Revista Investigación Científica, Vol. 4, No. 3, Nueva época, septiembre–diciembre 2008, ISSN 1870–8196

Glibenclamida y glicazida modifican la fuerza y frecuencia de contracción cardiaca en ratas diabéticas Glibenclamide and glicazide modifies the force and frequency of cardiac contraction in diabetic rats

Edgar Javier Valenciano Loera Dora Elena Benavides Haro Unidad Académica de Medicina Humana y Ciencias de la Salud Universidad Autónoma de Zacatecas E–mail [email protected]

Resumen La Diabetes mellitus es un grupo de enfermedades metabólicas caracterizadas por hiperglucemia, además es un riesgo incrementado para desarrollar enfermedad cardiovascular. La terapéutica común en Diabetes Tipo 2 es la administración de glibenclamida, la cual no es específica para el páncreas y afecta el miocardio. Otro fármaco utilizado es la glicazida, la que se ha reportado carece de efectos adversos cardiovasculares. En el desarrollo del trabajo se emplearon corazones de ratas Wistar hembra con euglucemia e hiperglucemia, con y sin tratamiento de glibenclamida o glicazida. Se evaluó la fuerza y frecuencia de contracción en todas las condiciones experimentales. Se encontró que la administración repetida de glibenclamida y glicazida induce una disminución de la fuerza y frecuencia de contracción cardiaca en condiciones de euglucemia e hiperglucemia. La Glicazida sí tiene efectos directos sobre el corazón, por lo que debe hacerse una valoración riesgo– beneficio al usar glicazida ó glibenclamida en la terapéutica actual. Palabras clave: diabetes, canales KATP, receptores SUR, glibenclamida, glicazida.

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Abstract Diabetes mellitus is a group of diseases characterized by high levels of blood glucose, patients with diabetes have a increased risk of cardiovascular diseases. Glibenclamide is widely used to treat type 2 diabetes, it is non–selective for pancreatic β cells and has unwanted side–effects on cardiomyocytes. It has been reported that Gliclazide, another hypoglucemic agent, interacts exclusively with the pancreas, leaving the cardiac muscle unaffected. For developed this work, hearts of euglucemic and hyperglucemic female Wistar rats were used, with or without glibenclamide or gliclazide treatment. This work evaluates the force and frequency of cardiac contraction, in all the experimental conditions. We found that the repeated administration of glibenclamide or gliclazide attenuates the force and frequency of cardiac contraction both euglucemic and hiperglucemic conditions. Gliclazide exerts actions on cardiac muscle, contrary to previously reported. Therapeutic considerations should be done to the clinical use of glibenclamide or gliclazide. keywords: diabetes, KATP channels, SUR receptors, glibenclamide, gliclazide.

Introducción Diabetes mellitus es un grupo de enfermedades metabólicas caracterizadas por hiperglucemia, provocada por defectos de la insulina en la secreción, acción o ambas. La hiperglucemia crónica de la Diabetes se acompaña de daño, disfunción e insuficiencia a largo plazo de diversos órganos, en especial ojos, riñones, nervios, corazón y vasos sanguíneos (1). Los pacientes con Diabetes tienen una mayor incidencia de enfermedad cardiovascular, periférica vascular y cerebrovascular aterosclerótica (2, 3). La mayoría de los casos de Diabetes encaja en alguna de dos categorías etiopatogenéticas amplias, la causa en una categoría (Diabetes tipo 1) es una deficiencia absoluta de secreción de insulina. En la otra, que constituye la categoría más prevalente (Diabetes tipo 2), la causa es una combinación de

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resistencia a la acción de la insulina y una respuesta secretoria compensadora inadecuada de esta hormona (4). Las sulfonilureas son usadas ampliamente para tratar la Diabetes tipo 2 (5, 6), son llamadas así por su configuración central común, consiste en un grupo sulfonilurea unido a través de un sulfuro a un anillo benceno. La glibenclamida (también conocida como gliburida) y la glicazida son sulfonilureas de segunda generación, poseen sustituyentes no polares, con grupos lipofílicos que penetran más rápido las membranas celulares y son así más potentes (2). El efecto primario de las sulfonilureas es potenciar la liberación de insulina estimulada por glucosa en células β de los islotes pancreáticos (5, 7,). Su principal blanco es la inhibición del canal de potasio sensible a ATP (KATP) (8, 9, 10), que juega un papel importante en el control del potencial de membrana de la célula β. Se ha demostrado que el evento iónico principal en la secreción de insulina estimulada por glucosa es una disminución en el eflujo de potasio (10, 11, 12), mediado por un incremento en el coeficiente intracelular de

ATP/ADP,

que inhibe los

canales KATP. La inhibición de canales KATP por glucosa o sulfonilureas causa despolarización de la membrana de la célula β, y con esto dispara la apertura de canales de Ca2+ dependientes de voltaje, provocando influjo de Ca2+ y por lo tanto una elevación del Ca2+ intracelular, que estimula la exocitosis de gránulos secretorios que contienen insulina (13). Las sulfonilureas trabajan potenciando esta secuencia de eventos (Fig. 1).

Figura 1. Secuencias del control iónico de la liberación de insulina en células β pancreáticas (1).

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Los canales KATP también se encuentran con alta densidad en una variedad de otros tipos celulares, incluyendo los músculos cardiaco, liso y esquelético, al igual que algunas neuronas cerebrales. En todos esos tejidos, la apertura de canales KATP en respuesta al estrés metabólico lleva a la inhibición de la actividad eléctrica (6, 10). Se ha sugerido que las sulfonilureas clásicas como glibenclamida y tolbutamida pueden tener efectos adversos en el sistema cardiovascular principalmente, porque también inhiben canales KATP mitocondriales, los cuales junto con los sarcoplasmáticos (receptores

SUR2A),

tienen un papel central en la protección que

ejerce el preacondicionamiento isquémico (14, 15, 16). Glicazida y tolbutamida inhiben a la célula β con alta afinidad (receptores

SUR1),

pero no a los canales KATP

cardiacos y de músculo liso (5). Si la glicazida tiene pocos efectos cardiacos en comparación

a

otras

sulfonilureas,

entonces

podría

tener

implicaciones

importantes para su uso preferido en el tratamiento de pacientes con Diabetes tipo 2 y enfermedad concurrente de las arterias coronarias (10, 16). Existen cambios en las corrientes iónicas de potasio que ocurren en especial en células de pericardio bajo condiciones de Diabetes o hipotiroidismo (17, 18, 19). La atenuación subalterna de frecuencia, de la corriente de potasio de salida transitoria independiente de calcio (It), puede tener efectos pronunciados en la duración del potencial de acción. Los potenciales de acción del epicardio en esas condiciones se observan con una prolongación prominente frecuencia dependiente. De igual modo, se ven afectadas la corriente de potasio de salida sostenida independiente de calcio (Iss) (17, 18, 19) y la corriente de calcio tipo L, que puede estar relacionada a la contracción cardiaca deprimida observada en la Diabetes mellitus crónica (17). Todo lo anterior, aunado al efecto de las sulfonilureas sobre el miocardio, puede provocar la disminución de la frecuencia y la fuerza de contracción cardiaca.

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Materiales y métodos Para el desarrollo de este trabajo se utilizaron ratas Wistar hembra, de ocho a diez semanas de edad, con un peso de 200–220 gramos en promedio, del bioterio de la Unidad Académica de Medicina Humana y del Doctorado en Farmacología de la

UAMHCS

de la

UAZ.

Las ratas tuvieron libre acceso a alimento y agua. Todos los

experimentos se realizaron de acuerdo con las recomendaciones sobre aspectos éticos para la investigación en animales y humanos de la declaración de Helsinki (1989). Grupos experimentales Tabla 1. Grupos experimentales CONDICIÓN EUGLUCEMIA HIPERGLUCEMIA

GRUPOS EXPERIMENTALES 12 Control (CCR) 12 Control (CCR)

9 Tx Glibenclamida 9 Tx Glibenclamida

9 Tx Glicazida 9 Tx Glicazida

Inducción de Diabetes mellitus experimental Se induce Diabetes mellitus experimental con el empleo de STZ a dosis de 65 mg/kg de peso corporal, aplicada vía intraperitoneal en dosis única, a la mitad de los animales de experimentación. La

STZ

deteriora la oxidación de glucosa y disminuye

la biosíntesis y secreción de insulina. Además, la acción intracelular de STZ resulta en cambios del

ADN,

en células β pancreáticas que comprenden su fragmentación

evocando cambios deletéreos en las células. Tratamientos con glibenclamida y glicazida La dosis empleada de glibenclamida es de 0.214 mg/kg de peso corporal por día, durante diez días vía oral; y la de glicazida es de 1.15 mg/kg de peso corporal admistrada en las mismas condiciones.

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Determinación de glucosa sanguínea En la determinación de la glucosa sanguínea se usa un glucómetro digital y tiras reactivas (Accu–Chek Advantage de Roche). Preparación de corazón completo de rata Los animales empleados se heparinizan y anestesian con Heparina 1000 UI/kg y con 50 mg/kg de Pentobarbital sódico respectivamente, vía intraperitoneal, 30 minutos antes de ser sacrificados. De inmediato se extrae el corazón, se coloca en solución Tyrode y se monta de manera directa de la aorta a un aparato Langendorff para su perfusión retrógrada con solución Tyrode a 36ºC (20). La preparación de corazón completo es idéntica en todas las condiciones experimentales. Registro electrofisiológico Las preparaciones de corazón completo están sujetas a un transductor de fuerza Grass

FT03

(convierte la fuerza de contracción en impulsos eléctricos registrados en

una computadora), que está conectado a un amplificador

MP100

Los registros se guardan y analizan a través de un software

(Biopac System). MP100

Manager

Acqknowledge versión 3.7.3 (Biopac System) en una computadora Dell. Se registra la frecuencia y la fuerza de contracción del corazón completo para todas las condiciones experimentales. Los registros se efectúan después de treinta minutos de estabilización de la preparación. En el caso de los grupos control euglicémicos y control hiperglucémicos se ejecutan curvas concentración respuesta a glibenclamida y glicazida. Solución Tyrode NaCl 118 mM, KCL 5.4 mM, MgCl2 1.05 mM, Glucosa 11 mM, NaHCO3 24 mM, NaH2PO4 0.42 mM, CaCl2 1.8 mM, taurina 20 mM. Se ajusta el pH a 7.4 con carbógeno (mezcla de 95% 02 y 5% CO2).

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Fármacos Los fármacos manejados son glibenclamida y glicazida (Sigma Chemicals, St. Louis, Mo.,

USA)

Mo.,

Después se disuelven en la solución Tyrode a las concentraciones

USA).

y se disuelven en Dimetilsulfóxido (DMSO) (Sigma Chemicals, St. Louis,

requeridas. La estreptozotocina (STZ) (Sigma Chemicals, St. Louis, Mo.,

USA)

se diluye

en agua bidestilada. Análisis de datos Los datos son expresados como la media ±

ES.

La significancia estadística es

evaluada por la prueba t de Student donde es necesario. Las comparaciones múltiples se realizan mediante la prueba de

ANOVA

y la prueba de Dunnett. Los

datos obtenidos para las curvas concentración respuesta son ajustados con la ecuación de Hill que se muestra a continuación:

Donde:

EC50 representa la concentración en la cual se alcanza el 50% del efecto máximo, [F]

simboliza la concentración de fármaco

“n”

indica el coeficiente de Hill.

Las diferencias se consideraron significativas a p