Efecto de la asociación ropivacaína-pancuronio en la transmisión neuromuscular. Eficacia de la neostigmina y 4-aminopiridina en la reversión del bloqueo. Estudio experimental ^☆

Resúmenes

JUSTIFICACIÓN Y OBJETIVOS:

Los efectos de los anestésicos locales en la unión neuromuscular y su influencia en el bloqueo producido por bloqueantes neuromusculares no-despolarizantes todavía son poco investigados, sin embargo, esta interacción ha sido descrita en trabajos experimentales y en seres humanos. El objetivo de este estudio fue evaluar in vitro la interacción de la ropivacaína con el pancuronio, la influencia en la transmisión y bloqueo neuromuscular y la efectividad de la neostigmina y 4-aminopiridina en la reversión del bloqueo.

MÉTODO:

Unos ratones fueron distribuidos en grupos (n = 5) de acuerdo con el fármaco estudiado: ropivacaína (5 µg/ml^-1); pancuronio (2 µg/ml^-1); ropivacaína + pancuronio. La neostigmina y la 4-aminopiridina fueron usadas en concentraciones de 2 µg/ml^-1 y 20 µg/ml^-1, respectivamente. Evaluamos: 1) efectos de la ropivacaína sobre el potencial de membrana y potenciales de placa terminal en miniatura; 2) la amplitud de las respuestas del diafragma antes y 60 min después de la adición de la ropivacaína; el grado de bloqueo neuromuscular con el pancuronio y con la asociación pancuronio-ropivacaína; 3) la efectividad de la neostigmina y 4-aminopiridina en la reversión del bloqueo neuromuscular.

RESULTADOS:

La ropivacaína no alteró la amplitud de las respuestas musculares, los potenciales de membrana, pero disminuyó la frecuencia y la amplitud de los potenciales de placa terminal en miniatura. El bloqueo producido por el pancuronio fue potenciado por la ropivacaína, y parcial y totalmente revertido por la neostigmina y 4-aminopiridina, respectivamente.

CONCLUSIONES:

La ropivacaína potenció el bloqueo neuromuscular producido por el pancuronio. El antagonismo completo con la 4-aminopiridina muestra una acción presináptica de la ropivacaína.

Anestésicos Locales; Ropivacaína; Bloqueantes neuromusculares; No despolarizantes; Pancuronio; Animales, ratones

BACKGROUND AND OBJECTIVES:

The local anesthetic effects on neuromuscular junction and its influence on blockade produced by nondepolarizing neuromuscular blockers are still under-investigated; however, this interaction has been described in experimental studies and in humans. The aim of this study was to evaluate in vitro the interaction between ropivacaine and pancuronium, the influence on transmission and neuromuscular blockade, and the effectiveness of neostigmine and 4-aminopyridine to reverse the blockade.

METHODS:

Rats were divided into groups (n = 5) according to the study drug: ropivacaine (5 µg mL^-1); pancuronium (2 µg mL^-1); ropivacaine + pancuronium. Neostigmine and 4-aminopyridine were used at concentrations of 2 µg mL^-1 and 20 µg mL^-1, respectively. The effects of ropivacaine on membrane potential and miniature endplate potential, the amplitude of diaphragm responses before and 60 min after the addition of ropivacaine (degree of neuromuscular blockade with pancuronium and with the association of pancuronium-ropivacaine), and the effectiveness of neostigmine and 4-aminopyridine on neuromuscular block reversal were evaluated.

RESULTS:

Ropivacaine did not alter the amplitude of muscle response (the membrane potential), but decreased the frequency and amplitude of the miniature endplate potential. Pancuronium blockade was potentiated by ropivacaine, and partially and fully reversed by neostigmine and 4-aminopyridine, respectively.

CONCLUSIONS:

Ropivacaine increased the neuromuscular block produced by pancuronium. The complete antagonism with 4-aminopyridine suggests presynaptic action of ropivacaine.

Local anesthetics, ropivacaine; Neuromuscular blockers; Nondepolarising, pancuronium; Animals, rats

JUSTIFICATIVA E OBJETIVOS:

Os efeitos dos anestésicos locais na junção neuromuscular e sua influência no bloqueio produzido por bloqueadores neuromusculares não-despolarizantes é ainda alvo de pouca investigação, no entanto esta interação tem sido descrita em trabalhos experimentais e em humanos. O objetivo deste estudo foi avaliar in vitro, a interação da ropivacaína com o pancurônio, a influência na transmissão e bloqueio neuromuscular e a efetividade da neostigmina e 4-aminopiridina na reversão do bloqueio.

MÉTODO:

Ratos foram distribuídos em grupos (n = 5) de acordo com o fármaco estudado: ropivacaína (5 µg mL^-1); pancurônio (2 µg mL^-1); ropivacaína + pancurônio. A neostigmina e a 4-aminopiridina foram usadas nas concentrações de 2 µg mL^-1 e 20 µg.mL^-1, respectivamente. Avaliou-se: 1) efeitos da ropivacaína sobre o potencial de membrana e potenciais de placa terminal em miniatura; 2) a amplitude das respostas do diafragma antes e 60 minutos após a adição da ropivacaína; o grau de bloqueio neuromuscular com o pancurônio e com a associação pancurônio - ropivacaína; 3) a efetividade da neostigmina e 4-aminopiridina na reversão do bloqueio neuromuscular.

RESULTADOS:

A ropivacaína não alterou a amplitude das respostas musculares, os potenciais de membrana, mas diminuiu a frequência e a amplitude dos potenciais de placa terminal em miniatura. O bloqueio produzido pelo pancurônio foi potencializado pela ropivacaína, e parcial e totalmente revertido pela neostigmina e 4-aminopiridina, respectivamente.

CONCLUSÕES:

A ropivacaína potencializou o bloqueio neuromuscular produzido pelo pancurônio. O antagonismo completo com a 4-aminopiridina sugere ação pré-sináptica da ropivacaína.

Anestésicos Locais, Ropivacaina; Bloqueadores neuromusculares; Não despolarizantes, Pancurônio; Animais, Ratos

Introducción

Los anestésicos locales, particularmente las amino-amidas, son un grupo de fármacos ampliamente utilizados por diferentes vías de administración, tales como: tópica, infiltración subcutánea, bloqueo de nervios periféricos, anestesia neuroaxial aislada o asociada con la anestesia general^{1, 2,3and4}.

Existen evidencias de que esos fármacos pueden interferir en la transmisión neuromuscular y potenciar los efectos de los bloqueantes neuromusculares^{1, 2, 3, 4, 5,6and7}.

La ropivacaína es un anestésico local amino-amida con propiedades fisicoquímicas similares a la bupivacaína (S50%-R50%), exceptuando la menor potencia y el menor grado de bloqueo motor, con una mayor selectividad por fibras nerviosas sensitivas, características atribuidas a una menor liposolubilidad y a su estructura de isómero puro S^- en oposición a la mezcla racémica de la bupivacaína^8and9.

Estas características también son las responsables de la menor toxicidad cardíaca y del sistema nervioso central, ventajas presentadas por la ropivacaína sobre la bupivacaína (S50%-R50%)^8and9. El pancuronio es un bloqueante neuromuscular no despolarizante, aminoesteroideo y de larga duración, lo que justifica su uso en las cirugías prolongadas y en cuidados intensivos¹⁰.

El objetivo de este estudio fue calcular en un modelo experimental, el efecto de la ropivacaína en la transmisión neuromuscular, su influencia en el bloqueo neuromuscular producido por el pancuronio y la eficacia de la neostigmina y de la 4-aminopiridina en la reversión del bloqueo.

Método

Se trata de un estudio experimental in vitro, en el que se utilizan los procedimientos de acuerdo con los principios éticos en la experimentación animal adoptados por el Colegio Brasileño de Experimentación Animal (COBEA), que fueron aprobados por la Comisión de Ética en Experimentación Animal del Instituto de Biología de la Universidade Estadual de Campinas (protocolo n.^o 2346-1).

Fueron utilizados ratones machos de la raza Wistar, con peso entre 180-250 g. Los animales fueron anestesiados con uretana (1,2 mg/kg^-1, vía intraperitoneal), y enseguida fueron exanguinados mediante sección de los vasos del cuello para facilitar la identificación y la retirada del hemidiafragma izquierdo y la porción del nervio frénico correspondiente. Para la evaluación del efecto de la ropivacaína sobre la transmisión neuromuscular, su influencia en el bloqueo producido por el pancuronio y la efectividad de la neostigmina y de la 4-aminopiridina en la reversión del bloqueo neuromuscular fue utilizada la técnica descrita por Bulbring¹¹. Las preparaciones fueron fijadas en un recipiente con 40 ml de solución nutritiva de Tyrode, oreadas constantemente con carbógeno (95% O₂ + 5% CO₂) y mantenidas a 37 °C. El nervio fue colocado sobre electrodos de platina conectados a un estimulador Grass S48. El diafragma se mantuvo por su porción tendinosa bajo tensión constante (5 g), a través de un cable conectado al transductor isométrico Load Cell BG50 GMS, y sometido a la estimulación indirecta de 0,1 Hz de frecuencia y duración de 0,2 m/seg; las variaciones de tensión producidas por las contracciones del diafragma fueron registradas en un fisiógrafo Gould RS 3400. Para evaluar el efecto de los fármacos usados aisladamente y asociados con la transmisión neuromuscular, fueron formados 3 grupos (n = 5): grupo I - ropivacaína (5 µg/ml^-1); grupo II - pancuronio (2 µg/ml^-1); y grupo III - pancuronio (2 µg/ml^-1), en preparación previamente expuesta a la ropivacaína (5 µg/ml^-1). En el grupo III (ropivacaína-pancuronio), el pancuronio fue añadido a la preparación 30 min después de la adición de la ropivacaína. Las respuestas musculares a la estimulación indirecta fueron registradas durante 60 min después de la adición de los fármacos.

La misma preparación fue utilizada para estudiar la efectividad de los fármacos (neostigmina [2 µg/ml^-1] y 4-aminopriridina [20 µg.ml^-1]) en la reversión del bloqueo neuromuscular, que fueron añadidas a la preparación después del bloqueo producido por la asociación ropivacaína-pancuronio. También fueron estudiados, en diafragma de ratones, los efectos de la ropivacaína en los potenciales de placa terminal en miniatura y en los potenciales de membrana. Los parámetros evaluados fueron: 1) la amplitud de las respuestas del diafragma a la estimulación indirecta, antes y 60 min después de la adición de ropivacaína; 2) la amplitud de las respuestas del diafragma a la estimulación indirecta, antes y 60 min después de la adición del pancuronio aisladamente y en preparación previamente expuesta a la ropivacaína; 3) los potenciales de membrana y potenciales de placa terminal en miniatura; y 4) la efectividad de la neostigmina y de la 4-aminopiridina en la reversión del bloqueo neuromuscular.

Los resultados se expresaron en medias y desviaciones estándar. El test de Wilcoxon fue usado para el análisis del potencial de membrana de las fibras musculares y la efectividad de los fármacos que revierten el bloqueo. Para evaluar la reducción de la amplitud de las respuestas musculares fue utilizado el test de la t de Student (distribución normal). Se tomó como un nivel significativo del 5% (p < 0,05). El poder del test fue calculado y se obtuvo β > 20% (poder > 80%).

Resultados

La ropivacaína en la concentración estudiada y usada aisladamente no causó ninguna reducción en la amplitud de las respuestas musculares a la estimulación eléctrica indirecta, en preparación nervio frénico-diafragma de ratón. Con el pancuronio aisladamente y en las preparaciones previamente expuestas a la ropivacaína, los promedios de amplitud de las respuestas musculares fueron del 45,1% y del 6,2% respectivamente, y el bloqueo correspondiente fue del 54,9 ± 14,1% y del 93,8 ± 9,2% respectivamente, con una diferencia significativa (p = 0,015) (Figura 1 and

Figura 2).

Figura 1
Amplitud de las respuestas musculares a la estimulación indirecta en preparación nervio frénico-diafragma de ratón expuesto a ropivacaína (5 µg/ml-1), pancuronio (2 µg/ml-1) y ropivacaína + pancuronio.

Figura 2
Grado de bloqueo con pancuronio aisladamente y en preparación previamente expuesta a ropivacaína.

El bloqueo neuromuscular causado por el pancuronio en las preparaciones expuestas a la ropivacaína fue revertido parcial y totalmente por la neostigmina y por la 4-aminopiridina, respectivamente.

No fue observado efecto significativo de la ropivacaína sobre los potenciales de membrana (fig. 3). Los efectos sobre los potenciales de placa terminal en miniatura se caracterizan por una disminución en la frecuencia y amplitud hasta el bloqueo total.

Figura 3
Efecto de la ropivacaína (5 µg/ml-1) en el potencial de membrana en preparación diafragma de ratón.

Discusión

Los efectos de los anestésicos locales en la unión neuromuscular y su influencia en el bloqueo producido por bloqueantes neuromusculares no despolarizantes todavía necesita investigación; sin embargo, esta interacción ha sido descrita en trabajos experimentales y en seres humanos^{1, 2, 3, 4, 5, 6,7and12}. Estudios experimentales^{5, 6,7and13} han ofrecido una base para los resultados observados en la clínica, con la ventaja de la posibilidad de eliminar un sesgo, que es la gran variabilidad individual de la respuesta a los bloqueantes neuromusculares^10and14.

Aunque solo en altas dosis los anestésicos locales puedan producir bloqueo neuromuscular, la interacción con los bloqueantes neuromusculares, particularmente los no despolarizantes, es clínicamente relevante, siendo necesaria una observación cuidadosa cuando se usen simultáneamente esos agentes, o en situaciones en las que el margen de seguridad de la transmisión neuromuscular esté reducida^{1, 2, 3, 4, 12,14and15}.

Son admitidos varios mecanismos para explicar la interacción entre los anestésicos locales y los bloqueantes neuromusculares. En la región presináptica, deprimen selectivamente la conducción en las fibras motoras e inhiben la liberación de la acetilcolina durante la estimulación nerviosa. Al nivel post-sináptico, los anestésicos locales pueden conectarse con diferentes sitios específicos de acetilcolina, trayendo como resultado la desensibilización de los receptores, además de poder ocasionar la oclusión temporal de los canales de los receptores nicotínicos. Por añadidura, son descritas una acción estabilizadora de la membrana postunión y la interferencia con el mecanismo de excitación-contracción de la fibra muscular^{5, 6, 7, 11, 13, 16, 17,18and19}.

La concentración de ropivacaína usada se estableció en un proyecto piloto y fue determinada a partir de datos presentados en estudios realizados en nuestro medio, donde fueron utilizados otros anestésicos locales amino-amidas con características similares a la ropivacaína^6and7. Matsuo et al.¹³, en una preparación similar a la utilizada en este estudio, calcularon la asociación de d-tubocurarina con diferentes anestésicos locales, y observaron que incluso en concentraciones ineficaces los anestésicos locales potenciaron el bloqueante neuromuscular, evidenciado por la disminución significativa de la ED50. Con relación a la influencia de los bloqueantes neuromusculares en los efectos de los anestésicos locales, esos autores también describieron que concentraciones ineficaces de d-tubocurarina causaron una disminución similar de la ED50 y el aumento en la potencia de los anestésicos locales.

En un ensayo clínico, Sahin et al.⁴ evaluaron las características del bloqueo neuromuscular producido por el vecuronio en pacientes sometidos a anestesia general asociada con bloqueo epidural con levobupivacaína al 0,5% (15 ml), y observaron un aumento significativo en el índice de recuperación y en la duración total del efecto del vecuronio, sin influir en su duración clínica (DC25%). Esos hallazgos pueden ser justificados por el hecho de que el metabolismo de la levobupivacaína, cuando se usa en el espacio epidural, solo ocurre en aproximadamente 30 min, cuando el fármaco llega a la circulación¹.

El presente estudio mostró que, en la concentración estudiada, la ropivacaína usada aisladamente no ejerció efectos en la unión neuromuscular; sin embargo, potenció el bloqueo producido por el pancuronio. Esos resultados son similares a los de otros autores, que no observaron en trabajos experimentales y clínicos ningún daño en la transmisión neuromuscular, cuando se usaron aisladamente diferentes anestésicos locales. Sin embargo, fue descrita una evidente potencialización en el efecto de varios bloqueantes neuromusculares como resultado de la asociación de esos fármacos, interacción que puede ser consecuente con la potencialización verdadera en diferentes lugares de la unión neuromuscular^{1, 2, 4, 5, 6, 7, 12,13and20}, causada por la acción de los 2 tipos de fármacos.

Se cree que el mayor bloqueo neuromuscular ocasionado por el pancuronio en las preparaciones de diafragma de ratones previamente expuestas a la ropivacaína, y evidenciado por una mayor reducción en la amplitud de las respuestas musculares a la estimulación del nervio frénico, sea debido a una acción presináptica de la ropivacaína, y no a la acción despolarizante en la fibra muscular, puesto que en los estudios electrofisiológicos se vio que la ropivacaína en la concentración usada no alteró el potencial de membrana de las fibras musculares. La acción presináptica quedó demostrada por la disminución en la frecuencia y amplitud de los potenciales de placa terminal en miniatura ocasionada por la ropivacaína, como resultado de la alteración en la liberación cuántica de la acetilcolina.

El bloqueo neuromuscular ocasionado por la asociación ropivacaína-pancuronio fue totalmente revertido con la 4-aminopiridina, y en menor proporción con la neostigmina. Esos resultados también fueron descritos por Sahin et al.⁴, que observaron en seres humanos una mayor eficacia de la 4-aminopiridina con relación a la neostigmina en la reversión de bloqueo ocasionado por el vecuronio en pacientes que recibieron levobupivacaína en el espacio epidural. En trabajos experimentales, resultados similares fueron encontrados en la reversión del bloqueo resultante de la asociación lidocaína-rocuronio⁵.

La neostigmina, al inhibir la acetilcolinesterasa, aumenta la concentración del neurotransmisor en la hendidura sináptica, siendo capaz de desplazar competitivamente los agentes causantes del bloqueo. El antagonismo parcial por la neostigmina refuerza ese hallazgo, una vez que los anticolinesterásicos son eficaces solamente en la reversión del bloqueo post-sináptico. La 4-aminopiridina, además del efecto inhibidor de desensibilización de receptores nicotínicos de la placa terminal, provoca un aumento cuántico de acetilcolina. Ese aumento es resultante de acciones en la membrana de las terminaciones nerviosas, como la inhibición de los canales de potasio, que produce un aumento en la duración del potencial de acción, y el mayor influjo de iones calcio hacia las terminaciones nerviosas motoras durante la despolarización de la membrana^21,22and23. El antagonismo completo obtenido con la 4-aminopiridina mostró que la interacción de la ropivacaína con el pancuronio posee un componente presináptico relacionado con la disminución de la liberación de acetilcolina.

La ropivacaína aisladamente no comprometió la transmisión neuromuscular, pero sí potenció el bloqueo producido por el pancuronio, que fue revertido por la neostigmina y la 4-aminopiridina. Esos resultados son importantes para la práctica clínica, en el sentido de ofrecer orientación sobre la necesidad del uso de monitorización de los efectos de los bloqueantes neuromusculares, particularmente cuando se usan asociados con otros fármacos.

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• ☆
  Estudio realizado en el Departamento de Anestesiología y Farmacología, Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP), Escuela de Medicina, São Paulo, Brasil.

Fechas de Publicación

• Publicación en esta colección
  Mar-Apr 2015

Histórico

• Recibido
  11 Set 2013
• Acepto
  31 Oct 2013