Efeitos Do Sulfato De Magnésio Na Hemodinâmica Cardiovascular De Cães Anestesiados Com Pentobarbital Sódico#

REV BRAS ANESTESIOL 1996; 46: 1: 19-25 ARTIGO CIENTIFICO

Eliana M Ganem, TSA*, Yara M M Castiglia,TSA**, Pedro Thadeu G Vianna, TSA***, José R C Braz, TSA***, Norma S P Módolo,TSA*

 

Apresentado em 27 de julho de 1995
Aceito para Publicação em 06 de outubro de 1995
Correspondência: Eliana M Ganem. Deptº de Anestesiologia da FMB – UNESP, Distrito de Rubião Junior. 18618-970 Botucatu - SP

 

RESUMO

Justificativa e Objetivos - Dados da literatura são conflitantes no que diz respeito aos efeitos da administração aguda de magnésio no sistema cardiovascular de animais de experimentação e seres humanos. O objetivo deste trabalho foi pesquisar os efeitos da hipermagnesemia desencadeada por doses elevadas de sulfato de magnésio na hemodinâmica cardiovascular de cães.
Método - Dezesseis cães foram anestesiados com 30 mg.kg-1 de pentobarbital sódico e submetidos à expansão do volume extracelular com solução de Ringer (0,4 ml.kg-1.min-1) e à ventilação mecânica com ar ambiente. Nesses cães estudou-se a ação sobre a hemodinâmica cardiovascular, do pentobarbital sódico (5 mg.kg-1) - Grupo 1, controle - e desse barbitúrico associado ao sulfato de magnésio, na dose de 140 mg.kg-1, administrados durante 15 minutos, seguidos de infusão de 80 mg.kg-1.h-1 - Grupo 2. Os atributos estudados foram: freqüência cardíaca, pressão arterial média, pressão da veia cava inferior, índice cardíaco, índice sistólico, índice de resistência periférica total, pesquisados em cinco momentos: 15 (M1), 30 (M2), 60 (M3) e 75 (M4) minutos após a lª dose complementar de pentobarbital sódico e 15 minutos (M5) após a 2ª dose complementar. Em G2, os momentos M3, M4 e M5 corresponderam a 15, 30 e 60 minutos após a dose de ataque de sulfato de magnésio e em vigência da dose de manutenção.
Resultados - No grupo 1, os animais mantiveram-se taquicárdicos desde o início do experimento. Houve diminuição nos índices cardíaco e sistólico e aumento na pressão da veia cava inferior e no índice de resistência periférica total. No grupo 2, a freqüência cardíaca permaneceu elevada, porém os valores reduziram-se a partir da infusão do sulfato de magnésio. A pressão arterial e o índice de resistência periférica também diminuíram. O índice sistólico aumentou e o índice cardíaco só se alterou no final do experimento.
Conclusões - O efeito antiadrenérgico do magnésio pode ter sido responsável pela redução na freqüência cardíaca. As propriedades vasodilatadoras do íon traduziram-se por diminuição no índice de resistência periférica. O índice sistólico aumentou, mostrando que não houve depressão miocárdica.

 

RESUMEN

Efectos Del Sulfato De Magnésio En La Hemodinámica De Perros Anestesiádos Con Pentobarbital Sódico

Justificativa y Objetivos - Son conflictantes los datos de la literatura en lo que se refiere a los efectos de la administración aguda de magnésio en el sistema cardiovascular de animales de experimentación y seres humanos. El objetivo de este trabajo fue pesquisar los efectos de la hipermagnesemia desencadenada por elevadas dosis de sulfato de magnésio en la hemodinámica cardiovascular de perros.
Método - Fueron anestesiados dieciseis perros con 30 mg.kg-1 de pentobarbital sódico y sometidos a una expansión extracelular con solución de Ringer (0,4 ml.kg-1.min-1) y a ventilación mecánica con aire ambiente. En estos perros se estudió la acción sobre la hemodinámica cardiovascular, del pentobarbital sódico (5 mg.kg-1) - Grupo 1, control - y de ese barbitúrico asociado al sulfato de magnésio, en la dosis de 140 mg.kg-1, administrados durante 15 minutos, seguidos de infusión de 80 mg.kg-1.h-1 - Grupo 2. Los atributos estudiados fueron: frecuencia cardiaca, presión arterial média, presión de la vena cava inferior, índice cardiaco, índice sistólico, índice de resistencia periférica total, pesquisados en cinco momentos: 15 (M1), 30 (M2), 60 (M3) y 75 (M4) minutos después de la la dosis complementar de pentobarbital sódico y 15 minutos (M5) después de la 2ª dosis complementar. En G2, los momentos M3, M4 y M5 correspondieron a 15, 30 y 60 minutos después de la dosis de ataque del sulfato de magnésio y en vigencia de la dosis de manutención.
Resultados - En el grupo 1, los animales se mantuvieron taquicárdicos desde el inicio del experimento. Hubo disminuición en los índices cardiaco y sistólico en la presión de la vena cava inferior y en el índice de resistencia periférica total. En el grupo 2, la frecuencia cardiaca permaneció elevada, sin embargo los valores se reducieron a partir de la infusión del sulfato de magnésio. La presión arterial y el índice de resistencia periférica disminuyeron también. El índice sistólico aumentó y el índice cardiaco solamente se alteró al final del experimento.
Conclusiones - El efecto antiadrenérgico del magnésio puede haber sido responsable por la reducción en la frecuencia cardiaca. Las propiedades vasodilatadoras del ion fueron traducidas por disminuición en el índice de resistencia periférica. El índice sistólico aumentó, mostrando que no hubo depresión miocárdica.

 

SUMMARY

Effects Of Magnesium Sulphate On The Cardiovascular Hemodynamics Of Dogs Anesthetized With Pentobarbitone

Background and Objectives - A controversy exists in the literature regarding the effects of the acute administration of magnesium on the cardiovascular system of animals and humans. The purpose of this study was to evaluate the effects of hypermagnesemia on the cardiovascular hemodynamics of dogs.
Methods - Sixteen mongrel dogs were anesthetized with pentobarbitone 30 mg.kg-1 and submitted to volume expansion with Ringer’s solution (0.4 ml.kg-1.min-1) and mechanical ventilation with room air. In this model, the hemodynamic repercussions of the following drugs and doses were studied: pentobarbitone 5 mg.kg-1 - Group 1, control - and the association of pentobarbitone and magnesium sulphate (MS), at the dose of 140 mg.kg-1, injected in 15 minutes, followed by an infusion of 80 mg.kg-1.h-1 - Group 2. The parameters studied were: heart rate, blood pressure, inferior vena cava pressure, cardiac index, systolic index and peripheral resistance index, evaluated at 5 different moments: 15(M1), 30(M2), 60(M3) and 75(M4) minutes after the first suppplementary dose of pentobarbitone and 15 minutes (M5) after the second supplementary dose. In Group 2, the moments M3, M4, M5 corresponded to 15, 30 and 60 minutes after the priming dose of magnesium sulphate.
Results - Group 1 animals exhibited tachycardia since the beginning of the experiment. There was a decrease in the cardiac index, in the systolic index and an increase in the inferior vena cava pressure. Group 2 animals also exhibited tachycardia, but heart rate decreased after MS infusion. The blood pressure and the peripheral resistance index decreased. The systolic index increased and the cardiac index decreased only at the end of the experiment.
Conclusions: The antiadrenergic effects of MS could have been responsible for the decrease in heart rate. The vasodilating effects of the magnesium induced the decrease in the peripheral resistance index. The systolic index increased, showing that myocardial depression did not occur.

Unitermos: Anestesia Experimental; Animal: Cão; Sistema Cardiovascular: Hemodinâmica; Drogas: Sulfato De Magnésio, Pentobarbital; Técnicas Anestésicas, Geral: Venosa
Key Words: Experimental Anesthesia; Animal: Dog; Cardiovascular System: Hemodynamics; Drugs: Magnesium Sulphate, Pentobarbitone: Anesthetic Techniques, General: Venous

 

O magnésio é o quarto cátion, em quantidade, existente no organismo e o segundo no espaço intracelular, sendo superado apenas pelo potássio. Encontra-se depositado nos ossos (50 a 60%), na musculatura esquelética (20%) e em diferentes tecidos corpóreos, especialmente fígado e coração, perfazendo total de 99%1.

No plasma, 55% do magnésio está na forma ionizada, 32% encontram-se ligado à proteína (predominantemente a albumina) e os 13% restantes, formando complexos com fosfato, citrato e outros agentes2.

O íon ativa aproximadamente 300 sistemas enzimáticos, muitos deles envolvidos no metabolismo energético. É essencial na produção e no funcionamento do ATP, o qual se torna completamente ativo quando ligado ao magnésio. A fosforilação oxidativa, produção de ADN e ARN e síntese protéica também são dependentes do magnésio. Ele é regulador fundamental do acesso do cálcio para dentro da célula, bem como da ação desse íon no intracelular. O íon magnésio compete nos locais de ligação das proteínas quinases e influência a liberação de substâncias neurotransmissoras mediadas pelo cálcio3.

O magnésio é habitualmente utilizado no controle da hipertensão arterial e na prevenção das convulsões da pré-eclâmpsia, no tratamento de disritmias cardíacas, após cirurgia e infarto do miocárdio, na manutenção de concentrações séricas normais desse íon e do cálcio, dentre outras situações clínicas4.

Sua utilização no tratamento da toxemia gravídica é a mais freqüente causa desencadeadora de hipermagnesemia1. Dados da literatura são bastante conflitantes no que diz respeito aos efeitos que a administração aguda de magnésio determina no sistema cardiovascular de animais de experimentação e de seres humanos5,6,7,8,9,10,11,12,13.

Este estudo teve por finalidade pesquisar os efeitos do sulfato de magnésio na hemodinâmica cardiovascular de cães anestesiados com pentobarbital sódico.

 

MÉTODO

Foram utilizados 16 cães adultos, sadios, de ambos os sexos, sem raça definida, cujos pesos variaram de 10 a 14 kg, divididos por sorteio em dois grupos experimentais, com oito animais em cada grupo. Os grupos tiveram duas fases, na primeira das quais todos os cães receberam o mesmo tratamento anestésico, isto é, pentobarbital sódico, por via endovenosa, na dose de 30 mg.kg-1 para indução e 5 mg.kg-1 para manutenção da anestesia 60 minutos após a dose inicial.

Na segunda fase os grupos se diferenciaram pelo tipo de droga utilizada:

 

Seqüência experimental

Após jejum de 12 horas, os animais foram anestesiados com pentobarbital sódico (30 mg. Kg.-1), colocados em decúbito dorsal sobre a goteira de Claude Bernard, sendo efetuada a medida, em centímetros, da extremidade do focinho ao ânus para estimar a superfície corporal através de tabelas de dados fisiológicos normais14. Realizaram-se, a seguir:

  1. Intubação orotraqueal e instalação de ventilação controlada mecânica. O volume corrente foi de 15 ml.kg-1 e a freqüência ventilatória de 10 movimentos por minuto.

  2. Dissecção e cateterismo da veia femoral esquerda para infusão contínua de solução de Ringer (0,4 ml.kg-1).

  3. Dissecção e cateterismo da artéria femoral direita para medida da pressão arterial média, através de manômetro de mercúrio, e coleta de sangue arterial para análise gasométrica.

  4. Dissecção e cateterismo da veia femoral direita para medida da pressão da veia cava inferior, através de manômetro de água, admi-nistração de doses complementares de pentobarbital sódico e de cloreto de alcurônio, 0,2 mg.kg-1 inicialmente e 0,06 mg.kg-1 como doses complementares, e coleta de sangue venoso para dosagens bioquímicas.

  5. Dissecção e cateterismo da veia cefálica esquerda para infusão de solução de sulfato de magnésio a 50% diluída em igual volume de solução glicosada a 5% na dose de 140 mg.kg-1 15 min-1, e a seguir, 80 mg.kg-1.h-1 continuamente, com auxílio de bomba de infusão, até o final do experimento.

  6. Colocação do animal em decúbito lateral esquerdo. Toracotomia no 4º espaço intercostal direito e instalação de sonda fluxométrica na aorta ascendente para medida do fluxo sangüíneo aórtico (débito cardíaco - DC), com auxílio do aparelho Blood Flowmeter Gould Statham, modelo SP 2202.

  7. Colocação de termômetro de álcool no reto para determinação da temperatura.

 

Os parâmetros foram classificados em dois grupos:

  1. Para controle da homogeneidade do experimento: peso do animal (kg); superfície corpórea (m2); freqüência respiratória (mov/min); volume corrente (ml/kg); hematócrito (%); PaO2 (mmHg); PaCO2 (mmHg); pH arterial e temperatura retal (oC).

  2. Para atender às finalidades da pesquisa:

Hemodinâmicos: freqüência cardíaca (FC); pressão arterial média (PAM); pressão da veia cava inferior (PCI); índice cardíaco (IC= DC/SC); índice sistólico (IS=IC/FC); índice de resistência periférica total (IRPT=79,92 x (PAM - PCI)/IC).

Os dados relativos aos parâmetros estudados foram obtidos nos seguintes momentos:

A seqüência experimental está representada na Figura 1.

Esquema representativo das drogas e soluções administrativas durante a seqüência experimental

O método estatístico utilizado foi Análise de Perfil15, sendo considerados resultados significativos quando p < 0,05. Os contrastes entre médias de grupos foram verificados calculando-se a diferença mínima significativa, para alfa = 0,05, pelo método de Tukey.

 

RESULTADOS

Os resultados observados estão contidos na tabela I.

Houve homogeneidade entre os cães dos dois grupos experimentais com relação a peso, superfície corpórea, freqüência respiratória, hematócrito, PaCO2, PaO2 pH e temperatura.

Os animais de G1 e G2 comportaram-se de maneira similar com relação a todos os parâmetros estudados nos momentos M1 e M2.

Em ambos os grupos houve redução estatisticamente significativa na PAM, PCI, no IC em M5 e no IRPT em M3.

TABELA I
Média e desvio padrão dos valores dos parâmetros hemodinâmicos em cada momento nos dois grupos experimentais

 

Grupos

M1

M2

M3

M4

M5

Comentários

FC
(bat/min)

G1
G2

146±13
136±22

148±91
36±22

152±11
115±17

154±13
117±15

141±15
114±17

G1 (M3)=(M4>M5)
G2 (M1=M2) > (M3=M4=M5)

PAM
(mmHg)

G1
G2

9,0±2,0
7,5±1,0

9,0±1,5
8,0±1,0

9,5±2,0
8,0±1,0

9,5±2,0
7,5±1,0

9,0±1,5
7,0±1,0

G1=G2
(M1=M2) > M5

PCI
(cmH2O)

G1
G2

9,0±2,0
7,5±1,0

9,0±1,5
8,0±1,0

9,5±2,0
8,0±1,0

9,5±2,0
7,5±1,0

9,0±1,5
7,0±1,0

G1=G2
Queda em M5

IC
(L/min/m2)

G1
G2

2,13±0,42
2,36±0,57

2,26±0,28
2,41±0,60

2,40±0,33
2,34±0,65

2,25±0,31
2,26±0,74

1,88±0,37
2,10±0,77

G1=G2
(M1=M2=M3=M4) > 5

IS
(ml/bat/m2)

G1
G2

15,16±2,71
17,59±4,46

15,75±1,83
18,03±4,74

16,05±1,90
20,67±6,18

14,90±1,17
19,59±6,58

13,32±3,22
18,71±7,10

G1 M1=M2=M3) > (M4=M5)
G2 (M1=M2=M4=M5) < M3

IRPT
(dinas/cm5/m2)

G1
G2

3902±1063
3081±1058

3498±587
3150±1117

3168±585
3002±1104

3332±563
3253±1340

4048±9733
356±1435

G1=G2
(M1=M5) > M3

A FC, alta desde o início, diminuiu em M5 de G1 e a partir de M3, em G2.

O IS diminuiu em M4 e M5 de Gl e aumentou em M3 de G2.

 

DISCUSSÃO

Os resultados desta pesquisa demons-traram que as doses de sulfato de magnésio utilizadas, baseadas nas de Solomon, cujas concentrações séricas mimetizaram os níveis preconizados para o tratamento da pré-eclâmpsia (4,8 mEq.L-1), foram suficientes para determinar alterações hemodinâmicas em cães16.

Com relação à FC, observamos que os animais dos dois grupos encontravam-se taquicárdicos desde os momentos iniciais do experimento, quando estavam sob ação apenas do pentobarbital sódico, droga que eleva a freqüência cardíaca, seja por liberação de catecolaminas ou mediação através de reflexos17,18, visto que é considerada normal para cães de pequeno e médio porte (como os que utilizamos) FC na faixa de 60 a 120 batimentos por minuto19.

A infusão de sulfato de magnésio diminuiu o cronotropismo cardíaco. É conhecida a capacidade do magnésio inibir a liberação de catecolamina da medula adrenal e terminação nervosa periférica, favorecendo a reducão da FC1.

Devido a esse efeito antiadrenérgico, a droga tem sido utilizada onde o excesso de catecolamina prevalece, como na intubação traqueal20, e como coadjuvante no controle hemodinâmico no intra-operatório de pacientes portadores de feocromocitoma21.

A inibição da condução nodal e átrio-ventricular7,22,23, o bloqueio da transmissão dos impulsos cardioaceleradores no gânglio estrelado e a ação desaceleradora no nó sino-atrial24 seriam outros mecanismos responsáveis pela redução na FC.

Quanto à PAM, ambos os gupos apresentaram diminuição deste atributo, de forma estatisticamente significativa, apenas em M5. O grupo G1 não demonstrou variações importantes durante a seqüência experimental, provavelmente devido à compensação entre a diminuição do débito cardíaco e o aumento da resistência periférica que o pentobarbital sódico determina17,18,25,26. Em G2 também não observamos variações na PAM, apesar dos conhecidos efeitos vasodilatadores que o magnésio exerce, por ação direta, sobre os vasos sanguíneos1,4. Há evidências de que estes efeitos no tônus vascular são reflexo da influência desse metal na permeabilidade da membrana ao cálcio, assim como na ligação, translocação e estabilidade da membrana. O íon magnésio é capaz de bloquear o influxo de cálcio e pode ser considerado um bloqueador natural do canal de cálcio27. Ele é o único antagonista do cálcio capaz de inibir o tônus vascular induzido por estímulos basais, miogênicos e humorais em todos os tipos de músculo liso vascular28. O íon excerceria, então, seu efeito no tônus basal, na atividade mecânica espontânea e na reatividade das células musculares por alterar a disponibilidade do cálcio para o acoplamento e para o p rocesso contrátil29, diminuindo, desse modo, a contratilidade, redu-zindo a resistência periférica e cerebral e a pressão arterial 28.

O magnésio também pode diminuir a pressão arterial por interferir com uma variedade de substâncias vasoativas, como norepinefrina, angiotensina, serotonina, acetilcolina30,31,32, além de inibir a liberação de catecolamina da medula adrenal e das terminações nervosas periféricas após o estímulo simpático1,3 e de diminuir a liberação de acetilcolina no gânglio simpático24.

Quando é utilizado nas doses preconizadas para o tratamento da pré-eclâmpsia, pode ocorrer diminuição transitória na pressão arterial que se inicia imediatamente após a infusão da droga, retornando os valores normais em intervalo de tempo que varia de 20 a 80 minutos10,33.

A vasodilatação desencadeada pelo sulfato de magnésio pode ser demonstrada, neste experimento, pela redução no IRPT que aconteceu no primeiro período após o início da infusão do fármaco. É descrito que as maiores reduções neste parâmetro ocorrem nos primeiros 30 min após a infusão da droga8,10.

A redução na resistência vascular sistêmica não se acompanha de alterações na pressão de enchimento ventricular esquerdo (pressão de oclusão do capilar pulmonar) e direito (pressão atrial direita), indicando que o lado arterial da circulação é o primariamente afetado11. Talvez, por isso, não tenhamos observado alterações biologicamente importantes na PCI, embora estatisticamente significativas.

Em babuínos, a administração de sulfato de magnésio resultou em queda na resistência vascular sistêmica que se correlacionou inversamente com os níveis de magnésio sangüíneo, mesmo quando esses níveis de magnésio séricos eram tão baixos quanto 1 m.mol/L5. Porém, em G1 também observamos redução no IRPT em M3. Neste grupo, enquanto os valores do IRPT estavam em curva descendente (até M3), aqueles referentes ao IS e ao IC mantinham-se sem variações. A partir do momento em que o IRPT começou a retornar aos seus valores iniciais, o IS e o IC começaram a diminuir, demons-trando que o aumento do IRPT aconteceu concomitantemente à deterioração do débito cardíaco, numa tentativa de manter a PAM em níveis normais. O pentobarbital sódico é droga conhecida por possuir importante ação depressora miocárdica17,18, com capacidade de alterar o contorno e a complacência ventricular esquerda18.

Já, em G2, o IS elevou-se de maneira estatisticamente significativa em M3. Neste momento, a FC começou a apresentar seus menores valores, o que indica que o volume sistólico pode ter sido o responsável pela manutenção do débito cardíaco.

Aumentos no volume sistólico que ocorrem após infusão de magnésio (sulfato e cloreto) já foram descritos em pacientes normotensos e hipertensos8 e em pacientes com doença miocárdica isquêmica e falência cardíaca11. Se houve aumento no volume sistólico, o inotropismo não foi negativo nesses animais.

Na literatura, alguns estudos mostraram que o magnésio não altera o inotropismo cardíaco5,10,11, outros, porém, mostraram que há depressão miocárdica12 e até mesmo tendência a inotropismo positivo13.

Em resumo, a administração de sulfato de magnésio, em doses suficientes para manter cães com níveis séricos de magnésio que se assemelham àqueles necessários para o tratamento da toxemia gravídica, ocasionou diminuição na freqüência cardíaca e redução transitória no índice de resistência periférica total, com aumento no índice sistólico e estabilidade no índice cardíaco.

A deterioração de todos os parâmetros em M5 pode ser conseqüente ao estresse prolongado a que os animais são submetidos e que se traduz clinicamente no final de um experimento longo, visto que as variações hemo-dinâmicas que acontecem após administração de pentobarbital sódico normalizam-se em aproximamente 5 minutos após injeções da droga26.

 

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