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ROTEIRO AULA PRÁTICA Título da Disciplina UNIDADE 3 | SEÇÃO 3 Título da Unidade de Ensino: Farmacologia Cardiovascular e Renal Carga horária: 60 horas Palavras-chave: Diuréticos; hipertensão; aldosterona; volume intravascular Seção 3 COMPETÊNCIAS: Conhecer e compreender a ação de fármacos que atuam nos sistemas cardiovascular e renal. CONTEÚDO: Diuréticos; anti-hipertensivos OBJETIVOS DE APRENDIZAGEM: Nesta seção, os objetivos são conhecer e entender as diferentes classes de fármacos que atuam regulando o volume intravascular, como os diuréticos, bem como entender o modo de ação e efeitos dos fármacos que atuam como anti-hipertensivos. LABORATÓRIO: Professor, esta aula prática consiste de simulações computacionais usando o simulador Virtual rat e deverá ser realizada em um laboratório (ou sala) de informática. Os experimentos devem ser feitos individualmente ou em duplas, conforme a disponibilidade de computadores em sua instituição. É importante que você reserve o laboratório conforme o regulamento de sua instituição. Esta aula requer que o simulador seja instalado nos computadores antes do início da aula. Note que o simulador está em inglês e um breve manual para seu uso é fornecido a seguir, o que requer o seu preparo antes da aula. COMPETÊNCIAS: Conhecer e compreender a ação de fármacos que atuam nos sistemas cardiovascular e renal. CONTEÚDO: Diuréticos; anti-hipertensivos OBJETIVOS DE APRENDIZAGEM: Nesta seção, os objetivos são conhecer e entender as diferentes classes de fármacos que atuam regulando o volume intravascular, como os diuréticos, bem como entender o modo de ação e efeitos dos fármacos que atuam como anti-hipertensivos. LABORATÓRIO: Professor, esta aula prática consiste de simulações computacionais usando o simulador Virtual rat e deverá ser realizada em um laboratório (ou sala) de informática. Os experimentos devem ser feitos individualmente ou em duplas, conforme a disponibilidade de computadores em sua instituição. É importante que você reserve o laboratório conforme o regulamento de sua instituição. Esta aula requer que o simulador seja instalado nos computadores antes do início da aula. Note que o simulador está em inglês e um breve manual para seu uso é fornecido a seguir, o que requer o seu preparo antes da aula. 2 FARMACOLOGIA CARDIOVASCULAR E RENAL MATERIAIS UTILIZADOS DESCRIÇÃO QUANTIDADE 1 computador para cada aluno ou dupla (com Windows, gerador de PDF e simulador instalados) SOFTWARES: Sim Não Em caso de Sim: Pago Não Pago Virtual rat, disponível em: <http://spider.science.strath.ac.uk/sipbs/ showPage.php?page=software_sims> Tipo de Licença: Grátis para uso acadêmico. Descrição: Este simulador usa um rato para investigar o efeito de fármacos no coração e no sistema cardiovascular. Esse simulador é muito parecido com o Virtual cat, utilizado na seção 2.2. Figura 1 – Visão geral do simulador 3 Farmacologia do Sistema Cardiovascular e os Anti-hipertensivos e Diuréticos U3 onde: ABP – pressão arterial LVP – pressão no ventrículo esquerdo VBP – pressão venosa HF – força de contração do coração HR – frequência cardíaca EPI – EQUIPAMENTOS DE PROTEÇÃO INDIVIDUAL E NORMAS DE SEGURANÇA: Como esta aula será um experimento simulado, não será necessário o uso de EPI. 4 Farmacologia do Sistema Cardiovascular e os Anti-hipertensivos e Diuréticos U3 Professor, antes do início da aula prática, é importante ressaltar que os computadores devem ser usados apenas para os experimentos. É importante que durante a aula você verifique se os alunos estão trabalhando adequadamente. Você pode retomar os conteúdos estudados na pré-aula e a situação- problema apresentada no livro didático. Na sequência, você pode fornecer informações sobre esta aula prática, indicando que serão determinados os efeitos de fármacos anti-hipertensivos e diuréticos em um simulador (rato adulto anestesiado) e fornecer mais detalhes de como isto seria feito na prática (a seguir). PENSANDO A AULA Caro professor, Lembre-se de que o planejamento, antes do encontro presencial com os alunos, é fundamental para se realizar uma aula adequada. Por isso, percorra você também o caminho do aluno: estude o conteúdo teórico, acesse a webaula e analise a situação-problema e o contexto de aprendizagem. Procure pensar nas possibilidades da aula mediada e, se preciso, faça adaptações de acordo com o contexto de sua região e o perfil de seus alunos. PREPARANDO A AULA 5 Farmacologia do Sistema Cardiovascular e os Anti-hipertensivos e Diuréticos U3 Figura 2 – Representação do modelo animal utilizado pelo simulador Nesta simulação, um gato adulto é anestesiado, entubado e recebe ventilação artificial. O animal tem as vias nervosas da medula espinhal cortadas (danificando as conexões neurais entre o cérebro e o sistema cardiovascular, o que simplifica a interpretação dos resultados por remover os reflexos barorreceptores centrais). Neste modelo, a pressão sanguínea é altamente dependente da concentração plasmática de angiotensina II. Uma cânula é inserida na artéria e veia femoral e no lúmen do ventrículo esquerdo do coração. A cânula arterial é conectada a um transdutor de pressão para medida da pressão arterial. A cânula venosa é conectada a outro transdutor e usada para medida da pressão venosa (além de ser uma via para injeção de fármacos no animal). A cânula do ventrículo esquerdo também é conectada a um transdutor e usada para medir a pressão ventricular (e, deste valor, deriva-se a força de contração do miocárdio). Os fármacos disponíveis no simulador e de interesse nesta aula prática são: 6 Farmacologia do Sistema Cardiovascular e os Anti-hipertensivos e Diuréticos U3 - Isoproterenol (isoprenaline): agonista β-adrenérgico - Nitroglicerina (glyceryl trinitrate): nitrovasodilatador - Angiotensina II (angiotensin II): vasoconstritor - Propranolol (propanolol): antagonista β-adrenérgico - Atenolol (atenolol): antagonista β-adrenérgico - Fentolamina (phentolamine): antagonista α-adrenérgico - Prasozina (prasozin): antagonista α-adrenérgico - Captopril (captopril): inibidor da ECA - Verapamil (verapamil): bloqueador dos canais de cálcio - Losartana (losartan): antagonista da angiotensina II. PROCEDIMENTOS PRÁTICOS Neste primeiro experimento, os alunos verificarão os efeitos de diversos fármacos conhecidos no animal anestesiado. Ele será dividido em três partes considerando os fármacos que atuam: (1) em receptores α e β-adrenérgicos; (2) no endotélio; e (3) no sistema renina-angiotensina. Após a administração do fármaco, verificar o efeito dos fármacos na pressão arterial e frequência cardíaca animal. Usando o simulador: 1. Em File, clicar em New Rat para iniciar um novo experimento; 2. Selecionar a opção Pithed rat na caixa Preparation; 3. Clique no botão Start para iniciar o experimento e coletar os dados basais do animal; 4. Para injetar um fármaco na circulação do animal: PROCEDIMENTO 1 7 Farmacologia do Sistema Cardiovascular e os Anti-hipertensivos e Diuréticos U3 a) Selecione um fármaco do menu Standard Drugs; b) Selecione a dose da lista; c) Clique no botão Inject Drug para adicionar o fármaco; 5. Os dados que serão reportados são: pressão arterial (ABP), pressão no ventrículo esquerdo (LVP), pressão venosa (VBP), força de contração do miocárdio (HF) e frequência cardíaca (HR). Você pode mover o cursor para ter os valores das medidas; 6. Os dados que serão reportados são: pressão arterial (ABP), pressão no ventrículo esquerdo (LVP), pressão venosa (VBP), força de contração do miocárdio (HF) e frequência cardíaca (HR). Você pode mover o cursor para ter os valores das medidas; 7. Para terminar o experimento, clique no botão Stop; 8. Para imprimir/salvar em PDF, clique em File, Print e selecione a opção apropriada; 9. Clique novamente em File, New Rat para iniciar um experimento(clique em Yes na caixa de diálogo que pergunta New Experiment! Are you sure?). Parte 1 - Fármacos que atuam em receptores α e β-adrenérgicos 1. Coletar os dados basais de um rato sem tratamento. Anotar os valores da pressão arterial sistólica e diastólica (em mmHg) e frequência cardíaca (em batimentos/min ou BPM); 2. Injetar uma concentração intermediária de (a) noradrenalina e (b) isoproterenol (< 50 µg/kg). Verificar a alteração na pressão arterial e frequência cardíaca; 3. Injetar (a) 0.5 mg/kg de prazosina, (b) 5 mg/kg de propranolol, (c) 1 mg/ kg fentolamina, e (d) 10 mg/g atenolol. Verificar a alteração na pressão arterial e frequência cardíaca. Parte 2 - Fármacos que atuam sobre o endotélio 1. Coletar os dados basais de um rato sem tratamento. Anotar os valores da pressão arterial sistólica e diastólica (em mmHg) e frequência cardíaca (em batimentos/min ou BPM); 2. Injetar uma concentração intermediária de (a) acetilcolina e (b) 8 Farmacologia do Sistema Cardiovascular e os Anti-hipertensivos e Diuréticos U3 nitroglicerina (< 50 µg/kg). Verificar a alteração na pressão arterial e frequência cardíaca; 3. Injetar 50 mg/kg de inibidor da NO sintase (LNOARG). Verificar a alteração na pressão arterial e frequência cardíaca; 4. Repetir a injeção de (a) acetilcolina e (b) nitroglicerina, mas desta vez adicionar 5 mg/kg de atropina em cada animal. Parte 3 - Fármacos que atuam no sistema renina-angiotensina 1. Coletar os dados basais de um rato sem tratamento. Anotar os valores da pressão arterial sistólica e diastólica (em mmHg) e frequência cardíaca (em batimentos/min ou BPM); 2. Injetar (a) losartana (10 mg/kg) e (b) captopril (10 mg/kg). Verificar a alteração na pressão arterial e frequência cardíaca; 3. Em novos animais, verificar o efeito do uso de concentrações intermediárias de angiotensina II e fenilefrina e após estimulação renal (Renal nerve); 4. Injetar captopril (5 mg/kg), losartana (10 mg/kg) e fentolamina (1 mg/kg) – em animais diferentes – e verificar o efeito sobre as medidas do animal. Os alunos devem descrever o experimento (preparo do animal, amostras etc.) e os efeitos dos fármacos (isoladamente ou com pré-tratamento) sobre os dados biológicos em estudo. Montar uma ou mais tabelas (como apresentado a seguir) para apresentar os dados obtidos durante os experimentos, respondendo os seguintes questionamentos. CHECKLIST 9 Farmacologia do Sistema Cardiovascular e os Anti-hipertensivos e Diuréticos U3 Tabela 1 – Efeito dos fármacos na pressão arterial em receptores α e β-adrenérgicos (Parte 1) Experimento Pressão sistólica (mmHg) Pressão diastólica (mmHg) Frequência cardíaca (BPM) Controle (antes do fármaco) Após noradrenalina (NE) Mudança devido à NE Controle (antes do fármaco) Após NE + prazosina Mudança devido à NE + prazosina Controle (antes do fármaco) Após isoproterenol (ISO) Mudança devido ao (ISO) Controle (antes do fármaco) Após ISO + prazosina Mudança devido à ISO + prazosina Controle (antes da estimulação) Após estimulação nervosa Mudança devido à estimulação Controle (antes da estimulação) 10 Farmacologia do Sistema Cardiovascular e os Anti-hipertensivos e Diuréticos U3 Após estimulação + prazosina Mudança devido à estim. + prazosina Controle (antes do fármaco) Após NE + propranolol Mudança devido à NE + propranolol Controle (antes do fármaco) Após ISO + propranolol Mudança devido à ISO + propranolol Controle (antes da estimulação) Após estimulação + propranolol Mudança devido à estim. + propranolol Controle (antes do fármaco) Após NE + fentolamina Mudança devido à NE + fentolamina Controle (antes do fármaco) Após ISO + fentolamina Mudança devido à ISO + fentolamina Controle (antes da estimulação) 11 Farmacologia do Sistema Cardiovascular e os Anti-hipertensivos e Diuréticos U3 Após estimulação + fentolamina Mudança devido à estim. + fentolamina Controle (antes do fármaco) Após NE + atenolol Mudança devido à NE + atenolol Controle (antes do fármaco) Após ISO + atenolol Mudança devido à ISO + atenolol Controle (antes da estimulação) Após estimulação + atenolol Mudança devido à estim. + atenolol Como estes fármacos (prazosina, propranolol, fentolamina e atenolol) afetaram as ações da noradrenalina, do isoproterenol e da estimulação nervosa sobre a pressão arterial e a frequência cardíaca? Com base neste experimento, o que se pode concluir sobre a localização de receptores adrenérgicos nos vasos sanguíneos, no coração e nos nervos simpáticos? Tabela 2 – Efeito dos fármacos no endotélio (Parte 2) Experimento Pressão sistólica (mmHg) Pressão diastólica (mmHg) Frequência cardíaca (BPM) Controle (antes do fármaco) Após acetilcolina (ACh) 12 Farmacologia do Sistema Cardiovascular e os Anti-hipertensivos e Diuréticos U3 Mudança devido à ACh Controle (antes do fármaco) Após ACh + L-NOArg Mudança devido à ACh + L-NOArg Controle (antes do fármaco) Após nitroglicerina (NG) Mudança devido à NG Controle (antes do fármaco) Após NG + L-NOArg Mudança devido à NG + L-NOArg Controle (antes do fármaco) Após L-NOArg Mudança devido à L-NOArg Controle (antes do fármaco) Após atropina (ATR) Mudança devido à ATR Controle (antes do fármaco) Após ACh + ATR Mudança devido à ACh + ATR Controle (antes do fármaco) 13 Farmacologia do Sistema Cardiovascular e os Anti-hipertensivos e Diuréticos U3 Após NG + ATR Mudança devido à NG + ATR Quais os efeitos do uso de inibidor da NO sintase? O que acontece com a adição de atropina? Com base nestes experimentos, o que se pode concluir sobre os mecanismos pelos quais a acetilcolina e a nitroglicerina produzem seus efeitos na hemodinâmica? Tabela 3 – Efeito dos fármacos no sistema renina-angiotensina (Parte 3) Experimento Pressão sistólica (mmHg) Pressão diastólica (mmHg) Frequência cardíaca (BPM) Controle (antes do fármaco) Após captopril (CAP) Mudança devido ao CAP Controle (antes do fármaco) Após losartana (LOS) Mudança devido à LOS Controle (antes da estimulação) Após estimulação renal Mudança devido à estimulação Controle (antes do fármaco) Após angiotensina II (Ang II) Mudança devido à Ang II 14 Farmacologia do Sistema Cardiovascular e os Anti-hipertensivos e Diuréticos U3 Controle (antes do fármaco) Após fenilefrina (FEN) Mudança devido à FEN Controle (antes do fármaco) Após Ang II + CAP Mudança devido ao Ang II + CAP Controle (antes do fármaco) Após FEN + CAP Mudança devido à FEN + CAP Controle (antes do fármaco) Após estimulação + CAP Mudança devido à estimul. + CAP Controle (antes do fármaco) Após Ang II + LOS Mudança devido à Ang II + LOS Controle (antes do fármaco) Após FEN + LOS Mudança devido à FEN + LOS Controle (antes da estimulação) 15 Farmacologia do Sistema Cardiovascular e os Anti-hipertensivos e Diuréticos U3 Após estimulação + LOS Mudança devido à estimul. + LOS Controle (antes do fármaco) Após Ang II + fentolamina Mudança devido à Ang II + fentolamina Quais os efeitos do captopril, losartana e fentolamina? Como estes fármacos modificam a ação da estimulação renal, da angiotensina II e da fenilefrina? Neste experimento, os alunos investigarão fármacos desconhecidos usando uma série de animais anestesiados (como descrito anteriormente). Para cada fármaco, utilizar um novo animal. O objetivo deste experimento é identificar os fármacos desconhecidos E, H e I do menu Unknown Drugs baseado nas alterações que ocorrem com a administração destes fármacos. Quando necessário, você pode administrar um fármaco conhecido (Standard Drugs) para verificar possíveis alterações nas funções do animal (ex. pressão arterial) e que possam dar dicas do possível mecanismo de ação. Note que fármacos de uma mesma classe podem ter mecanismos de açãosemelhantes. Neste caso, indique o nome de um representante da classe, o modo de ação e efeitos observados. Lembre- se que sua justificativa deve ser baseada em dados obtidos durante o experimento e você deve apresentá-los no relatório desta aula prática. PROCEDIMENTO 2 • Os fármacos desconhecidos são: E – nitroprussiato de sódio, H – propranolol e I – verapamil. Os alunos devem justificar suas respostas com base em experimentos realizados no simulador, explicando o procedimento que foi usado para chegar à resposta. CHECKLIST 16 Farmacologia do Sistema Cardiovascular e os Anti-hipertensivos e Diuréticos U3 Os experimentos desta aula prática permitem que os alunos avaliem experimentalmente (em um simulador) os mecanismos de ação e efeitos biológicos de diferentes fármacos que foram estudados nesta seção. Os alunos preparem um relatório contendo a descrição dos procedimentos (sistema utilizado, descrição de como seria feito o preparo do animal na prática, fármacos utilizados), incluindo os resultados obtidos (tabelas) e discussão. Eles devem identificar corretamente os três fármacos desconhecidos (ou classes à que eles pertencem). AVALIAÇÃO DE APRENDIZAGEM Ao final desta aula prática, o aluno será capaz de entender e descrever a ação de agentes anti-hipertensivos e os efeitos no organismo do animal. Professor, assim como em outras aulas práticas, você pode avaliar se o assunto foi compreendido pela discussão dos resultados obtidos nos dois experimentos. Você também pode discutir o mecanismo de ação e efeitos de outras classes de diuréticos que não foram investigados nesta aula prática. Além disso, você pode discutir outros pontos que foram estudados durante a seção, como os anti-hipertensivos e a característica integrativa da hipertensão (e outras patologias) etc. Com estes questionamentos, é possível perceber se os alunos entenderam o material teórico e são capazes de aplicá-lo na prática. Professor, é importante ressaltar também que, ao final desta unidade, os alunos devem entregar uma tabela com os possíveis efeitos adversos das diferentes classes de fármacos estudadas nesta seção e que atuam nos sistemas cardiovascular e renal (cardiotônicos, antiarrítmicos, vasodilatadores, diuréticos e anti-hipertensivos), conforme solicitado na seção “Faça você mesmo” do livro didático. RESULTADOS DE APRENDIZAGEM 17 Farmacologia do Sistema Cardiovascular e os Anti-hipertensivos e Diuréticos U3