Influencia de las Endotelinas y el Factor Natriurético Auricular en la respuesta cardiovascular al NaCl hipertónico administrado en la región anteroventral del tercer ventrículo de la rata

A Guía¹, E Romero-Vecchione², J Vásquez², R Antequera² y F Rosa¹.

¹ Cátedra de Farmacología, Escuela de Ciencias de la Salud. Universidad de Oriente. Núcleo Bolívar.

² Laboratorio de Estudios Cardiovasculares. Escuela de Medicina "J.M. Vargas". Universidad Central de Venezuela.

E-mail: frankrosa@cantv.net

RESUMEN

La región anteroventral del tercer ventrículo (AV3V) es capaz de detectar la concentración sanguínea de NaCl y ajustar la función cardiovascular y renal en respuesta a la composición hidroelectrolítica del líquido extracelular. La microinyección de NaCl hipertónico en esta área cerebral induce un incremento de la actividad simpática que aumenta de la presión arterial; la frecuencia cardíaca y la función renal. Estos cambios pueden ser modulados por la administración central de antagonistas de receptores 5HT₂ de serotonina y bloqueadores de los receptores AT₁ de angiotensina o por la administración periférica de antagonistas a y b de los receptores adrenérgicos. El papel de las endotelinas cerebrales y del factor natriurético auricular (FNA) en esta región cerebral no ha sido estudiado. Se evaluó la participación de los receptores para endotelinas cerebrales y del FNA en la respuesta cardiovascular al NaCl hipertónico 1,5 M (2mL) administrado en la región AV3V de ratas anestesiadas. La microinyección de NaCl 1,5 M en la región AV3V de ratas normotensas produjo un incremento de la presión arterial media en un máximo de 17,9 ± 2,2 mm de Hg (p<0,01). La microinyección previa de FNA a una dosis 5mg/2mL no alteró la presión arterial media (PAM) ni el efecto en la PAM inducidos por la microinyección de NaCl 1,5 M en AV3V. La administración previa del antagonista no selectivo de los receptores de endotelinas PD-142893 (3mg/2mL) no alteró la PAM basal pero redujo en 8,52 ± 1,20 mm de Hg (47,6%) el incremento de la presión arterial media inducido por el NaCl 1,5 M (p<0,01). Los resultados indican un papel modulador de las endotelinas en la respuesta cardiovascular al NaCl 1,5 M administrado en la región AV3V y ausencia de la participación del FNA en la respuesta cardiovascular simpática evocada por el NaCl.

Palabras Clave: Área anteroventral del tercer ventrículo (AV3V), NaCl hipertónico, Respuesta simpática cardiovascular, Control de la presión arterial.

ABSTRACT

Third ventricle anteroventral area (AV3V) is sensitive to changes in NaCl concentration and able to modify blood pressure and renal function in response to NaCl concentration. Hypertonic NaCl microinjections in AV3V induce a sympathetic cardiovascular response which increases blood pressure and heart rate; these changes can be modulated by central administration of 5HT₂ and AT₁ receptor blockers, and also by peripheral administration of a and b adrenergic receptor antagonists. Influence of endothelin receptors (ETR) and atrial natriuretic factor (ANF) on sensitivity to NaCl has not been explored. Hypertonic 1,5 M NaCl (2 mL volume) microinjections in AV3V of normotensive anesthetized rats increased mean arterial blood pressure by 17,9 ± 2.2 mm Hg (p<0.01). ANF microinjections (5mg/2mL) in AV3V neither changed mean arterial blood pressure nor altered the hypertensive response to NaCl 1,5 M microinjection. Microinjection of PD 142893 into AV3V a non selective endothelin antagonist (3mg/2mL) did not modify basal blood pressure but reduced by 47,6% (p<0,01) the hypertensive response to 1,5 M NaCl injection. These results indicates a possible modulator effect of endothelin receptors in the NaCl centrally- evocated cardiovascular response to hypertonic NaCl injections in AV3V. Acute microinjection of ANF in this brain area seems not to be involved in the NaCl-evoked sympathetic cardiovascular response.

Key Words: Anteroventral area of third ventricle, Hypertonic NaCl, Sympathetic cardiovascular response, Blood pressure regulation.

INTRODUCCIÓN

El sistema cardiovascular está regulado por un complejo sistema de control neural que modifica en forma rápida el flujo sanguíneo a los diferentes órganos y tejidos para de esta forma alcanzar el equilibrio entre el aporte y la demanda tisular de oxígeno y nutrientes a los tejidos(1,2,3). El control de la resistencia vascular periférica y del gasto cardíaco es ejercido principalmente por la actividad del sistema nervioso simpático central y periférico; esta actividad neurogénica a la vez está vinculada en forma directa con el volumen plasmático y la función renal, las cuales dependen de la concentración de sodio en el líquido extracelular(4,5.6). La ingesta de una dieta con alto contenido de sodio en animales y en humanos ha sido asociada a la etiopatogenia de la hipertensión arterial en individuos sensibles al NaCl(7,8). Esta sensibilidad a la sal parece estar vinculada con una reducción de la actividad excretora renal de sodio y sobre esta función influye en forma muy relevante la actividad nerviosa simpática generada en centros neurales especializados del cerebro(9,10,11,12).

Existen áreas cerebrales sensibles al cloruro de sodio, relacionadas con la presión arterial; se ha demostrado experimentalmente que la administración de NaCl hipertónico en los ventrículos cerebrales y la cisterna magna inducen un aumento de la activad nerviosa simpática en el sistema cardiovascular y en la actividad eferente simpática renal que contribuye a un aumento importante de la presión arterial y de la actividad cardíaca(13,14,15). Las microinyecciones de cloruro de sodio en ciertas áreas cerebrales son capaces de inducir un incremento de la presión arterial media y la frecuencia cardíaca(16,17). Así, se ha demostrado que la microinyección de NaCl hipertónico en la región anteroventral del tercer ventrículo de ratas induce un cambio de la presión arterial media y la frecuencia cardíaca(18,19). Las posibles estructuras involucradas así como los receptores implicados han sido ampliamente estudiados; sin embargo, no se ha establecido completamente una caracterización farmacológica de esta respuesta(20). Ensayos experimentales realizados en nuestro laboratorio han indicado que en la respuesta cardiovascular a las microinyecciones al NaCl hipertónico en la región AV3V están implicados los receptores angiotensinérgicos AT₁ y los receptores serotoninérgicos 5HT₂, con escasa participación de receptores adrenérgicos a y b de esa área cerebral. Adicionalmente; en esta respuesta cardiovascular los hallazgos experimentales sugieren una ausencia de participación de los receptores para vasopresina(21,22).

La influencia de los receptores neurales vinculados con las endotelinas y del factor natriurético auricular en la respuesta evocada por la administración de microinyecciones de NaCl hipertónico en el área AV3V no ha sido establecida hasta el momento.

El objetivo de este trabajo fue evaluar la influencia de los receptores de endotelinas y del factor natriurético auricular de la región AV3V en la respuesta simpática cardiovascular inducida por la inyección de NaCl 1,5 M en dicha región de ratas normotensas.

MATERIALES Y MÉTODOS

Se utilizaron ratas machos, albinas, de la cepa Sprague-Dawley con un peso de 280-350 g. Las ratas fueron mantenidas en jaulas con libre acceso a comida (Ratarina®) y agua. Luego de la anestesia intraperitoneal con pentobarbital sódico (30 mg/kg), se canuló la vena femoral con un catéter de polietileno para administrar las soluciones y la arteria femoral con un catéter de polietileno, unido a un transductor de presión de tipo "Strain-gauge" conectado a un polígrafo Grass® Modelo 7E. Se practicó traqueostomía para garantizar la ventilación pulmonar.

Microinyecciones cerebrales

Una vez estabilizada la presión arterial y la frecuencia cardíaca, las ratas fueron colocadas en un aparato estereotáxico (David Kopf® Instruments, USA) y se identificaron las coordenadas de la región AV3V con un mapa estereotáxico (Pellegrino, 1967). Se hizo un orificio de 3 mm en el cráneo y luego se introdujo una cánula de acero de 0,2 mm de diámetro en el cerebro según las siguientes coordenadas a partir del bregma: anteroposterior (AP) 1mm, lateral 0,5 mm, y 7,5 mm profundidad respecto de la duramadre. Una vez colocada la cánula en el cerebro, se administraron las diferentes soluciones con una microjeringa Hamilton en un volumen de 2 mL en 2 minutos. Se registró en forma continua la presión arterial y la frecuencia cardíaca. Al finalizar los experimentos, se inyectó 1 mL del colorante rojo neutro para verificar la localización anatómica de la inyección en cortes macroscópicos del cerebro.

Los animales fueron sacrificados con una sobredosis de pentobarbital sódico y sus cerebros fueron extraídos y fijados en formaldehído al 10% durante 24 a 36 horas. Luego de la fijación se realizaron cortes seriados coronales y sagitales para verificar el sitio de las microinyecciones. Los datos obtenidos de los animales en los cuales la punta de la cánula estaba fuera de la región AV3V fueron descartados.

Protocolo experimental

El cloruro de sodio hipertónico 1,5M fue inyectado en la región AV3V y los efectos sobre la presión arterial y la frecuencia cardíaca fueron registrados. La presión arterial media fue calculada y expresada en mm Hg. Las respuestas de la presión arterial a la microinyección del NaCl 1,5 M fueron comprobadas en tres oportunidades a intervalos de 15 minutos luego del retorno a la presión arterial basal. Como animales control se utilizaron ratas a las cuales se les administró en la misma área cerebral el mismo volumen líquido cefalorraquídeo artificial de la siguiente composición: 7,3 mg de cloruro de sodio; 1,9 mg de bicarbonato de sodio; 0,8 mg de dextrosa; 0,3 mg de cloruro de magnesio; 0,3 mg cloruro de potasio; 0,2 mg de cloruro de calcio, 0,2 mg de fosfato de sodio; 0,1mg de fenolsulfonaftaleína. Otros controles fueron realizados inyectando el mismo volumen de NaCl 0,15 M; glucosa hipertónica 1,5 M y cloruro de amonio 1,5 M.

Una vez concluida esta primera fase experimental se procedió a evaluar la influencia de los antagonistas de endotelina y el factor natriurético auricular sobre la respuesta cardiovascular inducida por el NaCl 1,5 M. Cada animal recibió un máximo de 4 microinyecciones cerebrales.

En un grupo de animales experimentales se administró en la región AV3V un antagonista no selectivo de receptores para endotelinas (PD-142893 Sigma®) 3mg/2mL y luego de 15 min se inyectó NaCl 1,5M; se registró la presión arterial durante 30 min después de cada inyección. Con la finalidad de determinar la posible influencia del factor natriurético auricular FNA) sobre la respuesta al NaCl en AV3V se administró en esta área cerebral 5mg/2mL de FNA (A8208 Sigma®) y luego de 15 min se aplicó la microinyección de NaCl 1,5 M; se registraron en forma continua las respuestas cardiovasculares en un polígrafo (Letica S.A) de 4 canales con registro tacográfico de la frecuencia cardíaca.

Análisis estadístico

Los datos están expresados como la media ± error estándar de la media. Las diferencias entre las medias evaluaron mediante la prueba de t de Student para datos no pareados y el análisis de varianza de una vía. Se consideraron las diferencias estadísticamente significativas cuando p < 0.05.

Resultados

Efecto del NaCl 1,5 M sobre la presión arterial media

La microinyección de 2 mL de NaCL 1,5 M en la región AV3V incrementó la presión arterial media en un máximo de 17,9 ± 2,20 mm de Hg este cambio fue estadísticamente significativo al ser compararlo con los controles microinyectados con glucosa 1,5 M; NaCl isotónico 0,9% o líquido cefalorraquídeo artificial. (p <0.01), (Figura 1).

Figura 1

Efecto de la inyección de diferentes soluciones en la región anteroventral del tercer ventrículo (AV3V) sobre la presión arterial media

                         N=6 * (p<0,01)

                        LCR = Líquido cefalorraquídeo artificial.

No se obtuvo ningún cambio en la presión arterial media cuando la misma inyección fue realizada en 1 mm lateral o por arriba de las coordenadas estereotáxicas de AV3V. El tiempo de latencia para la respuesta fue de 1 minuto y el efecto presor máximo se alcanzó en un rango de 10 a 15 minutos luego de su aplicación. El cambio en la presión arterial media se mantuvo durante 45 minutos. En los animales control a los cuales se administró en AV3V solución salina isotónica, líquido cefalorraquídeo artificial o glucosa hipertónica no se observaron cambios en la presión arterial media, (Figura 1).

Efecto del Factor Natriurético Auricular (FNA) sobre los cambios inducidos por el NaCl 1,5 M

La administración de FNA (5mg/2mL) en la región AV3V no indujo ningún cambio en la presión arterial media. La microinyección de NaCl 1,5 M en esta área cerebral luego de la administración del FNA produjo un cambio de 17,8 ± 1,80 mm de Hg en la presión arterial media por lo cual el FNA no fue capaz de modificar la respuesta presora inducida por el NaCl 1,5 M en la región AV3V, (Figura 2).

Figura 2

Efecto de la administración local de Factor Natriurético Auricular (FNA) en la región AV3V sobre los cambios inducidos en la Presión Arterial Media (PAM) por la inyección de NaCl 1,5M en AV3V

 

                          (n=6)

Efecto del antagonista de endotelina (PD-142893) sobre los cambios inducidos por el NaCl 1,5 M en AV3V

La administración del antagonista no selectivo de endotelina (PD-142893) a la dosis de 3mg/2mL en la región AV3V no indujo cambios en la presión arterial media. La inyección de NaCl 1,5 M en esta área cerebral después de la administración del antagonista de endotelina produjo una reducción de 8,52 ± 1,20 mm de Hg (47,6%) en el incremento de la presión arterial media inducidos por el NaCl 1,5 M. El bloqueo de la respuesta fue estadísticamente significativo (p<0.01), (Figura 3).

Figura 3

Efecto de la inyección local del antagonista de endotelinas (PD-142893) en el área AV3V sobre los cambios en la Presión Arterial Media (PAM) inducidos por la administración de NaCl 1,5M en AV3V

                          n=6 * (p<0,01)

DISCUSIÓN

Existe evidencia en el campo experimental y clínico que demuestra una asociación entre el papel del cloruro de sodio y la patogenia de la hipertensión arterial en sujetos sensibles a la sal, pero el mecanismo preciso por el cual este fenómeno se presenta, no está bien esclarecido(8,9).

El aumento de la concentración de cloruro de sodio en el líquido extracelular está asociado con un aumento del volumen plasmático y de la presión arterial, así como de la actividad neural simpática sobre los órganos efectores del sistema cardiovascular. Sin embargo, el mecanismo por el cual el aumento del NaCl en el líquido extracelular influye en la actividad simpática no se conoce completamente(11,12).

Existen varias líneas de evidencia experimental que demuestran que la inyección de NaCl hipertónico en el líquido cefalorraquídeo de los ventrículos laterales o cisterna magna en el cerebro de ratas incrementa la actividad simpática y eleva en forma rápida la presión arterial y la frecuencia cardíaca. La administración de NaCl hipertónico en el tercer ventrículo de ratas y gatos eleva también la presión arterial asociado con una reducción de la actividad refleja de los barrorreceptores lo cual atenúa este importante mecanismo compensador de hiperactividad adrenérgica(16,17).

Los estudios experimentales realizados en nuestro laboratorio indican que una de las áreas sensibles a los cambios en la concentración del cloruro de sodio es el área AV3V la cual tiene límites muy cercanos con el tercer ventrículo cerebral y puede ser estimulada con microinyecciones de NaCl hipertónico al ser comparada con otras regiones cerebrales que requieren volúmenes más grandes para inducir cambios en los parámetros cardiovasculares. Estos hallazgos sugieren que esta zona cerebral se comporta como una zona de sensibilidad exquisita para el NaCl(21, 22).

La inyección del NaCl en la región AV3V en el presente trabajo indujo un incremento de la presión arterial media en todos los animales tratados esto sugiere que esta área cerebral puede cumplir un papel muy importante en la detección de las concentraciones de NaCl en el líquido extracelular y su acoplamiento a la activación simpática de origen central.

La administración previa del FNA en la región AV3V no indujo cambios en la presión arterial media y la posterior microinyección de NaCl 1.5 M en esta área cerebral produjo un aumento de la presión arterial media similar al obtenido en ausencia del FNA. Estos hallazgos sugieren que en las presentes condiciones experimentales, este péptido administrado en forma aguda no parece participar en los circuitos neurohormonales implicados en la respuesta simpática evocada la región cerebral AV3V luego de la inyección de NaCl 1,5 M. Sin embargo, algunos investigadores han logrado demostrar que las lesiones hipotalámicas cercanas al tercer ventrículo son capaces de inducir la liberación de un péptido relacionado con el FNA y que este fenómeno a su vez se relaciona con una respuesta cardiovascular en los animales sometidos a cambios en la concentración de NaCl en el medio extracelular(23,24).

El sistema de endotelinas cerebrales constituye un importante circuito neural que modula la actividad simpática y se ha demostrado con técnicas de inmunohistoquímica e inmunofluorescencia que cierta áreas cerebrales poseen todas las enzimas y precursores de la síntesis de las endotelinas, especialmente en regiones próximas al tercer ventrículo cerebral en los cuales se han detectado, con técnicas de autorradiografia, la presencia de receptores para estas sustancias. Estudios preliminares han reportado la influencia modulatoria de este sistema sobre la actividad simpática central pero no existen reportes de una posible asociación entre la activación simpática inducida por el NaCl administrado centralmente en el cual participen las endotelinas o sus receptores(25). La administración previa del antagonista no selectivo de endotelinas (PD-142893 Sigma®) fue capaz de reducir el incremento de la presión arterial media inducido por el NaCl hipertónico. Este hallazgo original sugiere un posible papel modulador de los receptores de endotelinas centrales en la actividad eferente cardiovascular producida por la inyección de NaCl 1,5 M. Estos hallazgos no han sido reportados previamente a pesar de que reportes recientes señalan que el sistema de endotelinas coexiste en áreas cerebrales de influencia adrenérgica y aparentemente modulan la actividad simpática cerebral en regiones de proyección adrenérgica periférica.

Extrapolando estos hallazgos a la situación clínica es posible que parte del efecto antihipertensivo de los antagonistas de endotelinas esté vinculado a un efecto central de estas drogas. Esta hipótesis científica requiere de experimentos adicionales para su verificación.

Agradecimientos

Los investigadores agradecen el apoyo recibido de Consejo de Investigación de la Universidad de Oriente a través del Proyecto Nº CI- 2-0403-0932/00 y del CDCH- UCV por el proyecto NºCDCH- UCV.PI 09-11-5009- 2002.

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