Reações de O-desmetilação oxidativa estão entre as várias oxidações realizadas pelas enzimas do citocromo P-450. Entretanto, poucos estudos de O-desmetilação catalisadas por enzimas do citocromo P-450 ou modelos químicos baseados em metaloporfirinas sintéticas têm resultado em dúvidas acerca do mecanismo da O-desmetilação destes compostos orgânicos. Neste trabalho, foi estudada a O-desmetilação oxidativa, com PhIO, do benzil metil éter e alguns de seus derivados para substituídos (com os grupos doadores de elétrons -OCH3 e -CH3 e os grupos retiradores -NO2 e -Cl) catalisada pelas Mn(III)P [Mn(TPP)]Cl, [Mn{T(4-N-MePy)P}](PF6)5, [Mn(TMP)]Cl, [Mn(TDCSPP)]Cl e [Mn(TFPP)]Cl para verificar o efeito destes diferentes catalisadores na conversão e seletividade de produtos da O-desmetilação oxidativa e avaliar o efeito dos diversos substituintes citados no mecanismo de O-desalquilação. Inicialmente, realizou-se o estudo das oxidações catalíticas do metil benzil éter. Todas as reações catalisadas pelas MnP se mostram seletivas, sendo que o benzaldeído foi o produto comum a todas as oxidações. A melhor condição encontrada foi 1:50:1224 (catalisador/oxidante/substrato). Em relação às reações com os substratos contendo os substituintes na posição -para, as reações de oxidações catalíticas do p-metóxibenzil metil éter por PhIO não se mostraram tão seletivas quanto as do metil benzil éter, mostrando claramente que o grupo metóxi alterou a reatividade do aril éter original. Mesmo assim, o p-metoxibenzaldeído ainda foi o produto principal, sendo a conversão ao álcool p-metoxibenzílico observada em escala menor. Já com o substrato p-nitrobenzil metil éter, novamente o efeito provocado pelo substituinte na posição para no anel benzênico pôde ser percebida na distribuição final dos produtos, sendo que houve seletividade total para a formação de p-nitrobenzaldeído em detrimento ao álcool p-nitrobenzóico. Em relação aos dois últimos substratos da série proposta, metil p-metilbenzil éter e metil p-clorobenzil éter, de um modo geral, as reações realizadas com o p-clorobenzil metil éter não se mostraram tão seletivas quanto as do metil p-nitrobenzil éter, mostrando que o grupo cloro aumentou a reatividade do cloroéter em relação ao éter com o substituinte nitro- original. Mesmo assim, o p-clorobenzaldeído foi o produto principal, sendo a conversão ao álcool p-clorobenzílico observada em menor escala. Em relação às reações de oxidação do p-metilbenzil metil éter, observou-se que os resultados experimentais são semelhantes aos encontrados para o metil benzil éter. Esses resultados corroboram o principal mecanismo proposto para os sistemas modelo do citocromo P-450 que envolve abstração inicial do átomo de hidrogênio, o mecanismo por recombinação de oxigênio. / O-dealkylation oxidative reactions are among the several oxidations accomplished by the cytochrome P-450 enzymes. However, few studies on O-dealkylation catalyzed by such enzymes or chemical models based on synthetic metalloporphyrins have resulted in doubts concerning the mechanism of these reactions involving organic compounds. In this work, we studied the oxidative O-dealkylation by PhIO of benzyl methyl ether and some of its para-substituted derivatives (with the electron donor groups -OCH3 and -CH3 and the electronwithdrawing groups -NO2 and -Cl) catalyzed by the following Mn(III)P: [Mn(TPP)]Cl, [Mn{T(4-N-MePy)P}] (PF6)5, [Mn(TMP)]Cl, [Mn(TDCSPP)] Cl, and [Mn(TFPP)]Cl. Our aim was to verify the effect of these different catalysts on the conversion yields and product selectivity, as well as evaluate the effect of the several substituents on the ether on the O-dealkylation mechanism. We initially studied the catalytic oxidation of methyl benzyl ether. All the reactions catalyzed by the various MnPs were selective, and benzaldehyde was the product common to all oxidations. The best reaction condition was catalyst/oxidant/substrate molar ration = 1:50:1224. As for the reactions with the substituted substrates, the catalytic oxidation of p-methoxybenzyl methyl ether by PhIO was not as selective as the ones of methyl benzyl ether, clearly showing that the methoxy group affects the reactivity of the original aryl ether. Nevertheless, p-methoxybenzaldehyde was still the main product, being the conversion to p-methoxybenzylic alcohol observed in minor amount. With the substrate p-nitrobenzyl methyl ether, the effect of the electronwithdrawing substituent in the para- position of the aromatic ring could be observed in the final product distribution once again, and total selectivity toward the formation of p-nitrobenzaldehyde to the detriment of p-nitrobenzoic alcohol was observed. In relation to the two last substrates of the proposed series, the methyl p-methylbenzyl and methyl p-chlorobenzyl ethers, the reactions accomplished with p-chlorobenzyl methyl ether were not as selective as the ones carried out with methyl p-nitrobenzyl ether, showing that the chloro group increased the reactivity of the chloro-ether in relation to the ether with the original nitro- substituent. Even so, p-chlorobenzaldehyde was the main product, being the conversion to the p-chlorobenzylic alcohol observed in smaller amount. Concerning the oxidation reactions of p-methylbenzyl methyl ether, the experimental results were similar to those obtained in the case of methyl benzyl ether. These results corroborate the main mechanism proposed for the cytochrome P-450 model systems, which involves initial hydrogen atom abstraction, followed by oxygen rebound.

Na etapa inicial do desenvolvimento de novos fármacos, a avaliação do metabolismo e da toxicidade é fundamental para definir seu potencial emprego como candidato a fármaco. Nestes estudos, diversos modelos in vitro são empregados, dentre eles linhagens de hepatoma humano. Entretanto, uma grande limitação ao uso deste modelo in vitro é a baixa expressão das enzimas do sistema citocromo P450. O carotenóide bixina, componente majoritário do anato (urucum), apresentou em estudos in vivo, a capacidade de induzir algumas isoformas do sistema citocromo P450, com a vantagem de apresentar baixa toxicidade. Neste trabalho, a fração lipossolúvel do anato (bixina) e hidrossolúvel (norbixina) foram avaliadas como indutores do sistema citocromo P450 em linhagens de hepatoma humano. Ensaios de MTT, empregando as linhagens HepG2, C3A e SK-HEP-1 indicaram que bixina e norbixina em concentrações abaixo de 0,22 mM são seguras quanto à citotoxicidade. A expressão dos genes CYP 1A1, 1A2, 2C9, 2B6, 2E1 e 3A4 foi avaliada, através de ensaios de RT-PCR em tempo real, em linhagens de hepatoma humano submetidas a tratamento com os compostos bixina e norbixina. Os resultados mostraram que células HepG2 e C3A tratadas com bixina nas concentrações de 0,05 e 0,1 mM, por períodos de 24 e 48 horas, apresentaram aumento de expressão da CYP 1A1 e CYP 1A2. Porém, a exposição de células HepG2 e C3A ao composto norbixina não resultou em aumento de expressão das isoformas avaliadas neste estudo. Os resultados deste trabalho indicaram o potencial emprego de bixina como agente indutor das CYPs 1A1 e 1A2, em linhagens de hepatoma humano utilizadas como modelo in vitro, para estudo de compostos cuja metabolização envolva uma destas vias, entretanto, estudos adicionais são fundamentais, a fim de avaliar a ação deste composto sobre outras isoformas do sistema citocromo P-450, bem como outros sistemas enzimáticos. / In the early development stage of the new drugs, the pharmacological and toxicological properties are critical to define the potential use of the candidate drug. During this stage, several in vitro models systems are employed, including human hepatoma cell lines. However, the main limitation of the use of cell lines as in vitro model is the low expression level of cytochrome P450 enzymes. A carotenoid knowed as bixin, the main pigment in the annatto (urucum), it has been reported to induce some isoforms of cytochrome P450 in rats, with the advantage of its low toxicity. In this work, the oil-soluble (bixin) and aqueous soluble extracts (norbixin) were evaluated as inducers of the cytochrome P450 system in human hepatoma cell lines (HepG2, C3A, SK-HEP-1). The results of MTT assays showed that bixin concentrations below 0.22 mM were not cytotoxic in HepG2, C3A and SK-HEP-1 cell lines. Expression changes in CYP 1A1, 1A2, 2C9, 2B6, 2E1 and 3A4 were evaluated, by real time RT-PCR and the results showed that the exposition to 0,05 mM and 0,1 mM bixin, for 24 and 48 hours of treatment, lead to an increase in CYP 1A1 and CYP 1A2 expression level. By contrast, the cytochrome P450 isoforms were not affected by the exposition to norbixin. In conclusion, this work indicated the potential use of bixin induced hepatoma cell lines as in vitro model for studies of biotransformation and toxicity of drugs involving CYP 1A, however, further studies are necessary to evaluate the effect of bixin on the other cytochrome P450 isoforms as well as other enzymatic systems.

Neste trabalho foram investigados sistemas modelos do citocromo P450 para o estudo do metabolismo da monensina A empregando três estratégias de abordagem: a) utilização de metaloporfirinas e complexos salen como catalisadores para a oxidação da monensina A por diferentes oxidantes e meios reacionais; b) utilização de fungos de diferentes cepas para estudos de biotransformação deste antibiótico e c) emprego de microssomas de fígado de ratos e humanos para o estudo do metabolismo in vitro da monensina A. Os produtos obtidos nestes três sistemas foram comparados com os metabólitos formados em estudos in vivo relatados na literatura. Os resultados obtidos com os sistemas envolvendo os catalisadores mostraram que a formação dos produtos é dependente da escolha do meio reacional e do oxidante empregado. Os estudos de biotransformação da monensina A empregando microssomas de fígado e os fungos Aspergillus awamori, Beauveria bassianna, Cunninghamella echinulata, Cunninghamella elegans, Fusarium oxysporum, M61, Mucor rouxii e Penicillium brevicompactum mostraram que estes sistemas são viáveis nos processos de biotransformação deste fármaco nas condições empregadas. Os produtos obtidos nas reações e/ou meios de cultura com os diferentes sistemas foram identificados por espectrometria de massas sequencial e também por comparação com padrões obtidos anteriormente. Foram obtidos três principais metabólitos: (i) 3-O-desmetil-monensina A, (ii) 12-hidroxi-monensina A e (iii) 12-hidroxi-3-O-desmetil-monensina A, os quais coincidem com os principais metabólitos obtidos em estudos in vivo. Assim, os resultados mostraram que os modelos estudados podem ser usados para predizer o metabolismo da monensina A. Os metabólitos 3-O-desmetil-monensina A e 12-hidroxi-monensina A puderam ser produzidos e isolados dos sistemas catalíticos envolvendo a metaloporfirina e o catalisador de Jacobsen. Os ensaios biológicos de atividade tóxica em mitocôndrias, bem como a atividade antimicrobiana da monensina A e de seus metabólitos 3-O-desmetil-monensina A e 12-hidroxi-monensina A mostraram que estes metabólitos possuem menor ou nenhuma atividade nos parâmetros biológicos testados quando comparados à monensina A. Assim, pode-se inferir que o metabolismo da monensina A corresponde a uma via de detoxicação clássica, através da qual as moléculas produzidas são mais polares, dificultando o transporte de complexos catiônicos através das membranas, diminuindo suas propriedades biológicas e facilitando a sua eliminação. / This study used model systems to investigate monensin A metabolism. More specifically, this work employed three strategies: (i) use of biomimetic systems, involving metalloporphyrins and salen complexes, to catalyze monensin A oxidation by different oxidants in distinct reaction media; (ii) application of different fungal strains to conduct biotransformation studies of this antibiotic; and (iii) use of rat and human liver microsomes as a cytochrome P450 model to monitor the in vitro metabolism of monensin A and compare the products with the metabolites generated in in vivo studies reported in the literature. Studies involving chemical catalysts showed that product formation depended on the choice of reaction medium and oxidant. Monensin A biotransformation studies employing fungi revealed that Aspergillus awamori, Beauveria bassianna, Cunninghamella echinulata, Cunninghamella elegans, Fusarium oxysporum, Marine M61, Mucor rouxii, and Penicillium brevicompactum successfully biotransformed the drug under the employed conditions. Liver microsomes also effectively transformed the target compound. Spectrometric analysis of the evaluated models attested to the formation of three main metabolites: (i) 3-O-demethyl monensin A, (ii) 12-hydroxy monensin A, and (iii) 12-hydroxy-3-O-demethyl-monensin A as the main monensin A derivatives. The products were identified by tandem mass spectrometry as well as by comparison with standards obtained in other studies. Taken together, the results demonstrated that the models studied herein could help to predict monensin A metabolismthey produced the main metabolites obtained in in vivo studies. Toxicity tests performed on mitochondria and antimicrobial assays revealed that the metabolites 3-O-demethyl-monensin A and 12-hydroxy-monensin A isolated from the reactions that employed chemical catalysts were less active or inactive as compared with monensin A. Therefore, it was possible to infer that monensin A metabolism is a classical detoxification pathway that generates polar molecules. The transport of such cationic molecules through the membrane is more difficult, decreasing their biological properties and facilitating their elimination.

Em face das recentes exigências das agências regulatórias quanto à aprovação de novos fármacos, os estudos de biotransformação têm-se tornado uma etapa indispensável para a identificação e otimização de compostos bioativos. O objetivo desses estudos é identificar, já nas fases iniciais da descoberta de fármacos, candidatos que apresentam propriedades indesejáveis como a (i) presença de metabólitos ativos ou tóxicos; (ii) inibição de enzimas metabolizadoras; (iii) depuração metabólica inadequada, entre outras. Neste estudo, foi realizada a caracterização metabólica e a identificação de possíveis inibidores das enzimas do citocromo P450 de oito promissores candidatos a fármacos, identificados através de ensaios virtuais como inibidores da TcGAPDH, Cruzaina e TcDHODH, todas do Trypanosoma cruzi, agente causador da doença de Chagas. Esses compostos foram testados contra as três principais isoformas do citrocromo P450: CYP 3A4, CYP 2D6 e CYP2C9. Os valores de IC50 de 1,4 µM e 1,3 µM contra a CYP2C9 foram encontrados para os compostos Nequimed53 e Nequimed125, enquanto o Nequimed42 inibiu a CYP 3A4 com um valor de IC50 de 7,12 µM. Posteriormente foi conduzida a caracterização metabólica dos compostos Nequimed53 e 125 com foco na identificação dos principais metabólitos, sítios de metabolismo e vias de biotransformação através da técnica de LC-ESI-QqTOF-MS. Para ambos os compostos, a biotransformação por microssomas extraídos de fígado de ratos deu-se preferencialmente por uma única via dependente de NADPH. No caso do Nequimed54, o metabólito formado apresentou uma variação da razão m/z de +16, indicando a ocorrência da hidroxilação do composto parental, enquanto que para o composto Nequimed125, o metabólito formado apresentou uma variação da razão m/z de -28, condizente com a perda de um fragmento etila do composto parental. / In the light of recent demands from regulatory agencies for the acceptance of new drugs, the biotransformation studies have become an essential step for the identification and optimization of bioactive compounds. The objective of these studies is to identify compounds that have undesirable properties such as (i) the presence of toxic or active metabolites, (ii) inhibition of metabolizing enzymes, (iii) excessive metabolic clearance, inter alia. In this study we characterized the metabolism and cytochrome P450 inhibition of eight compounds identified by virtual screening as inhibitors of TcGAPDH, Cruzain and TcDHODH which are of interest as targets for intervention in treatment of Chagas Disease. These compounds were tested against cytochrome P450 isoforms 3A4, 2D6 and 2C9. IC50 values of 1.4 µM and 1.3 µM against CYP 2C9 were observed for Nequimed53 and Nequimed125.while Nequimed42 inhibited CYP 3A4 with an IC50 of 7.1 µM. Subsequently, we characterized the in vitro metabolism of Nequimed53 and 125 with a focus on metabolite identification and biotransformation pathways using the LC-ESI-MS-QqTOF technique. For each, the biotransformation by rat liver microsomes occurred by a single NADPH-dependent pathway. For Nequimed54, the observed metabolite [M+16]+ indicated hydroxylation of parent compound. The metabolite [M-28]+ observed for Nequimed125 indicated desethylation of the parent compound.

Biocatalysis represents an attractive route to the production of various compounds which are difficult or impossible to synthesise and isolate using traditional chemical synthesis. In particular, the production of chiral molecules is a function ideally suited to biocatalysis, due to the natural stereospecificity of enzymes. The synthesis of such chiral molecules is essential in the production of pharmaceuticals, additives for the food and drinks industry and the creation of specialist polymers. CYP105AS1, isolated from Amycolatopsis orientalis, is a cytochrome P450 enzyme which produces the inactive 6-epi-pravastatin of the blockbuster anti-cholesterol drug pravastatin. Previous directed evolution efforts have engineered this enzyme to produce a five-point mutant, known as P450prava, which partially reversed the stereospecificity of the enzyme to produce a majority pravastatin product mixture. This thesis details work to use structure-led engineering approaches to redesign the active site of P450prava to introduce stringent stereospecificity. A combinatorial approach of manual and computational rational design was pursued, leading to the creation of a novel T95F/V180M double mutant of P450prava. This double mutant was found to have successfully eliminated the unwanted 6-epi-pravastatin enantiomer from the product mix, leaving a pure pravastatin product. P450prava was also shown to bind and hydroxylate other statin substrate molecules, demonstrating its versatility in the production of drug metabolites and other high-value oxyfunctionalised molecules. This property, along with its proven tolerance of significant active site engineering efforts, demonstrates the viability of the P450prava as a platform for the creation of novel biocatalysts for the production of various hydroxylated products from diverse substrate molecules.

Minimizing anti-cancer drug toxicity is a major challenge for the pharmaceutical industry. Toxicity is most frequently due to either the direct interaction of the drug on previously unidentified targets or its conversion to metabolites by drug metabolizing enzymes (e.g. CYP450 enzymes) that cause cellular, tissue or organ damage. Pharmacoproteomics is beginning to take a central role in studying changes in protein expression corresponding to drug administration, the results of which, inform about the mode of action, toxicity, and resistance in pre-clinical and clinical stages of drug development. The main aim of this research is to apply comparative proteomics studies on livers from male and female mice xenograft models treated with major anti-cancer drugs (5-flourouracil, paclitaxel, cisplatin, and doxorubicin) and CYP inducer, TCPOBOP, to investigate their effect on protein expression profiles (proteome). Within this thesis, an attention is paid to optimise a highly validated proteomics workflow for biomarker identification. Proteins were extracted from liver microsomes of mice treated in two separate sets; Set A – male (5-fluoruracil, doxorubicin, cisplatin and untreated) or Set B – female (5-fluoruracil, paclitaxel, TCPOBOP and untreated) using cryo-pulverization and sonication method. The extracts were digested with trypsin ii and the resulting peptides labelled with 4-plex iTRAQ reagents. The labelled peptides were subjected for separation in two-dimensions by iso-electric focusing (IEF) and RP-HPLC techniques before analysis by mass spectrometry and database searching for protein identification. Set A and Set B resulted in identification and quantification of 1146 and 1743 proteins, respectively. Moreover, Set A and Set B recovered 26 and 34 cytochrome P450 isoforms, respectively. The microsomal changes after drug treatments were quite similar. However, more changes were observed in the male set. Up-regulation of MUPs showed the greatest distinction in the protein expression patterns in the treated samples comparing to the untreated controls. In Set A, 5-fluoruracil and cisplatin increased the expression of three isoforms (MUP1, 2, and 6), whereas doxorubicin has increased the expression of four isoforms (MUP1, 2, 3, and 6). On the other side, only TCPOBOP in Set B has increased the expression of two isoforms (MUP1 and 6). Our findings showed that the expression of MUP, normally involved in binding and excretion of pheromones, have drug- and sex-specific differences. The mechanism and significance of MUP up-regulation are ambiguous. Therefore, the impact of each therapeutic agent on MUP and xenobiotic enzymes will be discussed.

Ellipticine is an alkaloid isolated from Apocynaceae plants exhibiting significant antitumor and anti-HIV activities. Cytochromes P450 (CYP) and peroxidases are the enzymes participating in metabolism of ellipticine. This process provides activation and detoxication metabolites of ellipticine. The CYP enzymes, which participate in oxidation of ellipticine in different tissues (liver, lung and kidney) of rat, a model organism simulating the fate of ellipticine in humans have already been identified. In this work, the effects of ellipticine on contents and catalytic activities of CYPs and other components of the mixed-function oxidase (MFO) system in this animal system were studied. For detection of contents of CYPs and other components of the MFO system, spectroscopic and electrochemical methods were used. To determine catalytic activities of CYPs and NADPH:cytochrome P450 reductase, reactions with specific substrates of these enzymes were utilized. The results found in this study demonstrate that expression and catalytic activity of CYP1A is induced by ellipticine in all of the tested organs (liver, kidney and lung) of rats treated with the drug. Moreover in liver, the cytochrome b5 expression is also induced. In addition, in this organ, expression and catalytic activity of CYP3A was increased by...

Na etapa inicial do desenvolvimento de novos fármacos, a avaliação do metabolismo e da toxicidade é fundamental para definir seu potencial emprego como candidato a fármaco. Nestes estudos, diversos modelos in vitro são empregados, dentre eles linhagens de hepatoma humano. Entretanto, uma grande limitação ao uso deste modelo in vitro é a baixa expressão das enzimas do sistema citocromo P450. O carotenóide bixina, componente majoritário do anato (urucum), apresentou em estudos in vivo, a capacidade de induzir algumas isoformas do sistema citocromo P450, com a vantagem de apresentar baixa toxicidade. Neste trabalho, a fração lipossolúvel do anato (bixina) e hidrossolúvel (norbixina) foram avaliadas como indutores do sistema citocromo P450 em linhagens de hepatoma humano. Ensaios de MTT, empregando as linhagens HepG2, C3A e SK-HEP-1 indicaram que bixina e norbixina em concentrações abaixo de 0,22 mM são seguras quanto à citotoxicidade. A expressão dos genes CYP 1A1, 1A2, 2C9, 2B6, 2E1 e 3A4 foi avaliada, através de ensaios de RT-PCR em tempo real, em linhagens de hepatoma humano submetidas a tratamento com os compostos bixina e norbixina. Os resultados mostraram que células HepG2 e C3A tratadas com bixina nas concentrações de 0,05 e 0,1 mM, por períodos de 24 e 48 horas, apresentaram aumento de expressão da CYP 1A1 e CYP 1A2. Porém, a exposição de células HepG2 e C3A ao composto norbixina não resultou em aumento de expressão das isoformas avaliadas neste estudo. Os resultados deste trabalho indicaram o potencial emprego de bixina como agente indutor das CYPs 1A1 e 1A2, em linhagens de hepatoma humano utilizadas como modelo in vitro, para estudo de compostos cuja metabolização envolva uma destas vias, entretanto, estudos adicionais são fundamentais, a fim de avaliar a ação deste composto sobre outras isoformas do sistema citocromo P-450, bem como outros sistemas enzimáticos. / In the early development stage of the new drugs, the pharmacological and toxicological properties are critical to define the potential use of the candidate drug. During this stage, several in vitro models systems are employed, including human hepatoma cell lines. However, the main limitation of the use of cell lines as in vitro model is the low expression level of cytochrome P450 enzymes. A carotenoid knowed as bixin, the main pigment in the annatto (urucum), it has been reported to induce some isoforms of cytochrome P450 in rats, with the advantage of its low toxicity. In this work, the oil-soluble (bixin) and aqueous soluble extracts (norbixin) were evaluated as inducers of the cytochrome P450 system in human hepatoma cell lines (HepG2, C3A, SK-HEP-1). The results of MTT assays showed that bixin concentrations below 0.22 mM were not cytotoxic in HepG2, C3A and SK-HEP-1 cell lines. Expression changes in CYP 1A1, 1A2, 2C9, 2B6, 2E1 and 3A4 were evaluated, by real time RT-PCR and the results showed that the exposition to 0,05 mM and 0,1 mM bixin, for 24 and 48 hours of treatment, lead to an increase in CYP 1A1 and CYP 1A2 expression level. By contrast, the cytochrome P450 isoforms were not affected by the exposition to norbixin. In conclusion, this work indicated the potential use of bixin induced hepatoma cell lines as in vitro model for studies of biotransformation and toxicity of drugs involving CYP 1A, however, further studies are necessary to evaluate the effect of bixin on the other cytochrome P450 isoforms as well as other enzymatic systems.

Tacrolimus (TAC) é um fármaco imunossupressor muito utilizado na prevenção de rejeição aguda após o transplante de órgãos. Essa droga apresenta um índice terapêutico muito baixo e grande variabilidade intra e interindividual, sendo necessário programas de monitorização terapêutica para se otimizar a eficácia e limitar a toxicidade. O TAC é um fármaco substrato do CYP3A5 e transportado pela proteína de efluxo PGP e acredita-se que o polimorfismos genéticos (SNPs) destas proteínas estejam relacionados a alta variabilidade farmacocinética desta droga. Neste estudo, investigamos a influência dos polimorfismos destas proteínas sobre alguns parâmetros farmacocinéticos do TAC e também, na incidência de lesões renais e rejeição em receptores de transplante renal. Pacientes recebendo TAC a no mínimo 12 meses (n=108) foram genotipados (PCR real time) para os polimorfismos do CYP3A5*3 (rs776746) e do gene ABCB1 1236C>T (rs1128503), 2677G>T/A (rs2032582) e 3435C>T (rs1045642). Dados da concentração plasmática de vale (Co; ng/mL), dose diária normalizada (mg/dia por Kg do paciente) e a concentração plasmática do fármaco normalizada pela dose ingerida (Co/dose, ng/mL por mg/dia por kg do paciente) de TAC foram obtidos dos prontuários médicos ao longo de três anos após o transplante renal. O desfecho clínico foi analisado avaliando-se a curva de sobrevida o enxerto, a função renal obtida pelo clearance de creatinina (Equação de Cockroft-Gault), e desenvolvimento de lesões renais e rejeição aguda e crônica com diagnósticos estabelecidos mediante suspeita clínica e confirmados pela avaliação das biópsias quanto a presença de necrose tubular aguda (NTA) e nefropatia crônica do enxerto (NFC) de acordo com a classificação de BANFF 07. Os haplótipos do gene ABCB1 foram inferidos estatisticamente utilizando o software PHASE (version 2.1). Diferenças foram consideradas significativas quando p<0,05. Não observamos desvios em relação ao esperado pelo equilíbrio de Hardy-Weinberg em nossa população para nenhum dos genes estudados. Frequências alélicas destes polimorfismos (6986G 74%; 1236C 60%; 3435C 59% and 2677G 64%) e haplótipos (49% 2677G-3435C-1236C e 31% 2677T-3435T-1236T) foram consistentes com outros estudos realizados na população brasileira. Indivíduos portadores de ao menos um alelo *1 do gene CYP3A5 necessitavam de maiores doses de TAC para obter níveis plasmáticos semelhantes aos dos indivíduos homozigotos para o alelo *3 (0,09 ± 0,03 vs. 0,06 ± 0,03; mg/dia/kg; p<0,001). Ao final do primeiro ano de transplante pacientes CYP*3/*3 apresentavam praticamente o dobro da razão Co/dose quando comparados com os pacientes CYP*1/*1 (144,60 ± 67,29 vs. 70,44 ± 56,05 ng*mL-1 /mg*kg- 1 /dia; p<0,001). Observou-se semelhante em relação quando indivíduos portadores dos alelos e haplótipo variante da PGP foram avaliados. Não encontramos associações significativas entre os genótipos e a sobrevida do enxerto ou clearance de creatinina. No entanto, observamos que os pacientes portadores do haplótipo GCC apresentaram maior incidência de desenvolvimento de NFC. Este estudo confirma o efeito dos polimorfismos do CYP3A5 e, em menor grau da PGP na farmacocinética do TAC. No entanto, não encontramos associações entre esses polimorfismos e desfechos clínicos significantes, sugerindo que a genotipagem para o CYP3A5 ou ABCB1 ainda não deva ser incorporada na prática clínica como uma ferramenta para o manejo de transplante renal. / Tacrolimus (TAC) is widely used to prevent acute rejection following solid-organ transplantation. This drug is characterized by a narrow therapeutic index and drug monitoring programs are required both to optimize efficacy and to limit toxicity. TAC is known to be substrate of cytochrome P450 (CYP) 3A5 and P-glycoprotein (PGP/ABCB) and its been suggested that genetic polymorphisms (SNPs) of these proteins are highly associated with variations in TAC pharmacokinetics. We investigated the influence of polymorphisms of CYP3A5 and ABCB1 gene on the pharmacokinetic parameters (PK) of TAC and on the incidence of kidney injuries and allograft rejection (AR) in renal transplant recipients. Patients receiving TAC for at least 12 months (n=108) were genotyped (real-time PCR) for CYP3A5*3 (rs776746) and for ABCB1 1236C>T (rs1128503), 2677G>T/A (rs2032582) and 3435C>T (rs1045642) polymorphisms. TAC predose concentration (Co; ng/mL), TAC daily dose (mg/day per kg body weight) and dose-normalized predose concentrations (Co/dose; ng/mL per mg/day per kg body weight) were retrieved from medical records up to 03 years after transplantation. Clinical outcomes were analyzed evaluating renal function in terms of creatinine clearance ( Cockroft-Gault equation) and allograft survival. Kidney injuries and AR diagnostics were established by clinical suspicion and in presence of histological findings in renal biopsies according to the 2007 Banff classification. ABCB1 gene haplotypes were statistically inferred using PHASE software (version 2.1). No deviation from Hardy-Weinberg equilibrium was observed in our study population for the polymorphic loci examined in CYP3A5 and ABCB1. Allelic frequencies of these polymorphisms (6986G 74%; 1236C 60%; 3435C 60% and 2677G 65%) and haplotypes (49% 2677G-3435C-1236C and 30% 2677T- 3435T-1236T) were consistent with other studies in the Brazilian population. Individuals carrying at least one CYP3A5*1 allele required higher TAC dose to achieve similar TAC blood levels as the homozygous individuals for the *3 allele (0.09 ± 0.03 vs.0.06 ± 0.03, mg/day per kg body weight, p<0.001). The presence of the CYP3A5*1 allele was also associated with lower TAC Co/dose compared to CYP*3 homozygous (84.9 ± 43.2 vs. 144.6 ± 66.7 ng/mL per mg/day per kg body weight, p<0.001). Regarding ABCB1 polymorphisms, individuals homozygous for the variant allele of each individual SNP and for the haplotype (TTT) showed higher Co/dose ratio. No associations were found between SNPs or haplotypes and allograft survival or creatinine clearance. We did find, though, that patients carrying GCC haplotype had a higher incidence of chronic rejection. Our findings confirm the effect of CYP3A5 and, less pronounced of ABCB1 polymorphisms, on the TAC pharmacokinetic. On the other hand, we did not find any association between these polymorphisms and relevant clinical outcomes, suggesting that CYP3A5 and ABCB1 genotyping must not be incorporated as a useful clinical tool on the management of kidney transplantation.

A doença inflamatória intestinal (DII) e a esclerose sistêmica (ES) são doenças inflamatórias crônicas de difícil diagnóstico e tratamento. A etiologia da DII e da ES ainda não é completamente compreendida, mas sabe-se que fatores genéticos, imunológicos e ambientais estão envolvidos na sua patogênese. A DII possui dois principais subtipos clínicos: a doença de Crohn (DC) e a retocolite ulcerativa (RCU), caracterizados pela inflamação do intestino delgado e/ou cólon. Evidências sugerem que o aumento do estresse oxidativo desempenha um papel importante na fisiopatologia da DII. A ES é uma doença inflamatória autoimune rara, caracterizada pela fibrose progressiva da pele e de órgãos internos. A hipótese de que o aumento do dano oxidativo pode iniciar o dano vascular e desencadear os eventos patológicos observados na ES vem sendo investigada. Genes e enzimas envolvidos na metabolização (Fase I) e detoxificação (Fase II) de xenobióticos são utilizados como marcadores de susceptibilidade para o desenvolvimento de doenças que possuem fatores ambientais como fatores de risco. Em uma reação de Fase I, as enzimas do Citocromo P450 (CYP) inserem um átomo de oxigênio em um substrato deixando-o eletrofílico e reativo, criando um sítio para posterior conjugação pelas enzimas de Fase II. As enzimas Glutationa S-tranferases (GST) de Fase II catalisam a conjugação da glutationa com uma grande variedade de compostos eletrofílicos, detoxificando substâncias endógenas e exógenas. A atividade catalítica aumentada das enzimas CYP, bem como a falha na detoxificação de metabólitos pelas GST pode contribuir para o aumento do estresse oxidativo. O objetivo deste estudo foi investigar o papel de polimorfismos nos genes que codificam enzimas de metabolização (CYP1A*2C e CYP2E1*5B) e detoxificação (GSTT1 nulo, GSTM1 nulo e GSTP1 Ile105Val) na susceptibilidade a estas doenças. O grupo de pacientes com DII era constituído por 235 indivíduos e o grupo controle por 241 indivíduos, todos eurodescendentes. Na ES, 122 pacientes (99 eurodescendentes e 23 afrodescendentes) e 329 controles (241 eurodescendentes e 87 afrodescendentes) foram analisados. Os polimorfismos CYP foram genotipados por PCR-RFLP, enquanto que os polimorfismos em GSTT1 e GSTM1 foram genotipados por PCR multiplex e PCR-RFLP para GSTP1. As frequências alélicas e genotípicas foram comparadas entre pacientes e controles usando o teste de Qui-Quadrado. A respeito dos resultados das análises em DII, as frequências alélicas e genotípicas dos polimorfismos CYP1A1*2C, CYP2E1*5B e GSTP1 Ile105Val, bem como as frequências genotípicas do polimorfismo de presença/ausência de GSTM1, foram similares nos três grupos de pacientes (DII, DC e RCU) quando comparados ao grupo controle (P>0,05). Observouse uma frequência significativamente aumentada do genótipo nulo de GSTT1 no grupo de pacientes com DII quando comparado ao grupo controle [0,28 vs 0,18; χ² com Yates P=0,02; OR=1,71 (IC 95% 1,09 –2,71)]. Quando separamos o grupo de pacientes em DC ou RCU, esta frequência permaneceu significativamente aumentada somente no grupo de pacientes com RCU comparado ao grupo controle [0,29 vs 0,18; χ² com Yates P=0,035; OR=1,84 (IC 95% 1,03 –3,24)]. Com relação aos resultados das análises na ES, uma frequência significativamente aumentada do genótipo *1A/*1A (P=0,03; 0,74 vs. 0,61) e do alelo *1A (P=0,013; 0,86 vs 0,78; OR=0,57, IC 95% 0,36–0,90) do polimorfismo CYP1A1*2C foi observada entre os indivíduos controles eurodescendentes. Em contrapartida, a frequência do alelo *2C estava significativamente aumentada entre os pacientes de mesma etnia (P=0,013; 0,22 vs 0,14; OR=1,75, IC 95% 1,11–2,74). Com relação às frequências alélicas e genotípicas dos polimorfismos CYP2E1*5B e GSTP1 Ile105Val, e as frequências genotípicas do polimorfismo de presença/ausência de GSTM1, nenhuma diferença significativa foi observada quando os grupos de pacientes de ambas as etnias foram comparados aos grupos controle (P>0,05). Uma frequência significativamente aumentada do genótipo nulo de GSTT1 [0,29 vs 0,18; χ² com Yates P=0,035; OR=1,85 (IC 95% 1,03–3,29)], bem como uma alta frequência da dupla deleção de GSTT1/GSTM1 [0,19 vs 0,08; χ² com Yates P=0,007; OR=2,62 (IC 95% 1,25 –5,46)], foi observada no grupo de pacientes comparado aos controles (eurodescendentes). Estas associações não se repetiram entre indivíduos afrodescendentes. Concluindo, nossos resultados sugerem que o genótipo nulo de GSTT1 está associado à susceptibilidade a DII e pode influenciar na definição do curso da doença para a RCU. Além disso, o genótipo nulo de GSTT1 sozinho ou em combinação com o genótipo nulo de GSTM1 é um fator genético de susceptibilidade para a ES, enquanto que o genótipo *1A/*1A ou a presença do alelo *1A do polimorfismo CYP1A1*2C pode exercer um papel protetor contra o desenvolvimento da ES em indivíduos eurodescendentes. / Inflammatory bowel disease (IBD) and systemic sclerosis (SSc) are chronic inflammatory diseases of difficult diagnosis and treatment. The etiology of IBD and SSc is not completely understood but it is known that genetic, immunologic and environmental factors are involved in its pathogenesis. Crohn’s disease (CD) and ulcerative colitis (UC) are the two major subtypes of IBD, characterized by inflammation of the small intestine and/or colon. Evidences suggest that the increase of oxidative stress plays an important role in the pathophysiology of IBD. SSc is a rare autoimmune inflammatory disease of the connective tissue characterized by progressive fibrosis of the skin and internal organs. The hypothesis that the increase of oxidative stress can initiate vascular damage and triggers the pathological events in SSc has been investigated. Genes and enzymes involved in metabolism (Phase I) and detoxification (Phase II) of xenobiotics are used as markers of susceptibility to the development of diseases that have environmental factors as risk factors. In a Phase I reactions, the Cytochrome P450 (CYP) enzymes insert an oxygen atom in a substrate that making it more electrophilic and reactive, and creating a site for subsequent conjugation by Phase II enzymes. Phase II Glutathione S-transferases (GSTs) enzymes catalyze the conjugation of glutathione with a variety of electrophilic compounds, detoxifying endogenous and exogenous substances. A higher catalytic activity of CYP enzymes, as well as the failure in detoxifying of metabolites by GST enzymes may to contribute for the increase of oxidative stress. The aim of this study was investigated the role of polymorphisms in genes coding Phase I enzymes (CYP1A*2C and CYP2E1*5B) and Phase II (GSTT1 null, GSTM1 null and GSTP1 Ile105Val) in susceptibility to these diseases. IBD group was constituted by 235 patients and the control group by 241 individuals, all European-derived. In SSc group, 122 patients (99 European-derived and 23 African-derived) and 329 controls (241 European-derived and 87 African-derived) were analyzed. The CYP polymorphisms were genotyped by PCR-RFLP, whereas polymorphisms in GSTM1 and GSTT1 were genotyped by multiplex PCR and PCRRFLP for GSTP1. Allelic and genotypic frequencies were compared between patients and controls using the Chi-square test. Concerning IBD, allelic and genotypic frequencies of CYP1A1*2C, CYP2E1*5B and GSTP1 Ile105Val polymorphisms, as well as genotypic frequencies of GSTM1 presence/absence polymorphism were similar in all groups patients (IBD, CD, and UC) and controls (P>0.05). We observed a significantly increased frequency of GSTT1 null genotype in IBD group as compared to controls [0.28 vs. 0.18, χ ² with Yates P=0.02, OR=1.71 (95% CI 1.09 – 2.71)]. When patients were classified in CD or UC group, this frequency remained significantly increased only among UC patients [0.29 vs. 0.18, χ ² with Yates P=0,035, OR=1.84 (95% CI 1.03 – 3.24)] as compared to controls. Regarding results in SSc, a frequency significantly increased of *1A/*1A genotype (P=0.03; 0.74 vs. 0.61) and *1A allele (P=0.013; 0.86 vs 0.78; OR=0.57, 95% CI 0.36–0.90) from CYP1A1*2C polymorphism was observed among European-derived controls. On the other hand, the frequency of *2C allele was significantly increased among patients of same ethnic group (P=0.013; 0.22 vs 0.14; OR=1.75, 95% CI 1.11–2.74). The allelic and genotypic frequencies of CYP2E1*5B and GSTP1 Ile105Val polymorphisms, as well as genotypic frequencies of GSTM1 presence/absence polymorphism were similar between SSc patients and controls of both ethnic groups (P>0.05). We observed a significantly increased frequency of GSTT1 null genotype [0.29 vs. 0.18, χ ² with Yates P=0.035, OR=1.85 (95% CI 1.03–3.29)], as well as an increased frequency of GSTT1/GSTM1 double-null in SSc patients as compared to controls [0.19 vs. 0.08; χ ² with Yates P=0.007, OR=2.62 (95% CI 1.25 – 5.46)]. These associations were exclusive to European-derived individuals. In conclusion, our results suggest that the GSTT1 null genotype is associated with susceptibility to IBD and may influence in defining the course of the disease for RCU. Furthermore, the GSTT1 null genotype alone or combined with GSTM1 null genotype is a susceptibility genetic factor to SSc, while the *1A/*1A genotype or the presence of *1A allele from CYP1A1*2C polymorphism may plays a protector role in SSc development in Brazilian Europeanderived individuals.