Farmacologia das infecções virais

Farmacologia das infecções virais

(Parte 1 de 7)

As infecções virais estão entre as principais causas de morbidade e de mortalidade no mundo inteiro. A despeito dos progressos realizados no desenvolvimento de fármacos antivirais, as medidas de saúde pública e as vacinas profiláticas continuam sendo os principais métodos pelos quais a sociedade controla a disseminação das infecções virais. Essa situação fica dolorosamente patente diante da síndrome de imunodeficiência adquirida (AIDS). Apesar dos avanços nas terapias com agentes anti-HIV, a AIDS continua sendo uma causa cada vez mais comum de morte, sobretudo em alguns países da África, onde até um em cinco indivíduos é infectado pelo vírus da imunodeficiência humana (HIV). Essa enorme prevalência é atribuída, em grande parte, a falhas nas medidas de saúde pública e à falta de uma vacina efetiva contra o HIV, dentro de um contexto sócio-econômico onde os fármacos anti-HIV são de custo demasiado alto.

Apesar dessas estatísticas desanimadoras, o conjunto de fármacos disponíveis para combater os vírus tem sido de inestimável utilidade para salvar milhões de vidas a cada ano e para melhorar a qualidade de vida de incontáveis pacientes acometidos de doenças virais. Este capítulo descreve a fisiologia da replicação viral e as etapas no ciclo de vida dos vírus que servem de alvos para os medicamentos antivirais atuais. Os conceitos-chave para este capítulo são os seguintes: (1) os vírus sofrem replicação intracelular, utilizando os mecanismos da célula hospedeira; (2) o modo de replicação intracelular diminui o número de alvos potenciais para os fármacos antivirais; e (3) os agentes antivirais atuais exploram as diferenças existentes entre as estruturas e as funções das proteínas virais e humanas para obter uma seletividade de ação antiviral.

n Caso

Este fato aconteceu em 1993. O Sr. M, um homem de 26 anos de idade, procura a sua médica, a Dra. Rose, e queixa-se de faringite, febre e cansaço de várias semanas de duração. Ao exame físico, a Dra. Rose verifica a presença de linfadenopatia cervical bilateral, um achado compatível com os “sintomas de tipo gripal” do paciente. A Dra. Rose considera a possibilidade de uma infecção, possivelmente um resfriado simples, uma gripe ou faringite. Devido aos sintomas do Sr. M que se assemelham à mononucleose, a Dra. Rose também inclui em seu diagnóstico diferencial a infecção por citomegalovírus (CMV), a infecção pelo vírus Epstein-Barr (EBV), a toxoplasmose e o HIV. Os testes laboratoriais para Streptococcus, CMV, EBV, toxoplasmose e HIV são negativos. O Sr. M está preocupado com a possibilidade de infecção pelo HIV, embora negue qualquer atividade sexual desprotegida, uso de drogas IV e outros riscos de exposição potencial. A Dra. Rose diz ao Sr. M que os seus sintomas irão logo desaparecer com repouso, mas recomenda uma nova consulta dentro de seis meses para acompanhamento. Ela explica ao Sr. M que, caso tenha recentemente contraído o HIV, seu organismo ainda não produziu anticorpos suficientes para serem evidentes no teste de anticorpos anti-HIV.

Cinco anos depois, o Sr. M retorna ao consultório da Dra. Rose.

Nesse intervalo de tempo, não consultou nenhum outro médico, e agora está apresentando vários sintomas novos. Surgiram múltiplas lesões abertas nos lábios e na boca e ele confessa que possui lesões semelhantes na área genital. O teste ELISA solicitado é positivo para anticorpos anti-HIV, e a medida da carga viral revela níveis elevados de RNA do HIV no sangue. A contagem de células CD4 do Sr. M é de 100 por mm3 (faixa normal: 800 a 1.200 por mm3). A Dra. Rose prescreve imediatamente um esquema farmacológico de zidovudina (AZT), lamivudina (3TC) e ritonavir, explicando ao Sr. M que o uso de uma combinação de fármacos anti-HIV constitui a

Farmacologia das Infecções Virais 36

Robert W. Yeh e Donald M. Coen

Introdução Caso Fisiologia da Replicação Viral

Ciclo de Vida dos Vírus

Classes e Agentes Farmacológicos

Inibição da Fixação e Entrada dos Vírus Inibição do Desnudamento Viral Inibição da Replicação do Genoma Viral

Análogos Nucleosídios e Nucleotídios Anti-Herpesvírus Análogos Nucleosídios e Nucleotídios Anti-HIV e Anti-HBV

Inibidores Não-Nucleosídios da DNA Polimerase Inibidores Não-Nucleosídios da Transcriptase Reversa (INNTR)

Inibição da Maturação Viral Inibição da Liberação Viral Fármacos Antivirais com Mecanismos de Ação Desconhecidos

Fomivirseno Ribavirina

Fármacos que Modulam o Sistema Imune

Conclusão e Perspectivas Futuras Leituras Sugeridas

610 | Capítulo Trinta e Seis melhor opção para reduzir a carga viral e impedir o desenvolvimento de doença mais grave. Além disso, a Dra. Rose prescreve aciclovir oral para tratar o herpes oral e genital do Sr. M.

Nos três anos seguintes, a carga viral de HIV do Sr. M cai para níveis indetectáveis, e o seu estado melhora. As infecções por herpesvírus também são controladas. Hoje em dia, a saúde do Sr. M está aparentemente boa, e, apesar de exigir considerável esforço, ele toma rigorosamente suas medicações.

n 1. Quais os mecanismos de ação dos três fármacos anti-HIV prescritos pela Dra. Rose? n 2. O que é o aciclovir, e como ele atua? n 3. Por que o aciclovir não provoca toxicidade significativa nos seres humanos, enquanto a AZT o faz? n 4. Quais os riscos e os benefícios de prescrever três agentes anti-HIV e apenas um agente anti-herpesvírus?

Para replicar-se, os vírus incorporam-se aos mecanismos metabólicos da célula hospedeira. Em conseqüência, existem menos diferenças entre os vírus e seus hospedeiros humanos passíveis de explorar no desenvolvimento de fármacos do que aquelas observadas entre bactérias e seres humanos. É também mais difícil desenvolver agentes ativos contra um amplo espectro de vírus do que contra as bactérias. Essa dificuldade advém do fato de que os vírus constituem um grupo heterogêneo de agentes infecciosos, enquanto as bactérias compartilham, em sua maioria, uma estrutura de parede celular comum e mecanismos distintos de transcrição e tradução.

Apesar desses obstáculos, todos os vírus codificam proteínas que diferem consideravelmente das proteínas correspondentes humanas. Em princípio, muitas dessas proteínas poderiam atuar como alvos para agentes antivirais. Na prática, entretanto, apenas algumas dessas proteínas virais serviram, até o momento, como alvos úteis para a terapia farmacológica.

Os vírus ocorrem na forma de pequenas partículas, denominadas vírions. Por sua vez, os vírions consistem em um genoma de ácido nucléico acondicionado dentro de uma camada de proteína codificada pelo vírus, denominada capsídio. Em alguns vírus, o capsídio é circundado por um envelope, uma membrana com dupla camada lipídica que contém proteínas do envelope codificadas pelo vírus. Os genomas virais podem consistir em DNA ou em RNA e podem ser de fita simples ou de fita dupla.

Quase todos os vírus apresentam o mesmo ciclo de vida geral para sua replicação. A Fig. 36.1 mostra esse ciclo como exemplo de um vírus típico contendo DNA. A Fig. 36.2 ilustra o ciclo de replicação do HIV, que, por ser um retrovírus, contém RNA que é transcrito em DNA. (Uma ilustração ligeiramente diferente poderia ser apresentada para um vírus contendo RNA, como o vírus influenza, em que o próprio RNA viral é replicado e transcrito.) No início da infecção o vírus fixa-se à célula hospedeira. Essa fixação é mediada por proteínas existentes sobre a superfície do vírus, que se ligam especificamente a determinado componente da membrana do hospedeiro. Por exemplo, o envelope viral do HIV contém a glicoproteína gp120, uma proteína transmembrana que medeia a ligação e a fixação do vírus às células hospedeiras que expressam os receptores CD4 e de quimiocinas, como CCR5 ou CXCR4 (Fig. 36.2). A seguir ocorre entrada do vírion, que atravessa a membrana celular do hospedeiro. No caso do HIV, o processo de entrada depende da gp41, uma proteína do envelope viral que efetua a fusão da membrana do HIV com a célula-alvo.

A seguir, o vírion perde grande parte de suas proteínas do capsídio — o estágio conhecido como desnudamento —, de modo que o ácido nucléico torna-se disponível para transcrição em mRNA, que, a seguir, sofre tradução em ribossomos celulares. No caso dos retrovírus, o desnudamento permite a ocorrência da transcrição reversa. Para certos vírus do RNA, o desnudamento é seguido diretamente de tradução do RNA viral.

A próxima etapa do ciclo é a replicação do genoma. Essa etapa exige um suprimento de ribonucleosídio trifosfatos para os vírus de RNA e de desoxirribonucleosídio trifosfatos para os vírus de DNA. No caso dos vírus de DNA, a geração desses desoxirribonucleosídios trifosfatos ocorre através de duas vias: a via de recuperação, que emprega a timidina cinase, uma enzima farmacologicamente importante, e a via de novo, que inclui a enzima timidilatocinase. Os nucleosídios trifosfatos são incorporados em novos genomas virais por uma polimerase viral ou celular (ver Cap. 37, para maiores detalhes sobre o metabolismo dos nucleotídios). No caso do herpesvírus simples (HSV), a geração de desoxirribonucleosídio trifosfatos envolve a fosforilação de nucleosídios através da via de recuperação por uma timidina cinase viral; a seguir, uma DNA polimerase viral adiciona desoxirribonucleosídio trifosfato ao genoma de DNA em crescimento. A exploração desse processo em duas etapas levou ao desenvolvimento de alguns dos agentes antivirais mais efetivos e seguros atualmente disponíveis, visto que as diferenças existentes entre as cinases e as polimerases humanas e virais permitem que os fármacos tirem partido de duas etapas diferentes em uma única via.

As proteínas virais sintetizadas no interior da célula organizam-se com os genomas virais dentro da célula do hospedeiro, num processo conhecido como montagem. No caso de numerosos vírus, a montagem é seguida de um processo conhecido como maturação viral, que é essencial para que os vírions recém-formados se tornem infecciosos. Tipicamente, esse processo envolve a clivagem de poliproteínas virais por proteases. No caso de alguns vírus, a maturação ocorre dentro da célula hospedeira; para outros, como o HIV, ocorre fora da célula hospedeira. Os vírus abandonam a célula por lise celular ou por brotamento através da membrana celular. No caso dos vírus influenza, os vírions recém-formados exigem uma etapa adicional de liberação da superfície extracelular da membrana celular do hospedeiro.

Em resumo, quase todos os vírus sofrem replicação através das seguintes etapas: fixação, entrada, desnudamento, transcrição, tradução, replicação do genoma, montagem e saída. Alguns vírus apresentam etapas adicionais, como maturação e liberação. As etapas da infecção dos retrovírus ocorrem numa seqüência diferente daquela observada na maioria dos outros vírus, apresentando etapas adicionais no seu ciclo de vida. Por exemplo, a replicação do HIV inclui uma etapa adicional de integração em que o genoma viral é incorporado ao genoma do hospedeiro (Fig. 36.2). Em cada uma dessas etapas, estão envolvidas proteínas específicas do hospedeiro e/ou vírus. As diferenças entre as proteínas virais e do hospedeiro em qualquer uma dessas etapas podem ser utilizadas como alvo para a terapia antiviral.

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Os vírus possuem conjuntos amplamente diferentes de genes.

Alguns deles, como o vírus da hepatite B (HBV), apresentam genomas compactos que só codificam proteínas do envoltório e algumas proteínas utilizadas na expressão dos genes e na replicação do genoma. Outros, como os herpesvírus, codificam escores de proteínas que desempenham muitas funções diferentes. Por conseguinte, as proteínas virais que, até hoje, têm constituído os melhores alvos para os fármacos antivirais consistem em enzimas envolvidas na replicação do genoma ou na maturação, embora outras etapas no ciclo de vida dos vírus também possam servir de alvos para os agentes antivirais.

Todos os vírus precisam infectar células para a sua replicação. Por conseguinte, a inibição da etapa inicial de fixação e entrada dos vírus proporciona uma medida “preventiva” con- ceitual contra a infecção e, assim, pode limitar a disseminação do vírus pelo organismo. A enfuvirtida (T-20), um peptídio anti-HIV, é o primeiro fármaco aprovado pela FDA que atua ao inibir a entrada do vírus. Esse agente assemelha-se estruturalmente a um segmento da gp41, a proteína do HIV que medeia a fusão da membrana. O mecanismo proposto para a fusão da membrana mediada pela gp41 e a ação da T-20 está ilustrado na Fig. 36.3. A proteína gp41 nativa é retida no vírion em uma conformação que impede a sua capacidade de fundir-se a membranas ou de ligar-se à T-20. A ligação do HIV a seus receptores celulares desencadeia uma mudança de conformação da gp41 que expõe o segmento ativo de fusão (peptídio de fusão), uma região de repetição heptada e uma segunda região de repetição heptada imitada pela T-20. A seguir, ocorre novo dobramento da gp41, de modo que os segmentos imitados pela T-20 ligam-se ao primeiro conjunto de repetições heptadas. Se o peptídio de fusão estiver corretamente inserido na membrana celular do hospedeiro, esse redobramento estabelece uma estrita proximidade entre o envelope do vírion e a membrana celular, permitindo a fusão da membrana (através de mecanismos que ainda não estão bem esclarecidos). Entretanto, na presença

Fixação e entrada

Vírus Receptor

Célula hospedeira

Desnudamento

Replicação do genoma

Síntese de RNA Síntese protéica

Saída e liberação

Montagem e maturação

Ribossomo do hospedeiro

Bloqueadores dos canais iônicos Inibidores da fusão

Inibidores da polimerase

Saquinavir Ritonavir

Inibidores da neuraminidase

Amantadina Rimantadina

Enfuvirtida (T-20)

Aciclovir

Zidovudina Efavirenz

Inibidores da protease

Zanamivir Oseltamivir

Fig. 36.1 Ciclo de vida dos vírus e intervenção farmacológica. O ciclo de vida dos vírus pode ser dividido em uma seqüência de diversas etapas individuais em que cada uma representa um local potencial de intervenção farmacológica. Essa figura mostra um ciclo de replicação geral dos vírus no interior da célula, juntamente com uma lista de classes de fármacos e exemplo de agentes específicos que bloqueiam cada uma dessas etapas. Os agentes antivirais atualmente aprovados são, em sua maioria, análogos de nucleosídios cujo alvo é a replicação do genoma, inibindo, tipicamente, a DNA polimerase ou a transcriptase reversa viral. Várias outras classes de fármacos são dirigidas para outras etapas do ciclo de vida dos vírus, incluindo fixação e entrada, desnudamento, montagem e maturação, e saída e liberação. É preciso assinalar que os detalhes da replicação viral diferem para cada tipo de vírus, proporcionando freqüentemente alvos singulares para intervenção farmacológica e desenvolvimento de fármacos. Por exemplo, o ciclo de vida do HIV (e de outros retrovírus) inclui etapas adicionais, como integração (ver Fig. 36.2).

612 | Capítulo Trinta e Seis de T-20, o fármaco liga-se ao primeiro conjunto de repetições heptadas e impede o processo de novo dobramento, impedindo, assim, a fusão do envelope do HIV com a membrana da célula hospedeira.

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