Publicação

Study and application of propofol pharmacokinetic modeling to target controlled anesthesia in veterinary medicine

Detalhes bibliográficos
Resumo:	A presente Tese teve como objetivo principal o estudo da farmacocinética e dos efeitos adversos do propofol, usando o coelho como modelo animal, de forma a elucidar potenciais estratégias para aplicação e uso da Infusão Alvo-Controlada (IAC) e melhorar a segurança anestésica do propofol em meio clínico e de investigação. Deste modo, para atingir este objetivo principal, a presente Tese foi dividida em quatro estudos. O primeiro estudo (Capítulo III) incluiu o desenvolvimento e a validação de um método analítico para a quantificação simultânea de propofol e dos seus metabolitos não-conjugados, usando a Cromatografia Gasosa com Espectrometria de Massa (GC-EM), em plasma e órgãos (fígado, coração, rim e pulmão). A prova de aplicabilidade desta metodologia testou a quantificação do propofol e os seus metabolitos não-conjugados no plasma e órgãos recolhidos de sete coelhos brancos Neozelandeses que foram submetidos a um protocolo de anestesia prolongado com uma infusão contínua de propofol que variou entre os 20 e os 60 mg.kg-1.h-1. O segundo estudo (Capítulo IV) teve como objetivo explorar o comportamento farmacocinético (PK) do propofol durante infusões curtas e infusões longas, de forma a desenvolver um modelo PK com propofol para o coelho. Para tal, foram usadas duas populações de coelhos diferentes. A População 1 (P1), constituída por sete coelhos neozelandeses foi usada para caracterizar o perfil farmacocinético do propofol em infusões curtas. Os animais foram anestesiados com um bólus de 20 mg.kg-1 intravenoso seguido de uma taxa de infusão de 50 mg.kg-1.h-1 (propofol 1%), que foi mantida durante trinta minutos. Uma segunda população (População 2 (P2), n=7) foi sedada de acordo com as respostas dos principais reflexos e com o Index de Consciência (IoC), durante 20 horas consecutivas, usando propofol a 2%, o que permitiu uma caracterização do comportamento do propofol durante infusões longas. Amostras de sangue foram colhidas em tempos específicos e as concentrações plasmáticas de propofol foram quantificadas através da técnica de GC/IT-MS previamente validada. O programa NONMEM VII foi usado para avaliar as relações entre o tempo e as concentrações plasmáticas. O terceiro estudo (Capítulo V) avaliou a expressão enzimática da CYP1A1, CYP1A2 e a quantidade de propofol e seus metabolitos não-conjugados no fígado e rim de coelho, de forma a elucidar as vias metabólicas envolvidas na biotransformação do propofol. O quarto estudo (Capítulo VI) permitiu avaliar os efeitos da administração prolongada de propofol na bioenergética mitocondrial hepática de coelhos. Nestes dois últimos estudos, o delineamento experimental utilizado para ambos foi o mesmo. Vinte e um coelhos neozelandeses foram aleatoriamente alocados em três grupos e tratados continuamente durante 20 horas. Cada grupo de sete animais recebeu: NaCl 0,9% (soro fisiológico), SMOFlipid ® (veículo) e Lipuro ® 2% (propofol). Um bólus de 20 mg.kg-1 foi administrado ao grupo de propofol de forma a permitir a intubação endotraqueal e ventilação mecânica com O2 a 100%. A sedação foi mantida usando as seguintes taxas de infusão: 10, 20, 30, 40, 50 e 60 mg.kg-1.h-1, de acordo com a escala clínica de profundidade da anestesia e os valores do IoC, de forma a avaliar o nível de sedação durante 20 horas consecutivas. O veículo e o grupo salino receberam as mesmas taxas de infusão que o grupo propofol. No terceiro estudo, foram recolhidas amostras de fígado e rim de todos os grupos para histopatologia, imuno-histoquímica e de plasma, que foi utilizado para quantificação de propofol e os seus metabolitos não-conjugados. No quarto estudo, as mitocôndrias do fígado (colhido às 20h) foram isoladas por centrifugação diferencial e processadas para análise da respiração mitocondrial, stress oxidativo, swelling e potencial de membrana. Os dados foram tratados estatisticamente usando o teste χ2 ou análise de variância (ANOVA) seguido do teste de Tukey ou o teste de Kruskal-Wallis seguido do teste de Dunn’s, de acordo com a normalidade dos mesmos (p<0.05). Do Capítulo III resultou uma técnica analítica baseada na Cromatografia Gasosa com Espectrometria de Massa (CG-EM) que foi desenvolvida e validada de acordo com os requisitos internacionais para métodos analíticos, tendo sido o propofol e os seus metabolitos não-conjugados quantificados com êxito no plasma e em órgãos de coelhos. Este método permitiu o desenvolvimento um modelo PK para infusões curtas e prolongadas, uma vez que se verificaram alterações de farmacocinética propofol ao longo do tempo de infusão. Do Capítulo IV obteve-se um modelo bi-compartimental com diferente volume do compartimento central e clearance plasmática (modeladas separadamente nas duas populações) foi o que melhor descreveu as concentrações de propofol. A curva de concentração de propofol-tempo foi bem caracterizada pelo modelo PK desenvolvido, que simultaneamente contempla infusões curtas e longas de propofol, podendo ser usado para otimizar estudos e futuras técnicas PK em coelhos. No Capítulo V, relativamente ao metabolismo de propofol, a expressão da CYP1A1 foi mais intensa do que a CYP1A2 no fígado e o rim também parece estar envolvido no metabolismo extra-hepático do propofol. O propofol pode também atuar como inibidor seletivo da CYP1A1 e indutor da expressão da CYP1A2 nas diferentes regiões do fígado pelo que, a presença de propofol numa emulsão lipídica evidencia um efeito protetor no parênquima hepático, comparativamente à emulsão sozinha. Por último, no Capítulo VI foi também demonstrado que veículos lipídicos (como SMOFlipid) podem estar envolvidos na regulação de diferentes vias que conduzem a uma diminuição da taxa de respiração mitocondrial do estado 3 e que a presença de propofol durante infusões prolongadas também evidenciou efeito protetor (atividade antioxidante) na função mitocondrial. Os resultados obtidos neste trabalho fornecem novas informações e importantes ferramentas com respeito à (IAC) que visa melhorar o uso do propofol na Anestesia Veterinária e com interesse de aplicação translacional para seres humanos, pelo esclarecimento dos potenciais efeitos toxicológicos, como a Síndrome de Infusão do Propofol (SIP).
Autores principais:	Campos, Sónia Patrícia Seabra
Assunto:	Medicina veterinária Anestésicos (protofol) Farmacocinética Cromatografia gasosa Espectrometria de massa Efeitos adversos do protofol Síndrome de infusão do protofol
Ano:	2016
País:	Portugal
Tipo de documento:	tese de doutoramento
Tipo de acesso:	acesso aberto
Instituição associada:	Universidade de Trás-os-Montes e Alto Douro
Idioma:	inglês
Origem:	Repositório da UTAD

Descrição
Resumo:	A presente Tese teve como objetivo principal o estudo da farmacocinética e dos efeitos adversos do propofol, usando o coelho como modelo animal, de forma a elucidar potenciais estratégias para aplicação e uso da Infusão Alvo-Controlada (IAC) e melhorar a segurança anestésica do propofol em meio clínico e de investigação. Deste modo, para atingir este objetivo principal, a presente Tese foi dividida em quatro estudos. O primeiro estudo (Capítulo III) incluiu o desenvolvimento e a validação de um método analítico para a quantificação simultânea de propofol e dos seus metabolitos não-conjugados, usando a Cromatografia Gasosa com Espectrometria de Massa (GC-EM), em plasma e órgãos (fígado, coração, rim e pulmão). A prova de aplicabilidade desta metodologia testou a quantificação do propofol e os seus metabolitos não-conjugados no plasma e órgãos recolhidos de sete coelhos brancos Neozelandeses que foram submetidos a um protocolo de anestesia prolongado com uma infusão contínua de propofol que variou entre os 20 e os 60 mg.kg-1.h-1. O segundo estudo (Capítulo IV) teve como objetivo explorar o comportamento farmacocinético (PK) do propofol durante infusões curtas e infusões longas, de forma a desenvolver um modelo PK com propofol para o coelho. Para tal, foram usadas duas populações de coelhos diferentes. A População 1 (P1), constituída por sete coelhos neozelandeses foi usada para caracterizar o perfil farmacocinético do propofol em infusões curtas. Os animais foram anestesiados com um bólus de 20 mg.kg-1 intravenoso seguido de uma taxa de infusão de 50 mg.kg-1.h-1 (propofol 1%), que foi mantida durante trinta minutos. Uma segunda população (População 2 (P2), n=7) foi sedada de acordo com as respostas dos principais reflexos e com o Index de Consciência (IoC), durante 20 horas consecutivas, usando propofol a 2%, o que permitiu uma caracterização do comportamento do propofol durante infusões longas. Amostras de sangue foram colhidas em tempos específicos e as concentrações plasmáticas de propofol foram quantificadas através da técnica de GC/IT-MS previamente validada. O programa NONMEM VII foi usado para avaliar as relações entre o tempo e as concentrações plasmáticas. O terceiro estudo (Capítulo V) avaliou a expressão enzimática da CYP1A1, CYP1A2 e a quantidade de propofol e seus metabolitos não-conjugados no fígado e rim de coelho, de forma a elucidar as vias metabólicas envolvidas na biotransformação do propofol. O quarto estudo (Capítulo VI) permitiu avaliar os efeitos da administração prolongada de propofol na bioenergética mitocondrial hepática de coelhos. Nestes dois últimos estudos, o delineamento experimental utilizado para ambos foi o mesmo. Vinte e um coelhos neozelandeses foram aleatoriamente alocados em três grupos e tratados continuamente durante 20 horas. Cada grupo de sete animais recebeu: NaCl 0,9% (soro fisiológico), SMOFlipid ® (veículo) e Lipuro ® 2% (propofol). Um bólus de 20 mg.kg-1 foi administrado ao grupo de propofol de forma a permitir a intubação endotraqueal e ventilação mecânica com O2 a 100%. A sedação foi mantida usando as seguintes taxas de infusão: 10, 20, 30, 40, 50 e 60 mg.kg-1.h-1, de acordo com a escala clínica de profundidade da anestesia e os valores do IoC, de forma a avaliar o nível de sedação durante 20 horas consecutivas. O veículo e o grupo salino receberam as mesmas taxas de infusão que o grupo propofol. No terceiro estudo, foram recolhidas amostras de fígado e rim de todos os grupos para histopatologia, imuno-histoquímica e de plasma, que foi utilizado para quantificação de propofol e os seus metabolitos não-conjugados. No quarto estudo, as mitocôndrias do fígado (colhido às 20h) foram isoladas por centrifugação diferencial e processadas para análise da respiração mitocondrial, stress oxidativo, swelling e potencial de membrana. Os dados foram tratados estatisticamente usando o teste χ2 ou análise de variância (ANOVA) seguido do teste de Tukey ou o teste de Kruskal-Wallis seguido do teste de Dunn’s, de acordo com a normalidade dos mesmos (p<0.05). Do Capítulo III resultou uma técnica analítica baseada na Cromatografia Gasosa com Espectrometria de Massa (CG-EM) que foi desenvolvida e validada de acordo com os requisitos internacionais para métodos analíticos, tendo sido o propofol e os seus metabolitos não-conjugados quantificados com êxito no plasma e em órgãos de coelhos. Este método permitiu o desenvolvimento um modelo PK para infusões curtas e prolongadas, uma vez que se verificaram alterações de farmacocinética propofol ao longo do tempo de infusão. Do Capítulo IV obteve-se um modelo bi-compartimental com diferente volume do compartimento central e clearance plasmática (modeladas separadamente nas duas populações) foi o que melhor descreveu as concentrações de propofol. A curva de concentração de propofol-tempo foi bem caracterizada pelo modelo PK desenvolvido, que simultaneamente contempla infusões curtas e longas de propofol, podendo ser usado para otimizar estudos e futuras técnicas PK em coelhos. No Capítulo V, relativamente ao metabolismo de propofol, a expressão da CYP1A1 foi mais intensa do que a CYP1A2 no fígado e o rim também parece estar envolvido no metabolismo extra-hepático do propofol. O propofol pode também atuar como inibidor seletivo da CYP1A1 e indutor da expressão da CYP1A2 nas diferentes regiões do fígado pelo que, a presença de propofol numa emulsão lipídica evidencia um efeito protetor no parênquima hepático, comparativamente à emulsão sozinha. Por último, no Capítulo VI foi também demonstrado que veículos lipídicos (como SMOFlipid) podem estar envolvidos na regulação de diferentes vias que conduzem a uma diminuição da taxa de respiração mitocondrial do estado 3 e que a presença de propofol durante infusões prolongadas também evidenciou efeito protetor (atividade antioxidante) na função mitocondrial. Os resultados obtidos neste trabalho fornecem novas informações e importantes ferramentas com respeito à (IAC) que visa melhorar o uso do propofol na Anestesia Veterinária e com interesse de aplicação translacional para seres humanos, pelo esclarecimento dos potenciais efeitos toxicológicos, como a Síndrome de Infusão do Propofol (SIP).