Fármacos anestésicos pediátricos comunes causan daño cerebral y problemas de aprendizaje y memoria en ratas lactantes

St. Louis, 01 de febrero, - Un equipo de investigadores de la Universidad de Virginia Health System y Escuela Universitaria de Medicina de Washington en St. Louis ha encontrado que los fármacos comúnmente utilizados para anestesiar a los niños puede causar daño cerebral y largo plazo de aprendizaje y la memoria perturbaciones en ratas infantiles. Los investigadores informan sobre sus hallazgos en la edición del 01 de febrero de la revista Journal of Neuroscience.

"Con frecuencia realizamos procedimientos quirúrgicos en los niños, incluyendo a los bebés prematuros, y esos procedimientos han vuelto cada vez más complejo y toma más tiempo para llevar a cabo", dice el autor principal del estudio Vesna Jevtovic-Todorovic, MD, profesor asociado de anestesiología en la Universidad de Virginia Health Sistema. "Eso significa que muchos pacientes pediátricos están siendo expuestos a las drogas anestésicas más frecuencia y por períodos más largos de tiempo. Nuestros resultados sugieren que podría ser problemático ".

Anteriormente, Jevtovic-Todorovic fue la Escuela Universitaria de Medicina de Washington en St. Louis, donde se encuentra el resto del equipo de investigación. Los investigadores anestesiaron ratas 7 días de edad, con una combinación de tres fármacos - midazolam, óxido nitroso e isoflurano - de uso común en la cirugía pediátrica.

Como los animales se recuperaron de la anestesia, los investigadores los dividieron en tres grupos: un grupo se sacrificó al día siguiente y sus cerebros examinados, un segundo grupo creció en alrededor de un mes y un tercer grupo creció hasta la edad adulta. Los dos últimos grupos se ensayaron para efectos de la anestesia sobre el aprendizaje y la memoria. Los miembros del equipo de investigación también registraron la actividad eléctrica en el hipocampo, una estructura cerebral conocida por su importancia en el aprendizaje y la memoria.

"Estas ratas infantes fueron anestesiados durante el período de crecimiento acelerado del cerebro llamada la sinaptogénesis, la cual tiene una duración de las primeras semanas de vida en ratas, pero en humanos se extiende desde el tercer trimestre del embarazo hasta las 3 de la edad", dice el investigador principal John W. Olney, MD, el Profesor John P. Feighner de Neuropsicofarmacología de la Escuela Universitaria de Medicina de Washington en St. Louis. "Durante este período, las células nerviosas en el cerebro hacen conexiones entre sí y forman grandes redes. Pero si algo interfiere con ese proceso, las células están programadas para matar a sí mismos ".

En este estudio, el equipo encontró la muerte celular moderadamente grave había ocurrido en varias regiones del cerebro en cada cerebro examinado. Esto incluyó las regiones del cerebro implicadas en el aprendizaje y la memoria, como el hipocampo.

Además, las ratas expuestas a la anestesia en la infancia tenían déficits de aprendizaje y memoria significativas, tanto en 1 mes de edad y en la edad adulta. Las ratas se pusieron a prueba en varios tipos de laberintos que los científicos conductuales comúnmente utilizan para evaluar el aprendizaje y la memoria. En todas estas pruebas, las ratas que habían sido anestesiados en la infancia fueron significativamente peores que las que no se había dado la combinación estándar de drogas anestesia.

Los investigadores también examinaron cortes de cerebro del hipocampo de meses de edad ratas. Se corrieron las corrientes eléctricas a través de esas porciones para inducir un proceso conocido como la potenciación a largo plazo (LTP), que se cree que ocurre durante la formación de aprendizaje y la memoria. Secciones de cerebro de ratas que habían sido anestesiados con el "cóctel" de tres fármacos tenían menos actividad LTP de lo normal.

"En cada parte de este estudio, encontramos esencialmente lo que esperábamos", dice Jevtovic-Todorovic. "Una vez que nos habían confirmado la muerte celular, que habría esperado anomalías de comportamiento, y nos encontramos con aquellos que las ratas se convirtieron en la edad adulta. En los experimentos electrofisiológicos, también encontró evidencia de trastornos en los circuitos neuronales del hipocampo, la región del cerebro que, a través de esos circuitos, juega un papel importante en el aprendizaje y la memoria ".

El equipo también encontró que las ratas parecían comportarse de forma normal en la mayoría de otras maneras, y no había señales externas de daño cerebral.

"Esto es importante porque si el daño cerebral similar había ocurrido en un bebé humano, parece que no habría ningún signos evidentes de que el fin de avisar a ella", dice Olney.

Este estudio se ajusta junto con una línea de investigación que ha identificado repetidamente una relación entre ciertas clases de fármacos que inhiben la actividad de las células nerviosas y el daño al cerebro en desarrollo. Los fármacos anestésicos trabajan en una de dos maneras, ambos de los cuales inhiben la actividad de las células nerviosas: o inhiben la neurotransmisión excitatoria en el cerebro o que mejoran la neurotransmisión inhibitoria.

El sistema excitatorio que estimula las células nerviosas es lo que los científicos llaman el sistema de transmisor glutamato NMDA. En 1998, Jevtovic-Todorovic descubrió que el óxido nitroso de drogas, o gas de la risa, actúan inhibiendo el sistema glutamato NMDA. Otro fármaco anestésico conocido como Ketamina, también funciona al inhibir el sistema glutamato NMDA.

Otros fármacos anestésicos funcionan al aumentar la actividad inhibidora del GABA (Gamma Amino ácido butírico). GABA es el principal transmisor inhibidor en el cerebro.

En una investigación relacionada, Olney y sus colegas en Alemania demostraron que cuando el cerebro en desarrollo está expuesta a los fármacos que bloquean la actividad del glutamato NMDA, las células nerviosas en el cerebro se suicidan. También encontraron que los fármacos que aumentan la actividad de GABA pueden causar que las células nerviosas en el cerebro en desarrollo de la auto-destrucción.

Los resultados por encima de ellos llevó a estudiar el alcohol, que es conocido para bloquear la actividad de glutamato NMDA y también para mejorar la actividad de GABA. Ellos encontraron que el alcohol desencadena poderosamente suicidio de las células nerviosas en el cerebro en desarrollo, proporcionando una explicación probable para los trastornos de aprendizaje y memoria asociados con el síndrome de alcoholismo fetal humano. Más recientemente, Olney y colegas demostraron que el bloqueo de los canales de sodio fármacos utilizados en medicina pediátrica para administrar la epilepsia también causar el suicidio de las células nerviosas en el cerebro de rata lactante.

"En todos estos estudios, se ha encontrado que los fármacos que mejoran la inhibición GABA o que la excitación glutamato inhibición pueden desencadenar el suicidio celular masiva en el cerebro en desarrollo", dice Olney. "Si pones las células nerviosas a dormir cuando se supone que deben estar haciendo conexiones, interfiere con su tiempo, y las células nerviosas están programadas para suicidarse si no hacen sus conexiones a tiempo."

Parte de la razón células están programadas para autodestruirse es que no hay redundancia incorporada en el sistema. Un bebé nace con un número excesivo de células nerviosas, y algunos la muerte celular es normal en el cerebro en desarrollo. Pero el equipo de Olney ha encontrado que cuando las drogas interfieren con la célula y se pone a dormir cuando se está tratando de hacer las conexiones, la tasa de suicidios se eleva a proporciones anormalmente altas.

Estudios previos realizados por estos investigadores han ayudado a explicar cómo el abuso de ciertas drogas, incluyendo el alcohol, puede dañar el cerebro en desarrollo. Pero en el presente estudio por Jevtovic-Todorovic y sus colegas, los investigadores encontraron que los medicamentos usados ??comúnmente en la anestesia pediátrica también pueden dañar el cerebro en desarrollo.

Según Olney, este es un serio dilema, porque la anestesia es necesaria para hacer la cirugía, y la cirugía es la única opción para algunos niños con problemas que amenazan la vida.

"Pero algunos de la cirugía pediátrica es electiva," dice Olney. "A la luz de estos hallazgos, yo recomendaría que si la cirugía realmente no tiene que realizarse temprano en la vida, sería prudente que posponerlo."

Los investigadores también sugieren que algunos procedimientos quirúrgicos pueden no requerir anestesia general, o en algunos casos la duración de la anestesia general podrían reducirse. También dicen que la práctica común de mantener a recién nacidos sedados de forma continua en las unidades de cuidados intensivos pediátricos cuidado debe ser evaluado con el fin de minimizar el daño potencial de los medicamentos sedantes.