PEPTÍDEOS ANTIMICROBIANOS NA DESCOBERTA DE NOVOS FÁRMACOS E APLICAÇÕES NO TRATAMENTO DE DOENÇAS

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DOI: https://doi.org/10.53934/9786585062046-4

Este trabalho foi escrito por:

 Letícia Cabral Ventura^*; João Pacifico Bezerra Neto

*Letícia Cabral Ventura – [email protected]

Resumo: Peptídeos antimicrobianos (AMPs – Antimicrobial Peptides) nos últimos anos ganharam crescente interesse entre cientistas, profissionais de saúde e empresas farmacêuticas devido ao seu potencial terapêutico. São proteínas de baixo peso molecular com ampla gama de atividades antimicrobianas e imunomoduladoras contra bactérias infecciosas (Gram positivas e Gram negativas), vírus e fungos. A incapacidade dos microrganismos de desenvolver resistência contra a maioria dos peptídeos antimicrobianos os tornou um produto eficiente que pode impactar muito a nova era dos antimicrobianos, visto que a resistência dos patógenos aos antibióticos apresenta-se como uma problemática de relevância mundial. Além disso, esses peptídeos também demonstram maior eficácia, alta especificidade, diminuição da interação medicamentosa, baixa toxicidade, diversidade biológica e propriedades de ataque direto. Diversos estudos voltam-se para a realização de ensaios clínicos para a aplicação desses peptídeos como potenciais medicamentos terapêuticos. Mais de 60 drogas peptídicas já chegaram ao mercado e várias centenas de novos peptídeos terapêuticos estão em desenvolvimento pré-clínico e clínico. Os AMPs mostram-se eficazes na intervenção terapêutica de diversas doenças, tais como infecções locais, dermatite atópica e úlcera no pé diabético. O design racional pode ser usado ainda para modificar as propriedades químicas e físicas dos peptídeos existentes. Nesse sentido, a presente revisão tem como objetivo discutir a diversidade, a classificação, a função e o mecanismo de ação dos AMPs, as variadas aplicações terapêuticas na prática clínica, bem como o seu uso para o desenho de fármacos.

Palavras–chave: bioinformática; biotecnologia; desenho racional de peptídeos; fármacos; tratamento

INTRODUÇÃO

Peptídeos antimicrobianos, do inglês Antimicrobial Peptides (AMPs), nos últimos anos ganharam crescente interesse entre cientistas, profissionais de saúde e empresas farmacêuticas devido ao seu potencial terapêutico. Distribuídos em todos os reinos da vida, os AMPs são um componente indispensável das defesas do hospedeiro (1). São proteínas de baixo peso molecular com ampla gama de atividades antimicrobianas e imunomoduladoras contra bactérias infecciosas (Gram positivas e Gram negativas), vírus e fungos (2), que consistem em peptídeos catiônicos predominantemente curtos com uma grande variedade de estruturas e alvos (1). Sua classificação leva em consideração suas propriedades físico-químicas como carga líquida, conteúdo estrutural secundário e solubilidade. Possuem cadeias laterais hidrofóbicas e hidrofílicas que permitem que essas moléculas sejam solúveis em ambientes aquosos. Dentre os AMPs mais abundantes e difundidos na natureza, os peptídeos alfa-helicoidais catiônicos são capazes de perturbar a membrana citoplasmática bacteriana causando morte celular por choque osmótico (1).

Sabendo que a resistência de patógenos aos medicamentos tradicionais compreende um grave problema de saúde pública, sendo a resistência microbiana resultante de um fenômeno natural de adaptação dos patógenos aos compostos antimicrobianos. A incapacidade dos microrganismos de desenvolver resistência contra a maioria dos peptídeos antimicrobianos tornou estes um produto eficiente que pode impactar muito a nova era dos antimicrobianos. Além disso, esses peptídeos também demonstram maior eficácia, alta especificidade, diminuição da interação medicamentosa, baixa toxicidade, diversidade biológica e propriedades de ataque direto (2).

Desta forma, dada a resistência cada vez maior de vários patógenos às terapias antimicrobianas existentes, os AMPs surgem como potenciais agentes terapêuticos (1). Mais de 60 drogas peptídicas já chegaram ao mercado e várias centenas de novos peptídeos terapêuticos estão em desenvolvimento pré-clínico e clínico (3). Esta revisão sistemática tem como objetivo demonstrar a história, a diversidade, a classificação, a função e o mecanismo de ação dos AMPs, evidenciando as aplicações terapêuticas recentes desses peptídeos, no tratamento de doenças e no desenvolvimento de novos fármacos.

HISTÓRIA E DIVERSIDADE

Os AMPs, mais recentemente conhecidos como peptídeos de defesa do hospedeiro, são encontrados em praticamente todas as formas de vida. Compreendem moléculas produzidas por todos os organismos, desde bactérias até plantas, incluindo organismos vertebrados e invertebrados (3). Em bactérias, os AMPs beneficiam espécies individuais, matando outras espécies bacterianas que podem competir por nutrientes e pelo mesmo nicho ambiental. Os AMPs bacterianos conhecidos como bacteriocinas são classificados em duas categorias: lantibióticos e não lantibióticos. Os lantibióticos são AMPs que contêm o aminoácido não natural lantionina. A nisina, um lantibiótico, é ativo contra uma variedade de bactérias Gram-positivas com uma concentração inibitória mínima (CIM) na faixa nanomolar (4). Outras bacteriocinas, como a mersacidina, também foram estudadas para seu possível uso contra bactérias Gram-positivas resistentes a antibióticos (3).

A maioria dos AMPs relatados até o momento são de origem eucariótica, como plantas, animais e fungos (3). Desde 1885, fluidos como sangue, suor, saliva, plasma, secreções de glóbulos brancos e extratos de grânulos têm sido valorizados por suas propriedades antimicrobianas. No entanto, não foi até 1981 que Hans Boman relatou que a hemolinfa da mariposa da seda (Hyalophora cecropia) continha AMPs conhecidos como cecropinas (4). O campo cresceu ainda mais quando Rober Leher, Shunji Natori e Michael Zasloff isolaram e descreveram defensinas a partir de macrófagos de mamíferos (5) (), sacrotoxinas em larvas de moscas (6) e magaininas da pele de sapos Xenopus laevis (7) (), respectivamente.

Sabe-se que em eucariotos, os AMPs desempenham um papel importante na imunidade inata. As plantas, por exemplo, não possuem imunidade adaptativa (ou seja, imunidade mediada por células B e células T) e, portanto, os AMPs desempenham um papel fundamental na proteção contra infecções por bactérias e fungos nesses organismos, sendo encontrados em folhas, flores, sementes e tubérculos (3). Semelhante às plantas, os invertebrados não possuem um sistema imunológico adaptativo e, portanto, são completamente dependentes do sistema imunológico inato para proteção contra infecções. Os AMPs podem ser encontrados na hemolinfa, hemócitos (células do sangue), fagócitos (glóbulos brancos) e células epiteliais dessas espécies (8). Os AMPs de vertebrados podem ser isolados de uma variedade de células, como grânulos de glóbulos brancos (fagócitos, neutrófilos, macrófagos, células natural killer), tecido epitelial situado na boca, pulmões ou pele e fluidos corporais (9). Os dois grupos mais proeminentes de AMPs em vertebrados são as catelicidinas e as defensinas.

CLASSIFICAÇÃO

A diversidade de AMPs naturais dificulta sua classificação (10). Desta forma. os peptídeos são classificados de acordo com sua fonte, sua atividade e com a espécie rica em aminoácido (11).

Com relação a fonte, podemos classifica-los em:

(i) AMPs de Mamíferos: Compreendem peptídeos como as catelicidinas, defensinas e peptídeos de defesa do hospedeiro humano (HDPs), que atuam na proteção frente infecções microbianas (11);

(ii) Derivados de Anfíbios: atuam na proteção dos anfíbios frente patógenos, sendo as rãs, onde as o grupo com a maior diversidade de AMPs, tendo como peptídeo mais famoso o magainin (11).

(iii) Derivados de Insetos: peptídeos sintetizados principalmente em corpos gordurosos e células sanguíneas, contribuindo para a forte adaptabilidade do grupo, onde a Cecropina é a família mais famosa de AMPs nos insetos (10).

(iv) Derivados de Microrganismos: obtidos a partir de microrganismos como bactérias e fungos, incluindo peptídeos famosos como a nisina, gramicidina de Lactococcus lactis, Bacillus subtilis e Bacillus brevis (11).

(v) AMPs bacteriófagos/virais: proteínas fágicas, incluindo endolisinas (lisinas), peptidoglicano e hidrolases associadas a virions (VAPGHs), depolimerases e holinas, exibem atividade antibacteriana (11).

Quanto à atividade, podem ser classificados em:

(i) Peptídeos Antibacterianos: responsáveis por grande parte da AMPs e têm um amplo efeito inibitório sobre bactérias patogênicas comuns, como Acinetobacter baumannii, Staphylococcus aureus, Listeria monocytogenes, Escherichia coli, Salmonella e Vibrio parahaemolyticus (11).

(ii)Peptídeos Antifúngicos (AFPs): atuam diante de infecções fúngicas com maior resistência aos medicamentos. A classificação mais aceita é baseada na origem do peptídeo: natural, semissintético ou sintético. Muitos AFPs demonstraram excelentes atividades antifúngicas contra fungos patogênicos, como Aspergillus, Candida albicans e Aspergillus flavus (1).

(iii) Peptídeos Antivirais (AVPs): atuam diante dos vírus inibindo a ligação do vírus e fusão com a membrana celular, ou ainda destruindo o envelope do vírus, e inibindo a replicação do vírus (12).

(iv) Peptídeos anticancerígenos membranolíticos (ACPs): oferecem novas perspectivas para o desenvolvimento de drogas anticancerígenas, com efeitos oncolíticos dos ocorrendo por mecanismos membranolíticos ou não membranolíticos (1).

(v) Peptídeos Antiparasitários: efeito de morte em parasitas que causam doenças como como malária e leishmaniose e AMPs como catelicidina, temporinas SHd apresentam alta atividade de inibição contra parasitas (11). Em pesquisas recentes, o Epi-1, um AMP sintético marinho, pode inibir notavelmente Trichomonas vaginalis, destruindo sua membrana (11).

Em termos da abundância de aminoácidos, podem ser classificados em:

(i) Peptídeos Antimicrobianos Ricos em Prolina (PrAMPs): estes AMPs se comportam diferentemente de outros AMPs, ou seja, eles entram citoplasma pelo transportador de membrana interna SbmA em vez de matar bactérias através da destruição da membrana (13). Uma vez no citoplasma, os PrAMPs têm como alvo os ribossomos e bloquear a ligação do aminoacil-tRNA à peptidiltransferase centralizar ou prender fatores de liberação de decodificação no ribossomo durante o término da tradução para interferir na síntese de proteínas (13).

(ii) Peptídeos Antimicrobianos Ricos em Triptofano e Arginina: O triptofano (Trp), como um aminoácido não polar, tem um notável efeito na região de interface da bicamada lipídica, enquanto Arg, como um aminoácido básico, confere carga peptídica e ligação de hidrogênio interações, que são propriedades essenciais para combinar com o componente aniônico abundante da membrana bacteriana (13).

(iii) Peptídeos Antimicrobianos Ricos em Histidina: Os AMPs ricos em histidina mostram boa atividade de permeação de membrana. HV2 é um AMP rico em histidina que aumenta a permeabilidade das membranas celulares bacterianas, causando ruptura da membrana e morte. Além disso, o HV2 inibe movimento de forma dependente da concentração e mostra um forte efeito anti-inflamatório, inibindo a produção do fator de necrose tumoral α (TNF-α) (14).

(iv) Peptídeos Antimicrobianos Ricos em Glicina: AMPs ricos em glicina, como atacinas e diptericinas, existem amplamente na natureza. Um AMP rico em glicina derivado de catelicidinas de salmonídeos ativa mecanismos microbicidas mediados por fagócitos, que diferem do mecanismo de AMPs convencionais (11).

(v) Peptídeos Antimicrobianos Ricos em Cisteína: apresentam pontes de dissulfeto intramoleculares. Ex: defensinas, drosomicinas, taquiplesinas, polifemusina, mitilina e gomesina. Presentes em insetos, limulídeos (Merostomatas), moluscos e aracnídeos (15).

ESTRUTURA DOS AMPs

Os peptídeos antimicrobianos podem ser divididos em quatro categorias com base em suas estruturas, incluindo peptídeos lineares α-helicoidal, β-sheet peptídeos, tanto α-hélice quanto β-sheet peptídeos, AMPs cíclicos e incomuns ou complexos e AMPs não-αβ (10).

Os AMPs α-helicoidais são os mais abundantes na natureza e foram isolados de inúmeras espécies, incluindo plantas, insetos, anfíbios, peixes e mamíferos. Vários estudos revelaram que a estrutura α-helicoidal desses AMPs é altamente dependente da interação com as membranas alvo. Esta mudança conformacional após a interação segrega os resíduos hidrofílicos dos resíduos hidrofóbicos, com o peptídeo assumindo uma estrutura anfipática essencial para a atividade de direcionamento da membrana (15).

Com relação aos AMPs de folha β consistem em pelo menos duas fitas β com muitas estruturas lineares adotando uma conformação semelhante a um grampo β [168]. A maioria dos membros desta família contém resíduos de cisteína conservados que formam pontes dissulfeto críticas para sua conformação e funções. A atividade antimicrobiana é geralmente atribuída aos resíduos catiônicos e cadeias laterais hidrofóbicas expostas nas folhas β antiparalelas (1).

Existe ainda, uma classe de AMPs αβ, que contém α-hélices e folhas β, e membranas fortemente direcionadas. Os membros mais proeminentes são as defensinas de plantas e insetos que têm atividade antifúngica devido a interações com esfingolipídeos da membrana fúngica ou membranas microssomais (16). Já com relação aos AMPs não-αβ, também chamados de peptídeos estendidos ou de alça, estes não possuem estruturas de α-hélice e folha β, sendo então classificados como peptídeos ricos em triptofano, ricos em prolina e ricos em glicina (10).

Por fim, temos os AMPs cíclicos e incomuns ou complexos, podendo ser agrupados como uma quinta classe de AMPs. Além disso, este grupo pode ser subclassificado com base na topologia cíclica (cabeça-cauda ou cabeça-lado-cadeia) e ligações cruzadas (por exemplo, tioéter ou ligações dissulfeto) (1, 10).

MECANISMOS DE AÇÃO

Diferentemente dos antibióticos tradicionais, os AMPs catiônicos interagem com as membranas celulares bacterianas através da neutralização da carga, e penetram ainda mais através das membranas bacterianas e causam a morte bacteriana, reduzindo a possibilidade de resistência bacteriana aos medicamentos (17). Além disso, esses peptídeos são mais eficientes que os antibióticos tradicionais. Eles exibem suas vantagens sobre os antibióticos convencionais com atividades antibacterianas, antifúngicas e antivírus de amplo espectro. Eles também são potentes, com rápida capacidade de matar germes e baixa concentração bactericida, até mesmo eficazes em cepas tradicionais resistentes a antibióticos, e ainda têm efeitos sinérgicos com antibióticos típicos para neutralizar endotoxinas (18). Além disso, esses AMPs são seguros, sem efeitos colaterais tóxicos ou menos, e difíceis de induzir resistência bacteriana aos medicamentos em comparação com os antibióticos convencionais (10).

Além de seu amplo espectro de atividades antimicrobianas, apresentam boa estabilidade térmica e boa solubilidade em água. São moléculas pequenas com baixo custo sintético, relação estrutura-atividade simples e sensibilização fraca ou baixa (19). Eles podem ser amplamente utilizados no desenvolvimento de medicamentos. Por exemplo, o AMP daptomicina, foi aprovado e comercializado em 2003 como um peptídeo antibacteriano aniônico para tratar infecções de pele causadas por bactérias Gram-positivas. Este peptídeo mostrou até mesmo seus efeitos inibitórios em bacilos tifóides altamente resistentes a drogas e Staphylococcus aureus. Os AMPs permeabilizantes de membrana representam uma nova terapia potencial contra micróbios resistentes a medicamentos que resultam em mais morbidade e mortalidade, e podem ser aplicados clinicamente como uma estratégia para superar a resistência frequente de muitos micróbios comuns aos antibióticos convencionais.

Sejam de plantas ou de mamíferos, os peptídeos antimicrobianos podem distinguir o hospedeiro dos seus alvos microbianos. Estudos indicam que a disparidade estrutural das membranas procarióticas e eucarióticas contribui para a seletividade do AMP (20). Apesar das diferenças estruturais significativas em organismos procarióticos, os AMPs são conhecidos por estabelecer interação na membrana desses patógenos. Dentre os principais mecanismos e modelos descritos para os AMPs, destacam-se:

• Mecanismo de Cell Wall Targeting: Os AMPs (bacitracina e vancomicina) podem se ligar seletivamente ao lipídio II, uma molécula precursora da síntese da parede celular, e inibir a síntese da parede celular. A camada de peptidoglicano é essencial para a integridade e sobrevivência das bactérias (21).

• Mecanismo de Membrane Targeting: A carga líquida do cátion é um fator importante na interação inicial com a membrana carregada negativamente. A maioria dos AMPs são peptídeos catiônicos, enquanto as superfícies G+ e G− contêm ácido teicóico e lipopolissacarídeos, respectivamente. Portanto, uma carga líquida negativa é gerada na superfície da membrana. Consequentemente, os AMPs catiônicos têm atração eletrostática inicial, fornecendo a base para o próximo passo para destruir a estrutura da membrana ou entrar na célula para desempenhar um papel. Com o aumento do conteúdo molecular peptídico, a atração eletrostática e a penetração dos AMPs que se ligam à membrana celular são fortalecidas, e então as moléculas peptídicas se difundem e pré-montam livremente na superfície da membrana (21).

• Modelo de barril: Inicialmente, as moléculas de peptídeos monômeros podem sofrer alterações conformacionais e ser limitadas à inserção no núcleo hidrofóbico da membrana. Quando o peptídeo atinge uma certa concentração limite, os oligômeros são formados entre as moléculas de monômero AMP e posteriormente inseridos no núcleo hidrofóbico. Este processo deve proteger a superfície hidrofílica dos AMPs de entrar em contato com a parte hidrofóbica da íntima. A região hidrofóbica da cadeia peptídica está voltada para a membrana e interage com o lipídio da membrana, enquanto a região hidrofílica está voltada para o lado interno da parede do barril para formar um lúmen do canal (10, 21).

• Modelo Toroidal: Em alta concentração, os AMPs inseridos verticalmente na bicamada lipídica induzem as moléculas de fosfolipídios da membrana a se curvarem para dentro e formar poros. A cadeia peptídica está inserida na interface hidrofílica e hidrofóbica e disposta no lado interno do poro com a cabeça da bicamada lipídica (10, 21).

• Modelo tapete: O modelo tapete é um mecanismo de ação que não forma poros. Nele os peptídeos se inserem no núcleo hidrofóbico da membrana, porém se orientam em paralelo à superfície da membrana, recobrindo-a como um tapete. Uma forte interação eletrostática entre os grupos fosfolipídicos de cabeça polar carregados negativamente e o peptídeo catiônico, realizam uma distorção na estrutura da membrana, permitindo a chegada de peptídeos adicionais. À medida que o peptídeo atinge o seu limiar, a desintegração da membrana ou a lise celular é induzida (10).

• Modelo detergente: Esta é uma versão estendida do modelo tapete na qual o peptídeo interage através de um mecanismo semelhante ao modelo do tapete, levando ao colapso catastrófico da membrana. As moléculas peptídicas formam micelas com a membrana fragmentada de forma semelhante à ação de um detergente. A repartição abrangente da membrana permite que o citoplasma extravase, resultando na morte celular (22).

• Modelo Shai-Matsuzaki-Huang: Este modelo propõe que a interação dos peptídeos que aderem à face extracelular da membrana plasmática tenha a capacidade de tracionar a bicamada, reduzindo a sua espessura, e permitindo a formação de poros transitórios. Neste modelo, algumas moléculas de peptídeos podem atravessar os poros, alcançando a face interna da membrana e outros elementos intracelulares do microrganismo (21).

APLICAÇÃO DOS AMPS NO TRATAMENTO DE DOENÇAS

Uma série de peptídeos com atividade antimicrobiana segue em vários estágios de análise e desenvolvimento, com possíveis aplicações clínicas incluindo atividade anticancerígena, imunomoduladora, cicatrização de feridas, como drogas carreadoras de substâncias, adjuvantes de vacinas, reguladores da defesa inata e agentes pró e anti-inflamatórios (10).

• AMPs e Câncer: Nos tratamentos contra o câncer, os quimioterápicos tradicionais não conseguem diferenciar as células cancerígenas das células normais e simultaneamente matar ambas, resultando em efeitos colaterais graves. Os AMPs catiônicos podem atingir especificamente certas células cancerígenas e inibir o crescimento dessas células cancerígenas enquanto não são prejudiciais às células normais. Muito provavelmente, esses peptídeos são potenciais novas drogas anticancerígenas sem ou com baixos efeitos colaterais tóxicos. Esses peptídeos catiônicos afetam principalmente a sobrevivência das células cancerígenas por meio do direcionamento da membrana celular, organela, lisossomo, núcleo, DNA cromossômico e citoesqueleto (23).

AMPs na Oftalmologia: Olhos humanos são propensos a serem infectados por vários organismos, incluindo bactérias e fungos em que Streptococcus aureus, Streptococcus pneumoniae, Pseudomonas aeruginosa, Aspergillus spp., e Candida albicans são os patógenos mais relevantes (24). Embora AMPs como Lactoferricina B, Protegrin-1 exibiu atividade antimicrobiana contra essas bactérias patogênicas, sua aplicação no campo da oftalmologia é apenas uma etapa teórica (25). Com a popularidade das lentes de contato e o aumento de casos de infecções oculares relacionadas, peptídeos antimicrobianos mostraram boas perspectivas de aplicação em oftalmologia (26).

• Tratamento de infecções locais: Vários peptídeos têm sido utilizados no tratamento de infecções locais (27). Um peptídeo NEUPREX (rBPI21, opebacan) é uma preparação injetável de rBPI21 usada no tratamento de pacientes pediátricos submetidos à cirurgia cardíaca aberta e pacientes com queimaduras graves (28). Peptídeos derivados da pele de anfíbios, e. aliteserina, brevinina, ascapfina, pseudina, cassinatuerina e temporina têm sido eficazmente utilizadas no tratamento de infecções locais causadas por estirpes de bactérias resistentes a múltiplas drogas e cepas de Acinetobacter baumannii, Klebsiella pneumoniae, Escherichia coli, Staphylococcus aureus, Pseudomonas aeruginosa e Candida sp. (29). P113 é outro peptídeo que ocorre naturalmente na saliva, que apresenta alta atividade in vitro contra Candida albicans e patógenos Gram-positivos e Gram-negativos de ocorrência comum, também está sendo usado na forma de enxaguatório bucal para o tratamento da candidíase oral em pacientes com HIV (30).

• Dermatite atópica (DA): A DA é uma doença inflamatória crônica da pele altamente prevalente, caracterizada pela interação complexa entre a ruptura da barreira da pele e a desregulação imunológica (31). Desde o primeiro relatório em 2006, descrevendo uma mutação de perda de função no gene que codifica a proteína filagrina de agregação de filamento (FLG), o papel do FLG na patogênese da DA baseada em barreira foi extensivamente pesquisado (31). Dentro da epiderme da pele humana, FLG é um componente indispensável do complexo de diferenciação epidérmica. FLG gera fator de hidratação natural (NMF) e desempenha um papel crítico na função da barreira epidérmica (32). AMPs são considerados uma resposta rápida e de primeira linha do sistema imune inato a patógenos microbianos. Juntamente com seus efeitos antimicrobianos, os AMPs também exercem efeitos imunomoduladores induzindo a migração, proliferação e diferenciação celular, regulando a produção de citocinas/quimocinas, melhorando a angiogênese e a cicatrização de feridas e sustentando a função de barreira da pele (33).

• Úlcera do pé diabético (DFU): A DFU é uma complicação devastadora, afetando cerca de 15% dos pacientes diabéticos e representando uma das principais causas de amputações não traumáticas. Notavelmente, o risco de infecção mista bacteriana-fúngica é elevado e altamente associado à necrose da ferida e resultados clínicos ruins (34). O controle de infecção polimicrobiana deve ser considerado para o gerenciamento eficaz de DFU. Além de sua reconhecida atividade antimicrobiana de amplo espectro contra bactérias Gram-positivas e Gram-negativas, vírus e fungos, alguns AMPs também desempenham papéis importantes na cicatrização de feridas, promovendo migração e proliferação celular, angiogênese, produção de quimiocinas e citocinas e cicatrização de feridas. fechamento (34, 35).

• Terapia em infecções virais: O sucesso da infecção in vivo após a entrada de patógenos requer a evasão e subversão de múltiplas barreiras imunológicas. Altamente abundantes e amplamente distribuídas, as defensinas modulam as respostas imunes, desempenhando assim um papel central na imunidade inata (36). As defensinas demonstraram proteção contra o vírus da imunodeficiência humana (HIV), vírus influenza A (IAV), adenovírus humano (HAdV), coronavírus da síndrome respiratória aguda grave (SARSC), vírus do papiloma (HPV), vírus sincicial respiratório (RSV) e vírus do herpes simples (HSV) (37). As defensinas podem bloquear a infecção viral através da ação direta nas partículas virais ou interferir indiretamente em vários estágios do ciclo de vida viral (37), também podem modificar a resposta imune inata a infecções virais, incluindo: modulação de células T, recrutamento de macrófagos e células dendríticas para locais de infecção, cicatrização de feridas e angiogênese, diferenciação e maturação de células dendríticas, indução da produção de células pró-inflamatórias, citocinas por macrófagos, mastócitos e queratinócitos, e regulação das vias de morte celular (38).

• Envolvimento de AMPs em Doenças Respiratórias: As infecções no trato respiratório inferior estão envolvidas em doenças pulmonares inflamatórias crônicas, como fibrose cística e doença pulmonar obstrutiva crônica. Em pacientes com fibrose cística com infecção por P. aeruginosa, esse organismo produz AMPs, como piocinas, que inibem o crescimento de seus competidores mais próximos (39). Assim, os mesmos AMPs poderiam ser usados como agente terapêutico para minimizar os efeitos da infecção, além de erradicar outros patógenos suscetíveis (39).

• Peptídeos Inibidores da Lipase Pancreática: Uma das estratégias farmacológicas para neutralizar esses problemas é a inibição lipídica da dieta. A enzima lipase pancreática hidrolisa 50-70% da gordura derivada de alimentos no organismo humano e sua inibição é explorada pelo medicamento Orlistat usado no tratamento da obesidade. No entanto, no tratamento a longo prazo, essa estratégia pode causar efeitos colaterais, como danos pancreáticos e toxicidade gastrointestinal (40). Por esse motivo, a busca de novos compostos capazes de inibir a lipase pancreática, sem exercer efeitos colaterais, representa uma necessidade ainda viva no combate a esses distúrbios. Vários AMPs foram identificados até agora que são capazes de mostrar essa atividade, que depende da estrutura e composição de aminoácidos do peptídeo. CQPHPGQTC, EITPEKNPQLR e RKQEEDEDEEQQRE são três peptídeos de β-conglicinina de soja purificada que demonstraram inibir a lipase pancreática (41).

• Peptídeos com atividade antioxidante: O estresse oxidativo, causado por um desequilíbrio entre a produção e a remoção de espécies reativas de oxigênio (ROS) em células e tecidos, pode promover doenças como obesidade, diabetes e doenças cardíacas. Um número crescente de AMPs antioxidantes foi identificado de diferentes fontes, incluindo animais, plantas e insetos (42). As propriedades antioxidantes peptídicas são geralmente expressas como eliminação de radicais livres, atividade de quelação de íons metálicos e inibição da peroxidação lipídica (41). Por exemplo, Zhang et al. mostraram que o peptídeo VYLPR tem um efeito protetor no dano celular induzido por H2O2 (células HEK-293) (43). Além disso, Liang et al. investigaram peptídeos antioxidantes derivados de um hidrolisado de proteína de sementes de Moringa oleifera e demonstraram seus efeitos protetores em células hepáticas de Chang expostas a danos oxidativos por H2O2 (42).

• AMPs e Colite: O valor terapêutico da administração oral de lactoferrina é ressaltado por sua capacidade de melhorar a colite induzida por DSS de forma dose-dependente em ratos (44). Após o tratamento oral com lactoferrina bovina, a expressão colônica de citocinas anti-inflamatórias, IL-4 e IL-10 é aumentada, enquanto a expressão de citocinas pró-inflamatórias TNFα, IL-1β e IL-6, os danos histológicos e os níveis de MPO são melhorados (44). Tal tratamento oral com lactoferrina bovina tem efeitos benéficos semelhantes à colite TNBS em ratos (45). A lactoferrina derivada da lactoferrina e a lactoferrampina demonstraram matar a Entamoeba histolytica e isso pode ajudar a reduzir o uso do antibiótico metronidazol, que está associado a vários efeitos colaterais (45).

DESENVOLVIMENTO DE FÁRMACOS

Os antibióticos são medicamentos essenciais utilizados no tratamento de bactérias patogênicas, mas seu uso prolongado contribui para o desenvolvimento e disseminação de microrganismos resistentes aos medicamentos. Portanto, a questão da resistência aos antibióticos tornou urgente a busca de alternativas aos antibióticos convencionais, com novos modos de ação e menos predispostos à resistência bacteriana. Os AMPs têm despertado grande interesse como potenciais antibióticos de próxima geração, uma vez que são pequenas proteínas bioativas, produzidas naturalmente por todos os organismos vivos, e representam a primeira linha de defesa contra fungos, vírus e bactérias. A indústria farmacêutica está tentando resolver este problema procurando novas moléculas com atividade antibiótica ou modificando/melhorando as já existentes (47).

Os princípios de PK e PD que determinam a resposta aos AMPs antimicrobianos podem fornecer aos médicos informações úteis sobre os regimes de dosagem corretos. A farmacocinética (PK) é definida como o movimento de drogas através do corpo, enquanto a farmacodinâmica (PD) é definida como a resposta biológica do corpo às drogas. Dosler e colegas (48) investigaram as atividades in vitro de AMPs, isoladamente e em combinação com antibióticos (daptomicina, linezolida, teicoplanina, ciprofloxacina e azitromicina) contra biofilmes de MRSA padrão e clínicos, mostrando que os AMPs melhoram a eficácia farmacocinética in vitro de antibióticos tradicionais. Schmidt e colegas (49) mostraram que os AMPs (Onc72 e Onc112) atingem vários órgãos dentro de 10 minutos após a administração intravenosa e intraperitoneal e os experimentos de PK explicam a alta eficácia in vivo dos AMPs, indicando seu uso potencial para o tratamento de infecções do trato urinário.

Poucos estudos analisaram as propriedades de AMP PK/PD em relação a doenças não bacterianas. Xu e colegas (50) usaram modelos in vitro e in vivo para estudar a absorção e potencial atividade antioxidante e o metabolismo in vivo, respectivamente, de WDHHAPQLR derivado da proteína de colza. Koeninger e colegas (51) mostraram que o hBD2 apresenta uma boa tolerabilidade e entra rapidamente na corrente sanguínea em um modelo de colite experimental após sua administração subcutânea. Assim, além de ser bem tolerado in vivo, pode não apenas agir localmente, mas também ter efeitos sistêmicos. Vários outros peptídeos bioativos foram descobertos nos últimos anos, mas suas propriedades PK/PD ainda são desconhecidas. Portanto, é necessário aumentar os estudos para determinar a eficácia PK/PD dos AMPs também em doenças não bacterianas.

Conforme descrito na literatura, as formas farmacêuticas em ensaios clínicos em andamento englobam gel e hidrogel tópicos, creme tópico, solução à base de álcool polivinílico para administração no leito da ferida, hidrogel à base de ácido hialurônico para administração no sítio cirúrgico, soluções orais e enxaguante bucal (52). A administração tópica de antimicrobianos na pele oferece muitas vantagens, pois oferece uma alta carga local do antimicrobiano. Os AMPs destinados a tratar infecções crônicas de pele e tecidos moles não devem (i) ser absorvidos da ferida ou do local da infecção para a circulação sistêmica; (ii) despertar a sensibilização alérgica. As administrações tópicas de AMPs demonstraram não estar isentas de efeitos colaterais sistêmicos, uma vez que o transporte do fármaco também pode ocorrer através das camadas da pele e pelos folículos pilosos. Além disso, o aumento da estabilidade contra a degradação enzimática precisa ser avaliado quando os peptídeos são desenvolvidos para fins clínicos (52, 53, 54).

CONCLUSÕES

Peptídeos antimicrobianos constituem um hotspot de pesquisa global, mas muitas questões-chave em design e aplicação precisam ser resolvidas com urgência. A interação multidisciplinar de disciplinas como biologia, ciência dos materiais, química, bioinformática, informática molecular e farmácia podem desenvolver ainda AMPs prospectivos. Simulação dinâmica, simulação de membrana celular e muito mais métodos estão sendo aplicados para estudar o mecanismo de AMP. Como entender melhor a correlação entre AMPs e vários alvos em vez de conduzir a pesquisa experimental pode melhorar os projetos experimentais para obter demonstrações sistêmicas e científicas mais fortes. As principais estratégias capazes de aprimorar a eficiência terapêutica dos AMPs podem incluir: (i) construir precursores para reduzir a citotoxicidade e melhorar estabilidade da protease, (ii) usando AMPs em combinação com agentes antibacterianos existentes, (iii) induzindo a expressão correta de AMPs com drogas apropriadas e usando engenharia probióticos como vetores para expressar AMPs. Ademais, o custo de fabricação de AMPs é estimado em cerca de US $50-400 por grama de aminoácido produzido por SPPS (Síntese de Peptídeos em Fase Sólida). Portanto, a engenharia biotecnológica ou a fermentação devem oferecer alternativas mais baratas. Assim, abordagens naturais avançadas devem ser consideradas com o objetivo de aumentar a produção de moléculas alternativas. Nesse sentido, os AMPs são considerados agentes antimicrobianos promissores para a produção de antimicrobianos de nova geração. Embora existam vários obstáculos a serem superados para aplicações clínicas, os AMPs naturais e sintéticos ainda são fontes atrativas para as empresas farmacêuticas. A fim de facilitar o desenvolvimento comercial de antibióticos peptídicos, é razoável focar em pequenos peptídeos.

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