Química Medicinal? É Química?

Quando temos uma dor de cabeça, temos a certeza de que tomando uma aspirina provavelmente entre 15 e 30 minutos a dor acabará. E certamente, a menos que tomemos outra aspirina em poucas horas, a dor voltará.

Neste fato corriqueiro, podemos notar a dinâmica do alívio da dor. Primeiramente, a administração e absorção do fármaco no organismo, em seguida a distribuição deste fármaco pelo corpo, subseqüentemente a interação do fármaco com o receptor no organismo, fato este responsável pela ação farmacológica, e então a eliminação do fármaco do organismo.

E o que a Química tem haver? A importância da análise dos mecanismos de ação dos fármacos está relacionada com o entendimento das interações químicas e físicas entre o fármaco e o seu alvo na célula (receptor biológico). Por meio de uma análise completa da doença em estudo, pode-se fornecer subsídios tanto para o uso terapêutico de um fármaco assim como para o planejamento de novos agentes terapêuticos.

Os efeitos de muitos fármacos resultam de sua interação com as componentes macromoleculares do organismo, por exemplo: receptores biológicos e enzimas. Estas interações alteram a função do alvo macromolecular (receptor) e, assim, dão início a mudanças bioquímicas e fisiológicas características da resposta ao fármaco.

A ligação de substâncias bioativas com os receptores biológicos envolve vários tipos conhecidos de interações tais como iônica, ligação de hidrogênio, hidrofóbica, de van der Waals e covalente. Acredita-se que ligações de diferentes naturezas sejam importantes nas interações entre fármacos e receptores. A duração da ação de um fármaco é, com freqüência porém não necessariamente, prolongada quando a ligação é do tipo covalente.

Alguns tipos de interações entre fármacos e receptores biológicos. Neste exemplo está ilustrado o receptor hipotético muscarínico e as interações em regiões hidrofóbicas, aniônica e de ligação de hidrogênio com o neurotransmissor acetilcolina.

A afinidade de um fármaco por seu receptor no organismo e sua atividade farmacológica são dependentes da estrutura química. Desta forma, modificações relativamente pequenas na molécula do fármaco podem resultar em alterações importantes nas propriedades farmacológicas. Como as alterações na configuração molecular não precisam alterar todas as ações e efeitos de um fármaco, algumas vezes é possível criar uma nova molécula com maior efeito terapêutico, menores efeitos colaterais, maior seletividade entre diferentes células ou tecidos e características secundárias mais aceitáveis do que o fármaco original.

Devido à complexidade na elucidação das estruturas químicas e na correlação entre propriedades físico-químicas, determinação da atividade biológica e estudo das relações estrutura-atividade, tornou-se necessário a interação entre diversas áreas, tais como: química orgânica, química quântica, físico-química, farmacologia, biologia molecular, entre outras, com o intuito de planejar fármacos mais específicos, com suas estruturas, atividades e aplicações bem definidas.

Desta inter e multidisciplinariedade surgiu um novo campo de estudo, a Química Medicinal, o qual trata do planejamento de fármacos, determinação estrutural, ensaios farmacológicos e estudos das relações estrutura química - atividade biológica. A aplicação da química teórica no estudo da atividade biológica de fármacos tem aumentado muito nos últimos anos e é utilizada para explorar eventos biológicos em nível molecular.

A atividade de compostos biologicamente ativos está condicionada às suas propriedades físico-químicas, considerando que estes compostos necessitam atravessar os tecidos do sistema biológico e alcançar seus respectivos receptores para que possam interagir.

Um tipo de abordagem utilizada em Química Medicinal considera a estrutura molecular de um composto como uma série de parâmetros ou descritores moleculares, que fornecem informações sobre o tamanho, simetria dos compostos e distribuição dos átomos. Estes parâmetros podem ser físico-químicos (descrevendo parâmetros hidrofóbicos, estéreos ou eletrônicos), estruturais, topológicos, eletrônicos e geométricos, dependendo das características que se deseja descrever. Cada um destes descritores representa a sua influência na interação fármaco-receptor e, por conseqüência, o estabelecimento da sua atividade biológica.

Uma outra abordagem utilizada no planejamento de substâncias com pronunciado efeito terapêutico e sem efeitos colaterais utiliza os conceitos de bioinformática. Esta área de pesquisa integra dados relacionados ao genoma, proteoma e transcriptoma com dados clínicos de forma que variações na seqüência do DNA ou nos níveis de proteína possam ser relacionados com a patologia de diversas doenças ou com a resposta do organismo a administração de determinados fármacos. As principais aplicações desta associação com o genoma, proteoma e transcriptoma são prever quais pacientes responderão a um fármaco e quais pacientes apresentarão algum tipo de reação indesejável, melhorando a qualidade de vida destes pacientes

Fonte: Revista Eletrônica de Ciências

Autores: Agnaldo Arroio e-mail: agnaldoarroio@yahoo.com Káthia Maria Honório e-mail:  kamaho@gmail.com Pesquisadores do programa de Pós-Graduação do Instituto de Química de São Carlos.