Den virtuella katten - Karlstads universitet

Den virtuella kattenKarlstads universitetReceptarieprogrammetFarmakologi 15 hpNamn på student2009-09-10

SammanfattningSyfte:Att undersöka vilken effekt ett antal farmakologiskt aktiva substanser har på blodtryck, puls,kontraktion i skelettmuskel samt kontraktion i det 3:e ögonlocket hos en nedsövd virtuell katt.Material och metod:Datorprogrammet ”the Virtual Cat” användes för att simulera experiment på en nedsövd katt.Resultat och diskussion:En intravenös injektion av adenosin (100 µg/kg) sänkte blodtrycket och hjärtfrekvensen kraftigt föratt sedan stabilisera sig. Muskelkontraktionen i 3:e ögonlocket minskade. Ingen påverkan påskelettmuskel (ill. 3). Samma effekt uppkom vid arteriell injektion. Den lägsta dos av adenosin somgav någon effekt var 5µg/kg. För att se om effekten av adenosin kunde slås ur tillsattes enadenosinreceptor-antagonist: 8-SPT (ill. 4). Detta medförde att blodtryck, hjärtfrekvens ochkontraktion åter höjdes.En intravenös injektion av gallamine (100 mg/kg) höjde blodtryck och hjärtfrekvens. Skelettmuskelnrelaxerades helt. Ingen påverkan på det 3:e ögonlocket (ill. 5). Samma effekt uppkom vis arteriellinjektion. Den lägsta dos gallamine som gav effekt var 0,5 mg/kg. För att se om gallamineseffekt kunde påverkas tillsattes acetylcholin (kolinreceptoragonist) (ill. 6). Detta medförde att blodtryckoch hjärtfrekvens åter sänktes. Acetylcholinet hade ingen inverkan på hur snabbt kontraktioneni skelettmuskeln återhämtade sig.Den okända substansen (J) (100 mg/kg) sänkte blodtrycket, höjde hjärtfrekvensen, minskade kontraktioneni 3:e ögonlocket samt slog ut kontraktionen i skelettmuskeln när den gavs intravenöst(ill. 7). Detta gällde även vid arteriell injektion. Substansen är troligtvis tubocurarine som är en ickedepolariserande blockerare eller en kompetetiv antagonist till acetylcholinreceptorn.

InledningSyftet med laborationen var att undersöka vilken effekt ett antal farmakologiskt aktiva substanserhar på blodtryck, puls, kontraktion i skelettmuskel samt kontraktion i det 3:e ögonlocket hos ennedsövd virtuell katt. Detta gjordes genom att använda dataprogrammet ”The Virtual Cat”.I detta experiment skulle man undersöka vilken effekt adenosin (ill. 1) och gallamine (ill. 2) har påkatten.Adenosin är en nukleosid som består av en adenin (kvävebas) och enribos (sockergrupp) och verkar som agonist på A 1 , A 2 och A 3 receptorerna.Adenosinreceptorerna finns både i vagusnervens och ”accelaransnervens”presynaptiska nervändar och verkar genom att minska utsläppav transmittorer. Hjärtmuskeln har adenosinreceptorer och då adenosinbinder till dessa receptorer sänks blodtrycket och hjärtfrekvensen. Cirkulerandeadenosin kan ge vasodilatation genom att binda till adenosinreceptorernai blodkärlens glatta muskelceller [2]. Adenosin finns frittIllustration 1: Adenosin i cytosolen i alla celler och transporteras in och ut ur celler via membrantransportörer.Nukleosiden verkar både perifert och i CNS och verkarsom ett skydd när vävnader hotas att skadas. Effekter av adenosin är sänkt blodtryck och hjärtfrekvens,hämning av plättarnas aggregering, bronkokonstriktion samt presynaptisk inhibering iCNS [1].Illustration 2: GallamineGallamine är en kompetetiv kolinreceptor-antagonist somblockerar inbindningen av acetylcholin till muskarin- och nikotinreceptorerna.Vid stimulering av muskarinreceptorerna minskarblodtrycket och hjärtfrekvensen. Det 3:e ögonlocket hoskatten är innerverat av en neural nikotinsynaps som vid stimuleringger muskelkontraktion. Nerven i kattens lårmuskel släpperut ACh som verkar på nikotinreceptorer och ger muskelspasm[2]. Gallamine är en icke depolariserande neuromuskulärblockerare som orsakar takykardi, förhöjt blodtryck samtmuskelrelaxation. [1]I experimentet skulle även en okänd substans namnges. Detta gjordes genom att undersöka substansenseffekt på katten.

Material och metodDatorprogrammet ”the Virtual Cat” användes för att simulera experiment på en nedsövd katt. Defysiologiska mätparametrarna var blodtryck, hjärtfrekvens, kontraktion i kattens 3:e ögonlock samtkontraktion i en skelettmuskel.Dessa försök gjordes:• Adenosin 100 μg/kg (maximal dos), intravenös och arteriell injektion med och utannervstimulering för att se de fysiologiska effekterna av substansen.• Adenosin 5 och 10 μg/kg intravenös och arteriell injektion med och utan nervstimulering föratt se den lägsta dosen som gav effekt.• Adenosin samt 8-SPT (adenosinreceptorantagonist) för att se om effekten av adenosin kundeslås ut. Intravenös och arteriell injektion med och utan nervstimulering.• Gallamine 100 mg/kg, intravenös och arteriell injektion med och utan nervstimulering för attse de fysiologiska effekterna av substansen.• Gallamine 0,5 mg/kg för att se den lägsta dosen som gav effekt.• Gallamine samt acetylcholin (kolinreceptoragonist) för att se om effekten av gallaminekunde slås ut. Intravenös och arteriell injektion med och utan nervstimulering.• Okänd substans (J) 100 mg/kg, intravenös och arteriell injektion med och utannervstimulering för att se de fysiologiska effekterna av substansen.

Resultatet och diskussionMedelvärdet på kattens blodtryck låg på ca 92 mmHg. Hjärtfrekvensen låg på 107 slag/minut.. Kontraktionsstyrkani 3:e ögonlocket var 49 g respektive 53 g i skelettmuskeln.När en intravenös injektion av adenosin (100 µg/kg) sattes in sänktes blodtrycket (blå linje) ochhjärtfrekvensen (röd linje) kraftigt för att sedan stabilisera sig. Muskelkontraktionen i 3:e ögonlocket(lila linje) minskade. Ingen påverkan på skelettmuskel (grön linje). Durationstiden var längre än1980 sekunder (ill. 3). Samma effekt uppkom vis arteriell injektion.Illustration 3: Adenosin 100 µg/kgIntravenös injektion av adenosin (100 µg/kg) utan nervstimulering visade också att blodtrycket ochhjärtfrekvensen sänktes.Den lägsta dos av adenosin som gav någon effekt var 5µg/kg med en durationstid på ca 601 s. Viddosen 10µg/kg sänktes även kontraktionen i det 3:e ögonlocket.För att se om effekten av adenosin kunde slås ur tillsattes en adenosinreceptor-antagonist: 8-SPT(ill. 4). Detta medförde att blodtryck, hjärtfrekvens och kontraktion åter höjdes.Illustration 4: Adenosin + 8-SPT

När en intravenös injektion av gallamine (100 mg/kg) sattes in höjdes blodtryck och hjärtfrekvens.Skelettmuskeln relaxerades helt. Ingen påverkan på det 3:e ögonlocket. Durationen är längre än1980 s (ill. 5). Samma effekt fås vis arteriell injektion.Intravenös injektion av gallamine (100 mg/kg) utan nervstimulering visade också att blodtrycketoch hjärtfrekvensen höjdes.Den lägsta dos gallamine som gav effekt var 0,5 mg/kg med en durationstid på ca 607 s.För att se om gallamines effekt kunde påverkas tillsattes acetylcholin (kolinreceptoragonist) (ill. 6).Detta medförde att blodtryck och hjärtfrekvens åter sänktes. Acetylcholinet hade ingen inverkan påhur snabbt kontraktionen i skelettmuskeln återhämtade sig.Illustration 6: Gallamine + acetylcholin

Den okända substansen (J) (100 mg/kg) sänkte blodtrycket, höjde hjärtfrekvensen, minskade kontraktioneni 3:e ögonlocket samt slog ut kontraktionen i skelettmuskeln när den gavs intravenöst(ill. 7). Detta gällde även vid arteriell injektion.Substansen är troligtvis tubocurarine som är en icke depolariserande blockerare eller en kompetetivantagonist till acetylcholinreceptorn. Tubocurarine är en alkaloid som idag sällan används.Effekter av substansen är muskelförlamning. De första musklerna som påverkas är de yttreögonmusklerna, de små musklerna i ansiktet, armar och ben samt svalg. Andningsmusklerna är desista som påverkas och det är också de som återhämtar sig snabbast. Den viktigaste biverkningen avtubocurarine är sänkning i arteriellt tryck.Substansen orsakar även utsläpp av histamin från mastceller, vilket kan ge bronkospasm.Neuromuskulära blockerare används vid sövning för att få muskelrelaxation. Durationen varar 1-2timmar [1].Illustration 7: okänd substans JI predikationen som gjordes innan laborationen startade antogs att:• Adenosin borde ge ett minskat blodtryck och en minskad hjärtfrekvens hos katten samtvasodilatation i blodkärlen. Adenosin borde även ge ett minskat utsläpp av noradrenalin till kattens3:e ögonlock och på så sätt ge minskad kontraktion i ögonmuskeln. Adenosin borde inte ge någoneffekt på receptorerna i skelettmusklerna.• Gallamine borde ge ökad hjärtfrekvens (takykardi) och ökat blodtryck. Gallamine bordeäven ge kontraktion i kärlens glatta muskelceller samt i ögonmuskeln. Lårmuskeln borde relaxeras.• I laborationen visade det sig att adenosin ger minskat blodtryck och lägre hjärtfrekvens samtminskar kontraktionen i kattens 3:e ögonlock. Kontraktionen i skelettmuskeln påverkades ej.• I laborationen visade det sig att gallamine ger ökat blodtryck och högre hjärtfrekvens samtrelaxation i skelettmuskeln. Kontraktionen i kattens 3:e ögonlock minskade något. Det enda sominte stämde här var alltså att kontraktionen i 3:e ögonlocket kontraherades istället för relaxerades.

Referenser1. Rang H.P, Dale M.M, Ritter J.M, Flower R.J. Pharmacology. Kap 10. Churchill Livingstone.2. Laborationskompendiet ”Den virtuella katten”.