Effect of ropivacaine combined with pancuronium on neuromuscular transmission and effectiveness of neostigmine and 4-aminopyridine for blockade reversal: experimental study

Abstract

Background and objectives: The local anesthetic effects on neuromuscular junction and its influence on blockade produced by nondepolarizing neuromuscular blockers are still under-investigated; however, this interaction has been described in experimental studies and in humans. The aim of this study was to evaluate in vitro the interaction between ropivacaine and pancuronium, the influence on transmission and neuromuscular blockade, and the effectiveness of neostigmine and 4-aminopyridine to reverse the blockade. Methods: Rats were divided into groups (n = 5) according to the study drug: ropivacaine (5 μg mL−1); pancuronium (2 μg mL−1); ropivacaine + pancuronium. Neostigmine and 4-aminopyridine were used at concentrations of 2 μg mL−1 and 20 μg mL−1, respectively. The effects of ropivacaine on membrane potential and miniature endplate potential, the amplitude of diaphragm responses before and 60 min after the addition of ropivacaine (degree of neuromuscular blockade with pancuronium and with the association of pancuronium–ropivacaine), and the effectiveness of neostigmine and 4-aminopyridine on neuromuscular block reversal were evaluated. Results: Ropivacaine did not alter the amplitude of muscle response (the membrane potential), but decreased the frequency and amplitude of the miniature endplate potential. Pancuronium blockade was potentiated by ropivacaine, and partially and fully reversed by neostigmine and 4-aminopyridine, respectively. Conclusions: Ropivacaine increased the neuromuscular block produced by pancuronium. The complete antagonism with 4-aminopyridine suggests presynaptic action of ropivacaine. Resumo: Justificativa e objetivos: Os efeitos dos anestésicos locais na junção neuromuscular e sua influência no bloqueio produzido por bloqueadores neuromusculares não-despolarizantes é ainda alvo de pouca investigação, no entanto esta interação tem sido descrita em trabalhos experimentais e em humanos. O objetivo deste estudo foi avaliar in vitro, a interação da ropivacaína com o pancurônio, a influência na transmissão e bloqueio neuromuscular e a efetividade da neostigmina e 4-aminopiridina na reversão do bloqueio. Método: Ratos foram distribuídos em grupos (n = 5) de acordo com o fármaco estudado: ropivacaína (5 μg mL−1); pancurônio (2 μg mL−1); ropivacaína + pancurônio. A neostigmina e a 4-aminopiridina foram usadas nas concentrações de 2 μg mL−1 e 20 μg mL−1, respectivamente. Avaliou-se: 1) efeitos da ropivacaína sobre o potencial de membrana e potenciais de placa terminal em miniatura; 2) a amplitude das respostas do diafragma antes e 60 minutos após a adição da ropivacaína; o grau de bloqueio neuromuscular com o pancurônio e com a associação pancurônio - ropivacaína; 3) a efetividade da neostigmina e 4-aminopiridina na reversão do bloqueio neuromuscular. Resultados: A ropivacaína não alterou a amplitude das respostas musculares, os potenciais de membrana, mas diminuiu a frequência e a amplitude dos potenciais de placa terminal em miniatura. O bloqueio produzido pelo pancurônio foi potencializado pela ropivacaína, e parcial e totalmente revertido pela neostigmina e 4-aminopiridina, respectivamente. Conclusões: A ropivacaína potencializou o bloqueio neuromuscular produzido pelo pancurônio. O antagonismo completo com a 4-aminopiridina sugere ação pré-sináptica da ropivacaína. Keywords: Local anesthetics, ropivacaine, Neuromuscular blockers, Nondepolarising, pancuronium, Animals, rats, Palavras-chave: Anestésicos Locais, ropivacaina, Bloqueadores neuromusculares, Não despolarizantes, pancurônio, Animais, ratos