Structure-activity relationshipsEdit
The core structure of SERMs simulates the 17β-estradiol template. Eles têm dois anéis aromáticos separados por 1-3 átomos (frequentemente um tipo de arranjo do tipo estilbeno). Entre os dois fenilos do núcleo, os SERMs têm tipicamente um grupo fenil de 4 sub-substituições que, quando ligado ao ER, se projecta a partir de uma posição de um núcleo estratrieno de modo a que a hélice 12 se mova da abertura do receptor e bloqueie o espaço onde as proteínas coactivadoras normalmente se ligariam e causariam actividade agonista do ER. Tem havido muitas variações na porção central dos SERMs, enquanto que tem havido menos flexibilidade com o que é tolerado na cadeia lateral. Os SERMs podem ser classificados pela sua estrutura do núcleo.
TrifeniletilenosEditar
A primeira classe estrutural principal de moléculas do tipo SERM relatada são os trifeniletilenos. O núcleo estilbeno (semelhante ao estrogênio não esteróide, diethylstilbestrol) essencialmente imita estrogênios esteróides como o 17β-estradiol, enquanto a cadeia lateral se sobrepõe com a 11ª posição do núcleo esteróide (ver figura 5). Os derivados de trifeniletileno têm um grupo fenil adicional ligado ao grupo da ponte de etileno. A capacidade de ligação em H dos fenóis em 3 posições é um requisito significativo para a ligação de ER.
O primeiro medicamento, clomifeno (2–N,N-diethylethanamine; 2-hydroxy-1,2,3-propanetricarboxylate; ver figura 6) tem um cloro-substituinte na cadeia lateral do etileno que produz afinidades de ligação semelhantes às do tamoxifeno do medicamento descoberto mais tarde. O clomifeno é uma mistura de isômeros estrogênicos (cis-form) e antiestrogênicos (trans-form). Cis e trans são definidos em termos das relações geométricas dos dois anéis fenílicos não-substituídos. Os dois isómeros do clomifeno têm perfis diferentes, onde a trans-forma tem uma actividade mais semelhante à do tamoxifeno enquanto a cis-form se comporta mais como o 17β-estradiol. O cis é aproximadamente dez vezes mais potente do que o trans. Entretanto, o isômero trans é o estimulador mais potente da hipertrofia epitelial das células, já que o clomifeno é antagônico em baixas doses e agonístico em altas doses. Os isômeros antagonistas podem causar efeitos estrogênicos inibitórios no útero e cânceres mamários, mas o isômero estrogênico pode combinar com novos receptores para produzir efeitos semelhantes aos do estrogênio no osso.
Tamoxifeno ((Z)-2–N,N-dimetil-etanamina; ver figura 7) tornou-se o tratamento de escolha para mulheres diagnosticadas com todos os estágios do câncer de mama hormonal, ou seja, câncer de mama que é tanto ER e/ou progesterona positiva. Nos EUA, também é administrado para a quimioprevenção profilática em mulheres identificadas como sendo de alto risco para o câncer de mama. O tamoxifeno é um transisómero anti-estrogénico puro e tem acções diferenciais nos tecidos alvo do estrogénio em todo o corpo. O tamoxifeno é seletivamente antiestrogênico na mama, mas semelhante ao estrogênio nos ossos e no câncer endometrial. O tamoxifeno é submetido ao metabolismo da fase I do fígado pelas enzimas do citocromo microssomal P450 (CYP). Os principais metabolitos do tamoxifeno são N-desmetiltamoxifeno e 4-hidroxiamoxifeno.
A estrutura cristalográfica do 4-hidroxiamoxifeno interage com os aminoácidos das ER dentro do domínio ligante. O contacto entre o grupo fenólico, molécula de água e glutamato e arginina no receptor (ERα; Glu 353/Arg 394) resolve-se em alta afinidade de ligação de modo que o 4-hidroxiamoxifeno, com um anel fenólico que se assemelha ao anel A do 17β-estradiol, tem mais de 100 vezes mais afinidade de ligação relativa do que o tamoxifeno, que não possui fenol. Se seu grupo OH é eliminado ou sua posição é alterada a afinidade de ligação é reduzida.
A moiety de trifeniletileno e a cadeia lateral são necessários para a ligação do tamoxifeno ao ER, enquanto que para o 4-hidroxiamoxifeno, a cadeia lateral, e o fenil-propeno não aparecem como elementos estruturais cruciais para a ligação ao ER. A basicidade e o comprimento da cadeia lateral não parecem desempenhar um papel crucial para a afinidade da ligação do tamoxifeno com as ER nem com o anel β do tamoxifeno, mas a meada estilbene do tamoxifeno é necessária para a ligação às ER. O grupo hidroxil é de particular importância para a ligação do 4-hidroxiamoxifeno às ER, e a cadeia lateral etil do tamoxifeno sobressai do domínio ligante da ER.
Poucos utilizadores de tamoxifeno sofreram de aumento das taxas de cancro do útero, fluxos de calor e tromboembolismos. A droga também pode causar hepatocarcinomas em ratos. Isto é provavelmente devido ao grupo etílico do núcleo do estilbeno do tamoxifeno que está sujeito à activação oxidativa alélica causando alquilação do ADN e cisão do cordão. Este problema é posteriormente corrigido no toremifeno. O tamoxifeno é mais promíscuo que o raloxifeno nos locais alvo devido à relação entre o aminoácido das ER no Asp-351 e a cadeia lateral antiestrogénica da SERM. A cadeia lateral do tamoxifeno não consegue neutralizar o Asp-351, por isso o local influencia alostericamente o AF-1 na extremidade proximal da ER. Esta questão é remendada com o medicamento raloxifeno de segunda geração.
Toremifeno (citrato de toremifeno; ver figura 8), quimicamente designado como 2-(p-fenoxy)-N,N-citrato de dimetiletilamina, é um derivado clorado do trifeniletileno antiestrogénio não esteróide tamoxifeno com um substituto do cloro na cadeia lateral do etileno produzindo afinidades de ligação semelhantes às do tamoxifeno. A estrutura e relação de actividade do toremifeno é semelhante à do tamoxifeno, mas tem uma melhoria substancial em relação ao medicamento mais antigo no que diz respeito à alquilação do ADN. A presença do átomo de cloro adicionado reduz a estabilidade dos catiões formados a partir de metabólitos alélicos ativados e, portanto, diminui o potencial de alquilação, e de fato o toremifeno não apresenta formação de adutos de DNA em hepatócitos roedores. O toremifeno protege contra a perda óssea em modelos de ratos ovariectomizados e afecta clinicamente os marcadores de reabsorção óssea de uma forma semelhante ao tamoxifeno. O toremifeno sofre metabolismo de fase I pelas enzimas do citocromo microssomal P450, como o tamoxifeno, mas principalmente pela isoforma CYP3A4. O toremifeno forma os seus dois principais metabolitos N-desmetiltoremifeno e deaminoidroxi-toremifeno (ospemifeno) através da desmetilação e desaminação-hidroxialação. O N-desmetiltoremifeno tem uma eficácia semelhante ao toremifeno, enquanto o 4-hidroxitoremifeno tem uma maior afinidade de ligação com as Urgências do que o toremifeno. O 4-hidroxitoremifeno tem um papel semelhante ao do 4-hidroxiamoxifeno.
Benzotiofeno de segunda geraçãoEditar
Raloxifeno (-fenil]-metanona; ver figura 9) pertence aos fármacos SERM benzotiofeno de segunda geração. Tem uma alta afinidade para as ER com potente actividade antiestrogénica e efeitos específicos dos tecidos, distintos do estradiol. O Raloxifeno é um agonista das ER nos ossos e no sistema cardiovascular, mas no tecido mamário e no endométrio actua como um antagonista das ER. É amplamente metabolizado pela conjugação de glucuronídeos no intestino e por isso tem uma baixa biodisponibilidade de apenas 2% enquanto que a do tamoxifeno e toremifeno é aproximadamente 100%.
A vantagem do raloxifeno sobre o trifeniletileno tamoxifeno é um efeito reduzido no útero. O grupo de dobradiças flexíveis, assim como a cadeia lateral anti-estrogênica fenil 4-piperidinoetóxi, são importantes para minimizar os efeitos uterinos. Devido à sua flexibilidade a cadeia lateral pode obter uma disposição ortogonal em relação ao núcleo para que a amina da cadeia lateral do raloxifens esteja 1 Å mais próxima do que o tamoxifens do aminoácido Asp-351 no domínio ligante do ERα.
O papel crítico da relação íntima entre a cadeia lateral hidrofóbica do raloxifeno e o resíduo hidrofóbico do receptor para alterar tanto a forma como a carga da superfície externa de um complexo SERM-ER foi confirmado com os derivados do raloxifeno. Quando a distância interativa entre raloxifeno e Asp-351 é aumentada de 2,7 Å para 3,5-5 Å, isso causa aumento da ação estrogênica do complexo raloxifenoERα. Quando o anel piperidino do raloxifeno é substituído pelo ciclohexano, o ligante perde as propriedades antiestrogênicas e torna-se um agonista completo. A interação entre a cadeia lateral antiestrogênica da SERM e o aminoácido Asp-351 é o primeiro passo importante para silenciar o AF-2. Ele realoca a hélice 12 para longe da bolsa ligante, impedindo assim a ligação dos coactivadores ao complexo SERM-ER.
Edit de terceira geração
Compostos de terceira geração ou não apresentam estimulação uterina, melhor potência, nenhum aumento significativo nos fluxos quentes ou mesmo uma combinação destes atributos positivos.
Modificações do primeiro SERM de diidronaftaleno, nafoxidina (ver figura 10) que era um candidato clínico para o tratamento do cancro da mama mas que tinha efeitos secundários, incluindo fototoxicidade severa, resultou em lasofoxifeno ((5R,6S)-6-fenil-5–5,6,7,8-tetra-hidro naftaleno-2-ol; ver figura 11). A nafoxidina tem os três fenilos restritos em um arranjo coplanar como o tamoxifeno. Mas com a hidrogenação, a dupla ligação do nafoxideno foi reduzida, e ambos os fenilos são cis-orientados. A cadeia lateral amina pode então adotar uma conformação axial e localizar este grupo ortogonalmente ao plano do núcleo, como o ralofoxifeno e outros SERMs menos uterotrópicos.
Lasofoxifeno está entre os SERMs mais potentes relatados em proteção contra perda óssea e redução do colesterol. A excelente potência oral do lasofoxifeno tem sido atribuída à redução da glucuronidação intestinal do fenol. Ao contrário do raloxifeno, o lasofoxifeno satisfaz a exigência de um modelo farmacóforo que prevê a resistência à glucuronidação da parede intestinal. A exigência estrutural é uma topologia não planar com o volume estéril próximo ao plano de um sistema aromático bicíclico fundido. As interacções entre o ER e o lasofoxifeno são consistentes com as características gerais do reconhecimento do SERM-ER. A grande cadeia lateral flexível do lasofoxifeno termina em um grupo de cabeça de pirrolidina e se estende em direção à superfície da proteína, onde interfere diretamente com o posicionamento da hélice AF-2. Forma-se uma ponte de sal entre o lasofoxifeno e o Asp-351. A neutralização da carga nesta região ER pode explicar alguns efeitos antiestrogênicos exercidos pelo lasofoxifeno.
O sistema indole tem servido como uma unidade central nos SERMs, e quando uma amina é ligada ao indole com um benziloxyethyl, os compostos resultantes mostraram não ter nenhuma atividade uterina pré-clínica enquanto poupando osso de rato com eficácia total em doses baixas. O bazedoxifeno (1H-indo-5-ol,1-metil]2-(-4-hidroxifenil)-3-metil; ver figura 10] ácido acético) é um desses compostos. O domínio de ligação do núcleo é composto por um 2-fenil-3-metil-indol e um anel de hexametilenamina na região da cadeia lateral. É metabolizado pela glucuronidação, com uma biodisponibilidade absoluta de 6,2%, 3 vezes maior do que a do raloxifeno. Tem efeitos agonistas no metabolismo ósseo e lipídico, mas não no endométrio mamário e uterino. É bem tolerado e não apresenta aumento da incidência de descarga a quente, hipertrofia uterina ou sensibilidade mamária.
Ospemifeno (Z-2-(4-(4-cloro-1,2-difenil-but-1-enil)fenoxi)etanol; ver figura 13) é um trifeniletileno e um metabolito conhecido do toremifeno. É estruturalmente muito semelhante ao tamoxifeno e ao toremifeno. O espemifeno não tem o grupo 2-(dimetilamino)etoxi como tamoxifeno. Os estudos da relação estrutura-actividade empurraram que ao remover esse grupo de actividade agonística do tamoxifeno no útero foi significativamente reduzida, mas não no sistema ósseo e cardiovascular. Dados pré-clínicos e clínicos mostram que o ospemifeno é bem tolerado, sem grandes efeitos colaterais. Os benefícios que o ospemifeno pode ter sobre outros SERMs é o seu efeito neutro sobre os fluxos quentes e o efeito ER-agonista sobre a vagina, melhorando os sintomas de secura vaginal.
Modos de ligaçãoEditar
Os SERMs são conhecidos por apresentarem quatro modos distintos de ligação à ER. Uma dessas características são as fortes ligações de hidrogénio entre o ligando e o Arg-394 e o Glu-353 do ERα que alinham o “bolso do anel A” e ajudam o ligando a permanecer no bolso de ligação do ER. Isto é diferente do 17β-estradiol que está ligado a hidrogênio ao His-524 no “bolso do anel D”. Outros ligantes distintos da bolsa ligante são com uma estrutura quase plana do “núcleo” tipicamente composta por um heterociclo biaril, equivalente ao anel A e ao anel B do 17β-estradiol (ver figura 14), para o local de ligação correspondente; uma corrente lateral volumosa da estrutura biaril, análoga ao anel B do 17β-estradiol e finalmente um segundo grupo lateral que é equivalente ao anel C e ao anel D e normalmente aromático, preenche o volume restante da bolsa ligante.
As pequenas diferenças entre os dois subtipos de ER têm sido utilizadas para desenvolver moduladores ER subtipo-selectivos, mas a elevada semelhança entre os dois receptores torna o desenvolvimento muito desafiante. Os aminoácidos nos domínios ligantes diferem em duas posições, Leu-384 e Met-421 em ERα e Met-336 e Ile-373 em ERβ, mas têm uma hidrofobicidade e volumes de ocupação semelhantes. Entretanto, as formas e a barreira rotacional dos resíduos de aminoácidos não são as mesmas, levando a distinguir α- e β-face da cavidade de ligação entre ERα e ERβ. Isto faz com que ERα-preferencial- ligação de substitutos de ligante que estão alinhados para baixo face ao Met-336 enquanto os substitutos de ligante alinhados para cima face ao Met-336 são mais susceptíveis de se ligarem a ERβ. Outra diferença está no Val-392 em ERα, que é substituído pelo Met-344 em ERβ. O volume da bolsa de ligação do ERβ é ligeiramente menor e a forma é um pouco diferente da do ERα. Muitos ligandos seletivos do ERβ têm um arranjo amplamente planar, já que a cavidade de encadernação do ERβ é ligeiramente mais estreita do que a do ERα, no entanto, isto por si só leva a uma seletividade modesta. Para atingir uma forte selectividade, o ligando deve colocar os substitutos muito próximos de uma ou mais das diferenças de aminoácidos entre ERα e ERβ de forma a criar uma forte força repulsiva para o outro receptor do subtipo. Além disso, a estrutura do ligando deve ser rígida. Interações repulsivas podem levar à mudança conformacional do ligante e, portanto, criar modos alternativos de ligação.
TrifeniletilenosEdit de primeira geração
Tamoxifeno é convertido pelo citocromo hepático P450 no 4-hidroxiamoxifeno e é um antagonista mais seletivo do subtipo ERα do que ERβ. O 4-hidroxiamoxifeno liga-se às ERs dentro da mesma bolsa de ligação que reconhece o 17β-estradiol. O reconhecimento receptor do 4-hidroxiamoxifeno parece ser controlado por duas características estruturais do 4-hidroxiamoxifeno, o anel fenólico A, e a cadeia lateral volumosa. O anel fenólico A forma ligações de hidrogênio com os grupos laterais de Arg-394, Glu-354 de ER e com água estruturalmente conservada. A corrente lateral volumosa, saliente da cavidade de ligação, desloca a hélice 12 da bolsa de ligação ligante para cobrir parte da bolsa de ligação do coactivador. A formação do complexo ER-4-hydroxytamoxifen recruta proteínas do núcleopressor. Isto leva à diminuição da síntese de DNA e inibição da atividade do estrogênio. O clomifeno e o torimefeno produzem afinidades de ligação semelhantes às do tamoxifeno. Assim, estes dois medicamentos são antagonistas mais seletivos do subtipo ERα do que ERβ.
Benzotiofenos de segunda geraçãoEdit
Raloxifeno, como 4-hidroxiamoxifeno, liga-se a ERα com o grupo hidroxila do seu fenólico “A ring” (ver figura 15) através de ligações de hidrogénio com Arg-394 e Glu-353. Além dessas ligações, o raloxifeno forma uma segunda ligação de hidrogênio com ER através do grupo lateral do His-524 devido à presença de um segundo grupo hidroxila no “anel D” (ver figura 15). Esta ligação de hidrogênio também é diferente daquela entre o 17β-estradiol e o His-524, pois o anel imidazol do His-524 é girado para neutralizar a diferença da posição do oxigênio no raloxifeno e no 17β-estradiol. Assim como no 4-hidroxiamoxifeno, a volumosa cadeia lateral do raloxifeno desloca a hélice 12.
Edit de terceira geração
A interacção do lasofoxifeno com ERα é típica daquelas entre SERM-ERα tal como uma topologia quase plana (o carbociclo tetra-hidroftaleno), a ligação de hidrogénio com Arg-394 e Glu-353 e as cadeias laterais fenil do lasofoxifeno que enchem o anel C e o volume do anel D da bolsa ligante. O lasofoxifeno desvia a hélice 12 e evita a ligação de proteínas coactivadoras com motivos LXXLL. Isto é conseguido através do lasofoxifeno ocupando o espaço normalmente preenchido pelo grupo lateral de Leu-540 e modulando a conformação dos resíduos da hélice 11 (His-524, Leu-525). Além disso, o lasofoxifeno também interfere diretamente no posicionamento da hélice 12 pelo grupo etil pirrolidina da droga. Estudos in vitro indicam que o bazedoxifeno bloqueia competitivamente 17β-estradiol por ligações altas e similares tanto para ERα como para ERβ. O domínio de ligação principal do bazedoxifeno consiste no 2-fenil-3-metilindole e um anel de hexametilenamina na região afetada pela cadeia lateral.
Ospemifeno é um metabolito oxidativo desaminado do toremifeno como tem uma ligação semelhante à ER como toremifeno e tamoxifeno. A ligação competitiva para ERα e ERβ dos três metabólitos 4-hidroxi-Ospemifeno, 4′-hidroxi-Ospemifeno e 4′-hidroxi-Ácido carboxílico de cadeia lateral Ospemifeno é pelo menos tão alto quanto o composto pai.