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1 UNIVERSIDAD VERACRUZANA Facultad de Química Farmacéutica Biológica Maestría en Laboratorio Clínico Evaluación del efecto anticonvulsivo y su repercusión sobre los parámetros bioquímicos y hematológicos de cúrcuma y resveratrol en la rata Tesis Que para obtener el grado de Maestro en Laboratorio Clínico Presenta: Q.F.B. Isaac Zamora Bello Directores de tesis: Dr. Eduardo Rivadeneyra Domínguez Dr. Juan Francisco Rodríguez Landa Xalapa-Enríquez Ver. 7 de Diciembre 2020 2 Jurado Evaluador Dr. Eduardo Rivadeneyra Domínguez Facultad de Química Farmacéutica Biológica, Universidad Veracruzana Dr. Juan Francisco Rodríguez Landa Laboratorio de Neurofarmacología, Instituto de Neuroetología, Universidad Veracruzana Dr. Omar Lagunes Merino Facultad de Bioanálisis, Universidad Veracruzana Dr. Jonathan Cueto Escobedo Instituto de Ciencias de la Salud Universidad Veracruzana 3 4 UNIVERSIDAD VERACRUZANA Facultad de Química Farmacéutica Biológica Maestría en Laboratorio Clínico Evaluación del efecto anticonvulsivo y su repercusión sobre los parámetros bioquímicos y hematológicos de cúrcuma y resveratrol en la rata Tesis Que para obtener el grado de Maestro en Laboratorio Clínico Presenta: Q.F.B. Isaac Zamora Bello Directores de tesis: Dr. Eduardo Rivadeneyra Domínguez Dr. Juan Francisco Rodríguez Landa Xalapa-Enríquez Ver. 7 de Diciembre 2020 5 El presente trabajo se realizó bajo la dirección del Dr. Eduardo Rivadeneyra Domínguez en el Laboratorio de Farmacotoxicología de la Facultad de Química Farmacéutica Biológica y del Dr. Juan Francisco Rodríguez Landa del Instituto de Neuroetología de la Universidad Veracruzana. Este trabajo forma parte de las actividades del Cuerpo Académico “Biología, Química y Funcionalidad Molecular de Metabolitos Vegetales (UV-CA-235)”. 6 Dedicatoria A mis padres, Candi y Pedro, por darme su apoyo emocional y sentimental para llegar hasta este logro, además por inspirarme a salir a delante. Agradecimientos Al Dr. Eduardo Rivadenerya Domínguez por su dirección y apoyo que me ha permitido cumplir mis objetivos académicos y profesionales. Al Dr. Juan Francisco Rodríguez Landa por su por todas sus aportaciones y el apoyo que me brindo durante la elaboración de este proyecto siempre bajo un ambiente de respeto y amabilidad. A mi comité evaluador: Dr. Omar Lagunes Merino Dr. Jonathan Cueto Escobedo Por su disposición y sus valiosas aportaciones para mejorar este trabajo. 7 INDICE Índice de figuras ........................................................................................................... 9 Índice de tablas .......................................................................................................... 10 Índice de Anexos ........................................................................................................ 10 Abreviaturas ............................................................................................................... 11 Resumen ..................................................................................................................... 12 3. Introducción ............................................................................................. 13 4. Antecedentes ........................................................................................... 15 4.1. Epilepsia ........................................................................................................... 15 4.1.1. Estado epiléptico .......................................................................................... 15 4.1.2. Tratamientos para la epilepsia ..................................................................... 16 4.2. Generalidades de Curcuma longa .................................................................. 20 4.2.1. Clasificación taxonómica de Curcuma longa ............................................. 21 4.2.2. Descripción botánica de Curcuma longa .................................................... 21 4.2.3. Actividades biológicas de Curcuma longa ................................................. 23 4.2.4. Efector neuroprotector de Curcuma longa ................................................. 25 4.3. Generalidades del Resveratrol ........................................................................ 26 4.3.1. Estructura química del Resveratrol ............................................................. 27 4.3.1. Acciones terapéuticas del Resveratrol........................................................ 28 4.3.2. Efecto neuroprotector del Resveratrol ........................................................ 28 4.4. Riñón de la rata ................................................................................................ 30 4.4.1. Localización .................................................................................................. 30 3.4.2. Características anatómicas .......................................................................... 30 4.4.3. Funciones del riñón ...................................................................................... 31 4.4.4. Nefrotoxicidad ............................................................................................... 32 4.4.5. Pruebas de función renal ............................................................................. 32 4.4.6. Creatinina ...................................................................................................... 33 4.4.7. Urea ................................................................................................................ 33 4.4.8. Nitrógeno ureico ........................................................................................... 34 4.4.9. Glucosa ......................................................................................................... 34 4.5. Hígado de rata .................................................................................................. 35 4.5.1. Localización .................................................................................................. 35 4.5.2. Características anatómicas .......................................................................... 35 4.5.3. Funciones del hígado ................................................................................... 35 4.5.4. Hepatotoxicidad ............................................................................................ 36 4.5.5. Pruebas de funcionamiento hepático .......................................................... 37 8 4.5.6. Transaminasas .............................................................................................. 37 4.5.7. Fosfatasa alcalina (ALP) ............................................................................... 38 4.5.8. Gammaglutamil transferasa (γ-GT) .............................................................. 38 4.5.9. Bilirrubina ...................................................................................................... 39 4.5.10. Proteínas totales ......................................................................................... 40 4.5.11. Albúmina ..................................................................................................... 40 4.6. Citometría Hemática Completa ....................................................................... 41 5. Planteamiento del problema ................................................................... 45 6. Hipótesis .................................................................................................. 46 7. Objetivo .................................................................................................... 46 7.1. Objetivos particulares ..................................................................................... 46 8. Materiales y Métodos .............................................................................. 47 8.1. Sujetos experimentales ................................................................................... 47 8.2. Dosis ................................................................................................................. 47 8.3. Diseño experimental ........................................................................................ 48 8.4. Administración oral ......................................................................................... 48 8.5. Inducción del estado epiléptico con litio-pilocarpina ................................... 49 8.6. Punción cardiaca ............................................................................................. 50 8.7. Pruebas de laboratorio .................................................................................... 51 8.8. Análisis estadístico ......................................................................................... 52 9. Diagrama de trabajo ............................................................................................... 53 10. Resultados ............................................................................................................ 54 10.1. Evaluación conductual del estado epiléptico .............................................. 54 10.2. Pruebas de la química sanguínea ................................................................. 58 10.3. Pruebas de funcionamiento hepático ........................................................... 58 10.4. Citometría hemática completa ...................................................................... 59 10.5. Hemograma .................................................................................................... 60 11. Discusión .............................................................................................................. 62 11.1 Efecto de la cúrcuma y resveratrol en el estado epiléptico ......................... 62 11.2 Efecto de la cúrcuma y el resveratrol en la química sanguínea .................. 64 11.3 Efecto de la cúrcuma y resveratrol en las pruebas de funcionamiento hepático ................................................................................................................... 66 11.4 Efecto de la cúrcuma y resveratrol en la citometría y el diferencial ........... 68 12. Conclusión ............................................................................................................ 72 13. Modelo teórico del posible mecanismo protector de cúrcuma y resveratrol ... 73 14. Prospectivas ......................................................................................................... 77 15. Referencias ......................................................................................................... 100 9 16. ANEXOS .............................................................................................................. 114 ANEXO1. Aprobación del Proyecto por el Comité Interno para el Cuidado y Uso de Animales de Laboratorio ............................................................................................ 114 ANEXO 2. Carta de aceptación para el XX Congreso Nacional de Química Clínica y Medicina de Laboratorio ............................................................................................. 115 ANEXO 3. Carta de aceptación para el Congreso Internacional Virtual de Neurociencias ............................................................................................................ 116 ANEXO 4. Propuesta: Artículo de comunicación corta ............................................... 117 Índice de figuras Figura 1. Distribución de la familia zingiberácea…………………………………….20 Figura 2. Curcuma longa ……………..…………………….………………………….21 Figura 3. Estructura de la curcumina……………………………….……..………….23 Figura 4. Actividades biológicas de la curcumina……………………………………24 Figura 5. Estructura química del resveratrol (formas cis y trans)………………….27 Figura 6. Administración oral en ratas macho Wistar……………………………….49 Figura 7. Punción cardiaca en rata macho Wistar………………………………..…51 Figura 8. Latencia a la primera crisis generalizada (IV/V) después de la inyección de pilocarpina.……….……………………………………….………………………..…54 Figura 9. Latencia al EE después de la primera inyección de pilocarpina…......…55 Figura 10. Duración de la primera crisis generalizada……….…….….……..…..…56 Figura 11. Número de crisis generalizadas fase IV y fase V…….…….………..….57 Figura 12. Células de la seria blanca de rata Wistar………....…………..…………61 Figura 13. Modelo teórico del mecanismo protector de la cúrcuma y del resveratrol en el EE inducido con litio-pilocarpina………………………………………..……….77 10 Índice de tablas Tabla 1. Reacciones adversas frecuentes de fármacos antiepilépticos ………….17 Tabla 2. Taxonomía de la Curcuma longa……...………………………………….…21 Tabla 3. Composición de la Curcuma longa……...…………………………………..22 Tabla 4. Valores de referencia de química sanguínea y pruebas de funcionamiento hepático para ratas de la cepa Wistar………...……………………………….………52 Tabla 5. Valores de referencia de la citometría hemática para ratas de la cepa Wistar macho……………………………………………………………………………..52 Tabla 6. Química sanguínea de las ratas después del EE…...…………...………..58 Tabla 7. Pruebas de funcionamiento hepático después del EE …………….……..59 Tabla 8. Citometría hemática después del EE …………………………………..…..60 Tabla 9. Conteo diferencial de leucocitos ………………………………………..…..61 Índice de Anexos ANEXO 1. Aprobación del proyecto por el Comité Interno para el Cuidado y Uso de Animales de Laboratorio (CICUAL)……………………………………………….112 ANEXO 2. Carta de aceptación para el XX Congreso Nacional de Química Clínica y Medicina de Laboratorio……………………………………………………………..113 ANEXO 3. Carta de aceptación para el Congreso Internacional Virtual de Neurociencias………………………………………………………………….…….…114 ANEXO 4. Propuesta: Artículo de comunicación corta....………………………....115 11 Abreviaturas ALC América Latina y el Caribe AMPA α-amino-3-hidroxi-5-metilo-4-isoxazolpropiónico ANOVA Análisis de varianza APP Proteína precursora del amiloide BHE Barrera hematoencefálica EA Enfermedad de Alzheimer E.E.M. Error estándar de la media EE Estado Epiléptico EEG Electroencefalograma EP Enfermedad de Parkinson FA Fármaco antiepiléptico GABA Ácido gamma aminobutírico HbA1c Hemoglobina glicosilada ILAE Liga Internacional contra la Epilepsia i.p. Intraperitoneal MAO Enzima monoamino oxidasa mEq/Kg Miliequivalente por kilogramo de peso mg/Kg Miligramo por kilogramo de peso NCCD Comité de Nomenclatura sobre Muerte Celular NMDA N-Metil-D-Aspartato NOM Norma oficial mexicana OMS Organización Mundial de la Salud RAM Reacción adversa medicamentosa s.c. Subcutáneo SN Sistema Nervioso SNC Sistema Nervioso Central V.O. Vía oral 12 Resumen Introducción: La epilepsia es un desorden neurológico crónico que se presenta principalmente en los primeros (2-4 años) y últimos años de vida (> 60 años), se caracteriza por crisis convulsivas espontáneas y recurrentes. En México, padecen este desorden entre 1 y 2 millones de personas. Un tipo de actividad epiléptica es el Estado Epiléptico (EE), caracterizado por crisis epilépticas consecutivas por un período mayor a 30 min, sin la recuperación completa de la conciencia. Las crisis epilépticas generalizadas del EE generan complicaciones cerebrales (muerte neuronal) y sistémicas (acidosis e hipercalcemia), por lo que se le considera una emergencia médica. Hasta ahora, no hay cura para la epilepsia y su tratamiento consiste en el consumo crónico de uno o más fármacos antiepilépticos (FA); lo cual puede ocasionar daño a nivel hepático y renal (asociado a topiramato), además de deterioro cognitivo. El uso de antioxidantes, al parecer puede producir efectos anticonvulsivos, tal es el caso de la Curcuma longa (Familia Zingiberáceas), y del principio activo resveratrol, pero sus efectos asociados al consumo prolongado son desconocidos. Objetivo: Evaluar el efecto anticonvulsivo de la administración oral crónica de Curcuma longa y resveratrol y su repercusión sobre los parámetros bioquímicos y hematológicos en la rata adulta. Método: Se emplearon 42 ratas macho de la cepa Wistar (250-300 g), divididas en seis grupos (n= 7 cada grupo): Vehículo (agua purificada), Resveratrol 1 (30mg/kg), Resveratrol 2 (60mg/kg), Cúrcuma 1 (150mg/kg), Cúrcuma 2 (300mg/kg) y Carbamazepina (300 mg/kg) como control farmacológico de actividad anticonvulsivante. Los tratamientos fueron administrados por vía oral cada 24 horas durante 35 días. En el día 36 se indujo el EE utilizando el modelo de litio-pilocarpina (3 mEq/kg, i.p. y 30mg/Kg s.c., respectivamente), donde se evaluó la severidad de las convulsiones con la escala de Racine (Fase 0 a Fase V). Una hora después de iniciar el EE y bajo anestesia profunda, se procedió a la extracción de sangre por punción cardiaca para el análisis bioquímico y hematológico. Los datos fueron analizados mediante ANOVA de una vía, considerando como único factor los tratamientos y la prueba post hoc de Tukey. Resultados. Los tratamientos con Cúrcuma 2 y Resveratrol 2 tuvieron una latencia al inicio de la actividad epiléptica generalizada mayor, respecto al vehículo. En los grupos tratados con Cúrcuma 1, Cúrcuma 2 y Resveratrol 2 la latencia al EE aumentó y el número de crisis generalizada Fase V disminuyó en comparación con el grupo vehículo. Por otro lado, no se encontraron alteraciones significativas en la química sanguínea, pruebas de funcionamiento hepático y la citometría hemática entre los grupos, donde los todos los parámetros evaluados se encontraron dentro de los intervalos de referencia. Conclusión. La administración crónica de cúrcuma y resveratrol retrasa la aparición de las crisis convulsivas generalizadas y disminuye su severidad de acuerdo a la escala de Racine, sín producir daño renal o hepático, ni alteraciones en la citometría hemática bajo estas condiciones experimentales; lo que sugiere que la cúrcuma y el resveratrol podrían tener un potencial terapéutico como adyuvantes en el tratamiento de la epilepsia. 13 3. Introducción La epilepsia es un trastorno del Sistema Nervioso Central (SNC) que presenta actividad eléctrica anormal y sincronizada de un grupo de neuronas de un área particular del cerebro (Engel, 1995, 2006; Jibiki, 2014). El Estatus Epileptico (EE) es un tipo de actividad epiléptica con presencia de dos o más crisis secuenciales sin recuperación de la conciencia entre las crisis por un periodo de 30 minutos o más (Calderón et al., 2005). Entre las consecuencias mas relevantes del EE esta la epileptoenesis, daño y muerte neuronal, observadas tanto en humanos como en modelos animales (Fujikawa et al., 2000; Fujikawa et al., 2007; Niquet et al., 2010). Por ello, el entendimiento de los mecanismos de neuroprotección es uno de los blancos principales para el estudio y el tratamiento de este trastorno neurológico. En este sentido, los pacientes buscan alternativas de tratamiento, una de ellas es el uso de plantas con aparentes propiedades medicinales, neuroprotectoras y efectos biológicos como antioxidantes, antiinflamatorios, anticancerígenos y antiinfecciosos, entre otros. Tales propiedades medicinales están dadas por el contenido de sustancias de diversa naturaleza química (metabolitos secundarios), que varían según la especie de la planta (Clapé y Alfonso, 2011). Un gran número de plantas contienen flavonoides, polifenoles, glucósidos, taninos, triterpenos y otros compuestos con marcada acción antioxidante, que han sido utilizados como antiespasmódicos, antitrombóticos, contraceptivos, hipoglucemiantes y hepatoprotectores. Además, para tratar a pacientes con enfermedad de Alzheimer (EA), hipertensión arterial, epilepsia, hepatitis, asma bronquial, fibrosis quística, entre otras (Clapé y Alfonso, 2011). La cúrcuma (Curcuma longa) es una planta comestible de la familia Zingiberaceae a la que se le confiere propiedades medicinales por su contenido de curcuminoides (Clapé y Alfonso, 2011). Por otra parte, el resveratrol es un flavonoide polifenólico que se encuentra principalmente en la cáscara de las uvas, los arándanos y las moras, su consumo tiene beneficios para la salud, como su efecto antiglucémico, disminución de agregación plaquetarias y la disminución de los efectos nocivos de una dieta rica en grasas 14 (Baur y Sinclair, 2006; Borge et al., 2013). Tanto la Curcuma longa como el resveratrol poseen propiedades antioxidantes y podrían ser neuroprotectores potenciales ante las enfermedades neurodegenerativas, debido a que estas enfermedades se encuentran asociadas con la toxicidad de los radicales libres. En este sentido, se ha observado un efecto neuroprotector en la enfermedad de Parkinson (EP), EA y el trauma cerebral por parte de la cúrcuma y el resveratrol, todas relacionadas con sus propiedades antioxidantes (Bengmark et al., 2009; López-Miranda et al., 2012; Salir, 2014). Durante las crisis convulsivas del EE se generan radicales libres que contribuyen a la citotoxicidad facilitada por el glutamato sobre las neuronas que induce el proceso de apoptosis. A mayor severidad y duración de las convulsiones, mayor será el daño celular. Estudiar el efecto de la Curcuma longa y el resveratrol en el potencial control de las crisis epilépticas e identificar o descartar efectos indeseables sobre la química sanguínea y el funcionamiento renal y hepático, podría contribuir en un futuro al desarrollo de estrategias terapéuticas complementarias para el tratamiento de la epilepsia y mitigar sus efectos neurológicos en el largo plazo. 15 4. Antecedentes 4.1. Epilepsia El termino epilepsia tiene su origen en la palabra griega Epilambaneim, que significa “atacado o tomado por sorpresa de manera violenta” (Magiorkinis et al., 2010; Rubio et al., 2011). La epilepsia es un trastorno neurológico cuya principal característica es la presencia de crisis epilépticas espontáneas resultado de descargas sincrónicas de una población neuronal debido a un dinamismo anormal de las redes neuronales (Engel, 2006; López-Meraz et al., 2009). La epilepsia es un trastorno neurológico cuya principal característica es la presencia de crisis epilépticas espontáneas resultado de descargas sincrónicas de una población neuronal debido a un dinamismo anormal de las redes neuronales (Engel, 2006; López-Meraz et al., 2009). La epidemiologia indica que la epilepsia afecta a 50 millones de personas en el mundo y entre el 75 y el 80% de los pacientes afectados se encuentra en países en vías de desarrollo (Engel, 2006; Rubio et al., 2011; OMS, 2017). Además, los varones son más suseptibles a padecer epilepsia que las mujeres, dato que concuerda con la mortalidad reportada de 62,1% para varones y 37.9 % para mujeres en América Latina y el Caribe. Por otro lado, la prevalencia de la epilepsia en México es de 1 a 2 millones de personas (Rubio et al., 2011). 4.1.1. Estado epiléptico El EE se describe como la persistencia de actividad ictal continua de 30 minutos o más, o 2 o más crisis sin recuperación total de la conciencia entre ella (Wasterlain y Chen, 2006). En 1824 Luis Florent Calmeil describió como un padecimiento de mal pronóstico por su alta mortalidad “el peligro es inminente, muchos pacientes mueren” (Hauser, 1983). El EE puede ser convulsivo o no convulsivo, el seguimiento electroencefalográfico y la anamnesis del paciente permite el diagnóstico y la valoración del tratamiento. Las benzodiazepinas y la fenitoína o fosfenitoína son los fármacos de elección de primera y segunda línea 16 (García et al., 2013). Entre las causas del EE están: infección febril sistémica en niños, infección aguda del SNC (meningitis, encefalitis), enfermedad cerebrovascular, traumatismo craneoencefálico, tumores o abscesos cerebrales, intoxicación farmacológica (isoniacida, tricíclicos, neurolépticos), el inclumplimiento del tratamiento farmacológico y la abstinencia a tóxicos (alcohol) (De Lorenzo et al., 1996; Wu et al., 2002; García et al., 2013). Respecto a la muerte neuronal generada por el EE, las áreas cerebrales más susceptibles son el hipocampo, la corteza y el tálamo (García et al., 2013). El desarrollo del EE se da a través del desequilibrio de los mecanismos inhibitorios y excitatorios (Gil-Nagel y García., 2007). En una crisis epiléptica mantenida se producen cambios dinámicos en neurotransmisores y membranas postsinápticas, generando desregulación en el recambio de receptores GABA A. LA disminución de fosforilación de proteincinasas del receptor GABA A en la subunidad β y la activación del complejo clatrinas-AP2 permite la internalización vía endocitosis de receptores GABA A, lo que reduce su efecto inhibitorio. Simultáneamente aumenta la expresión de receptores NMDA en la membrana sináptica (Gil-Nagel y García., 2007; Dudek, 2009). 4.1.2. Tratamientos para la epilepsia El diagnóstico en pacientes con sospecha de epilepsia o crisis epilépticas debe ser realizado por médicos especialistas en el trastorno. A pesar de que en la mayoría de los casos el diagnóstico puede ser realizado con ayuda de la información obtenida del interrogatorio del paciente y de los testigos de las crisis, y además del examen físico del paciente (historia clínica), es necesaria la confirmación por medio de un electroencefalograma (EEG) de superficie (Lonso et al., 2009). Una vez diagnosticada la epilepsia se debe iniciar el tratamiento a base de Fármacos Antiepilépticos (FA), empleando dosis terapéuticas adecuadas bajo la recomendación de un especialista. El tratamiento consiste en el consumo de uno o más FA de forma crónica y periódica (Lonso et al., 2009). Estos fármacos pueden 17 generar reacciones adversas medicamentosas (RAMs) debido a sus distintos mecanismos de acción. Las principales RAMs son de tipo neurológico, pero también se pueden afectar otros órganos y sistemas. Entre las reacciones neurológicas se encuentran: mareos, somnolencia, pérdida de memoria, trastorno en la conducta y aprendizaje, depresión, ataxia y diplopía. Respecto al daño de órganos y sistemas se han reportado: hiponatremia, hepatotoxicidad, teratogénesis, infecciones de las vías respiratorias superiores y leucopenia (Fricke-Galindo et al., 2018), ver Tabla 1. Tabla 1. Reacciones adversas frecuentes y muy frecuentesa de fármacos antiepilépticos. Fármaco antiepiléptico Tipo de reacciones adversas Neurológicas Cutáneas Otras Acetato de eslicarbazepina Mareos, somnolencia, cefalea, insomnio, temblor, diplopía, inestabilidad, trastornos en la conducta y aprendizaje MPE Hiponatremia, anorexia, náuseas, vómito, diarrea Ácido valproico Pérdida de memoria, temblor MPEb Aumento de peso, hepatotoxicidadb, teratogénesisb Carbamazepina Pérdida de memoria, mareos, somnolencia, inestabilidad SJS, TEN, DRESS, HSS Hiponatremia, náuseas, vómito, teratogénesisb Clobazam Somnolencia, mareos, irritabilidad, ataxia, vértigo, cefalea NR Hipersalivación, aumento de peso Clonazepam Somnolencia, mareos, ataxia, pérdida de memoria, depresión NR Infecciones de vías respiratorias superiores, sinusitis Etosuximida Somnolencia, ataxia, cefalea, dificultad para concentrarse NR Náuseas, vómito, leucopenia, indigestión, diarrea, pérdida de peso, hipo, anorexia Fenitoína Somnolencia, pérdida de memoria, cambios de humor SJS, TEN, DRESS, HSS Hiperplasia gingival, hirsutismo, teratogénesisb 18 Fenobarbital Somnolencia, mareos, pérdida de memoria, cambios de humor MPEa, SJSb, TENb NR Gabapentina Somnolencia, mareos, ataxia DRESSb Dolor de articulaciones, dolor muscular, resequedad bucal, náuseas, diarrea, edema periférico Lacosamida Pérdida de memoria, somnolencia, mareos, ataxia, diplopía, cefalea SJS, TEN, MPE Rinitis, náuseas, Teratogénesisb Levetiracetam Somnolencia, depresión, diplopía, mareos, fatiga, cefalea, depresión, nerviosismo SSJb Faringitis Oxcarbazepina Pérdida de memoria, somnolencia, cefalea, diplopía, fatiga SJS, TEN, DRESS, HSS Náuseas, vómitos, Hiponatremia Perampanel Mareos, ataxia, somnolencia, irritabilidad MPEb Aumento de peso Pregabalina Mareos, somnolencia, vértigo, visión borrosa, dificultad para concentrarse, ataxia, fatiga MPE Resequedad bucal, edema, aumento de peso Topiramato Somnolencia, mareos, fatiga, dificultad para aprender, inestabilidad, parestesias, dificultad para concentrarse, problemas para hablar MPE Anorexia, pérdida de peso, nefrolitiasis Zonisamida Irritabilidad, confusión, ataxia, mareos, depresión, dificultad para concentrarse SJS, TEN, MPE Nefrolitiasis, anorexia, pérdida de peso Tomada de Fricke-Galindo et al., 2018. DRESS: reacción a fármacos con eosinofilia y síntomas sistémicos; HSS: síndrome de hipersensibilidad; MPE: exantema maculopapular; NR: reacciones no reportadas comúnmente para esos antiepilépticos; SJS: síndrome de Stevens-Johnson; TEN: necrólisis epidérmica tóxica. a- Reacciones frecuentes se consideraron aquellas que se presentan en ≥ 1/100 a < 1/10 de los pacientes, y muy frecuentes aquellas reportadas por ≥ 1/10 pacientes. b- Estas reacciones adversas se presentan con una frecuencia ≥ 1/100, sin embargo, fueron incluidas por su gravedad e importancia en la farmacogenética. 19 Por otro lado, la carbamazepina (CBZ) es un fármaco antiepiléptico comúnmente utilizado de forma prolongada, para el tratamiento de la epilepsia parcial simple y compleja, así como en la secundariamente generalizada (crisis tónico-clónicas generalizadas) y en los síndromes epilépticos. La CBZ tiene acciones sobre los canales de Na+. Inhibe las descargas de alta frecuencia en los focos epilépticos y alrededor de ellos con una interrupción mínima del tránsito neuronal normal. Las concentraciones máximas suelen lograrse entre 6 y 8 h después de su administración. La vida media plasmática es de 30 h cuando se da una sola dosis, y alrededor de 15 h cuando se administra repetidamente. Menos del 3% del fármaco se recupera en la orina como compuesto original o epóxido (Willow et al., 1985; Marson et al., 2002). Cabe mencionar que para efectos de esta tesis, se utilizó como control farmacológico. Un tercio de los pacientes epilépticos presentan convulsiones resistentes a FA lo que dificulta aún más el tratamiento (Kwan y Brodie, 2009). Otra alternativa de tratamiento altamente invasivo es la cirugía, efectuada en pacientes con epilepsia del lóbulo temporal. La cirugía es altamente efectiva (del 60% al 90% de los pacientes pueden esperar liberarse de las convulsiones incapacitantes después de la cirugía); pero, en países desarrollados esta técnica es infrautilizada. Aunado a esto, no todos los pacientes epilépticos pueden ser candidatos a cirugía por tener más de un sitio de origen de las crisis o por estar dentro de regiones que pueden causar grandes déficits neurológicos (Engel, 2006; Choi et al., 2008). Otro tratamiento que ha sido empleado en países de occidente en las últimas décadas es la medicina complementaria y alternativa (CAM de las siglas en inglés para complementary and alternative medicine), basada en el consumo de productos naturales para mejorar la salud, prevenir las crisis convulsivas y disminuir los efectos adversos de los medicamentos antiepilépticos (Devinsky et al., 2005; Li et al., 2009). Se ha reportado una gran cantidad de plantas que se usan de forma tradicional como tratamiento para la epilepsia, entre ellas se encuentran la Valeriana officinalis, Passiflora incarnata, Piper nigrum, Withania somnífera, Piper methysticum, Panax 20 ginseng, Hypericum perforatum y Gingko biloba, por mencionar algunos ejemplos (Devinsky et al., 2005; Harms et al., 2009; Li et al., 2009). 4.2. Generalidades de Curcuma longa También conocida como turmérico o azafrán cimarrón, la Curcuma longa es una planta de la familia Zingiberáceae (plantas herbáceas) distribuida en las regiones tropicales y subtropicales (Judd et al., 2007), ver Figura 1. Esta planta es utilizada en la industria alimentaria, en medicina y en cosmética. La Curcuma longa es comestible, estable en el estómago y en el intestino delgado; su elevada lipofilia le permite una rápida absorción gastrointestinal por difusión pasiva y tras su administración, es metabolizada y excretada por bilis, heces y orina (Goel et al., 2008). Figura 1. Distribución de la familia zingiberácea (color verde). Las especies más representativas son jengibre (Zingiber Officinale), cúrcuma (Curcuma longa), cardamomo (Amomum y Elattaria). Tomado de Judd et al., 2007. 21 4.2.1. Clasificación taxonómica de Curcuma longa Tabla 2. Taxonomía de la Curcuma longa. Reino: Plantae División: Magnoliophyta Clase: Liliopsida Subclase: Zingiberidae Orden: Zingiberales Familia: Zingiberaceae Género: Curcuma Especie: Curcuma longa Tomada de Chattopadhyay et al., 2009. 4.2.2. Descripción botánica de Curcuma longa Curcuma longa alcanza una altura hasta de 1 metro, tiene tallos subterráneos muy ramificados (rizomas) de color naranja y aromáticos. Sus hojas están dispuestas en filas, se dividen en vainas, peciolo y lámina de la hoja. Sus flores son hermafroditas y están formada por tres pétalos (Figura 2). La planta necesita aproximadamente 8-10 meses para madurar (Goel et al., 2008). Figura 2. Curcuma longa. a) Flor, b) rizomas y c) raíz molida. La cúrcuma contiene carbohidratos, aceites esenciales, ácidos grasos y curcuminoides (Tabla 3). El curcuminoide principal es la curcumina (C21H20O6) y es el principal responsable de sus propiedades medicinales y farmacológicas. Otros https://es.wikipedia.org/wiki/Reino_(biolog%C3%ADa) https://es.wikipedia.org/wiki/Plantae https://es.wikipedia.org/wiki/Divisi%C3%B3n_(biolog%C3%ADa) https://es.wikipedia.org/wiki/Magnoliophyta https://es.wikipedia.org/wiki/Clase_(biolog%C3%ADa) https://es.wikipedia.org/wiki/Liliopsida https://es.wikipedia.org/wiki/Zingiberidae https://es.wikipedia.org/wiki/Orden_(biolog%C3%ADa) https://es.wikipedia.org/wiki/Zingiberales https://es.wikipedia.org/wiki/Familia_(biolog%C3%ADa) https://es.wikipedia.org/wiki/Zingiberaceae https://es.wikipedia.org/wiki/G%C3%A9nero_(biolog%C3%ADa) https://es.wikipedia.org/wiki/Curcuma https://es.wikipedia.org/wiki/Especie 22 curcuminoides son la desmetoxicurcumina (curcumina II), la bisdesmetoxicurcumina (curcumina III) y la más recientemente descubierta ciclocurcumina (curcumina IV). Juntas forman el complejo conocido como azafrán indio o amarillo natural 3 y son responsables de su color característico (González-Albadalejo et al., 2015). Tabla 3. Composición de la Curcuma longa. Composición Porcentaje (%) * Curcuminoides 2.5 Fibra 3.5 Aceites 4.6 Minerales 3.2 Proteínas 5.8 Grasas 4.7 Agua 12.0 Hidratos de carbono 63.7 Tomado de González-Albadalejo et al., 2015. *Este porcentaje varía dependiendo de la región de origen. La curcumina (diferuloilmetano), es un polifenol formado por dos anillos fenólicos conectados entre sí por un puente dicetónico α, β- insaturado de 7 carbonos con el grupo hidroxilo (Figura 3). Con múltiples efectos medicinales, la curcumina es el componente bioactivo de la cúrcuma y ha sido el objetivo de investigaciones científicas (principalmente preclínicas) en las últimas décadas, además es la sustancia causante del color amarillo característico de los rizomas de esta planta (Bengmark et al., 2009). 23 Figura 3. Estructura de la curcumina. Tomado de González-Albadalejo et al., 2015. 4.2.3. Actividades biológicas de Curcuma longa Las propiedades atribuidas a los extractos de Curcuma longa incluyen la actividad antiinflamatoria, antioxidante, antimicrobiana, hepatoprotectora, colerética, neuroprotectora, inhibidora de la agregación plaquetaria y reductora de los niveles de colesterol (Goel et al., 2008). En la medicina tradicional se ha utilizado en curación de afecciones cutáneas, hepáticas, úlceras, alteraciones digestivas y contra parásitos intestinales, como remedio contra venenos y frente a distintos malestares (Srimal, 1997). El ámbito de aplicaciones de la Curcuma longa es muy extenso, pues, con una disponibilidad biológica óptima, es una sustancia con un gran potencial. A continuación, se mencionan algunas aplicaciones reportadas por Salir (2014): Antinflamatorio: en diversas patologías crónicas, como cardio-vasculopatías, enfermedades neurodegenerativas, trastornos autoinmunes y enteropatías inflamatorias. Antiartrítico: disminuyendo la rigidez matutina y la hinchazón de las articulaciones. Antidepresivo: en modelos animales a una dosis oral de 5 y 10 mg/kg/día reduce significativamente el comportamiento depresivo. Además, inhibe la enzima monoamino oxidasa (MAO) y aumenta la actividad de la serotonina, la noradrenalina y la dopamina en el cerebro. 24 Antiasmático: en un modelo con animales la curcumina administrada oralmente (20 mg/kg/día) alivió significativamente la broncoconstricción (aguda) inducida con ovoalbúmina y la hiperreactividad (tardía) de las vías aéreas (ante histamina) (Salir, 2014). Las propiedades medicinales de Curcuma longa son atribuidas principalmente a la curcumina, debido a la diversidad de moléculas diana sobre las que puede actuar (Goel et al., 2008). La curcumina presenta diferente actividad biológica dependiendo del nivel estructural, por ejemplo, puede actuar directamente y modular la actividad de moléculas diana [unirse a moléculas antiinflamatorias: el factor de necrosis tumoral (TNF-α), las ciclooxigenasas COX-1 y COX-2, y la α1- glicoproteína ácida humana (α1-GA)] (González-Albadalejo et al., 2015) (Figura 4). Figura 4. Actividades biológicas de la curcumina. Tomado y modificado de González- Albadalejo et al., 2015. 25 4.2.4. Efector neuroprotector de Curcuma longa Las enfermedades neurodegenerativas se asocian con la toxicidad producida por los radicales libres, las mutaciones inducidas por dichas especies reactivas, la disfunción mitocondrial, la acumulación de agregados de proteínas, daño oxidativo e inflamación (Cole et al., 2003; Bengmark et al., 2009). La curcumina tiene múltiples características deseables para considerarse un fármaco neuroprotector como lo son las actividades antiinflamatorias, antioxidantes y agregados antiproteicos (Cole et al., 2003; Ringman et al., 2005). Curcuma longa posee ventajas de su uso como la seguridad al ser administrado por vía oral y costo económico, por lo que tiene un gran potencial para la prevención de múltiples afecciones neurológicas para las cuales las terapias actuales no son óptimas. Curcumina es un antioxidante significativamente más potente que la vitamina E (α-tocoferol) y se ha probado en tratamientos crónicos en ratones transgénicos de EA donde se ha reportado una reducción significativa del daño oxidativo (Lim et al., 2001). En consistencia, estudios epidemiológicos muestran que la prevalencia de EA y EP es menor en la India, lo cual se ha atribuido al alto consumo de cúrcuma en comparación con los países occidentales (Muthane et al., 1998). El estrés oxidativo y la disfunción mitocondrial están implicados en el proceso degenerativo de EP y la lesión cerebral traumática (TBI, por sus siglas en inglés para traumatic brain injury) (Duan y Mattson, 1999). En ratas se encontró que la dieta con curcumina redujo el daño oxidativo generado por TBI. Las ratas fueron expuestas a una dieta regular con 500 ppm de curcumina durante 4 semanas, previo a una TBI, lo cual fue comparado con un grupo libre de curcumina. El grupo con suplementación de curcumina en la dieta mostró la reducción del daño oxidativo, normalizó los niveles del factor neurotrófico derivado del cerebro (BDNF, por sus siglas en inglés para Brain-derived Neurotrophic Factor), proteína que juega un papel principal en procesos de aprendizaje y memoria, que habían sido alterados después del TBI. Además, la dieta con curcumina contrarrestó el deterioro cognitivo causado por el TBI (Wu et al., 2006). 26 Rajakrishnan y colaboradores (1999), encontraron que, en ratones, la curcumina disminuye los efectos negativos del etanol tales como la peroxidación lipídica, el daño hepático, la inflamación y neurodegeneración en el SNC (Rajakrishnan et al., 1999). Ratas Wistar tratadas previamente con una dosis crónica tóxica de etanol (modelo de lesión cerebral) y posteriormente con curcumina (80 mg/kg v.o.) fueron comparadas con ratas tratadas con una dosis crónica tóxica de etanol. La curcumina disminuyó la peroxidación de lípidos y los niveles de ácidos grasos libres, respecto al grupo tratado sólo con etanol, revelando la acción antioxidante e hipolipemiante frente a la lesión cerebral por etanol (Rajakrishnan et al., 1999). 4.3. Generalidades del Resveratrol El resveratrol es un flavonoide polifenólico que se encuentra principalmente en la cáscara de las uvas (Vitis vinífera), el maní (Arachis hypogaea), la grosella (Vaccinum spp.) y las moras (Morus spp.). La palabra ‘resveratrol’ proviene de la palabra latina res (“que procede de”), “vera” de la planta Veratrum grandiflorum (planta monocotiledónea con propiedades tóxicas y medicinales) de la que proviene; y el sufijo “ol”, que indica la presencia de hidroxilos en la molécula (Harikumar et al., 2008). El resveratrol pertenece a la familia de fitoalexinas, un grupo de moléculas que se producen en respuesta al estrés, como lo son infecciones por patógenos o irradiación ultravioleta (UV) e inhibe el proceso de ciertas infecciones bacterianas o fúngicas (Borge et al., 2013). Estudios in vivo, in vitro y epidemiológicos sugieren que el resveratrol ejerce efectos benéficos para la salud. Sumado a esto el resveratrol se encuentra disponible como suplemento dietético en forma comercial (Queen y Tollefsbol, 2010). El resveratrol posee propiedades específicas que pueden retrasar o alterar la progresión de trastornos neurológicos, como la enfermedad de Huntington, Parkinson y Alzheimer, por lo que su uso podría ser benéfico en el tratamiento de la epilepsia (López-Miranda et al., 2012). Es importante mencionar que el daño originado por los radicales libres y el estrés 27 oxidativo es un factor predisponente para el agravamiento de estos trastornos neurológicos (Aliev et al., 2008). 4.3.1. Estructura química del Resveratrol Estructuralmente el resveratrol (trans -3,5,4′-trihidroxiestilbeno) posee dos anillos de fenol unidos entre sí por un puente de etileno con un peso molecular de 228,25 g/mol. Se encuentra en dos formas isoméricas, cis- y trans–resveratrol (Orallo, 2006; Anisimova et al., 2011) (Figura 5). Figura 5. Estructura química del resveratrol (formas cis y trans). Tomado de Gambini et al., 2013. La forma predominante y a la cual se le atribuye sus múltiples actividades biológicas es la forma trans. Es estable en condiciones de 75% de humedad y 40 ° C en presencia del aire. Al exponerse a irradiación UV la forma trans se isomeriza a cis (Orallo, 2006; Anisimova et al., 2011). El trans-resveratrol proviene de la biotransformación de la fenilalanina, esta reacción es catalizada por la enzima resveratrol sintetasa. La síntesis del resveratrol disminuye regularmente conforme 28 madura la planta que la contiene, haciéndola susceptible a infecciones (Jeandet et al., 2002). 4.3.1. Acciones terapéuticas del Resveratrol Al resveratrol se le atribuyen varias acciones farmacológicas, a continuación se mencionan algunas de acuerdo a lo reportado por López-Miranda y colaboradores (2012): Activador de la expresión Sirtuina 1 (SIRT1) como efecto neuroprotector ante el daño originado por los radicales libres y el estrés oxidativo. Retrasa la toxicidad inducida por péptidos βA en diferentes modelos de cultivos neuronales rescatando neuronas del hipocampo y células PC12. Inhibidor de acetilcolinesterasa aplicado en la EA. Antioxidante: capturando radicales libres e inhibiendo la oxidación lipídica. Antiinflamatorio: inhibiendo la producción de citosinas y enzimas proinflamatorias. Antineoplásico: induciendo la apoptosis y la disminución de la angiogénesis. Antidiabético: preservando la integridad de células beta-pancreáticas, reducción plasmática de HbA1c (hemoglobina glicosilada) y efecto insulinosensibilizante. Cardioprotector: aumentando la síntesis de óxido nítrico, incrementando la expresión del óxido nítrico sintasa y disminuyendo la formación de moléculas pro- adhesivas. Anticancerígeno: inhibiendo la angiogénesis y apoptosis. Hipotensor. Vasodilatador. (López-Miranda et al., 2012) 4.3.2. Efecto neuroprotector del Resveratrol El resveratrol retrasa el desarrollo de trastornos neurológicos relacionados con la edad (EP y EA). El daño originado por los radicales libres y el estrés oxidativo juega 29 un papel determinante en la patogénesis de estas enfermedades (Aliev et al., 2008). El estrés oxidativo induce un daño intracelular que afecta a todos los componentes biológicos. En este sentido, el efecto anti-isquémico, antioxidante y anti-inflamatorio del resveratrol y la activación de SIRT1 son de suma importancia en su efecto neuroprotector. SIRT1 promueve la supervivencia y tolerancia al estrés oxidativo en el SNC (Sun et al., 2010). Estudios histopatológicos de pacientes con EA revelan dos lesiones clásicas: las placas seniles compuestas principalmente por péptidos β-amiloides (βA); y los ovillos neurofibrilares (compuestos por proteínas tau hiper-fosforiladas). El resveratrol retrasa la toxicidad inducida por péptidos βA en cultivos neuronales de ratas el 12° día postnatal, reflejándose en la disminución de la caspasa-3 activa (caspasa ejecutora en el proceso de apoptosis) y la fragmentación de ADN (Jang et al., 2007). Otra enfermedad neurológica donde se ha comprobado el efecto neuroprotector del resveratrol es en la EP, que se caracteriza por una pérdida de neuronas dopaminérgicas en la sustancia negra y la presencia frecuente de inclusiones intraneuronales, cuerpos de Lewy (López-Miranda et al., 2012). La pérdida de neuronas se puede explicar a través de su neurotóxina iónica MPP+, que inhibe el complejo “I” en la cadena transportadora de electrones mitocondrial, originando la expresión de radicales libres y aumentando el estrés oxidativo. En este sentido, el tratamiento con resveratrol en ratones adultos, 3 horas previas a la administración de la neurotóxina MPP+, ejerce efectos neuroprotectores en las neuronas dopaminérgicas, regulando los niveles de ARNm y la expresión de proteínas de Bax (gen proapoptótico) y Bcl-2, un gen antiapoptótico (Bournival et al., 2009). En el trauma cerebral, se ha visto que la administración postraumática de resveratrol reduce el déficit motor y cognitivo en ratas adultas, además disminuyó el volumen de la lesión y preservó la integridad celular del hipocampo (Singleton et al., 2010). En ratas neonatales (P7) con lesión cerebral, el resveratrol mejoró la actividad locomotriz y exploratoria, además de reducir la ansiedad y mejorar la capacidad para reconocer objetos, lo cual se asoció con la disminución de la pérdida neuronal del hipocampo debido a la lesión (Sönmez et al., 2007). A pesar de que 30 los mecanismos específicos por los cuales el resveratrol ejerce este efecto neuroprotector aún no están claros, parecen relacionarse con sus propiedades antioxidantes y de captura de radicales libres (Sönmez et al., 2007; Aliev et al., 2008; Singleton et al., 2010). En resumen, la cúrcuma y el resveratrol son antioxidantes con un efecto neuroprotector en enfermedades neurodegenerativas como el Alzheimer y el Parkinson, en las cuales la producción de radicales libres agrava la progresión de los síntomas (Lim et al., 2001; Wu et al., 2006; Jang et al., 2007; López-Miranda et al., 2012). El EE se considera una emergencia neurológica que genera muerte neuronal aparentemente asociada con la producción de radicales libres. Además, los fármacos antiepilépticos pueden generar daño en órganos y sistemas (hiponatremia, hepatotoxicidad, alteraciones de la función tubular, teratogénesis, infecciones de las vías respiratorias superiores y leucopenia) por su consumo prolongado (Fricke-Galindo et al., 2018). Por lo que el estudio de estos dos antioxidantes naturales permitirá conocer, en primer lugar, si produce efectos protectores sobre las crisis epilépticas y, en segundo lugar, identificar si su administración crónica carece o produce alteraciones a nivel hepático y/o renal. 4.4. Riñón de la rata 4.4.1. Localización Se encuentra ubicado en el espacio retroperitoneal, en la parte posterior del abdomen. Ambos riñones están rodeados por una cápsula fibrosa firme que puede ser fácilmente diseccionada y eliminada del riñón (Krinke, 2000). 3.4.2. Características anatómicas En la rata adulta de 250 g en promedio, el riñón tiene un peso aproximado de 2 g y un volumen de 3.7 mL (Sharp y Villano, 2013). Es de color caoba, liso, con forma de frijol y están cercanos al eje dorsoventral (Dintzis y Treuting, 2012). En el lado 31 cóncavo del riñón se encuentra el hilio a través del cual los vasos (arteria renal, vena renal, vasos linfáticos) y los nervios pasan hacia el seno renal. Cada riñón está cubierto por tres capas de tejido. La cápsula renal, es una lámina lisa y transparente de tejido conectivo. Esta lámina sirve como barrera contra traumatismos y ayuda a mantener la forma del órgano. La capa intermedia o cápsula adiposa, es una masa de tejido adiposo que rodea la cápsula renal. La capa superficial o fascia renal es otra capa delgada de tejido conectivo denso e irregular que fija al riñón a las estructuras que lo rodean y a la pared abdominal. Esta capa es profunda con respecto al peritoneo. Un corte frontal del riñón muestra dos regiones, la superficial (corteza renal) y la profunda (médula renal). Las unidades funcionales del riñón son las nefronas. Cada riñón de rata se compone de aproximadamente 30 000 a 40 000 nefronas. Cada nefrona se compone de un corpúsculo renal, que contiene el glomérulo, y un túbulo. Los glomérulos son estructuras altamente vascularizados, cuya principal función es producir el ultrafiltrado, que también se denomina orina primaria. La función principal de los túbulos es modificar la orina primaria por reabsorción, secreción y concentración para producir la orina final, cuyo volumen es generalmente <1% del ultrafiltrado (Krinke, 2000). 4.4.3. Funciones del riñón Su principal función es excretar productos de desecho que son derivados del metabolismo de proteínas y regular la homeostasis de electrolitos y agua. Otras funciones importantes del riñón incluyen la regulación de la composición iónica a través de la excreción de potasio y magnesio, así como el metabolismo de calcio y fósforo; regulación del pH sanguíneo, mantenimiento de la osmolaridad de la sangre, regulación de la cantidad de glóbulos rojos a través de la producción y secreción de eritropoyetina, regulación de la concentración de glucosa en sangre, control de la presión arterial a través del sistema renina-angiotensina-aldosterona, la producción de renina, angiotensina II, prostaglandinas y cininas (Krinke, 2000). 32 4.4.4. Nefrotoxicidad La nefrotoxicidad es definida como la alteración de la estructura y/o función renal causada por sustancias exógenas o endógenas. El riñón es un órgano muy sensible a las sustancias tóxicas dada su gran vascularización y su propia función como depurador de sustancias. Ambos riñones reciben, aproximadamente, del 20% al 25% del gasto cardiaco, lo que representa un importante volumen de flujo plasmático renal (Lardies-Poza y Cisterne-Ballesta, 1995). Existen diferentes mecanismos por los cuales las sustancias tóxicas pueden causar lesiones en la función renal. Hay sustancias que afectan directamente a la célula alterando su permeabilidad, inhibiendo procesos enzimáticos o interfiriendo en la síntesis proteica. Otras sustancias que contribuyen a la nefrotoxicidad interfieren en la perfusión renal disminuyendo el flujo plasmático renal originando una lesión por isquemia. Algunos fármacos y agentes químicos están relacionados con nefropatías mediadas inmunológicamente con depósitos inmunoforéticos y respuesta de macrófagos, las cuales son poco frecuentes y requieren de una predisposición del sujeto (Lardies-Poza y Cisterne-Ballesta, 1995). El daño renal implica una rápida pérdida de la función renal, puede causar aumento de creatinina con caída del aclaramiento renal. La disminución drástica del aclaramiento renal plantea rápidamente el uso de la hemodiálisis como su tratamiento. La insuficiencia renal es potencialmente letal y revierte en forma gradual la homeostasis después de uno o varios días o semanas. Se puede presentar oliguria; cuando el daño es leve, el volumen urinario no disminuye o incluso puede aumentar. La falla renal produce un aumento progresivo de las concentraciones plasmáticas de fosfatos, potasio, iones hidrógeno y metabolitos nitrogenados como creatinina y nitrógeno ureico. La creatinina plasmática habitualmente se eleva una vez establecida la falla renal (Borgel et al., 2001). 4.4.5. Pruebas de función renal Las pruebas de función renal tienen como objetivo la detección precoz de las lesiones renales, localización anatómica del daño (pre renal, renal, postrenal, 33 glomerular, tubular) y cuantificar el daño del órgano comprometido. Algunas de estas pruebas van dirigidas a evaluar la función glomerular a través de la medida de la velocidad de filtración glomerular y, otras, a evaluar la función tubular (Martínez-Luna, 2015). La valoración del filtrado glomerular se ha considerado como el mejor parámetro de evaluación de la función renal, su medida constituye el reflejo de la masa renal funcionante. La concentración sérica de creatinina es la medida habitualmente utilizada por su rapidez y sencillez en la evaluación de la función renal. La valoración de la función renal se puede complementar principalmente con la determinación de urea, nitrógeno ureico en sangre (BUN) y glucosa en muestra sanguínea (Gómez-Carracedo y Baztán-Cortés, 2009). 4.4.6. Creatinina La creatinina es el anhídrido de la creatina, se forma en gran parte en el tejido muscular por deshidratación irreversible no enzimática de la fosfocreatina y pérdida de fosfato (Murray et al., 2010). Diariamente, entre un 1-2% de la creatina muscular se convierte a creatinina. Por lo tanto, la producción de creatinina es proporcional a la masa muscular. En condiciones normales, es filtrada libremente por el glomérulo y un 10-15% es secretado a nivel tubular. Debido a esta secreción tubular, puede aumentar hasta el 50% en la insuficiencia renal (García-Fernández et al., 2009). 4.4.7. Urea El amoniaco derivado principalmente del nitrógeno alfa amino de los aminoácidos, es potencialmente tóxico para los seres humanos. De esta manera, inicialmente los tejidos humanos lo eliminan mediante su conversión en glutamina para ser posteriormente transportado al hígado. En este órgano, la desaminación de la glutamina libera amoniaco, que luego es convertido de manera eficiente en compuesto no tóxico, rico en nitrógeno: la urea. La eficiente biosíntesis de urea es esencial para la conservación de la salud. En condiciones en las cuales la función hepática está seriamente comprometida, como en personas con cirrosis masiva o 34 hepatitis grave, el amoniaco se acumula en la sangre y conduce a signos y síntomas clínicos graves (Murray et al., 2010). 4.4.8. Nitrógeno ureico El nitrógeno ureico en sangre (BUN por sus siglas en inglés) es la cantidad de nitrógeno circulando en forma de urea en el torrente sanguíneo (Martínez-Luna, 2015). La urea es un compuesto nitrogenado, se produce en el ciclo hepático de la urea. Dos grandes procesos alteran la concentración de la urea en el suero; éstos son la tasa de síntesis de urea por los hepatocitos y la tasa de aclaración de la urea por los riñones. La tasa de aclaración renal depende de la tasa de filtración glomerular y de la tasa de resorción de urea por los túbulos renales. Las concentraciones de BUN se usan para evaluar la función renal basada en la habilidad del riñón de remover desechos nitrogenados de la sangre. En individuos sanos, la urea es filtrada del plasma por el glomérulo renal, una parte regresa a la sangre a través de los túbulos renales pero la mayoría se excreta en la orina. Si el riñón no está funcionando apropiadamente, no se remueve suficiente urea del plasma, llevando esta al aumento de los niveles de BUN (Mutis-Barreto y Pérez- Jiménez, 2005). Niveles elevados de BUN están asociados con bajos niveles en la presión sanguínea, hiponatremia y, las peores consecuencias clínicas, de fallo cardiaco (Kajimoto et al., 2016). 4.4.9. Glucosa La glucosa es un carbohidrato que está formado por seis átomos de carbono (Mutis- Barreto y Pérez-Jiménez, 2005). Su metabolismo oxidativo proporciona la mayor parte de la energía utilizada por el organismo, por lo que existen distintos mecanismos de control homeostático para mantener sus concentraciones constantes (Prieto y Yuste, 2010). La capacidad de la glucólisis para proporcionar ATP en ausencia de oxígeno tiene crucial significado biomédico porque permite al músculo esquelético trabajar con mucha eficiencia aun cuando la oxidación aerobia 35 se vuelva insuficiente, a la vez que los tejidos con capacidad glucolítica importante pueden sobrevivir a episodios de anoxia. La utilización de glucosa depende de la cantidad de insulina y glucagón que está siendo producida por el páncreas (Mutis- Barreto y Pérez-Jiménez, 2005). 4.5. Hígado de rata 4.5.1. Localización En un estudio realizado por Möller-Bredo y Vázquez-Odo (2011) de la anatomía del hígado de la rata, identificaron que está localizado sobre la cara caudal del diafragma extendiéndose a ambos lados del plano mediano desde el arco costal derecho e izquierdo. 4.5.2. Características anatómicas El hígado presenta las caras parietal de forma convexa y una cara visceral cóncava unida al estómago y parte craneal del duodeno. Está dividido en los lóbulos derechos (lateral y medial), izquierdos (lateral y medial), cuadrado (muy pequeño) y caudado el cual presenta los procesos caudado y papilar (subdividido en la parte dorsal y ventral), además de no tener vesícula biliar (Möller-Bredo y Vázquez- Odo, 2011). 4.5.3. Funciones del hígado Las células parenquimatosas hepáticas entran primero en contacto con aminoácidos, lípidos, carbohidratos, vitaminas, minerales y xenobióticos que son absorbidos a través del tracto gastrointestinal. Los nutrientes son metabolizados y distribuidos en la sangre y la bilis. La concentración de glucosa es regulada por el hígado, el glucagón estimula la degradación de glucógeno a glucosa (cuando los niveles de glucosa están reducidos) y la insulina promueve la formación de glucógeno a partir de glucosa (cuando los niveles de glucosa están elevados) en el hígado. Además, juega un papel importante en el metabolismo y almacenamiento 36 de vitaminas y minerales, especialmente hierro, cobre y zinc. El hígado, es la central que metaboliza los ácidos biliares, convierte colesterol en ácidos biliares y remueve ácidos biliares de la sangre proveniente de la vena porta y la arteria hepática. Además, posee diversos recursos para detoxificar o inactivar las substancias tóxicas provenientes del exterior o del organismo mismo, la de mayor importancia es la bilirrubina (Martín-Abreu y Martín-Armendáriz, 2008). La formación de bilis por el hígado ayuda a la absorción y digestión de nutrientes esenciales (Krinke, 2000). Los xenobióticos son metabolizados a través de dos tipos de reacciones, las reacciones metabólicas de fase I a través de oxidación, reducción o hidrólisis; y las reacciones de fase II a través de conjugación de xenobióticos. Los complejos inmunes que entran al hígado principalmente del bazo y endotoxinas provenientes del tracto gastrointestinal son fagocitados o inactivados principalmente por las células de Kupffer (Krinke, 2000). 4.5.4. Hepatotoxicidad El hígado es un órgano que se afecta en numerosos procesos inflamatorios presentes en infecciones víricas, toxicidad por fármacos y sus metabolitos. La hepatotoxicidad se define como la lesión o daño hepático causado por la exposición a un medicamento u otros agentes no farmacológicos (Tejada-Cifuentes, 2010). Dado que el hígado es el principal órgano implicado en el metabolismo de nutrientes, fármacos y otros xenobióticos potencialmente tóxicos que deben atravesarlo antes de alcanzar el torrente sanguíneo y otros tejidos, lo hace particularmente susceptible a los fenómenos de toxicidad química (Tejada- Cifuentes, 2010). El número de sustancias ajenas al organismo con actividad biológica capaces de inducir enfermedad hepática es muy amplio, en la actualidad más de 1,100 fármacos están implicados en episodios de hepatotoxicidad, excluyendo drogas de abuso y remedios herbolarios (Biour et al., 2000). El daño hepático varía conforme a su dosis en dos tipos, el agudo que corresponde a los efectos de una dosis única y muy elevada de una sustancia; y la crónica que dependerá de la frecuencia y la cantidad de la dosis. El daño hepático tanto agudo o crónico a menudo se asocia 37 con la falla renal o bien a una faceta del daño sistémico por el tóxico. Las manifestaciones clínicas habitualmente se presentan de 24 a 36 horas en el caso de exposiciones agudas, y de 3 a 6 meses por exposiciones crónicas, donde se produce un incremento de la función hepática, es decir, de sus enzimas hepáticas (transaminasas y fosfatasa alcalina), así como de otros factores como el aumento de bilirrubina y disminución de la protrombina (Borgel et al., 2001). 4.5.5. Pruebas de funcionamiento hepático Las pruebas de función hepática son útiles para detectar la presencia de hepatopatías, distinguir entre los diferentes tipos de trastornos del hígado y valorar la magnitud de una lesión hepática conocida. Algunas de ellas no son específicas y pueden relacionarse con otras situaciones patológicas distintas de las enfermedades hepáticas; además, debe tenerse en cuenta que los rangos de normalidad de estas pruebas corresponden a los valores que tienen el 95% de individuos sanos. Se pueden clasificar las pruebas hepáticas en tres grupos: pruebas indicativas de la existencia de una enfermedad hepática (aunque carentes de completa especificidad), pruebas que valoran la alteración global o selectiva de algunas funciones hepáticas, y pruebas utilizadas en el diagnóstico de las enfermedades hepatobiliares (Prieto y Yuste, 2010). Las pruebas de funcionamiento hepático están integradas por transaminasas, fosfatasa alcalina, gamaglutamil transferasa, bilirrubina, proteínas totales y albúmina, que dan información acerca de la salud integral del hígado. 4.5.6. Transaminasas Son enzimas que transfieren un aminoácido a un cetoácido aceptor para dar lugar a aminoácidos distintos de los originales. En el hígado se han detectado más de 60 reacciones de transaminación (Prieto y Yuste, 2010), pero las únicas transaminasas con valor clínico son alanina aminotransferasa (ALT, conocida también como transaminasa glutámico-pirúvica sérica o TGP) y la aspartato 38 aminotransferasa (AST, conocida también como transaminasa glutámico- oxalacética sérica o TGO). La AST se encuentra en el hígado, músculo cardiaco, músculo esquelético, riñones, cerebro, páncreas, pulmones, leucocitos y eritrocitos, en orden decreciente de concentración. La ALT está presente en su mayor concentración en el hígado y es una prueba más sensible y específica del daño hepatocelular (Rajender y William, 2005). La AST está constituida por dos isoenzimas, una citoplasmática y otra mitocondrial, mientras que la ALT es exclusivamente citoplasmática (Prieto y Yuste, 2010). La mayoría de las transaminasas son eliminadas por el sistema reticuloendotelial (Rajender y William, 2005). 4.5.7. Fosfatasa alcalina (ALP) Corresponde a un grupo de enzimas presentes en diversos tejidos y órganos que incluyen: hígado, hueso, intestino, riñón, placenta, leucocitos y diversas neoplasias. Cataliza la hidrólisis de un gran número de ésteres orgánicos de fosfato, óptimamente con un pH alcalino y, mediante esta reacción, se generan fosfatos inorgánicos y radicales orgánicos. Tiende a incrementar en tejidos que experimentan un estímulo metabólico, de ahí el aumento en fosfatasa alcalina durante la adolescencia y el embarazo (Rajender y William, 2005). Las fuentes más importantes de fosfatasa alcalina sérica son el hígado y los huesos (Prieto y Yuste, 2010). 4.5.8. Gammaglutamil transferasa (γ-GT) Cataliza la transferencia de grupos gammaglutamil de un péptido a otro o de un péptido a un aminoácido. El tejido en donde se encuentra en mayor cantidad esta enzima es en el hígado, seguido del páncreas, el bazo y el pulmón. En las células se localiza en las membranas, fundamentalmente del retículo endoplásmico liso, en los microsomas, en la fracción soluble del citoplasma y en los conductillos biliares 39 (Prieto y Yuste, 2010). La concentración de γ-GT en el plasma está aumentada siempre que exista colestasis, es un indicador muy sensible de alteración hepática. En la lesión hepática aguda, los cambios en la concentración de γ-GT en el plasma son paralelos a los de las aminotransferasas (Moore y Persaud, 2004). 4.5.9. Bilirrubina La bilirrubina se forma después de la degradación del grupo hemo proveniente de la hemoglobina de eritrocitos senescentes y otras hemoproteínas, como citocromos, catalasa, peroxidasa, pirrolasa y mioglobina. La degradación del grupo hemo y posterior formación de bilirrubina es catalizada por dos enzimas, una microsomal y un citosólica: la hemooxigenasa y la biliverdina reductasa, respectivamente. La biliverdina obtenida de la degradación del grupo hemo es convertida a bilirrubina circulante por la enzima biliverdina reductasa. La bilirrubina circulante es transportada por medio de su unión reversible y no covalente con la albúmina, la fracción resultante se le denomina bilirrubina indirecta o no conjugada (López- Velázquez, 2012). Una o varias proteínas transportadoras captan la bilirrubina y la transportan al interior del hepatocito, donde se conjuga con una o dos moléculas de ácido glucorónico mediante la enzima UDP-GT (bilirrubina uridinofosfato glucoroniltransferasa) para formar monoglucorónidos y diglucurónidos. La bilirrubina conjugada o directa es hidrosoluble, lo que le permite pasar a la bilis y, a continuación, al intestino, donde es transformada por la microbiota intestinal en urobilinógeno y estercobilina. El urobilinógeno es reabsorbido en parte y excretado por la orina como urobilina (Prieto y Yuste, 2010). El incremento de las concentraciones plasmáticas de las bilirrubinas (total, directa e indirecta) puede deberse a anormalidades en la formación, transporte, metabolismo y excreción de la bilirrubina (Baynes y Dominiczak, 2006; Ruíz-Reyes y Ruíz-Argüelles, 2010). 40 4.5.10. Proteínas totales Las proteínas plasmáticas, componente fundamental del plasma, tienen diversas e importantes funciones: la presión oncótica del plasma, intervienen como sistema tampón en el equilibrio ácido-base, sirven de transporte para muchas sustancias endógenas y exógenas (fármacos), algunas son reactantes de fase aguda y otras son parte de la respuesta humoral (anticuerpos) contra agentes infecciosos. En clínica se puede observar tanto hiperproteinemias como hipoproteinemias debidas a incrementos o disminución de las diferentes fracciones de proteínas. Existe hiperproteinemia en los siguientes procesos: plasmocitoma, macroglobulinemia, kala-azar, linfogranuloma, cirrosis esplenomegálicas, endocarditis lenta. Se ha encontrado una variación ligera o nula cuando se presenta alguno de los siguientes procesos: inflamaciones, infecciones, neoplasias, hepatitis, cirrosis hepática y neoplasias. Se ha reportado hipoproteinemia en los siguientes procesos: síndrome nefrótico, neoplasias digestivas, esteatorreas, enfermedades consuntivas y carenciales, cirrosis hepática de larga evolución (Prieto y Yuste, 2010). 4.5.11. Albúmina Una fracción de importancia clínica de las proteínas totales es la albúmina, proteína predominante fijadora de hierro, sintetizada en el hígado. Funciona como proteína transportadora inespecífica, fija ácidos grasos, ácidos biliares y compuestos exógenos. Asimismo, suministra la presión oncótica de suero (Rajender y William, 2005), por lo que su disminución origina el desplazamiento del líquido del espacio intravascular al extravascular y la formación de edema. No se conoce una hiperalbuminemia en términos absolutos, aunque pueden aparecer aumentos relacionados en los casos de agammaglobulinemia. En los casos de deshidratación grave puede apreciarse una falsa hiperalbuminemia debido a la hemoconcentración. Por otro lado, se puede presentar hipoalbuminemia en los siguientes casos: defecto de síntesis debido a insuficiencia hepática, cuando hay desnutrición calórico-proteica por déficit de ingesta o por malabsorción intestinal, 41 enfermedades inflamatorias crónicas o tumorales en las que se suma la anorexia progresiva con un estado hipercatabólico, pérdidas renales cuando la pérdida de proteínas por orina excede la capacidad de síntesis hepática, pérdidas digestivas, enteropatías pierde proteínas, pérdidas cutáneas por quemaduras o en casos de heridas extensas (Prieto y Yuste, 2010). 4.6. Citometría Hemática Completa La biometría hemática completa, o citometría hemática completa como también se le conoce, es el examen de laboratorio de mayor utilidad y más frecuentemente solicitado por el clínico. Esto es debido a que en un solo estudio se analizan tres líneas celulares completamente diferentes: eritroide, leucocitaria y plaquetaria, que no sólo orientan a patologías hematológicas; sino también a enfermedades de diferentes órganos y sistemas. De tal forma que los parámetros hematológicos que comprenden una citometría hemática completa son: 1) Fórmula roja integrada por el recuento de eritrocitos, cuantificación de hemoglobina, determinación del hematocrito, VCM, HCM, CMHC, 2) Fórmula blanca integrada por el recuento de leucocitos y recuento diferencial de leucocitos, y 3) Recuento de plaquetas. (Kjeldsberg, 1994; Aquino, 2008). Serie roja (eritroide): se evalúa tanto por la cantidad de eritrocitos como por su contenido de hemoglobina. Es importante tomar en cuenta que estos parámetros varían de acuerdo con la altura sobre el nivel del mar, la edad y el género del paciente. Por otra parte, los índices eritrocitarios que indican el contenido de hemoglobina por eritrocito y el tamaño de cada uno de ellos, son datos importantes que orientan a las posibles etiologías en pacientes con anemia; estos valores se realizan en una forma muy exacta calculados en equipos automatizados. La hemoglobina es la proteína contenida en el eritrocito; su principal función es el transporte de O2 /CO2 de los pulmones a los tejidos y viceversa. En el adulto sano existen de 4.62 a 5.2 × 1012/L de eritrocitos y representan aproximadamente 45% del volumen sanguíneo circulante cuando se centrifuga la sangre; la proporción que estos guardan con el plasma se conoce como hematocrito. La hemoglobina y el 42 hematocrito variarán de acuerdo con la edad. Conocer el tamaño de cada eritrocito y su contenido de hemoglobina se logra con los índices eritrocitarios (Kjeldsberg, 1994): Volumen corpuscular medio: indica el tamaño y capacidad del eritrocito, y se mide en femtolitros (fL). De acuerdo con el tamaño permite clasificar como normocítica, microcítica o macrocítica. Hemoglobina corpuscular media: indica la cantidad de hemoglobina contenida en un eritrocito y se expresa en picogramos (pg). Concentración media de hemoglobina corpuscular: es el promedio de la concentración de hemoglobina en 100 mL de eritrocitos y se expresa en g/dL. Tanto la hemoglobina corpuscular media como la concentración media de hemoglobina corpuscular permiten clasificar a los eritrocitos como normocrómicos, hipocrómicos, o hipercrómicos, aunque estos últimos excepcionalmente serán informados. Amplitud de distribución eritrocitaria: representa el coeficiente de variación del volumen de los eritrocitos y es reportado en porcentaje (Villarrubia y Reverter, 2007). Reticulocitos: son eritrocitos jóvenes que contienen aún restos de retículo endoplásmico en su citoplasma. Son discretamente más grandes que los eritrocitos maduros en la tinción y sólo se pueden identificar en forma exacta con tinciones supravitales. De mayor utilidad es conocer el número de reticulocitos corregido en relación con el hematocrito de acuerdo con la siguiente fórmula: hematocrito real x %reticulocitos informados /hematocrito ideal (Kjeldsberg, 1994). La forma normal del eritrocito es la de un disco bicóncavo de aproximadamente 6 micras de diámetro; en algunas condiciones patológicas, como la deficiencia de hierro, los eritrocitos pueden ser muy pequeños (microcitosis) o de un tamaño considerablemente mayor, como en la anemia megaloblástica (macrocitosis). Cuando estas variaciones son identificadas en el frotis de sangre periférica se denomina anisocitosis. Por otra parte, podemos identificar alteraciones 43 en la forma: esquistocitos, drepanocitos, ovalocitos, etc., que son informados como poiquilocitosis, por lo que es importante que en un paciente con anemia, cuando se informa anisocitosis o poiquilocitosis, se debe realizar una revisión cuidadosa del frotis de sangre periférica que será de gran ayuda para orientar el diagnóstico etiológico (Terol y García, 2007). Serie leucocitaria: los leucocitos son las células nucleadas de la sangre; incluyen a los neutrófilos segmentados y en banda, monocitos, eosinófilos y basófilos que forman parte de la inmunidad innata de cada individuo. Los linfocitos corresponden a las células que participan en la inmunidad adaptativa. En el niño la distribución de los leucocitos varía con la edad, pero es importante recordar que más que el porcentaje en la biometría hemática, deben tomarse en cuenta los valores absolutos de cada uno de ellos; así, los neutrófilos absolutos en los primeros seis meses de vida deben ser superiores a 1,000/mm3, mientras que posterior a esta edad los deberemos encontrar por arriba de 1,500/ mm3. En cuanto a los linfocitos en la circulación encontraremos un mínimo de 1,000/mm3, que corresponden a linfocitos B y T, aunque morfológicamente es imposible distinguirlos (Terol y García, 2007). Los procesos infecciosos locales o sistémicos son la causa principal de modificaciones en el número total y diferencial de leucocitos. La leucocitosis es la elevación de leucocitos totales en la circulación; una cuenta total por arriba de 30 × 103 se conoce como reacción leucemoide, en la que sólo se identifican formas maduras en la circulación. Cuando la leucocitosis es secundaria a infecciones bacterianas el predominio es de neutrófilo y puede haber un incremento de bandas; en cambio, ante la presencia de infecciones virales tiende a aparecer un marcado incremento de linfocitos. La mononucleosis infecciosa es el ejemplo típico de reacción leucemoide con incremento de linfocitos y aparición de linfocitos atípicos. En forma paradójica, algunas infecciones pueden asociarse a leucopenia; la bacteria más frecuentemente asociada con neutropenia es la causada por Salmonella. Las enfermedades hematológicas malignas son una causa frecuente de leucocitosis/leucopenia. En estos casos es necesaria una revisión cuidadosa del frotis de sangre periférica en donde se demostrará neutropenia y con frecuencia 44 podemos encontrar células inmaduras, blastos, asociado a disminución de la hemoglobina y de las plaquetas. Deficiencias nutricionales, estrés, drogas, etc., son problemas médicos que pueden causar modificaciones en el número de neutrófilos (Kjeldsberg, 1994; Terol y García, 2007; Aquino, 2008). Serie plaquetaria: la tercera línea celular evaluada en la biometría hemática es la de plaquetas. A diferencia de lo que sucede con eritrocitos y leucocitos, las plaquetas tienen un número constante a lo largo de la vida que varía entre 150-450 × 109 /L, miden de 1-3 mm/L; los equipos automatizados utilizados en la actualidad proporcionan además el volumen plaquetario medio que va de 5-12 femtolitros (fL). Las plaquetas circulantes simulan un disco oblongo; son fragmentos anucleados del citoplasma de los megacariocitos presentes en la médula ósea, que sólo contienen algunas mitocondrias, glucógeno y gránulos específicos importantes para la coagulación. Las alteraciones numéricas
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