Limitaciones y ventajas en el tratamiento con nifurtimox y benznidazol.

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Limitaciones y ventajas en

el tratamiento con

nifurtimox y benznidazol.

Mercedes González

Grupo de Química Medicinal

Laboratorio de Química

Orgánica

Facultad de Ciencias

Universidad de la República

MINI-FORO INTERNACIONAL:

INVESTIGACIÓN CIENTÍFICA DE LA ENFERMEDAD DE CHAGAS

Hotel Sheraton Presidente, 14 y 15 de junio de 2010. San Salvador. El Salvador

C I

C

E

S

CENT RO NACIO NAL DE INVE S T IG A CIONE S CIENT ÍFICA S DE E L S A L V A DOR

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Antecedentes: agentes de uso en terapia

1912 arsénico HgCl2 fucsina tártaro de emésis 1914

Mayer and Rocha Lima

1931 Un poco de historia

Carlos Chagas

Manifiesta la no existencia de medicamentos que curen la tripanosomiasis 1968 Brener 36 grupos de compuestos •bis-quinaldenas •fenantridinas •aminoquinolinas •arsenicales trivalentes •espirotripan •acrinomicinas •nitrofuranos •2-acetoamido-5-nitrotiazol e imidazol nitrofurazona

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Antecedentes: agentes de uso en terapia

* Packchanian, A. Chemotherapy of Experimental

Chagas Disease with Nitrofuran Compounds. J.

Parasitol. 1952, 38, 30.

* Bock, M.; Haberkorn, A.; Herlinger, H; Mayer, K.H.;

Petersen, S. The Structure-Activity Relationship of 4-

(5’-Nitrofurfurylidene-amino)-tetrahydro-4H-1,4-thiazine-1,1-dioxides Active against Trypanosoma cruzi. Arzneim.-Forsch. (Drug Res.) 1972, 22, 1564-69. And series of articles: Arzneim.-Forsch. (Drug

Res.) 1972, 22, 1570-1642. Nifurtimox O N N SO₂ O₂N Me

Nifurtimox

* Hoffmann-La Roche Co. Biocidal (2-Nitroimidazolyl)alkanoic Acids and Derivatives. Brit. Pat. Apl. 1138529, Apr 18, 1966.

Benznidazol

N N NO₂ N O H

* Docampo, R.; Moreno, S.N.J. Free Radical

Intermediates in the Trypanocidal Action of Drugs and Phagocytic Cells. In Oxygen Radicals in

Chemistry and Biology; Bors, W.; Saran, M.; Tait,

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Cumplen Nfx y Bnz con preceptos fijados por OMS?

(i) Cura parasitológica de los casos agudos y crónicos de la infección; (ii) Efectivos en una única dosis o con pocas dosis;

(iii) Accesibles a pacientes, p.ej, bajo costo y fácil de obtener; (iv) Sin efectos secundarios ni teratogénicos;

(v) Sin necesidad de hospitalización para el tratamiento;

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Nifurtimox O N N SO₂ O₂N Me

Nifurtimox

•Resultados positivos en fase aguda •Resultados variables en fase crónica •Regímenes de administración

8-10 mg/kg/día, divididos entre 2-3 dosis por día, durante 60 días

N N NO₂ N O H

Benznidazol

Bocca-Tourres 1969, Cançado et al. 1969, 1975, 1976, Rubio & Donoso 1969, Schenone et al. 1969, 1972, 1981, Rassi

& Ferreira 1971, Prata et al. 1975, Ferreira 1990, Rassi & Luquetti 1992, Coura 1996, Coura et al. 1997, Schenone et al. 2001.

•Resultados positivos en fase aguda

•Resultados mejores que Nfx en fase crónica •Regímenes de administración

5-8 mg/kg/día, divididos entre 2-3 dosis por día, durante 30-60 días

Schenone et al. 1975, 1981, Ferreira 1976, Coura et al. 1978, 1997, Cançado & Brenner 1979, Rassi & Luquetti 1992, Viotti et al. 1994, Andrade et al.1996, Coura 1996, Cançado 1997, Sosa-Stani et al. 1998, Rassi et al. 1999.

Regla general

Cura 80 % en casos agudos Cura 20 % en casos crónicos

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Estado actual

Combinado con eflornitina está siendo estudiado, en un ensayo multicéntrico

randomizado, en fase III para el

tratamiento de Trypanosoma brucei

gambiense, trypanosomiasis Africana.

Priotto, G.; Kasparian, S.; Mutombo, W.; Ngouama, D.; Ghorashian, S.; Arnold, U.; Ghabri, S.; Baudin, E.; Buard, V.; Kazadi-Kyanza, S.; Ilunga, M.; Mutangala, W.; Pohlig, G.; Schmid, C.; Karunakara, U.; Torreele, E.; Kande, V. Nifurtimox-eflornithine combination therapy for second-stage African

Trypanosoma brucei gambiense trypanosomiasis: a multicentre, randomised, phase III, non-inferiority trial. The

Lancet 2009, 374, 56-64.

Desde 2004 se realiza el estudio

multicéntrico BENEFIT (BENznidazole

Evaluation For Interrupting

Trypanosomiasis Program),

randomizado, doble-ciego con placebo. Estudio clínico que involucra 3000

pacientes con cardiomiopatía

Chagásica de 35 centros

Latinoamericanos.

Marin-Neto, J.A.; Rassi, A.; Morillo, C.A.; Avezum, A.; Connolly, S.J.; Sosa-Estani, S.; Rosas, F.; Yusuf, S. Rationale and design of a randomized placebo-controlled trial assessing the effects of etiologic treatment in Chagas' cardiomyopathy: The BENznidazole Evaluation For Interrupting Trypanosomiasis (BENEFIT). Amer. Heart J.

2008, 156, 37-43. Nifurtimox O N N SO₂ O₂N Me

Nifurtimox

Benznidazol

N N NO₂ N O H

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Metabolismo reductivo,

sin producción de

ROS, con unión

covalente a

macromoléculas

Metabolismo reductivo,

con producción de

ROS

Mecanismos de acción propuestos

Nifurtimox

Benznidazol

N N NO₂ N O H

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Nifurtimox y reciclaje redox

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Nifurtimox produce estrés oxidativo?

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Desventajas de los agentes usados en terapia

Nifurtimox

Benznidazol

N N NO₂ N O H

- Efectos secundarios en los tratamientos farmacológicos

(agravado en pacientes con estado sanitario crítico)

- Evidencias de efectividad exclusiva en la etapa aguda de la

enfermedad

- Aparición de cepas resistentes

- Producción discontinuada

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Trans R Soc Trop Med Hyg. 1992 Nov-Dec;86(6):624-6.

Specific chemotherapy of Chagas disease: a comparison between the response in patients and experimental animals inoculated with the same

strains.

Andrade SG, Rassi A, Magalhaes JB, Ferriolli Filho F, Luquetti AO.

Gonçalo Moniz Research Centre, Salvador, Bahia, Brazil.

Abstract

Eleven strains of Trypanosoma cruzi were isolated from patients with Chagas disease in central Brazil by xenodiagnosis and inoculation into newborn mice. Biological characterization and isoenzyme analysis showed that 6 strains were type II (zymodeme 2) and 5 were type III (zymodeme 1). Patients were treated with benznidazole or benznidazole plus nifurtimox. Mice infected with each isolated strain were treated for comparison with the results obtained in the respective patient. Evaluation of cure of the patients was based on the indirect immunofluorescence test, complement fixation reaction and xenodiagnosis. For the mice, haemoculture, indirect immunofluorescence testing, xenodiagnosis and inoculation of blood into newborn mice were used. Tests were performed 3-6 months after the end of treatment. The cure rate was 66-100% in mice infected with type II strains and 0-9% in those infected with type III strains. The correlation between treatment results in patients and mice was 81.8% (9 of 11 cases). Type II strains were more susceptible to treatment, in contrast to type III strains which yielded the majority of therapeutic failures.

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EFECTOS ADVERSOS OBSERVADOS EN CLÍNICA Nifurtimox O N N SO₂ O₂N Me •Principalmente a afecta a SN •Anorexia •Pérdida de peso •Polineuropatía •Vómitos •Insomnio N N NO₂ N O H

•Principalmente a afecta a piel y medula ósea •Hipersensibilidad

•Dermatitis

•Erupciones cutáneas

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Toxicidad experimental Nifurtimox O N N SO₂ O₂N Me

Intensamente estudiado por Bayer

Toxicidad crónica, subcrónica y aguda en diversas especies de animales

•LD₅₀ 3000 y 4000 mg/kg v.o. en ratas y ratones

•Toxicidad subcrónica a 400 mg/kg, efectos sobre SNC

•Inhibición de espermatogénesis •Efectos sobre reproducibilidad se observaron a dosis relativamente altas •Daño tisular en colón y esófago

•Observación de aparición de cánceres

N N NO₂ N O H Poco estudiado

principalmente estudios desarrollados por Dr. Castro

Demostrando que dado a ratas preñadas

atraviesa la barrera placentaria accediendo

al feto.

Metabolitos secundarios se unen a proteínas maternas sino del feto Observación de daño en colón y esófago

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Genotoxicidad y mutagenicidad de Nifurtimox y Benznidazol Nifurtimox O N N SO₂ O₂N Me N N NO₂ N O H

Desde 1986 se han llevado a cabo estudios de genotoxicidad y mutagenicidad empleando el ensayo de Ames, utilizando varios estirpes de Salmonela

typhymurium

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Genotoxicidad y mutagenicidad de Nifurtimox y Benznidazol

Tanto Nfx como Bnz inducen daño oxidativo en linfocitos humanos, ensayo cometa e inducción de micronúcleos

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N O N O N O N O Cl N O N O N O N O O O N O N O O O 18 E 18 Z 29 E/Z 28 Z 28 E

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Nuestra experiencia en estudios toxicidad in vitro

Test de Ames

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Nuestra experiencia en estudios toxicidad in vitro

Nfx y Bnz hasta 100 M no resultaron genotóxicos C (-)C (+) 100 25 12 100 50 25 12 100 50 25 12 100 50 25 12 0 50 100 150 200 250 300 350 400 DN A d a m a g e (a rb itra ry u n its ) quantified category 4 quantified category 3 quantified category 2 quantified category 1 Score 3 Nfx Bnz 8+9 Ensayo cometa células V-79

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Metabolismo y toxicidad

•Citocromo P450 reductasa y Citocromo P450 son las responsables de metabolismo en mamíferos

•En órganos donde están localizadas en mitocrondias además de microsomas el daño se reconoce también a nivel de la localización de los organelos.

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Nifurtimox

Benznidazol

N N NO₂ N O H

- Efectos secundarios en los tratamientos farmacológicos

(agravado en pacientes con estado sanitario crítico)

- Evidencias de efectividad exclusiva en la etapa aguda de la

enfermedad

- Aparición de cepas resistentes

- Producción discontinuada

NORMAL Bnz Nfx

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Consideraciones a tener en cuenta

•Ambos fármacos se clasifican como genotóxicos y mutagénicos. •Impedimento primordial para que no poder ser registrados como medicamentos.

•La búsqueda de nuevos agentes carentes de estos efectos es primordial. •Los estudios de toxicidad preclínica deben realizarse en etapas más

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Nuestra experiencia en la aplicación de este concepto

•Diseño de compuestos modificados a partir del fármaco Nifurtimox

•Identificación de productos químicos que han presentado un buen perfil de actividad

in vitro e in vivo frente T. cruzi

O X N N H Y Z -X= -NO_2, Y= O, -Z= -NHhexil, 1 Y= S, -Z= -NHCH₂CH=CH_2, 2 Y= O, -Z= -Ohexil, 4 -X= -H, Y= S, -Z= -NHCH₂CH=CH_2, 8 W X N N_H Z W= O -X= -NO_2, Y= S, -Z= -NHCH₂CH=CH_2, 3 Y= O, -Z= -Ohexil, 7 W= S -X= -NO_2, Y= S, -Z= -NHCH₂CH=CH_2, 6 -X= -H, Y= S, -Z= -NHCH₂CH=CH_2, 9 Y O O₂N NHhexil O 5 Nifurtimox O N N SO₂ O₂N Me

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Nuestra experiencia en la aplicación de este concepto

O X N N H Y Z -X= -NO2, Y= O, -Z= -NHhexil, 1 Y= S, -Z= -NHCH₂CH=CH_2, 2 Y= O, -Z= -Ohexil, 4 -X= -H, Y= S, -Z= -NHCH2CH=CH2, 8 W X N N_H Z W= O -X= -NO_2, Y= S, -Z= -NHCH₂CH=CH_2, 3 Y= O, -Z= -Ohexil, 7 W= S -X= -NO_2, Y= S, -Z= -NHCH₂CH=CH_2, 6 -X= -H, Y= S, -Z= -NHCH₂CH=CH_2, 9 Y O O2N NHhexil O 5

(27)

O X N N H Y Z -X= -NO_2, Y= O, -Z= -NHhexil, 1 Y= S, -Z= -NHCH₂CH=CH_2, 2 Y= O, -Z= -Ohexil, 4 -X= -H, Y= S, -Z= -NHCH₂CH=CH_2, 8 W X N N_H Z W= O -X= -NO_2, Y= S, -Z= -NHCH₂CH=CH_2, 3 Y= O, -Z= -Ohexil, 7 W= S -X= -NO_2, Y= S, -Z= -NHCH₂CH=CH_2, 6 -X= -H, Y= S, -Z= -NHCH2CH=CH2, 9 Y O O₂N NHhexil O 5

Productos mutagénicos en TA98 se pasan a ensayo cometa

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Ensayo con cinco estirpes TA98, TA 100, TA102, TA1535, TA1537 de compuestos 6-9

Nuestra experiencia en la aplicación de este concepto

O X N N H Y Z -X= -NO_2, Y= O, -Z= -NHhexil, 1 Y= S, -Z= -NHCH₂CH=CH_2, 2 Y= O, -Z= -Ohexil, 4 -X= -H, Y= S, -Z= -NHCH₂CH=CH_2, 8 W X N N_H Z W= O -X= -NO_2, Y= S, -Z= -NHCH₂CH=CH_2, 3 Y= O, -Z= -Ohexil, 7 W= S -X= -NO_2, Y= S, -Z= -NHCH₂CH=CH_2, 6 -X= -H, Y= S, -Z= -NHCH2CH=CH2, 9 Y O O₂N NHhexil O 5

TA98, TA100 y TA102: no mutagénico TA1535 y TA1537: Mutagénico con S9 Produce mutaciones por desfase

TA98, TA102, TA1535 y TA1537: no mutagénico TA100: Mutagénico con y sin S9

Produce mutaciones por sustitución

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Consideraciones a tener en cuenta con nuestros furanos y tiofenos

• El estudio de toxicidad preclínica in vitro permitirá avanzar en el estudio de los compuestos no mutagénicos por ejemplo profundizar los ensayos in vivo.

• El compuesto 6 sigue siendo un promisor candidato que debe continuar con los

estudios genotoxicidad directa para evaluar su efecto.

• Se han planteado modificaciones estructurales basadas en la molécula de 6, los cuales presentan una mejor actividad in vitro.

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MUCHAS

GRACIAS!!!

megonzal@fq.edu.uy Organica.fcien.edu.uy