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