Alrededor del 30% de las visitas al servicio de urgencias por abuso de drogas están relacionadas con complicaciones inducidas por la cocaína sobre el sistema cardiovascular, principalmente como consecuencia de un aumento del tono simpático. El levamisol, fármaco antihelmíntico limitado al uso veterinario por sus efectos adversos en humanos, es el adulterante más frecuente de la cocaína. Al igual que la cocaína, el levamisol bloquea de forma aguda la la recaptación de aminas biógenas, pero sus efectos vasculares no son bien conocidos. Por lo tanto, el objetivo central de este estudio fue evaluar los efectos directos del levamisol y la cocaína en tres arterias diferentes.
Se montaron segmentos de arterias carótida, renal y aorta de 3 mm de longitud, procedentes de 30 conejos sanos, en un sistema de baño de órganos que contenía solución fisiológica (solución de Krebs-Henseleit) para el registro de tensión isométrica. Además, se midió la expresión proteica de los receptores adrenérgicos (α1 y α2), de la eNOS y de marcadores de estrés oxidativo (SOD1, SOD2 y Nox4) mediante la técnica de Western Blot.
El levamisol, al igual que la cocaína, no modificó el tono vascular basal. Sin embargo, el levamisol (10-3 M) produjo un ligero aumento en la arteria carótida. En vasos contraídos con noradrenalina, el levamisol, pero no la cocaína, indujo una relajación dependiente de la concentración. La administración conjunta de levamisol y cocaína no alteró la respuesta relajante máxima inducida por el levamisol. El levamisol (10-4-10-3 M) redujo la respuesta contráctil a la fenilefrina en todos los lechos estudiados, mientras que la cocaína (10-5 M) potenció esta respuesta en la arteria carótida. La administración conjunta de ambas sustancias no modificó la respuesta producida por el levamisol. Tanto el levamisol (10-6-10-4 M) como la cocaína (10-6-10-4 M) evocaron una potenciación dependiente de la concentración del estímulo nervioso simpático. Este efecto aumentó aún más con la combinación de levamisol (10-4 M) y cocaína (10-4 M) en las arterias carótida y renal. Sin embargo, una mayor concentración de levamisol (10-3 M) anuló la respuesta contráctil al estímulo simpático solo o en presencia de cocaína en todos los lechos vasculares. La respuesta relajante a la acetilcolina se redujo en presencia de levamisol, mientras que la cocaína solo la disminuyó en las arterias renal y aorta. Una menor relajación dependiente del endotelio inducida por ambas sustancias se ha relacionado con un aumento del estrés oxidativo que conduciría a disminuir la biodisponibilidad de NO. Ninguna de estas sustancias modificó la relajación inducida por el nitroprusiato sódico.
La exposición aguda al levamisol y cocaína también produjo cambios a nivel molecular en los vasos estudiados. El levamisol y la cocaína a bajas concentraciones disminuyeron la expresión proteica de los receptores α2-adrenérgicos, mientras que los receptores α1-adrenérgicos solo fueron infra expresados en presencia de altas concentraciones de levamisol. La cocaína redujo la expresión proteica de los receptores α1 adrenérgicos en la arteria renal. Por otro lado, el levamisol disminuyó la expresión proteica de la eNOS en la aorta, mientras que la cocaína solo lo hizo en las arterias renal y aorta. Tanto el levamisol como la cocaína aumentaron la expresión proteica de la enzima prooxidante Nox4 en la arteria renal. Paradójicamente, el levamisol infra expresó esta enzima en la arteria carótida. La expresión de las enzimas antioxidantes SOD1 y SOD2 se redujo en presencia de levamisol o cocaína tanto en la arteria renal como en la aorta.
Estos resultados indican que: 1) dependiendo de la concentración el levamisol se comporta como un antagonista no selectivo de los receptores adrenérgicos α1 y α2, 2) el levamisol a bajas concentraciones potencia los efectos de la cocaína a nivel presináptico, lo que se traduce en un sinergismo, 3) el levamisol disminuye la respuesta relajante a la acetilcolina de forma concentración-dependiente en los tres vasos estudiados, mientras que la cocaína solo afecta a las arterias renal y aorta. La combinación de levamisol y cocaína no altera la respuesta producida por el levamisol, 4) la disfunción endotelial inducida por ambas sustancias puede estar relacionada con un aumento de estrés oxidativo.About 30% of Emergency Department visits for drug abuse are related to cocaine cardiovascular toxicity, mainly secondary to an increased sympathetic tone. Levamisole, a veterinary anthelmintic drug, is the most used cocaine adulterant. Like cocaine, levamisole acutely blocks noradrenaline reuptake, but its vascular effects are not well known. Therefore, the main purpose of this study was to evaluate the direct effects of levamisole and cocaine in three different arteries.
Rings (3 mm long) of carotid and renal arteries and the aorta from 30 healthy rabbits were mounted for isometric tension recording in organ bath chambers containing Krebs-Henseleit solution. α1 and α2 -adrenergic receptors, eNOS, SOD1 and SOD2, and Nox4 protein expression was measured by Western Blot.
Only levamisole at the highest concentration (10 3 M) slightly increased basal vascular tone, effect limited to carotid artery. In vessels contracted with noradrenaline, only levamisole induced a concentration-dependent relaxation. Levamisole (10-4-10-3 M) reduced the contractile response to phenylephrine, while cocaine (10-5 M) enhanced this response in the carotid artery. Co-administration of both substances did not modify levamisole response. Both levamisole (10-6-10-4 M) and cocaine (10-6 -10-4 M) produced a concentration-dependent potentiation of the electrical field stimulation. This effect was further enhanced by the combination of levamisole (10-4 M) and cocaine (10 4 M) in the carotid and renal arteries. However, levamisole (10-3 M) abolished adrenergic neurotransmission alone or in the presence of cocaine. The relaxing response to acetylcholine was reduced by levamisole, while cocaine decreased relaxation only in the renal artery and aorta. Impaired relaxation induced by both substances was associated with increased oxidative stress. Neither cocaine nor levamisole modified the relaxation induced by sodium nitroprusside. Levamisole and cocaine also induced vessels changes at molecular level. Lower concentrations of each substance reduced α2 adrenergic receptor protein expression whereas α1 expression was only reduced by higher concentrations of levamisole. Cocaine decreased α1 expression only in the renal artery. Furthermore, cocaine reduced eNOS protein expression in both renal artery and aorta, whereas levamisole did it only in the aorta. Both cocaine and levamisole increased Nox4 protein expression in the renal artery. However, levamisole reduced its expression in the carotid artery. SOD1 and SOD2 expression was reduced by both substances in the renal artery and aorta.
In conclusion, 1) depending on concentration, levamisole acts as a non-selective antagonist of α1 and α2 adrenergic receptors; 2) lower concentrations of levamisole enhances the effects of cocaine at presynaptic level, resulting in synergism; 3) levamisole decreases the relaxation to acetylcholine in a concentration dependent manner in the three vessels while cocaine does it only in the renal artery and aorta. 4) The endothelial dysfunction induced by both substances may be related to increased oxidative stress
