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Simulación de médula espinal. Spinal cord simulation.

En la imagen de la izquierda se aprecia la nube provocada por la inyección del anestésico local en el Líquido Cefalorraquídeo, tras la punción lumbar. En la imagen de la derecha se aprecia la disolución de las partículas del anestésico local en el LCR, minutos después de su inyección. In the image on the left cloud caused by the injection of local anesthetic into the cerebrospinal fluid after lumbar puncture is appreciated. In the right image the dissolution of the particles of the local anesthetic in the CSF minutes after injection shown.

 

La Gasometría del Líquido Cefalorraquídeo proporciona un modelo del modo de acción del efecto miorrelajante de los anestésicos inhalatorios halogenados sobre las neuronas motoras de la médula espinal.

La Gasometría del Líquido Cefalorraquídeo explica el modo de acción del efecto miorrelajantes de los anestésicos inhalatorios halogenados.

 Resumen.-

Se sabe del efecto miorrelajante de los anestésicos inhalatorios halogenados sobre las neuronas motoras de la médula espinal, aunque su mecanismo de acción no es bien conocido. En este artículo aportamos la hipótesis de que el efecto miorrelajante de esta clase de anestésicos, sobre este tipo de neuronas, se produce a través de su disolución en el Líquido Cefalorraquídeo, como cualquier gas respirado.

Palabras clave:  Médula espinal/drogas efectos; PaO2; PaCO2; Anestesia inhalatori; Bloqueo neuromuscular; Anestésicos, Inhalación/farmacología; Solubilidad.

Muscle relaxant effects of inhalational anesthetics.

The gas analysis Cerebrospinal Fluid provides a model of the mode of action of muscle relaxant effects of halogenated inhalation anesthetics on motor neurons of the spinal cord.

The gas analysis Cerebrospinal Fluid explains how action myorelaxant effect of inhalational anesthetics.

 Summary.-

It is known the muscle relaxant effects of inhalational anesthetics on motor neurons of the spinal cord, although its mechanism of action is not well known. This article bring the hypothesis that the muscle relaxant effects of this class of pain, this type of neurons occurs through its dissolution in Cerebrospinal Fluid, as any respired gas.

Keywords:  Spinal Cord / drug effects; PaO2; PaCO2; Inhaled anesthesia; Neuromuscular block; Anesthetics, Inhalation / pharmacology; Solubility.

Introducción.-

Existen gran cantidad de textos en forma de libro, capítulos de libros, artículos etc, sobre la forma de acción de los anestésicos inhalatorios. En todos ellos, se establece que una vez alcanzada una cierta presión parcial cerebral se produce la anestesia. También se sabe que los anestésicos halogenados tienen un efecto miorrelajante propio, permitiendo la intubacion orotraqueal a 2,3 CAM, a la vez que potencian la acción de los bloqueantes neuromusculares, aunque este mecanismo no es bien conocido.

Para demostrar la acción miorrelajante de estos anestésicos se han realizado diversos estudios, uno de ellos nos informa que la anestesia con halotano reduce los requerimientos de infusión de mivacurio1 en un 15-25% en comparación con la anestesia con óxido nítrico y fentanilo. En otro, se evidencia  que la inhalación de 1,5 o 2,0 CAM de sevoflurano disminuyó el tiempo de inicio del atracurio2 y mejoró el grado de bloqueo en comparación con el grupo de pacientes que no recibió sevofluorane. En este estudio se indica que el sevoflurano no tuvo efectos directos sobre la contractilidad del adductor pollicis, pero aumentó la sensibilidad del músculo esquelético al atracurio. Los sitios de acción específicos de los anestésicos inhalados como el sevoflurano en el bloqueo neuromuscular no están claros, aunque algunos creen que la médula espinal puede ser uno de los sitios de acción. En un trabajo realizado con animales, se demostró que la presión parcial anestésica de sevofluorano administrada a la médula espinal, rige la depresión del movimiento muscular3 en la respuesta a la estimulación dolorosa  y que el cerebro desempeña poco o ningún papel.

 En otro ensayo se utilizaron en diez pacientes sometidos a cirugía ortopédica y anestesia con Desflurano técnicas neurofisiológicas estándar, para monitorizar funciones como: la conducción nerviosa sensorial y motora proximal y distal, la transmisión de la unión neuromuscular y la excitabilidad de la médula espinal, para evaluar los efectos de este anestésico. Se comprobó que la conducción nerviosa periférica y la función neuromuscular no se vieron afectadas significativamente por el Desflurano4. Sin embargo, la excitabilidad de la médula espinal disminuyó significativamente con el aumento de las concentraciones del fármaco inhalatorio. Los potenciales musculares provocados por la estimulación de la médula espinal fueron abolidos por Desflurano. Estos datos descartan la posibilidad de que el Desflurano modifique específicamente la conducción nerviosa periférica o la transmisión de sinapsis en la unión neuromuscular. Demuestran que el Desflurano actúa preferentemente a nivel de la motoneurona espinal.

 Por otro lado, se sabe que no sólo el plasma sanguíneo contiene O2 y CO2 a una determinada presión, sino que cualquier fluido del organismo, como la orina o la saliva sustenta a unas presiones similares o distintas de las del plasma estos gases5. Esto quiere decir que además del O2 y del CO2, cualquier gas que es inspirado por el pulmón también acaba diluyéndose en estos fluidos.

Vamos a presentar distintas gasometrías de Líquido Cefalorraquídeo (LCR), realizadas en muestras obtenidas durante la realización de raquianestesias continuas, practicadas a pacientes intervenidos para cirugía de urgencia, en las que se puede observar la presencia del O2 y CO2. Esto revela también, que estos gases están disueltos en esta sustancia y por lo tanto cualquier gas que penetra a través del pulmón, pasa al torrente circulatorio, se distribuye por los diversos organos y fluidos, alcanza el LCR y se disuelve en él.  En el caso de los anestésicos inhalatorios halogenados creemos que a través de este mecanismo, entrarían en contacto directo con las neuronas motoras de la médula espinal, produciendo un efecto miorrelajante propio, no semejante, a como lo hacen los anestésicos locales, cuando se inyectan en el espacio raquídeo para realizar una raquianestesia.

Métodos.-

En la simulación que representa la imagen de la entrada, se aprecia la irrupción y posterior disolución de las partículas del anestésico local en el LCR. Los moléculas de los anestésicos inhalatorios halogenados también se disuelven en el LCR e impregnan las neuronas motoras de la médula u otras regiones del encéfalo, produciendo el efecto miorrelajante.

La gasometría de LCR de la Figura 1 fue realizada a una paciente de 87 años sin patología sistémica, que se intervenía de urgencia de fractura de cadera. Como medicación habitual tomaba Noctamid. Se le realizó una anestesia intradural continua, mediante la inserción de un catéter en espacio intradural, usando como anestésico local la bupivacaína hiperbara. Para seguir la evolución de la anestesia mediante la cifra de glucorraquia6, se extrajeron 0,25 ml de LCR antes de realizar la raquianestesia (basal) y cuando finalizó el bloqueo neuromuscular y se midió ésta con un glucómetro. Una vez realizada la medición de la glucorraquia, el sobrante de la muestra se analizó con un gasómetro, para observar los gases e iones si era posible.

Gasometrías de LCR. CSF gasometries.

Figura 1.- Gasometría de Líquido Cefalorraquídeo basal y al final del bloqueo de una anestesia raquídea continua en una paciente de 86 años. Figure 1.- Baseline cerebrospinal fluid gasometry and at the end of the blockade of a continuous spinal anesthesia in an 86-year-old patient.

 La gasometría de la Figura 2 corresponde a un varón de 67 años que se intervenía de urgencia para resolución de hernia inguinal incarcerada. Se le realizó una raquianestesia continua y se procedió como en el caso anterior.

 Gasometría de LCR. CSF gasometry.

Figura 2.- Gasometría de Líquido Cefalorraquídeo basal y al final del bloqueo de una anestesia raquídea continua en un paciente de 67 años. Figure 2.- Baseline cerebrospinal fluid gasometry and at the end of the blockade of a continuous spinal anesthesia in a 67-year-old patient.

En la figura 3 se muestra la Gasometría de otra paciente de 85 años que se intervenía de urgencia por fractura de cadera, se le practicó una anestesia intradural continua y se procedió como en los casos anteriores.

 Gasometría de LCR. CSF gasometry.

Figura 3.- Gasometría de LCR basal y al final del bloqueo de una anestesia raquídea continua en una paciente de 85 años. Figure 3.- Baseline CSF gasometry and at the end of the blockade of a continuous spinal anesthesia in an 85-year-old patient.

Las Figuras 4 corresponde a un paciente de 62 años que se intervenía de urgencia por fractura de tibia, también se le practicó una anestesia intradural continua y se procedió como en los casos anteriores.

Gasometría de LCR. CSF gasometry.

Figura 4.- Gasometría de Líquido Cefalorraquídeo basal y al final del bloqueo de una anestesia raquídea continua en un paciente de 62 años. Figure 4.- Baseline cerebrospinal fluid gasometry and at the end of the blockade of a continuous spinal anesthesia in a 62-year-old patient.

Se observan en todas las gasometrías de LCR variaciones entre las cifras basales obtenidas antes de la administracción del anestésico local y las obtenidas al final del bloqueo motor, tanto en el  pH, como en las cifras de  pCO2 y de  pO2. Hay un descenso del primero y un incremento de las segundas. También desciende la cifra de cHCO3. Asimismo la cifra de glucorraquia (figura 4) es más alta al final esto se explica en el citado artículo6.

En todos los pacientes se introdujeron para llevar a cabo la anestesia raquídea 10 mgr de Bupivacaína Hiperbárica en el espacio raquídeo.

La duración del bloqueo desde su comienzo hasta el final fue de 75 minutos en la primera paciente, 60 minutos en el segundo, 85 minutos en la tercera y  125 minutos en el cuarto.

Las dos muestras practicadas en cada paciente, tanto la basal como la del fin del bloqueo, se analizaron en el Gasómetro Radiometer ABL 700, simultáneamente, una vez el enfermo fue ingresado en la URPA.

Ningún paciente presentó cefaleas, parestesias, lumbalgias o cualquier tipo de sintomatología motivada por la práctica de la raquianestesia continua.

Discusión.-

Cuando introducimos una dosis de relajante muscular adecuada, el fármaco se distribuye por el torrente sanguíneo y bloquea la unión neuromuscular, si aplicamos una descarga eléctrica a un nervio como el cubital, mediante un neuro-estimulador, el músculo no responde. Cuando inyectamos una dosis de anestésico local en espacio raquídeo y procedemos como anteriormente, el  músculo si se contrae, porque la raquianestesia afecta a las fibras nerviosas que emergen de las neuronas motoras y bloquea la conducción nerviosa, en este caso el estímulo eléctrico aplicado con el neuroestimulador actúa como un estímulo nervioso y opera en un músculo no bloqueado. El anestésico inhalatorio según el artículono actúa por ninguno de esos dos mecanismos, afecta directamente a las  neuronas motoras de la médula espinal.

Por otra parte, se sabe que los anestésicos locales introducidos en el espacio raquídeo, en el transcurso de una anestesia espinal, producen un efecto potente e inmediato. Esto se explica, porque a este nivel  las neuronas motoras, nociceptivas, autónomas y sus vías de conducción, se encuentran desprovistas de membranas que dificulten o retarden el efecto de estos fármacos. De igual manera, una vez alcanzado este espacio a través de su paso desde los alvéolos a la sangre y de aquí a su distribución por todo el organismo, los anestésicos inhalatorios como cualquier otro gas inspirado (O2 ó CO2 como se en las Figuras 1, 2, 3 y 4) se diluirían  en el LCR y actuarían como cualquier anestésico introducido en el espacio raquídeo, aunque no en las viás de conducción, sino de forma directa y rápida sobre las neuronas motoras, esto explicaría su mecanismo de acción.

Pero a diferencia de los anestésicos locales el efecto miorrelajante de los anestésicos volátiles es efímero, desaparece cuando su Presión parcial disminuye y esto depende de la farmacocinética de cada anestésico inhalatorio.

En todos los pacientes de los que se muestran las gasometrías, la ventilación era espontánea, no ocurre lo mismo en el transcurso de una anestesia general con anestésicos inhalatorios, en los que la ventilación suministrada al paciente es controlada a través de un ventilador y el anestésico inhalatorio es proporcionado según las necesidades de cada momento de la intervención quirúrgica. Así, las presiones parciales del anestésico halogendo además de variar en el tiempo (como lo hacen las pO2 y pCO2 en las gasometría expuestas), pueden ser elevadas y el efecto sobre las neuronas de la médula espinal llegar a ser muy potente.

El  LCR baña la médula espinal y el encéfalo (ventrículos laterales, tercer y cuarto ventrículos, cisterna magna ubicada detrás del bulbo raquídeo y debajo del cerebelo) por tanto, los anestésicos inhalatorios disueltos en él, impregnan también las neuronas motoras de los nervios que inervan la orofarínge: trigémino, facial, glosofaríngeo y vago y la glotis: laríngeos (ramas del vago) permitiendo la intubación si se utilizan a altas concentraciones7. Aunque en este caso el efecto miorrelajante no se produciría en las neuronas de la médula espinal, sino en las  que se encuentran en el tronco encefálico.

La hipotensión arterial8 es un efecto adverso que se presenta frecuentemente en la anestesia combinada epidural-general con inhalatorios como el sevoflurano ó el desflurano9, aun a dosis bajas tanto de los anestésicos locales como de los vapores utilizados. Se resuelve mediante la administración de volumen intravascular o por medio de fármacos vasoactivos como la efedrina. Una explicación de esta secuela con dicha técnica estaría en la suma de efectos de los anestésicos locales (pese a que la anestesia es epidural la médula también se impregna del anestésico local) y de los inhalatorios en las neuronas autónomas de la médula espinal.

Aunque habitualmente las cifras de pH, pO2 y pCO2 del LCR se considera que carecen de relevancia para tipificar las patologías investigadas a través de esta analítica, e igual ocurre con las gasometrías de otros fluidos (orina o saliva), creemos que no es así, pues el conocimiento de la distribución de éstos  gases en los fluidos de nuestro organismo puede hacernos comprender mejor la fisio-patología de ciertas enfermedades, así como proporcionarnos hipótesis cómo en este caso, sobre el modo de acción de los anestésicos inhalatorios.

Por otro lado, si buscamos en las Tablas de valores normales de las pruebas de laboratorio del LCR (Tabla I) y los comparamos con los que se muestran en las gasometrías obtenidas en el presente estudio, observamos que las cifras de pH y las de  pO2  son más altas que las de la tabla y las de pCO2  son inferiores. Esto lo atribuimos a que a los pacientes habitualmente se les suministra una FiO2 elevada a través de una mascarilla facial y a la ansiedad motivada por el procedimiento anestésico (raquianestesia) que provoca una hiperventilación la cual desemboca en una alcalosis respiratoria, con una disminución de la concentración de iones  H+ y una PCO2 baja, con  una reducción variable en el HCO3 plasmático, pues los mecanismos compensatorios de este último, mediada por el riñón requieren varias horas.

También se comprueba que existen diferencias entre los valores basales de cifras de pH, pO2 y pCO2 en el LCR y las que se obtienen al final del bloqueo. El  pH baja,  la cifra de pCO2 sube y la de pO2 varía. Llama la atención las cifras de pCO2 basales tan bajas de algún paciente y sería interesante confrontarlas con una gasometría arterial o venosa obtenida en ese mismo ese mismo momento, cuando al paciente se le está realizando la punción lumbar.  En un artículo10, se describe el caso de una paciente de 43 años con hiperventilación espontánea por  histeria y a la cual se le realizan simultáneamente gasometrías arteriales venosas y de Líquido Cefalorraquídeo, encuentran los siguientes valores:

               Arterial         L. C. R.      Venosa

P02         90,0                45,0            32,0

pC02        31,0               35,0            35,0

pH             7,57               7.48            7,53

B Std.        26,1                23,8            26,1

Es posible que la explicación de los trastornos como síncopes, que ocurre durante la punción lumbar estén relacionado con la hipocapnia debida a la hiperventilación, motivada por la ansiedad que puede producir la ejecución de dicha técnica.

Para demostrar la hipótesis que planteamos habría que medir el anestésico (Sevorane, Halotano) directamente en el LCR a través de una sonda introducida en el espacio raquídeo y conectada a un medidor de gases. Esto que si se ha realizado a nivel endotraqueal11  no está a nuestro alcance actualmente, por carecer de la sonda adecuada para medir gases de forma continua en fluidos.

Tabla I.

Valores Normales de Líquido Cefalorraquídeo (LCR).

Osmolalidad: 292 – 297 mOsm/L

Electrolítos en LCR:

– Sodio: 137 – 145 meq/L    (137 – 145 mmol/L)

– Potasio: 2,7 – 3,9 meq/L    (2,7 – 3,9 mmol/L)

– Calcio: 2,1 – 3,0 meq/    (1,0 – 1,5 mmol/L)

– Magnesio: 2,0 – 2,5 meq/L    (1,0 – 1,2 mmol/L)

– cloruro: 116 – 122 meq/L    (116  -122 mmol/)

Contenido de CO2: 20 – 24 meq/L    (20 – 24 mmol/L)

PCO2: 45 – 49 mmHg    (6 – 7 kPa)

pH: 7.31 – 7.34

Glucosa: 40 – 70 mg/dL    (2,22 3,89 mmol/L)

Lactato:10 – 20 mg/dL    (1 -2 mmol/L)

Proteínas totales en: LCR (a) (b) lumbar: 15 – 50 mg/dL    (0,15 – 0,5 g/L)

Conclusiones.-

Los anestésicos inhalatorios halogenados, cuando se utilizan como mantenimiento de la Anestesia o para la inducción e intubación orotraqual al igual que el O2, el CO2 ó cualquier gas inspirado, también pasan al LCR y se  disuelven en él, ejerciendo mediante su presión parcial un efecto miorrelajante directo en las neuronas motoras de la médula espinal y del troncoencéfalo.

 Bibliografía.-

1.-Kansanaho M, Olkkola KT. The effect of halothane on mivacurium infusion requirements in adult surgical patients. Acta Anaesthesiol Scand. 1997 Jun;41(6):754-9.

2.-Ye L, Zuo Y, Zhang P, Yang P. Sevoflurane enhances neuromuscular blockade by increasing the sensitivity of skeletal muscle to neuromuscular blockers. Int J Physiol Pathophysiol Pharmacol. 2015 Dec 25;7(4):172-7.

3.-Yang J, Chai YF, Gong CY, Li GH, Luo N, Luo NF, Liu J. Further proof that the spinal cord, and not the brain, mediates the immobility produced by inhaled anesthetics. Anesthesiology. 2009 Mar;110(3):591-5.

4.-Péréon Y1, Bernard JM, Nguyen The Tich S, Genet R, Petitfaux F, Guihéneuc P. The effects of desflurane on the nervous system: from spinal cord to muscles.Anesth Analg. 1999 Aug;89(2):490-5.

5.-https://www.mianestesia.es/gasometria-fluidos-no-sanguineos/

6.-Sánchez Morillo J1, Demartini Ferrari A, Estañ Capell N, Viñals Bellido P, Quiñiones Torrelo C, Morales Suárez-Valera M. [Relation between glucose concentrations in cerebrospinal fluid and sensory and motor block during spinal anesthesia with hyperbaric bupivacaine].Rev Esp Anestesiol Reanim. 2006 Jan;53(1):11.

7.-Muzi M, Robinson BJ, Ebert TJ, O’Brien TJ. Induction of anesthesia and tracheal intubation with sevoflurane in adults. Anesthesiology . 1996 Sep;85(3):536-43.

8.-Zhu, Jun, MM*; Zhang, Xue-Rong, MM; Yang, Hu, MB. Effects of combined epidural and general anesthesia on intraoperative hemodynamic responses, postoperative cellular immunity, and prognosis in patients with gallbladder cancer: A randomized controlled trial Medicine. March 2017 – Volume 96 – Issue 10 – p e6137

9.-http://www.scielo.org.mx/pdf/am/v28n2/2448-8771-am-28-02-00038.pdf

10.-http://www.archbronconeumol.org/es-pdf-X0300289670304959.

11.-Calvo Vecino JM, Abad Gurumeta A, Gil Lapetra C, Muñoz Velázquez MF,  Pérez Gallardo A, Gilsanz Rodríguez F. Monitorización de los gases de la vía aérea en anestesia pediátrica. Presentación de un modelo experimental de medición endotraqueal de gases. Rev. Esp. Anestesiol. Reanim 2008;55:13-20.