L’effet de l’endotoxémie sur les paramètres pharmacocinétiques et pharmacodynamiques de la kétamine et de la xylazine lors d’anesthésie chez le rat Sprague Dawley

Lorsque l’anesthésie par inhalation ne peut être utilisée chez le rat, la combinaison de kétamine et de xylazine est l’alternative la plus fréquemment utilisée. Les doses administrées peuvent varier selon le protocole expérimental. En présence de fièvre, d’infections ou de processus tumoral accompagné de fièvre, la pharmacocinétique de ces drogues peut être modifiée. Ce projet porte sur l’évaluation des changements physiologiques, hématologiques, biochimiques et pharmacocinétiques chez le rat Sprague Dawley lors d’anesthésie avec le mélange kétamine-xylazine suite à l’administration de trois doses différentes de lipopolysaccharide (LPS). Après l’administration de LPS, une anesthésie à la kétamine-xylazine fut induite chez des rats Sprague Dawley. Des prélèvements sanguins périodiques ainsi que des mesures des paramètres physiologiques furent effectués afin d’évaluer l’effet du LPS sur la pharmacocinétique des deux drogues ainsi que sur les paramètres biochimiques et hématologiques. Les différentes doses de LPS ont causé certaines modifications notamment en produisant une baisse marquée de la saturation en oxygène et de l’albumine sérique, une augmentation de la durée d’anesthésie ainsi que des lésions hépatiques mineures. Les paramètres pharmacocinétiques de la kétamine furent peu altérés par l’administration de LPS tandis qu’une diminution de la clairance et une augmentation de l’aire sous la courbe (AUC) furent observées pour la xylazine dans les groupes ayant reçu les doses moyenne et élevée de LPS. Ces résultats montrent que les doses de xylazine doivent être adaptées en présence de LPS pour permettre une anesthésie de courte durée et des changements physiologiques et biochimiques moindres lorsqu’elle est administrée avec de la kétamine.

Évaluation des niveaux d’éthanolémie résultant de l’exposition à l’éthanol par inhalation : études chez des volontaires et modélisation toxicocinétique

Un modèle pharmacocinétique à base physiologique (PBPK) d’exposition par inhalation à l’éthanol a antérieurement été développé en se basant sur des données provenant d’une étude chez des volontaires exposés par inhalation à plus de 5000 ppm. Cependant, une incertitude persiste sur la capacité du modèle PBPK à prédire les niveaux d’éthanolémie pour des expositions à de faibles concentrations. Ces niveaux sont fréquemment rencontrés par une large partie de la population et des travailleurs suite à l’utilisation de produits tels que les vernis et les solutions hydroalcooliques (SHA). Il est ainsi nécessaire de vérifier la validité du modèle existant et de déterminer l’exposition interne à l’éthanol dans de telles conditions. Les objectifs du mémoire sont donc 1) de documenter les niveaux d’éthanolémie résultant de l’exposition par inhalation à de faibles concentrations d’éthanol (i.e., ≤ 1000 ppm) et de valider/raffiner le modèle PBPK existant pour ces concentrations ; et 2) de déterminer les concentrations d’éthanol atmosphérique provenant d’utilisation de SHA et de vernis et de prédire les niveaux d’éthanolémie découlant de leur utilisation. Les données toxicocinétiques récoltées chez des volontaires nous suggèrent qu’il est insuffisant de limiter au foie la clairance métabolique de l’éthanol lors d’exposition à de faibles niveaux d’éthanol, contrairement aux expositions à de plus forts niveaux. De plus, il a clairement été démontré qu’un effort physique léger (50 W) influençait à la hausse (2-3 fois) l’éthanolémie des volontaires exposés à 750 ppm. L’ajout au modèle PBPK d’une clairance métabolique de haute affinité et de faible capacité associée aux tissus richement perfusés a permis de simuler plus adéquatement la cinétique de l’éthanolémie pour des expositions à des concentrations inférieures à 1000 ppm. Des mesures de concentrations d’éthanol dans l’air inhalé générées lors d’utilisation de SHA et de vernis ont permis de simuler des expositions lors de l’utilisation de ces produits. Pour l’utilisation de 1,5 g et 3 g de SHA dans un local peu ventilé, des concentrations sanguines maximales (Cmax) de 0.383 et 0.366 mg.L-1 ont été respectivement simulées. Dans un local bien ventilé, les Cmax simulées étaient de 0.264 et 0.414 mg.L-1. Selon les simulations, une application de vernis résulterait en une Cmax respectivement de 0.719 mg.L-1 et de 0.729 mg.L-1, chez les hommes et femmes. Les Cmax sanguines d’éthanol estimées suites aux différentes simulations sont inférieures à la concentration toxique pour les humains (100 mg.L-1). Ainsi, de telles expositions ne semblent pas être un danger pour la santé. Les résultats de cette étude ont permis de mieux décrire et comprendre les processus d’élimination de l’éthanol à faibles doses et permettront de raffiner l’évaluation du risque associé à l’inhalation chronique de faibles niveaux d’éthanol pour la population, particulièrement chez les travailleurs.

Les effets du vieillissement sur la pharmacodynamie et la pharmacocinétique de la kétamine et de la xylazine chez le rat Sprague-Dawley

Chez les animaux de laboratoire, même si les anesthésiques par inhalation sont généralement plus sécuritaires que les injectables, leur utilité est souvent restreinte lorsqu’un protocole expérimental exige une autre approche. Des combinaisons d’anesthésiques contenant de la kétamine sont considérées comme l’option de choix pour les anesthésies injectables chez les rats. Le vieillissement entraîne des changements dégénératifs au niveau de la structure et la fonction des organes, modifiant souvent à la pharmacocinétique des drogues. Ce projet porte sur l’évaluation des changements pharmacodynamiques (physiologiques, biochimiques et histologiques) et pharmacocinétiques, lors d’une combinaison anesthésique de kétamine-­‐xylazine chez le rat Sprague-­‐Dawley vieillissant. Une anesthésie à la kétamine-­‐xylazine fut induite chez des rats Sprague-­‐Dawley de différents âges. Afin d’évaluer l’effet du vieillissement sur le métabolisme des deux drogues, des prélèvements sanguins périodiques pour l’analyse de la pharmacocinétique ainsi que des mesures des paramètres physiologiques, biochimiques et une histopathologie furent effectués. Le vieillissement a causé certaines modifications notamment en produisant une diminution de la saturation d’oxygène, une baisse marquée de la fréquence cardiaque et respiratoire, une hypoalbuminémie ainsi qu’une augmentation de la durée d’anesthésie. Les paramètres pharmacocinétiques de la kétamine et de la xylazine furent grandement affectés par le vieillissement causant une augmentation progressive significative de l’aire sous la courbe (AUC) et du temps de demi-­‐vie, ainsi qu’une diminution de la clairance. À la lumière de ces résultats, les doses de kétamine et de xylazine doivent être adaptées chez les rats vieillissants pour permettre une anesthésie de durée raisonnable et un réveil sans complications.

Statistical evaluation of the fixed concentration procedure for acute inhalation toxicity assessment

The conventional method for the assessment of acute inhalation toxicity (OECD Test Guideline 403, 1981) uses death of animals as an endpoint to identify the median lethal concentration (LC50). A new OECD Testing Guideline called the Fixed Concentration Procedure (FCP) is being prepared to provide an alternative to Test Guideline 403. Unlike Test Guideline 403, the FCP does not provide a point estimate of the LC50, but aims to identify an airborne exposure level that causes clear signs of nonlethal toxicity. This is then used to assign classification according to the new Globally Harmonized System of Classification and Labelling scheme (GHS). The FCP has been validated using statistical simulation rather than byin vivo testing. The statistical simulation approach predicts the GHS classification outcome and the numbers of deaths and animals used in the test for imaginary substances with a range of LC50 values and dose response curve slopes. This paper describes the FCP and reports the results from the statistical simulation study assessing its properties. It is shown that the procedure will be completed with considerably less death and suffering than Test Guideline 403, and will classify substances either in the same or a more stringent GHS class than that assigned on the basis of the LC50 value.

Inhalation exposure to particulate matter in rooms with underfloor air distribution

This work investigated the personal exposure to indoor particulate matters using the intake fraction metric and provided a possible way to trace the particle inhaled from an indoor particle source. A turbulence model validated by the particle measurements in a room with underfloor air distribution (UFAD) system was used to predict the indoor particle concentrations. Inhalation intake fraction of indoor particles was defined and evaluated in two rooms equipped with the UFAD, i.e., the experimental room and a small office. According to the exposure characteristics and a typical respiratory rate, the intake fraction was determined in two rooms with a continuous and episodic (human cough) source of particles, respectively. The findings showed that the well-mixing assumption of indoor air failed to give an accurate estimation of inhalation exposure and the average concentration at return outlet or within the overall room could not relate well the intake fraction to the amount of particle emitted from an indoor source.

Modeling the effects of anesthesia on the electroencephalogram

Changes to the electroencephalogram (EEG) observed during general anesthesia are modeled with a physiological mean field theory of electrocortical activity. To this end a parametrization of the postsynaptic impulse response is introduced which takes into account pharmacological effects of anesthetic agents on neuronal ligand-gated ionic channels. Parameter sets for this improved theory are then identified which respect known anatomical constraints and predict mean firing rates and power spectra typically encountered in human subjects. Through parallelized simulations of the eight nonlinear, two-dimensional partial differential equations on a grid representing an entire human cortex, it is demonstrated that linear approximations are sufficient for the prediction of a range of quantitative EEG variables. More than 70 000 plausible parameter sets are finally selected and subjected to a simulated induction with the stereotypical inhaled general anesthetic isoflurane. Thereby 86 parameter sets are identified that exhibit a strong “biphasic” rise in total power, a feature often observed in experiments. A sensitivity study suggests that this “biphasic” behavior is distinguishable even at low agent concentrations. Finally, our results are briefly compared with previous work by other groups and an outlook on future fits to experimental data is provided.

Effects of hypercapnic hyperpnea on recovery from isoflurane or sevoflurane anesthesia in horses

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

CARDIORESPIRATORY EFFECTS of ISOFLURANE ANESTHESIA IN CRESTED CARACARAS (CARACARA PLANCUS)

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)

CAROTID ARTERY EXTERIORIZATION IN BROWN BROCKET DEER (MAZAMA GOUAZOUBIRA) FOR AN EXPERIMENTAL STUDY of ANESTHESIA

This report evaluates the carotid artery exteriorization technique to allow repeated percutaneous artery catheterization in six brown brocket deer (Mazama gouazoubira). Repeated percutaneous catheterization of the carotid artery was possible for periods of 3 mo to obtain arterial blood and monitor arterial blood pressure of deer without risk of arterial rupture. The artery pulse was easily palpable for periods tip to 15 mo. Postoperative complication and/or arterial damage was not observed.

The effects of anesthesia with a combination of intramuscular xylazine-diazepam-ketamine on heart rate, respiratory rate and cloacal temperature in roosters

Objective To examine the anesthetic effects of a xylazine-diazepam-ketamine (XDK) combination in roosters.Study design Prospective experimental trial.Animals Six healthy white Leghorn roosters weighing 2.03 +/- 0.08 kg.Methods Each rooster was pre-medicated with xylazine (3 mg kg(-1), IM) and after 15 minutes anesthesia was induced with a diazepam (4 mg kg(-1)) and ketamine (25 mg kg(-1)) combination injected into the pectoral muscles. Heart and respiratory rates were recorded before anesthesia and every 15 minutes after induction for 165 minutes. Cloacal temperature was measured before and 15 minutes after pre-medication and every 75 minutes thereafter during anesthesia. Quality of induction and recovery were scored subjectively; duration of loss of righting reflex, abolition of response to a painful stimulus and palpebral reflex were also recorded.Results Intramuscular injection of xylazine smoothly induced loss of the righting reflex within 3-4 minutes. Loss of response to a painful stimulus occurred at 13.1 +/- 2.9 minutes (mean +/- SD) after the administration of the D-K combination, and lasted for 63.0 +/- 5.3 minutes. Roosters anesthetized with this combination had a significant decrease in heart and respiratory rates and cloacal temperature. The recovery period lasted for up to 4 hours (227.5 +/- 15.4 minutes). Quality of recovery was satisfactory for four roosters but excitation was noted in two birds.Conclusions and clinical relevance The XDK combination was a useful anesthetic technique for typhlectomy in roosters. Nevertheless this drug combination should be used with caution and cardiopulmonary parameters monitored carefully. Under the conditions of this experiment it was associated with a decreased cloacal temperature and prolonged recoveries.

Comportamento da pressão intra-ocular segundo os efeitos cardiorrespiratórios e hemodinâmicos induzidos pela anestesia com desflurano, em cães submetidos à hipovolemia experimental

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)