Resumen Introducción: Rhinella schneideri está ampliamente distribuida en Suramérica y su veneno es caracterizado por inducir cardiotoxicidad y neurotoxicidad. Objetivo: En este trabajo, investigamos estrategias farmacológicas para atenuar la neurotoxicidad periférica inducida por el veneno de R. schneideri en preparaciones neuromusculares de aves. Métodos: Los experimentos fueron realizados usando preparaciones de biventer cervicis de pollos sometidas a estimulación de campo para el registro de las contracciones musculares o expuestas a la acetilcolina y al cloruro de potasio para la respuesta contractural. Resultados: El veneno (10 µg/ml) provocó un bloqueo neuromuscular completo en las preparaciones después de aproximadamente 70 min de incubación (tiempos para 50 y 90 % de bloqueo: 15 ± 3 min y 40 ± 2 min, respectivamente; P < 0.05, N = 5); las contracturas en respuesta a la acetilcolina y el KCl exógenos no fueron afectadas por el veneno, indicando que no hay una interacción especifica con receptores postsinápticos o miotoxicidad respectivamente. El bloqueo neuromuscular causado por el veneno (10 µg/ml) no fue prevenido por la heparina (5 y 150 UI/ml) bajo condiciones pre y post-tratamiento. La incubación a bajas temperaturas (23-25 ºC) abolió el bloqueo neuromuscular; después de aumentar la temperatura a 37 ºC, el bloqueo neuromuscular total fue levemente más lento que el visto en preparaciones directamente incubadas a 37 ºC (tiempos para 50 y 90 % de bloqueo: 23 ± 2 min y 60 ± 2.5 min, respectivamente; P < 0.05, N= 4). Neostigmina (3.3 µM) no revirtió el bloqueo neuromuscular, mientras que 3.4-diaminopiridina (91.6 µM) produjo una reversión parcial y sostenida de las respuestas neuromusculares (29 ± 7.8 % de la reversión máxima alcanzada en aproximadamente 40 min de incubación; P < 0.05, N = 4). Conclusiones: El veneno de R. schneideri indujo neurotoxicidad periférica potente in vitro, el cual puede ser revertido por 3.4-diaminopiridina.

Abstract Introduction: Rhinella schneideri is a toad widely distributed in South America and its poison is characterized by inducing cardiotoxicity and neurotoxicity. Objective: In this work, we investigated pharmacological strategies to attenuate the peripheral neurotoxicity induced by R. schneideri poison in avian neuromuscular preparation. Methods: The experiments were carried out using isolated chick biventer cervicis preparation subjected to field stimulation for muscle twitches recordings or exposed to acetylcholine and potassium chloride for contracture responses. Results: Poison (10 μg/ml) produced complete neuromuscular blockade in chick biventer cervicis preparation within approximately 70 min incubation (times for 50 and 90 % blockade: 15 ± 3 min and 40 ± 2 min, respectively; P < 0.05, N= 5); contracture responses to exogenous acetylcholine and KCl were unaffected by poison indicating no specificity with postsynaptic receptors or myotoxicity, respectively. Poison (10 μg/ml)-induced neuromuscular blockade was not prevented by heparin (5 and 150 IU/ml) under pre- or post-treatment conditions. Incubation at low temperature (23-25 °C) abolished the neuromuscular blockade; after raising the temperature to 37 °C, the complete neuromuscular blockade was slightly slower than that seen in preparations directly incubated at 37 °C (times for 50 and 90 % blockade: 23 ± 2 min and 60 ± 2.5 min, respectively; P < 0.05, N= 4). Neostigmine (3.3 μM) did not reverse the neuromuscular blockade in BC preparation whereas 3,4-diaminopyridine (91.6 μM) produced a partial and sustained reversal of the twitch responses (29 ± 7.8 % of maximal reversal reached in approximately 40 min incubation; P < 0.05, N= 4). Conclusions: R. schneideri poison induces potent peripheral neurotoxicity in vitro which can be partially reversible by 3,4-diaminopyridine.

Resumen Rhinella schneideri (o Bufo paracnemis), conocido popularmente en Brasil como sapo cururu, también se encuentra en otros países de América del Sur. Los efectos cardiovasculares de este veneno son ampliamente conocidos y recientemente se demostró que es capaz de afectar la unión neuromuscular en la preparación aislada de aves y ratones. En este trabajo, utilizamos microscopía electrónica de transmisión para investigar la ultraestructura de la terminación nerviosa motora y pliegues de unión postsináptica de preparaciones de nervio frénico-hemidiafragma incubadas durante 5 o 60 min con el extracto metanólico de R. schneideri (50 μg/mL). Además, se examinó el estado de los receptores de acetilcolina (AChR) mediante la ubicación de inmunofluorescencia de TRITC-α-bungarotoxina en la membrana de la placa terminal. Los resultados muestran que 5 min de incubación con el extracto de secreción de glándula disminuyeron significativamente (32 %) el número de vesículas sinápticas en el terminal del nervio motor, pero no disminuyeron la densidad electrónica en la parte superior de los pliegues de unión donde se concentran los receptores nicotínicos. Sin embargo, 60 min de incubación condujeron a una recarga significativa de los terminales nerviosos en las vesículas sinápticas, mientras que la inmunorreactividad del AChR no fue tan marcada como en el control y después de 5 min de incubación. Las fibras musculares estaban bien conservadas, pero los axones motores intramusculares no. Los hallazgos corroboraron los datos farmacológicos ya que la disminución en el número de vesículas sinápticas (5 min) seguida de recuperación (60 min) está de acuerdo con el aumento transitorio de la frecuencia de MEPPs, lo que significa una mayor liberación de neurotransmisores. Estos datos apoyan el modo de acción presináptico predominante de R. schneideri, pero no excluyen la posibilidad de una acción postsináptica secundaria dependiendo del tiempo en que la preparación esté expuesta al veneno.

Abstract Rhinella schneideri (or Bufo paracnemis), popularly known in Brazil as cururu toad, is also found in other countries in South America. The cardiovascular effects of this poison are largely known and recently was shown that it is capable to affect the neuromuscular junction on avian and mice isolated preparation. In this work, we used transmission electron microscopy to investigate the ultrastructure of the motor nerve terminal and postsynaptic junctional folds of phrenic nerve-hemidiaphragm preparations incubated for either 5 or 60 min with the methanolic extract of R. schneideri (50 µg/mL). In addition, the status of the acetylcholine receptors (AChR) was examined by TRITC-α-bungarotoxin immunofluorescence location at the endplate membrane. The results show that 5 min of incubation with the gland secretion extract significantly decreased (32 %) the number of synaptic vesicles into the motor nerve terminal, but did not decrease the electron density on the top of the junctional folds where nicotinic receptors are concentrated; however, 60 min of incubation led to significant nerve terminal reloading in synaptic vesicles whereas the AChR immunoreactivity was not as marked as in control and after 5 min incubation. Muscle fibers were well-preserved but intramuscular motor axons were not. The findings corroborated pharmacological data since the decrease in the number of synaptic vesicles (5 min) followed by recovery (60 min) is in accordance with the transient increase of MEPPs frequency meaning increased neurotransmitter release. These data support the predominant presynaptic mode of action of the R. schneideri, but do not exclude the possibility of a secondary postsynaptic action depending on the time the preparation is exposed to poison. Rev. Biol. Trop. 66(3): 1290-1297. Epub 2018 September 01.

BackgroundRhinella schneideri, previously known as Bufo paracnemis, is a common toad in many regions of Brazil. Its venom exerts important cardiovascular effects on humans and other animals. Although this toad venom has been the subject of intense investigations, little is known about its neuromuscular activity.MethodsThe neurotoxicity of a methanolic extract of R. schneideri venom was tested on mouse phrenic nerve-diaphragm (PND) preparations mounted for conventional twitch tension recording – in response to indirect stimulation – and for electrophysiological measurements.ResultsVenom extract (50 μg/mL) increased the muscle twitch tension in PND preparations but did not significantly alter the resting membrane potential values. Electrophysiological evaluations showed that the extract (50 μg/mL) significantly augmented the frequency of miniature end-plate potential (from 38 ± 3.5 to 88 ± 15 after 60 minutes; n = 5; p< 0.05) and quantal content (from 128 ± 13 to 272 ± 34 after five minutes; n = 5; p< 0.05). Pretreatment with ouabain (1 μg/mL) for five minutes prevented the increase in quantal content (117 ± 18 and 154 ± 33 after five and 60 minutes, respectively).ConclusionThese results indicate that the methanolic extract of R. schneiderivenom acts primarily presynaptically to enhance neurotransmitter release in mouse phrenic-diaphragm preparations.

JUSTIFICATIVA E OBJETIVOS: Os efeitos dos anestésicos locais (AL) na transmissão neuromuscular e sua influência no bloqueio neuromuscular produzido por bloqueadores neuromusculares competitivos são ainda alvo de pouca investigação. O objetivo do estudo foi avaliar in vitro os efeitos da lidocaína e da mistura enantiomérica em excesso de 50% de bupivacaína (S75-R25) no bloqueio neuromuscular produzido pelo rocurônio. MÉTODOS: Ratos foram distribuídos em cinco grupos (n = 5) de acordo com o fármaco estudado: lidocaína, bupivacaína (S75-R25), rocurônio, isoladamente (grupos I, II e III); rocurônio em preparações previamente expostas aos AL (grupos IV e V). As concentrações utilizadas foram: 20 µg.mL-1, 5 µg.mL-1 e 4 µg.mL¹ para lidocaína, bupivacaína (S75-R25) e rocurônio, respectivamente. Avaliaram-se: 1) a força de contração muscular do diafragma à estimulação elétrica indireta, antes e 60 minutos após a adição dos AL e do rocurônio isoladamente, e a associação AL-rocurônio; 2) os efeitos dos AL sobre o potencial de membrana (PM) e potenciais de placa terminal em miniatura (PPTM). Em preparação biventer cérvicis de pintainho, foi avaliado o efeito do AL na resposta contraturante à acetilcolina. RESULTADOS: A lidocaína e a bupivacaína (S75-R25) isoladamente não alteraram as respostas musculares e os valores do PM. Nas preparações expostas aos AL, o bloqueio pelo rocurônio foi significativamente maior em relação ao produzido pelo rocurônio isoladamente. Em preparação biventer cervicis de pintainho, a lidocaína e a bupivacaína (S75-R25) diminuíram a resposta de contração à acetilcolina. A lidocaína aumentou a frequência dos PPTM, seguido de bloqueio; a bupivacaína (S75-R25) produziu diminuição seguida de bloqueio. CONCLUSÕES: Os anestésicos locais potencializaram o bloqueio neuromuscular causado pelo rocurônio. Os resultados mostraram ação pré-sináptica e póssináptica.

BACKGROUND AND OBJECTIVES: The effects of local anesthetics (LA) on neuromuscular transmission and their influence on the neuromuscular blockade produced by competitive neuromuscular blockers have not been fully investigated. The objective of this study was to evaluate, in vitro, the effects of lidocaine and 50% enantiomeric excess bupivacaine (S75-R25) on the neuromuscular blockade produced by rocuronium. METHODS: The rats were divided in five groups (n = 5) according to the drug used: isolated lidocaine, bupivacaine (S75-R25), or rocuronium (groups I, II, and II); and rocuronium in preparations previously exposed to LAs (groups IV and V). The concentrations used were as follows: 20 µg.mL-1, 5 µg.mL-1, and 4 µg.mL-1 of lidocaine, bupivacaine (S75-R25), and rocuronium, respectively. The following parameters were evaluated: 1) the strength of muscular contraction of the diaphragm to indirect electrical stimulations, before and 60 minutes after the isolated addition of the LAs and rocuronium, and the association AL-rocuronium; and 2) the effects of LAs on membrane potential (MP) and miniature end-plate potentials (MEPP). The effect of LAs on muscle contraction in response to acetylcholine was evaluated in chick biventer cervicis preparations. RESULTS: Isolated lidocaine and bupivacaine (S75-R25) did not change the muscular response and the levels of MPs. In preparations exposed to LAs, rocuroniuminduced blockade was significantly greater than that produced by rocuronium alone. In chick biventer cervicis preparations, lidocaine and bupivacaine (S75R25) decreased contraction in response to acetylcholine. Lidocaine increased the frequency of MEPPs, which was followed by the blockade; bupivacaine (S75R25) caused a reduction in MEPPs followed by blockade. CONCLUSIONS: Local anesthetics caused a potentiation of the neuromuscular blockade produced by rocuronium. The results showed pre- and post-synaptic effects.

JUSTIFICATIVA Y OBJETIVOS: Los efectos de los anestésicos locales (AL), en la transmisión neuromuscular y su influencia en el bloqueo neuromuscular producido por bloqueadores neuromusculares competitivos, todavía no se ha investigado lo suficiente. El objetivo del estudio, fue evaluar in vitro los efectos de la lidocaína y de la mezcla enantiomérica en exceso de 50% de bupivacaína (S75-R25) en el bloqueo neuromuscular producido por el rocuronio. MÉTODOS: Algunos ratones se distribuyeron en cinco grupos (n = 5) de acuerdo con el fármaco estudiado: lidocaína, bupivacaína (S75-R25), rocuronio, aisladamente (Grupos I, II, III); rocuronio en preparaciones previamente expuestas a los AL (Grupos IV, V). Las concentraciones utilizadas fueron: 20 µg.mL-1, 5 µg.mL-1 y 4 µg.mL-1, para lidocaína, bupivacaína (S75-R25), y rocuronio, respectivamente. Se evaluó: 1) la fuerza de contracción muscular del diafragma a la estimulación eléctrica indirecta, antes y 60 minutos después de la adición de los AL y rocuronio aisladamente, y la asociación AL - rocuronio; 2) efectos de los AL sobre el potencial de la membrana (PM) y potenciales de placa terminal en miniatura (PPTM). En una preparación biventer cérvicis de pollito, se evaluó el efecto de los AL en la respuesta de contracción a la acetilcolina. RESULTADOS: La lidocaína y la bupivacaína (S75-R25) aisladamente, no alteraron las respuestas musculares y los valores del PM. En las preparaciones expuestas a los AL, el bloqueo por el rocuronio fue significativamente mayor con relación al producido por el rocuronio aisladamente. En una preparación biventer cervicis de pollito, la lidocaína y la bupivacaína (S75-R25), redujeron la respuesta de contracción a la acetilcolina. La lidocaína aumentó la frecuencia de los PPTM, seguido de bloqueo; la bupivacaína (S75-R25) generó una disminución seguida de bloqueo. CONCLUSIONES: Los anestésicos locales potenciaron el bloqueo neuromuscular causado por el rocuronio. Los resultados mostraron una acción presináptica y postsináptica.

OBJETIVO: Avaliar in vitro e in vivo o bloqueio neuromuscular produzido pelo rocurônio em ratos tratados com fenobarbital e determinar as concentrações de citocromo P450 e b5 em microssomos hepáticos. MÉTODOS: Trinta ratos foram incluídos no estudo e distribuídos em seis grupos de cinco animais cada. Ratos foram tratados por sete dias com fenobarbital (20 mg/kg) e avaliou-se: 1) amplitude das respostas musculares em preparação de ratos expostos ao fenobarbital; 2) o efeito do rocurônio em preparações de ratos expostos ou não ao fenobarbital; 3) as concentrações de citocromo P450 e b5 em microssomos isolados de fígados dos ratos expostos ou não ao fenobarbital. A concentração e dose de rocurônio utilizadas nos experimentos in vitro e in vivo foram respectivamente de 4 µg/mL e 0,6 mg/kg. RESULTADOS: In vitro e in vivo, o fenobarbital não alterou a amplitude das respostas musculares. In vitro, o bloqueio produzido pelo rocurônio foi significativamente diferente (p=0.019) entre expostos (20%) e não expostos (60%); in vivo o bloqueio foi significativamente maior (p=0.0081) nos ratos tratados (93,4%). As concentrações enzimáticas foram significativamente maiores nos ratos expostos ao fenobarbital. CONCLUSÕES: O fenobarbital isoladamente não comprometeu a transmissão neuromuscular. Ocasionou indução enzimática, e in vivo o bloqueio com o rocurônio foi potencializado pelo fenobarbital.

PURPOSE: To evaluate in vitro and in vivo neuromuscular blockade produced by rocuronium in rats treated with Phenobarbital and to determine cytochrome P450 and cytochrome b5 concentrations in hepatic microsomes. METHODS: Thirty rats were included in the study and distributed into 6 groups of 5 animals each. Rats were treated for seven days with phenobarbital (20 mg/kg) and the following parameters were evaluated: 1) the amplitude of muscle response in the preparation of rats exposed to phenobarbital; 2) rocuronium effect on rat preparation exposed or not to phenobarbital; 3) concentrations of cytochrome P450 and cytochrome b5 in hepatic microsomes isolated from rats exposed or not to phenobarbital. The concentration and dose of rocuronium used in vitro and in vivo experiments were 4 µg/mL and 0,6 mg/kg, respectively. RESULTS: Phenobarbital in vitro and in vivo did not alter the amplitude of muscle response. The neuromuscular blockade in vitro produced by rocuronium was significantly different (p=0.019) between exposed (20%) and not exposed (60%) rats; the blockade in vivo was significantly greater (p=0.0081) in treated rats (93.4%). The enzymatic concentrations were significantly greater in rats exposed to phenobarbital. CONCLUSIONS: Phenobarbital alone did not compromise neuromuscular transmission. It produced enzymatic induction, and neuromuscular blockade in vivo produced by rocuronium was potentiated by phenobarbital.

JUSTIFICATIVA E OBJETIVOS: Trata-se de um estudo experimental que investigou in vitro e in vivo o bloqueio neuromuscular produzido pelo rocurônio e atracúrio em ratos tratados com carbamazepina e determinou as concentrações de citocromo P450 e b5 redutase em microssomos hepáticos. MÉTODO: Ratos foram tratados por sete dias com carbamazepina (CBZ) - 40 mg.kg-1 pelo método de gavagem e sacrificados no oitavo dia sob anestesia com uretana. As preparações in vitro e in vivo foram montadas de acordo com as técnicas de Bulbring e de Leeuwin e Wolters, respectivamente. As concentrações e doses utilizadas dos bloqueadores nas preparações in vitro e in vivo foram, respectivamente, 20 µg.mL-1 e 0,5 mg.kg-1 para atracúrio (ATC); 4 µg.mL-1 e 0,6 mg.kg-1 para rocurônio (ROC). Cada protocolo teve um n = 5 e as respostas foram observadas por 60 minutos. Os efeitos do ATC e ROC foram avaliados nas preparações de ratos tratados (Cbz t) e comparados com os observados nas de ratos não-tratados (CBZst). As concentrações de citocromo P450 e b5 redutase foram determinadas em microssomos isolados de fígados de ratos tratados (CBZt) e comparadas com as obtidas em ratos não tratados (CBZst). RESULTADOS: A carbamazepina não alterou a amplitude das respostas musculares; in vitro e in vivo, não houve diferença entre o bloqueio neuromuscular produzido pelo atracúrio nas preparações CBZt versus CBZst; o bloqueio neuromuscular produzido pelo rocurônio nas preparações CBZt foi potencializado in vitro. A carbamazepina não alterou as concentrações de citocromo P450 e b5. CONCLUSÕES: O tratamento por sete dias com carbamazepina não influenciou no bloqueio produzido pelo atracúrio, e alterou in vitro os efeitos do rocurônio. O tempo de tratamento não foi suficiente para causar indução enzimática e diminuir a sensibilidade ao rocurônio.

BACKGROUND AND OBJECTIVES: This experimental study investigated the in vitro and in vivo neuromuscular blockade of rocuronium and atracurium in rats treated with carbamazepine and determined the concentration of cytochrome P450 and b5 reductase in hepatic microsomes. METHODS: Rats were treated with carbamazepine (CBZ) - 40 mg.kg-1 by gavage and sacrificed on the eighth day under anesthesia with urethane. In vitro and in vivo preparations followed the techniques of Bulbring and Leeuwin and Wolters, respectively. Concentrations and doses of the neuromuscular blockers used in in vitro and in vivo preparations were, respectively, 20 µg.mL-1 and 0.5 mg.kg-1 for atracurium (ATC); and 4 µg.kg-1 and 0.6 mg.kg-1 for rocuronium (ROC). Each protocol had an n = 5 and the response was observed for 60 minutes. The effects of ATC and ROC were evaluated in the preparations of rats treated with carbamazepine (CBZt) and compared to those of non-treated rats (CBZst). The concentration of cytochrome P450 and b5 reductase were determined in hepatic chromosomes of rats treated with carbamazepine (CBZt) and non-treated rats (CBZst). RESULTS: Carbamazepine did not change the amplitude of neuromuscular response; differences in the neuromuscular blockade produced by atracurium in CBZ1 preparations were not observed, in vitro or in vivo, when compared with CBZst; the neuromuscular blockade produced by rocuronium in CBZt preparations was potentiated in vitro. Carbamazepine did not change the concentrations of cytochrome P450 and b5. CONCLUSIONS: Seven-day treatment with carbamazepine did not change the neuromuscular blockade produce by atracurium, but altered the in vitro effects of rocuronium. The duration of the treatment was not enough to cause enzymatic induction and decrease the sensitivity to rocuronium.

JUSTIFICATIVA Y OBJETIVOS: Se trata de un estudio experimental que investigó in vitro e in vivo el bloqueo neuromuscular producido por el rocuronio y atracurio en ratones tratados con carbamazepina y determinó las concentraciones de citocromo P450 y b5 reductasis en microsomas hepáticos. MÉTODO: Ratones fueron tratados por siete días con carbamazepina (CBZ) - 40 mg.kg-1 a través de una sonda y sacrificados al octavo día bajo anestesia con uretana. Las preparaciones in vitro e in vivo fueron montadas de acuerdo con las técnicas de Bulbring y de Leeuwin y Wolters, respectivamente. Las concentraciones y dosis utilizadas de los bloqueadores en las preparaciones in vitro e in vivo fueron, respectivamente, 20 µg.mL-1 y 0,5 mg.kg-1 para atracurio (ATC); 4 µg.mL-1 y 0,6 mg.kg-1 para rocuronio (ROC). Cada protocolo tuvo un n = 5 y las respuestas fueron observadas por 60 minutos. Los efectos del ATC y ROC fueron evaluados en las preparaciones de ratones tratados (Cbz t) y comparados a los observados en los de ratones no tratados (CBZst). Las concentraciones de citocromo P450 y b5 reductasis fueron determinadas en microsomas aislados de hígados de ratones tratados (CBZt) y comparadas con las obtenidas en ratones no tratados (CBZst) RESULTADOS: La carbamazepina no alteró la amplitud de las respuestas musculares; in vitro y in vivo, no hubo diferencia entre el bloqueo neuromuscular producido por el atracurio en las preparaciones CBZt versus CBZst; el bloqueo neuromuscular producido por el Rocuronio en las preparaciones CBZt fue potenciado in vitro. La carbamazepina no alteró las concentraciones de citocromo P450 y b5. CONCLUSIONES: El tratamiento por siete días con carbamazepina, no influenció en el bloqueo producido por el atracurio, y alteró in vitro los efectos del rocuronio. El tiempo de tratamiento no fue suficiente para causar la inducción enzimática y disminuir la sensibilidad al rocuronio.

Resumo São descritos resultados preliminares obtidos pela análise de propriedades biológicas do 1-(p-metoxibeszil)-6,7-metilenodioxiisoquinolina (MMI Q), extraído de uma Lauraceae, gênero Ocotea, das redondezas de Manaus, AM.

Summary In this report we describe preliminary results about some biological properties of 1-(p-Methoxybenzyl) - 6,7 - methylenedioxyisoquinoline extracted from a species of Ocotea (Lauraceae) which grows near Manaus, AM.