ANTAGONISMO ENTRE ACETILCOLINA Y ATROPINA

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EXPERIENCIA 5: ANTAGONISMO ENTRE ACETILCOLINA Y ATROPINA VEGA ARQUEROS, SALLIE ANGELA VIDAL VIERA, ANNY ESTEFANY ZAMBRANO QUISPE, JOSEPH ANTONY ZAVALA CASTILLO, OSTWALD ARNOLD ZEGARRA ZEGARRA, MARIA ESPERANZA ZÚÑIGA LUNA, LUIS JHOEL UNIVERSIDAD NACIONAL DE TRUJILLO FACULTAD DE MEDICINA - ESCUELA PROFESIONAL DE MEDICINA SECCIÓN DE CIENCIAS BÁSICAS DEPARTAMENTO ACADÉMICO DE FARMACOLOGÍA Docente: Dr. Ríos Canales, Cecilio Isaac FECHA DE PRESENTACION: 13 de agosto de 2015

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EXPERIENCIA 5: ANTAGONISMO ENTRE ACETILCOLINA Y ATROPINA

VEGA ARQUEROS, SALLIE ANGELA VIDAL VIERA, ANNY ESTEFANY ZAMBRANO QUISPE, JOSEPH ANTONY ZAVALA CASTILLO, OSTWALD ARNOLD ZEGARRA ZEGARRA, MARIA ESPERANZA ZÚÑIGA LUNA, LUIS JHOEL

UNIVERSIDAD NACIONAL DE TRUJILLO FACULTAD DE MEDICINA - ESCUELA PROFESIONAL DE MEDICINA

SECCIÓN DE CIENCIAS BÁSICAS DEPARTAMENTO ACADÉMICO DE FARMACOLOGÍA

Docente: Dr. Ríos Canales, Cecilio Isaac

FECHA DE PRESENTACION: 13 de agosto de 2015

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RESUMEN Introducción: Los fármacos actúan mediante unión a receptores, que siguen un modelo ocupacional.

Un antagonista de un fármaco se une a un receptor sin activarlo y evita la unión del agonista . Los

efectos antagónicos de acetilcolina y atropina son importantes para el control de una intoxicación

colinergica gracias a la administración de atropina. Objetivo: Analizar los efectos de acetilcolina y

atropina administrados a una preparación de intestino aislado de conejo. Métodos: Se uso 1

especímenes Oryctolagus cunniculus conejo, macho, al cual se le extrajo un segmento de intestino

(porción yeyuno-ileon) luego se conservó la muestra con solución tyrode y se conectó a un quimógrafo.

Para las interacciones antagónicas: Se administró dosis únicas de 0.10ml de Acetilcolina (al 1%oo) hasta

alcanzar la contracción máxima del segmento intestinal, inmediatamente se aplicó 0.5ml de Atropina (al

0.5%) y se realizó mediciones de las variaciones de las contracciones de dicho segmento a intervalos de

1cm de rotación del quimógrafo. Resultados: La contracción normal (Basal) del segmento intestinal

fue 12 mm, la contracción máxima fue 32 mm con 0.10 ml de Acetilcolina (al 1%oo) y después de la

aplicación de 0.5 ml de Atropina (al 0.5%) se observó un descenso inmediato de la contracción

intestinal hasta 30 mm. El valor mínimo para las contracciones fue de 4 mm. Conclusiones: La

administración de atropina en una preparación aislada de intestino de conejo reduce los efectos

contráctiles provocados por acetilcolina.

Palabras claves: Antagonismo, intestino de conejo, quimógrafo, acetilcolina, atropina.

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(1) Lorenzo P., Moreno A., Lizasoain I., Leza J., Moro M., Portolés A. Velázquez: Farmacología Básica y Clínica. 18ª ed. Buenos Aires: Médica Panamericana; 2008. (2) Flórez J., Armijo J., Mediavilla Á, editores. Farmacología Humana. 6ª ed. Barcelona, España: Elsevier Masson; 2014. (3) Rang H., Dale M., Ritter J., Flower R., Henderson G. Rang y Dale: Farmacología. 7a ed. Barcelona, España: Elsevier; 2012

Hasta mediados del siglo XIX, la evidente potencia y especificidad de acción de

remedios como la morfina o la quitina, se explicaban de forma vaga y con

referencia a unos “poderes químicos extraordinarios” y afinidades por ciertos

órganos y tejidos (1). Hoy en día se acepta universalmente que la mayoría de

fármacos actúan mediante unión a receptores. Aunque existen diversas teorías

para explicar las relaciones entre ligando y receptor, la más aceptada es la basada

en el modelo ocupacional (2), es decir, la asunción de que el efecto farmacológico

es función de la cantidad de receptores ocupados.

Cuando una molécula del fármaco ocupa un receptor puede activar o no dicho

receptor. Por activación se entiende que la molécula unida altera el receptor de

tal modo que induce una respuesta tisular. La unión y la activación representan

dos etapas diferentes en la producción de la respuesta mediada por el receptor

por parte de un agonista. Se denomina antagonista de un receptor al fármaco que

se une sin activarlo y evita de ese modo la unión del agonista (3).

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(4) Bruton L., Lazo J., Parker K., editores. Goodman & Gilman: Las bases farmacológicas de la terapéutica. 11ª ed. México: McGraw Hill; 2007.

El aumento del peristaltismo en el tracto gastrointestinal es incosistente con la

administración de acetilcolina debido a su rápida hidrólisis por

butirilcolinesteresa (BuCE) plasmática. Son más apropiados agonistas

colinérgicos como el carbacol, el betanecol, la metacolina y la pilocarpina (2).

Al parecer, los receptores M3 intervienen en el control de la motilidad del tubo

digestivo (4). De manera general, todos los mAChR son activados por la ACh y

bloqueados por la atropina(3).

Es importante el conocimiento de las interacciones de acetilcolina y atropina

debido a su aplicación clínica en problemas de un caso particular de

intoxicación colinérgica por ingestión de setas, especialmente aquellas

pertenecientes al género Inocybe (2). La intoxicación se caracteriza por un

cuadro agudo de hiperactividad colinérgica muscarínica, cuyos síntomas

aparecen de 30 a 60 min después de la ingestión, y consisten en un cuadro de

sialorrea, diaforesis, náuseas, vómitos, cefalalgia, trastomos visuales, cólicos,

diarrea, broncoespasmo, taquicardia, hipotensión y shock. El cuadro se controla

con atropina, 1 - 2 mg por vía intramuscular cada 30 min.

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Teniendo en cuenta lo antes mencionado, en la experiencia 5 del segundo

laboratorio de farmacología respecto a “Interacciones antagónicas de

acetilcolina y atropina en una preparación de intestino aislado de conejo” se

planteó lo siguiente: ¿Qué efectos producen la acetilcolina y atropina

administrados a una preparación aislada de intestino de conejo?

Como Objetivo General se planteó analizar los efectos de acetilcolina y

atropina administrados a una preparación aislada de intestino de conejo.

Finalmente como objetivos específicos se planteó: 1. Identificar los efectos de

acetilcolina administrados a una preparación aislada de intestino de conejo. 2.

Identificar los efectos de atropina administrados a una preparación aislada de

intestino de conejo. 3. Distinguir los efectos de acetilcolina y atropina

administrados a una preparación aislada de intestino de conejo. 4. Explicar los

efectos de acetilcolina y atropina administrados a una preparación aislada de

intestino de conejo.

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1. Biológico Se usó el segmento intestinal de Oryctolagus cunniculus conejo, macho, obtenido en el Bioterio de la facultad de Farmacia y Bioquímica de la Universidad Nacional de Trujillo. 2. Farmacológico Se usó solución de Tyrode tibia a 30°C, 0.10 ml de Acetilcolina (al 1%oo) y 0.5 ml de Atropina (al 0.5%). 3. Técnico Se usó un quimógrafo para el registro de las contracciones del segmento intestinal de Oryctolagus cunniculus conejo.

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MÉTODOS

Diseño de experimentación: Se midió las contracciones normales (Basales) del segmento intestinal, luego se administró dosis únicas de 0.10 ml Acetilcolina (al 1%oo) y 0.5 ml de Atropina (al 0.5%). (Ver Fig. 1).

Fig. 1. Esquema que muestra el diseño de la administración far-macológica. Se admi-nistró dosis únicas de 0.10 ml Acetilcolina (al 1%oo) y se esperó un efecto máximo (M2). Inmediatamen-te después se aplicó 0.5 ml de Atropina (al 0.5%).

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ACETILCOLINA

1. Definición

2. Farmacocinética

3. Farmacodinámica

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DEFINICIÓN

ESTRUCTURA

La acetilcolina es el agonista colinérgico de los receptores muscarínicos y de los receptores nicotínicos. La acetilcolina es hidrolizada por la acción de las colinesterasas: acetilcolinesterasas y butirilcolinesterasas. Las diferencias entre las acciones de la acetilcolina con otros agonistas muscarínicos son cuantitativas y la selectividad por un órgano determinado.

Estructura de éster de acetil- Co A y colina.

Mendoza N. Farmacología médica. 1ed. México: Editorial Médica Panamericana. 2008. Disponible en:https://books.google.com.pe/books?id=EUBNE4Y0v9sC&pg=PA234&dq=acetilcolina+farmacocinetica&hl=es&sa=X&ved=0CBsQ6AEwAGoVChMIp4r1pdmaxwIVR40NCh340wej#v=onepage&q=acetilcolina%20farmacocinetica&f=false

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SÍNTESIS E HIDRÓLISIS DE LA ACETILCOLINA EN UNA TRANSMISIÓN COLINÉRGICA

1. Síntesis: Enzima: Acetiltransferasa de

colina 2. Transporte hacia la vesícula: Enzima: Transportador

relacionado a la vesícula 3. Hidrólisis de la acetilcolina: Enzima: Acetilcolinestersa

Katzung B, Masters S, Trevor A. Farmacología básica y clínica. 11ed. 2010.

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FARMACOCINÉTICA

Absorción por administración por vía oral es baja. Capacidad limitada de atravesar la barrera hematoencefálica. Acción breve porque no posee resistencia a la hidrólisis por la acetilcolinesterasa.

AMINA CUATERNARIA

ALCALOIDE NATURAL

Eliminación: Se da principalmente por los riñones.

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FARMACODINAMICA DE LA ACETILCOLINA

• Receptores de la acetilcolina

Receptores Muscarínicos

Receptores Nicotínicos

• Efectos farmacológicos de la acetilcolina

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RECEPTORES

NICOTÍNICOS

Los receptores nicotínicos

pertenecen a una

superfamilia de conductos

iónicos controlados por

ligando.

• tipo muscular, que se

encuentra en el

músculo estriado de

vertebrados, donde

media la transmisión

en la unión

neuromuscular

• tipo neuronal, que se

encuentra

principalmente en el

sistema nervioso

periférico, sistema

nervioso central y

también en tejidos no

neuronales Chabner B, Knollman B. Goodman y Gilman Las Bases Farmacologicas De La Terapéutica. Mc Graw hill. 2012. 12 ed

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Los subtipos M1, M3 y M5 se acoplan a través de Gq11 insensible a la toxina de tos ferina, que es causante de la estimulación de la actividad de fosfolipasa C (PLC). El resultado inmediato es la hidrólisis del fosfatidilinositol 4,5 difosfato de membrana para dar origen a fosfatos de inositol. El trifosfato de inositol (IP3) causa la liberación de Ca2+ intracelular desde el retículo endoplásmico, con activación de los fenómenos dependientes de Ca2+, como la contracción de músculo liso y secreción. El segundo producto de la reacción de PLC, el diacilglicerol, activa PKC (en combinación con Ca2+ y fosfatidilserina). Esta vía participa en la función de fosforilación de numerosas proteínas, dando origen a varias respuestas fisiológicas. La activación de los receptores M1, M3 y M5 también causa la activación de fosfolipasa A2, produciendo la liberación de ácido araquidónico y la consecuente síntesis de eicosanoides que da origen a la estimulación autocrina/paracrina de la adenililciclasa y aumento de las concentraciones de cAMP. Tales aspectos de los mAChR M1, M3 y M5 por lo general son secundarios a elevaciones del Ca2+ intracelular

RECEPTORES MUSCARINICOS

Los subtipos M2 y M4 produce la

interacción con otras proteínas G con

inhibición de la adenililciclasa, que

causa disminución en el cAMP,

activación de los conductos de K+

hacia el interior de la célula e

inhibición de los conductos de Ca2+

controlados por voltaje. Las consecuencias funcionales de estos efectos son la hiperpolarización y la inhibición de las membranas excitables. Son más evidentes en el miocardio, donde la inhibición de la adenililciclasa y la activación de la conductancia de K+ explica los efectos inotrópicos y cronotrópicos negativos de la ACh.

Chabner B, Knollman B. Goodman y Gilman Las Bases Farmacologicas De La Terapéutica. Mc Graw hill. 2012. 12 ed

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Chabner B, Knollman B. Goodman y Gilman Las Bases Farmacologicas De La Terapéutica. Mc Graw hill. 2012. 12 ed

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EFECTOS FARMACOLÓGICOS DE LA ACETILCOLINA Órgano Efecto farmacológico

Sistema cardiovascular En el corazón sus efectos son principalmente en las aurículas.

• Vasodilatación. (contracción en las arterias coronarias) • Disminución de la frecuencia cardiaca (efecto cronotrópico negativo). • Disminución de la velocidad de conducción en el nodo auriculoventricular (AV) (efecto dromotrópico negativo). • Disminución de la fuerza de la contracción cardiaca (efecto inotrópico negativo).

Vías respiratorias Broncoconstriccion Secreción traqueo bronquial Una estimulación de los quimiorreceptores de los cuerpos carotídeo y aórtico.

Vías urinarias Contracción del músculo detrusor de la vejiga Un aumento de la presión para orinar Peristaltismo de los uréteres.

Tubo digestivo Incrementa el tono, la amplitud de las contracciones La actividad secretora

Ojo Miosis y acomodación para la visión cercana

Glándulas Incrementa la secreción

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La ACh va a interaccionar con receptores muscarínicos, concretamente M3. Tras su estimulación se desencadenan una serie de procesos que conducen a un incremento de [Ca2+] intracelular, provocando la contracción del musculo liso. Recordemos que el receptor M3 está asociado a una proteína G cuya activación estimula la actividad de la fosfolipasa C (PLC). El íleon presenta una contracción bifásica, con un componente fásico (un pico de contracción) seguido de otro tónico (una meseta mantenida). El pico de contracción se asocia con la liberación de Ca2+ de los depósitos intracelulares y la contracción tónica con la entrada de Ca2+ a través de canales.

LA ACH EN LOS RECEPTORES M3 DEL INTESTINO DELGADO (YEYUNO - ILEON)

Flores M, Segura J. Estructura y función de los receptores acetilcolina de tipo muscarínico y nicotínico. Rev Mex Neuroci 2005; 6(4)

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Definición

•Es un fármaco anticolinérgico extraído de la belladona y otras plantas de la familia Solanaceae.

•Es una amina terciaria lípido soluble capaz de atravesar la BHE. Pertenece a la clase alcaloide , producto del metabolismo secundario de estas plantas y se ocupa como medicamento con una amplia variedad de efectos

•Es un antagonista competitivo del receptor muscarínico de acetilcolina

Estructura

•En su estructura química contiene grupos entéricos y básicos en la misma proporción que la acetilcolina pero, en lugar de tener un grupo acetilo, posee un grupo aromático voluminoso

ATROPINA

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Acción farmacológica

corazón, glándulas salivales y músculos lisos del tracto gastrointestinal y

genitourinario.

Bloquea acciones muscarínicas de la Ach mediante antagonismo competitivo, que puede

ser revertido con la administración de dosis

altas de agonistas colinérgicos

los receptores muscarínicos se encuentran en los

tejidos efectores parasimpáticos

M1 M2 M3 M4 M5

sobre

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• La atropina compite con la acetilcolina y otros agonistas muscarínicos por un sitio común de fijación sobre tal receptor ( M1, M2,M3,M4,M5)

•Más potente sobre el corazón, intestino y musculo liso bronquial.

•A dosis usuales provoca excitación del SNC.

•Un ácido aspártico de la 3º sección transmembrana de los 5 subtipos de receptor forma un enlace iónico con el nitrógeno terciario o cuaternario de los antagonistas.

•Como el antagonismo producido por la atropina es competitivo, se puede superar si se incrementa en cantidad suficiente la concentración de acetilcolina a nivel de receptores.

Farm

aco

din

amia

• Se puede administrar por vías oral, IV, IM, intraósea, y endotraqueal.

• Se absorbe fácilmente en el tubo digestivo, y se distribuye por el torrente sanguíneo

• Cruza la barrera hematoencefálica y la placenta.

• Tiene una vida media de unas 2-3 horas y se elimina principalmente en la orina.

Farm

aco

cin

étic

a

Page 21: ANTAGONISMO ENTRE ACETILCOLINA Y ATROPINA

Acción sobre el tracto gastrointestinal

atropina

(6) Katzung B., Masters S., Trevor A. Farmacología Básica y Clínica. 12ª ed. México: McGraw Hill Interamericana Editores S.A; 2013.

Page 22: ANTAGONISMO ENTRE ACETILCOLINA Y ATROPINA

La contracción normal (Basal) del segmento

intestinal fue 12 mm, la contracción máxima fue 32

mm con 0.10 ml de Acetilcolina (al 1%oo) y después

de la aplicación de 0.5 ml de Atropina (al 0.5%) se

observó un inmediatamente el descenso de la

contracción intestinal hasta 30 mm. El valor mínimo

para las contracciones fue 4 mm. (Ver Tabla 1).

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VALORES

BA

SA

L=

12 m

m

EFECTO DE LOS FÁRMACOS

Ach Atropina

INMEDIA-

TAMENTE

EFECTO

MÍNIMO

Variación en mm 32 mm 30 mm 4 mm

Variación en % 100% 93.75% 12.5%

Valores= Basal: Contracciones normales del segmento intestinal de Oryctolagus cunniculus conejo (en milímetros). Ach: valor máximo de la aplicación de 0.10 ml Acetilcolina (al 1%oo), Atropina: valor mínimo obtenido con la aplicación de 0.5 ml de Atropina (al 0.5%).

Tabla 1. Variaciones del efecto de los fármacos aplicados (Acetilcolina y atropina).

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El estudio quimográfico reveló una disminución inmediata al aplicar Atropina hasta el valor de 30mm en las contracciones del segmento intestinal de Oryctolagus cunniculus conejo respecto a valores máximos con acetilcolina de 32 mm .

Posteriormente con la atropina se observó una disminución progresiva de las contracciones intestinales (Ver Anexos 1, 2 y 3). Para evaluarla se estableció una escala de rotación para el quimógrafo de 1 cm por intervalo analizado. (Ver Gráfico 1).

(Ver anexo 4)

Page 25: ANTAGONISMO ENTRE ACETILCOLINA Y ATROPINA

Evolución del descenso de las contracciones con atropina

Descenso de las contracciones intestinales = Var. (mm): Eje de ordenadas. Cada punto indica el efecto de atropina por cada centímetro de rotación del quimógrafo.

Gráfica 1. Evolución del descenso de las con-tracciones con atropina. El estudio quimográfico reveló una disminución inmediata de las con-tracciones del segmento intestinal de Oryctola-gus cunniculus conejo respecto a valores máximos con acetilco-lina. (Ver anexo 3).

0

5

10

15

20

25

30

35

1 cm

2 cm

3 cm

4 cm

5 cm

6 cm

7 cm

8 cm

9 cm

Descenso de las contracciones intestinales

var.(mm)

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Los resultados de la experiencia comprueban el efecto antagónico de la Atropina frente a Ach. La respuesta de contracción del músculo liso intestinal en un segmento de yeyuno-ileon de «conejo» Oryctolagus cuniculus que fue registrada en el quimógrafo al administrarle 0,1 ml de Ach al 0,0001% (pero sin eliminar la Eserina que le fue administrada en un experimento anterior) fue mayor en un 87,5% a la respuesta que tuvo el segmento al agregarle 0,5 ml de Atropina al 0,5%. Esta diferencia en el efecto de ambos medicamentos se debe al efecto antagónico de la Atropina sobre los receptores muscarínicos tipo M1 y M3 (6), que bloquean los sitios de unión de la Ach a los receptores mencionados, impidiendo que la Ach se una a tales receptores y desvíen su equilibrio hacia su forma activa, de tal manera que el efecto se vea disminuido. Cabe mencionar que la actividad intrínseca basal de tales receptores tuvo un nivel más alto del esperado (12mm) por la presencia de residuos de Eserina (Fisostigmina), que tiene actividad colinérgica indirecta inhibiendo a la enzima Acetil colinesterasa y prolongando el efecto de la Ach (7).

(6) Katzung B, Masters S, Trevor A. Farmacología básica y clínica. 11ed. 2010. (7) Flórez J, González A. Farmacología Humana Fármacos antagonistas muscarínico. Disponible en: http://www.hvil.sld.cu/bvs/archivos/606_14farmacos%20antagonistas.pdf

Page 27: ANTAGONISMO ENTRE ACETILCOLINA Y ATROPINA

-La administración de atropina en una preparación aislada de

intestino de conejo reduce los efectos contráctiles provocados por

acetilcolina.

-La acetilcolina aumenta las contracciones normales de una

preparación aislada de intestino de conejo.

-La atropina disminuye las contracciones máximas producidas por

acetilcolina en una preparación aislada de intestino de conejo.

-La disminución de las contracciones en una preparación aislada

de intestino de conejo se debe a la ocupación de receptores M3 por

atropina.

Page 28: ANTAGONISMO ENTRE ACETILCOLINA Y ATROPINA

(1) Lorenzo P., Moreno A., Lizasoain I., Leza J., Moro M., Portolés A. Velázquez: Farmacología Básica y Clínica. 18ª ed. Buenos Aires: Médica Panamericana; 2008.

(2) Flórez J., Armijo J., Mediavilla Á, editores. Farmacología Humana. 6ª ed. Barcelona, España: Elsevier Masson; 2014. (3) Rang H., Dale M., Ritter J., Flower R., Henderson G. Rang y Dale: Farmacología. 7a ed. Barcelona, España: Elsevier; 2012 (4) Bruton L., Lazo J., Parker K., editores. Goodman & Gilman: Las bases farmacológicas de la terapéutica. 11ª ed. México: McGraw Hill; 2007. (5) EMendoza N. Farmacología médica. 1ed. México: Editorial Médica Panamericana. 2008. Disponible

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(6) Katzung B., Masters S., Trevor A. Farmacología Básica y Clínica. 12ª ed. México: McGraw Hill Interamericana Editores S.A; 2013. (7) Flores M, Segura J. Estructura y función de los receptores acetilcolina de tipo muscarínico y nicotínico. Rev Mex Neuroci 2005; 6(4)

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Page 30: ANTAGONISMO ENTRE ACETILCOLINA Y ATROPINA

Anexo 1. Medición basal de las contracciones del segmento intestinal de Oryctolagus cunniculus conejo.

Page 31: ANTAGONISMO ENTRE ACETILCOLINA Y ATROPINA

Anexo 2. Variaciones del efecto de los fármacos aplicados (Acetilcolina y atropina).

Page 32: ANTAGONISMO ENTRE ACETILCOLINA Y ATROPINA

Anexo 3. Descenso inmediato de la contracción intestinal del segmento intestinal de Oryctolagus cunniculus conejo.

Page 33: ANTAGONISMO ENTRE ACETILCOLINA Y ATROPINA

EVOLUCIÓN CON

ATROPINA

MEDICIÓN

06/08/2015

cm

ANALIZADO

VALOR DE LA

CONTRACCIÓN

PORCENTAJE

DEL EFECTO

1 cm 30 93.75

2 cm 30 93.75

3 cm 28 87.5

4 cm 18 56.25

5 cm 13 40.63

6 cm 10 31.25

7 cm 8 25

8 cm 6 18.75

9 cm 4 12.5

Anexo 4. Escala de rotación para el quimógrafo de 1 cm por intervalo analizado de evolución del tratamiento con atropina del segmento intestinal de Oryctolagus cunniculus conejo.