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Title in Portuguese: O citrato de sildenafil (viagra®) inibe a motilidade gastrintestinal em ratos acordados e anestesiados e a contratilidade in vitro de tiras isoladas de duodeno de ratos ex vivo
Title: Sildenafil Citrate (Viagra®) inhibits gastrintestinal motility in awake and anesthetized rats and the in vitro rat-isolated duodenum straps contraction ex vivo
Author: Graça, José Ronaldo Vasconcelos da
Advisor(s): Santos, Armenio Aguiar dos
Keywords: Motilidade Gastrointestinal
Esvaziamento Gástrico
Issue Date: 2005
Citation: GRAÇA, R. V. (2005)
Abstract in Portuguese: Estudamos o efeito do citrato de sildenafil (Viagra®), vasodilatador largamente utilizado na terapêutica da disfunção erétil, sobre o comportamento motor do trato gastrintestinal (TGI) de ratos Wistar. Para tanto, utilizamos 175 animais machos, pesando entre 200 a 350g, distribuídos nos quatro seguintes grupos de estudo: efeitos do citrato de sildenafil sobre o i) esvaziamento gástrico (EG) e os trânsitos gastrintestinal (GI) e ii) intestinal de líquido em ratos acordados; iii) a complacência gástrica de ratos anestesiados e iv) a contratilidade de tiras isoladas do duodeno de ratos ex vivo. i) Avaliamos, em 64 ratos acordados sob jejum e livre acesso à água por 24h, o efeito da injeção (0,2mL; e.v.) de sildenafil (4mg/Kg) ou veículo (HCl 0,01N) sobre o EG e o trânsito GI de líquido, bem como sobre a pressão arterial (PA). Mediante gavagem, 1,5mL da refeição-teste (vermelho de fenol - 0,5mg/mL em glicose a 5%) foi injetada no estômago. Depois de 10, 20 ou 30min, sacrificamos os animais e, após laparotomia, obstruímos o piloro, o cárdia e o íleo terminal. Removemos e dividimos o TGI em: estômago e segmentos consecutivos do intestino delgado (40% iniciais; 30% mediais e 30% terminais). Após o processamento destas porções viscerais, determinamos as absorbâncias das amostras a 560nm. A retenção fracional de vermelho fenol em cada segmento permitiu o cálculo do EG e trânsito GI. Em um grupo separado de animais, a PA foi monitorada continuamente por meio de um sistema digital de aquisição de dados durante 20min antes e 30min após o tratamento com sildenafil ou diluente. Comparado ao grupo controle, houve aumento significativo da retenção gástrica (44,2±2,0 vs 53,2±2,1; 25,4±1,3 vs 37,3±1,6; 20,9±2,5 vs 32,5±2,9%) nos animais tratados com sildenafil e sacrificados aos 10, 20, ou 30min, respectivamente, bem como retarde significativo no trânsito GI. Embora o sildenafil tenha provocado hipotensão, a PA retoma níveis basais logo após 10min. O pré-tratamento com omeprazol (bloqueador da secreção ácida estomacal) não modificou o efeito do sildenafil sobre os valores de retenção gástrica e intestinal nem nos níveis de PA. ii) Noutros animais (n=44), sob jejum de 24h e dotados previamente (3d) de uma cânula crônica no bulbo duodenal, estudamos o efeito do sildenafil sobre a progressão ao longo do intestino delgado de uma refeição teste (10MBq de Tecnécio ligado a fitato e diluído em 1mL de salina 0,9%). Decorridos 20, 30 ou 40min da injeção (0,2mL e.v.) de sildenafil (4mg/Kg) ou diluente (HCL 0,01N), sacrificamos os animais e, após laparotomia e remoção do TGI, dividimo-o em: estômago, cinco segmentos congruentes e consecutivos de intestino delgado e o intestino grosso. A contagem da radiatividade foi determinada num colimador de gama-câmara. O sildenafil promoveu retarde (p<0,05) do TI, indicado pelos retardes dos centros geométricos da refeição de 2,8± 0,2 vs 3,3± 0,1; 3,0± 0,2 vs 3,7± 0,1 e 3,4± 0,1 vs 4,2± 0,2 em relação ao grupo controle, aos 20, 30 ou 40min. iii) Os estudos de complacência gástrica foram conduzidos em 39 ratos anestesiados, sob jejum de 24h. As variações do volume gástrico (VG), foram medidas por pletismografia, enquanto a PA foi monitorada continuamente por um sistema digital de aquisição de dados. Em relação aos valores basais (2,91±0,19mL) o sildenafil (3mg/Kg – e.v.) aumentou (p<0,05) o VG após 10, 20 e 30min (3,08±0,18; 3,10±0,17 e 3,09±0,17mL). A PA basal (105,8±2,28mmHg) caiu significativamente com o sildenafil (59,8±3,2; 64,8±3,7 e 59,3±4,6mmHg) enquanto o diluente (HCl 0,01N) não modificou seja o VG ou a PA. O pré-tratamento mediante esplancnotomia ou injeção e.v. com azul de metileno (3mg/Kg-bloqueador da guanilato ciclase), L-NNA (3mg/Kg-bloqueador da NO sintetase) ou propranolol (2mg/Kg-ß-bloqueador) preveniram o aumento do VG pelo sildenafil; já o pós-tratamento com nitroprussiato de sódio (1mg/Kg - e.v.) o ampliou significativamente. iv) Avaliamos ainda o efeito do sildenafil sobre a contratilidade de tiras isoladas do duodeno de ratos ex vivo (n=28), sacrificados por deslocamento cervical. Tiras dissecadas do duodeno foram suspensas longitudinalmente em cuba de vidro (10mL), plena de solução de Tyrode (37oC e pH 7,4), e submetidas a uma tensão inicial de 1g. Após 1h de estabilização, a contratilidade espontânea ou induzida das tiras foi registrada continuamente por um sistema digital de aquisição de dados. O sildenafil em doses crescentes e cumulativas (0,1 a 300µmol/L) relaxou (EC50 de 9,6µmol/L) o duodeno, mais até que o zaprinaste ou a papaverina (bloqueadores de FDEs) (EC50 91,6 e 78,5µmol/L, nesta ordem). Observamos ademais que o sildenafil inibiu as contrações induzidas por acetilcolina ou carbacol (IC50 26,7 e 16,2µmol/L, respectivamente). Já o pré-tratamento com azul de metileno, ODQ (bloqueador da guanilato ciclase) ou L-NAME (bloquedor da NO sintetase), mas não o D-NAME (isômero inativo da NO sintetase) preveniram o efeito do sildenafil. O efeito mio-relaxante do sildenafil foi ampliado pela L-arginina (substrato do NO sintetase) ou nitroprussiato de sódio (doador de NO). O pré-tratamento com forskolina (estimulador da adenilato ciclase) também aumentou o efeito mio-relaxante do sildenafil. Em resumo, observamos que o sildenafil diminui a motilidade gastrintestinal, retardando o EG, os trânsitos GI e intestinal de líquido em ratos acordados; aumenta a complacência gástrica em ratos anestesiados além de apresentar efeitos antiespasmódico e mio-relaxante sobre tiras isoladas de duodeno de ratos ex vivo; por estimulação do sistema nervoso simpático e tendo como provável mecanismo de ação ao nível do miócito gastrintestinal a via do NO/GMP cíclico.
Abstract: We evaluated the effect of sildenafil citrate (Viagra®) a vasodilator largely used for the treatment of male erectile dysfunction, on the gastrointestinal motility in rats. Experiments were performed on 175 male, Wistar rats, weighing 200-350g. Four groups of study were done: the sildenafil effects on the: i) Gastric emptying (GE) and gastrointestinal (GI) transit and ii) Intestinal transit (IT) of liquid in awake rats; iii) Gastric compliance in anesthetized rats and iv) Contractility of rat duodenal isolated strips. i) In 64 rats fasted for 24h with previous vascular access (right jugular vein and left carotid artery), we studied the effect of an i.v. injection (0.2mL) of sildenafil (4mg/Kg) or vehicle (0.01N HCl) on GE and GI transit of a liquid meal, as well as on arterial pressure (AP) in a separated group of rats. Animals were gavage-fed with 1.5mL of a test meal (0.5mg/mL of phenol red in 5% glucose). After 10, 20 or 30min, animals were sacrificed and submitted to a laparotomy to obstruct the pylorus, cardia and terminal ileus. The gut was removed and then divided into: stomach and consecutive three small intestine segments (40% proximal; 30% medial and 30% terminal). After processing these segments, the dye retention was determined at 560nm. The percentage of dye retention in each segment permitted to evaluate GE and GI transit. Arterial pressure was continuously monitored by a digital acquisition system during 20min before and 30min after sildenafil injection. We observed a significant increase of gastric retention in sildenafil treated rats at 10, 20, or 30min after the test meal (44,2±2,0 vs 53,2±2,1; 25,4±1,3 vs 37,3±1,6; 20,9±2,5 vs 32,5±2,9%, respectively), as well as a significant GI transit delay. Despite of sildenafil inducing hypotension, AP returned to basal levels 10min afterwards. Acid gastic secretion blocking pre-treatment with omeprazol did not modify the sildenafil effect on gastric retention, GI transit or AP. ii) In another group we evaluated the sildenafil (4mg/Kg) or diluente (0.01N HCl, 0.2mL) effects on the IT in awake rats, fasted for 24h. Animals were studied 3d after the insertion of a silastic cannula (0.6cm ID) into the duodenal bulb. We evaluated the progression of a radioactive liquid test meal fed (10MBq of 99mTc – 1mL of saline 0,9%) administered through the inserted cannula into the small intestine. After 20, 30 or 40min, animals were sacrificed by anesthetic overdose. After laparotomy, we removed and divided the gut in: stomach, five congruent and consecutive segments of the small intestine and the large intestine. Radioactivity counting was obtained in a gamma-chamber collimator. Sildenafil promoted an IT delay (p<0.05), indicated by shifting the center of mass to the proximal portions of the TGI (2.8±0.2 vs 3.3±0.1; 3.0±0.2 vs 3.7±0.1 and 3.4±0.1 vs 4.2±0.2) in relation to control group. iii) Gastric compliance study was performed on 39 anesthetized rats after 24h of fasting. Gastric volume (GV) variations were measured by plethysmography while AP was continuously monitored. We have also observed that GV increased (p<0.05) after sildenafil treatment (3mg/Kg - e.v) (3.08±0.18; 3.10±0.17 and 3.09±0.17mL vs 2.91±0.19mL) at 10, 20 and 30min after drug administation, respectively. Basal AP (105.8±2.28mmHg) dropped by the sildenafil injection (59.8±3.2; 64.8±3.7 and 59.3±4.6mmHg-p<0.05) while vehicule (0.01N HCl) did not change either GV or AP. After splanchnotomy or pre-treatments (e.v.) with methylene blue (3mg/Kg-guanilate cyclase blocker), L-NNA (3mg/Kg - NO synthase blocker) or propranolol (2mg/Kg - ß-blocker) prevented GV increase due to sildenafil; while post-treatment with sodium nitroprusside (1mg/Kg - NO donor) raised it. iv) The in vitro contractility studies were performed on isolated duodenal strips obtained from rats (n=28) killed by cervical dislocation. Duodenal strips were suspended longitudinally in a glass chamber (10mL), filled with Tyrode solution (37oC and pH 7.4). After 1h of stabilization under 1g of initial tension, the spontaneous or induced contractility were continuously recorded by a digital acquisition system. Increasing and cummulative doses of sildenafil (0.1 to 300µmol/L) relaxed (9.6µmol/L of EC50) the duodenal strips. This effect was more intense than those displayed by zaprinast or papaverine (PDEs blockers) (91.6 and 78.5µmol/L of EC50, in this order). Sildenafil showed significant antispasmodic and myorelaxant effects on the duodenal contractions induced by acetylcholine or carbamylcholine (IC50 26.7 and 16.2µmol/L, respectively). Pre-treatment with methylene blue, ODQ (guanilato cyclase blocker) or L-NAME (NO synthase blocker) also prevented these sildenafil effects, but D-NAME (an inactive substrate for NO synthase) did not. Myorelaxant sildenafil effect was reverted by L-arginine (substrate for NO synthase) and contrarily it was largely increased by sodium nitroprusside. Forskolin adenylate cyclase activation pre-treatment also increased the myorelaxant effect of sildenafil. In summary, we have observed that sildenafil slowed down the gastrointestinal motility, delaying GE, GI and intestinal transits of a liquid meal in awake rats; Gastric compliance was also increased in anesthetized rats treated with sildenafil. Sildenafil also exhibited both antispasmodic and myorelaxant effects on isolated strips of duodenum of ex vivo rats. Besides central or peripheral sympathetic nervous system activation, sildenafil possibly acts at the gastrointestinal myocite level by activating the NO/GMPc system.
Description: GRAÇA, José Ronaldo Vasconcelos da. O citrato de sildenafil (Viagra) inibe a motilidade gastrintestinal em ratos acordados e anestesiados e a contratilidade in vitro de tiras isoladas de duodeno de ratos ex vivo. 2005. 99 f. Tese (Doutorado em Farmacologia) - Universidade Federal do Ceará. Faculdade de Medicina, Fortaleza, 2005.
URI: http://www.repositorio.ufc.br/handle/riufc/4036
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