Anestesia En Roedores De Experimentacion

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RECVET. Vol. III, Nº 9, Septiembre 2008 http://www.veterinaria.org/revistas/recvet/n090908.html RECVET- Revista Electrónica de Clínica Veterinaria http://www.veterinaria.org/revistas/recvet Depresores del Sistema Nervioso Central y anestesia en roedores de experimentación (Central Nervous System depressant and anaesthesia of Laboratory rodents) Molina López, Ana María; Moyano Salvago, María del Rosario; Peña Ojeda, Francisco Javier; Lora Benítez, Antonio Jesús; Moreno Barrientos, Sergio; Serrano Caballero, Juan Manuel. Dpto. Farmacología, Toxicología, y Medicina legal y forense. Facultad de Veterinaria. Universidad de Córdoba (España). e-mail: [email protected] RECVET: 2008, Vol. III, Nº 9 Recibido 08.04.2008 / Referencia provisional J012_RECVET / Revisado: 07.07.2008 / Referencia definitiva 090903_RECVET / Aceptado 25.07.2008 / Publicado: 01.09.09 Este artículo está disponible en http://www.veterinaria.org/revistas/recvet/n090908.html concretamente http://www.veterinaria.org/revistas/recvet/n090908/090903.pdf Revista Electrónica de Clínica Veterinaria RECVET® está editada por Veterinaria Organización® Se autoriza la difusión y reenvío siempre que enlace con Veterinaria.org® http://www.veterinaria.org y con RECVET®-http://www.veterinaria.org/revistas/recvet Resumen Los animales de laboratorio desempeñan un papel fundamental en la investigación, siendo los roedores los que se utilizan en una mayor proporción, destacando entre éstos el ratón (Mus musculus). Los avances conseguidos, gracias al uso de animales de laboratorio, son múltiples, tanto para medicina humana como veterinaria. Hoy día es fundamental garantizar el bienestar de estas especies y evitarles el dolor y el sufrimiento innecesario en los protocolos de experimentación por lo que es muy frecuente el uso de anestésicos que permitan una acción indolora en esos procedimientos experimentales. Hemos realizado una revisión bibliográfica sobre las características de estos roedores de laboratorio, las vías de administración de anestésicos y algunos reflejos y funciones fisiológicas que permitan el control de los efectos en este tipo de animales. Asimismo hemos revisado el uso de ketamina, generalmente asociada a depresores del SNC como: neurolépticos fenotiazínicos (acepromazina), benzodiazepinas (diazepam, midazolam) y α2-agonistas adrenérgicos (xilazina y medetomidina). Hemos profundizado en la descripción de las características específicas de cada uno, en su farmacocinética y en la acción farmacológica de estos medicamentos de uso veterinario. Depresores del Sistema Nervioso Central y anestesia en roedores de experimentación http://www.veterinaria.org/revistas/recvet/n090908/090903.pdf 1 RECVET. Vol. III, Nº 9, Septiembre 2008 http://www.veterinaria.org/revistas/recvet/n090908.html Palabras clave: acepromazina | anestesia | diazepam | ketamina | medetomidina | midazolam | xilazina Abstract The laboratory animals, with special mention to rodents, play a key role in the investigation, in which the mouse (Mus musculus) is one of the more important. The progress achieved through the use of laboratory animals, are manifold, both for human and veterinary medicine. Nowadays, it is vital to ensure the welfare of these species and to avoid the unnecessary pain and suffering, so in these cases, it is very frequent the use of anaesthetics allow for a painless action in these experimental procedures. We have conducted a review of the literature on the characteristics of these laboratory rodents, administration routes of anaesthetics and some reflexes and physiological functions for monitoring effects in these animals. We have reviewed the use of ketamine, usually associated with different central nervous system depressors such as: fenotiazinic neuroleptics (acepromazine), benzodiazepines (diazepam, midazolam) and α2-adrenergic agonists (xylazin and medetomidine). We have deepened in the description of the specific characteristics of each, in its pharmacokinetics and the pharmacological action of these drugs for veterinary use. Keywords: acepromazine | anaesthesia | diazepam | ketamine | medetomidine | midazolam | xylazin 1. Introducción La investigación con animales ha contribuido ampliamente a la solución de problemas médicos como la cirugía cardiaca o el transplante de órganos por citar algunos de los más importantes. En la actualidad el animal de laboratorio goza de auténtica prioridad en el campo de la experimentación (Pereira y González, 2002), siendo las especies de roedores uno de los grupos más importantes de este conjunto (Havenaar y col., 1999; Salvador, 2001). La finalidad común de cualquier estudio experimental, es la necesidad de conseguir los objetivos científicos de forma adecuada. Si se considera necesario el uso de animales de experimentación, la selección de la especie o cepa del animal, se constituye en un factor fundamental en el que habrá que tener en cuenta diversos aspectos del que no puede faltar el del mantenimiento del mayor grado posible de bienestar animal. De igual forma, también debe evitarse en la medida de lo posible someter a situaciones de estrés al animal, ya que ello puede provocar alteraciones en los resultados del trabajo. Los principales puntos que hay que considerar son: indicaciones o contraindicaciones de uso de alguna especie para alcanzar el objetivo fundamental de la experiencia, facilidad o dificultad de manejo del animal en cuestión y la necesidad de un alojamiento adecuado regulado por la legislación vigente (RD 1201/2005) donde se garantice el bienestar de los mismos. También en ocasiones puede ser necesaria la elección de animales de un determinado sexo, Depresores del Sistema Nervioso Central y anestesia en roedores de experimentación http://www.veterinaria.org/revistas/recvet/n090908/090903.pdf 2 RECVET. Vol. III, Nº 9, Septiembre 2008 http://www.veterinaria.org/revistas/recvet/n090908.html machos o hembras, donde debe cuestionarse además su justificación científica y económica (Zambrick, 2004). Los roedores que se emplean en experimentación son pequeños mamíferos entre los que se encuentran el cobaya, conejo, gerbo, hamster, rata y ratón, y de todos ellos se encuentran datos tabulados (Flecknell, 2003) que recogen sus características biológicas. No obstante, las dos últimas especies señaladas, rata y ratón, son sin lugar a dudas las que con más frecuencia se emplean. Debido a ello, hemos elaborado la tabla 1, basada en los datos que aportan Boyd (1998) y Flecknell (2003), en la que se recogen los principales datos biológicos del ratón y también los de la rata a modo comparativo. TABLA 1.- Datos biológicos principales de ratón (y rata). Datos fisiológicos (unidades) Peso corporal adulto (g) Frecuencia respiratoria (rpm) Volumen tidal (mL) Frecuencia cardíaca (ppm) Volumen sanguíneo (mL) Valor hematocrito (%) nº de Eritrocitos (106/mm3) Hemoglobina (g/dL) nº de Leucocitos (103/mm3) nº de Linfocitos (103/mm3) nº de Neutrófilos (103/mm3) Proteínas totales (g/dL) Glucosa sanguínea (mM/L) Temperatura rectal (ºC) Ingestión de agua (mL) Esperanza de vida (años) Ratón 25 - 40 80 - 200 0,15 350 - 600 2,5 36 - 49 9,3 11,1 13,6 9,8 2,3 3,5 - 7,2 3,5 - 9 37,5 4-6 2-3 (Rata) (300 – 500) (70 – 115) (1,5 - 1,8) (250 – 350) (30) (38 – 50) (8,5) (14,2) (9,8) (7,3) (2,5) (5,6 – 7,6) (3 – 8) (38) (30 – 50) (3 – 4) La administración de anestésicos (y por extensión otros fármacos) en el ratón se puede realizar por diferentes vías, intraperitoneal (IP), intramuscular (IM) o subcutánea (SC), siendo la vía IP la de uso más frecuente (Flecknell 2003). La Depresores del Sistema Nervioso Central y anestesia en roedores de experimentación http://www.veterinaria.org/revistas/recvet/n090908/090903.pdf 3 RECVET. Vol. III, Nº 9, Septiembre 2008 http://www.veterinaria.org/revistas/recvet/n090908.html administración por vía intravenosa (IV) no es usual debido a la dificultad que encontramos de acceso a las distintas venas, aunque a veces se emplea administrando en las venas dorsales de la cola. La vía oral (PO), tampoco es usual en la anestesia de ratones debido, entre otros factores, a que la fase de inducción sería probablemente larga. En los ratones la vía IP es preferible a la IM o SC porque la absorción suele ser más rápida y a veces el volumen que hay que administrar es elevado (Gomez-Villamandos y Ruiz, 2001). No obstante, Flecknell (2003) señala que, el volumen de administración apropiado es de 0,1 mL / 10 g de peso vivo (p.v.), lo que supone entre 0,2 a 0,4 mL en total. Este problema se presenta con otros fármacos de modo que siempre deben considerarse las consecuencias negativas de un exceso de administración de fluidos (Makoto, 2000; Henke y col., 2005). También un factor importante que limita la elección de la vía de administración es el carácter irritante que pueda tener el anestésico (Henke y col., 2005). Cuando se utilizan las vías IP, IM o SC se muestran con más facilidad las diferencias individuales en la respuesta anestésica (Flecknell, 2003). Otros factores que también influyen (Zambricki, 2004), además de la variabilidad individual son la especie, la cepa, la edad y el sexo (Beynen y col., 1999; Zambricki, 2004). Las dosis de anestésico empleadas por estas vías parenterales distintas de la IV son generalmente superiores, sobre todo en el caso de la vía IP ya que el efecto de primer paso hace que la biodisponibilidad sea más baja. Este aumento de las dosis por estas vías permite alcanzar unas concentraciones efectivas en la sangre y compensar la menor biodisponibilidad y el retraso que supone su absorción desde el punto de inoculación. También se retrasa la recuperación del animal prolongando el periodo de anestesia quirúrgica. En la práctica, las dosis de anestésicos recomendadas en los textos solamente sirven como estimación teórica, y el investigador ha de determinar cual es la dosis óptima en los animales utilizados teniendo en cuenta su experiencia personal (Makoto, 2000; Álvarez y Tendillo, 2001). La inyección intraperitoneal es menos dolorosa que otras vías de administración (Flecknell, 2003) y se utiliza en pequeños animales para administrar volúmenes relativamente grandes de sustancias solubles, tales como anestésicos, cuando es necesario que se absorban rápidamente y cuando la vía oral o la intravenosa no son las apropiadas (Cruz, 1995). La técnica no se recomienda para animales mayores que los roedores ni para hembras preñadas, puesto que la aguja puede penetrar el útero grávido. En la cavidad peritoneal se pueden producir reacciones manifiestas entre las que se pueden incluir dolor (Arras y col., 2001) o formación de tejido fibroso y adherencias. Además, muchos disolventes no acuosos pueden producir inflamación de los bordes de los lóbulos hepáticos (Corning, 1992). 2.- Anestesia general La anestesia general la podemos definir como un estado de inconsciencia controlada y reversible alcanzada como consecuencia del uso de sustancias químicas y que se caracteriza por la ausencia de percepción dolorosa, memoria, respuesta motora a los estímulos y reflejos (McKelvey y Wayne Hollingshead, 2003). Estas sustancias son depresoras del SNC y, en función de la dosis, son capaces de llegar a deprimir suficientemente los centros bulbares, vasomotor y respiratorio, y con ello la muerte del animal. Depresores del Sistema Nervioso Central y anestesia en roedores de experimentación http://www.veterinaria.org/revistas/recvet/n090908/090903.pdf 4 RECVET. Vol. III, Nº 9, Septiembre 2008 http://www.veterinaria.org/revistas/recvet/n090908.html Con el objeto de cuantificar la intensidad de la depresión del sistema nervioso central Güedel (1920, 1927), introdujo 4 etapas de menor a mayor profundidad de depresión del SNC. I. Etapa de inducción o analgesia. II. Etapa de excitación o delirio. III Etapa de anestesia quirúrgica. IV Etapa de parálisis bulbar. En la etapa de anestesia quirúrgica (etapa III) se han descrito 3 ó 4 planos diferentes para caracterizar mejor el nivel de profundidad de depresión del SNC, desde anestesia ligera o superficial en el plano I hasta anestesia profunda en el plano III o incluso coma en el plano IV. (Pereira y González, 2002; McKelvey y Wayne Hollingshead, 2003). Para describir las etapas y los planos de la anestesia general Güedel se valió de las modificaciones que se presentan en parámetros fisiológicos y en determinados reflejos tras la aplicación del éter etílico por vía inhalatoria (Bertens y col., 1999; Pereira y González, 2002). Hoy en día se realiza una anestesia equilibrada (McKelvey y Wayne Hollingshead, 2003) en la que se hacen poco aparentes algunas de las etapas de Güedel y que es una combinación de varios fármacos que se potencian entre sí y reducen sus efectos nocivos (Bertens y col., 1999). Un término importante a definir en la anestesia es la hipnosis; que se caracteriza por la carencia de movimientos espontáneos o la ausencia de respuestas a estímulos externos durante varios minutos (Álvarez y Tendillo, 2001). Sin embargo, la hipnosis sola no es adecuada por lo que hay que recurrir a producir una analgesia apropiada cuando se realizan procedimientos dolorosos (Álvarez y Tendillo, 2001; Pereira y González, 2002). La valoración del reflejo pedal de retirada, provocado por la comprensión de la zona plantar de una extremidad entre los dedos índice y pulgar (Flecknell 2003; McKelvey y Wayne Hollingshead, 2003), en los ratones nos permite ver el grado de analgesia, lo que junto con la evaluación y el control de las funciones fisiológicas nos permite reconocer un funcionamiento correcto de la anestesia (Gómez-Villamandos y Ruiz, 2001). Así, la mayoría de los reflejos deben estar ausentes con un nivel de analgesia adecuado si se ha realizado la anestesia correcta en el ratón (Flecknell, 2003). Otros datos importantes que permiten controlar el estado anestésico y su evolución son los posibles cambios que de forma brusca se den en la frecuencia cardiaca, en la tasa de saturación de oxigeno y en la frecuencia respiratoria (Flecknell, 2003). La frecuencia cardíaca, la oxigenación y la frecuencia respiratoria se pueden evaluar de diversas formas (Flecknell, 2003). Algunos de estos parámetros pueden obtenerse por métodos sencillos e incruentos como son el empleo de pulsioxímetros, respirómetros, etc. Depresores del Sistema Nervioso Central y anestesia en roedores de experimentación http://www.veterinaria.org/revistas/recvet/n090908/090903.pdf 5 RECVET. Vol. III, Nº 9, Septiembre 2008 http://www.veterinaria.org/revistas/recvet/n090908.html Figura 1. Pulsoxímetro, 2000T veterinary transflectance sensor La temperatura es otro de los factores principales que varía durante la anestesia. La depresión del centro termorregulador hipotalámico durante la anestesia va a producir una disminución de la temperatura corporal (Álvarez y Tendillo, 2001; GómezVillamandos y Ruiz, 2001). Debido a que el ritmo de pérdida de calor depende de la razón entre la superficie corporal y la masa corporal podemos decir que cuanto menor sea el tamaño del animal mayor será proporcionalmente la pérdida de calor. La media de temperatura del laboratorio o lugar de trabajo suele ser de 21-25 grados, por lo que un animal tan pequeño como un ratón anestesiado puede perder entre 5 y 9 grados en una hora. Para evitar este problema encontramos sistemas como el de embalaje tipo burbuja, o sistemas productores de calor (Álvarez y Tendillo, 2001). Esta situación también se debe tener en cuenta durante la fase de recuperación (Flecknell, 2003) ya que la perdida de calor en los animales pequeños aumenta el riesgo de hipotermia. 3. Anestesia con Ketamina. Químicamente, la ketamina es la 2-(o-clorofenil)-2-(metilamina)-ciclohexanona (Branson, 2003), y es el prototipo de fármaco del grupo de las ciclohexilaminas, o anestésicos disociativos. La ketamina, sintetizada por Steven en 1963, no es el único representante de este grupo, ya que con anterioridad se utilizó la fenciclidina, hoy retirada del mercado y de uso prohibido, y más recientemente la tiletamina que se comercializa asociada al zolazepam. La ketamina es un anestésico general de uso muy generalizado en la práctica clínica veterinaria. Asimismo este fármaco es de gran utilidad en el manejo y contención de especies de laboratorio y en la captura y transporte de animales salvajes (González y Pereira, 2002). Los análogos de este grupo se han estudiado ampliamente y su característica más notoria es la producción de un estado único de anestesia caracterizado por Depresores del Sistema Nervioso Central y anestesia en roedores de experimentación 6 http://www.veterinaria.org/revistas/recvet/n090908/090903.pdf RECVET. Vol. III, Nº 9, Septiembre 2008 http://www.veterinaria.org/revistas/recvet/n090908.html disociación y desconexión del paciente con su entorno. Sin embargo, estos compuestos tienen una marcada tendencia a inducir agitación y alucinaciones durante el periodo de recuperación anestésica (Plumb, 2005). En 1965, Domino y colaboradores, aplicaron ketamina por primera vez a seres humanos. Se trataba de 20 presidiarios que se ofrecieron como voluntarios. Ellos propusieron acuñar el término de anestesia disociativa para definir el estado mental peculiar que producía el fármaco (Domino y col., 1965). Ya, durante el primer ensayo, se hizo evidente la acción estimulante cardiovascular y la muy ligera depresión respiratoria que producía la ketamina durante el periodo anestésico y se señalaron los inconvenientes de usar el medicamento como único agente anestésico, pero se supuso que dichos efectos podían suprimirse con la premedicación (Álvarez y Tendillo, 2001). La ketamina cuando se usa sola tiene un efecto muy limitado en ratones y en otras especies, incluso a dosis elevadas (Flecknell, 2003) y no se suele alcanzar una profundidad adecuada (Hawk y Leary, 1999) pero se considera un anestésico de extraordinaria seguridad y eficacia combinado con otras sustancia depresoras del SNC. Su falta de acción depresora en los sistemas cardio-respiratorios no tiene igual en ningún otro anestésico general existente (Branson, 2003). Se posee una extensa experiencia clínica con la ketamina, pero a pesar de ello, las investigaciones que la incluyen en la actualidad son muy numerosas, así como sus efectos analgésicos a dosis subanestésicas (Alvarez y Tendillo, 2001). Farmacocinética: La ketamina se distribuye siguiendo modelos compartimentales abiertos. Inicialmente se diluye en el torrente sanguíneo, a continuación disminuye con rapidez la concentración plasmática, debido a la distribución y captación rápida de los tejidos, especialmente el cerebro. Por último, hay una fase de eliminación (Hirota y Lambert, 1996; Reich y col., 1989). En el hígado se producen dos metabolitos: norketamina y norhidroketamina. El primero, aparece en el plasma en el transcurso de 2-4 minutos, lo que indica un metabolismo rápido (Plumb, 2005). Además, este metabolito se acumula en el cerebro y persiste por un tiempo prolongado, lo que podría explicar algunas de las acciones tardías en el sistema nervioso central (Papich, 2007). En una segunda fase los metabolitos se conjugan y se excretan por la orina preferentemente, aunque, la disminución de la función renal no prolonga el efecto del fármaco (Reich y col., 1989). A la norketamina se le atribuye una actividad hasta del 33 % frente al compuesto original, mientras que a la norhidroketamina sólo del 1 % (Hirota y Tendillo, 1996). Acción farmacológica: Los efectos de la ketamina sobre el SNC son únicos. Se comporta como antagonista no-competitivo del glutamato, neurotransmisor estimulante del sistema nervioso (Branson, 2003), sobre los receptores ionotropos NMDA. También parece que bloquea el transporte neuronal de neurotransmisores amínicos como serotonina, dopamina y norepinefrina (González y Pereira, 2002). Algunas áreas del cerebro, como los sistemas bulbar y límbico se estimulan, mientras que otras, como el tálamo, se deprimen. La ketamina induce amnesia y anestesia por disrupción funcional (disociación) del SNC induciendo una pérdida de conciencia que es similar al estado catatónico (Domino y col., 1965; Reich y col., Depresores del Sistema Nervioso Central y anestesia en roedores de experimentación 7 http://www.veterinaria.org/revistas/recvet/n090908/090903.pdf RECVET. Vol. III, Nº 9, Septiembre 2008 http://www.veterinaria.org/revistas/recvet/n090908.html 1989). Produce analgesia que está mediada por su interacción con receptores opiáceos. Induce los planos I y II de anestesia pero no alcanza el plano III (Branson, 2003; Plumb, 2005). El flujo sanguíneo cerebral aumenta notablemente, hasta en un 60 a 80 %, probablemente por el incremento de la vasodilatación cerebral y disminución de la resistencia cerebro-vascular, pero se normaliza en unos 20-30 minutos (Plumb, 2005). También se incrementa el consumo de oxígeno por el cerebro y la presión del líquido céfalo-raquídeo en pacientes sin afección intracraneal (Domino y col., 1965; Plumb, 2005). La ketamina, a diferencia de otros anestésicos inyectables, es capaz de estimular el sistema cardiovascular (Domino y col., 1965; Reich y col., 1989). Numerosas investigaciones han señalado incrementos en la frecuencia cardiaca, presión arterial sistémica, resistencia vascular sistémica, presión arterial pulmonar y resistencia vascular pulmonar (Hirota y Lambert, 1996; González y Pereira, 2002). También, a diferencia de otros anestésicos, mantienen reflejos como la deglución pero producen un grado variable de rigidez muscular, que puede contrarrestarse si se combinan con tranquilizantes. Otro efecto característico de estos fármacos es que inducen la producción de secreciones (Makoto, 2000). En ratón y otros animales de laboratorio, es muy frecuente el uso de combinaciones de ketamina con acepromazina, atropina, diazepam, medetomidina midazolam o xilazina (Flecknell, 2003). Las vías de administración y sobre todo las dosis recomendadas por diferentes autores en el ratón varían ampliamente, así, se encuentran valores de 44 mg/kg p.v. por vía IM para producir sedación (Weisbroth y Fundesn, 1972); de 50 mg/kg p.v. por vía IV (Hughes, 1981); de 100 a 200 mg/kg p.v. por vía IP (Hughes, 1981); de 200 mg/kg p.v. por vía IM para producir inmovilización (Flecknell, 1987) o de 50 a 100 mg /kg p.v. por vía IM o IP ó 50 mg/kg p.v. por vía IV (Burke, 1999). Cabe destacar aquí que las dosis de ketamina, en relación al peso corporal, son muy elevadas en comparación con las otras especies de mamíferos pudiendo ser incluso de 100 veces superiores a las de las grandes especies o más. La combinación de fármacos tranquilizantes no sólo disminuye los efectos adversos de la ketamina sino que permiten reducir la dosis empleada y proporcionar una analgesia adecuada (Makoto, 2000). 4. Tranquilizantes asociados a la ketamina: La mayoría de los autores confirman que la ketamina no se emplea sola sino asociada a diferentes tranquilizantes (Hawk y Leary, 1999; Branson, 2003; Flecknell, 2003; Plumb, 2005; Tennant, 2007). 4.1. Neurolépticos fenotiazínicos. Este grupo farmacológico recibe denominaciones diferentes como las de antipsicóticos y tranquilizantes mayores. Se caracterizan porque deprimen el tronco cerebral e interrumpen las conexiones entre el córtex y otros niveles inferiores en el SNC. Acepromazina: La acepromazina es el principal de los derivados fenotiazínicos usados en veterinaria. Químicamente es la 2-acetil-10-(3-dimetilaminopropil) Depresores del Sistema Nervioso Central y anestesia en roedores de experimentación 8 http://www.veterinaria.org/revistas/recvet/n090908/090903.pdf RECVET. Vol. III, Nº 9, Septiembre 2008 http://www.veterinaria.org/revistas/recvet/n090908.html fenotiazina (Gross, 2003). La estructura de su cadena lateral es parecida a las de dopamina, noradrenalina y serotonina, y también en parte a las de acetilcolina y de histamina. Desde el punto de vista farmacocinético, su acción comienza de forma lenta, se une mucho a las proteínas plasmáticas llegando incluso a superar el 99% (Gross 2003, Plumb, 2005) y metabolizándose sobre todo por hidroxilación aromática. Su mecanismo de acción principal es el de ser antagonistas competitivos del receptor dopaminérgico y también se indica que pueden inhibir la liberación de dopamina e incluso incrementar su intercambio (turnover). No obstante, también manifiestan acciones antagonistas sobre receptores α-adrenérgicos, serotoninérgicos, muscarínicos y H1-histamínicos, por lo que sus efectos farmacológicos son complejos. Deprime la formación reticular ascendente y produce una inhibición hipotalámica de la temperatura corporal, de la tasa metabólica basal, del balance hormonal y de la alerta. Es un tranquilizante potente (Plumb, 2005), que posee además otras acciones, entre las que destacan su actividad antihistamínica y anticolinérgica que se manifiestan con xerostomía e inhibición de la motilidad digestiva (antiespasmódica). Es hipotensor por su acción antagonista α-adrenérgica. Este efecto vasodilatador junto con la inhibición del centro termorregulador hace que se pierda temperatura incluso por debajo de la normal y puede causar hipotermias. Protege contra las fibrilaciones ventriculares de algunos anestésicos y catecolaminas (Gómez-Villamandos y Ruiz, 2001), reduce el valor del hematocrito, e incrementa el tono muscular. Apenas deprime el centro respiratorio y potencia a otros depresores del sistema nervioso. En otras especies, sobre todo en carnívoros, es un excelente antiemético usado para prevenir la cinetosis, lo que no es necesario en roedores dado que en ellos no se produce el vómito. Afortunadamente es bastante seguro con un buen margen de seguridad terapéutica a pesar de que no cuenta con un antagonista específico. Como se ha señalado no va a producir relajación muscular y no es analgésico (Álvarez y Tendillo, 2001; Gómez-Villamandos y Ruiz, 2003). El inicio de la acción es largo (30-60 minutos) y también su eliminación por lo que permanece en el sistema mucho tiempo. La eliminación lenta se observa más intensamente en los animales de mayor de edad. Puede provocar bradicardia, hipotermia e incapacidad para regular la temperatura corporal (González y Pereira, 2002). Disminuye la sensibilidad del CO2 aumentando el riesgo de producir apneas, además de descender el umbral epileptiforme, motivo por el cual antes de prescribir un derivado fenotiazínico, se debería estudiar el historial del animal, porque podría favorecer la presentación de convulsiones (González y Pereira, 2002). Asociada a 100 mg/kg p.v. de ketamina en la misma jeringa se suele emplear a las dosis de 2,5 mg/kg de p.v. por vía IM (Flecknell, 1987) en el ratón. Depresores del Sistema Nervioso Central y anestesia en roedores de experimentación http://www.veterinaria.org/revistas/recvet/n090908/090903.pdf 9 RECVET. Vol. III, Nº 9, Septiembre 2008 http://www.veterinaria.org/revistas/recvet/n090908.html 4.2. Benzodiazepinas (diazepam, midazolam). El descubrimiento de las 1,4 benzodiazepinas por L. Sternbach en los laboratorios Hoffman-La Roche, en Nutley (New Jersey), constituye un excelente ejemplo de búsqueda y descubrimiento de medicamentos a partir del ensayo al azar de nuevos compuestos. El tratamiento de la quinazolina N-óxido con metilamina no produce la quinazolina sustituida esperada, sino un producto de ensanchamiento del ciclo de 6 (quinolina) en otro de 7 (benzodiazepina), que resultó ser un potente ansiolítico, el cual producía también una parálisis poco común y característica, así como relajación de la musculatura esquelética. Algo parecido le había ocurrido a Berger cuando descubrió el meprobamato, otro ansiolítico. De esta forma surgió el clordiazepóxido, primer ansiolítico del grupo de las benzodiazepinas que Roche comercializó como Librium en 1960 (Cruz, 1999). Desde la introducción del clordiazepóxido, se han preparado alrededor de 3000 benzodiazepinas, de las cuales se usan aproximadamente sólo unas quince en una amplia variedad de trastornos del SNC, a causa de su eficacia clínica, de su elevada seguridad y de su baja incidencia y efectos secundarios (Cruz, 1999). Todos estos productos poseen un mecanismo de acción similar, por lo que sus diferencias se deben fundamentalmente a sus diferencias farmacocinéticas. Los receptores de las benzodiazepinas se descubrieron en 1977 y se encuentran, en orden descendente, en la corteza cerebral, hipocampo, hipotálamo, cerebelo, cuerpo estriado, mesencéfalo, puente y bulbo raquídeo así como en la médula espinal. Su mecanismo de acción consiste en interactuar específicamente con uno de los receptores del ácido gamma-aminobutírico (GABA), el receptor GABAA, conocido como receptor benzodiacepínico (BZ) que se localiza cerebelo (tipo I), en hipocampo y otras zonas cerebrales (tipo II). La interacción entre la benzodiazepina y el receptor favorece la interacción del GABA con sus receptores aumentando la actividad del neurotransmisor (Caballero y Ahumada, 2002). Seighart (1994), Gross (2003) y Crowell-Davis y Murray (2008) entre otros autores, señalan que el receptor GABAA está constituido por cinco subunidades, entre las que se encuentran diferentes subtipos de subunidades α, β, γ, δ, y ρ existiendo a su vez subdivisiones en algunos de ellos como ocurre en los α(1-6), β(1-4), γ(1-3), δ(1), y ρ(2) (Seighart, 1994), si bien Crowell-Davis y Murray (2008) añaden además los subtipos ε, θ. Ello sugiere que la enorme diversidad de combinaciones posibles da lugar a una importante diversidad de receptores GABAA lo que a su vez podría explicar los diferentes perfiles farmacológicos de las benzodiazepinas. Todas las benzodiazepinas son sustancias controladas y para las que se requiere prescripción obligatoria. Acción farmacológica: Los efectos más comunes de estos fármacos incluyen la sedación marcada en los roedores (Flecknell, 2003). Las benzodiazepinas potencian la acción de la mayoría de anestésicos y analgésicos, provocando también una buena relajación muscular en el animal, gracias a que disponemos de un antagonista específico como el flumazenilo podemos revertir su acción cuando sea necesario. Estos fármacos tienen acciones potentes como tranquilizantes, sedantes y anticonvulsivantes. Tenemos que destacar que los efectos hipnóticos de estos agentes no son muy elevados por lo que se recomienda su uso en sedación postoperatoria cuando se proporciona una analgesia efectiva, por ejemplo con el empleo de opioides en el preoperatorio (Gómez-Villamandos y Ruiz, 2001). Depresores del Sistema Nervioso Central y anestesia en roedores de experimentación 10 http://www.veterinaria.org/revistas/recvet/n090908/090903.pdf RECVET. Vol. III, Nº 9, Septiembre 2008 http://www.veterinaria.org/revistas/recvet/n090908.html Diazepam: Químicamente el diazepam es 7-cloro1,3-dihidro-1-metil-5-fenil-2H-1,4benzodiazepin-2-ona. Esta sustancia tiene como principal inconveniente su prácticamente nula insolubilidad en agua (Gross 2003). Debido a ello la preparación de inyectables requiere, por parte de la industria farmacéutica, del uso de alcoholes entre sus excipientes. El diazepam no debe mezclarse con otros agentes solubles en agua (Flecknell, 2003). El diazepam actúa sobre el sistema límbico, tálamo e hipotálamo, induciendo efectos tranquilizantes. El diazepam induce efecto ansiolítico y de relajación muscular incrementando la disponibilidad y eficacia de la interacción de los neurotransmisores inhibitorios glicina y, sobre todo, GABA con sus respectivos receptores que están asociados a los canales de cloro (McKelvey y Wayne Hollingshead, 2003). El GABA es uno de los sistemas de neurotransmisión inhibitoria más importantes en el cerebro, (Caballero y Ahumada, 2002). El diazepam no tiene efecto bloqueador del sistema nervioso autonómico, de tal forma que los efectos en los sistemas respiratorio y cardiocirculatorio son mínimos si no se han administrado otros medicamentos depresores del SNC. Se absorbe bien por vía oral y aunque la administración parenteral es la usual en roedores, su absorción es más errática, además de que la forma farmacéutica inyectable es bastante irritante. Se distribuye ampliamente uniéndose en cierta medida a proteínas plasmáticas y atravesando muy bien todas las barreras, incluida la hematoencefálica (BHE). Se metaboliza en hígado sufriendo demetilación y otras oxidaciones que dan lugar a metabolitos que mantienen cierto nivel de actividad farmacológica. La eliminación se produce sobre todo por vía renal (Caballero y Ahumada, 2002; Plumb, 2005). Asociado a 200 mg/kg de p.v. de ketamina por vía IM, se recomienda el diazepam a la dosis de 5 mg/kg de p.v. por vía IP (Flecknell, 1987) en el ratón. Midazolam: Químicamente el midazolam es 8-cloro-6-(2-fluorofenil)-1-metil-4Himidazo[1,5-α][1,4]benzodiazepina y fue sintetizado por Fryer en 1976. La molécula del midazolam consta de benzodiazepina más la fusión de un anillo imidazol. Este anillo imidazol le confiere estabilidad, hidrosolubilidad y rápido metabolismo a la molécula. La presentación parenteral de midazolam para uso clínico tiene un pH de 3.5. Su hidrosolubilidad facilita la administración IV con otros fármacos también hidrosolubles y su propiedad lipofílica, consecuencia del grado de ionización escaso a pH fisiológico minimiza la irritación al endotelio vascular. Su distribución es muy amplia y se une a las proteínas plasmáticas alrededor de un 96%-97%. En hígado se metaboliza por oxidación microsomal y da hidroximidazolam, metabolito que apenas retiene actividad farmacológica. Por su anillo imidazol, este fármaco es muy soluble en soluciones acuosas cuyos valores de pH sean menores de 4 (anillo abierto), y más lipofílico en soluciones con pH superior a 4 (anillo cerrado) (Gross, 2003). El midazolam si es hidrosoluble y por tanto se puede mezclar con otros agentes (Flecknell, 2003). Depresores del Sistema Nervioso Central y anestesia en roedores de experimentación 11 http://www.veterinaria.org/revistas/recvet/n090908/090903.pdf RECVET. Vol. III, Nº 9, Septiembre 2008 http://www.veterinaria.org/revistas/recvet/n090908.html Esta benzodiazepina de acción corta produce acciones ansiolítica, amnésica, sedante, miorrelajante central y anticonvulsivante (Caballero y Ahumada, 2002) efectos muy parecidos a los del diazepam pero con una duración menor. Es tres veces más potente que el diazepam y posee una afinidad por el receptor benzodiazepínico dos veces superior al diazepam (Plumb, 2005). La transmisión neuromuscular y la acción de los relajantes musculares no despolarizantes no se altera. El flujo sanguíneo y metabolismo cerebrales, así como también la presión intracraneal apenas se modifican. Deprime la ventilación y disminuye las resistencias vasculares periféricas, disminuyendo la presión arterial sistémica, en especial en presencia de narcóticos, pero por el contrario puede se más elevada en presencia de ketamina (Plumb, 2005). Comparado con el diazepam, el midazolam tiene una latencia más corta con menores reacciones locales, menor duración de acción, mayor efecto amnésico (amnesia anterógrada) y un efecto sedativo de 3-4 veces mayor. Cuando se usa con barbitúricos puede incrementarse el riesgo de depresión respiratoria (Plumb, 2005). Asociado a ketamina se recomienda que se realice la administración por vía IV a la dosis de 50 mg/kg de p.v de ketamina y 2 mg/kg de p.v. de midazolam (Wamberg y col., 1996) 4.3. Tranquilizantes α2-agonistas (xilazina y medetomidina). La molécula prototipo en veterinaria es la de xilazina a la que siguieron después otras más modernas como las de detomidina, medetomidina, romifidina y también dado que la medetomidina es una molécula quiral, el isómero dextrógiro de ésta, la dexmedetomidina, quizás el más potente de ellos. El mecanismo de acción de estos fármacos consiste en actuar como agonistas de los receptores α2 adrenérgicos y apenas actuar sobre los receptores α1, de hecho la relación de afinidades α2/α1 en estudios de unión al receptor han puesto de manifiesto que la xilazina tiene un cociente de 160, en tanto que la medetomidina lo tiene de 1620 (Virtanen, 1989), lo que explicaría su mayor potencia (Papich, 2007). La localización principal de los receptores α2 adrenérgicos es a nivel presináptico donde ejercen una función de retroalimentación negativa (feed-back negativo). En consecuencia se produce una inhibición de la liberación de norepinefrina por el terminal nervioso, lo que explica los efectos farmacológicos que producen, tanto a nivel de sistema nervioso central donde se comportan como potentes depresores, como a nivel periférico donde lo que se manifiesta es una importante inhibición simpática (Cullen, 1996; McKelvey y Wayne Hollingshead, 2003). Estos fármacos son potentes sedantes y analgésicos e incluso en algunas especies son también hipnóticos dependiendo también del producto que consideremos. Sus efectos van a variar de una especie a otra pero suele producir una analgesia de suave a moderada, además tanto la xilazina como las otras potencian la acción de la mayoría de fármacos anestésicos (González y Pereira, 2002). Provocan incoordinación y disminución de la respuesta frente a estímulos externos y a dosis altas incluso ataxia e incapacidad para mantener la estación, provocando también una buena relajación muscular (Gómez-Villamandos y Ruiz, 2001; Flecknell, 2003). A nivel periférico y a dosis altas producen depresión cardiovascular que se manifiesta por hipotensión y, en algunas especies, arritmias cardíacas e incluso bloqueos de 2º grado. También provocan depresión respiratoria con disminución del Depresores del Sistema Nervioso Central y anestesia en roedores de experimentación 12 http://www.veterinaria.org/revistas/recvet/n090908/090903.pdf RECVET. Vol. III, Nº 9, Septiembre 2008 http://www.veterinaria.org/revistas/recvet/n090908.html volumen tidal lo que se potencia con la administración simultánea de barbitúricos o alfaxalona (Hauptam y col., 2003). Son potentes depresores cardiorrespiratorios. La administración de anticolinérgicos (atropina o glicopirrolato) no siempre contrarresta estos efectos depresores por lo que no siempre funcionan bien (McKelvey y Wayne Hollingshead, 2003). Si bien ejercen su acción principal al estimular los receptores α2 adrenérgicos, se ha comprobado que interaccionan también, aunque de forma menos específica, sobre otros receptores como algunos subtipos de los receptores opiáceos, serotoninérgicos y colinérgicos (Gómez-Villamandos y Santisteban, 2001). Al contrario que la acepromazina en los carnívoros producen con frecuencia la emesis. También se conocen fármacos antagonistas, más o menos selectivos, de los receptores α2 adrenérgicos, lo que tiene la importancia de que pueden revertir los efectos de los agonistas, entre los que cabe señalar a la yohimbina y a la tolazolina. Compiten por los receptores con la xilazina y otros α2-agonistas y el animal manifiesta la reversión del efecto depresor en mayor o menor grado (Belhorn, 1980; Hauptam y col., 2003). Más específico es el atipamezol como antagonista de estos receptores, por lo que está siendo empleado con frecuencia como fármaco de elección para revertir los efectos de la medetomidina (Domino y col., 1965; González y Pereira, 2002; McKelvey y Wayne Hollingshead, 2003). Xilazina: Químicamente la xilazina es 2(2,6-dimetilfenilamino)-4H-5,6-dihidro-1,3tiazina. Es una sustancia que se sintetizó en 1962 y está relacionada con la clonidina, fármaco que se ha usado para controlar la hipertensión arterial en el hombre. La administración suele ser parenteral debido a que por vía oral sufre un efecto de primer paso muy importante. Se distribuye ampliamente y se metaboliza en el hígado, apareciendo sólo en la orina de rata un 8% de la dosis inicial como producto inalterado (Gross, 2003). El principal uso de la xilazina en animales de laboratorio es su combinación con ketamina para producir anestesia quirúrgica. Se ha descrito en ratas y ratones que la combinación ketamina-xilazina produce hiperglucemia e incremento de la diuresis por lo que se debería usar con precaución en caso de problemas renales o de obstrucción de vías urinarias (Álvarez y Tendillo, 2001; Gómez-Villamandos y Ruiz, 2001). La asociación ketamina-xilazina es una de las más empleadas para inducir la anestesia general en ratones. Flecknell (1987) señala que es posible una mortalidad alta a las dosis de 200 mg/kg de p.v. por vía IM de ketamina con 10 mg/kg p.v. por vía IP de xilazina. Para Harkness y Wagner (1989) las dosis de ketamina se sitúan entre 90 y 120 mg/kg de p.v. junto con 10 mg/kg de p.v. de xilazina ambos por vía IP. En una publicación posterior Flecknell (2003) recomienda la dosis de 80 mg/kg y de 10 mg/kg de p.v. de ketamina y xilazina respectivamente por vía IP en el ratón. Medetomidina: Químicamente la medetomidina es (±)-4-[1-(2,3-dimetilfenil)Depresores del Sistema Nervioso Central y anestesia en roedores de experimentación 13 http://www.veterinaria.org/revistas/recvet/n090908/090903.pdf RECVET. Vol. III, Nº 9, Septiembre 2008 http://www.veterinaria.org/revistas/recvet/n090908.html etil]-1H-imidazol. La medetomidina tiene efectos similares a la xilazina, pero es más específica su acción α2-agonista y con menor incidencia de efectos secundarios. En muchas especies como en roedores se puede usar para conseguir sedación profunda con inmovilización completa (Hauptam y col., 2003), por lo que para algunos procedimientos poco invasivos puede hacer innecesario el uso de anestesia general. Sus efectos pueden contrarrestarse con atipamezol (Domino y col., 1965; McKelvey y Wayne Hollingshead, 2003) lo que hace que su uso sea bastante seguro. Las dosis recomendadas de ketamina difieren entre machos y hembras cuando se asocia a 1 mg/kg de p.v. de medetomidina (50 mg/kg p.v. en ratones machos y 75 mg/kg p.v. en hembras de ketamina) por vía IP (Cruz et al, 1998), si bien no debe emplearse en procedimientos quirúrgicos extensos (Hawck y Leary, 1999). También Flecknell (2003) señala la proporción de 75 mg/kg de p.v. de ketamina con 1 mg/kg de peso vivo de medetomidina en ratones. Bibliografía 1. Álvarez, I., Tendillo F.J. Métodos de anestesia, analgesia y eutanasia. En Martín-Zúñiga, J.M. y col., (dir.). Ciencia y Tecnología en protección y experimentación animal. Madrid (España): McGraw-Hill·Interamericana, 2001, pp 385-418. ISBN 84-486-0310-9 2. Arras, M., Autenried, P., Rettich, A., Spaeni, D., Rulicke, T. Optimization of intraperitoneal injection anesthesia in mice: drugs, dosages, adverse effects, and anesthesia depth. Comp Med, 2001, vol. 51, nº 5, p. 443-456. 3. Belhorn, R.W. Lighting in the animal environment. Anim. 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