Rang e Dale: Farmacologia
Sistemas de testes biológicos
Muitos hormônios e mediadores químicos foram descobertos pelos
efeitos biológicos que produzem. Por exemplo, a propriedade dos
extratos da neuro-hipófise de causar aumento na pressão arterial e
contração do útero foi observada no início do século XX.
Procedimentos de ensaios quantitativos com base nessas ações
permitiram uma preparação-padrão do extrato que foi estabelecida por
um acordo internacional em 1935. Ao se adotarem esses ensaios,
demonstrou-se que dois peptídios distintos – a vasopressina e a
ocitocina – eram responsáveis, sendo finalmente identificados e
sintetizados em 1953. Os ensaios biológicos já haviam revelado muitas
informações sobre síntese, armazenamento e liberação dos hormônios, e
se revelaram de valor inestimável para sua purificação e identificação.
Atualmente, já não são necessários mais 50 anos de laboriosos ensaios
biológicos para identificar novos hormônios antes de sua caracterização
química,2 mas eles ainda são muito importantes. O crescimento recente
dos biofármacos (ver Capítulo 5) como agentes terapêuticos registrados
baseou-se em técnicas de ensaios biológicos e no estabelecimento de
preparações-padrão. Os biofármacos, sejam os derivados de recursos
naturais (p. ex., anticorpos monoclonais, vacinas), sejam os que provêm
de técnicas moleculares como a do DNA recombinante (p. ex.,
eritropoetina), tendem a variar de um lote para outro, e necessitam ser
padronizados em relação à sua atividade biológica. Os diferentes
padrões de glicosilação, por exemplo, que não são detectados por
técnicas de imunoensaios, podem afetar a atividade biológica.
SISTEMAS DE TESTES BIOLÓGICOS
Atualmente, um importante uso dos ensaios biológicos é o fornecimento de
informações que preveem os efeitos de fármacos no uso clínico (em que o objetivo é melhorar a função dos pacientes afetados pelos efeitos de
doenças). A escolha de sistemas de testes laboratoriais (“modelos” in vitro e
in vivo) que fundamentem essa previsibilidade é um aspecto importante da
farmacologia quantitativa.
Por volta dos anos 1960, os farmacologistas adotaram o uso de órgãos
isolados e animais de laboratório (em geral, anestesiados) para
experimentos quantitativos, e desenvolveram os princípios do ensaio
biológico de modo a permitir medições confiáveis com esses sistemas de
ensaio, por vezes difíceis e imprevisíveis.
Ensaios biológicos em diferentes sistemas de teste podem ser realizados
em paralelo para revelar o perfil da atividade de um mediador
desconhecido. Vane et al. estudaram a geração e a destruição de substâncias
endógenas ativas, como os prostanoides sanguíneos (ver Capítulo 18), por
meio da técnica da cascata de superfusão, medindo a contração ou o
relaxamento de uma série de preparações-teste de músculo liso, escolhidas
para discriminar os diferentes constituintes ativos da amostra. Essa técnica
tem valor inestimável no estudo da produção e do destino dos mediadores
de vida curta, como tromboxano, prostaciclina e óxido nítrico (ver
Capítulos 18 e 21).
Esses sistemas de ensaio “tradicionais” visam à ação fisiológica dos
fármacos – grosso modo, o meio da hierarquia organizacional apresentado
na Figura 8.1. Os desenvolvimentos posteriores ampliaram a gama de
modelos disponíveis nas duas direções, para o lado molecular e para o lado
clínico. As provas de aglutinação (ver Capítulo 3) e o uso de linhagens de
células projetadas para expressar receptores normais, mutados e moléculas
de sinalização são agora amplamente utilizados. Técnicas baseadas em
cristalografia de raios X, espectroscopia de ressonância magnética e sinais
de fluorescência têm trazido mais clareza quanto à ação dos fármacos em nível molecular (ver revisões de Lohse et al., 2012; Nygaard et al., 2013),
permitindo, pela primeira vez, a medição e a detecção dos eventos
moleculares iniciais. De fato, a atual gama de técnicas disponíveis para a
análise dos efeitos dos fármacos em níveis molecular e celular é
impressionante e está se expandindo rapidamente. Um bom exemplo disso
(Figura 8.2) é o uso de separação com células ativadas pela fluoresceína
(FACS) para medir o efeito de um corticosteroide na expressão de uma
proteína marcadora de superfície celular pelos monócitos sanguíneos
humanos. Atualmente, ensaios celulares quantitativos desse tipo são
amplamente usados em farmacologia.
Figura 8.1 Níveis de organização biológica e tipos de medidas farmacológicas.
SNC, sistema nervoso central; NK-1, neurocinina-1.
Essas abordagens têm implicações importantes para o entendimento
básico da ação dos fármacos, bem como para o respectivo desenho, mas a
necessidade de medição dos efeitos dos fármacos em níveis fisiológico e
terapêutico permanece – este é o foco do presente capítulo.