Influência da procainamida sobre o bloqueio neuromuscular produzido pelo rocurônio e investigação sobre o mecanismo de ação da procainamida na junção neuromuscular

Influencia de la procainamida sobre el bloqueo neuromuscular producido por el rocuronio e investigación sobre el mecanismo de acción de la procainamida en la junción neuromuscular

Resumos

BACKGROUND AND OBJECTIVES: It has already been proved that procainamide potentiates the neuromuscular blockade of d-tubocurarine; however, the mechanism of this potentiation is controversial. The aim of this study was to assess the influence of procainamide on the neuromuscular blockade produced by rocuronium and investigate the mechanisms of this interaction. METHODS: Fifteen rats (250 to 300 g) were used in the preparation described by Bülbring. They were divided in three groups (n = 5 each): procainamide - 20 µg.mL-1 (Group I); rocuronium - 4 µg.mL-1 (Group II); and rocuronium - 4 µg.mL-1 and procainamide - 20 µg.mL-1 (Group III). The following parameters were evaluated: 1) amplitude of muscle contractions under indirect stimulation, before and after the administration of the drugs; 2) miniature end plate potentials (MEPPs); and 3) the efficacy of 4-aminopyridine in reverting the muscular blockade. The mechanism of the interaction was studied in Biventer cervicis (n = 5) and in the denervated rat diaphragm (n = 5), observing the influence of procainamide in the response to acetylcholine. RESULTS: Procainamide alone did not change the neuromuscular responses. Group III presented a 68.6% ± 7.1% blockade, which represented a statistically significant difference (p = 0.0067) when compared with Group II (10.4% ± 4.5%), which was reverted by 4-aminopiridine. Procainamide increased the frequency of the MEPP, followed by a blockade that was reverted by 4-aminopiridine. In Biventer cervicis, procainamide increased the contraction in response to acetylcholine, which was not observed in the denervated diaphragm. CONCLUSIONS: Procainamide potentiated the blockade caused by rocuronium. The changes observed with MEPP and Biventer cervicis identified pre-synaptic action. The antagonism of 4-aminopiridine on the blockade of the MEPP suggested receptor desensitization by procainamide.

ANIMAL; ANTI-ARRHYTHMICS; DRUGS; NEUROMUSCULAR BLOCKERS, Nondepolarizing

ARTIGO CIENTÍFICO

Influência da procainamida sobre o bloqueio neuromuscular produzido pelo rocurônio e investigação sobre o mecanismo de ação da procainamida na junção neuromuscular^*

Influencia de la procainamida sobre el bloqueo neuromuscular producido por el rocuronio e investigación sobre el mecanismo de acción de la procainamida en la junción neuromuscular

Thalita Duque Martins^I; Yolanda Christina S. Loyola^II; Angélica de Fátima de Assunção Braga, TSA^III

^IMestre em Farmacologia pelo Departamento de Farmacologia da FCM da UNICAMP

^IIDoutora em Farmacologia pelo Departamento de Farmacologia da FCM da UNICAMP

^IIIProfessora Associada do Departamento de Anestesiologia da FCM da UNICAMP

^{Endereço para correspondência}

RESUMO

JUSTIFICATIVA E OBJETIVOS: A potencialização da procainamida sobre o bloqueio neuromuscular produzido pela d-tubocurarina já está comprovada, porém o mecanismo é controverso. O objetivo do estudo foi avaliar a influência da procainamida no bloqueio neuromuscular produzido pelo rocurônio e investigar os mecanismos desta interação.

MÉTODO: Foram utilizados 15 ratos (250 a 300 g) em preparação descrita por Bülbring. Formaram-se os seguintes grupos (n = 5 cada): procainamida – 20 µg.mL^-1 (Grupo I); rocurônio – 4 µg.mL^-1 (Grupo II) e rocurônio – 4 µg.mL^-1 e procainamida – 20 µg.mL^-1 (Grupo III). Avaliaram-se: 1) a amplitude das contrações musculares sob estimulação indireta em cada grupo, antes e após a adição dos fármacos; 2) os potenciais de placa terminal em miniatura (PPTM); 3) a eficácia da 4-aminopiridina na reversão do bloqueio neuromuscular. O mecanismo da interação foi estudado em Biventer cervicis (n = 5) e diafragma de rato desnervado (n = 5), observando-se a influência da procainamida na resposta à acetilcolina antes e após a adição da procainamida.

RESULTADOS: A procainamida isoladamente não alterou as respostas neuromusculares. O bloqueio produzido com o Grupo III foi de 68,6% ± 7,1%, com diferença significativa (p = 0,0067) em relação ao Grupo II (10,4% ± 4,5%), revertido pela 4-aminopiridina. A procainamida ocasionou aumento na freqüência dos PPTM, seguido de bloqueio revertido pela 4-aminopiridina. Em Biventer cervicis a procainamida aumentou a resposta à ação de contração da acetilcolina, resultado não observado com o diafragma desnervado.

CONCLUSÕES: A procainamida potencializou o bloqueio produzido pelo rocurônio. As alterações observadas com PPTM e Biventer cervicis identificaram ação pré-sináptica. O antagonismo da 4-aminopiridina sobre o bloqueio dos PPTM sugeriu dessensibilização dos receptores pela procainamida.

Unitermos: ANIMAL: rato; ANTIARRÍTMICOS: procainamida; BLOQUEADORES NEUROMUSCULARES, Não-despolarizantes: rocurônio; DROGAS: interação.

RESUMEN

JUSTIFICATIVA Y OBJETIVOS: La potenciación de la procainamida sobre el bloqueo neuromuscular producido por la d-tubocurarina ya está comprobada, pero sin embargo el mecanismo es controvertido. El objetivo del estudio fue el de evaluar la influencia de la procainamida en el bloqueo neuromuscular producido por el rocuronio e investigar los mecanismos de esa interacción.

MÉTODO: Se utilizaron 15 ratones (250 a 300 g) en preparación descrita por Bülbring. Se formaron los siguientes grupos (n = 5 cada): procainamida – 20 µg.mL^-1 (Grupo I); rocuronio – 4 µg.mL^-1 (Grupo II) y rocuronio - 4µg.mL^-1 y procainamida - 20µg.mL^-1 (Grupo III). Se evaluó: 1) la amplitud de las contracciones musculares bajo la estimulación indirecta en cada grupo, antes y después de la adición de los fármacos; 2) los potenciales de placa terminal en miniatura (PPTM); 3) la eficacia de la 4-aminopiridina en la reversión del bloqueo neuromuscular. El mecanismo de la interacción se estudió en Biventer cervicis (n = 5) y diafragma de ratón desnervado (n = 5), observándose la influencia de la procainamida en la respuesta a la acetilcolina antes y después de la adición de la procainamida.

RESULTADOS: De forma aislada, la procainamida no alteró las respuestas neuromusculares. El bloqueo producido con el Grupo III fue de 68,6% ± 7,1%, con una diferencia significativa (p = 0,0067) con relación al Grupo II (10,4% ± 4,5%), revertido por la 4-aminopiridina. La procainamida ocasionó un aumento en la frecuencia de los PPTM, seguido de bloqueo revertido por la 4-aminopiridina. En Biventer cervicis, la procainamida aumentó la respuesta a la acción de contracción de la acetilcolina, resultado no observado con el diafragma desnervado.

CONCLUSIONES: La procainamida potenció el bloqueo producido por el rocuronio. Las alteraciones observadas con PPTM y Biventer cervicis identificaron una acción presináptica. El antagonismo de la 4-aminopiridina sobre el bloqueo de los PPTMs sugirió la desensibilización de los receptores por la procainamida.

INTRODUÇÃO

A procainamida, análogo sintético do anestésico local procaína foi desenvolvida para o tratamento de disritmias cardíacas ventriculares e supraventriculares, possui ação mais prolongada do que a procaína por causa da sua função amídica ser resistente à ação das esterases ¹.

Seu uso crônico pode levar ao desenvolvimento de anticorpos antinucleares com evidências bioquímicas da síndrome lúpica, o que constitui fator de impedimento para o emprego por via oral por tempo prolongado. No entanto, por via venosa ela tem sido útil para o tratamento de disritmias cardíacas ^1,2.

Alguns relatos clínicos demonstraram que altas concentrações plasmáticas da procainamida, associadas a fatores que comprometem a transmissão neuromuscular, como doenças neuromusculares (miastenia gravis latente sem manifestações clínicas), fármacos como a amiodarona, diabete melito e insuficiência renal, podem ocasionar sintomas do tipo miastenia-like ^3-5. Esses efeitos têm sido observados sem detecção de anticorpos anti-receptores de acetilcolina (ACh) ².

Embora existam muitos trabalhos buscando explicar tais efeitos, o mecanismo pelo qual a procainamida interfere na transmissão neuromuscular permanece sem elucidação até a atualidade ^6-10.

O esclarecimento do tipo de interação entre a procainamida e os bloqueadores neuromusculares não-despolarizantes utilizados na clínica é importante, possibilitando o uso seguro desses fármacos.

A potencialização dos efeitos da d-tubocurarina pela procainamida tem sido demonstrada ¹¹, porém ainda não existem estudos comparativos para demonstrar a interação da procainamida com outros bloqueadores neuromusculares atualmente empregados na prática clínica.

O rocurônio é um bloqueador neuromuscular não-despolarizante aminoesteróide, com duração de ação intermediária mas rápido início, característica que o diferencia dos demais bloqueadores não-despolarizantes e o torna um agente alternativo para a succinilcolina em situações de indução de seqüência rápida ^12-14.

O objetivo deste estudo foi avaliar, em modelo experimental, o efeito da procainamida na transmissão neuromuscular e a sua influência no bloqueio neuromuscular produzido pelo rocurônio, investigando ainda o provável mecanismo da interação procainamida e rocurônio.

MÉTODO

Foi realizado estudo experimental obedecendo aos princípios éticos do Colégio Brasileiro de Experimentação Animal (COBEA) que foram aprovados pela Comissão de Ética em Experimentação Animal do Instituto de Biologia da Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP).

Para avaliação do efeito da procainamida na transmissão neuromuscular e a influência no bloqueio neuromuscular produzido pelo rocurônio, usou-se a preparação nervo frênico-diafragma de rato, proposta por Bulbring ¹⁵. Foram utilizados 15 ratos da linhagem Wistar, com peso entre 250 e 300 g, sacrificados sob anestesia com hidrato de cloral a 10% (250 mg.kg^-1), por via intraperitoneal, e sangria por secção dos vasos do pescoço. Os hemidiafragmas com os nervos frênicos correspondentes foram retirados e fixados em cuba contendo 40 mL de solução nutritiva de Tyrode com a seguinte composição em mM: NaCl 137; KCl 2,7; CaCl₂ 1,8; NaHCO₃ 11,9; MgCl₂ 0,25; NaH₂PO₄ 0,3 e glicose 11. A solução foi aerada constantemente com carbogênio (95% O₂ e 5% CO₂) e mantida a 37º C. O nervo foi colocado sobre eletrodos de platina ligados a um estimulador Grass S48. O diafragma foi mantido por sua porção tendinosa sob tensão constante (5,0 g), através de fio ligado a transdutor isométrico Load Cell BG50 GMS, e submetido à estimulação indireta de 0,1 Hz de freqüência e duração de 0,2 ms, e as variações de tensão produzidas pelas contrações do diafragma foram registradas em fisiógrafo Gould RS 3400. Formaram-se três grupos (n = 5 cada), de acordo com o fármaco adicionado à preparação: Grupo I – procainamida (20 µg.mL^-1); Grupo II – rocurônio (4 µg.mL^-1); Grupo III – rocurônio (4 µg.mL^-1) em preparação previamente exposta à procainamida (20 µg.mL^-1). No Grupo III (procainamida-rocurônio), o rocurônio foi adicionado à preparação 30 minutos após a adição da procainamida. As respostas neuromusculares à estimulação indireta foram registradas durante 90 minutos após a adição dos fármacos. Para a reversão do bloqueio neuromuscular produzido pela associação procainamida-rocurônio, empregou-se 4-aminopiridina (4-AP) – 20 µg.mL^-1, adicionada à preparação 60 minutos após o BNM. Utilizou-se também a preparação nervo frênico-diafragma para o estudo dos efeitos da procainamida nos potenciais de placa terminal em miniatura.

As preparações Biventer cervicis de pintainho (n = 5) foram montadas de acordo com o método descrito por Ginsborg ¹⁶ e mantidas em 5 mL de solução nutritiva de Krebs, composição em mM: (NaCl 136; KCl 5,0; CaCl₂ 2,5; KH₂PO₄ 1,2; NaHPO₃ 11,9 e glicose 11,2), sob tensão de 0,5 g, temperatura de 37ºC e aeradas com carbogênio. Os músculos receberam estímulos indiretos com pulsos supramaximais (20-80 V de intensidade, 0,2 ms de duração e 0,1Hz de freqüência). As respostas à acetilcolina (10 µg.mL^-1) foram registradas em fisiógrafo Gould RS 3400, antes e 30 minutos após a adição da procainamida (20 µg.mL^-1) à preparação, por 30 minutos.

Para a preparação hemidiafragma de rato cronicamente desnervado, os diafragmas foram desnervados ¹⁷ e, 15 e 30 dias após, os hemidiafragmas esquerdos foram removidos e montados em cuba de 40 mL contendo solução nutritiva de Tyrode, sendo aerados e mantidos a 37ºC, como já descrito para preparações normais. As respostas a acetilcolina (4 µg.mL^-1) foram registradas em fisiógrafo Gould RS 3400 antes e 30 minutos após a adição da procainamida (20 µg.mL^-1). Os resultados foram expressos em média e desvio-padrão. Para análise estatística foram utilizados os testes t de Student. Assumiu-se nível significativo de 5% (a = 5%). O poder do teste foi calculado e obteve-se b > 20% (poder > 80%).

RESULTADOS

A procainamida, na concentração estudada e empregada isoladamente em preparação nervo frênico-diafragma de rato, não causou redução na amplitude das respostas musculares à estimulação elétrica indireta (Figura 1).

Nas preparações expostas previamente a procainamida o bloqueio produzido pelo rocurônio foi de 68,6% ± 7,1%, com diferença significativa (p = 0,0067) em relação ao produzido pelo rocurônio empregado isoladamente (10,4% ± 4,5%) (Figura 2). A 4-aminopiridina foi eficaz na reversão do bloqueio produzido pelo rocurônio em preparações expostas à procainamida (Figura 3).

Em preparação Biventer cervicis de pintainho, a procainamida (20 µg.mL^-1) causou aumento da ação de contração provocada pela acetilcolina, efeito não observado em preparação com hemidiafragma de rato cronicamente desnervado (Figuras 4 e 5).

Os efeitos sobre os potenciais de placa terminal em miniatura caracterizaram-se inicialmente por aumento na freqüência, e após cerca de 20 minutos da adição do fármaco, seguiu-se o bloqueio. Esse efeito foi revertido pela 4-aminopiridina (Figura 6).

DISCUSSÃO

As Figuras 1 e 3 mostram que a procainamida isoladamente não possui efeito direto sobre a transmissão neuromuscular, sendo, porém, capaz de potencializar de maneira significativa o bloqueio causado pelo rocurônio. Esses resultados confirmaram estudos anteriores que demonstraram ser a procainamida capaz de potencializar os efeitos de bloqueadores neuromusculares como a d-tubocurarina ¹¹. A exposição prolongada à procainamida pode ocasionar o decréscimo do número de receptores da junção neuromuscular, com conseqüente diminuição da margem de segurança de receptores dessa região, o que constitui possível explicação para a potencialização do bloqueio neuromuscular produzido pelo rocurônio ¹¹.

Esse bloqueio foi antagonizado pela 4-aminopiridina, fármaco bloqueador de canais de K⁺ da membrana celular, que na presença de potencial de ação deflagrado na membrana, proporciona maior aporte de acetilcolina na fenda sináptica. O bloqueio de canais de K⁺ mantém por maior tempo a membrana despolarizada, com conseqüente abertura dos canais de Ca⁺⁺ voltagem-dependentes e maior entrada de Ca⁺⁺ para o interior do terminal pré-sináptico, que é diretamente proporcional à liberação do neurotransmissor. Inicialmente, o aumento da liberação de acetilcolina ocasionado pela 4-aminopiridina, com reversão eficaz do bloqueio neuromuscular produzido pela interação rocurônio-procainamida, permite inferir que o tipo de bloqueio observado seja do tipo competitivo.

Esses resultados são semelhantes aos de Lee e col. ⁶ que ao estudarem em preparação com músculo Digitorum longus de rato os efeitos de diferentes concentrações de procainamida sobre potenciais de placa terminal em miniatura (PPTM), potenciais de placa terminal (PPT) e liberação de quanta de acetilcolina na junção neuromuscular, elaboraram três hipóteses em relação à ação da procainamida na junção neuromuscular: 1) inibição na síntese ou na liberação de acetilcolina no neurônio terminal e diminuição da transmissão dos impulsos nervosos; 2) ação estabilizadora da membrana; 3) competição com a acetilcolina pelo receptor nicotínico pós-sináptico.

Essa última hipótese também foi confirmada por outros autores ^7-10, mas é contrária aos resultados do presente estudo, uma vez que se observou que a procainamida não causou redução na amplitude das respostas musculares em preparação hemidiafragma de rato cronicamente desnervado nem em preparação Biventer cervicis, demonstrando ausência de efeito competitivo entre a procainamida e a acetilcolina.

O músculo Biventer cervicis de pintainho responde à acetilcolina com contração, pois a densidade dos receptores nicotínicos ao longo da fibra muscular é muito maior do que nos músculos de mamíferos. O mesmo pode ser observado no diafragma desnervado, visto que o processo de desnervação promove neoformação de receptores nicotínicos ao longo da fibra muscular, aumentando de forma considerável a sensibilidade dos receptores ao neurotransmissor ¹⁷. A diferença entre as duas preparações está no fato de que no músculo desnervado não existe o terminal pré-sináptico da junção neuromuscular, e os eventos observados nessa preparação refletem efeitos pós-sinápticos.

Neste estudo, a procainamida aumentou a resposta de contração à acetilcolina em Biventer cervicis, efeito não observado em diafragma desnervado. Esse fato leva à suposição de que a procainamida facilita a ação da acetilcolina nos receptores nicotínicos pós-sinápticos, muito provavelmente por um mecanismo pré-sináptico, já que essa facilitação só foi observada na preparação com a inervação íntegra.

Essa ação facilitadora da acetilcolina nos receptores nicotínicos pós-sinápticos também pôde ser constatada pela observação da influência do fármaco sobre os PPTM (Figura 6). A procainamida apresentou resposta bifásica sobre os PPTM. Na primeira fase, ocorreu um aumento na freqüência dos PPTM, que foi seguido de um bloqueio desses potenciais (segunda fase) cerca de 20 minutos após a adição do fármaco. Isso pode ser atribuído a uma característica muito peculiar de receptores do tipo canal iônico, como os da junção neuromuscular, que ficam no estado de dessensibilização, ou seja, refratários a novos estímulos quando são despolarizados por tempo prolongado por seus agonistas ^18,19.

A hipótese de estar ocorrendo dessensibilização dos receptores nicotínicos é fundamentalmente reforçada ao se observar que a 4-aminopiridina foi eficaz também na reversão do bloqueio dos PPTM causado pela procainamida ^18-21. Embora a reversão do bloqueio com a 4-aminopiridina seja explicada pelo aumento do aporte de acetilcolina na fenda sináptica quando o potencial de ação é deflagrado, em situações de repouso, o aumento de liberação de acetilcolina não é observado. Na ausência de estimulação nervosa, o bloqueio de canais de K⁺ não causa prolongamento da despolarização da membrana, não ocorrendo aumento de entrada de Ca²⁺ para o terminal pré-sináptico ^18-20. Estudos para investigar o mecanismo pelo qual a 4-aminopiridina reverte a resposta dos receptores da junção neuromuscular indicam que esta possui efeito antagônico sobre a dessensibilização dos receptores da junção neuromuscular ^18-21.

Este estudo mostrou que a interferência da procainamida sobre junção neuromuscular está baseada no mecanismo de dessensibilização dos receptores nicotínicos e aponta fortes indícios de que essa dessensibilização seja secundária a uma ação pré-sináptica da procainamida, que levou a aumento na liberação de acetilcolina para a fenda sináptica. Além disso, o uso concomitante de procainamida e bloqueadores neuromusculares não-despolarizantes, como o rocurônio, ou situações nas quais exista comprometimento da margem de segurança da junção neuromuscular, podem resultar em implicações clínicas que tornam obrigatória a monitorização da transmissão neuromuscular.

Apresentado em 17 de março de 2006

Aceito para publicação em 8 de setembro de 2006

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Recebido do Departamento de Farmacologia da Faculdade de Ciências Médicas da Universidade Estadual de Campinas (FCM-UNICAMP), Campinas, SP

Datas de Publicação

• Publicação nesta coleção
  19 Jan 2007
• Data do Fascículo
  Fev 2007

Histórico

• Recebido
  17 Mar 2006
• Aceito
  08 Set 2006