Influencia de la hipotermia sobre la absorción intestinal de distintas sustancias

DEPARTAMENTO INTERFACULTATIVO DE FISIOLOGIA ANIMAL INFLUENCIA DE LA HIPOTERMIA SOBRE LA ABSORCION INTESTINAL DE DISTINTAS SUSTANCIAS LUPIANI, M. J.; ZAMORA, S., Y LÓPEz, M. A. INTRODUCCION Tanto la hipotermia como la hibernación son en la actualidad temas de palpitante interés en la investigación biológica. La hibernación natural es un fenómeno fisiológico controlado, un estado del que el animal puede salir espontáneamente para vol ver a su funcionalismo normal. Por el contrario, la hipotermia artificial representa una situación en que los procesos fisioló gicos de control de la temperatura y el metabolismo están pro fundamente alterados. Ello lleva consigo cambios en las dife rentes funciones vitales, cambios cuya importancia depende de la mayor o menor sensibilidad de los tejidos y los órganos a las bajas temperaturas, así como de la naturaleza misma de cada proceso, y de su dependencia más o menos estrecha del metabo lismo energético. La absorción intestinal de una gran variedad de sustancias ha sido estudiada por numerosos autores tanto "in vitro" como "in vivo" y en diferentes condiciones experimentales sin embargo las repercusiones de la disminución de la temperatura corporal sobre este proceso, son poco conocidas, y la información existente acerca de este punto es escasa. La mayor parte de los autores coinciden en afirmar que las sustancias que se absorben activamente, sufren una reducción en su absorción bajo el efecto de la hipotermia; EWE (1) no en cuentra absorción de calcio en el yeyuno a baja temperatura y HASHIM y CLARK (2), con temperatura de 0° C, observan que la incorporación de calcio a las células de la mucosa intestinal se realiza sólo mediante un proceso pasivo; en cambio a 38° C la incorporación y movimiento del ión tiene lugar por un proceso activo. Ars Pharmaceutica. Tomo XIX. Núm. 4. 1978. 396 ARS PHARMACEUTICA En la especie humana se ha observado que la absorción de agua y sodio se reduce cuando desciende la temperatura; así a 17-25° C la reducción es de 32 por 100, y con una temperatura de 5-10° C esta disminución es aún mayor (3). También en el hombre diversos autores (4, 5, 6) encuentran que bajo situación de hipotermia moderada (30-28° C), disminuye el metabolismo de la glucosa y fructosa; además se eleva la concentración de azúcar en sangre, que sigue incrementándose progresivamente con bajas temperaturas, siendo estos cambios similares a los en contrados en una deficiencia insuIínica aguda. Trabajos realizados en el conejo, muestran un descenso en el metabolismo de la gluocas bajo la acción de la hipotermia, aun que el cociente respiratorio indica que alguna glucosa es oxi dada (7,8). KILBURN (9), en la misma especie observa una hiperglucemia durante la hipotermia, la cual puede ser debida a una liberación intrínseca de epinefrina. Es lógico pensar que estos cambios en la utilización metabólica de los azúcares pueden estar estrecha mente relacionados con modificaciones en su absorción a través del intestino. Así MUSACCHIA y BARR (10) encuentran marcadas alteraciones de los procesos de absorción, en el hamster, a con secuencia de la exposición al frío; concretamente observan una reducción en el transporte de la. glucosa, que atribuyen a meca nismos de adaptación al frío, por cambios enzimáticos provoca dos por el mismo. Igualmente, en el perro (11), se ha descrito que la absorción de glucosa no sólo disminuye durante la hipo termia, sino que permanece disminuida algún tiempo después. Por lo que se refiere al transporte de aminoácidos a través del intestino, estos mismos autores (11) encuentran una reduc ción en la absorción de glicocola a consecuencia de la hipoter mia, de forma análoga a lo que ocurre con la glucosa. Por otra parte, en opinión de SALMON y col. (12), la motilidad del tracto gastrointestinal se reduce de manera muy marcada a 34° C, con cese de la actividad a 30° C. MATERIAL Y METO DO Se han realizado siete grupos de experimentos de absorción intestinal, en ratas adultas de la cepa NestIé, de pesos compren- ARS PHARMACEUTICA 397 didos entre 200 y 220 g Y de ambos sexos. Cada uno de estos 'ex perimenos se divide en dos ensayos, uno a 37 ± 1° C, conside rado como control, y otro problema a 24 ± 1° C, utilizando diez animales en cada ensayo. A los animales se les retiró la comida pero no el agua 36 ho ras antes de comenzar los experimentos. La anestesia se practicó intraperitonealmente, con etH ure tano a dosis de 1 g/Kg. Tras la anestesia se practicó laparoto mía media, se ligan el conducto biliar y pancreático y se intro ducen cánulas de poli vi nilo al comienzo del duodeno y al final del Heon. de forma que tengamos todo el intestino delgado dis ponible para realizar las perfusiones pertinentes. Los animales así preparados se colocaron en una cámara termorregulada, man teniendo la temperatura corporal a 37 y 24° C según los casos. Los experimentos se llevaron a cabo conectando la cánula duodenal a un perfusor y la cánula ileal a un matraz de recogida; antes de comenzar el experimento se llevó a cabo un lavado pre vio del intestino con solución salina isotónica. A continuación se procedió a introducir las diferentes solu ciones a ensayar, con una velocidad de 10 mI por hora, siendo el volumen perfundido de 20 mI. Finalizada la perfusión se lavó el intestino con solución salina isotónica, hasta enrasar el ma traz de recogida a 100 mI. La velocidad empleada (0,17 mljmin.) fue tal que no se alteraron sensiblemente los movimientos peris tálticos. Estas condiciones de perfusión son las recomendadas por MURILLO y col. (13) para el intestino delgado de rata. Las soluciones se introdujeron siempre a la temperatura a que se encontraba el animal y todas ellas eran isotónicas. La composición de las soluciones utilizadas era la siguiente: TYRODE 1 A (*) TYRODE 3 A (*) Empleado en los ensayos de ab sorción de calclio. C1Na ... ... ... ... ... .. . C1K ... ... ... ... . .. P04H2Na, 2H20 ChMg, 6H20 ., .. ,. ChCa , .. ...... . .. Glucosa ... ... ... ... .. . C03HNa ... ... ... .. . H20 C. S. P . ... ... .. . 8,0 g 0,2 » 0,065 » 0,213 » 0,2066 » 1 » 1 » 1 litro (*) Todas las soluciones estaban a pH Empleado en los ensayos de ab sorción de calClio. C1Na ... ... ... ... , .. . . .. C1K ... , .. ... ... .. . P04H2Na, 2H20 ... .. . ChMg, 6H20 ... ... .. . CbCa ... .. , .. . Glucosa ... ... ... .. . C03HNa ... ... ... . .. H20 C. S. P ... . = 7,5. 7,37 g 0,2 » 0,065 » 0.,213 » 1,02 » 1 » 0,6 » 1 litro 398 ARS PHARMACEUTICA TYRODE Ba (*) TYRODE Bb (*) Empleado en los ensayos sorción de glucosa. C1Na ... ... ... .. . C1K ... ... ... ... .. . P04H2Na, 2H20 .. . CbMg, 6H20 ... .. . CbCa ... ... ... ... ... .. . Glucosa ... ... ... ... .. . C03HNa ... ... . .. H20 C. S. P . ... ... .. . TYRODE C (*) de ab8,099 g 0,20 » 0,065 » 0,213 » 0,2066 » 0,498 » 1 » 1 litro Empleado en los ensayos de ab sorción de arabinosa. C1Na ... ... ... OlK ... ... ... ... P04H2Na, 2H20 CbMg, 6H20 ... CbCa ... ... ... L-Arabinosa ... C03HNa ... ... ... H20 C. S. P. ... ... ... ... ... ... .. . " 7,95 g 0,20 » 0,065 » 0,213 » 0,2066 » 1 » 1 » 1 litro Se emp1eó el mismo Tyrode Ba pero añadido de: 0,0473 g de Flo rricina. TYRODE D (*) Empleado en los ensayos de ab sorción de lisina. C1Na ... C1K ... ... ... ... ... .. . P04H2Na, 2H20 CbMg, 6H20 ... CbCa ... ... Glucosa ... ... C03HNa ... ... Lisdna ... ... ... H20 C. S. P . ... .. . ... ... 8,0 0,2 0,065 0,213 0,2066 1 1 1 litro g » » » » » » » (*) Todas las soluciones estaban a'pH = 7,5. El calcio se determinó por espectrofoto.metría de absorción atómica. La lisina mediante cromatografía en columna según el mé todo de MOORE y STEIN (14), utilizando. un analizador automá tico de aminoácidos "Unichrom", previa desproteinización y con centración de las muestras. La determinación de glucosa se realizó por la técnica de la glucosa oxidasa, utilizando ortodianisidina para -el desarrollo del color, y leyendo a 440 nm. La arabinosa se determinó mediante la técnica de SHAFFER SOMOGGI (15), valorando con tiosulfato sódico 0,005 N Y utilizando una so.lución de almidón como indicador. ARS PHARMACEUTICA 399 DISCUSION En normotermia (370 C) la absorción de calcio es de 21,0-+- 0,47 por 100 (Fig. 1), valor que es muy similar al obtenido por CAMPOS (16). Cuando el experimento se realiza a 240 C dicha ab sorción es de 17,7 ± 0,94 por 100, lo que representa una dismi nución del 16 por 100, siendo la diferencia estadísticamente sig nificativa (nivel de significación 5 por 100). Diversos autores (17, 18, 19) han indicado que en la absorción intestinal de calcio existe, junto con un proceso pasivo de difusión, un mecanismo de transporte activo, que sería especialmente importante en el duodeno, aunque existiera también en el yeyuno (1) e ileon (20). La reducción observada por nosotros bajo el efecto de la hipo termia constituye una prueba adicional de la existencia, en la totalidad o en una. zona determinada del intestino delgado, de un proceso activo de transporte de calcio. Sin embargo la reduc ción no es demasiado intensa, y la absorción de calcio en hipo termia es aún considerable, lo que sugiere que el mecanismo de difusión pasiva es cuantitativamente importante; al menos, en nuestras condiciones experimentales, en las que la concentración intraluminal de calcio es elevada, del orden del triple de los niveles plasmáticos, por lo que la difusión estaría facilitada. Al emplear soluciones con concentraciones de calcio semejantes a las plasmáticas, la absorción en normotermia (370 C) es de 46,5 ± 1,3 por 100 y a (240 C) de -1,9 ± 1,91 (Fig. 1), es decir la hipo termia reduce drásticamente la absorción de calcio, cuando la concentración del mismo a ambos lados de la mucosa son apro ximadamente iguales. Cuando se compara a 37 y 24° C, la absorción de L-lisina, que, de acuerdo con la bibliografía (21, 22, 23) se absorbe mayoritaria mente por un mecanismo activo, encontramos que dicha absor ción se reduce por la hipotermia en un 60 por 100 (Fig. 1). Estos resultados ponen claramente de maniifesto que la hipotermia ejerce una influencia negativa importante sobre el proceso de transporte activo de este aminoácido, y coinciden con resultados previos acerca de la influencia de las bajas temperaturas sobre la absorción de glicocola (11). La arabinosa no cumple las condiciones estructurales nece sarias para el transporte activo de azúcares (24), y por lo tanto 400 ARS PHARMACEUTICA F/O.I ABSORC/ON INTESTINAL EN NORMOTERMIA E HIPOTERMIA DE DIFERENTES SUSTANCIAS. (VALORES MEDIOS DE /0 ANIMALCS) ARABINDSA CAWD(JA) CAl "D (lA) o ABSORnrJH A 31!/" CSLVGOSA n.s. GLUCOSA + f"LD(lRlcINA 0.17. � ABrDRCIOftl .... 24! IIe LIS/NA 0./ ¡; se absorbe pasivamente, por simple difusión. Nuestros resultados demuestran que la hipotermia no reduce la absorción de esta sustancia (Fig. 1); de hecho la absorción está ligera pero sig nificativamente aumentada. Cabe suponer que la no existencia de mecanismos activos de transporte es un factor importante para explicar la falta de influencia negativa de la hipotermia en la absorción de este azúcar. La absorción intestinal de glucosa se reduce muy ligeramen te a consecuencia de la hipotermia. Este hecho es sorprendente, ya que en nuestras condiciones experimentales, con una con centración de glucosa en el líquido perfundido inferior a los niveles normales 'en sangre, el transporte debía ser preferente mente activo, y por tanto era de esperar una fuerte inhibición del mismo por la hipotermia. Una posible explicación sería un descenso de la glucemia, que facilitaría la difusión pasiva; la glucemia medida en sangre periférica (rabo de la rata) es en efecto muy baja (TABLA 1; sin embargo, la glucemia central determinada en animal anestesiado en carótida o en porta es muy elevada; esta diferencia podría explicarse sobre la base de una drástica reducción del flujo de sangre periférico, 10 que ARS PHARMACEUTICA 401 TABLA I GLUCEMIA CENTRAL Y PE RIFE RICA (mg/100 mI de sangre) EN RATAS SOMETIDAS A HIPOTERMIA (24 ± 1° C) PERIFERICA AYUNAS ... ... ... ... 16,1 ± 2,2 PERFUNDIDAS ... ... ... 14 ± 1,9 CENTRAL PORTA CAROTIDA 185 ± 9,1 265 ± 22,5 150 ± 22,4 296 ± 10,4 daría lugar al consumo de la casi totalidad de la glucosa que llega a dichos tejidos; al mismo tiempo cabe pensar que la pro ducción de glucosa en el hígado (por glucogenolisis y sobre todo por gluconeogénesis) esté exacerbada, y por ello tendría como consecuencia la hiperglucemia central. Se ha descrito un ·efecto hiperglucemiante del etil-uretano, anestésico utilizado en nues tros ensayos (25), y recientemente se ha atribuido dicho efecto a una activación de la glucogenolisis (26). De todas formas el hecho es que nuestws datos sobre glucemia no explican la es casa reducción de la absorción intestinal de glucosa por efecto de la hipotermia. Dado que el método empleado por nosotros sólo mide desaparición de la luz intestinal, hemos querido comprobar que la absorción de glucosa era real; para ello se ha medido glu cemia en porta antes y después de la perfusión del intestino, encontrando un incremento en dicho parámetro, lo que signi fica que de hecho ha habido absorción neta de glucosa, a pesar de las condiciones de hipotermia. Debemos, por lo tanto, admitir que el animal ha desarrollado unos mecanismos de defensa con tra el frío, que incluyen aumento de la glucogenólisis y gluco neogénesis que además, por algún medio que aún no conocemos, consiguen favorecer el transporte de glucosa a través de la pa red intestinal. Para explicarlo proponemos dos posibles hipóte sis: 1.0) A pesar de que la glucemia central es elevada, -el nivel de glucosa en el interior de las células de la mucosa y en la sangre de los capilares de las vellosidades podría ser bajo, lo que llevaría consigo admitir que gran parte de la sangre que llega a la porta no ha atravesado el lecho capilar intestinal, sino que procede de vasos de derivación arteriovenosos. 2.°) En el animal sometido a hipotermia podrían producirse cambios, probablemente de tipo hormonal, que actuasen directamente in crementando el transporte de glucosa a través de la pared in- 402 ARS PHARMACEUTICA testinal. Por el momento carecemos de base para inclinarnos a favor de una u otra hipótesis. En vista de los resultados anteriormente discutidos, y de di fícil interpretación sobre la base de una absorción preferente mente activa de la glucosa, hemos querido comprobar la sensibi lidad de nuestro método experimental frente a un inhibidor es p3cífico del transporte activo de azúcares, la florricina. En nor motermia este glucósido disminuye la absorción de glucosa signi ficativamente (nivel de significación 0,1 por 100). Cuando simultáneamente aplicamos la hipotermia y la flo rricina, la absorción de glucosa desciende marcadamente (nivel de significación 0,1 por 100) lo que pone de manifiesto una po tenciación entre los efectos de ambos estímulos inhibidores del transporte activo. RESUMEN Se ha estudiado la influencia de la hipotermia sobre la absorción in testinal de arabinosa, calcio, glucosa y lisina, en ratas anestesiadas, me diante perfusión «in sitU» de la totalidad del intestino delgado, y compa rando dos lotes deanimales con temperaturas rectales de 37 ± 1° e y 24 ± 10 C. La absorción de arabinosa no se reduce por la hipotermia, la absorción de calcio a 24 ± loe se hace nula cuando dicho catión se encuentra en la luz del intestino a concentración igual que en el plasma, y dismdnuye significativamente cuando la concentración luminal es triple de la plasmá tica. En nuestras condrciones experimentales la hipotermda reduce sólo ligeramente la absorción intestinal de glucosa. El transporte de L-lisina se inhibe marcadamente por efecto de las bajas temperaturas. RESUME On a etudié l'influence de l'hypothermie sur l'absorption intestinal e de l'arabinose, le caIcium, la glucose et la lisine chez le rat anestesié, par per fusion «in situ» de tout l'intestin grele, en comparant deux lots d'animales avec temperatures rectales de 37 ± 10 e et 24 ± 1° C. L'absorption d'arabinose n'est pas rédudte par l'hypothermie; l'absorp tion de calcium a 24 ± loe se fait nulle lorsque il se trouve dans la lu miere intestinale a la meme concentration que dans le plasma, et diminue signifi'cativement lorsque la concentration luminale este trois fois plus grande que la plasmatique. Dans nos conditions experimentales l'hypother mie reduit seulement de facon légere l'absorption intestinale de glucose. Le transport de L'Usine est inhlibé marquément par l'effet des tempera tures baisses. ARS PHARMACEUTICA 403 SUMMARY The influence of hypothermia on arabinose, calcium, glucose and lysine intestinal absorption was studied in anesthetized rats by means of «in sitU» whole small bowell perfusion; two lots of animals with rectal tem peratures of 37 ± 10 C and 24 ± 10 C were compared_ Arabinose absorption was not reduced by hypothermia; calcium absorp tion at 24 ± 10 C fall to zéro when it is in intestinal lumen at the same concentration than in plasma, and was significantly reduced when luminal concentration is three times bigger than plasmati'c one. In our experimen tal conditions hypothermia reduced only slightly glucose intestinal absorp tion. L-Lysine transport was markedly inhibited by low temperatures. BIBLIOGRAFIA (1) EWE, K.: Arch. Pharmacol., 272, 352, 1972. (2) HASHIM, G., y CLARK, J.: Biochem. J., 112, 275, 1969. (3) SMYTH, D. H., Y TAYLOR, C. B.: J. Physiol., 136, 632, 1957. (4) BLAIR, E. A.: Surgery, 58, 607, 1965. (5) HENNEMAN, G. H.; BUNKER, J. 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