes efeitos siológicos aumentaria o relaxamento do músculo

liso vascular mediado por NO?

 

A. Norepinefrina atuando sobre os vasos com endotélio intacto

 

B. Indutores da enzima óxido nítrico sintase (NOS)1

C. Níveis aumentados de L-arginina na presença de endotélio funcional

 

D. Aumento da ativação da calmodulina

 

E. Aumento da atividade da proteinoquinase C (PKC)

 

Resposta A A norepinefrina geralmente causa vasoconstrição e não estimula a

produção de NO.

Alternativa B incorreta: A enzima NOS1 é encontrada nos neurônios e, portanto, não afeta o tônus vascular.

Alternativa C incorreta: O substrato L-arginina está habitualmente presente em

excesso e, portanto, não constitui um fator limitante de velocidade na biossíntese de NO.

Alternativa D incorreta: Aumento da ativação da calmodulina.

A ligação do cálcio à calmodulina forma um complexo ativo, que provoca ativação das

enzimas NOS e geração do relaxante vascular, NO.

Alternativa E incorreta: A PKC fosforila a NOS no domínio de ligação da calmodulina,

diminuindo, assim, a sua sensibilidade à calmodulina.

 

Concluir questão

 

21.2 TEMA

Vários agentes farmacológicos têm sido utilizados no laboratório para

investigar os efeitos siológicos do NO.

Qual dos seguintes agentes é utilizado no laboratório para inibir as respostas

mediadas pelo NO?

 

A. Nitroprussiato

 

B. G N-monometil-L-arginina (L-NMMA)

 

C. Ativadores da dimetilarginina dimetilamino hidrolase (DDAH)

 

D. Sildena la

 

E. Dimetilarginina assimétrica (ADMA)

 

Resposta A O nitroprusssiato é um doador de NO direto.

Alternativa B incorreta: L-NMMA.

A L-NMMA é um análogo da arginina e um inibidor competitivo da NOS.

Alternativa C incorreta: A DDAH é uma enzima-chave envolvida no metabolismo do

inibidor endógeno ADMA. Assim, a ativação da enzima pode potencializar os efeitos do

NO.

Alternativa D incorreta: A sildena la é um inibidor da fosfodiesterase tipo V e

potencializa a ativação do cGMP mediada pelo NO.

Alternativa E incorreta: A ADMA é um inibidor endógeno da NOS e, em geral, não é

utilizada experimentalmente.

 

Concluir questão

 

21.3 TEMA

A desregulação da sinalização mediada pelo NO foi implicada em vários estados

patológicos.

Qual das seguintes condições pode ser potencializada pela produção excessiva

de NO?

 

A. Disfunção erétil

 

B. Trombose

 

C. Demência

 

D. Hipercolesterolemia

 

E. Eclâmpsia

 

Resposta A A disfunção erétil tem sido atribuída a uma redução da liberação endotelial

de NO.

Alternativa B incorreta: O NO inibe a agregação plaquetária, reduzindo, assim, a

formação de trombo.

Alternativa C incorreta: Demência.

Foi constatado que o aumento dos níveis de NO no sistema nervoso central é

neurotóxico, de modo que os inibidores da síntese de NO podem constituir agentes

neuroprotetores potenciais.

Alternativa D incorreta: Foi detectada redução na biossíntese e na liberação de NO

em pacientes com hipercolesterolemia.

Alternativa E incorreta: A incapacidade de aumentar a biossíntese de NO durante a

gravidez pode levar à eclâmpsia.

 

Concluir questão

 

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