Efeitos inotrópicos, cronotrópicos e dromotrópicos mediados via gânglios parassimpáticos no coração do cão

fibras nervosas vagais diferentes controlam o coração via células ganglionares nas paredes do coração. Quase todas as células parassimpáticas ganglionares para atividade do marcapasso sinusal nodal existem no tecido gorduroso que reveste as veias pulmonares direitas (almofada de gordura SA), e aquelas para condução atrioventricular (AV) existem no tecido gorduroso na junção da veia cava inferior e átrio esquerdo (almofada de gordura AV) (1, 7-9, 19,20). Os elementos neurais parassimpáticos que controlam a taxa sinusal também existem no tecido gorduroso sobrepondo-se às veias pulmonares direitas dos corações humanos (3). Entretanto, células ganglionares parassimpáticas agrupadas controlando a força contrátil atrial ainda não foram identificadas no coração do mamífero, embora a estimulação dos elementos neurais parassimpáticos no bloco adiposo SA aumente o comprimento do ciclo sinusal espontâneo (SCL) e diminua parcialmente a força contrátil atrial no coração do cão (9). Recentemente, Chiou et al. (4) relataram que existem células ganglionares no bloco adiposo localizado entre a veia cava superior medial e a raiz aórtica (bloco adiposo SVC-Ao) e que a ablação do cateter de radiofrequência para o bloco adiposo SVC-Ao levou à completa desnervação vagal ou atenuação do período refratário (ERP) induzido vagalmente, encurtando os átrios direito e esquerdo do cão. Entretanto, muitas fibras nervosas autonômicas passam através e ao redor do bloco de gordura da SVC-Ao no cão (17, 21,22). No presente estudo, portanto, examinamos se as células ganglionares parassimpáticas no coxim gorduroso da SVC-Ao controlam seletivamente e totalmente as respostas contráteis atriais direitas e elétricas à ativação dos nervos vaginais no cão anestesiado. Para atingir este propósito, estudamos os efeitos da injeção tópica de um bloqueador de receptores ganglionares nicotínicos, trimethaphan, e um bloqueador de canais de sódio, lidocaína, no bloco de gordura SVC-Ao na primeira derivada da pressão atrial direita (RA dP/d t), SCL, e tempo de condução AV (AVCT) em resposta à estimulação do nervo parassimpático. Estimulamos eletricamente ambos os lados dos nervos vaginais cervicais, elementos neurais parassimpáticos relacionados à taxa sinusal no bloco adiposo SA, ou elementos neurais parassimpáticos relacionados à condução AV no bloco adiposo AV separadamente (8,9).

Preparação.

Nossos experimentos com animais foram aprovados pelo Comitê de Estudos Animais da Faculdade de Medicina da Universidade de Shinshu. Trinta e um cães vira-latas, pesando 10-23 kg, foram anestesiados com pentobarbital de sódio (30 mg/kg iv), e doses suplementares foram dadas para manter a anestesia estável. Uma cânula traqueal foi inserida, e a ventilação intermitente com pressão positiva foi iniciada. O tórax foi aberto transversalmente no quarto espaço intercostal. Para bloquear a condução neural, ambos os nervos vagos cervicais foram ligados firmemente e esmagados no pescoço, e ambos os gânglios estrelados foram esmagados com uma ligadura apertada em suas junções com a ansa subcláviae. Estas manobras removem quase toda a atividade neural tônica do coração (10).

Para registrar a atividade elétrica do átrio e ventrículo direitos, dois eletrodos bipolares foram colocados na base da superfície epicárdica do apêndice atrial direito e na superfície epicárdica do ventrículo direito, respectivamente. Os eletrodos espontâneos SCL e AVCT foram medidos e exibidos em um re-ctiógrafo de termografia (modelo WT 685T; Nihon Kohden, Tóquio, Japão). A pressão atrial direita foi medida por um transdutor de pressão de ponta de cateter (modelo TCP2, Nihon Kohden) que foi inserido no meio da cavidade atrial direita através da veia jugular direita. A pressão atrial direita e RAdP/d t foram registradas no rectiógrafo. A pressão arterial sistêmica também foi medida via artéria femoral direita.

Dois eletrodos de prata bipolar, a uma distância intereletrodo de 2 mm, foram usados para estimular os elementos neurais parassimpáticos intracardíacos. Um foi colocado sobre o tecido gorduroso que reveste o lado atrial direito da junção das veias pulmonares direitas (8, 19); referimo-nos a esta estimulação elétrica dos elementos neuronais parassimpáticos intracardíacos para a região nodal da SA como SAPS. Outro foi colocado no tecido gorduroso na junção da veia cava inferior e átrio esquerdo; referimo-nos a esta estimulação elétrica dos elementos neurais intracardíacos para a região nodal AV como SVA. Ambos os eletrodos foram conectados a um estimulador elétrico (modelo SEN 7103, Nihon Kohden). A estimulação foi sub-haste para ativação de células de marcapasso e células musculares cardíacas quando foi utilizada uma duração de pulso de estimulação bastante estreita (0,01-0,06 ms) para estimulação do nervo parassimpático (8). Para estimular nervos parassimpáticos extracardíacos eferentes ao coração, dois eletrodos de agulha de cobre fino foram inseridos em cada nervo vago cervical no pescoço; referimo-nos à estimulação elétrica como o complexo vagal cervical (CVS). Antes do experimento, determinamos arbitrariamente a duração do pulso e a freqüência da estimulação (SAPS e AVPS, 0,01-0,06 ms e 10-30 Hz; CVS, 0,01-0,04 ms e 5-20 Hz) para aumentar o SCL em 300 ms e prolongar o AVCT em 30 ms. A amplitude de tensão da estimulação foi 10 V.

Protocolos.

Conduzimos duas séries de experiências. Na primeira série, para determinar o papel das células ganglionares parassimpáticas no bloco de gordura SVC-Ao nas respostas cardíacas, investigamos os efeitos da injeção tópica de trimetafan (n = 8), um antagonista do receptor ganglionar nicotínico, ou lidocaína (n = 6), um bloqueador do canal de sódio, no bloco de gordura SVC-Ao nas respostas inotrópicas, cronotrópicas, e dromotrópicas à CVS nos cães anestesiados. Trimethaphan foi injetado na dose de 0,3 mg em um volume de 0,2 ml de soro fisiológico, e lidocaína na dose de 3,0 mg em um volume de 0,2 ml de soro fisiológico. As doses usadas de trimetafan ou lidocaína não influenciaram significativamente a SCL, a AVCT, e a contratilidade atrial. Os efeitos cardíacos diretos de um bloqueador foram determinados 3 min após a administração da droga, e então os efeitos da droga nas respostas cardíacas à BVC foram determinados ao final de uma estimulação de 30-s.

Na segunda série, para determinar os diferentes papéis entre as células ganglionares parassimpáticas na gordura da VCS-Ao e as do locus SAPS, estudamos os efeitos da injeção tópica de trimetafan em uma dose de 0.3 mg (n = 8) ou lidocaína na dose de 3,0 mg (n = 5) em um volume de 0,2 ml de soro fisiológico no lócus do SAPS sobre as respostas inotrópicas, cronotrópicas e dromotrópicas à CVS, SAPS ou SVC-Ao. Além disso, também estudamos os efeitos da injeção tópica de trimetafan no almofada de gordura SVC-Ao seguida da injeção de trimetafan no lócus SAPS sobre as respostas inotrópicas e cronotrópicas à CVS ou SAPS em quatro animais anestesiados. Cada estimulação foi separada por intervalos de 1 min ou mais para permitir um tempo de recuperação suficiente.

Drogas.

Drogas usadas nos experimentos foram o camsylate trimethaphan (Nippon Rosch, Tóquio, Japão) e o hydrochloride da lidocaína (Fujisawa, Osaka, Japão).

Análise estatística.

Todos os dados são meios ± SE. ANOVA com o teste Bonferroni foi utilizada para a análise estatística de comparações múltiplas dos dados. O teste t de Student para dados paried foi usado para a comparação entre os dois grupos. Valores de P inferiores a 0,05 foram considerados estatisticamente significativos.

RESULTADOS

Efeitos de trimethaphan ou lidocaína injetada na almofada de gordura SVC-Ao.

Antes do tratamento com trimetafano ou lidocaína na gordura da VCS-Ao, determinamos a força contrátil atrial, a SCL espontânea e a AVCT em respostas à estimulação de ambos os lados da VCS, estimulação dos elementos neuronais parassimpáticos relacionados com a taxa para a região nodal da SA na almofada de gordura SA (SAPS), ou estimulação dos elementos neuronais parassimpáticos relacionados com a condução AV para a região nodal AV na almofada de gordura AV (AVPS), como mostrado na Fig.1. CVS diminuiu a pressão atrial direita e RA dP/d t, aumentou SCL, e AVCT prolongada (Fig.1A). Utilizamos a AR dP/d t como indicador da força contrátil atrial. Por outro lado, o SAPS aumentou a SCL com diminuição das respostas de pressão atrial, mas não prolongou a AVCT (Fig. 1B), e a AVPS prolongou a AVCT sem alterações nas respostas de SCL e pressão atrial (Fig. 1C). Dados resumidos são mostrados na Tabela 1.

Para determinar como as células parassimpáticas ganglionares na almofada gordurosa SVC-Ao controlam as respostas cardíacas, estudamos então os efeitos do trimethaphan injectado na almofada gordurosa SVC-Ao nas alterações da força contrátil atrial direita, SCL, e condução AV em resposta à CVS. Três minutos após a injeção tópica de trimetafan na gordura da VCS-Ao, a freqüência cardíaca basal e a pressão arterial do cão anestesiado não mudaram significativamente dos níveis de controle pré-droga.

Injeção tópica de trimetafan em uma dose de 0.3 mg em um volume de 0,2 ml de soro fisiológico no almofadado de gordura SVC-Ao atenuados de forma semelhante diminuem em RA dP/d t, aumentam em SCL, e o prolongamento da AVCT em resposta à CVS em 37,4 ± 4,7%, 34,3 ± 5,4%, e 33,1 ± 6,5% do respectivo nível de controle (100%) em oito experimentos (Fig. 2). Os 0,2 ml de soro fisiológico injetado na gordura da VCS-Ao não afetaram as respostas cardíacas e a pressão arterial.

Para inibir a ação das fibras nervosas que passam através do bloco gorduroso SVC-Ao, assim como a ação mediada do receptor ganglionar nicotínico, estudamos os efeitos da lidocaína injetada no bloco gorduroso SVC-Ao sobre as respostas cardíacas à SVC. A injeção tópica de lidocaína na dose de 3,0 mg de lidocaína deprimida diminui na AR dP/d t, aumenta na SCL, e o prolongamento da TCV em resposta à CVS em 83,1 ± 2,4%, 89,0 ± 2,2%, e 53,2 ± 13,1% do respectivo nível de controle (100%) em seis experimentos (Fig.3). Três minutos após o tratamento com lidocaína, a freqüência cardíaca basal e a pressão arterial não se alteraram significativamente em relação aos níveis de controle pré-droga.

Efeitos de trimetafan ou lidocaína injetada no locus SAPS.

Para investigar a relação entre o papel funcional das células ganglionares parassimpáticas no bloco de gordura SVC-Ao e as do locus SAPS, estudamos os efeitos do trimetafano injetado no locus SAPS nas alterações da força contrátil atrial direita, SCL, e AVCT em resposta ao CVS, SAPS, ou AVPS. A injeção tópica de trimetafan no lócus do SAPS suprimiu as respostas cronotrópicas e inotrópicas negativas ao SAPS em 98,0 ± 1,0% e 95,8 ± 2.3% do respectivo nível de controle (100%), respectivamente, e também suprimiu a resposta cronotrópica negativa à CVS em 86,0 ± 3,5% (Fig. 4). Entretanto, trimethaphan injetado no locus SAPS atenuou parcialmente a resposta inotrópica negativa à CVS em 42,4 ± 3,5%. As respostas dromotrópicas à CVS e AVPS não foram afetadas pelo trimethaphan injetado no locus SAPS.

Estudamos também os efeitos da lidocaína injetada no locus do SAPS sobre as respostas cardíacas ao CVS, SAPS ou SAFV (Fig.5). A injeção tópica de lidocaína na dose de 3,0 mg em um volume de 0,2 ml de soro fisiológico no lócus do SAPS aboliu as respostas cronotrópicas negativas ao SAPS e ao CVS e a resposta inotrópica negativa ao SAPS. A lidocaína atenuou a resposta inotrópica negativa ao CVS parcialmente em 56,0 ± 6,7% a partir do respectivo nível de controle (100%). Esses efeitos da lidocaína sobre as respostas cardíacas à BVC e ao SAPS foram semelhantes aos efeitos do trimethaphan injetado no locus SAPS (Figs. 4 e 5). A lidocaína não afetou as respostas dromotrópicas a cada estimulação parassimpática.

Adicionalmente, investigamos os efeitos do trimethaphan nas respostas cardíacas à CVS ou SAPS quando o trimethaphan foi injetado na gordura da VCS-Ao, seguido pela injeção no locus SAPS em quatro cães anestesiados (Fig. 6). A injeção tópica de trimetafan na gordura da VCS-Ao atenuou as respostas inotrópicas negativas (Fig. 6A) e cronotrópicas (Fig.6B) à SVC em 29,9 ± 6,4% e 35,6 ± 9,3% do nível de controle (100%), respectivamente. A injeção de trimethaphan no locus SAPS após a injeção de trimethaphan na gordura SVC-Ao atenuou ainda mais a resposta inotrópica negativa à CVS em 49,9 ± 2,4% do nível de controle pré-droga e suprimiu a resposta cronotrópica negativa residual à CVS em 91,8 ± 2,0%. As respostas inotrópicas negativas (Fig. 6C) e cronotrópicas (Fig. 6D) ao SAPS foram ligeiramente mas não significativamente atenuadas pela injeção de trimetafan no almofada de gordura SVC-Ao e suprimidas pela seguinte injeção de trimetafan no locus SAPS. As inibições pelo trimethaphan injetado no almofada de gordura SVC-Ao e no lócus SAPS das respostas cardíacas negativas ao CVS ou SAPS não foram aditivas à inibição apenas pelo tratamento com trimethaphan.

DISCUSSÃO

Células ganglionares parassimpáticas no locus SAPS e no locus AVPS controlam seletivamente a atividade do marcapasso atrial e a condução AV, respectivamente, no coração do cão (5, 7). Como o SAPS causou um efeito cronotrópico e inotrópico negativo e foi bloqueado pelo tratamento com hexametômio (7) ou com trimetafan neste estudo, as células ganglionares podem não ser ativadas diretamente pelo estímulo, mas as fibras pré-ganglionares foram. Miyazaki et al. (13) demonstraram que 1) a transmissão neuronal vagal no coração foi prontamente inibida ou pelo hexametônio, um bloqueador ganglionar, ou pela tetrodotoxina, um bloqueador axonal, e 2) a neurotransmissão simpática foi bloqueada pela tetrodotoxina, mas não pelo hexametônio. No presente estudo, mostramos que o trimethaphan, um bloqueador ganglionar, bloqueou prontamente os efeitos cronotrópicos e inotrópicos negativos induzidos pelo SAPS, confirmando os resultados demonstrados por Miyazaki et al. (13). Para inibir o encurtamento do período refratário atrial pela ativação parassimpática, Chiou et al. (4) aplicaram ablação do cateter epicárdico de radiofrequência no coração do cão com a ablação do cateter de radiofrequência. A partir de seus resultados, eles pensaram que os elementos neurais parassimpáticos no bloco gorduroso da VCS-Ao eram a estação da cabeça das fibras vagais tanto para os átrios quanto para os nódulos sinusal e AV do cão. Eles investigaram mudanças no período refratário atrial nas almofadas gordurosas, mas não estudaram outras respostas cardíacas, embora existam células ganglionares parassimpáticas nas almofadas gordurosas da SVC-Ao do cão. Em 1992, Mick et al. (12) relataram que existe outro bloco adiposo que controla a função sinusal no local atrial posterior (PAFP, bloco adiposo atrial posterior) vizinho ao bloco adiposo da VCS-Ao no coração do cão. (4) relataram, em localização anatômica, porque o coxim gorduroso da VCS-Ao está localizado entre a VCS medial e a raiz da aorta, superior à artéria pulmonar direita, e a PAFP está localizada no local atrial posterior. No presente estudo demonstramos primeiramente que as células ganglionares parassimpáticas na gordura da VCS-Ao controlam a força contrátil atrial direita, a atividade dos nódulos sinusais e a condução parcial e não seletiva da AV no coração do cão. Estes resultados sugerem que as células ganglionares parassimpáticas no bloco adiposo da VCS-Ao são funcionalmente diferentes daquelas do locus SAPS e do locus AVPS. As células parassimpáticas ganglionares no SAPS locus e AVPS locus controlam seletivamente a atividade cronotrópica e dromotropica, respectivamente. Por outro lado, as células do lócito SVC-Ao afetam em algum grau a atividade inotrópica, cronotrópica e dromotrópica, respectivamente.

Controle da atividade do marcapasso do nó sinusal.

Efeito da aplicação de lidocaína ou trimethaphan no lócito SAPS ou no lócito SVC-Ao (Figs. 2-5) sugere que1) quase todas as fibras nervosas parassimpáticas que induzem o efeito cronotrópico negativo passam através do bloco adiposo SVC-Ao,2) alteram a neurotransmissão ganglionar nas células ganglionares parassimpáticas no coração do cão, e 3) algumas das fibras nervosas cervicais alteram as sinapses no bloco adiposo SVC-Ao e/ou o lócus do SAPS no coração do cão.

Controle da força contrátil atrial.

Estudamos a pressão de uma onda e sua primeira derivada do átrio direito como um indicador da contratilidade do miocárdio atrial direito no coração canino. A primeira derivada da pressão de uma onda reflete a soma da contração dos músculos do átrio direito da cavidade intra-atrial direita, embora a pressão de uma onda seja influenciada pelo momento do fechamento das válvulas tricúspides e outros fatores, por exemplo, o retorno venoso como pré-carga, e a pressão ventricular direita como pós-carga (16).

No presente estudo, confirmamos que células ganglionares parassimpáticas no locus SAPS de ambos os lados da BVC controlam parcialmente a contratilidade do miocárdio atrial direito no coração canino (9). Além disso, a lidocaína injetada na gordura da VCS-Ao suprimiu a resposta inotrópica negativa à BVC (Fig. 3), e o trimethaphan injetado na gordura da VCS-Ao sozinho e na gordura da VCS-Ao e o lócus do SAPS também atenuou a resposta inotrópica à BVC em parte (Figs. 2 e 6). Estes resultados, portanto, sugerem que metade das células ganglionares parassimpáticas que controlam a contratilidade atrial direita existem no lócus SAPS e no coxim adiposo da VCS-Ao, e pode não haver um cluster seletivo dos gânglios parassimpáticos intracardíacos para o controle da força contrátil atrial no coração do cão. Existem muitos grupos de células ganglionares no coração do cão (2,24), mas a SAF ou estimulação dos grupos de células ganglionares no bloco de gordura AV não afetou a contratilidade atrial direita no cão anestesiado (14). As respostas cardíacas à estimulação vaginal também são reguladas por regulação neural intracardíaca e extracardíaca no coração do cão (11). Assim, para controlar a força contrátil atrial nos gânglios parassimpáticos, precisamos de mais estudos para definir as células ganglionares parassimpáticas residuais no coração ou em locais extracardíacos.

No presente estudo, focalizamos o controle seletivo das células ganglionares parassimpáticas no bloco gorduroso da VCS-Ao sobre a força contrátil atrial. Assim, não investigamos precisamente a relação entre as células ganglionares parassimpáticas do bloco adiposo da VCS-Ao e as do locus da SVC-Ao. No entanto, a partir dos resultados presentes e dos relatórios anteriores (7, 18), podemos especular que o controlo da resposta dromotropica às activações do nervo parassimpático envolve de forma semelhante tanto o bloco adiposo SVC-Ao como o lócus do SAPS.

Existem três grupos funcionais de gânglios parassimpáticos no coração do cão: células ganglionares parassimpáticas no bloco adiposo SA para a atividade do marcapasso e aquelas no bloco adiposo AV para a condução AV (1, 8, 19), e células ganglionares parassimpáticas no bloco adiposo SVC-Ao para a atividade do marcapasso, contratilidade atrial e condução AV mostradas no presente estudo. Os gânglios parassimpáticos no bloco adiposo SA funcionam como controladores da taxa atrial e os do bloco adiposo AV funcionam como controladores da condução AV. Temos investigado se esses gânglios parassimpáticos controlam as respectivas funções cardíacas no local pré-sináptico ou no coração (6-9, 14, 23). Algumas das células ganglionares parassimpáticas do bloco adiposo SA regulam a força contrátil atrial e o período refratário apenas em parte (9, 23). Por outro lado, Chiou et al. (4) pensaram que os elementos neurais parassimpáticos incluindo os gânglios parassimpáticos na almofada de gordura SVC-Ao eram a estação da cabeça das fibras vagais tanto para os átrios como para os nódulos SA e AV do cão. Entretanto, no presente estudo, apresentamos que as células ganglionares parassimpáticas na gordura SVC-Ao podem não ser a estação da cabeça das fibras vagais para o átrio direito e para os nódulos sinusais e AV do cão. Elas podem funcionar como um modulador geral da atividade do marcapasso atrial, contratilidade atrial, e condução AV no coração do cão. Este modulador pode equilibrar a atividade do marcapasso e a condutividade AV para completar os batimentos cardíacos como sugerido anteriormente (15).

FOOTNOTES

• Endereço para pedidos de reimpressão e correspondência: S. Chiba, Departamento de Farmacologia, Shinshu University School of Medicine, Matsumoto 390-8621, Japão.

• Os custos de publicação deste artigo foram custeados em parte pelo pagamento das despesas de página. O artigo deve, portanto, ser marcado como “anúncio” de acordo com 18 U.S.C. Seção 1734 apenas para indicar este fato.