Participação dos receptores adrenérgicos na modulação cardiovascular pelo sistema nervoso central e periférico durante a sepse

Abstract

Durante a sepse o sistema cardiovascular encontra-se deprimido, podendo ocorrer hipotensão sistêmica refratária à infusão de fluidos e agentes vasoativos. A atividade tônica do sistema nervoso simpático é crucial para o controle neural da pressão arterial, ocorrendo através da liberação de noradrenalina, processo modulado por receptores a2-adrenérgicos pré-sinápticos. A sepse está associada à exacerbação da atividade do sistema nervoso simpático e alto nível plasmático de catecolaminas endógenas. Este estudo teve como hipótese que durante a sepse ocorre disfunção dos receptores adrenérgicos neurais, e que o tratamento com clonidina é capaz de reverter as disfunções cardiovasculares observadas. Sendo assim, o presente estudo avaliou o envolvimento de receptores adrenérgicos neurais na disfunção do sistema cardiovascular durante sepse induzida pelo modelo de ligadura e perfuração do ceco (CLP), e se o tratamento com clonidina reverte essas disfunções cardiovasculares. Foi avaliada a pressão arterial e a frequência cardíaca dos ratos anestesiados com cetamina/xilazina, divididos nos seguintes grupos: naïve (SHAM), controle (CTR), CLP (após 6 h e 18 h da indução de sepse) e CLP 6 h + CLO (recebeu clonidina 50 µg/Kg, s.c.). Ainda, foi avaliado os parâmetros cardiovasculares de ratos anestesiados com cetamina/xilazina ou pentobarbital sob ventilação mecânica para avaliação da administração central de agonistas adrenérgicos. Os animais foram previamente submetidos à cirurgia estereotáxica para acesso à via intracerebroventricular (i.c.v.; 5 µL/dose). Nos animais anestesiados com cetamina/xilazina ou pentobarbital, somente os efeitos i.c.v. de noradrenalina (10 µg) e clonidina (10 µg) foram avaliados. Nos demais grupos, os efeitos dos agonistas adrenérgicos noradrenalina (10 µg), fenilefrina (30 µg), clonidina (10 µg) ou dexmedetomidina (0,6 µg) foram avaliados antes e 15 min após a injeção i.c.v. dos antagonistas prazosina (5 µg), ioimbina (5 µg) ou metoprolol (100 µg). Além disso, esses mesmos grupos receberam via i.v. noradrenalina e fenilefrina (3, 10 e 30 nmol/Kg). Também foi realizada a avaliação da reatividade vascular in vitro com fenilefrina, noradrenalina e angiotensina II. A microinjeção i.c.v. de clonidina reduziu a pressão arterial e frequência cardíaca em ratos anestesiados com pentobarbital, enquanto ratos anestesiados com cetamina/xilazina apresentaram aumento da pressão arterial e redução da frequência cardíaca, porém em menor intensidade. Ambos os anestésicos mostraram efeito pressórico para administração de noradrenalina ic.v., porém o grupo anestesiado com pentobarbital apresentou efeitos em menor intensidade. A administração de agonistas adrenérgicos via i.c.v. induziu efeito hipertensor reduzido nos grupos CLP 6 e 18 h em relação ao grupo CTR. Também houve redução da resposta bradicárdica frente a drogas adrenérgicas i.c.v. nos animais CLP 6 e 18 h. Os antagonistas adrenérgicos pela via i.c.v. sugerem uma maior participação de receptores ß1-adrenérgicos em relação a receptores a1 durante a sepse no sistema nervoso central. A hiporresponsividade sistêmica após administrações i.v. de drogas vasoativas foi observada somente após 18 h da instalação da sepse. A administração s.c. de clonidina preveniu a hiporreatividade vascular in vitro para fenilefrina, como observado previamente nos anéis de aorta do grupo CLP 6 h + CLO. Entretanto, a administração s.c. de clonidina não melhorou as respostas in vivo para as drogas vasoativas. Nos parâmetros cardiovasculares in vivo não foram observadas diferenças entre os grupos CLP 6 h + CLO e CLP 6 h. Em conclusão, os presentes resultados sugeriram que a escolha da cetamina/xilazina como anestésico apresentou menores interferências nas respostas cardiovasculares centrais. Apesar da administração s.c. de clonidina não alterar os efeitos da sepse nos parâmetros cardiovasculares avaliados neste estudo, foi observada a participação do sistema nervoso central na disfunção cardiovascular durante a sepse, sugerindo uma tentativa compensatória dos receptores ß1-adrenérgicos para a dessensibilização de receptores a1-adrenérgicos. Esses resultados reforçam a relevância de estudos futuros que explorem áreas cerebrais específicas e os mecanismos envolvidos nesse processo.

Abstract: In sepsis, the cardiovascular system is suppressed, leading to systemic hypotension refractory to fluid resuscitation and vasoactive agents. The tonic activity of the sympathetic nervous system is essential for neural control of arterial pressure and occurs through norepinephrine release, which is modulated by presynaptic a2-adrenergic receptors. Moreover, sepsis is associated with the overactivation of the sympathetic nervous system and high serum levels of endogenous catecholamines. This study hypothesized that the dysfunction of neural adrenergic receptors occurs during sepsis, and the treatment with clonidine can revert the observed cardiovascular dysfunctions. The present study evaluated the involvement of neural adrenergic receptors in the cardiovascular dysfunction in the cecal ligation puncture (CLP) model and whether clonidine reverses it. We assessed the arterial pressure and heart rate of anesthetized rats, randomly separated into the following groups: naïve (SHAM), control (CTR), CLP 6 h, CLP 18 h (evaluated at 6 and 18 h after the surgery), and CLP 6 h + CLO (treated with 50 µg/Kg clonidine, s.c.). Moreover, we assessed blood pressure and heart rate of normotensive male rats anesthetized with pentobarbital or ketamine/xylazine, both under mechanical ventilation, to assess the effect of anesthetic drugs on cardiovascular responses to centrally administered adrenergic agonists. Rats were previously submitted to stereotaxic surgery for intracerebroventricular access (i.c.v.; 5 µL/dose). The i.c.v. effects of norepinephrine (10 µg) and clonidine (10 µg) were assessed in rats anesthetized with ketamine/xylazine or pentobarbital. In other groups, effects of adrenergic agonists norepinephrine (10 µg), phenylephrine (30 µg), clonidine (10 µg), or dexmedetomidine (0.6 µg) were assessed before and 15 min after i.c.v. injection of prazosin (5 µg), yohimbine (5 µg), or metoprolol (100 µg). These groups also received i.v. norepinephrine and phenylephrine (3, 10, and 30 nmol/Kg). We also assessed vascular reactivity in vitro to phenylephrine, norepinephrine, and angiotensin II. The i.c.v. microinjection of clonidine reduced arterial pressure and heart rate in rats anesthetized with pentobarbital. In contrast, rats anesthetized with ketamine/xylazine showed increased arterial pressure and reduced heart rate with less intensity. In both groups, i.c.v. norepinephrine increased the arterial pressure with less intensity in the pentobarbital group. The administration of adrenergic agonists via i.c.v. route reduced the hypertensive effects in CLP 6 and 18 h groups compared with the CTR group. Furthermore, a reduced bradycardic response to i.c.v. adrenergic agonists were found in CLP 6 and 18 h groups. The i.c.v. administration of adrenergic antagonists suggests greater participation of ß1-adrenergic receptors than a1 in the central nervous system during sepsis. Systemic hyporesponsiveness after i.v. injections of vasoactive drugs were observed only after 18 h of sepsis onset. The subcutaneous administration of clonidine prevented sepsis-induced in vitro vascular hyporeactivity to phenylephrine, as found in aortic rings obtained from the CLP 6 h + CLO group. However, clonidine administration did not improve the in vivo responses to vasoactive drugs. Indeed, cardiovascular parameters showed no differences between CLP 6 h + CLO and CLP 6 h groups. In conclusion, the results suggested that the ketamine/xylazine anesthetic showed less interference in cardiovascular responses to central adrenergic administrations. Although subcutaneous administration of clonidine did not alter the effects of sepsis on the cardiovascular parameters evaluated in this study, we observed a significant role of the central nervous system on cardiovascular dysfunction in sepsis, suggesting a compensatory mechanism through ß1-adrenergic receptors to the desensitization of a1-adrenergic receptors. These results reinforce the relevance of studies exploring specific brain areas and the mechanisms involved in this process.