Farmacolgia das infecções fúngicas

Farmacolgia das infecções fúngicas

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Farmacologia das Infecções Fúngicas 34

April W. Armstrong e Charles R. Taylor

Introdução Caso Bioquímica da Membrana e da Parede Celular dos Fungos Fisiopatologia das Infecções Fúngicas Classes e Agentes Farmacológicos

Inibidor da Síntese de Ácido Nucleico dos Fungos: Flucitosina Inibidor da Mitose dos Fungos: Griseofulvina

Inibidores da Via de Síntese do Ergosterol

Inibidores da Esqualeno Epoxidase Inibidores da 14 -Esterol Desmetilase

Inibidores da Estabilidade da Membrana dos Fungos: Polienos Inibidores da Síntese da Parede Celular dos Fungos:

Equinocandinas

Conclusão e Perspectivas Futuras Leituras Sugeridas

Os fungos são microrganismos de vida livre que ocorrem na forma de leveduras (células isoladas, fungos de forma esférica), de bolores (fungos filamentosos multicelulares) ou de uma combinação de ambas as formas (os denominados fungos dimórficos). Todos os fungos são organismos eucarióticos. Em virtude de sua semelhança filogenética, os fungos e os seres humanos possuem vias metabólicas homólogas para a produção de energia, a síntese de proteínas e a divisão celular. Conseqüentemente, existe uma maior dificuldade no desenvolvimento de agentes antifúngicos seletivos do que no desenvolvimento de antibacterianos seletivos. O sucesso de muitos agentes antibacterianos resultou da identificação de alvos moleculares exclusivos nas bactérias, ressaltando a necessidade de também identificar alvos fúngicos exclusivos passíveis de serem explorados.

Certas populações de pacientes mostram-se particularmente suscetíveis às infecções fúngicas (micoses). Essas populações incluem pacientes cirúrgicos e na unidade de terapia intensiva (UTI), pacientes com próteses e pacientes com comprometimento das defesas imunológicas. Nessas últimas três décadas, o uso extenso de antibióticos de amplo espectro, o maior emprego de cateteres intravenosos a longo prazo e a infecção pelo vírus da imunodeficiência humana (HIV) estiveram associados a uma incidência crescente de micoses oportunistas e sistêmicas. Além disso, o sucesso do transplante de órgãos, da terapia imunossupressora e da quimioterapia do câncer contribuiu para um número crescente de pacientes cronicamente imunossuprimidos, que são particularmente suscetíveis a infecções fúngicas.

O diagnóstico de infecções fúngicas depende, tradicionalmente, de métodos baseados em culturas e do exame direto de amostras à microscopia óptica. Entretanto, devido ao crescimento indolente dos fungos, a cultura torna-se ineficiente, enquanto o exame microscópico direto pode não ser confiável nem identificar de modo definitivo a espécie. Essas desvantagens possuem implicações clínicas importantes, visto que, com freqüência, o prognóstico correlaciona-se inversamente com o tempo decorrido entre a manifestação clínica da doença e o diagnóstico acurado. Em conseqüência, um dos principais enfoques da micologia moderna consiste no desenvolvimento de métodos rápidos não baseados em cultura para estabelecimento de um diagnóstico precoce. As novas técnicas diagnósticas baseiam-se na reação em cadeia da polimerase (PCR), no western blot, na detecção de antígenos e na identificação de metabólitos fúngicos. Como essas técnicas ainda são investigacionais, devem ser efetuadas juntamente com métodos tradicionais baseados em culturas.

Antigamente, acreditava-se que as opções de tratamento para as infecções fúngicas oportunistas e sistêmicas fossem limitadas. Entretanto, essas opções estão se ampliando. Os processos fúngicos que vêm sendo explorados no desenvolvimento de agentes antifúngicos incluem a síntese de ácidos nucleicos, a mitose e a síntese e estabilidade da membrana. Os agentes antifúngicos tradicionais, como os azólicos e os polienos, são dirigidos contra alvos moleculares envolvidos na síntese e na estabilidade da membrana dos fungos. As equinocandinas, uma nova classe de agentes antifúngicos, têm como alvo um complexo enzimático envolvido na síntese da parede celular dos fungos. Com a emergência crescente de fungos resistentes, será cada vez mais importante identificar e explorar novos alvos moleculares para a terapia antifúngica.

n Caso

James F, de 31 anos de idade, HIV-positivo, procura o seu médico com uma história de febre, tosse e dor torácica de 3 semanas após uma viagem pelo sul da Califórnia. Seu histórico é notável pelo uso passado de drogas intravenosas. A avaliação clínica e a

580 | Capítulo Trinta e Quatro radiografia de tórax revelam infiltrado no lobo inferior esquerdo e adenopatia paratraqueal esquerda. As culturas de escarro são positivas para Coccidioides immitis, e os exames de sangue são notáveis pela presença de títulos elevados de anticorpos dirigidos contra esse patógeno fúngico. O médico estabelece um diagnóstico preliminar de coccidioidomicose pulmonar e prescreve um curso de anfotericina B.

Todavia, no decorrer dos próximos dias, o Sr. F não apresenta nenhuma melhora. O paciente chega ao departamento de emergência com febre, calafrios, sudorese, tosse, fadiga e cefaléia. A sua temperatura é de 37,7ºC, porém não demonstra nenhuma evidência de meningite ou de adenopatia periférica. O exame pulmonar revela sibilos difusos sobre os campos pulmonares esquerdos, tanto na inspiração quanto na expiração. A broncoscopia mostra estreitamento da luz da traquéia por numerosos granulomas mucosos do brônquio principal esquerdo até o nível da metade da traquéia. A cultura fúngica revela Coccidioides immitis, o médico estabelece o diagnóstico definitivo de coccidioidomicose pulmonar crônica, procede-se à remoção broncoscópica dos granulomas e a anfotericina B é mantida. Uma semana depois, os sintomas do paciente começam a ceder, a anfotericina B é suspensa, e inicia-se um curso de fluconazol.

n 1. Quais foram os fatores predisponentes para a infecção fúngica do Sr. F? n 2. Quais os mecanismos de ação da anfotericina B e do fluconazol? n 3. Que efeitos adversos o Sr. F poderia ter em conseqüência do tratamento com anfotericina B e fluconazol?

Embora os fungos tenham uma ultra-estrutura celular semelhante à das células animais, existem diversas diferenças bioquímicas singulares que foram exploradas no desenvolvimento de agentes antifúngicos. Até hoje, a diferença bioquímica mais importante reside no esterol principal utilizado para manter a estrutura e a função da membrana plasmática. As células dos mamíferos utilizam o colesterol para esse propósito, enquanto as células fúngicas utilizam o ergosterol, um esterol estruturalmente distinto. A biossíntese do ergosterol envolve uma série de etapas, das quais duas são utilizadas como alvos para os fármacos antifúngicos atualmente disponíveis (Fig. 34.1). As enzimas que catalisam a síntese de ergosterol localizam-se nos microssomos dos fungos, que contêm um sistema de transporte de elétrons quase idêntico àquele encontrado nos microssomos hepáticos dos mamíferos. A primeira etapa utilizada como alvo, a conversão do esqualeno em lanosterol, é catalisada pela enzima esqualeno epoxidase. Essa enzima é o alvo molecular dos agentes antifúngicos alilamina e benzilamina. A enzima do citocromo P450 específica dos fungos, a 14 -esterol desmetilase, medeia a reação-chave na segunda etapa utilizada como alvo, a conversão do lanosterol a ergosterol. Os agentes antifúngicos imidazólicos e triazólicos inibem a 14 -esterol desmetilase. Por conseguinte, os agentes antifúngicos alilamina, benzilamina, imidazólicos e triazólicos inibem a biossíntese do ergosterol. Como o ergosterol é necessário para a manutenção da estrutura e da função da membrana plasmática, esses agentes comprometem a integridade da membrana fúngica. Os inibidores da síntese de ergosterol suprimem o crescimento das células fúngicas na maioria das circunstâncias (efeito fungistático), embora possam, algumas vezes, provocar morte da célula fúngica (efeito fungicida).

As células fúngicas são circundadas por uma parede celular, uma estrutura rígida que vem sendo estudada intensivamente como novo e importante alvo para a terapia antifúngica. Os principais componentes da parede celular fúngica são a quitina, o -(1,3)-D-glicano, o -(1,6)-D-glicano e glicoproteínas da parede celular (especialmente proteínas que contêm cadeias de manose complexas, ou manoproteínas). A quitina é um polissacarídio linear que consiste em mais de 2.0 unidades de N-acetilglicosamida unidas por ligações -(1,4); essas cadeias são reunidas em microfibrilas que formam o suporte fundamental da parede celular. O -(1,3)-D-glicano e o -(1,6)-D-glicano, que são polímeros de unidades de glicose unidas por ligações -(1,3) e -(1,6) glicosídicas, respectivamente, constituem os componentes mais abundantes da parede celular. Esses polímeros de glicano estão ligados de modo covalente à estrutura de quitina. As glicoproteínas da parede celular constituem um

Fig. 34.1 Via de síntese do ergosterol. O ergosterol é sintetizado nas células fúngicas a partir de unidades de acetil-CoA. Um dos intermediários, o esqualeno, é convertido em lanosterol pela ação da esqualeno epoxidase. As alilaminas e as benzilaminas inibem a ação da esqualeno epoxidase. A 14 - esterol desmetilase, uma enzima do citocromo P450 não expressa nas células dos mamíferos, catalisa a primeira etapa na conversão do lanosterol no esterol exclusivo dos fungos, o ergosterol. Os imidazólicos e os triazólicos inibem a 14 -esterol desmetilase e, portanto, impedem a síntese de ergosterol, que é o principal esterol das membranas dos fungos. O fluconazol e o voriconazol são dois triazólicos representativos.

FluconazolImidazólicos Triazólicos

Voriconazol

14α-esterol desmetilase

Esqualeno epoxidase

Acetil-CoA HMG CoA

Mevalonato Esqualeno

Ergosterol Síntese da membrana

Alilaminas Benzilaminas

Lanosterol Dois triazólicos representativos:

Farmacologia das Infecções Fúngicas | 581 grupo diverso de proteínas, que estão associadas de modo nãocovalente a outros componentes da parede celular ou ligadas de forma covalente à quitina, ao glicano e a outras proteínas da parede celular. Como as células dos mamíferos não possuem paredes celulares, é de esperar que os fármacos dirigidos contra a parede celular fúngica tenham um alto índice terapêutico. Os agentes antifúngicos da classe das equinocandinas utilizam como alvo a -(1,3)-D-glicano sintase, a enzima que acrescenta resíduos de glicose a partir da molécula doadora UDP-glicose à cadeia polissacarídica em crescimento. Ao inibir a biossíntese da parede celular, as equinocandinas rompem a integridade da parede celular dos fungos. Com freqüência, as equinocandinas possuem atividade fungicida, embora esses agentes sejam fungistáticos em algumas circunstâncias (ver Leituras Sugeridas).

A adesão do fungo constitui o terceiro alvo potencial dos fármacos antifúngicos. A adesão às células do hospedeiro é mediada pela ligação de adesinas fúngicas aos receptores da célula hospedeira. Por exemplo, nas leveduras, a adesão é mediada por aspartil proteases e fosfolipases. Na atualidade, estão sendo desenvolvidos compostos que bloqueiam as interações de adesão entre as células fúngicas e as células de mamíferos.

As micoses (infecções fúngicas) podem ser divididas em infecções superficiais, cutâneas, subcutâneas, sistêmicas ou primárias e oportunistas. Poucos fungos apresentam virulência suficiente para serem considerados patógenos primários capazes de produzir infecções graves em hospedeiros imunocompetentes. Entretanto, os hospedeiros imunocomprometidos podem desenvolver infecções sistêmicas graves por fungos que não são patogênicos nos indivíduos normais. Por conseguinte, a patogenia das infecções fúngicas baseia-se na inter-relação entre o sistema imune do hospedeiro e a patogenicidade de determinado fungo. Os leucócitos polimorfonucleares, a imunidade celular e a imunidade humoral constituem componentes importantes da defesa imunológica do hospedeiro contra os patógenos fúngicos.

A patogenia das infecções fúngicas está apenas parcialmente elucidada, e diferentes fungos possuem fatores de virulência distintos, que são peculiares aos patógenos. A adesão representa uma etapa inicial nos estágios precoces da infecção. Podem ocorrer adesão e localização na pele, nas mucosas e na superfície de próteses. Por exemplo, as espécies de Candida aderem a uma variedade de superfícies através de uma combinação de interações ligante-receptor específicas, bem como através de forças inespecíficas, como interações de van der Waals e eletrostáticas. Subseqüentemente, os patógenos virulentos invadem a superfície colonizada e proliferam nos tecidos profundos, alcançando, algumas vezes, a circulação sistêmica. A disseminação sistêmica pode ser acelerada por lesão do tecido local, como aquela causada por quimioterapia do câncer, isquemia ou presença de prótese. Além disso, alguns patógenos secretam enzimas líticas que propiciam o crescimento invasivo e a disseminação sistêmica dos fungos. C. immitis rompe a mucosa respiratória através da produção de uma proteinase alcalina, que tem a capacidade de digerir as proteínas estruturais no tecido pulmonar. C. immitis também produz uma proteinase extracelular de 36 kDa que possui a capacidade de degradar a elastina, o colágeno, as imunoglobulinas e a hemoglobina dos seres humanos.

A composição da parede celular dos fungos desempenha um importante papel na patogenia das infecções fúngicas. Patógenos como Blastomyces dermatitidis, Histoplasma capsulatum e Paracoccidioides brasiliensis modulam o complemento de glicoproteínas em suas paredes celulares em resposta a interações com o sistema imune do hospedeiro. Por exemplo, a parede celular de B. dermatitidis contém uma glicoproteína de 120 kDa, a WI-1, que desencadeia uma potente resposta imune humoral e celular. As cepas avirulentas de B. dermatitidis exibem um aumento na expressão da WI-1, que é reconhecida pelo sistema imune do hospedeiro, levando à eliminação do patógeno através do processo de fagocitose. Em contrapartida, a parede celular das cepas virulentas de B. dermatitidis contém níveis elevados de -(1,3)-glicano, que estão inversamente correlacionados com a quantidade de WI-1 detectável sobre a superfície celular. Acredita-se que a quantidade aumentada de -(1,3)-glicano na parede celular mascara efetivamente a glicoproteína de superfície WI-1, permitindo, assim, que as cepas virulentas escapem à detecção e destruição pelo sistema imune do hospedeiro.

A capacidade de um fungo patogênico em mudar de um morfotipo para outro é denominada mudança fenotípica (phenotype switching). Ao responder a mudanças no microambiente, as espécies de Candida são capazes de sofrer uma transformação de levedura para hifas. As espécies de Candida na forma de hifas possuem um “sentido de tato”, que permite o seu crescimento em fendas e poros, aumentando, assim, o seu potencial infiltrativo. De forma semelhante, B. dermatitidis sofre transformação de conídios (pequenas estruturas reprodutivas assexuadas) nas formas de leveduras maiores. As formas maiores oferecem uma importante vantagem em termos de sobrevida, visto que são capazes de resistir à ação fagocítica dos neutrófilos e dos macrófagos.

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