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Efecto de la inhibición de los receptores dopaminérgicos D2 centrales en la “atenuación” ventilatoria durante la exposición

prolongada a la hipoxia

José Luis Macarlupú, Rosa Cardenas, Francisco Villafuerte, Fabiola León-Velarde

HAPPOM 2007

Laboratorio de FisiologLaboratorio de Fisiologíía Comparada (ex Laboratorio de Transporte de Oxigeno) a Comparada (ex Laboratorio de Transporte de Oxigeno)

Instituto de Investigaciones de Altura. Departamento de CienciasInstituto de Investigaciones de Altura. Departamento de Ciencias BiolBiolóógicas y Fisiolgicas y Fisiolóógicas. gicas. Universidad Peruana Cayetano Heredia.Universidad Peruana Cayetano Heredia.

ProgramaPrograma ALFAALFA--20072007LimaLima--PerPerúú

Ventilación

Sistema Respiratorio y EquilibrioAcido-Base

• Ecuación de Henderson-Hasselbach:

• Cambios en la PCO2 causan cambios en [H+] por acciónde masas.– Aumenta PCO2 acidosis respiratoria– Disminuye PCO2 alkalosis respiratoria.

CO H O H CO H HCO2 2 2 3 3+ ← →⎯ ⎯ ⎯ ⎯ ⎯ ⎯⎯ ← →⎯ ++ −Carbonic Anhydrase

pHHCO

PCO= +

⋅

−

6 10 03

3

2

. log[ ]

( . )

La acción inmediata de la hipoxia de altura :

La estimulación de los quimioreceptores carotídeos

con dos consecuencias ...- hiperventilación- activación del sistema adrenérgico

Depresión Ventilatoria Hipóxica(DVH)

•Es la disminución de la respuesta ventilatoria a la hipoxia cuando ésta se prolonga de 5 – 30 min..

Aclimatación ventilatoria a la hipoxia

• Se piensa que la modulación de las vías dopaminérgicas contribuye a los cambios ventilatorios observados durante la AVH.

• La activación dopaminérgica en los D2-R causa la inhibición de la descarga de los CC así como también una disminución en la ventilación.

• La hipoxia estimula la liberación de dopamina (DA) en las células de tipo I en los CC pero a la vez causa una disminución en la abundancia del ARNm de los D2-R permitiendo de este modo el aumento progresivo de la ventilación durante la AVH.

Atenuación de la RVH

• También se observa en pacientes con enfermedadesrespiratorias crónicas.

• En humanos es una respuesta adquirida, pero ?con un componente genético?

• Posibles mecanismos:– La hipoxia induce cambios en los CC (Weil, 1986)

cambia la sensibilidad al O2 de los CCla sensibilidad del SNC a los estímulos de los CC (Powell, 1998)

– Aumenta la inhibición dopaminérgicaen los CC (Weil, 1986)

• Se conoce que después de 8 días de exposición a hipoxia la abundancia del ARNm de D2-R aumenta y en conjunto con el incremento en la concentración de DA la inhibición de la descarga de los CC es reestablecida.

• Estudios han mostrado que humanos y animales expuestos crónicamente a la hipoxia presentan hipertrofia e hiperplasia de la células del tipo I en los CC con una producción incrementada de DA en dichas células.

• A diferencia del rol inhibitorio de la DA en los CC, en el SNC la DA juega un rol excitatorio. En el SNC, la activación de los receptores D2-R estimula la ventilación en condiciones normoxicas actuando principalmente sobre la frecuencia respiratoria y facilita la transducción de los incrementos en el impulso quimioaferente de los CC durante la RVH.

• La hipoxia incrementa [DA] en el núcleo tracto solitario caudal, la principal región de sinapsis para la fibras aferentes de los CC, y se ha postulado que la hipoxia crónica incrementa el efecto facilitatorio de los D2-R en la sensibilidad del SNC en la RVH contribuyendo a la AVH (Powell F y col. 2000)

• La facilitación mediada por los D2-R en el SNC podría mantener los niveles ventilatorios en hipoxia a pesar de la inhibición dopaminérgicade los CC. Sin embargo, una vez que la “atenuación” ventilatoria esta claramente establecida, poco se conoce acerca del rol de los mecanismos periféricos y centrales durante la hipoxia crónica.

Un artículo publicado en Respiration Physiology and neurobiology:

Gamboa J, Macarlupú JL, Rivera M, Monge-C, León Velarde. Effect of domperidone on ventilation and polycytemia after 5 weeks of chronic hypoxia in rats. Respiratory Physiology and Neurobiology 135 (2003) 1-8

Se observo el efecto de la Se observo el efecto de la domperidonadomperidona sobre la sobre la ““atenuaciatenuacióónn”” ventilatoria que ventilatoria que ocurre luego de la exposiciocurre luego de la exposicióón prolongada a la hipoxia (35 dn prolongada a la hipoxia (35 díías)as)

Resultados: Effect of domperidone on ventilation and polycytemia after 5 weeks of chronic hypoxia in rats.

GamboaGamboa J et al. J et al. RespResp PhysiolPhysiol and Neurobiology, 2003and Neurobiology, 2003

ObjetivosObjetivo Principal:

Determinar el rol de los receptores dopaminérgicos D2 del SNC en la “atenuación” ventilatoria durante la exposición prolongada a la hipoxia.

• Estudiar el efecto diferencial de la domperidona y el haloperidol, dos antagonistas dopaminérgicos con acción periférica y periférica/central respectivamente [8, 9, 12, 24].

Materiales y MétodosEl presente estudio se realizó en el Laboratorio de Fisiología Comparada (Ex Laboratorio de Transporte de Oxigeno), Universidad Peruana Cayetano Heredia

Animales

Grupo control:

Seis ratas adultas machos (cepa Holzman) de diez a doce semanas de edad, expuestas a hipoxia crónica intermitente en cámara hipobárica *

Grupo experimental:

1. Grupo Domperidona: Seis ratas adultas machos (cepa Holzman) de diez a doce semanas de edad, expuestas a hipoxia crónica en cámara hipobárica *

2.Grupo Haloperidol: Seis ratas adultas machos (cepa Holzman) de diez a doce semanas de edad, expuestas a hipoxia crónica en cámara hipobárica *

* Condiciones hipóxicas: (PB= 433 Torr; PIO2= 90.9 Torr)

Laboratorio de Transporte de Oxigeno

Cámara Hipobárica

Materiales y MétodosMedidas ventilatoriasPletismografía

La medida de la ventilación fue realizada con una modificación de la técnica pletismógrafica descrita por Droubaugh y Fenn.Se utilizó una cámara pletismográfica (vol = 3000 ml )

• La temperatura de la cámara fue mantenida entre 22 y 25 °C.

• Las lecturas fueron realizadas después de 30 minutos de expuesto cadaanimal a la cámara pletismografica, y dependiendo cada nivel de hipoxia.

Cámara Pletismográfica

Materiales y Métodos

• La cámara se transformó en un pletismografo y se registrarón las modificaciones de la presión en un registrador por un tiempo de 15 a 20 segundos.

• El volumen tidal ( Vt ) se calculó con la ecuación de Droubaugh y Fenn

VT = P/PK . VK * [ TA (PB-PC) / [TA (PB-PC) - TC ( PB-PA + P )] ]

Materiales y Métodos

• La medida de la ventilación fue calculada con la fórmula VE = Vt . Fr

• La medida de la ventilación se realizó en condicionesde normoxia (FIO2=0.21 ) y en Hipoxia ( FIO2= 0.11 y 0.8 )

• Después de la medida de la ventilación se realizó la medida de la Hb y Hto.

Pletismografía en ratas

Registros de VE en ratas

Registros de VE en ratas

Registros de VE en ratas

Resultados: Hemoglobina (g/dl)

18.00

18.50

19.00

19.50

20.00

20.50

21.00

21 días

Hem

oglo

bina

(g/d

l)

Hx Control Hx Domperidona Hx Haloperidol

**

Resultados

0

500

1000

1500

2000

2500

VE 11%O2 VE hx8%O21min

VE hx8%O25min

VE hx8%O210min

VE hx8%O215min

VE hx8%O220min

VE hx8%O225min

VE hx8%O230min

Tiempo hipoxia (min)

Vent

iaci

ón (l

/min

/kg)

HX CONTROL HX DOMPERIDONA 14d

Resultados

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

VE 11%O2 VE hx8%O21min

VE hx8%O25min

VE hx8%O210min

VE hx8%O215min

VE hx8%O220min

VE hx8%O225min

VE hx8%O230min

Tiempo hipoxia (min)

Ven

tilac

ión

(l/m

in/k

g)HX CONTROL HX DOMPERIDONA 21d

Resultados

0

500

1000

1500

2000

2500

VE 11%O2 VE hx8%O21min

VE hx8%O25min

VE hx8%O210min

VE hx8%O215min

VE hx8%O220min

VE hx8%O225min

VE hx8%O230min

Tiempo hipoxia (min)

Ven

tilac

ión

(l/m

in/k

g)HX CONTROL HX HALOPERIDOL 21d

Resultados

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

VE 11%O2 VE hx8%O21min

VE hx8%O25min

VE hx8%O210min

VE hx8%O215min

VE hx8%O220min

VE hx8%O225min

VE hx8%O230min

Tiempo hipoxia (min)

Ven

tilac

ión

(l/m

in/k

g)

HX DOMPERIDONA 21d HX HALOPERIDOL 21d

Resultados

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

VE 11%O2 VE hx8%O21min

VE hx8%O25min

VE hx8%O210min

VE hx8%O215min

VE hx8%O220min

VE hx8%O225min

VE hx8%O230min

Tiempo hipoxia (min)

Ven

tilac

ión

(l/m

in/k

g)

HX CONTROL HX DOMPERIDONA 21d HX HALOPERIDOL 21d

Resultados: Frecuencia Respiratoria

0.00

20.00

40.00

60.00

80.00

100.00

120.00

140.00

160.00

FR 21%O2 FR hx8%O21min

FR hx8%O25min

FR hx8%O210min

FR hx8%O215min

FR hx8%O220min

FR hx8%O225min

FR hx8%O230min

Tiempo hipoxia (min)

Frec

uenc

ia re

spira

toria

HX CONTROL HX DOMPERIDONA 21d HX HALOPERIDOL 21d

Resultados: Frecuencia Respiratoria

0.00

20.00

40.00

60.00

80.00

100.00

120.00

140.00

160.00

FR 21%O2 FR hx8%O21min

FR hx8%O25min

FR hx8%O210min

FR hx8%O215min

FR hx8%O220min

FR hx8%O225min

FR hx8%O230min

Tiempo hipoxia (min)

Frec

uenc

ia re

spira

toria

HX DOMPERIDONA 21d HX HALOPERIDOL 21d

Futuros Estudios

• Estudiar el tratamiento crónico de estas drogas y su efecto en el sistema cardiovascular y otros.

• Estudiar otros tipos de dosis.

Agradecimientos

• HAPPOM - ALFA Program.• Fondo Concursable. Universidad Peruana

Cayetano Heredia• Laboratorio de Transporte de Oxígeno, Instituto de

Investigación de Altura, Universidad Peruana Cayetano Heredia, Lima, Perú

• Sandra Yucra

Gracias