Variações Fenotípicas do Receptor ß Adrenérgico Repercussões relacionadas ao controle e tratamento Rafael Stelmach

Broncodilatadores ß2 Adrenérgicos "MOCINHO ou BANDIDO?"

Broncodilatadores ß2 Adrenérgicos MOCINHO ("Skywalker") ß2 ação curta: alívio ß2 ação prolongada Manutenção Associação CI: papel antiinflamório Tratamento "ouro" asma persistente

Broncodilatadores ß2 Adrenérgicos BANDIDO ("Dart Wader") ß2 curta (Fenoterol) uso regular: 2 jatos 4xdia = 70% pacientes perderam controle (vs. demanda) Sears M Lancet 1990 Retirado mercado Nova Zelândia:  50% mortalidade por asma Crane J Lancet 1989 ß2 longa (Salmeterol)  mortlidade afro-americanos (Smart) Nelson HS Chest 2006 AVISO FDA - Salmeterol

Mecanismos Efeitos Adversos ß2 adrenérgicos??? Efeitos paradoxais intracelulares ativação exagerada Receptor ß2 Down Regulation: > uso = < efeito faltam evidências: maior tolerância = menor controle asma Piora do processo inflamatório > citocinas = < efeito BD (vide) Ausência esteróide inalado perda de função pulmonar (vide)

Inflamação: PD15 salina. Efeito tratamento placebo vs Inflamação: PD15 salina. Efeito tratamento placebo vs. droga única vs associação. Média e erro padrão (nível 5%) Aldridge RE AJRCCM 2000 placebo terbutalina budesonida associação

Inflamação: % Eosinófilos escarro. Efeito Tratamento Inflamação: % Eosinófilos escarro. Efeito Tratamento. Media, interquartile percentis 10-90 e "outliers" *P = diferente de Placebo, * T = diferente de Terbutalina, * B= diferente de Budesonida, * C = diferente de associação, p < 0.05. Aldridge RE AJRCCM 2000 placebo terbutalina budesonida associação % eosinófilos

ß2 Adrenérgicos vs piora Função Pulmonar Wraight JM Respirology 2004

Ciclo Vicioso/Pernicioso  Inflamação  Controle  Uso β2 Down Regulation Morbidade MORTE Uso Irregular esteróide

Efeito deletério geneticamente determinado??? 1993: Nove polimorfismos diferentes Receptores ß2 In vitro: resistência relativa a desenbilização e down regulation Substituição amino acidos receptor posição 16 Glicina (Gly) por Arginina (Arg) Arg-Arg/Arg-Gly posição 27 Ac Glutâmico (Glu) por Glutamina (Gln) Gln-GLn/Glu-Gln combinação de ambas: Arg16-Gln27 Amino-terminal polymorphisms of the human beta 2-adrenergic receptor impart distinct agonist-promoted regulatory properties. Green SA, Turki J, Innis M, Liggett SB. Department of Medicine (Pulmonary), University of Cincinnati Medical Center, Ohio 45267-0564. We have recently delineated three naturally occurring polymorphisms of the human beta 2-adrenergic receptor caused by missense mutations encoding for amino acids 16 and 27 of the extracellular N-terminus of the receptor. We have studied the functional consequences of these polymorphisms by site-directed mutagenesis and the recombinant expression of these receptors in Chinese hamster fibroblasts. The polymorphisms consist of substitutions of Gly for Arg at amino acid 16 (Arg16-->Gly), Glu for Gln at amino acid 27 (Gln27-->Glu), and a combination of both substitutions. All three mutated receptors displayed normal agonist binding and functional coupling to Gs, resulting in the stimulation of adenylyl cyclase activity. However, these mutations markedly altered the degree of agonist-promoted downregulation of receptor expression. After 24-h exposure to 10 microM isoproterenol, wild-type beta 2AR underwent a 26 +/- 3% reduction in receptor density. In contrast, Arg16-->Gly underwent a 41 +/- 3% reduction. Gln27-->Glu, on the other hand, was found to be completely resistant to downregulation. Arg16-->Gly+Gln27-->Glu also underwent an increased downregulation compared to wild-type beta 2AR (39 +/- 4%). The rates of new receptor synthesis after irreversible alkylation were not different between these receptors, nor were the rates of agonist-promoted receptor internalization to the intracellular pool. Gln27-->Glu cellular mRNA minimally increased during agonist exposure, and wild-type beta 2AR and the other mutated receptor mRNAs did not change, which infer that the aberrant downregulation patterns of these polymorphisms may be due to the altered degradation of receptor protein.(ABSTRACT TRUNCATED AT 250 Green Biochemistry 1994

Efeito deletério geneticamente determinado??? 2006: 49 polimorfismos diferentes Relevância “in vitro” polimorfismo Receptores ß2 Frequência alteraçõe posições 16 e 27 está relacionada a etnia Afro-Americanos = grupo risco efeitos com β2 agonista Nelson HS Chest 2006 Efeito “in vivo” = depende da presença de catecolaminas endógenas (atenua efeito) ou β2 agonistas exógeno (exacerba efeito) no longo prazo Não há correlação definitiva com asma clínica, ATÉ O MOMENTO Amino-terminal polymorphisms of the human beta 2-adrenergic receptor impart distinct agonist-promoted regulatory properties. Green SA, Turki J, Innis M, Liggett SB. Department of Medicine (Pulmonary), University of Cincinnati Medical Center, Ohio 45267-0564. We have recently delineated three naturally occurring polymorphisms of the human beta 2-adrenergic receptor caused by missense mutations encoding for amino acids 16 and 27 of the extracellular N-terminus of the receptor. We have studied the functional consequences of these polymorphisms by site-directed mutagenesis and the recombinant expression of these receptors in Chinese hamster fibroblasts. The polymorphisms consist of substitutions of Gly for Arg at amino acid 16 (Arg16-->Gly), Glu for Gln at amino acid 27 (Gln27-->Glu), and a combination of both substitutions. All three mutated receptors displayed normal agonist binding and functional coupling to Gs, resulting in the stimulation of adenylyl cyclase activity. However, these mutations markedly altered the degree of agonist-promoted downregulation of receptor expression. After 24-h exposure to 10 microM isoproterenol, wild-type beta 2AR underwent a 26 +/- 3% reduction in receptor density. In contrast, Arg16-->Gly underwent a 41 +/- 3% reduction. Gln27-->Glu, on the other hand, was found to be completely resistant to downregulation. Arg16-->Gly+Gln27-->Glu also underwent an increased downregulation compared to wild-type beta 2AR (39 +/- 4%). The rates of new receptor synthesis after irreversible alkylation were not different between these receptors, nor were the rates of agonist-promoted receptor internalization to the intracellular pool. Gln27-->Glu cellular mRNA minimally increased during agonist exposure, and wild-type beta 2AR and the other mutated receptor mRNAs did not change, which infer that the aberrant downregulation patterns of these polymorphisms may be due to the altered degradation of receptor protein.(ABSTRACT TRUNCATED AT 250 Small KM Annu Ver Pharmacol Toxicol 2003

Genética vs. Epidemiologia e Clínica Mensagem Principal: Podem ser responsáveis pela persistência da asma em indivíduos susceptíveis da infância para idade adulta Hall IP Lancet 2006 Genótipo Arg16 é um marcador importante de desfechos adversos no tratamento crônico com beta agonistas Tolerância? Outros mecanismos? Israel E Lancet 2004 & Wechsler ME AJRCCM 2005

Israel E Lancet 2004 TRATAMENTO WASHOUT ALBUTEROL PLACEBO PFE MATINAL l/m tempo (sems)

148 pacientes controlados Triancinolona 400 mg 2x/dia Salmeterol 50 mg 2x/dia 8 semanas 71 - tratamento mantido 71 - redução dose CE de 50% 8 semanas 69 - tratamento mantido 66 retirada do CE SLIC Trial (NIH). Lemanske et al. JAMA 2001;285:2594-2603

Redução de CE Retirada de CE 2,8 8,3 13,7 46,3 Redução Mantido Falência de tratamento % Falência de tratamento (semanas) 8 16 2,8 8,3 13,7 46,3 Redução Grupo Arg-16 declínio de PFE médio que não ocorreu nos Gly-16 Homozigotos e Arg-Gly heterozigotos Mantido SLIC Trial (NIH). Lemanske et al. JAMA 2001;285:2594-2603

Exacerbations over previous 6 months BTS step* Genotipo Total OR(p) Não Sim Exacerbações 6 meses anteriores n=546 Idade: 10,2 (3,8) anos Step 2 Gly16Gly 70 (64%) 40 (36%) 110 1,281(p = 0,163) Arg16Gly 93 (64%) 53 (36%) 146 Arg16Arg 24 (52%) 23(49%) 47 Total 187 116 303 Step 3 24 (67%) 12 (33%) 36 2,168(p = 0,023) 24 (56%) 19 (44%) 43 4 (31%) 9 (69%) 13 52 40 92 *BTS steps: step 1 = salbutamol alivio; step 2 = step 1 + CI regular; step 3 = step 2 + ß2 agonista longa duração regular; step 4 = step 3 + montelucaste. Palmer CN Thorax 2006

Farmacogenética vs. Asma Fenótipo difícil controle? Asma neutrofílica ou asma resistente a esteróide: outra doença? Farmacogenética pode explicar Não só de Receptores β2 adrenérgicos, mas de todas as classes farmacológicas Weiss ST, Pharmacogenomicst 2006 Receptores β2 adrenérgicos Genótipo pode ser uma marcador dos pacientes que perdem o controle com uso crônico dos β2 adrenérgicos Reisman RE J Allergy 1970

Farmacogenética β2 adrenérgicos Aplicação prática Genótipo ainda não pode ser usado preditor de reposta Marcador daqueles que pioram com seu uso Asma grave que não melhora com β2 adrenérgicos: pesquisar presença Arg 16 Asma leve e moderada: o abuso de β2 adrenérgicos (comum na prática) pode agravar o quadro clínico: CIRCULO VICIOSO β2 adrenérgicos: nem sempre mais é melhor!