File - Lobito Hungarelho

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Licenciatura em Química – 1ºCiclo
2º Semestre do Ano Lectivo 2007/08
Monografia de Química e Sociedade
Os Esteróides Androgénicos
Anabolizantes
Perspectiva Química e Social
Realizado por:
Pedro Miguel F. Silva, nº49784
Lisboa, 30 de Junho de 2008
Conteúdo
Introdução ..................................................................................................................................... 2
A.
Esteróides Androgénicos Anabolizantes num Contexto Social ............................................. 3
B.
Química dos Esteróides Androgénicos Anabolizantes .......................................................... 6
B.1 Definição e Nomenclatura .................................................................................................. 6
B.2 Biossíntese dos EAA’s de origem Endógena e Controlo Hormonal .................................. 25
B.3 Síntese de EAA’s ................................................................................................................ 35
B.4 Mecanismos de acção dos EAA’s ...................................................................................... 39
B.5 Detecção de EAA’s no controlo anti-doping ..................................................................... 41
Referências Bibliográficas ........................................................................................................... 46
Esteróides Androgénicos Anabolizantes – Perspectiva Química e Social
Introdução
Este trabalho tem por objectivo mostrar o impacto que a química dos esteróides
androgénicos anabolizantes tem na sociedade mundial. Estas substâncias, inicialmente
descobertas e sintetizadas para fins puramente terapêuticos, têm vindo a ser utilizadas em
doses supra-terapêuticas para promover uma melhor performance desportiva ou
simplesmente para fins estéticos. Apesar dos seus “benefícios” sobre o tecido muscular e
sobre o teor de gordura corporal, os EAA’s apresentam significativos riscos para a saúde dos
seus utilizadores, além de porem em causa o espírito competitivo equalitário e a autosuperação dos atletas de alta competição. Os profissionais da química ocupam
simultaneamente os dois lados do combate ao doping no desporto. Isto porque por um lado
são solicitados por certas federações desportivas para produzirem novos compostos capazes
de contornar melhor o controlo anti-dopagem, mas que por outro se dedicam ao
desenvolvimento de técnicas mais sofisticadas para a detecção de novos xenobióticos
candidatos a melhoradores da performance atlética.
Na primeira parte deste trabalho procura-se explicar o contexto de utilização de EAA’s
para fins não terapêuticos. Numa segunda parte é apresentada a química subjacente a esta
classe de substâncias proibidas. Começa-se por abordar de uma forma sucinta a nomenclatura
de esteróides estritamente necessária para compreendermos a construção do nome
sistemático utilizado na lista de agentes anabolizantes interditos pela WADA para 2008. Seguese uma explicação pormenorizada do processo de biossíntese de hormonas androgénicas (e
não só), assim como o modo como este é regulado no organismo humano. A produção de
EAA’s sintéticos e de origem endógena também é abordada, sendo apresentada uma proposta
de síntese de pré-hormonais utilizando como material de partida um esteróide natural
proveniente das plantas. São explicados os mecanismos de acção dos EEA’s quando
administrados em doses terapêuticas e supra-terapêuticas, e para este último são também
identificadas as consequências fisiológicas. A detecção laboratorial por GC-MS e a utilização do
parâmetro T/E para a detecção de EAA’s é também explicada no final do trabalho.
2
A. Esteróides Androgénicos Anabolizantes num Contexto Social
A utilização de substâncias capazes de proporcionar uma melhoria do desempenho físico é
um facto que atravessa a história da humanidade desde a Antiguidade. Os gregos ingeriam
uma certa espécie de cogumelos, pois conhecendo as suas propriedades alucinogénicas,
acreditavam que poderiam melhorar qualidades atléticas como a coragem e a força. Os
gladiadores romanos utilizavam certos estimulantes para atenuar a fadiga. No Quénia e na
Tanzânia, os maasai continuam a ingerir uma misteriosa bebida, que segundo dizem, os ajuda
a correr mais rápido durante mais tempo, e que é preparada à base de sangue de vaca
(extraído através de uma flechada na jugular), leite de cabra das montanhas a ferver, cinzas e
uma mistura de ervas locais. A origem da palavra doping é desconhecida, contudo sabe-se ter
aparecido pela primeira vez num dicionário inglês no ano de 1889, significando uma mistura de
narcóticos utilizada em cavalos. O primeiro documento oficial a registar a palavra doping só foi
assinado em 1897, quando aconteceu a também primeira desclassificação por uso de drogas.
O caso aconteceu quando o dirigente inglês Choppy Warburton foi apanhado a oferecer a um
ciclista um xarope com propriedades excitantes. Warburton foi afastado das suas funções sob
a acusação de utilizar meios ilícitos para melhorar a performance do seu ciclista.
Actualmente conhecem-se uma grande variedade que substâncias capazes de melhorar a
performance desportiva dos atletas de alta competição. O facto da utilização de muitas delas
poder pôr em causa o espírito competitivo e/ou a saúde física dos atletas, levou a que o
Comité Olímpico Internacional (COI) em Fevereiro de 1999 organizasse em Lausanne uma
conferência mundial. Desta conferência resultou um documento que permitiu a criação de
uma entidade independente capaz de promover e coordenar a luta contra a dopagem no
desporto a nível internacional: a agência mundial anti-doping (WADA, World Anti-doping
Agency). Anualmente, e desde 2004, a WADA publica uma lista contendo todas as substâncias
e métodos proibidos divididas em classes. A tabela abaixo esquematiza quais as classes
proibidas ordenando-as de acordo com a frequência de ocorrências positivas detectadas em
testes de despistagem no ano de 2006.
Tabela A1 – Classes de substâncias e métodos proibidos e a sua frequência de ocorrências positivas em testes de despistagem
anti-doping no ano de 2006.
Classe de Substâncias/Métodos
S1. Agentes Anabolizantes
S3. Beta – 2 Agonistas
S8. Canabinóides
S6. Estimulantes
S5. Diuréticos e Outros Agentes Mascarantes
S9. Glucocorticosteróides
S2. Hormonas e Substâncias Relacionadas
P2. Beta-Bloqueantes
S4. Agentes com Actividade Anti-Estrogénica
S7. Narcóticos
M2. Manipulação Química e Física
TOTAL
Frequência de
ocorrências positivas (%)
45.4
14.6
12.8
11.3
6.7
6.5
1.0
0.6
0.6
0.4
0.1
100
3
Desde 2006 até ao presente ano, a lista publicada pela WADA sofreu pequenas alterações,
que consistiram na introdução de novas substâncias e métodos para os quais foi descoberto
um modo sistemático de detecção. A lista em vigor para o ano de 2008 [1] encontra-se
disponível na WEB na página da Agência Mundial em http://www.wadaama.org/en/index.ch2.
A classe de substâncias banidas no desporto designada “Agentes Anabolizantes” encontrase desde os anos 90, dividida em duas subclasses: a dos “Esteróides Androgénicos
Anabolizantes” (EAA’s), que inclui apenas substâncias de natureza esteroidal quer de origem
endógena quer de origem exógena (ou sintéticos); e uma segunda subclasse designada de
“Outros Agentes Anabolizantes” essencialmente constituída por substâncias de natureza não
esteroidal como o clenbuterol, moduladores selectivos do receptor de androgénio (SARM’s), o
zeranol e o zilpaterol. A tabela abaixo dá-nos uma ideia de quais os agentes anabolizantes mais
frequentemente detectados em testes de despistagem.
Tabela A2 – Frequência de ocorrências positivas de Agentes Anabolizantes em testes de despistagem anti-doping no ano de 2006.
S1.1.a. Agentes Anabolizantes – EAA’s Exógenos
Nandrolona
Estanozolol
Metandienona
Boldenona
Metiltestosterona
Metenolona
Mesterolona
Drostanolona
Trenbolona
Oxandrolona
Oximetolona
Clostebol
Desidroclorometiltestosterona
Mestanolona
Desoximetiltestosterona
Danazol
1-Testosterona
1-Androstendiona
Oximesterona
Prostanozol
S1.1.b. Agentes Anabolizantes – EAA’s Endógenos
Testosterona
Precursores de Testosterona
Prasterona (DHEA)
Etiocolanolona
Androsterona
S1.2. Outros Agentes Anabolizantes
Clenbuterol
TOTAL
Frequência de ocorrências positivas (%)*
12.1
11.3
6.4
1.9
1.7
1.5
1.1
0.9
0.5
0.4
0.3
0.2
0.1
0.1
0.1
0.1
0.1
0.1
0.1
0.1
57.2
0.7
0.6
0.2
0.1
2.7
100
*Valores referentes ao ano de 2006, para modalidades olímpicas e não olímpicas
Todas estas subclasses de agentes anabolizantes têm em comum, promover o anabolismo.
Isto traduz-se essencialmente em aumentos mais rápidos e significativos de massa muscular
magra e de força explosiva, úteis em muitos desportos e actividades físicas.
4
A utilização dos EAA’s está predominantemente associada aos atletas de alta
competição desde as décadas de 50 e 60. Contudo, estudos recentes desenvolvidos por
Kanayama et al (2001) demonstraram que o leque de utilizadores tem vindo a estender-se
rapidamente à população em geral, nomeadamente a utentes de ginásios e a jovens, tanto
para fins desportivos como estéticos. Por exemplo, nos Estados Unidos da América, segundo
dados do “Youth Risk and Behavior Surveillance System” de 1995, estima-se que
aproximadamente 375.000 adolescentes do sexo masculino e 175.000 do sexo feminino, de
escolas públicas e privadas, fizeram uso de EAA’s pelo menos uma vez na vida. O facto da
comercialização livre deste tipo de substâncias ser bastante restrita na maioria dos países mas
por outro lado a sua procura ser bastante grande, faz com que frequentemente estes sejam
produzidos por laboratórios em condições ilegais e com deficientes ou mesmo inexistentes
critérios de qualidade. A venda via internet veio também facilitar o contorno à lei que proíbe a
venda de determinadas drogas em certos países. O aparecimento de resultados positivos em
testes de controlo anti-doping relativos a atletas consumidores de suplementos dietéticos de
venda livre (em ervanárias, supermercados, etc.) como concentrados proteicos,
incrementadores de peso e outros cocktails nutricionais, levou a comunidade médica
internacional a alertar para o facto de aqueles suplementos poderem ter sido
deliberadamente contaminados com substâncias dopantes, nomeadamente agentes
anabolizantes, e como tal constituírem um risco para os seus consumidores. Apesar dos
aparentes benefícios ao nível atlético, como iremos ver mais à frente, os EAA’s apresentam
consideráveis riscos para a saúde, nomeadamente efeitos tóxicos sobre os sistemas
cardiovascular, endócrino, hepático, e nervoso central. Paralelamente aos efeitos anabólicos,
os esteróides androgénicos anabolizantes, como o próprio nome indica, apresentam em maior
ou menor grau, importantes efeitos androgénicos quando em circulação no organismo
humano. Estes consistem no aparecimento de características físicas e comportamentais
masculinas, nomeadamente o aumento do tom grave na voz; o crescimento de pilosidade na
face, nas axilas e na região púbica; e aumento da agressividade e virilidade. A necessidade de
aprimorar os efeitos anabólicos face aos androgénicos, inicialmente para fins terapêuticos,
levou ao aparecimento de derivados sintéticos da testosterona. Mais recentemente por meio
de fármacos denominados moduladores selectivos do receptor de androgénio (SARM’s) foi
possível potenciar unicamente os efeitos anabólicos. Estes fármacos ao actuarem
especificamente sobre determinados tecidos e órgãos podem ser utilizados tanto como
agonistas para a reposição de massa muscular magra e força em doentes crónicos portadores
de HIV, como antagonistas no tratamento do cancro da próstata nos homens ou do hirsutismo
nas mulheres. Por antecipação, a WADA, reconhecendo as potencialidades dos SARM’s como
melhoradores da performace atlética adicionou-os à classe dos agentes anabolizantes na lista
de 2008. O clenbuterol é o agente anabolizante não esteroidal mais frequentemente
detectado em testes de controlo antidopagem. Apesar de ser utilizada na terapêutica das
variantes de bronquite (asmática, crónica e enfizematosa), esta substância sintética apresenta
grande reputação entre os culturistas, devido ao efeito significativo sobre a síntese proteica
(de fibras musculares) e sobre o catabolismo lipídico.
5
B. Química dos Esteróides Androgénicos Anabolizantes
B.1 Definição e Nomenclatura
Analisando atentamente a lista de substâncias proibidas para o presente ano de 2008
[1], verifica-se que os Esteróides Androgénicos Anabolizantes (EAA’s) se encontram
identificados quer através do seu nome trivial, quer através do seu nome sistemático, ou
mesmo por ambos.
Exemplo: 1-androstendiol (nome trivial), 5α-androst-1-ene-3β,17β-diol (nome sistemático)
A definição de esteróides assim como a atribuição de um nome sistemático a uma
dada estrutura molecular com esta natureza, foram estipuladas em 1989 através de um acordo
entre a IUPAC (International Union of Pure and Applied Chemistry) e a IUB (International Union
of Biochemistry)[2].
Segundo este acordo, os esteróides são definidos como compostos que apresentam na
sua estrutura o núcleo ciclopentano-fenantreno ou um núcleo dele derivado, sendo a
numeração dos átomos de carbono feita da seguinte forma:
Figura B1 – Numeração dos átomos de carbono na estrutura do núcleo ciclopenta[a]fenantreno segundo o acordo
IUPAC-IUP [1]
Considerando que o núcleo se encontra disposto no plano do papel, os átomos de
hidrogénio ou os grupos metilo ligados aos centros de quiralidade cujas posições são 8, 9, 10,
13 e 14 ficam normalmente orientados da seguinte forma:
Figura B2 – a) Orientação típica de hidrogénios e metilos: 8β, 9α, 10β, 13β, 14α. b) A mesma estrutura, omitidos os hidrogénios
estando os grupos metilos apenas representados pela ligação ao anel.
6
Ou seja, os grupos metilo nas posições 10 e 13, assim como o hidrogénio e o grupo R
respectivamente nas posições 8 e 17, encontram-se orientados para cima do plano, razão pela
qual lhes é atribuída a designação β, sendo a ligação representada por uma cunha a cheio
virada para cima. O grupo R pode ser por exemplo um hidroxilo (-OH), um éter (-OR’), um éster
(-OCOR’) ou uma cadeia lateral alifática (R’) saturada ou não, como veremos mais à frente.
Pelo contrário, os hidrogénios das posições 9 e 14 encontram-se normalmente localizados
abaixo do plano do núcleo pelo que lhes é atribuída a designação α, e sendo a ligação destes
aos carbonos do núcleo representada por uma cunha ou uma linha a tracejado virada para
baixo. Quando a orientação não é conhecida, atribui-se ao átomo ou grupo de átomos ligados
a um dado centro quiral a designação ξ, sendo a ligação representada por uma linha ondulada,
como é o caso do hidrogénio ligado ao C-5 da representação ilustrada na figura B2. Caso não
haja ambiguidade, os grupos metilo podem ser representados apenas pela respectiva ligação e
os hidrogénios omitidos (figura B2b)). A introdução de substituintes no núcleo dá origem a
formação de mais centros de quiralidade. Os substituintes localizados no mesmo lado do plano
da molécula que os grupos metilo 18 e 19 dizem-se em posição cis, sendo designados
substituíntes β. Caso contrário dizem-se substituintes α, estando em posição trans em relação
aqueles grupos metilo. Portanto, aquando da formulação do nome sistemático de um
esteróide, a definição da estereoquímica de um determinado substituinte é feita adicionando
α, β ou ξ após o número do carbono do núcleo tetracíclico em que se encontra ligado.
Tal como mostra a figura B3, o núcleo tetracíclico de um esteróide também pode ser
desenhado em perspectiva.
Figura B3 – Representação em perspectiva de um esteróide: a) 5α, b) 5β
A estrutura do núcleo tetracíclico pode apresentar algumas variações e assim originar
núcleos hidrocarbonados derivados, nomeadamente:
Os gonanos, que não possuem os grupos metilo nos carbonos 10 e 13.
Figura B4 – Núcleo gonano: a) 5α-gonano b) 5β-gonano
7
Os estranos ou também designados oestranos, que possuem um grupo metilo
no carbono 13 mas não no carbono 10. Esteróides com esta estrutura
apresentam no seu nome sistemático as sílabas “estran” (se forem totalmente
saturados), “estr” ou “estra” (consoante sejam mono ou poli-insaturados).
Figura B5 – Núcleo estrano: a) 5α-estrano b) 5β-estrano
Os androstanos, que possuem grupos metilos tanto no carbono 10 como no
carbono 13. Esteróides com esta estrutura apresentam no seu nome
sistemático as sílabas “androstan” (se forem totalmente saturados), “andost”
ou “androsta” (consoante sejam mono ou poli-insaturados).
Figura B6 – Núcleo androstano: a) 5α-andostano b) 5β-androstano
Os núcleos acima mencionados têm em comum não apresentar qualquer substituição
no C-17. Se os carbonos C-10 e C-13 do núcleo de ciclopentano-fenantreno se encontrarem
substituídos com um grupo metilo, e se ao C-17 estiver ligada um grupo etilo, então obtém-se
um novo núcleo hidrocarbonado denominado pregnano. Tal como nos núcleos anteriores, a
orientação do hidrogénio (caso exista) do C-5 dá origem a duas séries de pregnanos: 5αpregnano e 5β-pregnano, respectivamente. Esteróides com esta estrutura apresentam no seu
nome sistemático as sílabas “pregnan” (se forem totalmente saturados), “pregn” ou “pregna”
(consoante sejam mono ou poli-insaturados).
Figura B7 – Núcleo pregnano: a) 5α-pregnano b) 5β-pregnano. c) Numeração na cadeia lateral em C-17
8
9
Quando além de o grupo etilo se encontra também ligado ao C-17 um grupo funcional
(p.e. hidroxilo), o grupo etilo em vez de estar representado no plano do papel passa a estar
orientado fora deste plano:
Exemplo: etilestrenol (19-nor-17α-pregn-4-en-17β-ol)
Neste exemplo considerou-se que a estrutura tetracíclica
típica mais próxima é a de um pregnano. Dado existir uma
única insaturação (ligação dupla) utilizou-se a sílaba
“pregn”. Dado que o grupo etilo se encontra orientado
para trás do plano, adiciona-se a indicação “17α-” antes da
sílaba.
CH3
CH3
Ignorando a presença da insaturação, um olhar mais atento à estrutura tetracíclica do
etilestrenol leva-nos a concluir que esta não corresponde exactamente à estrutura típica de
um pregnano, isto porque está em falta o C-19. Para designar a remoção de metilenos de
cadeias laterais das estruturas tetracíclicas típicas (estranos, androstanos e pregnanos) utilizase o prefixo “nor-“ precedido pelo número do carbono removido, e seguido pela sílaba
correspondente à estrutura tetracíclica. Quando se removem dois metilenos utiliza-se o
prefixo “dinor-“, como acontece na norboletona.
Exemplo: norboletone (13-ethyl-17-hydroxy-18,19-dinor-17-α-pregn-4-en-3-one)
Tal como no exemplo anterior, dado que a
estrutura do núcleo apresenta uma dupla e a
orientação espacial do grupo etilo no C-17 ser
a mesma, utiliza-se a mesma sílaba no nome
sistemático, i.e. “17-α-pregn”. Contudo,
agora considerou-se que os metilenos cujos
carbonos com numerações 18 e 19, foram
removidos e que ao C-13 foi adicionado um
grupo etilo. Por essa razão utiliza-se o prefixo “18,19-dinor-” antes mas o mais próximo
da sílaba e “13-ethyl” antes mas mais distante da sílaba.
Para designar a adição de um (ou mais) grupo metileno a uma ligação C-H de um
metilo ou ao lado de um grupo metileno de uma cadeia lateral, utiliza-se o prefixo “homo” (ou
“dihomo-“, etc…) precedido pelo número do último carbono ao qual se fez a adição, e seguido
pela sílaba correspondente à estrutura tetracíclica. Acoplado ao número do carbono à qual se
fez a adição é também introduzida uma letra l (a, b, c, d, etc.) que designa o “l-ésimo” metileno
adicionado. Isto é, se se introduziu um metileno na ligação C-H em que o último carbono é o C18, utiliza-se o prefixo “18a–homo-”; caso se tenha adicionado dois metilenos, utiliza-se o
prefixo “18a,18b-dihomo-“, e assim sucessivamente para mais metilenos adicionados. Veja-se
a gestrinona como exemplo:
OH
Exemplo: gestrinone (17β-hydroxy-18a-homo-19-nor17α-pregna-4,9,11-trien-20-yn-3-one)
Neste exemplo também se considerou que a
estrutura tetracíclica típica mais próxima é o
pregneno. Dado existir mais de que uma
insaturação utilizou-se a sílaba “pregna”. Como
alterações à estrutura típica adicionou-se um
metileno à ligação C-H do metilo cujo carbono é o 18, e removeu-se o metileno cujo
carbono é o 19. Assim antes da sílaba é adicionado o conjunto “18a-homo-19-nor.”
Para designar a presença de insaturações nas moléculas de esteróides, são utilizados
os sufixos “ene” ou “en” para ligações duplas, e “yne” ou “yn” para ligações triplas. Caso haja
mais de que uma insaturação do mesmo tipo adiciona-se ao sufixo o termo “di”, “tri”, etc.
Estes sufixos devem ser sempre colocados imediatamente a seguir à sílaba que denota o tipo
de estrutura tetracíclica. Assim sendo, na gestrinona, a presença de três ligações duplas (em C4, C-9 e C-11) e uma ligação tripla (em C-20), leva à formulação do sufixo conjunto “-4,9,11trien-20-yn”.
Ligados aos carbonos das estruturas tetracíclicas hidrocarbonadas mencionadas
podem estar ligados diversos substituintes. No caso dos EAA´s proibidos em 2008, para além
de grupos alquilo e hidroxilo, encontramos também halogéneos, grupos alcóxido, cetonas e
aldeídos. Em termos de nomenclatura, a maior parte dos substituintes pode ser designada
tanto a partir de sufixos como de prefixos. Contudo, os halogéneos e os grupos alquilo e
alcóxido só podem ser designados como prefixos. Quanto aos restantes substituintes,
podemos ter duas situações:
1. Só há um tipo de substituinte. Então este substituinte deve ser designado como
sufixo.
2. Há mais de um tipo de substituinte. Então, escolhe-se para sufixo aquele que
estiver mais próximo do topo da hierarquia de preferências, e para prefixo o(s)
outro(s) abaixo dele.
Hierarquia de Preferências:
1º ác. carboxílico
2º lactona
3º éster
4º aldeído
5º cetona
6º álcool
7º amina
Os grupos hidroxilo podem ser designados quer pelo prefixo “hydroxy-” quer pelo
sufixo “-ol”.
10
11
Exemplos:
1)
CH3 OH
1-androstendiol (5α-androst-1-ene-3β,17β-diol)
A estrutura tetracíclica típica mais próxima é o 5αandrostano. Dado que o C-1 está envolvido na
formação de uma ligação dupla, é utilizada a sílaba
“5α-androst-1-ene”. Como neste caso há dois
HO
substituintes do mesmo tipo, ou seja dois grupos
hidroxilos que estão orientados para cima do plano do
papel, utiliza-se o sufixo conjunto “-3β,17β-diol”.
CH3
H
2) Methandriol (17α-methylandrost-5-ene-3, 17β-diol)
Tal como no exemplo 1, a estrutura típica mais próxima é
o androstano. Contudo, neste caso a insaturação localizase no C-5 além de que no C-17 está presente um grupo
metilo. Dado que os grupos metilo só podem ser definidos
como prefixos, não resta alternativa aos hidroxilos senão
ficarem definidos como sufixo.
3) Boldenone (17β-hydroxyandrosta-1,4-diene-3-one)
De acordo com a hierarquia de preferências, é o grupo
cetona que é definido como último sufixo (“-3-one”)
após o sufixo que identificativo da presença de
insaturações (-1,4-diene). O hidroxilo é definido com o
prefixo “17β-hydroxy”.
Os grupos aldeídos podem adoptar diferentes prefixos ou sufixos consoante a
situação:
Designação
Situação
sufixo “-al”
ou prefixo “oxo-“
Presença do grupo –CHO onde estaria antes um grupo –CH3
sufixo “-aldehyde”
Presença do grupo –CHO onde estaria antes um grupo –COOH
prefixo “formyl-“ ou
sufixo “carbaldehyde”
Presença do grupo – C-CHO onde estaria antes um –CH, -CH2 ou –CH3
Os grupos cetona podem ser designados quer pelo prefixo “oxo-” quer pelo sufixo “one”.
12
H3C
CH
3
OH
Exemplos:
1) Formebolone (11α,17β-dihydroxy-17α-methyl-3oxoandrost-1,4-diene-2-carbaldehyde)
HO
O
CH3
À estrutura hidrocarbonada designada pela sílaba
H
“androst-1,4-diene” encontram-se ligados um grupo
alquilo (metilo), dois hidroxilos, uma cetona e um
O
aldeído. De acordo com a hierarquia de preferências,
escolhemos o aldeído para sufixo com a designação de “2-carbaldehyde” uma vez que no seu
lugar estaria um –CH. Dado que a ligação dupla do ciclo A se encontra conjugada com a ligação
dupla do carbonilo, este substituinte fica orientado no plano do papel. Os restantes grupos são
designados no nome sistemático como prefixos, isto é, os hidroxilos como “11α,17βdihydroxy-”, o grupo metilo como “17α-methyl-“ e o grupo cetona como “3-oxo”, estando este
imediatamente antes da sílaba “androst-1,4-diene” pelo facto do seu carbono pertencer à
estrutura tetracíclica hidrocarbonada.
2) Fluoxymesterone (9α-fluoro-11β,17β-dihydroxy-17αmethylandrost-4-ene-3-one)
Neste caso, é a cetona que é designada com o sufixo, dado ter
prioridade sobre o grupo hidroxilo. O flúor é obrigatoriamente
designado como prefixo.
Pode dar-se o caso de um dos carbonos do esqueleto tetracíclico ser substituído por
um heteroátomo.
Exemplo: oxandrolone (17β-hydroxy-17α-methyl-2-oxa-5αandrostan-3-one)
Nos casos em que o heteroátomo se trata de um
oxigénio, utiliza-se o prefixo “oxa-“ imediatamente antes à
sílaba correspondente ao tipo de estrutura tetracíclica,
precedido pelo número indicativo da sua posição.
Quatro dos EAA listados, nomeadamente o danazol, o furazabol, o prostanozol e o
stanozolol apresentam anéis heterocíclicos fundidos à estrutura hidrocarbonada tetraciclica
através dos carbonos das posições 2 e 3 do anel A. Os anéis heterocíclicos assim como a
numeração estipulada para cada um dos seus centros são os seguintes:
4
4
3
N
5
2
O
1
3
4
N
N
5
2
O
1
3
5
N
2
N
H
1
isoxazole
furazan
pyrazole
Figura B8 – Numeração em anéis
heterocíclicos.
13
Para se designar o tipo de anel que se encontra fundido, utiliza-se um prefixo (ou
sufixo) constituído por parênteses rectos, dentro dos quais constam os números das posições
do núcleo carbonado do esteróide envolvidos na fusão e uma letra. Esta letra traduz quais os
centros do anel heterocíclico envolvidos na fusão:
Letra
a
b
c
d
Posições dos centros do anel
heterocíclico envolvidos na fusão
1,2
2,3
3,4
4,5
Anexado aos parênteses adiciona-se o nome do heterociclo.
Exemplo: Danazol (17α-ethynyl-17β-hydroxyandrost-4ene[2,3-d]isoxazole ou 17β-hydroxy-pregna-4-ene-20yn-[2,3-d]isoxazole )
Dentro dos parênteses, a numeração “2,3” corresponde
às posições dos carbonos do anel A do esteróide que
estão envolvidos na fusão, e a letra “d” indica que os
N
elementos do anel isoxazole envolvidos na fusão são os
O
que estão na posição 4 e 5.
CH
CH3
CH3
A tabela da página seguinte reúne todos os EAA proibidos em 2008. A partir do nome
sistemático deduzi a estrutura molecular com base na referência [2]. Para os esteróides que
não apresentam nome sistemático consultei a sua estrutura nas fontes mencionadas (na
tabela) e a partir delas deduzi o seu nome sistemático.
OH
14
Tabela B1 – Nomenclatura e Estrutura Molecular dos EAA proibidos pela WADA para o ano de 2008
Nome Trivial
Nome sistemático
EAA Exógenos
Estrutura
CH3 OH
CH3
1-androstendiol
5α-androst-1-ene-3β,17β-diol
HO
H
CH3 O
CH3
1-androstendione
5α-androst-1-ene-3,17-dione
O
H
Bolandiol ou 19norandrostenediol
Estr-4-ene-3β,17β-diol ou
19-nor-androst-4-ene-3β,17β-diol
Fonte: www.isomerdesign.com
Bolasterone
17β-hydroxy-7α,17β-dimethylandrost-4-ene3-one
Boldenone
17β-hydroxyandrosta-1,4-diene-3-one
Fonte: http://en.wikipedia.org/wiki/Boldenone
15
CH3
O
CH3
Boldione
androsta-1,4-diene-3,17-dione
O
Calusterone
17β-hydroxy-7β,17α-dimethylandrost-4-ene3-one
Clostebol
4-chloro-17β-hydroxyandrost-4-ene-3-one
CH
CH3
Danazol
OH
CH3
17α-ethynyl-17β-hydroxyandrost-4-ene[2,3d]isoxazole
N
O
CH3
CH3
dehydrochlormethyltestosterone
4-chloro-17β-hydroxy-17α-methylandrosta1,4-dien-3-one
O
Cl
CH3
OH
16
H3C
CH
3
OH
CH3
desoxymethyltestosterone
17α-methyl-5α-androst-2-en-17β-ol
H
17β-hydroxy-2α-methylandrostan-3-one
Drostanolone
CH3
CH3
Ethylestrenol
19-nor-17α-pregn-4-en-17β-ol
fluoxymesterone
9α-fluoro-11β,17β-dihydroxy-17αmethylandrost-4-ene-3-one
OH
HO
O
formebolone
11α,17β-dihydroxy-17α-methyl-3oxoandrost-1,4-diene-2-carbaldehyde
H3C
CH
3
OH
CH3
H
O
CH3
furazabol
CH3
17β-hydroxy-17α-methyl-5α-androstano[2,3c]-furazan
N
O
N
H
CH3
OH
17
17β-hydroxy-18a-homo-19-nor-17α-pregna4,9,11-trien-20-yn-3-one
gestrinone
Fonte: http://en.wikipedia.org/wiki/Gestrinone
CH3
OH
CH3
4-hydroxytestosterone
4,17β-dihydroxyandrost-4-en-3-one
O
OH
mestanolone
17β-hydroxy-17α-methyl-5α-androstan-3-one
Fonte: http://en.wikipedia.org/wiki/Mestanolone
mesterolone
1α-methyl-17β-hydroxy-5α-androstan-3-one
Fonte: http://en.wikipedia.org/wiki/Mesterolone
metenolone
17β-hydroxy-1-methyl-5α-androst-1-ene-3one
Fonte: http://en.wikipedia.org/wiki/Methenolone
CH3
methandienone
CH3
17β-hydroxy-17α-methylandrosta-1,4-dien-3one
O
CH3
OH
methandriol
18
17α-methylandrost-5-ene-3, 17β-diol
CH3
methasterone
2α, 17α-dimethyl-5α-androstane-3-one-17βol
CH3
OH
CH3
H3C
O
H
CH3
methyldienolone
CH3
OH
17β-hydroxy-17α-methylestra-4,9-dien-3-one
O
Methyl-1-testosterone
H3C
CH
3
OH
H3C
CH
3
OH
H3C
CH
3
OH
CH3
17β-hydroxy-17α-methyl-5α-androst-1-en-3one
O
H
methylnortestosterone
17β-hydroxy-17α-methylestr-4-en-3-one
O
methyltrienolone
17β-hydroxy-17α-methylestra-4,9,11-trien-3one
O
methyltestosterone
19
17β-hydroxy-17α-methylandrost-4-ene-3-one
mibolerone
17β-hydroxy-7α,17α-dimethyl-19-norandrost-4-ene-3-one
Fonte: http://en.wikipedia.org/wiki/Mibolerone
nandrolone
17β-hydroxy-estr-4-ene-3-one
Fonte: http://en.wikipedia.org/wiki/Nandrolone
CH3 O
19-norandrostenedione
estr-4-ene-3,17-dione
O
norboletone
13-ethyl-17-hydroxy-18,19-dinor-17-α-pregn4-en-3-one
norclostebol
4-chloro-17β-hydroxyestr-4-ene-3-one
norethandrolone
20
17β-hydroxy-19-nor-pregn-4-ene-3-one
Fonte: http://en.wikipedia.org/wiki/Norethandrolone
oxabolone
4,17β-dihydroxy-estr-4-ene-3-one
oxandrolone
17β-hydroxy-17α-methyl-2-oxa-5αandrostan-3-one
Fonte: http://en.wikipedia.org/wiki/Oxandrolone
oxymesterone
7,17β-dihydroxy-17α-methylandrost-4-ene-3one
oxymetholone
17β-hydroxy-2-(hydroxymethylene)-17αmethyl-5α-androstan-3-one
Fonte: http://en.wikipedia.org/wiki/Oxymetholone
CH3 O
prostanozol
[3,2-c]pyrazole-5α-etioallocholane-17βtetrahydropyranol
CH3
N
N
H
H
O
quinbolone
21
17β-(cyclopent-1-enyloxy)- androsta-1,4diene-3-one
Fonte: http://en.wikipedia.org/wiki/Quinbolone
stanozolol
17β-hydroxy-17α-methyl-5α-androstano[3,2c]pyrazole
Fonte: http://en.wikipedia.org/wiki/Stanozolol
stenbolone
17β-hydroxy-2-methylandrost-1-ene-3-one
CH3 OH
CH3
1-testosterone
17β-hydroxy-5α-androst-1-en-3-one
O
H
H3C
CH3
OH
tetrahydrogestrinone
18a-homo-pregna-4,9,11-trien-17β-ol-3-one
O
trenbolone
17β-hydroxyestra-4,9,11-triene-3-one
Fonte: http://en.wikipedia.org/wiki/Trenbolone
22
EAA Endógenos
CH3 OH
androstenediol
CH3
androst-5-ene-3β,17β-diol
HO
CH3 O
androstenedione
CH3
androst-4-ene-3,17-dione
O
CH3 OH
CH3
dihydrotestosterone
17β-hydroxy-5α-androstan-3-one
O
H
prasterone ou
dehydroepiandrosterone (DHEA)
3β-hydroxyandrost-5-ene-17-one
Fonte:
http://en.wikipedia.org/wiki/Dehydroepiandrosterone
testosterone
17β-hydroxyandrost-4-ene-3-one
Fonte: http://en.wikipedia.org/wiki/Testosterone
CH3 OH
5α-androstane-3α,17α-diol
17
CH3
5α-androstane-3α,17β-diol
5-adrostanediol
(e isómeros)
5α-androstane-3β,17α-diol
5α-androstane-3β,17β-diol
(5-androstanediol)
HO 3
H
H3C
CH3 
H3C
CH3 
23
androst-4-ene-3β,17β-diol
(4-androstenediol)
CH3 OH
17
CH3
androst-4-ene-3α,17α-diol
4-androstenediol
(e isómeros)
HO 3
androst-4-ene-3α,17β-diol
H3C
CH3 
H3C
CH3 
androst-4-ene-3β,17α-diol
CH3 OH
androst-5-ene-3α,17α-diol
17
CH3
androst-5-ene-3α,17β-diol
5-androstenediol (isomeros)
HO 3
androst-5-ene-3β,17α-diol
H3C
CH3 
H3C
CH3 
CH3 O
5-androstenedione
CH3
androst-5-ene-3,17-dione
O
CH3 OH
epi-dihydrotestosterone
CH3
17α-hydroxy-androstan-3-one
O
24
CH3
O
CH3
O
CH3
3α-hydroxy-5α-androstan-17-one
HO
H
CH3
3β-hydroxy-5α-androstan-17-one
HO
H
19-norandrosterone
Fonte: http://en.wikipedia.org/wiki/19-Norandrosterone
19-noretiocholanolone
3α-hydroxy-5α-estran-17-one
Fonte: http://www.ebi.ac.uk/chebi/
B.2 Biossíntese dos EAA’s de origem Endógena e Controlo Hormonal
Os esteróides, são do ponto de vista biossintético, derivados dos triterpenos,
nomeadamente do lanosterol. Nos animais, este álcool triterpenoide é convertido no
colesterol num processo que envolve a perda de três grupos metilo, e a redução/formação de
ligações duplas, como veremos mais adiante. O colesterol é um esteróide que, nos mamíferos
além de modular a fluidez das membranas é também o percursor de uma larga gama de
produtos naturais, como os ácidos biliares, os corticosteróides, a vitamina D3 e as hormonas
sexuais, nomeadamente as hormonas androgénicas nas quais se incluem todas as que estão
contidas na tabela B1 com a designação de EAA endógenos.
Figura B9 – Estruturas moleculares: a) lanosterol (triterpenóide) b) colesterol (esteróide).
Os triterpenos não são mais do que estruturas hidrocarbonadas contendo 30 átomos
de carbono, resultantes da junção cauda-cauda de duas moléculas de farnesil pirofosfato
(FPP). Esta molécula, por sua vez é biossintetizada através de duas unidades isoprénicas (C5)
biologicamente activas designadas dimetilalil difosfato (DMAPP) e isopentil difosfato (IPP).
Figura B10 – Biossíntese de FPP a partir das unidades C5 DMAPP e IPP
Nos animais, estas unidades isoprénicas são sintetizadas pela via do ácido mevalónico.
Nesta via, duas moléculas de acetil-coenzima A combinam-se através de uma condensação de
Claisen para gerarem o acetoacetil-CoA. Este, ao reagir por uma adição aldol estereoespecífica
com uma terceira molécula de acetil-CoA, dá origem ao éster β-hidroxi-β-metilglutaril-CoA
(HMG-CoA). Note-se que como o acetoacetil-CoA é um substrato mais ácido que o acetil-CoA,
seria de esperar que fosse ele que actuasse como nucleófilo na reacção, e não o contrário. Tal
não acontece uma vez que, na verdade ao grupo acetil encontra-se ligada (através de um
grupo tiol) uma enzima que torna a reacção favorável. Seguidamente, o grupo tioéster de
HMG-CoA é reduzido por acção da HMG-CoA redutase e do NADPH a aldeído (por via do
respectivo hemitioacetal), e este reduzido a álcool primário, sendo a molécula resultante o
ácido mevalónico. Este grupo álcool é depois difosforilado, seguindo-se uma reacção de
25
descarboxilação-eliminação. Esta reacção é favorecida através da trifosforilação do grupo
álcool terciário dado que o torna um melhor grupo abandonande. Uma vez formado, o IPP é
isomerizado a DMAPP por uma enzima que remove o protão orientado para trás do plano da
molécula (HR) localizado no C-2 e incorpora em C-4 um protão proveniente do meio
reaccional.
Figura B11 – Biossíntese das unidades C5 DMAPP e IPP pela via do ácido mevalónico
Note-se que o DMAPP, devido ao facto de possuir um bom grupo abandonante (o
grupo difosfato), pode gerar um carbocatião estabilizado por ressonância, tendo portanto
carácter electrófilo. Por outro lado o IPP, que possui uma ligação dupla terminal, tem um
carácter mais nucleófilo. Nos organismos, a reacção entre o DMAPP e o IPP é mediada pela
enzima prenil-transferase produzindo-se uma cadeia de dez carbonos denominada geranil
difosfato (GPP) como é mostrado na figura B12. Tal como na isomerização conducente às duas
unidades isoprénicas, o protão que é perdido nesta reacção está orientado para trás do plano
da molécula, pelo que a ligação dupla formada é trans (E).
Figura B12 – Biossíntese de GPP a partir das unidades C5 DMAPP e IPP
26
Por acção da mesma enzima, à cadeia de GPP formada pode adicionar-se uma outra
unidade C5 IPP e assim obter uma cadeia de quinze carbonos denominada farnesil difosfato
(FPP), em que a última ligação dupla deverá ter uma estereoquímica trans (E):
Figura B13 – Biossíntese de FPP
Como já foi referido, a junção de duas moléculas de FPP dá origem a uma cadeia
constituída por trinta átomos de carbono designada esqualeno. A figura abaixo propõe o
mecanismo que se revelou ser o correcto na formação do esqualeno após uma experiência de
marcação isotópica dos carbonos C1 e C1’ de cada uma das moléculas de FPP.
Figura B14 – Mecanismo proposto para a biossíntese do esqualeno a partir utilizando marcação isotópica no C-1 de cada uma das
moléculas de FPP
Tal como nas duas reacções de extensão de cadeia mencionadas, a saída do grupo
difosfato do C1 de uma molécula de FPP leva à formação de um carbocatião estabilizado que é
27
logo de seguida atacado pela ligação dupla Δ2’,3’ de uma segunda molécula de FPP. Daqui
resulta a formação de uma ligação C1-C2’ e de um carbocatião terciário centrado em C3’ que é
neutralizado pela perda de um protão de C1 e simultânea formação de um anel ciclopropano,
sendo o intermediário isolável denominado presqualeno difosfato. A perda do segundo
difosfato gera agora um carbocatião primário pouco estabilizado que por via de um rearranjo
de Wagner-Meerwein pode ser transformado num carbacatião terciário. A quebra da ligação
C1-C2’ formada transforma o carbocatião terciário num catião alílico, que ao captar um
hidreto do NADPH dá origem ao esqualeno.
Na presença de uma enzima que utilize O2 e como cofactor NADPH, o esqualeno sofre
primeiro uma oxidação numa das duas ligações duplas mais exteriores, formando-se um
epóxido. Ao ser protonado, o epóxido abre gerando um carbocatião terciário que é atacado
pela ligação dupla mais próxima da cadeia. Daqui resulta a formação de um anel de seis
membros e um novo carbocatião. Este processo repete-se mais duas vezes gerando sempre
um carbocatião terciário após a formacção de cada anel, até que o anel formado seja de cinco
membros. Nessa altura, este anel sofre expansão através de um rearranjo de WagnerMeerwein gerando um anel de seis membros e um carbocatião secundário. Note-se que
apesar de se formar um carbocatião menos estável, esta transformação é favorável pois
conduz a uma redução na tenção de anel. O ataque da ligação dupla mais próxima ao
carbocatião secundário dá origem novamente a um carbocatião terciário e a um anel de cinco
membros. Segue-se uma sequência de migrações concertadas de hidretos e metilos que
transportam a carga (da cadeia lateral ligada ao anel de cinco membros recém formado) para o
carbono que iniciou esta sequência. A perda de um protão leva à neutralização da carga
positiva dando origem ao lanosterol.
Figura B15 – Ciclização do esqualeno a lanosterol
28
Como foi referido no início desta secção, o colesterol é nos animais, o percursor das
hormonas estroídicas como as hormonas androgénicas (testosterona e outras designadas EAA
Endógenos na tabela B1), além de que é formado directamente a partir do lanosterol, um
álcool triterpenoide. O processo de transformação do lanosterol em colesterol envolve num só
passo a perda dos metilos ligados às posições 4 e 14, a geração de uma ligação dupla entre os
carbonos 5 e 6 e a saturação das ligações duplas entre os carbonos 8 e 9, e 24 e 25.
Figura B16 – Transformação do lanosterol em colesterol e numeração no lanosterol
A reacção de desmetilação no C-14 é mediada por uma oxigenase do citocromo P-450,
que através de duas reacções de oxidação permite obter um intermediário com uma função
aldeído ligada aquele carbono. De seguida dá-se o ataque nucleófilo de uma enzima-peróxido
à função aldeído formando-se um aducto de peróxido. A ligação peróxido deste aducto após
cindir homoliticamente permite por um processo radicalar quebrar a ligação do C14-C30,
sendo o carbono do grupo metilo eliminado como ácido fórmico e gerando-se ao mesmo
tempo um radical centrado no C-14. Este radical é aniquilado pela abstracção radicalar de um
hidrogénio de C-15, formando-se uma ligação dupla entre os carbonos 14 e 15, que é logo de
seguida reduzida por acção do NADPH e na presença de água.
Figura B17 – Desmetilação em C-14
A desmetilação de ambos os grupos metilo ligados ao C-4 ocorre sequencialmente e da
mesma forma, por via de um mecanismo de descarboxilação. Inicialmente um dos grupos
metilo é oxidado sucessivamente a ácido carboxílico, e o grupo álcool ligado ao C-3 é oxidado a
cetona formando-se um β-ceto-ácido. Segue-se a descarboxilação da qual resulta um enolato,
em que a forma tautómerica predominante é a cetona, uma vez que nesta forma o metilo que
29
resta ligado ao C-4 fica em posição equatorial, mais favorável. Esta cetona é depois reduzida e
o processo de desmetilação repetido da mesma forma para o outro metilo.
Figura B18 – Desmetilação em C-4
A redução que ocorre na cadeia lateral ligada ao anel de cinco membros é mediada por
uma redutase dependente de NADPH. Nesta reacção um hidreto proveniente daquela coenzima é adicionado ao C-25, sendo que o protão captado pelo C-24 é proveniente da água.
Figura B19 – Redução da ligação dupla na cadeia lateral do lanosterol
A saturação da ligação dupla entre C-8 e C-9 e a formação da dupla entre C-5 e C-6 é
feita por uma sequência reaccional que envolve uma isomerização alílica, uma desidrogenação
e uma redução. Nesta sequência, os protões captados são provenientes da água.
Figura B20 – Saturação da ligação dupla entre C-8 e C-9 e formação da dupla entre C-6 e C-5
Para que se formem as hormonas androgénicas (C19), é necessário que haja a
converção do colesterol (C27) em pregnenolona (C21). Nesta converção, a redução do número
de carbonos é feita através da clivagem oxidativa da cadeia lateral. Esta clivagem ocorre entre
os carbonos C-22 e C-20 que são previamente hidroxilados.
30
Figura B21 – Conversão do colesterol em pregnenolona
Seguidamente, a pregnenolona é hidroxilada no C-17 e depois é feita a remoção do
resto da cadeia lateral recorrendo a um processo radicalar em tudo semelhante à remoção do
metilo ligado ao C-4 do lanosterol.
Figura B22 – Conversão da pregnenolona no androgénio DHEA
Na desidroepiandrosterona (DHEA) o grupo hidroxilo pode ser oxidado a cetona que
se converte num enol conjugado, e este novamente numa cetona, sendo o produto resultante
a androstenediona. Esta por sua vez pode sofrer uma redução no grupo hidroxilo ligado ao C17 e assim gerar a testosterona.
Figura B23 – Conversão do DHEA em androstenediona e depois em testosterona
Como se pode observar pela figura B24, a biossíntese destas e de outras hormonas
androgénicas é feita a partir de vias e intermediários comuns à biossíntese dos
corticosteróides, da progesterona e dos estrogénios.
31
Figura B24 – Biossíntese de hormonas esteroídicas no Ser Humano
As hormonas corticosteróides são segregadas pelas cápsulas suprarrenais, e
estruturalmente são caracterizadas por possuírem um esqueleto C21 de pregnano, uma cadeia
lateral 17β-COCH2OH, um grupo cetona na posição 4, e uma ligação dupla entre o C-4 e o C-5.
Nesta classe de hormonas incluem-se as glucocorticosteróides (como o cortisol) e as
mineralocorticosteróides (como a aldosterona e a corticosterona, entre outras). As primeiras
desempenham um papel importante na estimulação do metabolismo proteico e na
neoglucogénese ao nível do fígado, diferenciando-se estruturalmente das segundas por
possuírem os grupos hidroxilo 11β e 17α. Os mineralocorticosteróides assumem um papel
activo na reabsorção de sódio e cloro ao nível dos rins.
As hormonas androgénicas, das quais a mais abundante é a testosterona, são
responsáveis pelo desenvolvimento de caracteres sexuais primários (no feto) e dos caracteres
sexuais secundários (durante a puberdade). Estes últimos são o resultado de dois efeitos
fisiológicos incutidos por aquela hormona: o efeito androgénico e o efeito anabólico. Os
efeitos androgénicos manifestam-se pelo alargamento da laringe, o que causa o aumento do
tom grave na voz; pelo crescimento de pilosidade na face, nas axilas e na região púbica; pelo
aumento da actividade das glândulas sebáceas, conducente ao aparecimento de acne; e por
efeitos ao nível do SNC (libido e aumento da agressividade). Os efeitos anabólicos
correspondem ao aumento do tecido muscular e ósseo registado nessa etapa da vida. No
indivíduo adulto, os androgénios são essenciais para a manutenção da função reprodutiva e
das estruturas óssea e muscular, desempenhando também um papel importante ao nível da
função cognitiva e na sensação de bem-estar.
32
Nos indivíduos do sexo masculino a testosterona é produzida 95% nos testículos e 5%
nas supra-renais a partir o colesterol, sendo que por cada 30 moléculas desta hormona
biossintetizadas forma-se uma molécula do seu isómero, a epitestosterona. Na urina de um
adulto do sexo masculino, a concentração destas duas hormonas é praticamente igual, pelo
que se pode inferir que a razão testosterona/epitestosterona (T/E) seja aproximadamente 1.
Estruturalmente, os androgénios são constituídos por um esqueleto C19 de androstano, e tal
como as hormonas corticosteróides podem apresentar um grupo cetona α,β-insaturada,
derivado do intermediário biossintético comum, a progesterona. Alguns androgénios em vez
do grupo cetona na posição 3 e da ligação dupla no anel A apresentam um 3β-hidroxilo e uma
dupla no anel B. Estes androgénios derivam do intermediário mais próximo do colesterol, a
pregnenolona que é o percursor de todas as hormonas esteroídicas.
Nos indivíduos do sexo feminino, as hormonas estrogénicas (como o estradiol e a
estrona) são segregadas ao nível dos ovários e das glândulas adrenais, a partir de androgénios
“fracos” (como a androstenediona) por acção da aromatase. Esta enzima ao remover o grupo
metilo 19, transforma o anel A do esqueleto androstano num anel aromático.
O controle da segregação destas e de outras hormonas no organismo humano é
assegurado pelo sistema nervoso central, através do sistema hipotálamo-hipófise. Quando a
concentração no sangue de uma dada hormona dependente deste sistema (p.e. a
testosterona, ver figura B26) é insuficiente para desempenhar as funções a que está destinada,
o hipotálamo é estimulado a produzir proteínas denominadas factores de libertação (por
retroalimentação positiva). Estas proteínas induzem na hipófise (ou glândula pituitária) a
libertação de estimulinas
na corrente sanguínea que
ao atingirem determinadas
glândulas, promovem a
biossíntese da hormona
em défice. Por outro lado,
quando a concentração no
sangue
da
hormona
controlada é adequada, o
hipotálamo e a hipófise
deixam
de
produzir
hormonas
já
que
detectaram que não é
necessária
mais
estimulação das glândulasalvo
(retroalimentação
negativa). A figura B25
esquematiza quais as
hormonas que estão sob o
controlo
do
sistema
hipotálamo-hipofise.
Figura B25 – Controlo do sistema
hipotálamo-hipófise na secreção de hormonas pelo organismo Humano
33
A hormona adrenocorticotrópica (ACTH) é uma das hormonas produzidas pela hipófise
como resultado da estimulação desta pelo factor de libertação da corticotropina (CRF). A sua
função é estimular a produção dos corticosteróides pelas glândulas supra-renais. As hormonas
luteinizante (LH) e foliculoestimulante (FSH) são produzidas por indivíduos de ambos os sexos
como resultado da estimulação pelo factor de libertação da gonadotropina (GnRH). Nas
mulheres, estimulam a produção de estrogénios e de progesterona e a libertação mensal de
um óvulo a partir dos ovários (ovulação). Nos homens, a LH estimula a produção de
testosterona, e a FSH a produção de esperma, ambas nos testículos.
Figura B26 – Controlo do sistema hipotálamo-hipófise da secreção de LH, FSH e testosterona
34
B.3 Síntese de EAA’s
Como foi referido na secção anterior, a testosterona é a principal hormona
androgénica segregada no organismo humano, conferindo simultaneamente efeitos
androgénicos e anabólicos. Alterações efectuadas (figura B27) na estrutura molecular desta
hormona endógena deram origem a uma grande variedade de compostos análogos com uma
actividade anabólica melhorada face à co-existente androgénica (tabela B3). Alguns destes
compostos, apesar de não se encontrarem legalizados em Portugal, são muitas vezes
adquiridos pela internet. Outros, que derivam da biossíntese da testosterona, e por isso serem
considerados de origem endógena, são comercializados com a designação de suplementos
nutricionais, como é o caso do desidroepiandrosterona (DHEA), do androstenediol, da
androstenediona, 19-norandrostenediona, 1-testosterona, boldenona, e prostanozolol (tabela
B2).
Tabela B2 – Nomes comerciais de alguns EAA proibidos pela WADA para o ano de 2008
Nome do EAA (trivial)
Bolasterona
Boldenona
Calusterona
Clorodeshidrometiltestosterona
Clostebol
Danazol*
Desoximetiltestosterona
Fluoximesterona
Furazabol
Mestanolona
Mesterolona*
Metandienona
Metandriol
Metenolona
Metiltestosterona
Nandrolona*
Norboletona
Noretandrolona
Oxandrolona
Oximesterona
Oximetolona
Estanozolol
Estembolona
Testosterona
Tetrahidrogestrinona 7
Trenbolona
Gestrinona
Desidroepiandrosterona**
Androstenediol**
Nome comercial (exemplos)
Myagen; Methosarb
Boldane;Equipoise
Methosarb; Riedemil
Oral-Turanibol
Steranabol; Test-Anabol
Danastrol
Madol
Ultandren; Halotestin
Frazalon; Miotolon
Andoron; Notandron
Proviron; Mestoranum
Dianabol; Danabol
Diandren; Crestabolic
Primobolan; Nibal
Android; Metandren
Deca-Durabolin; Anabolicus
Genabol
Nilevar
Anavar; Lonavar
Oranabol; Theranabol
Anapolon; Adroyd
Stromba; Winstrol
Anatrofin; Stenobolone
Primoteston; Testogel
“The Clear”
Finajet; Parabolan
Dimetriose
DHEA
Andro Fuel (Twinlab)
*Esteróides comercializados legalmente em Portugal (o nome pelo qual são comercializados encontra-se a verde)
**Esteróides comercializados sob a designação de produtos naturais
35
Tabela B3 – Razão anabólica:androgénica dos EAA mais frequentemente utilizados no desporto
Nome do EAA (trivial)
Nandrolona
Estanozolol
Oxandrolona
Metandienona
Fluoximesterona
Testosterona; metiltestosterona
Razão anabólica:androgénica
30:1
10:1
10:1
3:1
2:1
1:1
Figura B27 – Modificações estruturais nos anéis A e B da testosterona capazes de aumentar a sua actividade anabólica
A substituição com grupos alquilo (metilo ou etilo) no C-17 permite aumentar a
actividade do esteróide sobretudo quando este é administrado via oral devido ao
impedimento estereoquímico exercido sobre o grupo hidroxilo. Este efeito protege o grupo
hidroxilo de sofrer mais rapidamente reacções de conjugação com ácido glucurónico ou de
formação de sulfato. Estas reacções metabólicas, têm por objectivo inactivar
farmacologicamente substâncias estranhas ao organismo (xenobióticos), sendo que a
introdução de grupos hidrofílicos favorece a sua excretabilidade através da urina. São
exemplos de análogos 17α-alquilados a metiltestosterona, a noretandrolona, a
fluoximesterona, o danasol, a oxandrolona e o estanozolol. A adição de um grupo metilo no C1 também permite obter melhoras na actividade oral dos esteróides, como a metenolona e a
mesterolona.
Nas administrações por via parentérica, isto é por via que não inclua o tracto
gastrointestinal (p.e. injecções intramusculares) é essencial que a absorção (e assim a acção)
do xenobiótico seja mais prolongada, não se limitando apenas aos locais vizinhos da
administração. Como tal, efectua-se a esterificação do grupo 17β-hidroxilo utilizando um
ácido, obtendo-se assim um composto análogo com maior lipofilicidade. Na formulação do
36
análogo esterificado utiliza-se um óleo que permita a sua solubilização. A velocidade de
absorção está então dependente quer do tamanho da cadeia lateral do ácido utilizado quer do
coeficiente de partição entre o óleo e o plasma. A hidrólise do grupo éster para regenerar o
composto activo hidroxilado é feita na corrente sanguínea através da acção de enzimas
esterases. Exemplos de análogos normalmente administrados como ésteres são a nandrolona
(na forma de decanoato) a testosterona (na forma de propionato ou enantato) e a metenolona
(na forma de enantato).
Os três EAA de origem endógena (DHEA, androstenediona e testosterona) cuja
biossíntese foi mencionada na secção anterior, assim como outros de origem exógena (p.e. o
metandriol, a metiltestosterona, e a metanedienona) podem ser obtidos de uma forma semisintética a partir da dioscina, uma saponina esteroidal proveniente de uma família de plantas
denominada Dioscoreaceae. A dioscina, por hidrólise ácida origina a diosgenina, que como se
pode ver pela figura apresenta um espirocetal no C-22.
Figura B28 – Formação da diosgenina por hidrólise ácida da dioscina
A remoção da porção espirocetal é feita por um processo denominado degradação de
Marker. Este processo envolve um tratamento inicial da diosgenina com anidrido acético que
leva à formação de um diacetato (por acetilação dos hidroxilos ligados ao C-26 e C-3) à
abertura do espirocetal, e à formação de uma ligação dupla no anel E (entre os carbonos C-20
e C-22. Seguidamente, esta ligação é selectivamente oxidada gerando-se um produto
intermediário com uma cadeia lateral ligada ao C-16 do anel E através de um grupo éster. Este
grupo é facilmente hidrolisado a álcool, e o álcool desidratado, dando origem a um produto
com uma cetona α,β-insaturada, que por ataque nucleófilo com hidroxilamina é transformada
numa oxima. Na presença de um cloreto de sulfonilo em piridina, a oxima sofre um rearranjo
de Beckmann dando origem a uma amida. A hidrólise da amida dá origem a uma enamina, que
por tautomerização gera uma imina, a qual por sua vez é hidrolizada a cetona. Finalmente, por
hidrólise do éster ligado ao C-3, é possível obter a desidroepiandrosterona (DHEA). Como se
pode observar pela figura, a androstenediona e a testosterona podem ser obtidas com um
bom rendimento, a partir do DHEA, utilizando levedura. A introdução do grupo metilo no C-17
para produzir metandriol, metiltestosterona e metanedienona é feita por ataque nucleófilo ao
carbonilo do DHEA com reagente de Grignard.
37
Figura B29 – Processo de síntese conducente a alguns EAA de origem endógena (DHEA, androstenediona e testosterona) e de
origem exógena (metandriol, metiltestosterona e metandienona)
38
B.4 Mecanismos de acção dos EAA’s
Em doses terapêuticas, tanto a testosterona como outros EAA´s sintéticos dela
derivados actuam sobre o organismo humano, ligando-se a receptores de androgénios
presentes no citoplasma das células. O complexo receptor-esteróide formado é então
translocado para o núcleo onde se liga ao DNA, permitindo a transcrição do RNA mensageiro.
Este por sua vez determina a síntese das proteínas necessárias para a manifestação dos efeitos
androgénicos e anabólicos dos esteróides. Seguem-se alguns exemplos da utilização
terapêutica de EAA’s no tratamento de doenças crónicas.
Hipogonadismo – Preparações farmacêuticas contendo ésteres de
testosterona (propionato, cipionato e enantato), metiltestosterona e
fluoximesterona são utilizados para aumentar a secreção endógena de
androgénios em homens hipogonadais.
Distúrbios ginecológicos – Alguns EAA’s, como o danazol, são utilizados no
tratamento da endometriose. Por vezes os EAA’s podem ser administrados em
combinação com estrogénios em terapias de reposição hormonal.
Infertilidade – A administração de testosterona pode ser utilizada para
bloquear a actividade gonadal em homens durante terapias antineoplásicas.
Puberdade tardia – O enantato de testosterona é utilizado, por via
intramuscular, em jovens em puberdade tardia e de baixa estatura.
Osteoporose – São utilizados EAA’s isoladamente ou em combinação com
estrogénios.
Artrite reumatóide – Utilizam-se ésteres de testosterona como o undecilato de
testosterona com o objectivo de reduzir o nível sérico do factor reumatóide
(IgM).
Para administrações de EAA’s em doses supra-terapêuticas são propostos diversos
modelos de actuação. Um desses modelos, proposto por Mottram e George (em 2000) e Karila
(em 2003), sugere que, em concentrações elevadas, os EAA’s competem com os
glucocorticosteróides pelos receptores de glucocorticosteróides, comportando-se como
antagonistas competitivos. Daqui resulta uma supressão da resposta desencadeada por
aqueles receptores ou seja a supressão do catabolismo proteico. Esta redução no catabolismo
proteico provoca um efeito miotrofico sobre a musculatura estriada esquelética, sendo a razão
pela qual são utilizadas doses supra-fisiológicas de esteróides derivados da testosterona.
Contudo, a estas doses estão também associados efeitos tóxicos.
Efeitos tóxicos sobre o sistema cardiovascular:
- Enfarte do miocárdio, derivado da elevada expressão de Tromoxano A2 (e
consequente aumento de agregação plaquetária);
- Hipertensão arterial, provavelmente devido ao aumento da retenção de
líquidos ou do volume plasmático;
- Hiperlipidemia, derivado da redução dos níveis de HDL e aumento dos níveis
de LDL, o que provoca um aumento da razão LDL/HDL que é tida como um
39
parâmetro que determina o risco de aparecimento de doenças vasculares,
como a arteriosclerose.
Efeitos tóxicos sobre o sistema endócrino:
- Diabetes;
- Hipogonadismo masculino. A utilização prolongada e em doses suprafisiológicas de EAA provoca por retro alimentação negativa uma redução
significativa na actividade do sistema hipotálamo-hipófise na produção de LH e
FSH. Esta redução mantém-se até quatro meses após a descontinuação da
administração. Como resultado, neste período observa-se uma diminuição do
volume de esperma, no número e motilidade de espermatozóides, e da libido.
- Ginecomastia (desenvolvimento do tecido mamário). Durante a
administração há uma sobre expressão da enzima aromatase, responsável pela
transformação dos androgénios em estrogénios (figura B24). Essa expressão
mantém-se mesmo após a descontinuação da administração de EAA’s,
transformando a pouca testosterona agora produzida naturalmente (devido ao
hipogonadismo) em estradiol, que por sua vez proporciona o desenvolvimento
do tecido mamário.
- Redução dos níveis séricos de tiroxina.
Efeitos tóxicos sobre o sistema hepático:
- Elevação dos níveis séricos das aminotransferases ALT e AST;
- Tumores hepáticos.
Efeitos sobre o comportamento:
- Sintomas maníaco-depressivos;
- Agressividade, criminalidade violenta e suicídio;
- Dependência.
40
B.5 Detecção de EAA’s no controlo anti-doping
Actualmente, a técnica por excelência que é utilizada na detecção e quantificação de
EAA’s em amostras biológicas é a cromatografia gasosa acoplada à espectrometria de massa
(GC-MS). Enquanto através da cromatografia se efectua a separação dos vários componentes
presentes na matriz biológica, pela espectrometria de massa é possível obter informações
sobre as características estruturais de cada componente, por meio da abundância de cada ião
(m/z) seu gerado.
Figura B30 – Processos de separação cromatográfica e detecção por espectrometria de massa
A urina é na grande maioria dos casos, a matriz utilizada para a verificação de EAA’s,
visto que é obtida por um método de colheita não invasivo quando comparada com o sangue,
além de permitir a obtenção de um grande volume de amostra. Contudo há que ter em conta
que a maioria dos esteróides é extensamente metabolizada, sofrendo conjugação com os
ácidos glucurónico e sulfúrico. Assim, o desenvolvimento de protocolos de análise deve ser
precedido de estudos de metabolização, para caracterizar quais os metabolitos unirários
passíveis de serem reveladores de abuso de EAA’s. A tabela da página seguinte mostra alguns
dos esteróides mais utilizados e os seus metabolitos excretados na urina.
41
Tabela B4 – EAA de utilização mais frequente e os seus metabolitos excretados na urina.
Esteróides
Nantrolona
Estanozolol
Metiltestosterona
Metenolona
Oxandrolona
Noretandrolona
Fluoximesterolona
Principais substâncias excretadas na urina (esteróide inalterado
e/ou metabolito(s)
19-androsterona;
19-noretiocolanolona;
19-norepiandrosterona.
3’-hidroxiestanozolol;
3’-hidroxi-17-epiestanozolol;
4β-hidroxiestanozolol;
16β-hidroziestanozolol;
16α-hidroxiestanozolol.
17α-metil-5α-androstano-3α,17β-diol;
17β-metil-5α-androstano-3α,17α-diol;
17α-metil-5β-androstano-3α,17β-diol;
17β-metil-5β-androstano-3α,17α-diol.
Metenolona;
3α-hidroxi-1-metileno-5α-androstano-17-ona.
Oxandrolona;
17-epioxandrolona.
17α-etil-5β-estrano-3α,17β-diol
9α-fluoro-17α-metil-androst-4-eno-3α,6β,11β-triol;
6β-hidroxifluoximesterona;
9α-fluoro-17α-metil-5β-androstano-3α,6β,11β-triol.
Antes de analisada, a amostra urinária tem de ser devidamente preparada por forma a que
seja garantida a maior exactidão da determinação. Habitualmente é empregue o seguinte
procedimento:
1- Extracção em fase sólida – para remover compostos inorgânicos que possam inibir a
actuação de enzimas utilizadas adiante. Esta extracção é feita através de resina XAD-2
ou de colunas C18.
2- Extracção líquido-líquido – para remover esteróides não conjugados, utilizando como
solvente orgânico, o dietil éter ou o t-butil metil éter.
3- Hidrólise enzimática de esteróides (ou seus metabolitos) conjugados ao ácido
glucurónico, utilizando a enzima β-glucuronidase de Escherichia coli.
4- Extracção líquido-líquido- para extrair os esteróides para uma fase orgânica seca,
sendo o solvente orgânico igual ao que foi utilizado na última extracção.
5- Derivação, que tem como objectivo aumentar a estabilidade térmica e a volatilidade
dos esteróides que serão analisados no passo seguinte pela técnica de GC-MS, fazendo
reagir os grupos hidroxilos com um agente de derivação. O agente mais utilizado é o nmetil-n-trimetilsililtrifluoroacetamida (MSTFA), que tem a vantagem de poder ser
utilizado como solvente e assim ser introduzido directamente no aparelho de GC-MS.
Contudo, o uso somente de MSTFA não é efectivo na silinização de esteróides que
apresentem grupos hidroxilo ligados ao C-17, pelo que se torna necessário adicionar à
42
solução iodeto de amónio e um estabilizador (como o etanotiol). O estabilizador não é
mais do que um agente redutor que evita a formação de iodeto por acção da luz.
6- Injecção da amostra no aparelho de GC-MS. Cada metabolito ou esteróide inalterado
presente na urina (após ser derivado) apresenta um ou mais iões característicos m/z.
Assim a sua presença pode ser monitorizada isoladamente operando o espectrómetro
de massa no modo SIM (single ion monitoring).
A razão testosterona/epitestosterona (T/E) é um parâmetro que desde 1983 é utilizado
para detectar a utilização de testosterona, e mais recentemente alguns dos seus percursores e
derivados sintéticos, na urina de atletas. O valor de T/E é medido com base na concentração
dos metabolitos de fase II da testosterona e da epitestosterona excretados, que são
respectivamente, o glucuronato de testosterona e o glucuronato de epitestosterona. Apesar
da sua ampla utilização, este parâmetro revelou ser afectado por diversos factores dando
origem ao aparecimento de falsos positivos e falsos negativos. Antes de mais convém recordar
que o valor de T/E esperado obter da urina de um indivíduo adulto é 1. A WADA declara que
valores acima de 4 podem ser indicativos de utilização daqueles esteroides, contudo deverão
ser realizados novos testes de despistagem para se terem certezas. Os factores que poderão
contribuir para variações do valor de T/E são os seguintes:
Factores de Origem Endógena:
- Idade;
- Doenças endocrinológicas;
- Origem étnica;
- Ciclo menstrual;
- Gravidez;
- Ciclo circadiano;
- Exercício físico.
Factores de Origem Exógena:
- Utilização de contraceptivos orais;
- Utilização de Cetoconazole (agente anti-fúngico);
- Consumo de etanol;
- Utilização de esteroides androgénicos anabolizantes;
Dado o âmbito do presente trabalho, irei referir-me apenas à utilização de EAA’s como a
única causa de alterações nos valores de T/E detectados em numa análise de urina por GC-MS.
Como foi referido anteriormente, o DHEA, a androstenediona e o androstenediol são
precursores naturais da testosterona e apesar de constarem da lista de substâncias banidas,
encontram-se comercializados sob a designação de suplementos nutricionais. Estes próhormonais de administração oral são bastante solicitados por atletas que desejam aumentar
força e tamanho muscular. Contudo, estudos científicos levados a cabo por Brown et al (2006)
demonstram que a sua eficácia é limitada devido essencialmente ao extenso metabolismo de
43
primeira passagem, exercido sobretudo pelas enzimas hepáticas. O facto destes esteróides
serem rapidamente excretados através dos rins obriga a que a sua detecção seja efectuada
poucas horas depois da administração. A detecção consta na maioria das vezes num aumento
da razão T/E devido ao um ligeiro aumento da testosterona total, mantendo-se a
epitestosterona inalterada. Como nos indivíduos do sexo feminino a testosterona endógena
plasmática corresponde a aproximadamente 1/10 da que é encontrada nos indivíduos do sexo
masculino, um aumento ainda que ligeiro daquela hormona (proveniente da conversão de um
pró-hormonal) causa um aumento significativo da testosterona total, e por extensão do valor
da razão T/E.
Após a descontinuação da administração de EAA’s em doses supra-terapêuticas regista-se,
como vimos, um estado temporário de hipogonadismo em indivíduos do sexo masculino e
feminino, resultado da supressão da produção de testosterona ao nível dos testículos e
ovários, respectivamente. Este estado de hipogonadismo é identificado por uma diminuição de
excreção de testosterona e por alterações na excreção de epiestosterona. A produção e
excreção de epitestosterona é extensivamente suprimida quando o EAA utilizado apresenta
fraca capacidade de ligação a receptores de androgénio (ou seja razão anabólica/androgénica
superior a 2). Neste caso assiste-se a uma diminuição da razão T/E. Caso o EAA apresente boa
afinidade pelos receptores de androgénios, a produção e excreção daquele esteróide
permanece constante, da qual resulta um aumento do parâmetro T/E.
Apesar da epitestosterona não apresentar qualquer actividade anabolizante, quando
administrada juntamente com a testosterona permite manipular a razão T/E, levando ao
aparecimento de falsos negativos. Devido ao facto de após a glucuronização (metabolismo de
fase II) 1% da testosterona e 30% da epitestosterona serem excetados, a administração de
testosterona e epitestosterona numa proporção de 30:1 não provoca qualquer alteração no
valor do parâmetro T/E. Por esta razão a epitestosterona é considerada um agente mascarante
esteroidal, fazendo parte da lista de substâncias proibidas pela WADA. A norte americana
BALCO (Bay Area Laboratory Co-operative), esteve recentemente envolvida em escândalos
relacionados com o fornecimento de preparados farmacêuticos à base de esteróides a atletas
olímpicos. Um desses preparados, o “The Cream”, contém precisamente epitestosterona e
testosterona sendo administrado transdermicamente.
Exemplo: Detecção do Estanozolol (17β-hydroxy-17α-methyl-5α-androstano[3,2-c]pyrazole)
Como se pode ver pela tabela B4, o estanozolol é um dos
EAA’s de origem exógena mais utilizados e que sofre uma
extensa metabolização. Os seus metabolitos mais importantes
(16αe
16β-hidroxiestanozolol
ou
16-OHStan,
3’hidroxiestanozolol ou 3’-OHStan, e 4β-hidroxiestanozolol ou 4βOHStan) encontrados na fracção conjugada da urina, são
durante a preparação da amostra hidrolisados através de uma
preparação de enzimas β-glucuronidase e sulfatase.
Na figura seguinte, mostra-se na parte superior (A) o traçado de um cromatograma de
corrente iónica total relativo a uma amostra de urina complexa de um atleta, contendo
metabolitos do estanozolol. Na parte inferior encontra-se representado os traçados SIM
44
(single ion monitoring) correspondentes a dois iões característicos (pré-seleccionados) dos
metabolitos 3’-OHStan e 4β-OHStan. Estes foram previamente derivados pela acção de
iodotrimetilsilano
e
N-metil-N-trimetilsilil-trifluoroacetamida,
para
produzir
os
correspondentes derivados trimetilsililados. Para o 3’-OHStan encontramos os iões
característicos de m/z 559,30 e 544,30, enquanto para o 4β-OHStan temos os iões de m/z
560,70 e 545,70.
Apesar de a urina ser a matriz normalmente usada para a detecção de doping por
estanozolol, o facto de o atleta poder receber a droga várias semanas antes da competição,
pode ter como consequência que a sua detecção nesse meio possa já ser muito difícil, ou
mesmo impossível, na altura em que é testado. Em contrapartida, os pêlos e o cabelo
pigmentado revelam-se uma matriz mais permanente para a detecção deste esteróide. Isto
porque o anel pirazole do estanozolol estabelece com o pigmento polimérico e polianiónico do
cabelo, a melanina, uma associação estabilizadora com carácter iónico.
Figura B31 – Detecção de metabolitos do estanozolol: (A) cromatograma de corrente iónica total de uma amostra de urina. (B)
traçados SIM para o 3’-OHStan e 4β-OHStan.
45
Referências Bibliográficas
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