Sistemas bacterianos no estudo da bioactivação do antirectroviral nevirapina

Dissertação apresentada na Faculdade de Ciências e Tecnologia da Universidade Nova de Lisboa para obtenção do Grau de Mestre em Genética Molecular e Biomedicina

Identificação e quantificação de adutos covalentes formados entre a valina Nterminal da hemoglobina e o fármaco nevirapina em doentes de HIV: Desenvolvimento e validação de um método analítico por espectrometria de massa de alta resolução

A nevirapina é o fármaco antirretroviral mais utilizado nos países em desenvolvimento para combater o vírus da imunodeficiência humana (HIV). Apesar dos seus efeitos benéficos, a nevirapina tem sido associada a casos de hipersensibilidade cutânea e hepatoxicidade graves ou mesmo fatais. Estudos recentes sugerem o envolvimento da bioactivação do seu metabolito de Fase I, 12-OHNevirapina, a espécies electrofílicas capazes de formar adutos covalentes com proteínas. A identificação dos adutos formados, por esta via de bioactivação, com a valina N-terminal da hemoglobina (Hb) isolada de doentes sob terapêutica com a nevirapina foi já efectuada. A técnica analítica utilizada envolveu a utilização do método de derivatização N-alquilo Edman que, por reacção com fenilisotiocianato (PITC), permite destacar o aduto formado com o resíduo N-terminal da Hb, sob a forma de uma hidantoina, que foi posteriormente analisado e quantificado por cromatografia líquida acoplado à espectrometria de massa de tandem por ionização de electrospray. O presente trabalho teve como objectivo inicial optimizar o procedimento experimental envolvido no procedimento de N-alquilo Edman, tendo-se inicialmente comparado a sensibilidades obtidas mediante a utilização de dois agentes derivatizante: o PITC e o isotiocianato de fluoresceína (FTIC). Este processo inicial permitiu estabelecer que a utilização do PTIC como agente de derivatização conduzia a melhores resultados, tendo-se prosseguido com o desenvolvimento e a validação do método analítico para a quantificação deste aduto por cromatografia líquida acoplado a espectrometria de massa de alta resolução (LC-HRMS). O método analítico desenvolvido apresentou recuperações entre 36 e 57 %, supressão de sinal de 19 % e um limite de quantificação (LOQ) de 1,4 ppb (média da exactidão = 98 %; CV = 5 %). A metodologia validada foi depois aplicada na quantificação de adutos de nevirapina em duas amostras de Hb isolada de doentes de HIV e os níveis de adutos obtidos foram de 95 e 92 pmol/g de Hb.

Determinação de lamivudina, estavudina e nevirapina, em comprimidos, por cromatografia líquida de alta eficiência

A high performance liquid chromatography method was developed to quantify lamivudine, stavudine and nevirapine combined in tablets. The separation was carried out in less than 10 min using a phosphate buffer of pH 3.0 and acetonitrile (75:25, v/v) as mobile phase, a LiChrospher ODS column and UV detection at 266 nm. The method was linear over the range of 15-135 µg/mL (lamivudine), 4-36 µg/mL (stavudine) and 20-180 µg/mL (nevirapine). The accuracy ranged from 98.56 to 102.04% and intra-day and inter-day precision was less than 1% for the three drugs. The method showed robustness, remaining unaffected by deliberate variations in relevant parameters.

Desenvolvimento e validação de método analítico para determinação simultânea de lamivudina, zidovudina e nevirapina em comprimidos dose-fixa combinada por cromatografia líquida de alta eficiência

An analytical method has been developed and validated for the quantitation of lamivudine, zidovudine and nevirapine in the fixed-dose combination film-coated tablet by high performance liquid chromatography, in accordance with RE No. 899/2003, National Sanitary Surveillance Agency. It was based on an isocratic elution system with a potassium phosphate buffer pH 3.0: acetonitrile (60:40 v/v) mobile phase, C18, 250 x 46 mm column, 10µm particle size, λ 270 nm. The statistically evaluated results have shown that the method is specific, precise, accurate, and robust, ensuring the analytical safety of 3TC, AZT and NVP determination, which emerges as a new therapeutic alternative for antiretroviral treatment.

Avaliação dos efeitos colaterais da nevirapina em gestantes HIV positivo em Hospital Universitário do sul do Brasil

OBJETIVO: avaliar a freqüência de efeitos advesos com o uso da nevirapina e suas correlações em gestantes infectadas pelo vírus da imunodeficiência humana (HIV). MÉTODOS: estudo retrospectivo foi realizado entre janeiro de 2003 e dezembro de 2006, incluindo todas as mulheres que utilizaram nevirapina durante a gestação. Os critérios de exclusão foram: início da nevirapina antes da gestação; presença de enzimas hepáticas basais aumentadas e dados incompletos de bioquímica hepática no prontuário. Os parâmetros avaliados foram idade, duração de exposição à nevirapina, idade gestacional no início da medicação, semanas de seguimento, carga viral, contagem de CD4 e dosagens de transaminases. A incidência de efeitos adversos hepáticos e/ou cutâneos foi determinada e correlacionada com a contagem de CD4. As análises estatísticas foram realizadas utilizando o teste exato de Fisher e o teste t de Student quando apropriado. A significância estatística foi estabelecida quando p<"0,05. RESULTADOS: cento e cinqüenta e sete gestantes foram incluídas nos critérios estabelecidos. Trinta e uma mulheres (19,7%) apresentaram toxicidade cutânea e/ou hepática. Rash cutâneo foi responsável por 77,4% das toxicidades e anormalidade da função hepática por 22,6%. Hepatotoxicidades graus 1, 2 e 3 foram observadas em 0,6, 2,5 e 1,3%, respectivamente. Contagem de CD4, carga viral e dosagem de transaminases basais foram similares em gestantes com e sem reação induzida pela nevirapina. A contagem de CD4 média foi de 465,4 e 416,6 células/µL em mulheres com e sem efeitos colaterais, respectivamente (p=0,3). Todas as pacientes que apresentaram hepatotoxicidade apresentavam contagem de CD4 prévia ao tratamento superior a 250 células/µL. CONCLUSÕES: a incidência de eventos adversos com nevirapina em nosso estudo foi alta, mas a maioria deles foi cutâneo. Não houve correlação entre a alta contagem de CD4 e os eventos adversos quando se analisou conjuntamente as reações cutâneas e hepáticas; entretanto, a hepatotoxicidade ocorreu apenas em gestantes com contagem de CD4 > 250 células/µL.

Efavirenz versus Nevirapina : comparação da efectividade e do perfil de segurança, a longo prazo, no tratamento da infecção por vírus da imunodeficiência humana tipo 1

Tese de mestrado, Doenças Infecciosas Emergentes, Universidade de Lisboa, Faculdade de Medicina, 2016

Development and validation of a simple and rapid capillary zone electrophoresis method for determination of nnrti nevirapine in pharmaceutical formulations

A simple and fast capillary zone electrophoresis (CZE) method has been developed and validated for quantification of a non-nucleoside reverse transcriptase inhibitor (NNRTI) nevirapine, in pharmaceuticals. The analysis was optimized using 10 mmol L-1 sodium phosphate buffer pH 2.5, +25 kV applied voltage, hydrodynamic injection 0.5 psi for 5 s and direct UV detection at 200 µm. Diazepam (50.0 µg mL-1) was used as internal standard. Under these conditions, nevirapine was analyzed in approximately less than 2.5 min. The analytical curve presented a coefficient of correlation of 0.9994. Limits of detection and quantification were 1.4 µg mL-1 and 4.3 µg mL-1, respectively. Intra- and inter-day precision expressed as relative standard deviations were 1.4% and 1.3%, respectively and the mean recovery was 100.81%. The active pharmaceutical ingredient was subjected to hydrolysis (acid, basic and neutral) and oxidative stress conditions. No interference of degradation products and tablet excipients were observed. This method showed to be rapid, simple, precise, accurate and economical for determination of nevirapine in pharmaceuticals and it is suitable for routine quality control analysis since CE offers benefits in terms of quicker method development and significantly reduced operating costs.

Monitorização das concentrações plasmáticas de Efavirenz: critérios de aplicabilidade à prática clínica e efeitos do fármaco a longo termo

Resumo O objectivo geral deste trabalho foi contribuir para optimizar a terapêutica anti-retroviral e o seu impacto na qualidade de vida do indivíduo infectado pelo vírus da imunodeficiência humana. Pretendia-se definir se o análogo não-nucleósido inibidor da transcriptase reversa do vírus da imunodeficiência humana, efavirenz, cumpria os requisitos para ser monitorizado na prática clínica, estabelecer as condições para a sua eventual monitorização e, simultaneamente, investigar outras acções farmacodinâmicas do efavirenz em terapêuticas prolongadas. Os critérios que fundamentam a indicação da monitorização das concentrações plasmáticas de fármacos, em geral, incluem: correlação entre a concentração do fármaco e a eficácia/toxicidade; variabilidade inter-individual elevada; variabilidade intra-individual e janela terapêutica reduzidas e ainda a elevada probabilidade de interacções medicamentosas. A correlação entre concentração plasmática de efavirenz e eficácia/toxicidade era conhecida e o facto de o efavirenz ser substrato, indutor e inibidor do sistema enzimático citocromo P450 e ser utilizado em terapêuticas crónicas e nunca em monoterapia, constituíam fortes argumentos para a aplicação da monitorização terapêutica ao efavirenz. O presente trabalho contribuiu para o conhecimento de outros critérios, nomeadamente, a variabilidade nas concentrações plasmáticas deste fármaco, entre indivíduos e no mesmo indivíduo, e permitiu definir diferentes aspectos para a prática da monitorização terapêutica deste fármaco, entre eles, o volume de plasma necessário, o parâmetro farmacocinético a avaliar e a periodicidade das quantificações. Para se atingirem os objectivos definidos foi necessário, em primeiro lugar, proceder à instalação e validação de um método de quantificação de concentrações de efavirenz, em plasma de indivíduos infectados pelo vírus da imunodeficiência humana: ficou disponível no Laboratório de Farmacologia da Faculdade de Ciências Médicas, um método que permite a monitorização das concentrações plasmáticas de nove fármacos anti-retrovirais (nevirapina, indinavir, amprenavir, atazanavir, ritonavir, efavirenz, lopinavir, saquinavir e nelfinavir). O método desenvolvido está presentemente a ser utilizado na monitorização terapêutica destes fármacos e em estudos Farmacológicos. Esta quantificação é realizada numa única corrida analítica de cromatografia líquida de elevada eficiência, a partir de 0,4 mL de plasma de cada indivíduo e a sua qualidade é avaliada, bianualmente, por uma entidade externa. Posteriormente, com o objectivo de as comparar, procurou-se conhecer a variabilidade entre indivíduos e intra-individual das concentrações lasmáticas do fármaco e concluiu-se que a variabilidade entre indivíduos é superior à intra-individual, o que suporta a monitorização das suas concentrações. Uma vez encontrada uma variabilidade inter-individual elevada, surgiu um outro objectivo específico, que consistiu na identificação de possíveis factores a justificassem. Na presente dissertação foi mostrado que o sexo, idade, peso e etnia não justificam por si só esta variação, não sendo possível o ajuste de dose com base nestas variáveis. Esta conclusão constitui um factor adicional que reforça que a toma da dose recomendada de efavirenz poderá não ser apropriada para todos os indivíduos. A co-infecção pelos vírus da hepatite B e/ou C é comum nesta população e poderia ser um dos factores implicados nesta variabilidade farmacocinética. A realização do presente trabalho permitiu sugerir que a presença desta co-infecção per se não contribui para o aumento das concentrações plasmáticas do fármaco; que, em indivíduos co-infectados com função hepática normal, não há um risco acrescido de toxicidade dependente da concentração e que as indicações para a monitorização terapêutica de efavirenz em indivíduos co-infectados, com função hepática normal, são semelhantes aquelas descritas para indivíduos mono-infectados pelo vírus da imunodeficiência humana. Um outro objectivo específico deste trabalho surgiu quando foi descrito que os efeitos dos análogos não-nucleósidos inibidores da transcriptase reversa no perfil de lípidos e lipoproteínas dos indivíduos pareciam diferir dos efeitos descritos para os inibidores de protease, que eram frequentemente associados a deslipidémia. Os análogos não-nucleósidos inibidores da transcriptase reversa tinham sido associados a aumentos nos níveis de colesterol associado às lipoproteínas de elevada densidade. Esta observação, além de não ser consensual, podia ser imputada ao decréscimo na carga viral dos indivíduos em terapêutica e correspondia a estudos observacionais de curta-duração. Estes factos estimularam a realização de uma análise prospectiva dos valores da concentração de lípidos e lipoproteínas em doentes medicados com efavirenz e à avaliação da sua eventual relação com a concentração deste nti-retroviral, a curto e a longo-termo. Pela primeira vez, foi demonstrado que o efeito do efavirenz no colesterol associado às lipoproteínas de elevada densidade permaneceu durante 36 meses, que o aumento é dependente do valor basal destas lipoproteínas e da concentração plasmática do fármaco. Mostrou-se também que, em associação a este aumento quantitativo, o efavirenz estava associado a um aumento qualitativo, com uma melhoria da função antioxidante destas lipoproteínas, avaliada pela actividade do enzima paraoxonase-1. Em resumo, os diferentes estudos incluídos na presente dissertação têm como conclusão geral que é possível optimizar a resposta à terapêutica com efavirenz através da monitorização das suas concentrações plasmáticas. A realização deste trabalho contribuiu para o conhecimento científico através: 1. Da instalação e validação de um método de quantificação de concentrações de análogos não-nucleósidos inibidores da transcriptase reversa e inibidores da protease em plasma de indivíduos infectados pelo vírus da imunodeficiência humana. 2. Do estudo da variabilidade inter e intra-individual nas concentrações plasmáticas de efavirenz. A superioridade da variabilidade inter-individual relativamente à associada ao mesmo indivíduo comprova a importância de monitorizar as concentrações plasmáticas deste fármaco. 3. Da definição de procedimentos operativos para a monitorização terapêutica do efavirenz em geral e numa população particular: os indivíduos co-infectados pelos vírus da hepatite B e/ou C com função hepática normal. 4. Da descoberta de acções farmacodinâmicas do efavirenz, a longo prazo, nomeadamente o efeito benéfico (quantitativo e qualitativo) no colesterol associado às lipoproteínas de elevada densidade. Este efeito é mantido durante três anos e é dependente da concentração plasmática do fármaco, o que salienta a importância de monitorizar as suas concentrações.

Evidence for Nevirapine Bioactivation in Man: Searching for the First Step in the Mechanism of Nevirapine Toxicity

Despite its efficacy, including in the prevention of vertical transmission, the antiretroviral nevirapine is associated with severe idiosyncratic hepatotoxicity and skin rash. The mechanisms underlying nevirapine toxicity are not fully understood, but drug bioactivation to reactive metabolites capable of forming stable protein adducts is thought to be involved. This hypothesis is based on the paradigm that drug reactive metabolites have the potential to bind to self-proteins, which results in drug-modified proteins being perceived as foreign by the immune system. The aim of the present work was to identify hemoglobin adducts in HIV patients as biomarkers of nevirapine haptenation upon bioactivation. The ultimate goal is to develop diagnostic methods for predicting the onset of nevirapine-induced toxic reactions. All included subjects were adults on nevirapine-containing antiretroviral therapy for at least 1month. The protocol received prior approval from the Hospital Ethics Committees and patients gave their written informed consent. Nevirapine-derived adducts with the N-terminal valine of hemoglobin were analyzed by an established liquid chromatography-electrospray ionization-tandem mass spectrometry method and characterized on the basis of retention time and mass spectrometric fragmentation pattern by comparison with adduct standards prepared synthetically. The nevirapine adducts were detected in 12/13 patient samples, and quantified in 11/12 samples (2.58±0.8 fmol/g of hemoglobin). This work represents the first evidence of nevirapine-protein adduct formation in man and confirms the ability of nevirapine to modify self-proteins, thus providing clues to the molecular mechanisms underlying nevirapine toxicity. Moreover, the possibility of assessing nevirapine-protein adduct levels has the potential to become useful for predicting the onset of nevirapine-induced adverse reactions.

Sistemas bacterianos competentes em biotransformação humana para estudos mecanísticos e toxicológicos

Devido às limitações de sistemas in vitro atuais, existe uma necessidade de modelos celulares especializados em mimetizar propriamente a biotransformação humana. Além da aplicação destes novos sistemas na avaliação e estudo de toxicidade químicos, estes sistemas permitem o uso em estudos funcionais e mecanísticos de enzimas de biotransformação humanas. Nesta dissertação é abordado o desenvolvimento de modelos celulares competentes em enzimas de biotransformação humanas, aplicado na avaliação de um dos principais metabolitos do fármaco antirretroviral Nevirapina (NVP), como também num estudo mecanístico do importante fator proteico na biotransformação humana, a NADPH citocromo P450 oxido-redutase (CPR). NVP é frequentemente usado no tratamento de HIV-1 e tem sido associado a efeitos adversos como lesões hepáticas e erupções cutâneas severas. Evidências apontam ao envolvimento de citocromos P450 e subsequente sulfonação por sulfotransferases na formação de metabolitos reativos. Contudo, testes padrão in vitro não demonstraram evidências de mutagenicidade ou clastogenicidade. Neste estudo, utilizando uma estirpe de S. typhimurium, competente na expressão controlável e estável de sulfotransferase 1A1 (SULT1A1) humana, demonstrou-se mutagenicidade de 12-hidroxi-NVP dependente de SULT1A1. A enzima CPR está envolvida nas principais reações de biotransformação de xenobióticos, além de interagir com outras proteínas importantes com funções celulares importantes. O mecanismo pelo qual CPR doa eletrões aos seus parceiros redox não é completamente claro. Foi desenvolvido um sistema de E. coli para ser aplicado em estudos mecanísticos sobre a doação de eletrões de CPR. Este novo sistema co expressa CPR e hemeoxigenase I (HO-1) humanas, que depende importantemente de CPR, sendo sustentada por sete eletrões doados por cada ciclo enzimático. As condições de cultura foram otimizadas para níveis de expressão CPR/HO-1 aproximados à estequiometria verificada em humanos. Este modelo células foi aplicado no desenvolvimento de um ensaio de cinética de HO-1, focando-se em vários parâmetros para a sua otimização.

New insights on nevirapine use: A mechanistic perspective of its toxic events

Introdução: A nevirapina (NVP) é um fármaco amplamente utilizado para o tratamento da infecção pelo vírus da imunodeficiência humana de tipo 1 (VIH-1), no entanto, a sua utilização na terapêutica crónica tem sido associada à toxicidade hepática e cutânea. O sexo feminino é um factor de risco para o desenvolvimento destes eventos tóxicos, mas as razões para essa diferença entre o sexo feminino e masculino não estão completamente esclarecidas. Diferenças na biotransformação da NVP e na formação de metabolitos tóxicos podem ser as causas subjacentes. O presente trabalho teve como objectivo explorar as diferenças entre homens e mulheres na biotransformação da NVP, como um potencial factor de toxicidade induzida por este fármaco anti-retroviral. Materiais e Métodos: Todos os indivíduos incluídos no presente estudo eram adultos com infecção por VIH-1 confirmada, tratados com 400 mg de NVP uma vez ao dia, durante pelo menos 1 mês. Foram colhidas amostras de sangue e os níveis de NVP e dos metabolitos de fase I foram determinados por cromatografia líquida de alta performance. Os dados antropométricos e clínicos e os perfis de metabolitos foram avaliados de forma a averiguar possíveis diferenças relacionadas com o sexo dos indivíduos. Resultados: Foram incluídos 52 doentes (63% do sexo masculino). O peso corporal foi inferior nas mulheres (p = 0.028) e o sexo feminino foi associado a maiores níveis de fosfatase alcalina (p = 0.036) e lactato desidrogenase (p = 0.037). Os níveis plasmáticos de NVP (p = 0.030) e 3-hidroxi-NVP (p = 0.035), assim como as proporções de 12-hidroxi-NVP (p = 0.037) e 3-hidroxi-NVP (p = 0.001) foram maiores nas mulheres, quando ajustados pelo peso corporal dos indivíduos. Discussão: Existem diferenças na biotransformação da NVP entre homens e mulheres, particularmente na formação de 12-hidroxi-NVP e 3-hidroxi-NVP. Estes resultados apontam para uma formação de metabolitos reactivos, que é dependente do sexo e que pode contribuir para o perfil de dimorfismo sexual associado às reacções tóxicas induzidas pela NVP.

Nevirapine vs efavirenz in virologically supressed patients: Differences in lipoprotein subclasses and inflammatory biomarkers.

Background: The interaction between lipid disturbances and inflammatory markers is not well known in patients on antiretroviral therapy (ART). As nevirapine (NVP) is associated with a better lipid profile than efavirenz (EFV), we investigated the relationships between lipid profiles, lipoprotein subclasses and inflammatory biomarkers in patients with prolonged viral suppression with either NVP or EFV and no obvious clinical inflammation. Methods: 122 clinically stable HIV-infected patients with HIV-1 RNA <20 copies longer than 6 months on NNRTI therapy were studied. 72 (59%) were on EFV and 50 (41%) on NVP. Any potentially inflammatory co-morbid diseases (concurrent viral hepatitis, diabetes, hypertension, chronic liver or renal diseases), or statin treatment, were exclusion criteria. Inflammatory biomarkers included hsCRP, LpPLA2, sCD40L, IL-6, IL-8, t-PA, MCP-1, p-selectin and VCAM-1. Lipoprotein subclass measures (VLDL, LDL, IDL and HDL particle number and size) were obtained by the use of proton nuclear magnetic resonance spectroscopy. Results: 82% were male; median age 45 years. Median CD4 count 550/μL (IQR 324). Median time since HIV diagnosis 96 months (IQR 102) and accumulated time on ART 50 months (IQR 101). Patients on NVP had higher time since HIV diagnosis (126.9 [66.7] vs 91.3 [6.6] months, p=0.008) a prolonged time on ART (89.6 [54.6] vs 62.3 [52.2] months, p=0.01) and were older (47.7 vs 40.7 years, p=0.001) than those on EFV. NVP-treated patients presented increased HDL-c (55.8 [16] vs 48.8 [10.7] mg/dL, p=0.007) and apoA1 levels (153.4 [31.9] vs 141.5 [20.5] mg/dL, p=0.02), and reduced apoB/apoA1 ratio (0.68 [0.1] vs 0.61 [0.1], p=0.003) than EFV-treated patients. No differences in inflammatory markers or lipoprotein subclasses were found between NVP and EFV. In patients with extreme lipid values (less favorable: 75th percentiles of LDL, small/dense LDLp and small HDLp, or more favorable: HDL p75 and apoB/apoA1 ratio p25), no consistent differences in inflammatory biomarkers were found. Conclusions: Patients with prolonged viral suppression on NVP present significantly higher HDL and apoA1 levels and reduced apoB/apoA1 ratios than those on EFV, but no differences were found in lipoprotein particles nor inflammatory biomarkers. Relationships between lipid parameters and inflammatory biomarkers in NNRTItreated patients are complex and do not show a linear relationship in this study.