Os objetivos da presente tese de doutorado foram os de buscar novos antipsicóticos atípicos de baixo preço comercial e também procurar entender o mecanismo de ação que leva a um perfil antipsicótico atípico. Os resultados da tese são divididos em duas partes, de acordo com sua natureza, em experimentais (primeira parte) e teóricos (segunda parte). Para o desenvolvimento da primeira parte, foi necessária primeiramente a programação de um software para medir locomoção em roedores após filmagem com webcam. A seguir, foram investigados os efeitos da guanosina, flunarizina e cinarizina em modelos animais de psicose, bem como em outros paradigmas comportamentais. A guanosina foi escolhida para estudo uma vez que tem se mostrado que ela interage com o sistema glutamatérgico – que sabidamente está envolvido na fisiopatologia da esquizofrenia – promovendo a captação astrocitária de glutamato. Já a flunarizina e a cinarizina, dois bloqueadores de canal de cálcio empregados para tratar enxaqueca e vertigem foram escolhidas pelo fato delas produzirem sinais e sintomas extrapiramidais em pacientes idosos, o que posteriormente foi relacionado às suas propriedades como antagonistas moderados dos receptores dopaminérgicos do tipo D2 A guanosina diminuiu o aumento de locomoção induzido por um antagonista NMDA (MK-801), enquanto que não apresentou efeito sobre o aumento de locomoção induzido por anfetamina, de forma que sua utilidade como potencial antipsicótico deve ser ainda melhor estudada. Tanto a flunarizina quanto a cinarizina foram capazes de diminuir o aumento de locomoção induzido por MK-801 e por anfetamina em doses que não causam efeitos catalépticos importantes. Portanto, foi concluído que estes dois compostos apresentam um potencial perfil de antipsicótico atípico, com as vantagens de já estarem disponíveis para uso comercial, boa tolerabilidade e baixo custo quando comparados com os antipsicóticos atípicos disponíveis comercial. A segunda parte da tese apresenta alguns resultados teóricos matemáticos que podem ser derivados da teoria da lei de ação das massas aplicada ao binding de receptores, utilizando também resultados experimentais já conhecidos de PET Estes resultados apresentam insights ao entendimento das diferenças entre os perfis antipsicóticos atípicos e típicos em relação à geração de sinais extrapiramidais. É discutido que fatores culturais e comerciais relacionados à posologia atual empregada no tratamento com antipsicóticos típicos podem ser os responsáveis pelas diferenças de perfis, uma vez que alguns deles são prescritos em doses proporcionalmente maiores em relação à sua afinidade, atingindo assim maiores níveis de bloqueio dopaminérgico no estriado. Uma curta meia-vida plasmática também é apontada como um possível parâmetro importante na geração de um perfil atípico. É mostrado ainda alguns erros de concepção relacionados ao curso temporal da ocupação dopaminérgica que tem sido atualmente cometidos na literatura científica, como o conceito de meia-vida de ocupação de receptores. Como um último resultado teórico, é proposto um algoritmo para a redução de dose em pacientes tratados com antipsicóticos apresentando sinais e sintomas extrapiramidais.

A farmacogenética busca entender a base hereditária da variabilidade da resposta e dos efeitos adversos dos agentes farmacológicos entre os indivíduos. Os medicamentos antipsicóticos são utilizados em tratamentos bastante efetivos para a esquizofrenia, mas seu uso apresenta complicações por diversos fatores. Embora boa parte dos pacientes responda às terapias com antipsicóticos, 20-40% mostram resposta inadequada, e o custo de cada tentativa de medicação não-efetiva para os pacientes pode levar a semanas de permanência da doença, ocorrência de efeitos adversos potenciais e não-aderência ao tratamento. Este estudo tem como objetivo identificar genes que podem potencialmente influenciar a resposta ao tratamento com antipsicóticos em pacientes esquizofrênicos. Essa abordagem envolveu genes que determinam aspectos farmacocinéticos (enzimas metabolizadoras de fármacos: CYP2D6, CYP3A4 e CYP3A5) e farmacodinâmicos (receptores: DRD2, DRD3, DRD4, HTR2A, HTR2C e HTR1B, transportadores de neurotransmissores: SLC6A3, SLC6A4, e outros genes relacionados: COMT, MAOA, BDNF e GNB3) potencialmente envolvidos na eficácia do tratamento. No presente trabalho foram estudados 208 pacientes esquizofrênicos, sendo 135 refratários aos neurolépticos e 121 em tratamento com clozapina. Os polimorfismos investigados foram estudados por métodos baseados na Reação em Cadeia da Polimerase (PCR), e alguns deles seguidos por análises de alta resolução, através da plataforma Sequenom (Sequenom, Inc.), em colaboração com o laboratório de Medicina Molecular na Espanha. Os principais resultados incluem alguns inéditos, como a associação de polimorfismos nos genes GNB3 (825C>T) e COMT (Val158Met) com ocorrência de convulsão no tratamento com clozapina; a associação de polimorfismos em DRD3 (Ser9Gly) e CYP3A5 (6986A>G) com resposta aos neurolépticos típicos; e a primeira descrição detalhada de freqüências alélicas e genotípicas no gene CYP2D6 em brasileiros. Adicionalmente, polimorfismos nos genes 5HTT (HTTLPR) e GNB3 (825C>T) foram associados significativamente com resposta à clozapina. Estes resultados sugerem que variantes genéticas podem desempenhar um papel importante na efetividade do tratamento com antipsicóticos, e podem ser considerados como sugestivos do efeito de polimorfismos em genes candidatos para estudos farmacogenéticos na esquizofrenia. / The focus of pharmacogenetics is the knowledge of hereditary basis of response and adverse drug reactions to pharmacologic agents among individuals. Antipsychotics are quite effective for schizophrenia treatment, but their use remain complicated by several factors. Although a number of patients may respond to antipsychotic therapy, 20-40% of them exhibit inadequate response and the cost of ineffective medication trial for patients may entail weeks of unremitted illness, potential adverse drug reactions and nonadherence to treatment. This study aims to identify genes that potentially influence treatment response with antipsychotic in schizophrenics. This approach involved genes which determine pharmacokinetic (drug-metabolizing enzymes: CYP2D6, CYP3A4, and CYP3A5) and pharmacodynamic pathways (receptors: DRD2, DRD3, DRD4, HTR2A, HTR2C, and HTR1B, neurotransmitter-transporters: SLC6A3 and SLC6A4, and other related genes: COMT, MAOA, BDNF, and GNB3) potentially involved with treatment efficacy. In the present study, we studied 208 schizophrenic patients, 135 neuroleptic resistants and 121 under clozapine treatment. The investigated polymorphisms were analyzed by Polymerase Chain Reaction (PCR), and some of them were followed by high-throughput analyzes of Sequenom (Sequenom, Inc.), in collaboration with the Laboratory of Molecular Medicine, in Spain. The main results include original findings, such as the association of GNB3 (825C>T) and COMT (Val158Met) gene polymorphisms and seizure occurrence under clozapine treatment; the association of DRD3 (Ser9Gly) and CYP3A5 (6986A>G) gene polymorphisms and response to typical neuroleptics; and the first detailed description of CYP2D6 allele and genotype frequencies in Brazilians. Additionally, the 5HTT (HTTLPR) and GNB3 (825C>T) gene polymorphisms were significantly associated to clozapine response. These results suggest that genetic variants may have an important role in antipsychotic treatment effectiveness, and they may be considered as suggestive of the effect of candidate polymorphisms for pharmacogenetic studies in schizophrenia.

A farmacogenética busca entender a base hereditária da variabilidade da resposta e dos efeitos adversos dos agentes farmacológicos entre os indivíduos. Os medicamentos antipsicóticos são utilizados em tratamentos bastante efetivos para a esquizofrenia, mas seu uso apresenta complicações por diversos fatores. Embora boa parte dos pacientes responda às terapias com antipsicóticos, 20-40% mostram resposta inadequada, e o custo de cada tentativa de medicação não-efetiva para os pacientes pode levar a semanas de permanência da doença, ocorrência de efeitos adversos potenciais e não-aderência ao tratamento. Este estudo tem como objetivo identificar genes que podem potencialmente influenciar a resposta ao tratamento com antipsicóticos em pacientes esquizofrênicos. Essa abordagem envolveu genes que determinam aspectos farmacocinéticos (enzimas metabolizadoras de fármacos: CYP2D6, CYP3A4 e CYP3A5) e farmacodinâmicos (receptores: DRD2, DRD3, DRD4, HTR2A, HTR2C e HTR1B, transportadores de neurotransmissores: SLC6A3, SLC6A4, e outros genes relacionados: COMT, MAOA, BDNF e GNB3) potencialmente envolvidos na eficácia do tratamento. No presente trabalho foram estudados 208 pacientes esquizofrênicos, sendo 135 refratários aos neurolépticos e 121 em tratamento com clozapina. Os polimorfismos investigados foram estudados por métodos baseados na Reação em Cadeia da Polimerase (PCR), e alguns deles seguidos por análises de alta resolução, através da plataforma Sequenom (Sequenom, Inc.), em colaboração com o laboratório de Medicina Molecular na Espanha. Os principais resultados incluem alguns inéditos, como a associação de polimorfismos nos genes GNB3 (825C>T) e COMT (Val158Met) com ocorrência de convulsão no tratamento com clozapina; a associação de polimorfismos em DRD3 (Ser9Gly) e CYP3A5 (6986A>G) com resposta aos neurolépticos típicos; e a primeira descrição detalhada de freqüências alélicas e genotípicas no gene CYP2D6 em brasileiros. Adicionalmente, polimorfismos nos genes 5HTT (HTTLPR) e GNB3 (825C>T) foram associados significativamente com resposta à clozapina. Estes resultados sugerem que variantes genéticas podem desempenhar um papel importante na efetividade do tratamento com antipsicóticos, e podem ser considerados como sugestivos do efeito de polimorfismos em genes candidatos para estudos farmacogenéticos na esquizofrenia. / The focus of pharmacogenetics is the knowledge of hereditary basis of response and adverse drug reactions to pharmacologic agents among individuals. Antipsychotics are quite effective for schizophrenia treatment, but their use remain complicated by several factors. Although a number of patients may respond to antipsychotic therapy, 20-40% of them exhibit inadequate response and the cost of ineffective medication trial for patients may entail weeks of unremitted illness, potential adverse drug reactions and nonadherence to treatment. This study aims to identify genes that potentially influence treatment response with antipsychotic in schizophrenics. This approach involved genes which determine pharmacokinetic (drug-metabolizing enzymes: CYP2D6, CYP3A4, and CYP3A5) and pharmacodynamic pathways (receptors: DRD2, DRD3, DRD4, HTR2A, HTR2C, and HTR1B, neurotransmitter-transporters: SLC6A3 and SLC6A4, and other related genes: COMT, MAOA, BDNF, and GNB3) potentially involved with treatment efficacy. In the present study, we studied 208 schizophrenic patients, 135 neuroleptic resistants and 121 under clozapine treatment. The investigated polymorphisms were analyzed by Polymerase Chain Reaction (PCR), and some of them were followed by high-throughput analyzes of Sequenom (Sequenom, Inc.), in collaboration with the Laboratory of Molecular Medicine, in Spain. The main results include original findings, such as the association of GNB3 (825C>T) and COMT (Val158Met) gene polymorphisms and seizure occurrence under clozapine treatment; the association of DRD3 (Ser9Gly) and CYP3A5 (6986A>G) gene polymorphisms and response to typical neuroleptics; and the first detailed description of CYP2D6 allele and genotype frequencies in Brazilians. Additionally, the 5HTT (HTTLPR) and GNB3 (825C>T) gene polymorphisms were significantly associated to clozapine response. These results suggest that genetic variants may have an important role in antipsychotic treatment effectiveness, and they may be considered as suggestive of the effect of candidate polymorphisms for pharmacogenetic studies in schizophrenia.

Os objetivos da presente tese de doutorado foram os de buscar novos antipsicóticos atípicos de baixo preço comercial e também procurar entender o mecanismo de ação que leva a um perfil antipsicótico atípico. Os resultados da tese são divididos em duas partes, de acordo com sua natureza, em experimentais (primeira parte) e teóricos (segunda parte). Para o desenvolvimento da primeira parte, foi necessária primeiramente a programação de um software para medir locomoção em roedores após filmagem com webcam. A seguir, foram investigados os efeitos da guanosina, flunarizina e cinarizina em modelos animais de psicose, bem como em outros paradigmas comportamentais. A guanosina foi escolhida para estudo uma vez que tem se mostrado que ela interage com o sistema glutamatérgico – que sabidamente está envolvido na fisiopatologia da esquizofrenia – promovendo a captação astrocitária de glutamato. Já a flunarizina e a cinarizina, dois bloqueadores de canal de cálcio empregados para tratar enxaqueca e vertigem foram escolhidas pelo fato delas produzirem sinais e sintomas extrapiramidais em pacientes idosos, o que posteriormente foi relacionado às suas propriedades como antagonistas moderados dos receptores dopaminérgicos do tipo D2 A guanosina diminuiu o aumento de locomoção induzido por um antagonista NMDA (MK-801), enquanto que não apresentou efeito sobre o aumento de locomoção induzido por anfetamina, de forma que sua utilidade como potencial antipsicótico deve ser ainda melhor estudada. Tanto a flunarizina quanto a cinarizina foram capazes de diminuir o aumento de locomoção induzido por MK-801 e por anfetamina em doses que não causam efeitos catalépticos importantes. Portanto, foi concluído que estes dois compostos apresentam um potencial perfil de antipsicótico atípico, com as vantagens de já estarem disponíveis para uso comercial, boa tolerabilidade e baixo custo quando comparados com os antipsicóticos atípicos disponíveis comercial. A segunda parte da tese apresenta alguns resultados teóricos matemáticos que podem ser derivados da teoria da lei de ação das massas aplicada ao binding de receptores, utilizando também resultados experimentais já conhecidos de PET Estes resultados apresentam insights ao entendimento das diferenças entre os perfis antipsicóticos atípicos e típicos em relação à geração de sinais extrapiramidais. É discutido que fatores culturais e comerciais relacionados à posologia atual empregada no tratamento com antipsicóticos típicos podem ser os responsáveis pelas diferenças de perfis, uma vez que alguns deles são prescritos em doses proporcionalmente maiores em relação à sua afinidade, atingindo assim maiores níveis de bloqueio dopaminérgico no estriado. Uma curta meia-vida plasmática também é apontada como um possível parâmetro importante na geração de um perfil atípico. É mostrado ainda alguns erros de concepção relacionados ao curso temporal da ocupação dopaminérgica que tem sido atualmente cometidos na literatura científica, como o conceito de meia-vida de ocupação de receptores. Como um último resultado teórico, é proposto um algoritmo para a redução de dose em pacientes tratados com antipsicóticos apresentando sinais e sintomas extrapiramidais.

Os objetivos da presente tese de doutorado foram os de buscar novos antipsicóticos atípicos de baixo preço comercial e também procurar entender o mecanismo de ação que leva a um perfil antipsicótico atípico. Os resultados da tese são divididos em duas partes, de acordo com sua natureza, em experimentais (primeira parte) e teóricos (segunda parte). Para o desenvolvimento da primeira parte, foi necessária primeiramente a programação de um software para medir locomoção em roedores após filmagem com webcam. A seguir, foram investigados os efeitos da guanosina, flunarizina e cinarizina em modelos animais de psicose, bem como em outros paradigmas comportamentais. A guanosina foi escolhida para estudo uma vez que tem se mostrado que ela interage com o sistema glutamatérgico – que sabidamente está envolvido na fisiopatologia da esquizofrenia – promovendo a captação astrocitária de glutamato. Já a flunarizina e a cinarizina, dois bloqueadores de canal de cálcio empregados para tratar enxaqueca e vertigem foram escolhidas pelo fato delas produzirem sinais e sintomas extrapiramidais em pacientes idosos, o que posteriormente foi relacionado às suas propriedades como antagonistas moderados dos receptores dopaminérgicos do tipo D2 A guanosina diminuiu o aumento de locomoção induzido por um antagonista NMDA (MK-801), enquanto que não apresentou efeito sobre o aumento de locomoção induzido por anfetamina, de forma que sua utilidade como potencial antipsicótico deve ser ainda melhor estudada. Tanto a flunarizina quanto a cinarizina foram capazes de diminuir o aumento de locomoção induzido por MK-801 e por anfetamina em doses que não causam efeitos catalépticos importantes. Portanto, foi concluído que estes dois compostos apresentam um potencial perfil de antipsicótico atípico, com as vantagens de já estarem disponíveis para uso comercial, boa tolerabilidade e baixo custo quando comparados com os antipsicóticos atípicos disponíveis comercial. A segunda parte da tese apresenta alguns resultados teóricos matemáticos que podem ser derivados da teoria da lei de ação das massas aplicada ao binding de receptores, utilizando também resultados experimentais já conhecidos de PET Estes resultados apresentam insights ao entendimento das diferenças entre os perfis antipsicóticos atípicos e típicos em relação à geração de sinais extrapiramidais. É discutido que fatores culturais e comerciais relacionados à posologia atual empregada no tratamento com antipsicóticos típicos podem ser os responsáveis pelas diferenças de perfis, uma vez que alguns deles são prescritos em doses proporcionalmente maiores em relação à sua afinidade, atingindo assim maiores níveis de bloqueio dopaminérgico no estriado. Uma curta meia-vida plasmática também é apontada como um possível parâmetro importante na geração de um perfil atípico. É mostrado ainda alguns erros de concepção relacionados ao curso temporal da ocupação dopaminérgica que tem sido atualmente cometidos na literatura científica, como o conceito de meia-vida de ocupação de receptores. Como um último resultado teórico, é proposto um algoritmo para a redução de dose em pacientes tratados com antipsicóticos apresentando sinais e sintomas extrapiramidais.

A farmacogenética busca entender a base hereditária da variabilidade da resposta e dos efeitos adversos dos agentes farmacológicos entre os indivíduos. Os medicamentos antipsicóticos são utilizados em tratamentos bastante efetivos para a esquizofrenia, mas seu uso apresenta complicações por diversos fatores. Embora boa parte dos pacientes responda às terapias com antipsicóticos, 20-40% mostram resposta inadequada, e o custo de cada tentativa de medicação não-efetiva para os pacientes pode levar a semanas de permanência da doença, ocorrência de efeitos adversos potenciais e não-aderência ao tratamento. Este estudo tem como objetivo identificar genes que podem potencialmente influenciar a resposta ao tratamento com antipsicóticos em pacientes esquizofrênicos. Essa abordagem envolveu genes que determinam aspectos farmacocinéticos (enzimas metabolizadoras de fármacos: CYP2D6, CYP3A4 e CYP3A5) e farmacodinâmicos (receptores: DRD2, DRD3, DRD4, HTR2A, HTR2C e HTR1B, transportadores de neurotransmissores: SLC6A3, SLC6A4, e outros genes relacionados: COMT, MAOA, BDNF e GNB3) potencialmente envolvidos na eficácia do tratamento. No presente trabalho foram estudados 208 pacientes esquizofrênicos, sendo 135 refratários aos neurolépticos e 121 em tratamento com clozapina. Os polimorfismos investigados foram estudados por métodos baseados na Reação em Cadeia da Polimerase (PCR), e alguns deles seguidos por análises de alta resolução, através da plataforma Sequenom (Sequenom, Inc.), em colaboração com o laboratório de Medicina Molecular na Espanha. Os principais resultados incluem alguns inéditos, como a associação de polimorfismos nos genes GNB3 (825C>T) e COMT (Val158Met) com ocorrência de convulsão no tratamento com clozapina; a associação de polimorfismos em DRD3 (Ser9Gly) e CYP3A5 (6986A>G) com resposta aos neurolépticos típicos; e a primeira descrição detalhada de freqüências alélicas e genotípicas no gene CYP2D6 em brasileiros. Adicionalmente, polimorfismos nos genes 5HTT (HTTLPR) e GNB3 (825C>T) foram associados significativamente com resposta à clozapina. Estes resultados sugerem que variantes genéticas podem desempenhar um papel importante na efetividade do tratamento com antipsicóticos, e podem ser considerados como sugestivos do efeito de polimorfismos em genes candidatos para estudos farmacogenéticos na esquizofrenia. / The focus of pharmacogenetics is the knowledge of hereditary basis of response and adverse drug reactions to pharmacologic agents among individuals. Antipsychotics are quite effective for schizophrenia treatment, but their use remain complicated by several factors. Although a number of patients may respond to antipsychotic therapy, 20-40% of them exhibit inadequate response and the cost of ineffective medication trial for patients may entail weeks of unremitted illness, potential adverse drug reactions and nonadherence to treatment. This study aims to identify genes that potentially influence treatment response with antipsychotic in schizophrenics. This approach involved genes which determine pharmacokinetic (drug-metabolizing enzymes: CYP2D6, CYP3A4, and CYP3A5) and pharmacodynamic pathways (receptors: DRD2, DRD3, DRD4, HTR2A, HTR2C, and HTR1B, neurotransmitter-transporters: SLC6A3 and SLC6A4, and other related genes: COMT, MAOA, BDNF, and GNB3) potentially involved with treatment efficacy. In the present study, we studied 208 schizophrenic patients, 135 neuroleptic resistants and 121 under clozapine treatment. The investigated polymorphisms were analyzed by Polymerase Chain Reaction (PCR), and some of them were followed by high-throughput analyzes of Sequenom (Sequenom, Inc.), in collaboration with the Laboratory of Molecular Medicine, in Spain. The main results include original findings, such as the association of GNB3 (825C>T) and COMT (Val158Met) gene polymorphisms and seizure occurrence under clozapine treatment; the association of DRD3 (Ser9Gly) and CYP3A5 (6986A>G) gene polymorphisms and response to typical neuroleptics; and the first detailed description of CYP2D6 allele and genotype frequencies in Brazilians. Additionally, the 5HTT (HTTLPR) and GNB3 (825C>T) gene polymorphisms were significantly associated to clozapine response. These results suggest that genetic variants may have an important role in antipsychotic treatment effectiveness, and they may be considered as suggestive of the effect of candidate polymorphisms for pharmacogenetic studies in schizophrenia.

Este trabalho apresenta a continuidade da avaliação farmacológica do derivado Nfenilpiperazínico LASSBio-579 em busca de um novo candidato a antipsicótico de segunda geração. Em estudos anteriores, demonstramos que LASSBio-579 base livre é um potencial candidato a antipsicótico atípico capaz de modular três diferentes sistemas neurotransmissores envolvidos na patofisiologia da esquizofrenia: a neurotransmissão dopaminérgica, serotonérgica e glutamatérgica; entretanto, LASSBio-579 na forma de cloridrato apresenta baixa biodisponibilidade. Neste trabalho avaliamos inicialmente a ação de LASSBio-579.HCl. -ciclodextrina, proposto como alternativa para melhorar a biodisponibilidade. Porém, quando avaliado no modelo de escalada induzida por apomorfina, preditivo de atividade antipsicótica, essa preparação não foi efetiva. Assim, seguimos a avaliação farmacodinâmica com LASSBio-579 base livre, utilizando modelos preditivos de atividade antipsicótica, em camundongos. Neste trabalho foram realizados ainda ensaios in vitro, onde se avaliou a ação de LASSBio-579 sobre a viabilidade celular, captação de glutamato e secreção de proteína S100B, utilizando-se para isso fatias hipocampais de ratos tratadas de forma aguda com LASSBio-579 nas concentrações de 0,1; 1,0; 10 e 20μM. / This study presents the continuity of the pharmacological evaluation of the Nphenilpiperazine derivative LASSBio-579, searching a new second generation antipsychotic compound. In previous studies we have demonstrated that LASSBio- 579 in form of base is a potential atypical antipsychotic able to modulate three different neurotransmitter systems involved in the pathophysiology of schizophrenia: dopaminergic, glutamatergic and serotonergic. However, LASSBio-579 hydrochloride has low bioavailability. In this study we evaluated LASSBio-579.HCl. -cyclodextrin, prepared with the aim of increasing oral bioavailability, in the apomorphine induced climbing in mice, which is a model predictive of antipsychotic activity; and it was not effective. Thus, we continue the study with LASSBio-579 in form of base by testing it in others mice models predictive of antipsychotic activity. In this study, also were made in vitro studies performed in hippocampal acute slices which demonstrated that LASSBio-579 induced a glutamate uptake inhibition and also inhibited the S100B protein secretion.

A esquizofrenia é um transtorno psiquiátrico grave, caracterizado por distúrbios do pensamento, prejuízo da lógica, alterações cognitivas e emocionais, e/ou isolamento social. Apesar da introdução de novos antipsicóticos, um grupo considerável de pacientes ainda é refratário aos tratamentos disponíveis. Além disso, a alta incidência de efeitos adversos leva à baixa adesão ao tratamento em esquizofrênicos. O desenvolvimento de tratamentos mais eficazes e com menor incidência de efeitos adversos, que aumentem a adesão ao tratamento e melhorem a qualidade de vida destes pacientes, é assim altamente desejável. Em uma expedição etnofarmacológica entre os Igbo na Nigéria identificou-se uma preparação a base de plantas usada no tratamento de pacientes com distúrbios mentais. O alcalóide indólico alstonina é o componente majoritário desta preparação, e possui um claro perfil comportamental de antipsicótico atípico em modelos animais de sintomas positivos, com aparentes vantagens em relação à clozapina. Este trabalho teve o objetivo principal de dar continuidade à caracterização de alstonina como fármaco antipsicótico. Demonstramos que este alcalóide aumenta a interação social e previne o déficit de interação social induzido por MK801 em camundongos, sugerindo utilidade da alstonina no manejo de sintomas negativos da esquizofrenia. Quanto ao mecanismo de ação, a avaliação do efeito de alstonina sobre as aminas biogênicas em córtex frontal e estriado de camundongos sugere que este alcalóide potencia a transmissão serotonérgica e aumenta o catabolismo intraneuronal de dopamina. Quanto aos possíveis efeitos adversos, dados preliminares mostram que alstonina não altera os níveis de prolactina, não induz ganho de peso corporal, mas impede a diminuição da glicemia induzida por jejum. Este trabalho confirma o perfil antipsicótico de alstonina bem como a possibilidade de um mecanismo de ação inovador. Os resultados justificam investimento em novos estudos, quer seja para o desenvolvimento de alstonina como fármaco, quer no sentido de trazer inovação farmacodinâmica tão necessária para avançar no tratamento da esquizofrenia. / Schizophrenia is a serious psychiatric illness, characterized by alterations in thought, deficits in logical thinking, changes in cognition and emotion, and/or social isolation. Despite the introduction of newer antipsychotic drugs, a sizable number of patients are still refractory to the available medication. Moreover, the high incidence of side effects determines the low adhesion of patients to treatments. The development of more efficacious treatments with lower incidence of side effects, ameliorating adhesion to treatment and improving patient’s quality of life is, therefore, sorely wanted. During an ethnopharmacological expedition among the Igbo in Nigeria, a plant based treatment to mentally ill patients was identified. The indole alkaloid alstonine is the major component of this remedy and shown to have a clear behavioral profile of an atypical antipsychotic in rodent models, apparently with advantages in comparison to clozapine. This study had the main purpose of continuing the characterization of alstonine as an antipsychotic drug. We show that this alkaloid increases social interaction and prevents MK801-induced social withdrawal in mice, pointing to its utility in managing negative symptoms of schizophrenia. Regarding its mechanism of action, the effects of alstonine on biogenic amines in mice frontal cortex and striatum suggest that it enhances serotonergic neurotransmission and increases the intra neuronal catabolism of dopamine. In relation to possible side effects, preliminary data suggest that alstonine does not affect prolactin levels, does not induce gains in body weight, but prevents the expected fasting-induced decrease in glucose levels. This study corroborates the antipsychotic profile of alstonine, as well as the possibility of an innovative mechanism of action. These results justify further studies either to develop alstonine as a medication, or to bring pharmacodynamic innovation so sorely needed to move forward in the treatment of schizophrenia.

Este trabalho apresenta a continuidade da avaliação farmacológica do derivado Nfenilpiperazínico LASSBio-579 em busca de um novo candidato a antipsicótico de segunda geração. Em estudos anteriores, demonstramos que LASSBio-579 base livre é um potencial candidato a antipsicótico atípico capaz de modular três diferentes sistemas neurotransmissores envolvidos na patofisiologia da esquizofrenia: a neurotransmissão dopaminérgica, serotonérgica e glutamatérgica; entretanto, LASSBio-579 na forma de cloridrato apresenta baixa biodisponibilidade. Neste trabalho avaliamos inicialmente a ação de LASSBio-579.HCl. -ciclodextrina, proposto como alternativa para melhorar a biodisponibilidade. Porém, quando avaliado no modelo de escalada induzida por apomorfina, preditivo de atividade antipsicótica, essa preparação não foi efetiva. Assim, seguimos a avaliação farmacodinâmica com LASSBio-579 base livre, utilizando modelos preditivos de atividade antipsicótica, em camundongos. Neste trabalho foram realizados ainda ensaios in vitro, onde se avaliou a ação de LASSBio-579 sobre a viabilidade celular, captação de glutamato e secreção de proteína S100B, utilizando-se para isso fatias hipocampais de ratos tratadas de forma aguda com LASSBio-579 nas concentrações de 0,1; 1,0; 10 e 20μM. / This study presents the continuity of the pharmacological evaluation of the Nphenilpiperazine derivative LASSBio-579, searching a new second generation antipsychotic compound. In previous studies we have demonstrated that LASSBio- 579 in form of base is a potential atypical antipsychotic able to modulate three different neurotransmitter systems involved in the pathophysiology of schizophrenia: dopaminergic, glutamatergic and serotonergic. However, LASSBio-579 hydrochloride has low bioavailability. In this study we evaluated LASSBio-579.HCl. -cyclodextrin, prepared with the aim of increasing oral bioavailability, in the apomorphine induced climbing in mice, which is a model predictive of antipsychotic activity; and it was not effective. Thus, we continue the study with LASSBio-579 in form of base by testing it in others mice models predictive of antipsychotic activity. In this study, also were made in vitro studies performed in hippocampal acute slices which demonstrated that LASSBio-579 induced a glutamate uptake inhibition and also inhibited the S100B protein secretion.

A introdução dos antipsicóticos na clínica psiquiátrica promoveu intensas mudanças no tratamento dos transtornos mentais. Apesar do sucesso terapêutico, a administração dos primeiros antipsicóticos, conhecidos como agentes típicos, foi associada a sérios efeitos adversos, principalmente sintomas extrapiramidais (SEP), comprometendo a adesão ao tratamento. Os SEP incluem distonias, acatisia, pseudoparkinsonismo e discinesia tardia. Após o surgimento da clozapina, uma nova geração de compostos, conhecida como agentes atípicos, de alto valor terapêutico e reduzida incidência de SEP foi desenvolvida. Investigações conduziram a hipótese dopaminérgica da esquizofrenia e demonstraram que o efeito terapêutico destes agentes está associado ao bloqueio de receptores de dopamina da subfamília D2. Acredita-se que os agentes atípicos ocupem somente cerca de 65-80% dos receptores na região nigroestriatal e por isso atinjam o efeito terapêutico sem desencadear o surgimento de SEP, enquanto que agentes típicos ocupam níveis acima de 80%. Para explicar as diferenças entre agentes típicos e atípicos, foi proposto que, enquanto os primeiros se ligam com alta afinidade e bloqueiam os receptores por um longo período, os atípicos se ligam com baixa afinidade e se dissociam do receptor rapidamente, restabelecendo da sinalização dopaminérgica. Estudos recentes também demonstram o bloqueio de receptores D3 como importante alvo terapêutico para o tratamento da esquizofrenia e da dependência química, entre outros transtornos. Neste trabalho foi utilizada a estrutura tridimensional do receptor humano de dopamina D3 co-cristalizado com a eticloprida para investigar o perfil de ligação dos antipsicóticos eticloprida, haloperidol e risperidona neste receptor, através de métodos computacionais classicos e quânticos. A eticloprida é um potente agente com alta seletividade para receptores D2/D3 e de grande utilidade na pesquisa farmacológica. Este agente consiste no único antipsicótico co-cristalizado com um receptor de dopamina existente no momento. Nossos resultados destacam o papel central do resíduo Asp110 no ancoramento da eticloprida, além dos resíduos Val82, Val107, Cys114, Ser182, Ile183, Val189, Trp342, Phe345, Phe346 e Tyr373. Dentre estes, Val107, Ser182, Phe188, Val82 e Asn185 foram pela primeira vez relacionados diretamente com o mecanismo de ligação da eticloprida no receptor D3. O haloperidol é um agente típico com alta afinidade por receptores da subfamília D2. Apesar de estar associado ao surgimento de SEP, o haloperidol é muito utilizado na clínica por suas propriedades terapêuticas e baixo custo. A compreensão do bloqueio de receptores de dopamina pelo haloperidol é de fundamental importância para o desenvolvimento de derivados/novos compostos com reduzido índice de SEP. Nossos resultados descrevem a orientação do haloperidol durante a interação com o receptor D3 e demonstraram a relevância dos resíduos Asp110, Cys114, Ile183, Phe345, Phe346, Tyr365 e Tyr373. A risperidona é um importante antipsicótico atípico utilizado no tratamento de esquizofrenia e sintomas de irritabilidade associado com autismo em crianças. Em nosso estudo, observamos que a risperidona pode ligar-se no receptor D3 em duas orientações distintas, RO1 e RO2. A análise da contribuição individual de cada resíduo juntamente com simulações de dinâmica molecular indicam que RO2 é mais propensa a desligar-se do receptor do que RO1, sugerindo um perfil de ligação misto, com rápida dissociação de uma fração dos antipsicóticos ligados. Os resultados apresentados neste estudo auxiliam na elucidação do mecanismo de ligação da eticloprida, haloperidol e risperidona no receptor de dopamina D3 e consolidam o uso de ferramentas clássicas e quânticas para a obtenção de estruturas tridimensionais e a análise do perfil de contribuição energética individual dos resíduos de aminoácido que compõem o sítio de ligação do receptor de dopamina D3. / The introduction of antipsychotics in the clinic significantly improved the treatment of mental diseases. Nevertheless, besides the therapeutic success of the first antipsychotics (known as typical agents), their administration was associated with serious side-effects known as extrapiramidal symptoms (EPS), that compromised the treatment. The EPS include dystonic reactions, akathisia, pseudoparkinsonism and tardive dyskinesia. Following the synthesis of clozapine, a new generation of antipsychotics (known as atypical agents) with reduced EPS incidence began to appear. A set of evidences lead to the dopaminergic hypothesis of schizophrenia and many studies associated the mechanism of action of antipsychotics with the blockade of D2-like receptors. It was demonstrated that while atypical antipsychotics elicit clinical effects through 65-80% of dopamine receptor occupancy, typical agents show occupancy levels above 80%, triggering EPS. To explain the differences between typical and atypical agents, it was proposed that the former have higher affinity for the receptors, blocking them for a longer period, while atypical agents show lower affinity and are easily dissociated from the receptor, allowing the restablishment of the dopamine signaling in the nigrostriatal pathway. Recently, the blockade of D3 receptors has been discovered as an important strategy for the treatment of schizophrenia and other neurological diseases. In this study, we took advantage from the published crystallographic data of D3R complexed with eticlopride, to investigate the binding profile of the antipsychotics eticlopride, haloperidol and risperidone, through classical and quantum computational methods. Eticlopride is a potent and selective D2/D3 antagonist agent and is widely used in pharmacological research. Moreover, up to date, it is the only antipsychotic co-crystallized with a dopamine receptor. Our results highlight the central role of the residue Asp110, followed by Val82, Val107, Cys114, Ser182, Ile183, Val189, Trp342, Phe345, Phe346 and Tyr373, among others, and demonstrated for the first time the participation of Val107, Ser182, Phe188, Val82 e Asn185 in this binding. Haloperidol is a typical agent with high affinity for D2-like receptors. Although associated with the onset of EPS, haloperidol is still widely used in clinic due to its clinical properties and lower cost. In this way, the understanding of the mechanism involving dopamine receptor blockade by haloperidol is of great importance for the development of derivatives/novel agents with reduced EPS incidence. Our results unveil the conformation of haloperidol during its interaction with the D3 receptor and highlight the role of residues Asp110, Cys114, Ile183, Phe345, Phe346, Tyr365 and Tyr373. Risperidone is an atypical antipsychotics used in the treatment of schizophrenia and symptoms of irritability associated with autism spectrum disorder (ASD) in children. Our results show that risperidone binds to D3 receptor in two possible orientations, RO1 and RO2. The analyses of the individual amino acid contribution and the molecular dynamics simulations indicated that RO2 exhibits a trend to dissociate faster from the receptor than RO1, suggesting the existence of a mixing binding profile, with a fast-off behavior observed in only a fraction of ligands corresponding to orientation RO2. Our results give support to the understanding of the binding mechanisms of the important antipsychotics eticlopride, haloperidol and risperidone in the human dopamine receptor D3. Also, our results highlight the relevance of the use of classical and quantum approaches in the modeling and analysis of the individual energy contribution of every amino acid residue in the binding site of the D3 dopamine receptor.