Fitofármacos e Radioprotecção: compreender a mecânica intrínseca dos estudos e possíveis implicações futuras dos resultados

Abstract

Exposure to sources of ionizing radiation is a major therapeutic tool available for the XXI century medicine. The existence of other sources of exposure, planned or not, makes the demand for radioprotectors a priority.

The only approved radioprotector has cumulative properties and is accompanied by unwanted side effects. The lack of effective long-term radioprotectors, and without side effects drove the research for new radioprotectors products on medicinal plants.

The objectives of this study consist in identifying the clinical effects resulting from exposure to radiation and the methodology used in the study of phytopharmaceuticals radioprotectors analyzing the results and being able, by this way, in raising new questions regarding the potential future of phytopharmaceuticals radioprotectors.

So far this has proved the existence of a number of phytopharmaceuticals with excellent radioprotectors capacities^{1-13, 14-19, 20} and others with radiorecuperators¹ capacitys.

This article revealed the existence of other factors^{1, 3, 5, 7, 9} essential to radioprotector success as the route of administration or the administration time and grew in a reductionist approach to analyze the radioprotectors capabilities of the compounds of each drug, studying, simultaneosly, their cellular mechanisms.

These articles are rich in promising data and can raise crucial questions concerning the future application of these phytopharmaceuticals and the impact they may have in clinical practice for patients and nuclear technicians specialy relative to their own protection or the change in working methods.

Resumo

A exposição a fontes de radiação ionizante é uma das principais ferramentas terapêuticas disponibilizadas pela medicina do século XXI. A existência de outras fontes de exposição, planeada ou não, faz com que a procura de radioprotectores seja prioritária.

O único radioprotector aprovado possui propriedades cumulativas e faz-se acompanhar de efeitos secundários indesejados. A falta de radioprotectores eficazes, de longa duração e sem efeitos secundários fez a investigação procurar novos produtos radioprotectores nas plantas medicinais.

Os objectivos deste trabalho consistem em identificar os efeitos clínicos decorrentes da exposição à radiação e a metodologia usada no estudo de fitofármacos radioprotectores analisando os resultados obtidos podendo, desta forma, suscitar novas questões relativamente ao potencial futuro dos fitofármacos radioprotectores.

A metodologia consistiu na análise de conteúdos dos artigos seleccionados sendo esta uma técnica de análise objectiva e sistemática. Os artigos foram recolhidos por pesquisa em publicações científicas e em livros da especialidade.

Até ao momento presente, provou-se a existência de uma série de fitofármacos com excelentes capacidades radioprotectoras^{1-13, 14-19, 20} e outros com capacidades radiorecuperadoras¹.

Os artigos evidenciaram a existência de outros factores^{1, 3, 5, 7, 9} essenciais ao sucesso radioprotector como a via de administração ou o tempo de administração e cresceram numa perspectiva reducionista de analisar as capacidades radioprotectoras dos compostos de cada droga, escrutinando, simultaneamente, os seus mecanismos celulares.

Esses artigos são ricos em dados promissores e podem levantar questões cruciais relativamente à futura aplicação destes fitofármacos e ao impacto que poderá ter na prática clínica para os doentes e técnicos nuclearistas, seja na sua própria protecção ou na alteração de metodologias de trabalho.

Fitofármacos e Radioprotecção – Introdução

Um dos maiores problemas actuais, a nível mundial, está focado na exposição à radiação. Desde os anos 50 que se desenvolve investigação sobre drogas com capacidade radioprotectora¹.

Podem considerar-se 2 tipos diferentes de exposição: exposição radioactiva planeada (aplicações médicas) e exposição radioactiva não planeada (e.g. indústria nuclear de produção de energia, exposição a fontes naturais de radioactividade, terrorismo)¹.

O único medicamento a ser aceite pela Food and Drug Administration, Amifostina (Ethyol®) é actualmente usado em pacientes sujeitos a radioterapia para tratar xerostomia nas neoplasias da cabeça e pescoço e apresenta efeitos protectores de curta duração acompanhados de efeitos secundários graves (e.g. vómitos, náuseas, diarreia, neurotoxicidade e nefrotoxicidade) ¹.

Pretende-se que um radioprotector possua as seguintes vantagens: (1) não produzir toxicidade grave no organismo, (2) oferecer protecção eficaz durante um longo período de tempo, (3) possuir uma vida de dois a cinco anos e (4) ser de fácil administração¹.

A necessidade de procurar radioprotectores eficazes e com poucos ou nenhuns efeitos secundários conduziu a investigação para o campo da fitoterapia. O uso de drogas naturais é comum a todos os povos da humanidade no tratamento de doenças ou alívio de queixas e são-lhe reconhecidos efeitos benéficos acompanhados de poucos efeitos secundários ou mesmo nenhuns.

A fitoterapia consiste no uso de partes de plantas (designadas como drogas) possuidoras de propriedades terapêuticas. Os fitofármacos são os elementos químicos ou princípios activos (fármacos) presentes nessas plantas (fito). Os fitofármacos radioprotectores são designados assim de forma generalista. No entanto eles possuem 2 grupos distintos: radiorecuperadores (administração pós irradiação) e radioprotectores (administração pré irradiação). Alguns fitofármacos provaram ser excelentes radioprotectores mas fracos radiorecuperadores e vice-versa¹.

O objectivo geral deste trabalho consiste em analisar o potencial radioprotector de vários fitofármacos presentes na literatura científica, através da metodologia de investigação usada nesses estudos.

Tem como objectivos específicos a análise dos efeitos clínicos consequentes da exposição radioactiva¹; a identificação da metodologia de investigação na procura de novos radioprotectores; apresentar os principais dados disponíveis relativamente à eficácia dos fitofármacos na radioprotecção^{5, 8} e a discussão dos dados actuais suscitando questões para investigação futura.

Fitofármacos e Radioprotecção – Danos biológicos e Metodologia de investigação de fitofármacos

Existem diferentes estudos^{1, 3, 6, 10, 13, 20} na área da radioprotecção. Os estudos iniciais^{2-3, 6-7, 9-11} partem do conhecimento existente relativamente aos danos biológicos desencadeados pela exposição radioactiva e dos saberes tradicionais relativamente à eficácia de plantas medicinais.

A exposição a fontes de radiação pode desencadear uma série de processos fisiológicos que, em última instância, se mostram fatais. Nas pessoas expostas a altas doses de radiação observaram-se sintomas como vómitos, o desenvolvimento de infecções oportunistas devido à fragilidade do sistema imunológico, infecções provocadas pela saída de bactérias gram- do trato intestinal, etc…¹

Como tal procuraram-se drogas com propriedades anti-heméticas, anti-inflamatórias, anti-microbianas, imunoestimulantes, ou hematopoiéticas^{1, 8, 18}. Os diferentes autores estudaram a Mentha piperita ou o Zingiber officinale devido à sua actividade anti-hemética; estudaram a Moringa oleifera devido às suas capacidades antimicrobianas, entre muitos exemplos.

As farmacopeias tradicionais, indiana e chinesa, são ricas em drogas clinicamente indicadas para os sintomas apresentados por pessoas expostas a altas doses de radiação^{1-3, 9, 14}.

A eficácia radioprotectora destas drogas é avaliada, expondo duas populações de cobaias (regra geral ratos¹) a doses letais de radiação comparando, de seguida, os níveis de sobrevivência ao fim de 10 ou 30 dias, uma vez que a análise da taxa de sobrevivência é o dado mais seguro quando se deseja estudar a eficácia radioprotectora de uma droga.

Uma das populações não recebe nenhum fitofármaco (grupo controlo) enquanto à segunda população é administrado o fitofármaco. Nos estudos observaram-se diferentes parâmetros e procedimentos que se vieram a mostrar cruciais para o sucesso terapêutico e que não poderiam passar despercebidas neste artigo. Foram 5 as variantes detectadas, nomeadamente, doses administradas, dias de administração (e.g. dose antes da irradiação, doses diárias administradas até 5 dias antes), via de administração (e.g. oral, intraperitoneal, endovenosa), preparação do fitofármaco (extracto aquoso ou extracto etanólico), razão dose/tempo e tipo de radiação.

Além destes estudos, encontram-se outros que procuram analisar o efeito radioprotector em determinadas zonas do corpo (testículos¹⁸, fígado^{10, 15}) ou de constituintes celulares como sejam as mitocôndrias¹², o núcleo celular^{4, 12-13, 20} ou as membranas celulares^{5, 20}, evidenciando características celulares de radioprotecção e mecanismos através dos quais se obtêm a radioprotecção^{4-5, 8, 12-13, 15}.

Fitofármacos e Radioprotecção – Evidências que suportam as hipóteses em estudo e discussão

Existe actualmente um grande corpo de evidências a favor da capacidade radioprotectora dos fitofármacos¹. Várias drogas e fórmulas das farmacopeias tradicionais, chinesa e indiana, foram estudadas, apresentando em alguns casos, resultados surpreendentes^{2-3, 6-7, 10-12, 16, 18}.

A droga Acanthopanax Senticosus Harms aumentou a sobrevivência em 80% quando administrada antes da irradiação e aumentou a sobrevivência em 30% quando administrada após irradiação. Uma combinação de Archangelica officinalis (Oliver) Diels com Ledum Palustre garantiu uma sobrevivência de 70%¹. Segundo um outro estudo de Singh Inder et. al³, num outro grupo ao qual foi administrado Emblica officinallis, a taxa de sobrevivência foi de 87,5%.

O extracto de frutos da planta Hippophae rhamnoides, administrados 30 minutos antes da irradiação com radiação gama garantiu uma sobrevivência de 82%, 30 dias após irradiação, em comparação com 100% de mortalidade aos 15 dias no grupo controlo^{1, 4}.

Fórmulas tradicionais^{1, 11} investigadas também apresentaram resultados positivos, apesar de inferiores aos obtidos com drogas individuais. A fórmula tradicional ayurvédica, LIV 52 aumentou a sobrevivência em 16,7% ao fim de 10 dias, em comparação com 0% de sobrevivência no grupo controlo⁹. Outra fórmula tradicional ayurvédica, Mentat, apresentou taxas de sobrevivência de 50% ao fim de 30 dias¹.

Estudos in vitro demonstraram a validade destes fitofármacos, analisando a sua acção celular e compreendendo os seus mecanismos de acção. Shuckla¹² e Goel¹³ provaram que a droga Hippophai rahmnoides tem capacidade de proteger o DNA. Outros estudos mostraram que muitas destas drogas tinham capacidade de proteger os órgãos de peroxidação lipídica^{1, 6, 9-10, 20}, aumentar níveis de glutationa reduzida^{1, 9-10}, manutenção de organização de cromatina¹³, diminuição das quebras de DNA^{5, 12-13}, indução de apóxia, bloqueio do ciclo celular na fase G2-M^{4, 13}, entre outros mecanismos.

Apesar dos fitofármacos radiorecuperadores se encontrarem menosprezados neste tipo de estudos, existem actualmente alguns resultados científicos interessantes. Angelica Sinensis, umas das drogas mais famosas da matéria médica chinesa¹⁴, aumentou as taxas de fertilidade em 80% em ratos irradiados¹. Outra droga já mencionada, Acanthopanax Senticosus Harms¹, aumentou a sobrevivência em 30%, quando administrada pós-irradiação.

Os diversos estudos analisados apresentavam diferentes variáveis relevantes para se conhecer todo o potencial radioprotector dos fitofármacos. A primeira variável relevante apresentada nestes estudos consiste na comparação de diferentes doses^{1-3, 6-7, 9-11}.

No estudo com Emblica officinalis foram comparadas 5 doses diferentes (50, 100, 200, 400 e 800mg) sendo a mais baixa aquela que apresentava os melhores resultados³. O estudo que visava a análise da fórmula tradicional cistona, comparava a eficácia de 9 doses diferentes. A dose mais eficaz (40 mg/Kg) providenciou uma protecção de 55,55% enquanto que a dose 160 mg/Kg não ofereceu nenhuma protecção ao final de 30 dias².

Sem comparar o efeito de diferentes doses poderia obter-se resultados falseados, uma vez que não se teria noção de todo o potencial radioprotector de um dado fitofármaco.

Shetty⁵ mostrou que o problema é ainda mais complexo quando se analisa o efeito das concentrações a nível celular. Neste estudo a concentração que maior radioprotecção oferecia ao DNA não era idêntica aquela que oferecia maior radioprotecção à membrana plasmática.

Se por um lado a concentração mais eficaz indica a real capacidade radioprotectora da droga, também oferece informação relativamente à sua capacidade de produzir efeitos secundários. Como mencionado, um radioprotector ideal, não deve provocar efeitos secundários.

Alguns estudos têm início na procura da concentração, a partir da qual a droga se torna tóxica, para saber se a sua dose mais eficaz se encontra abaixo do limiar de toxicidade. Por exemplo, a fórmula Chyavanaprasha mostrou ser tóxica na concentração de 6g/Kg. No entanto a sua dose radioprotectora mais eficaz tinha a concentração de 16 mg/Kg⁷.

Os estudos onde a administração é feita diariamente, durante alguns dias antes da irradiação são os que mais informações oferecem relativamente aos níveis de toxicidade das doses usadas. Se no momento antes da irradiação as cobaias (ratos) não se encontrarem mortos ou com sinais de doença considera-se que as doses se encontram abaixo do limiar de toxicidade. Nos diferentes estudos analisados, todas as doses com maior radioprotecção se encontravam abaixo do limiar de toxicidade^{2-3, 7, 9-11, 16, 18}.

O tempo de administração é a segunda variável que interessa salientar. Não só pela informação que oferece relativamente à toxicidade mas devido aos problemas que levanta em termos de radioprotecção. Poderá o tempo de administração ser relevante em termos de eficácia terapêutica? 1 ou 3 semanas de administração apresentarão diferenças estatisticamente significativas?

Não são só as concentrações, o único factor relevante para se conhecer o verdadeiro efeito radioprotector de uma determinada droga. A via de administração é outro factor que, ainda não muito desenvolvido, mas que poderá ser bastante relevante. A via de administração varia muito desde administração oral¹⁰ com inicio 7 dias antes da irradiação^{3, 9}, administração intraperitoneal^{2, 7}, endovenosa^{1, 7} ou uma qualquer combinação destas diferentes variantes⁷.

A preparação da droga, outra variante, é essencial o que não é de estranhar uma vez que as próprias farmacopeias tradicionais dão atenção a esses aspectos¹⁴.

Estudos efectuados com a droga, Ocimum sanctum, revelaram que o extracto aquoso é mais eficaz em aumentar a sobrevivência do que o extracto etanólico¹. No entanto a grande maioria dos estudos não faz este tipo de comparações. Alguns usam extractos etanólicos¹, outros extractos aquosos^{3, 15-16, 18}. De futuro será necessário possuir mais informação nesta área.

Gupta¹⁵ adicionou mais um elemento de complexidade ao evidenciar a existência da razão tempo/dose enquanto determinante no sucesso do estudo. Usando extractos de Podophyllum hexandrum na radioprotecção de células HepG2 reparou que a administração de baixas doses (0,1 a 1μg/ml) eram mais eficazes quando administradas 1 hora antes da irradiação. Doses mais elevadas (5 a 10μg/ml) eram menos eficazes quando administradas 1 hora antes mas mais eficazes quando administradas 4 horas antes.

Outra variante que necessita aprofundamento é o efeito radioprotector face a diferentes tipos de fontes radioactivas. A grande maioria dos estudos recorre a radiação γ e X. No entanto, em terapêutica, são usados emissores β- e α e novas técnicas de diagnóstico, como o TEP (Tomografia de Emissão de Positrões) recorrem a emissores β+. Será necessário observar a resposta de uma mesma droga aos danos biológicos provocados por diferentes emissores.

Contudo, ainda não se estudou a administração conjunta de drogas radioprotectoras e/ou radiorecuperadoras. Poderá existir uma relação sinérgica entre diversas drogas ou entre os seus compostos? Quais os tipos de extractos que melhor se adequam a cada uma das possíveis combinações? A via e o tempo de administração poderão ser relevantes em potenciar o efeito sinérgico? Qual o verdadeiro valor de cada um destes factores quando se pensa numa intervenção mais complexa fundada numa lógica menos reducionista e mais funcional?

A interrogação relativa à abordagem reducionista versus funcionalista ganha maior relevo na análise das drogas tradicionais versus compostos individuais. Os estudos tem-se focado em conhecer os diferentes compostos presentes numa dada droga tradicional e analisar o seu efeito clínico.

Da droga Ocimum sanctum, foram separados, os compostos, orientina e vicenina-1 e ambos estes compostos foram relevantes na diminuição da mortalidade de ratos, quando administrados 30 minutos antes da irradiação¹. O ginseng apresentou alguns ginsenóides úteis na radioprotecção mas com funções diferentes¹⁶.

Estes trabalhos^{1, 16} geram uma nova vaga de questões: quais os compostos que realmente importam? Quais os sintomas mais tratáveis por um composto X? Poderão os compostos em separado ser tão eficazes quanto o são se associados? Um composto secundário, mesmo sem capacidade de rádioprotecção quando analisado em separado, poderá ser relevante em potenciar o efeito de outro composto?

A aplicação destes conhecimentos em seres humanos produz uma nova geração de questões que se podem delinear em 3 níveis: impacto no doente oncológico e no trabalho do técnico e importância na Medicina do Trabalho dos profissionais da área.

Só a resposta às diferentes questões apresentadas ao longo do artigo, desde o conhecimento das doses mais eficazes à relação entre eficácia/tipo de radiação irá permitir delinear novas terapêuticas com forte impacto no paciente oncológico.

Outros estudos⁷, deixam entrever a existência futura de técnicas complexas de intervenção que poderão influenciar a dinâmica do serviço de Medicina Nuclear. As relações, dose/efeito e efeito/tipo de radiação, serão essenciais para definir o modelo de intervenção que condicionará a forma como a terapêutica e os exames de diagnóstico se efectuarão.

Outra questão associada diz respeito à protecção do próprio técnico. Se for possível usar maiores doses de radiação e melhorar a qualidade de vida do paciente, o técnico ficará mais exposto a radiação ionizante. Poderão os fitofármacos ser incluídos na protecção do técnico e tornar-se uma nova vertente da protecção radiológica e medicina do trabalho?

Fitofármacos e Radioprotecção – Conclusões

Os dados permitem concluir que a capacidade radioprotectora dos fitofármacos é uma realidade.

Actualmente são conhecidos vários fitofármacos com capacidades radioprotectoras significativas, assim como os seus mecanismos de acção. Estes trabalhos levantaram outras questões paralelas que influenciam a eficácia dos tratamentos como o tempo (e.g. dias antes de irradiação, imediatamente antes) e via de administração (e.g. oral, intraperitoneal), dose a administrar, o efeito desejado (e.g. proteger cadeia de DNA, protecção da membrana celular ou mitocôndrias), preparação do fitofármaco (tipo de extracto).

Também colocam outras questões sobre o futuro deste tipo de investigação como seja o uso conjunto e prolongado de drogas radioprotectoras e radiorecuperadoras e o estudo da eficácia radioprotectora em cobaias expostas a diferentes tipo de radiação ou a sua importância quando pensado em termos de intervenção clínica em seres humanos como aplicações no tratamento de pacientes oncológicos, implicação na alteração de protocolos de intervenção dos técnicos e protecção de pessoal técnico .

Referências bibliográficas sobre Fitofármacos e Radioprotecção

1 – Arora R. Gupta D. Chawla R. Sagar R. Sharma A. Kumar R. Prasad J. Singh S. Samanta N. Sharma RK. Radioprotection by Plant Products: Present Status and Future Prospects. Phytotherapy Research.  2005 19; 1-22.

2 – Jagetia CG. Baliga MS. Cystone, an ayurvedic herbal drug imparts protection to the mice against the letals effects of γ-radiation: A preliminary study. Nahrung/Food. 2002 46; 5: 332-6.

3 – Singh I. Sharma A. Nunia V. Goyal PK. Radioprotetion of Swiss Albino Mice by Emblica Officinalis. Phytotherapy Research.  2005 19; 444-446.

4 – Kumar IP. Samanta N. Goel HC. Modulation of chromatin organization by RH-3, a preparation of Hippophae rhamnoides, a possible role in radioprotection. Molecular and Cellular Biochemistry. 2002 23:1-9.

5 – Shetty TK. Satav JG. Nair CK. Radiation Protection of DNA and Membrane in vitro by Extract of Hemidesmus Indicus. Phytotherapy Research.  2005 19:387-90.

6 – Arora R. Chawla R. Sagar R. Prasad J. Singh S. Kumar A. Singh S. Sharma RK. Evaluation of radioprotective activities of Rhodiola imbricate Edgew – A high altitude plant. Molecular and Cellular Biochemistry. 2005 273:209-23.

7 – Jagetia GC. Baliga MS. The Evaluation of the Radioprotective Effect of Chyavanaprasha (na Ayurvedic Rasayana Drug) in Mice Exposed to Lethal Dose of γ-radiation: a Preliminary Study. Phytotherapy Research. 2004 18:14-8.

8 – Goel HC. Agrawala PK. Pathania V. Malhotra N. Immunomodulatory and cytoprotective role of RP-1 in γ-irradiated mice. Molecular and Cellular Biochemistry. 2003 295:93-103.

9 – Jagetia CG. Ganapathi NG. Venkatesh P. Rao N. Baliga MS. Evaluation of the Radioprotective Effect of Liv52 in Mice. Environmental and Molecular Mutagenesis. 2006 47: 490-502.

10 – Bhatia AL. Sharma A. Patni S. Sharma AL. Prophylatic Effect of Flaxseed Oil against Radiation-induced Hepatotoxicity in Mice. Phytotherapy Research. 2007 Mai 8; 21:852-9.

11 – Jagetia CG. Baliga MS. Polyherbal Extract of Septilin Protects Mice Against Whole Body Lethal Dose of Gamma Radiation. Phytotherapy Research. 2004 18:619-23.

12 – Shukla SK. Chaudhary P. Kumar IP. Samanta N. Afrin F. Gupta ML. Sharma UK. Sinha AK. Sharma YK. Sharma RK. Protection From Radiation-Induced Mitochondrial and Genomic DNA Damage by an Extract of Hippophae rhamnoides. Environmental and Molecular Mutagenesis. 2006 47:647-56.

13 – Goel HC. Kumar IP. Samanta N. Rana SS. Induction of DNA-protein cross-links by Hippophae rhamnoides: Implications in radioprotection and cytotoxicity. Molecular and Cellular Biochemistry. 2003 245:57-67.

14 – Bensky D. Gamble A. Kaptchuk T. Chinese Herbal Medicine Materia Medica. 1ª ed. Seattle: Eastland Press; 1993. 556 p.

15 – Gupta D. Arora R. Garg AP. Goel HC. Radiation protection of HepG2 cells by Podophyllum hexandrum Royale. Molecular and Cellular Biochemistry. 2003 250:27-40.

16 – Lee JH. Kim SR. Kim JC. Kang CM. Lee YS. Jo SK. Kim TH. Jang JS. Nah SY. Kim SH. In vivo Radioprotective Effect of Panax ginseng C.A. Meyer and Identification of Active Ginsenosides.  Phytotherapy Research. 2006 20:392-5.

17 – Samanta N. Kannan K. Bala M. Goel HC. Radioprotective mechanism of Podophyllum hexandrum during spermatogenesis.  Molecular and Cellular Biochemistry. 2004 267:167-76.

18 – Goel HC. Prakash H. Ali A. Bala M. Podophyllum hexandrum modulates gamma radiation-indiced immunosuppression in Balb/c mice: Implications in radioprotection. Molecular and Cellular Biochemistry.  2007 295:93-103.

19 – Sorenson JA, Cherry SR, Phelps ME. Physics in Nuclear Medicine. 3ª edição, Philadelphia: Saunders, 2003. 523 p.

20 – Gandhi NM. Nair CK. Radiation protection by Terminalia chebula: Some mechanistic aspects. Molecular and Cellular Biochemistry. 2005 277:43-8.