Efecto de la inhibición de los receptores dopaminérgicos D2

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 Fisiología Comparada (ex Laboratorio de Transporte de Oxigeno)
Instituto de Investigaciones de Altura. Departamento de Ciencias Biológicas y Fisiológicas.
Universidad Peruana Cayetano Heredia.
Programa ALFA-2007
Lima-Perú
Ventilación
Sistema Respiratorio y Equilibrio
Acido-Base
C arbonic A nhydrase
CO 2 + H 2O ← ⎯ ⎯ ⎯ ⎯ ⎯ ⎯
⎯ → H 2 C O 3 ←⎯ → H
+
+ HCO 3 −
• Ecuación de Henderson-Hasselbach:
[ H CO 3 − ]
pH = 6 .1 + log
( 0 . 03 ) ⋅ PCO2
• Cambios en la PCO2 causan cambios en [H+] por acción
de masas.
– Aumenta PCO2
– Disminuye PCO2
acidosis respiratoria
alkalosis respiratoria.
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 enfermedades
respiratorias crónicas.
• En humanos es una respuesta adquirida, pero ?con un
componente genético?
• Posibles mecanismos:
– La hipoxia induce cambios en los CC (Weil, 1986)
Î cambia la sensibilidad al O2 de los CC
Ð la sensibilidad del SNC a los estímulos de los CC (Powell, 1998)
– Aumenta la inhibición dopaminérgica
en 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 dopaminérgica
de 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 domperidona sobre la “atenuación” ventilatoria que
ocurre luego de la exposición prolongada a la hipoxia (35 días)
Resultados: Effect of domperidone on ventilation and polycytemia after 5 weeks of
chronic hypoxia in rats.
Gamboa J et al. Resp Physiol and Neurobiology, 2003
Objetivos
Objetivo 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 Métodos
El 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 Métodos
Medidas ventilatorias
Pletismografía
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 cada
animal 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 condiciones
( FIO2= 0.11 y
de normoxia (FIO2=0.21 ) y en Hipoxia
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)
Hx Control
Hx Domperidona
Hx Haloperidol
Hemoglobina (g/dl)
21.00
20.50
20.00
*
*
19.50
19.00
18.50
18.00
21 días
Resultados
HX CONTROL
HX DOMPERIDONA 14d
2500
Ventiación (l/min/kg)
2000
1500
1000
500
0
VE 11%O2
VE hx8%O2
1min
VE hx8%O2
5min
VE hx8%O2
10min
VE hx8%O2
15min
Tiempo hipoxia (min)
VE hx8%O2
20min
VE hx8%O2
25min
VE hx8%O2
30min
Resultados
HX CONTROL
HX DOMPERIDONA 21d
3000
Ventilación (l/min/kg)
2500
2000
1500
1000
500
0
VE 11%O2
VE hx8%O2
1min
VE hx8%O2
5min
VE hx8%O2
10min
VE hx8%O2
15min
Tiempo hipoxia (min)
VE hx8%O2
20min
VE hx8%O2
25min
VE hx8%O2
30min
Resultados
HX CONTROL
HX HALOPERIDOL 21d
2500
Ventilación (l/min/kg)
2000
1500
1000
500
0
VE 11%O2
VE hx8%O2
1min
VE hx8%O2
5min
VE hx8%O2
10min
VE hx8%O2
15min
Tiempo hipoxia (min)
VE hx8%O2
20min
VE hx8%O2
25min
VE hx8%O2
30min
Resultados
HX DOMPERIDONA 21d
HX HALOPERIDOL 21d
3000
Ventilación (l/min/kg)
2500
2000
1500
1000
500
0
VE 11%O2
VE hx8%O2
1min
VE hx8%O2
5min
VE hx8%O2
10min
VE hx8%O2
15min
Tiempo hipoxia (min)
VE hx8%O2
20min
VE hx8%O2
25min
VE hx8%O2
30min
Resultados
HX CONTROL
HX DOMPERIDONA 21d
HX HALOPERIDOL 21d
3000
Ventilación (l/min/kg)
2500
2000
1500
1000
500
0
VE 11%O2
VE hx8%O2
1min
VE hx8%O2
5min
VE hx8%O2
10min
VE hx8%O2
15min
Tiempo hipoxia (min)
VE hx8%O2
20min
VE hx8%O2
25min
VE hx8%O2
30min
Resultados: Frecuencia Respiratoria
HX CONTROL
HX DOMPERIDONA 21d
HX HALOPERIDOL 21d
160.00
Frecuencia respiratoria
140.00
120.00
100.00
80.00
60.00
40.00
20.00
0.00
FR 21%O2
FR hx8%O2 FR hx8%O2 FR hx8%O2 FR hx8%O2 FR hx8%O2 FR hx8%O2 FR hx8%O2
1min
5min
10min
15min
20min
25min
30min
Tiempo hipoxia (min)
Resultados: Frecuencia Respiratoria
HX DOMPERIDONA 21d
HX HALOPERIDOL 21d
160.00
Frecuencia respiratoria
140.00
120.00
100.00
80.00
60.00
40.00
20.00
0.00
FR 21%O2
FR hx8%O2 FR hx8%O2 FR hx8%O2 FR hx8%O2 FR hx8%O2 FR hx8%O2 FR hx8%O2
1min
5min
10min
15min
20min
25min
30min
Tiempo hipoxia (min)
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