Rang e Dale: Farmacologia

Humphrey P. Rang · Capítulo 733 de 751

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Rang e Dale: Farmacologia

Mecanismos gerais de lesão e morte celular induzidas por toxinas

Figura 58.1 Mecanismos em potencial de morte das células hepáticas resultante do

metabolismo do paracetamol em N-acetil-p-benzoquinona imina (NAPBQI). GSH, glutationa. (Com base em dados de Boobis, A.R. et al., 1989. Trends Pharmacol. Sci. 10, 275-280 e Nelson, S.D., Pearson, P.G., 1990. Annu. Rev. Pharmacol. Toxicol. 30, 169.)

 

MECANISMOS GERAIS DE LESÃO E MORTE CELULAR INDUZIDAS POR TOXINAS

Concentrações tóxicas de fármacos ou de seus metabólitos podem causar

necrose; no entanto, a morte celular programada (apoptose; ver Capítulo 6) é cada vez mais reconhecida como de igual ou maior importância,

sobretudo na toxicidade crônica.

Metabólitos quimicamente reativos podem estabelecer ligações

covalentes com moléculas-alvo ou alterá-las por meio de interações não

covalentes. O fígado é importantíssimo no metabolismo dos fármacos (ver

Capítulo 10), e os hepatócitos são expostos a concentrações elevadas de

metabólitos nascentes. Os fármacos e seus metabólitos polares são

concentrados no líquido tubular renal à medida que a água é reabsorvida,

estando os túbulos renais, portanto, expostos a concentrações mais elevadas

que os outros tecidos. Além disso, os mecanismos vasculares renais são

críticos na manutenção da filtração glomerular e vulneráveis a fármacos que

interfiram no controle da contratilidade arteriolar aferente e eferente. Vários

medicamentos hepatotóxicos (p. ex., paracetamol) também são

nefrotóxicos. Em consequência, lesões hepáticas ou renais são motivos

comuns para o abandono do desenvolvimento de fármacos durante os testes

de toxicidade, e os testes de patologia química de lesões hepáticas (em

geral, por causa dos níveis de transaminases medidos no plasma ou no soro

sanguíneo) e função renal (geralmente pela concentração de creatinina) são

rotineiros.

 

Interações não covalentes

▼ Os metabólitos reativos podem estar envolvidos em muitas

interações relacionadas, potencialmente citotóxicas e não covalentes,

incluindo:

• Peroxidação de lipídios

• Geração de espécies reativas de oxigênio tóxicas

• Reações que causam depleção da glutationa (GSH)

• Modificação de grupos sulfidrila.

■ Peroxidação de lipídios

▼ A peroxidação de lipídios insaturados pode ser iniciada por

metabólitos reativos, bem como por espécies reativas de oxigênio

(Figura 58.1). Radicais peróxidos de lipídios (ROO•) podem produzir

hidroperóxidos de lipídios (ROOH), os quais, por sua vez, produzem

mais radicais peróxidos de lipídios. Essa reação em cadeia – cascata

peroxidativa – pode, por fim, afetar muitos dos lipídios de membrana.

Mecanismos de defesa, como, por exemplo, GSH peroxidase e vitamina

E, protegem contra tais reações. A lesão celular resulta de alterações na

permeabilidade da membrana ou de reações de produtos da peroxidação

de lipídios com proteínas.

 

■ Espécies reativas de oxigênio

▼ A redução do oxigênio molecular ao ânion superóxido (O −• 2) pode

ser seguida pela conversão enzimática a peróxido de hidrogênio (H2O2),

radicais hidroperóxido (HOO•) e hidroxila (OH•), ou a oxigênio reativo

isolado. Essas espécies reativas de oxigênio são citotóxicas, tanto

diretamente quanto pela peroxidação de lipídios, e importantes na

excitotoxicidade e na neurodegeneração (ver Capítulo 41, Figura 41.2).

 

■ Depleção da glutationa

▼ O ciclo redutivo do GSH protege a célula do estresse oxidativo. O

GSH pode ser depletado pelo acúmulo de produtos oxidativos normais

do metabolismo celular ou pela ação de produtos químicos tóxicos. Em

geral, é mantido em um par redutivo com seu dissulfeto, GSSG.

Espécies oxidativas convertem GSH em GSSG, e o GSH é regenerado

pela GSSG redutase dependente de NADPH. Quando o GSH celular

diminui para aproximadamente 20 a 30% do normal, a defesa celular

contra compostos tóxicos é prejudicada, podendo resultar em morte

celular.

 

■ Modificação de grupos sulfidrila

▼ A modificação de grupos sulfidrila pode ser produzida por espécies

oxidativas que os alteram de modo reversível, bem como por interações

covalentes. Grupamentos sulfidrila livres desempenham um papel

decisivo na atividade catalítica de muitas enzimas. Alvos importantes

para a modificação da sulfidrila por metabólitos reativos incluem a

proteína do citoesqueleto actina, a GSH redutase e as ATPases

transportadoras de Ca2+ na membrana plasmática e no retículo

endoplasmático. Essas mantêm a concentração citoplasmática de Ca2+

em aproximadamente 0,1 μmol/ ℓ contra a concentração extracelular

superior a 1 mmol/ℓ . Ocorre aumento sustentado no Ca2+ celular diante

da inativação dessas enzimas (ou com o aumento da permeabilidade da

membrana; ver anteriormente), e isso compromete a viabilidade da

célula. Processos letais que conduzem à morte celular após a sobrecarga

aguda de Ca2+ incluem a ativação de enzimas degradativas (proteases

neutras, fosfolipases, endonucleases) e proteinoquinases, lesão

mitocondrial e alterações no citoesqueleto (p. ex., modificação da

associação entre actina e proteínas que a ela se ligam).

 

Interações covalentes

Os alvos para a interação covalente incluem DNA, proteínas/peptídios,

lipídios e carboidratos. A ligação covalente ao DNA é o mecanismo básico

de produtos químicos mutagênicos; isso é considerado mais adiante. Muitos

produtos químicos não mutagênicos também formam ligações covalentes

com macromoléculas, mas a relação entre eles e a lesão celular ainda não está completamente compreendida. Por exemplo, o inibidor da colinesterase

paroxano (metabólito ativo do inseticida paratião) liga-se à

acetilcolinesterase na junção neuromuscular (ver Capítulo 14) e causa

necrose do músculo esquelético. Uma toxina de um cogumelo

excepcionalmente venenoso, Amanita phalloides, liga-se à actina, e outra à

RNA-polimerase, interferindo na despolimerização da actina e na síntese

proteica, respectivamente.

 

Mecanismos gerais de lesão e morte celular

 

• A lesão/morte celular induzida por fármacos é, em geral, causada por metabólitos reativos

deles, envolvendo interações não covalentes e/ou covalentes com moleculas-alvo. A morte

celular ocorre muitas vezes por apoptose

• As interações não covalentes incluem:

– Peroxidação lipídica via reação em cadeia

– Geração de espécies reativas de oxigênio citotóxicas

– Depleção da glutationa reduzida

– Modi cação de grupos sul drila em enzimas-chave (p. ex., Ca-ATPase) e proteínas 2+

estruturais

• Interações covalentes, como, por exemplo, a formação de complexo entre um metabólito

do paracetamol (NAPBQI: N-acetil-p-benzoquinona imina) e macromoléculas celulares

(ver Figura 58.1). A ligação covalente a uma proteína pode produzir um imunógeno; a

ligação ao DNA pode causar carcinogênese e teratogênese.

 

Hepatotoxicidade

Muitos fármacos terapêuticos provocam lesões no fígado, manifestadas

clinicamente como hepatite ou (em casos menos graves) apenas em testes laboratoriais (p. ex., aumento da atividade da aspartato transaminase

plasmática, uma enzima liberada por células hepáticas lesionadas). O

paracetamol e o halotano causam hepatotoxicidade pelos mecanismos de

lesão celular anteriormente descritos. Diferenças genéticas no metabolismo

dos fármacos (ver Capítulo 12) foram consideradas em alguns casos (p. ex.,

isoniazida e fenitoína). Anomalias leves da função hepática induzidas por

fármacos não são incomuns, mas o mecanismo de lesão do fígado é quase

sempre incerto (p. ex., estatina; ver Capítulo 24). Nem sempre é necessário

descontinuar um fármaco quando ocorrem tais anomalias laboratoriais

brandas, mas o aparecimento de cirrose como resultado do tratamento a

longo prazo com baixas doses de metotrexato, para artrite ou psoríase (ver

Capítulos 27 e 28), implica maior precaução. A hepatotoxicidade de um

tipo diferente, denominada icterícia obstrutiva reversível, ocorre com

clorpromazina (ver Capítulo 47) e andrógenos (ver Capítulo 36).

A hepatotoxicidade causada pela superdosagem de paracetamol ainda é

causa de morte comum após autoenvenenamento. Há uma revisão a respeito

no Capítulo 27. A intoxicação por paracetamol exemplifica muitos dos

mecanismos gerais de dano celular anteriormente descritos. Com doses

tóxicas de paracetamol, as enzimas que catalisam as reações de conjugação

normais ficam saturadas e, consequentemente, as oxidases de funções

mistas convertem o fármaco no metabólito reativo N-acetil-p-benzoquinona

imina (NAPBQI). Como explicado no Capítulo 10, a toxicidade do

paracetamol está aumentada em pacientes nos quais as enzimas P450 foram

induzidas, por exemplo, pelo consumo excessivo e crônico de álcool. A

NAPBQI inicia muitas das interações covalentes e não covalentes

anteriormente descritas e ilustradas na Figura 58.1. O estresse oxidativo

derivado da depleção do GSH é importante por levar à morte celular. A

regeneração de GSH a partir de GSSG depende da disponibilidade de cisteína, de modo que sua disponibilidade intracelular pode ser um fator

limitante. A acetilcisteína ou a metionina podem ser substituídas pela

cisteína, aumentando a disponibilidade de GSH; são utilizadas no

tratamento de pacientes com intoxicação por paracetamol.

A lesão do fígado também pode ser produzida por mecanismos

imunológicos (p. 741), que têm sido implicados, particularmente, na

hepatite por halotano (ver Capítulo 42).

 

Hepatotoxicidade

 

• Os hepatócitos são expostos a metabólitos reativos de fármacos à medida que são

formados por enzimas P450

• A lesão ao fígado é produzida por diversos mecanismos de agressão celular; o

paracetamol exempli ca muitos deles (ver Figura 58.1)

• Alguns fármacos (p. ex., clorpromazina, amoxicilina-ácido clavulânico) podem causar

icterícia colestática reversível

• Mecanismos imunológicos algumas vezes estão envolvidos (p. ex., halotano).

 

Nefrotoxicidade

A nefrotoxicidade induzida por fármacos é uma situação clínica comum:

AINE (Tabela 58.1) e inibidores da enzima conversora de angiotensina

(ECA) estão entre as causas mais frequentes de precipitação da

insuficiência renal aguda, em geral causada pelas principais ações

farmacológicas desses fármacos. A doença renal crônica, associada à lesão

tubular ou papilar renal, pode ser causada por uma variedade de fármacos,

incluindo antibióticos aminoglicosídios, fármacos antivirais e lítio. Os

fármacos nefrotóxicos são frequentemente bem tolerados em indivíduos saudáveis, mas podem causar insuficiência renal em pessoas idosas ou