PROTOCOLO DE EXPERIMENTO: EFECTO DE ANESTÉSICOS LOCALES SOBRE LA VELOCIDAD DEL POTENCIAL DE ACCIÓN GENERADO EN

LOMBRIZ DE TIERRA.

Introducción.

La farmacología es una ciencia experimental por excelencia. Los métodos utilizados para evaluar la seguridad y la eficacia de los fármacos utilizan sistemas biológicos que van desde fragmentos celulares o macromoléculas aisladas hasta poblaciones enteras. En gran parte del proceso de investigación farmacológica se utilizan animales de laboratorio íntegros. Sin embargo, la creciente sensibilidad respecto a la práctica de la experimentación en animales en la investigación y en la enseñanza de las Ciencias Biomédicas, y la búsqueda de enfoques nuevos en los aspectos prácticos de la misma son parte de un debate actual.

Se plantea el reemplazo de los animales en experimentación por otros métodos como los estudios in vitro con líneas celulares, organismos inferiores, insectos, crustáceos o peces en etapa temprana.

En este laboratorio, se obtendrán registros de los potenciales de acción de una lombriz de tierra anestesiada (Lumbricus spp.). Se va a examinar el potencial umbral y la velocidad de conducción del nervio.

Objetivos:

Que el alumno sea capaz de:

• Describir la respuesta de todo o nada de un axón.• Determinar la velocidad de conducción nerviosa.• Comprender la naturaleza bidireccional de potenciales de acción provocados eléctricamente en un nervio.

Marco Teórico:

En la célula en reposo, la permeabilidad de la membrana al potasio (PK) es mayor que su permeabilidad al sodio (PNA). Estimulación, como la actividad sináptica procedentes de otras células nerviosas, pueden despolarizar (hacer menos negativo) de la membrana celular. Los canales de sodio en la membrana celular son sensibles a la despolarización de la membrana y responden mediante la apertura, lo que aumenta la permeabilidad de la membrana al sodio. Si la despolarización alcanza o excede un cierto nivel (umbral), se produce un potencial de acción. Los potenciales de acción se desarrollan debido a un ciclo de

realimentación, positiva. Como la permeabilidad de la célula a los aumentos de sodio, aumenta la conductancia de sodio, y el aumento de la conductancia de sodio conduce a una mayor despolarización de la membrana. A medida que aumenta la despolarización, la permeabilidad de sodio aumenta de nuevo, y los canales más sensibles al voltaje abiertos. Con más canales abiertos, la conductancia de sodio y aumento despolarización de la membrana hasta que el potencial de la membrana alcanza el potencial de equilibrio para el sodio.

Metodología

Fundamento del Método

Materiales y equipo

*Equipo LAB TUTOR 20T. Computadora con entrada USB 2.0*Materiales• Lombriz de tierra de al menos 60 mm de longitud• Un pequeño plato (placa de Petri o similar)• Etanol 15%  •Pañuelos de papel• 1 jeringa de plástico 5ml

Configuración del equipo

Potenciales evocados y Velocidad de conducción

Fig.1 Fig. 2

Fig. 3

Fig. 4

Fig. 5

Fig. 6

Resultados.1. Graficas. Encontrar el Umbral

*200 mV de estimulo y respuesta de 0.75mV

*250mV de estimulo y 0.45mV de respuesta

Fig. 7

*300mV de estimulo y respuesta de 0.85mV de respuesta

*400 mV de estimulo y 0.80mV de respuesta

*500mV de estimulo y 0.85mV de respuesta

* 1V de estimulo y 2mV de respuesta

* 1V de estimulo y 2mv de respuesta

* 1.75V de estimulo y 0.35mV de respuesta

* 1.75V de estimulo y 0.145mV de estimulo

* 1V de estimulo y 0.60mV de estimulo. Adición de 1ml de Lidocaína 20mg/ml

* 2 minutos después de la adición de lidocaína

* 3 minutos después de la adición de lidocaína

* 10 minutos después de la adición de lidocaína

Velocidad de conducción

* Estimulo de 2V y respuesta de 1.55mV. Velocidad de respuesta de 0.50ms

* Estimulo de 2V y respuesta de 1.75mV con una velocidad de conducción de 0.50ms

* 2mV de estimulo y 0.3mv de estimulo con una velocidad de 0.40ms. Con adición lidocaína 20mg/ml

* 2mV de estimulo y 0.3mv de estimulo con una velocidad de 0.40ms. Con adición lidocaína 20mg/ml

* 2mV de estimulo y 0.3mv de estimulo con una velocidad de 0.40ms. Con adición lidocaína 20mg/ml

* 2mV de estimulo y 0.12mv de estimulo con una velocidad de 0.40ms. Con adición lidocaína 20mg/ml

* Estimulo de 2V y respuesta de 2mV con una velocidad de conducción de 0.60ms, 5 minutos después de la adición de lidocaína 20mg/ml

* Estimulo de 2V y respuesta de 2mV con una velocidad de conducción de 0.50ms, 10 minutos después de la adición de lidocaína 20mg

/ml

Análisis de resultados

La causa del potencial de acción es el intercambio de iones a través de la membrana celular. Primero, un estímulo abre los canales de sodio. Dado que hay algunos iones de sodio en el exterior, y el interior de la neurona es negativo con relación al exterior, los iones de sodio entran rápidamente a la célula.

Los potenciales de acción se desencadenan cuando una despolarización inicial alcanza un umbral. Este potencial umbral varía, pero normalmente está en torno a –55 a –50 milivoltios sobre el potencial de reposo de la célula, lo que implica que la corriente de entrada de iones sodio supera la corriente de salida de iones potasio. El flujo neto de carga positiva que acompaña los iones sodio despolariza el potencial de membrana, desembocando en una apertura de los canales de sodio, dependientes de voltaje. Estos canales aportan un flujo mayor de corrientes iónicas hacia el interior, aumentando la despolarización en una realimentación positiva que hace que la membrana llegue a niveles de despolarización elevados.

En este caso el rango de voltajes trabajados para encontrar el potencial de acción fue de 200mv a 2V pasando de los cuales de 200 a 750mv no se observa una respuesta significativa lo que nos hace pensar que con estos estímulos no fue

posible alcanzar el umbral de excitación. A partir de estímulos de 1V a 1.5V se observa un repunte positivo de hasta 2mV de respuesta lo que nos hace pensar que con estimulo de 1V se alcanza el umbral, por esta razón el potencial con el que se trabajo fue con 1V de estimulo. Al trabajar con estímulos superiores a 1.75 se observo respuestas más bajas que con estímulos de 1V.

Al experimentar con adición de lidocaína y estímulos de 1V se nota una disminución significativa en la respuesta, en condiciones normales bajo los mismos parámetros se obtuvo una respuesta de 2mv y después con la adición de lidocaína 20mg/ml la respuesta fue de 0.6mV, a los 2 minutos fue de 1mv a los 2 fue de 1.3mv y a los 10 minutos después de la adición fue de 2mv.

En cuanto a la velocidad de conducción los resultados obtenidos en condiciones normales con estimulo de 2V fueron de 0.50ms, al añadir lidocaína (1mL 20mg/mL) se observaron velocidades de 0.40ms.

Conclusiones

El umbral de excitación se alcanzo aplicando un estimulo de 1V. Después de la adición de 1ml de lidocaína se observa claramente una disminución en la respuesta de 2mv a 0.60mv por lo que se puede concluir que la lidocaína aumenta el umbral de excitación por esa razón es que se necesitaría un estimulo mayor para provocar una respuesta.

En cuanto a la velocidad de conducción esta no varió significativamente pues en condiciones normales las velocidades obtenidas fueron de 0.50ms y con la adición de lidocaína fueron de 0.40 a 0.50ms lo que nos hace suponer que la lidocaína a concentración de 20mg/ml no tiene efecto sobre la velocidad de conducción solo en el umbral.

Estos resultados eran esperados ya que la lidocaína al ser un fármaco cuyo mecanismo de acción es evitar la despolarización de la membrana debe aumentar el umbral para que el efecto no se alcance.

Es posible mediante este modelo experimental evaluar varios fármacos para comprobar el efecto que tienes sobre el potencial de acción o sobre la velocidad de conducción de las membranas

Referencias bibliográficas

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5. P. Lorenzo, A. Moreno, Et. Al. Velázquez Farmacología Básica y Clínica. 18ª Ed. Buenos Aires; Madrid: Médica Panamericana, 2008

6. NORMA Oficial Mexicana NOM-059-SEMARNAT-2010, Protección ambiental-Especies nativas de México de flora y fauna silvestres-Categorías de riesgo y especificaciones para su inclusión, exclusión o cambio-Lista de especies en riesgo

7. Mendoza N. Farmacología médica. México: Editorial Médica Panamericana; 2008.