[FARMACOGENÉTICA]

[Identificação e Análise de Fatores Farmacogenéticos]

[Objetivos dos Estudos Farmacogenéticos]

[Variações no Metabolismo da Droga]

[Desvios Metabólicos Hereditários de Interesse Farmacológico]

[Deficiência de eritrócitos]

Embora se tenha reconhecido durante anos que as diferenças genéticas dos indivíduos podem modificar suas respostas a drogas, foi somente durante as duas últimas décadas que estudos sistemáticos foram feitos para avaliar a importância dos caracteres genéticos na eficácia da droga e em suas reações adversas. O estudo científico da variabilidade individual geneticamente determinada no metabolismo da droga e das reações não usuais é chamado Farmacogenética. Este campo relativamente novo de pesquisa farmacológica procura respostas para algumas questões importantes: como as diferenças genéticas nos indivíduos contribuem para a variabilidade individual na transformação, destoxificação (ou detoxicação) e excreção da droga? Os fatores genéticos explicam as observações clínicas de que alguns pacientes, tendo recebido as quantidades recomendadas de drogas apropriadas, apresentam reações inesperadas ou adversas à droga? Determinados caracteres genéticos humanos estão associados a alguns efeitos não-usuais de drogas, e existe uma relação definida ente os fatores genéticos e a distribuição e metabolismo da droga.

A observação de que um paciente apresentou uma resposta exagerada ou desenvolveu uma reação inesperada à droga, tem sido ponto inicial para muitos estudos farmacogenéticos. Contudo, a investigação cuidadosa dos sintomas de um paciente não é suficiente para esclarecer se os fatores genéticos ou ambientais são os responsáveis, e se um enfoque genético ou uma análise genética dos fatores é necessária. Deve-se determinar se a resposta inesperada à droga é familiar (ocorre em certas famílias) e, se assim o for, se ocorre entre membros selecionados desta estirpe segundo um padrão que está de acordo com as expectativas para um caráter hereditário. Por exemplo, um caráter hereditário recessivo deveria ocorrer, em média, em um quarto dos parentes consangüíneos (irmãos ou irmãs) do total de pacientes indexados. Outros padrões de membros da família sensíveis à droga seriam obviamente esperados para caracteres dominantes, ou para fatores hereditários ligados ao sexo. Evidências genéticas mais conclusivas podem ser obtidas quando a reação inesperada à droga estiver intimamente associada a um "traçador" bioquímico específico, qual seja a deficiência da uma enzima em particular, ou a presença de um metabólito anormal da droga na urina ou no sangue. Estas etapas bioquímicas e genéticas são facilmente acompanhadas por condições farmacogenéticas herdadas, como os caracteres mendelianos simples dominantes ou recessivos. A investigação torna-se bem mais complexa, contudo, se vários genes diferentes estiverem envolvidos, e se uma combinação particular desses genes precisar ser herdada para os pacientes apresentarem reação inesperada à droga.

Um método geralmente empregado em farmacogenética consiste em medir a contribuição relativa das influências genéticas e ambientais através da utilização de gêmeos idênticos e fraternos. Este método apresenta a vantagem de propiciar a obtenção de importantes informações a respeito da contribuição relativa de indivíduos, embora ele não indique quantos genes estão envolvidos ou como atuam os fatores genéticos. Basicamente, o método de estudo que utiliza gêmeos é uma comparação da variabilidade de algumas medidas farmacológicas entre pares de gêmeos idênticos (monozigotos) e pares de gêmeos fraternos (dizigotos). Uma vez os gêmeos monozigotos apresentem uma constituição genética idêntica, a sua variabilidade é muito menor que a variabilidade entre-pares de gêmeos fraternos, no que diz respeito a caracteres geneticamente determinados.

Uma comparação da porcentagem de uma dose-teste de isoniazida excretada como acetilisoniazida em 24 horas por gêmeos idênticos e fraternos, demonstra ser a conjunção a via metabólica para a isoniazida, como determinada primordialmente por fatores genéticos. Estudos com gêmeos, feitos com drogas diversas (fenilbutazona, antipirina, bisidroxicumarina e etanol), conduziram a resultados semelhantes. Estas drogas são todas degradadas principalmente por biotransformação, invés de serem excretadas na urina, na forma não-modificada, e a velocidade de declínio da concentração de uma droga no plasma foi utilizada como medida da taxa de eliminação. Verificou-se que existe uma estreita concordância entre pares de gêmeos idênticos no que se refere à meias-vidas biológicas. Uma amplitude maior de variação ocorreu em pares de gêmeos fraternos. Esses resultados demonstram que os fatores genéticos, fundamentalmente, determinam a taxa de metabolismo da maioria das drogas e das substâncias química no homem.

Fatores farmacogenéticos podem ser detectados através de uma pesquisa na população, efetuando-se medidas farmacológicas em várias pessoas, a fim de determinar se as respostas coletadas seguem uma distribuição unimodal, bimodal ou multimodal. A bimodalidade sugere a possibilidade de existência de duas subpopulações distintas, mas este fato não prova que exista necessariamente uma base genética para os dois grupos. Podem ser realizados testes, partindo-se desta premissa, para verificar se a hipótese genética tem fundamento; por exemplo, as concentrações sangüíneas de isoniazida 6 horas após uma dose oral da droga mostram a bimodalidade. O trabalho posterior estabeleceu que a velocidade de desaparecimento da droga (rápida ou lenta) dependa da taxa de acetilação da isoniazida, e esta, por sua vez, é proporcional à quantidade de uma enzima, a N-acetil-transferase, no fígado. Indivíduos que acetilam lentamente a isoniazida têm substancialmente menos N-acetil-transferase em seus fígados do que aqueles que a acetilam rapidamente. Estudos realizados em famílias e outros testes genéticos levaram à conclusão de que dois genes alelos (R = acetilação rápida, r = acetilação lenta) controlam a taxa de metabolização da isoniazida em um determinado local. Portanto, existem três combinações genotípicas possíveis (RR, Rr, e rr) e dois fenótipos: o rápido ( RR ou Rr) e o lento (rr). Os indivíduos que acetilam lentamente são homozigotos para uma gene recessivo, mas como cerca de metade da população dos Estados Unidos pertence a este grupo, o gene recessivo está longe de ser raro. As respectivas freqüências do gene são: r = 0,723 e R = 0,277. As freqüências relativas do gene diferem em outras áreas geográficas, de acordo com sues grupos étnicos particulares e sua história genética. Os grupos asiáticos possuem, geralmente, um número maior de indivíduos acetiladores rápidos, e os grupos do Oriente Médio apresentam um número maior de acetiladores lentos, ambos comparados com as populações européias e americanas.

Quaisquer que sejam os aspectos analisados em pesquisas farmacogenéticas os objetivos são os mesmos: 1 - avaliar como a genética contribui par determinada condição; 2 - determinar o padrão hereditário (dominante, recessivo, ligado ao sexo ou autossômico); 3 - medir a freqüência dos genes envolvidos, tanto na população em geral como nos diferentes grupos étnicos; 4 - descobrir as bases bioquímicas da variação, e 5 - estabelecer a importância clínica dessa condição.

Foram identificadas diversas variantes genéticas da colinesterase plasmática que são menos eficazes na hidrólise da succinilcolina, droga relaxante muscular, do que a forma normal de esterase que a maioria das pessoas tem em seu sangue. A succinilcolina, um éster dicolínico do ácido succínico, é inativada por clivagem de um dos grupamentos éster. Após a administração de succinilcolina, uma porção considerável da droga é hidrolisada quando circula através do sangue e distribui-se aos tecidos. Parte da droga chega aos tecidos e liga-se aos sítios na junção mioneural. A enzima é, provavelmente, menos importante na destruição da droga, neste momento, do que o é quando a droga está sendo distribuída através do sangue e dos tecidos. As pessoas com colinesterase plasmática alterada têm uma resposta exagerada a uma dose padrão da droga porque maior quantidade da mesma escapa da hidrólise e chega aos tecidos. Estas pessoas desenvolvem paralisia muscular, incluindo os músculos respiratórios, paralisia esta que pode durar por várias horas. A respiração artificial precisa ser ministrada durante este período, até que os efeitos da droga desapareçam, mas os pacientes convenientemente oxigenados e que recebem cuidados devem se restabelecer completamente. Poder-se-ia supor que várias outras esterases no corpo também poderiam agir sobre a succinilcolina e compensar a deficiência da colinesterase plasmática, mas a experiência clínica mostra que isto não acontece. A colinesterase sérica é a principal enzima responsável pela hidrólise da succinilcolina no homem.

Após a succinilcolina ser introduzida na década de cinqüenta, observaram-se pacientes com resposta prolongada e exagerada, e suspeitou-se que eles tivessem uma deficiência (quantidade reduzida) da colinesterase sérica. Contudo, foi descoberto que a esterase sérica proveniente de paciente sensíveis não era quantitativamente reduzida, mas sim modificada, provavelmente em sua estrutura, o que resultava em propriedades qualitativas diferentes. A colinesterase atípica desses pacientes apresentava uma afinidade menor por substratos do éster de colina, e era um catalisador substancialmente menos ativo que a esterase normal na hidrólise da succinilcolina. Ela era também menos sensível à inibição pela dibucaína e a uma variedade de outros inibidores. Um simples teste de inibição com a dibucaína foi desenvolvido para medir a atividade da colinesterase (com ou sem o inibidor) para classificar o tipo de esterase presente. A inibição por dibucaína ou o número de dibucaína para a colinesterase comum é cerca de 80%; para a colinesterase atípica o número de dibucaína é aproximadamente 20%, e os portadores heterozigotos com colinesterase sérica de qualidade mista o intermediária apresentam números de dibucaína próximos a 60%. O teste de inibição de dibucaína é útil em estudos de famílias, uma vez que ambos os indivíduos, homozigotos atípicos (AA) e heterozigotos (UA) podem ser diferenciados de pessoas homozigotos comuns (UU) através da análise de amostras de soro; a administração de drogas não é necessária para determinar cada genótipo individual. Estudos da genealogia familiar estabeleceram que os sujeitos com colinesterase atípica herdaram um gene raro (A) de ambos os pais, e que todas as pessoas com esterase atípica seriam sensíveis a succinilcolina se a elas fosse alguma vez administrada a droga. Na população canadense em geral e, provavelmente, nos Estados Unidos, aproximadamente 3,8% são portadores heterozigotos do gene atípico, e 1:2820 são homozigotos para gene atípico (AA). Exceto se a atividade de colinesterase sérica for muito reduzida, os portadores heterozigotos do gene atípico (AU) são, não raramente, sensíveis à succinilcolina. Em termos clínicos, então, a sensibilidade à succinilcolina é herdada como um caráter autossômico mendeliano recessivo.

A descoberta de uma variante genética de uma enzima freqüentemente conduz à descoberta de outras. Outras variantes da colinesterase são conhecidas, as quais também afetam a resposta à succinilcolina. A variante resistente fluoreto, detectada por sua maior resistência à inibição ao fluoreto do que a colinesterase normal, apresenta, ainda, menor afinidade por substratos do éster de colina. Os testes de inibição ao fluoreto conduzem à obtenção do parâmetro designado número de fluoreto, que pode ser usado para distinguir se os indivíduos herdaram uma dose simples ou dupla do gene para a colinesterase resistente ao fluoreto. Estudos em famílias selecionadas, portadoras de ambos os genes, o atípico (resistente à dibucaína) e o resistente ao fluoreto, mostraram que estes genes são segregados como genes alelos no mesmo local genético, ao invés de o serem como genes determinados em locais diferentes.

Esta evidência, e o fato de que os genes (A e F) produzem esterases ativas com reduzidas afinidades por substratos e inibidores, sugere que ambos são mutações estruturais de genes nos quais as colinesterases diferem muito pouco, talvez somente por um único aminoácido da seqüência de aminoácidos da colinesterase sérica normal.

Uma outra variante rara e de interesse da colinesterase é determinada pelo gene quiescente. Indivíduos homozigotos para este gene não apresentam, praticamente, nenhuma atividade colinesterásica detectável. Eles não mostram nem sinais nem sintomas desta deficiência enzimática, nem apresentam distúrbios em suas reações metabólicas intermediárias normais; a única manifestação desta imperfeição enzimática hereditária é uma resposta exagerada à succinilcolina, no caso de esta lhes ser administrada.

Existem outros tipos raros da colinesterase sérica que poderiam ser mencionados, mas aqueles aos quais se fez referência acima ilustram alguns princípios farmacogenéticos gerais que merecem ser salientados novamente. A enzima que afeta a hidrólise da succinilcolina não participa do metabolismo de ésteres endógenos ou da dieta, e a deficiência enzimática só é aparente quando a succinilcolina é administrada. A reação inesperada à droga pode ser claramente associada à quantidade ou à qualidade da proteína enzimática específica. Pacientes sensíveis podem ser detectados e previstos por um simples teste sangüíneo, e o mesmo teste pode ser usado em famílias e em amostras populacionais para se determinar a freqüência dos genes raros relacionados com a reação a droga.

Isoniazida Acetiladores lentos da isoniazida apresentam maior probabilidade de acumular a droga com doses repetidas, e de desenvolver uma neurite periférica. Esta complicação pode ser evitada pela piridoxina e a vitamina não interfere na atividade antituberculose da isoniazida.

Difenilhidantoína. São conhecidas famílias com membros que metabolizam (p-hidroxilação) a difenilhidantoína muito mais lentamente do que o esperado. Elas tendem a desenvolver sintomas de superdose tóxica, nistagmo, ataxia e sonolência, se as doses usuais da droga forem ministradas.

Acetofenetidina. Raramente encontram-se pacientes que desenvolveram a hemólise de eritrócitos e a metemoglobinemia após pequenas doses de acetofenetidina. Acredita-se que eles tenham uma incapacidade hereditária para metabolizar a droga pelas vias usuais ( a o-desalquilação e a conjugação com sulfatos ou glicuronatos), e transformam a droga via desacetilação de p-fenetidina em derivados da hidroxifenetidina, que são metabólitos ativos.

Alguns caracteres hereditários não diretamente relacionados com o metabolismo de drogas podem mudar a condição celular de tal maneira que tornam as células vulneráveis aos efeitos adversos de drogas. Por exemplo, há certas deficiências enzimáticas de eritrócitos hereditárias que resultarão em hemólise se a primaquina e determinadas outras drogas forem ingeridas. Melhor conhecidas são as deficiências da glicose-6-fosfato-desidrogenase (G6PD). No mínimo, 80 variantes distintas da enzima foram identificadas, mas nem todas estão associadas à hemólise induzida por drogas. Geralmente, aquelas variantes com atividade reduzida a menos de 30% do normal são regularmente associadas a reações hemolíticas. Não se conhece exatamente o motivo pelo qual a redução de atividade da G6PD leva à hemólise. A G6PD é reconhecida como um meio importante de suprimento de NADPH (Nicotinamida-adenina-difosfato), o cofator para a glutation-redutase, e o glutation parecer ser essencial na manutenção das funções da membrana do eritrócito. Esta explicação pode não ser inteiramente correta, mas é certo que a concentração de glutation diminui em eritrócitos deficientes em G6PD se eles estiverem incubados com acetilfenilhidrazina. Este simples teste in vitro tem sido utilizado para identificar indivíduos que seriam susceptíveis à hemólise induzida por drogas.

Como o gene que codifica a enzima G6PD tem seu locus no cromossoma X, as deficiências de G6PD são herdadas como caracteres ligados ao sexo. Há maior probabilidade de os homens apresentarem hemólise provocada por droga do que as mulheres. Uma pesquisa em negros norte-americanos indicou que 15% dos homens e 1,6% das mulheres forma classificados como "reativos" pelo teste de estabilidade de glutation. Embora o teste não diferencie respostas intermediárias de respostas normais, pois é um teste qualitativo e não quantitativo, os números obtidos estabelecem que a herança está ligada ao sexo, sem dominância. As mulheres são classificadas como reativas intermediárias ou normais, dependendo do fato de ambos, um ou nenhum dos cromossomas X carregarem o gene anômalo; os homens, se tiverem um cromossoma X, são reativos (responsivos) ou normais.

Além das alterações enzimáticas dos glóbulos vermelhos, existem formas anormais de hemoglobina que predispõem o paciente à hemólise quando são administradas sulfonamidas e drogas antimaláricas. A hemoglobina H e a hemoglobina Zurich pertencem à espécie de hemoglobina que acabou de ser mencionada.

Inúmeras deficiências hereditárias na conjugação de glicuronatos são conhecidas, e elas caracterizam-se pela hiperbilirrubinemia e icterícia. Não somente a conjugação da bilirrubina é afetada, mas também pode ser reduzida a formação dos glicuronatos de tais drogas e de substâncias estranhas como os salicilatos, o mentol e a tetraidrocortisona. Devido ao fato de estes desvios hereditários variarem consideravelmente de família para família no que se refere à quantidade e à espécie de deficiência molecular, a intensidade na diminuição de conjugação da droga também será variável.

Algumas pessoas têm necessidade acima do normal de determinadas vitaminas, e podem apresentar sintomas de deficiência de uma vitamina, a menos que se aumente consideravelmente sua concentração na dieta diária normal. São conhecidos exemplos específicos da conversão inadequada de vitamina B₁₂ em formas de cofator da vitamina. Alguns respondem à administração de B₁₂ . O uso terapêutico de vitaminas para o tratamento de alterações hereditárias deste tipo ilustra a necessidade de individualizar a terapia para cada constituição genética particular dos pacientes.

Não se encontra normalmente uma diferença real,, ao nível de tecidos, da responsividade a drogas; a maioria das diferenças genéticas nas "respostas" pode ser explicada por alterações na dinâmica de distribuição e metabolismo da droga, mudando a quantidade que alcança a região dos tecidos. A relação dose-resposta local é raramente alterada. Uma exceção é a resistência hereditária aos anticoagulantes cumarínicos. Tais pacientes necessitam de uma quantidade 20 vezes maior de droga para produzir o aumento esperado no tempo de protrombina, quantidade esta que causaria uma hemorragia fatal em um paciente normal. A descoberta desta característica foi inesperada, pois o primeiro paciente era gêmeo idêntico a seu irmão, e tendo igualmente necessitado de um tratamento com o anticoagulante, apresentou a mesma resistência a drogas do tipo cumarina. Analisaram-se os caracteres genéticos de toda a sua família e de uma outra grande linhagem. A resistência à cumarina é herdada como um caráter dominante autossômico. As pessoas resistentes apresentam uma outra característica não-usual: elas são aproximadamente 20 vezes mais sensíveis que as normais aos efeitos de antídotos da vitamina K. Como o metabolismo das drogas anticoagulantes não é anormal nestas pessoas, a explicação mais razoável para essa resistência é a existência de uma proteína tissular, geneticamente alterada, que regula a síntese, no fígado, dos fatores II, VII, IX e X da coagulação sangüínea.

Surpreendentemente, parece existir um modelo animal natural para esta característica farmacogenética humana. O warfarin é usado como veneno para rato; entretanto, notou-se uma resistência natural a este agente em populações de ratos tratadas repetidas vezes com o produto. Estudos em alguns ratos indicaram que poucos genes para a resistência forma selecionados e os ratos possuíam o mesmo mecanismo de resistência encontrado em raças humanas.

As drogas podem produzir efeitos indesejáveis em certos outros pacientes com condições ou caracteres hereditários. Algumas estão resumidamente listadas na tabela abaixo:

A Hipertemia malígna com rigidez muscular é uma complicação rara mas muito séria associada com a anestesia. A condição é familiar e parece se herdada como um caráter dominante autossômico. Visto que a hipertermia pode ocorrer com ou sem rigidez muscular, é provável que mais do que uma desordem genética venha acontecer. Os pacientes são, via de regra, pessoas jovens e saudáveis que inesperadamente desenvolvem esses sintomas durante uma cirurgia em que o halotano e a succinilcolina são usados. Fato semelhante pode ocorrer com outros agentes anestésicos. A succinilcolina não está especificamente associada à hipertermia mas esta associação é freqüentemente observada nos casos até a presente data. Cerca da metade dos pacientes que desenvolvem a hipertermia e a rigidez não sobrevivem. Porções de músculos retiradas de sobreviventes respondem anormalmente à cafeína, e sugeriu-se que a distribuição intracelular de cálcio está desorganizada. Contudo, a causa exata desta alteração hereditária ainda é desconhecida.