CONSECUENCIAS BIOLÓGICAS A CORTO PLAZO DEL USO DE MICROONDAS DE 915 MHz PARA RECALENTAR LECHONES HIPOTERMICOS¹

Luis Alejandro Bate y Jennifer Gail Crossley Universidad de la Isla Príncipe Eduardo
Facultad de Medicina Veterinaria
Departamento de Anatomía y Fisiología
Charlottetown, Isla Príncipe Eduardo
CIA 4P3, Canadá

¹ Avance de este estudio fueron presentados en la XXI reunión de la Sociedad Chilena de Producción Animal. Coyhaique, Noviembre 1996.
Recepción de originales: Enero 28, de 1997

ABSTRACT

Short term biological effects of rewarming hypothermic piglets with 915 MHz microwaves

Key words: Piglet, hypothermia, rewarming, microwaves.

In order to determine the short term consequences of rewarming hypothermic piglets with 915 MHz microwave radiation, hypothermia was induced in 14 newborn piglets weighing less that 1.25 kg each. Prior to suckling, the piglets were dried, weighed, and their rectal temperatures recorded. The rectal temperatures were reduced to 25°C by placing the piglets in a 10°C cooling unit following a protocol approved by the University Animal Care Committee. The microwave (MW) generator was programmed to rewarm at a rate of approximately 1.0°C min^-1, while infrared (IR) rewarming was provided by a 250 W IR heating lamp. Piglets were rewarmed to 38°C and then returned to the sow where their temperatures were monitored until 38°C was maintained. Blood samples were taken at birth, after cooling, after rewarming, and at sacrifice. The piglets were sacrificed 48 h after rewarming and dissected for subsequent plasma and tissue analysis. Rewarming time was shorter (P<0.05) for MW than IR rewarmed piglets: 10,75 ± 4,60 y 101,81 ± 7,20 min, respectively. Plasma cortisol levels showed no significant differences (P>0.05) due to treatment within the four sampling times. Cortisol levels between times for each treatment were different (P<0.05). Plasma glucose levels from samples taken at birth, after cooling, and after rewarming were not significantly different between treatment groups. Rewarming treatment did not influence liver glucose and glycogen levels. The percentage area of the adrenal gland zones showed no significant difference (P>0.05) between treatment groups. It was concluded that rewarming hypothermic piglets with 915 MHz MWR does not appear to cause any detrimental effects, thus it may provide a safe and time efficient method for treating piglet hypothermia in a commercial farm situation.

RESUMEN

Para determinar las consecuencia a corto plazo del recalentamiento de lechones hipotérmicos se llevó a cabo un estudio en que lechones recién nacidos fueron enfriados artificialmente hasta alcanzar una temperatura rectal de 25°C y después recalentados con microondas de 915 MHz (MO) o con luz infrarroja (LIR). Los lechones fueron expuestos a 55 W de MO o a 250 W de LIR. Un grupo de animales testigo no fueron enfriados. Se tomaron muestras de sangre para ser analizadas por cortisol y glucosa. Al sacrificio se extrajo el hígado para medir glucosa y glucógeno y las glándulas adrenales para medir la proporción ocupada por cada zona morfológica.
El recalentamiento fue más rápido con MO que con LIR (P<0,05) tomando 10,75 ± 4,60 y 101,80 ± 7,20 mín. respectivamente en elevar la temperatura rectal a valores eutérmicos. Los niveles de cortisol o glucosa plasmática no fueron modificados por los tratamientos (P>0,05). Tampoco lo fueron los niveles hepáticos de glucosa o glucógeno o la distribución porcentual de las diferentes áreas de las glándulas adrenales. Se puede concluir que el uso de microondas de 915 MHz puede ser una herramienta útil para el recalentamiento de lechones hipotérmicos que no pareciera causar ningún daño a los animales.

INTRODUCCIÓN

Se ha demostrado que es posible aplicar tecnología de microondas para recalentar animales hipotérmicos (Bate et al, 1992, Otten et al 1994), o para proveer calor suplementario a animales de producción (Foote et al., 1996). A pesar de que los efectos biológicos de la exposición de animales a radiación con microondas han sido estudiado anteriormente (Lu et al., 1987; Michaelson y Lin 1987 ; Roberts et al., 1986), la mayoria de estos estudios han sido hechos en animales con temperatura corporal normal, por lo tanto se ha evaluado el estrés térmico de este tipo de exposición (Lu et al., 1987). Los efectos biológicos observados bajo estas condiciones, por lo tanto no pueden ser comparados a los efectos que esta forma de energía podría tener en animales hipotérmicos.

La literatura contiene información inconsistente y difícil de comparar en este respecto. Esto se debe a diferencias en las formas de aplicación, las frecuencias usadas así también como los métodos para describir las intensidades usadas y las tasas de absorción (Michaelson y Lin 1987). Más encima las diferencias en especie y edad de los sujetos y el grado de hipotermia complica aun más el panorama. El objetivo de este estudio fue comparar las consecuencias biológicas a corto plazo de la exposición de lechones hipotérmicos a calor infrarrojo y a microondas de 915 MHz.

MATERIALES Y MÉTODOS

La hipotermia fue artificialmente inducida en 14 lechones de menos de 1,25 kg cada uno. Seis lechones adicionales que no fueron enfriados fueron usados como testigos. Un protocolo, previamente aprobado por el Comité de Cuidado Animal de la Universidad de la Isla Principe Eduardo, fue usado para inducir la hipotermia.

El método de enfriamiento consistió en rociar a los lechones recién nacidos con agua e introducirlos en una cámara de enfriamiento a 10°C hasta que la temperatura rectal alcanzara los 25°C. Seguidamente cada lechón fue mantenido a temperatura ambiental (20°C) por 20 minutos para simular lo que se espera encontrar en una unidad de producción.

Las microondas fueron producidas por un Generador MPS 915-500 (Cheung Lab. Inc. Baltimore, ME. E.E.U.U.) capaz de generar hasta 500 watts (W) de energía en forma de una onda contínua. El generador estaba conectado a una guía de ondas por una cable coaxial de 80 cm con una capacidad de 50 oms. La guía de onda que era de 131 x 28 cm, construida de acero inoxidable, diseñada por D'ossone Canadá Ltda. (Charlottetown, IPE. Canadá) servía como cámara de recalentamiento. El acceso a la cámara era a través de una tapa ovalada de 16 x 64 cm que, a su vez, tenía una ventana con rejilla matálica de 2 mm que permitía la inspección visual de los animales durante la exposición. Una carga de agua de 1 L localizada al extremo puesto a la antena servía para absorber cualquier exceso de microondas.

La energía inyectada y reflejada fue medida por dos medidores de consumo bidireccional Thruline, (Cleveland Ohio). Estos fueron insertados entre la antena de la guía y el cable coaxial proveniente del generador.

El equipo de microondas fue diseñado con cuatro interruptores de seguridad incorporados a la tapa de modo que si ésta no estaba bien cerrada el generador no se podría activar. Todo el equipo se revisó diariamente por posible filtraciones de microondas con un Microwave Survey Meter modelo 1600 (Holiday Industries Inc., Praire , MN).

Los lechones enfriados fueron distribuidos al azar para ser recalentados por medio de una lámpara infarroja (LIR) o microondas (MO), asegurándose de que de cada marrana se usaba por lo menos un lechón en cada tratamiento. Esto permitía compensar por la variación que genera, en los parámetros endocrinos medidos, el hecho de que no todas las pariciones ocurren a la misma hora del día. El generador fue programado para recalentar animales a una tasa de 1 °C mín.^-1. Para este objeto los lechones fueron colocados dentro de la cámara en una caja de plástico transparente a las microondas y la temperatura rectal fue registrada cada 30 seg con un termómetro fluóroptico (Luxtron Modelo 750).

Para el tratamiento LIR una lámpara infrarroja de 250 W fue colocada aproximadamente a 30 cm sobre los lechones que estaban suspendidos en una hamaca dentro de una caja aislada con una temperatura ambiente de 40°C. Todos los lechones fueron recalentados hasta que la temperatura rectal alcanzará los 38 °C. Los animales fueron examinados visualmente para determinar la presencia de daño térmico poniendo particular atención a las orejas, cola y ojos. Los lechones fueron devueltos a la jaula de parición y la temperatura rectal fue medida cada 10 minutos hasta que esta se estabilizó en 38°C. Durante este período y por las siguientes tres horas los animales fueron observados directamente para determinar cualquier modificación en la conducta normal de lechones recién nacidos. Los lechones fueron mantenidos con la marrana por 48 h y después sacrificados por la inhalación de CQ, y sangramiento. Muestras de sangre fueron tomadas de cada animal al nacer, después del enfriamiento, después del recalentamiento y al sacrificio. Estas muestras fueron centrifugadas, el plasma separado y guardado a -20°C para posterior análisis de cortisol y glucosa. Al sacrificio el hígado fue removido, pesado, congelado en nitrógeno líquido y almacenado en un congelador a -70°C. Las glándulas adrenales fueron sacadas, pesadas y fijadas en formalina al 10% en una solución tampón antes de ser almacenadas a 5°C.

Preparación del hígado.

El higado fue descongelado a temperatura ambiental y una muestra de 5 g se obtuvo removiendo una sección de lóbulo hepático similar de cada hígado. Esta muestra fue entonces homogeneizada con una solución tampón (0,014 HM de histidina y 0,002 M EDTA con un pH de 6,5) para hacer una preparación de 40% de hígado homogeneizado. Este homogeneizado se filtró a través de un tamiz de 1 mm y se hicieron dos alícuotas. Una de ellas se guardó para determinación de glucógeno y la otra para la determinación de glucosa.

Análisis de glucosa:

La concentración de glucosa en el tejido hepático y en la sangre se midieron usando un analizador de glucosa 2 (Beckman inc.). Una solución estándar de 150:50 mg dL ^-2 glucosa:nitrógeno ureico se usó para calibrar el instrumento. El otro reactivo usado fue glucosa oxidasa provista por Beckman Inc.

Análisis de cortisol:

Cortisol fue determinado por radioinmuno-análisis usando un Coat-a-count cortisol RIA kit (Diagnostic Product Corporation, Los Angeles, CA) previamente validado en nuestro laboratorio. Todas las muestras se corrieron en un ensayo con un coeficiente de variación intra-análisis de 8,2%.

Figura 1.	Temperatura rectal (media ± EEM) de los lechones durante el recalentamiento con microondas (círculos vacíos) o luz IR (triángulos rellenos). Sólo animales hipotérmicos están incluidos en cada punto y su número esta adyacente al punto. Rectal temperature of piglets (mean ± SEM) during rewarming with microwares (open circles) or infrared light (solid triangles). Only hipotermic animals are included in each point and the respective number is indicated.

Glándulas adrenales:

Las glándulas adrenales, previamente fijadas en formalina, fueron seccionadas transversalmente, deshidratadas en diferentes soluciones de alcohol y preparadas para evaluación histológica bajo el protocolo de Luna (1968). Estas muestras fueron incorporadas a bloques de parafina y seccionadas con un micrótomo en cortes de 6 µm para preparar las laminillas previo a su tintura con hematoxilina y eosina. Las áreas de la médula y de las distintas zonas de la glándula adrenal fueron determinadas usando estas preparaciones en conjunto con una computadora, cámara, microscopio y digitador asociadas con un programa de Bioquant (BQ System IV R & M Biometric, Inc. TN. E.E.U.U.).

Análisis estadístico:

El estudio fue diseñado como un bloque randomizado completo donde la marrana fue considerada el bloque. Los datos fueron anal izados usando procedimientos GLM de SAS (SAS Institute, Inc. 1985).

RESULTADOS Y DISCUSIÓN

El tiempo de enfriamiento promedio fue más corto (P<0,05) para el grupo MO que para el grupo LIR con valores prometidos de 74,25 ± 7,30 y 99,20 ± 8,06 mín., respectivamente. Esta diferencia podría ser atribuida a una pequeña diferencia de peso entre estos dos grupos (Cuadro 1); los animales en el grupo MO eran más livianos por lo tanto más susceptibles al factor enfriador del ambiente. El tiempo de recalentamiento fue más corto (P<0,05) para animales recalentados con MO que aquellos recalentados con LIR alcanzando tiempos de 10,75 ± 4,60 y 101,81 ± 7,20 mín., respetivamente (Figura 1). El período de estabilización que sigue al alcance de temperatura rectal, normal, sin embargo fue más largo para los lechones recalentados con MO (P<0,05). El proceso total, que incluye el recalentamiento inicial y el período de estabilización demoró 72,62 ± 13,20 mín. en el grupo tratado con MO y 124,83 ± 13,20 mín. en el tratado con LIR (P<0,05). Este valor acumulado refleja mejor la situación práctica en cuanto al tiempo que el animal se demora en alcanzar condiciones eutérmicas estables. Ningún lechón manifestó alguna conducta que pudiera interpretarse como anormal después de completar el procedimiento para su recalentamiento. Tampoco se observó en ellos daño térmico aparente.

El lechón recién nacido responde al estrés de cualquier índole en una forma genética, similar a otros animales (Selye, 1946). Esta respuesta consiste en la liberación de ACTH que a su vez estimula la producción y liberación de cortisol po las glándulas adrenales, siendo las zonas fascicular y reticular las más importantes en esta actividad. El cortisol contribuye a poner a disposición del organismo glucosa como fuente de energía en períodos de estrés (Kattesh el al,, 1990). Los estímulos que pueden desencadenar esta respuesta son variados e incluyen entre otros: tipo de confinamiento, ejercicio, anestesia y cambio de temperatura (Rijnbeck y Mol, 1989). Efectivamente, elevaciones importantes tanto de ACTH (Blatchford el al., 1978) como de cortisol han sido observadas en lechones expuestos a estrés por frío (Curtis, 1970)

Las áreas de las zonas anteriormente mencionadas aumentan con una prolongada estimulación de ACTH (Ruckebusch el al., 1991; Munck et al, 1984). La respuesta del eje hipófisis-adrenales fue usada como un indicador del estrés a que los lechones fueron sometidos a causa del procedimiento experimental. No hubo diferencias (P>0,05) entre los tratamientos en los niveles de cortisol plasmático observado en los lechones al nacer, después del enfriamiento o después del recalentamiento. Si se observó una diferencia en las concentraciones de cortisol en el momento del sacrificio (P<0,05) respecto de los controles (Cuadro 2). Esta diferencia podría ser atribuida a las diferencias causadas por el ritmo diario en concentración de esta hormona, dado que los animales fueron sacrificados a distintas horas. Los datos de cortisol parecieran indicar que el tratamiento de MO no causó en los lechones un estrés superior al observado en lechones recalentados con LIR.

Es importante mencionar que la variabilidad en los niveles plasmáticos de cortisol, como consecuencia del enfriamiento, recalentamiento y sacrificio son muy grandes dentro de animales expuestos al mismo tratamiento experimental y podrían enmascarar diferencias a causa de tratamiento. Tampoco se observaron diferencias (P>0,05) a causa de los tratamientos en los porcentajes que ocupa cada área dentro de la glándula adrenal (Cuadro3). Es posible que 48 h no fuera suficiente tiempo para generar cambios morfológicos observables al microscopio. Lo más probable es que es estrés a que se sometieron los animales fuera solo temporal debido a la condición de hipotermia y recalentamiento y no sostenido como consecuencia residual de los tratamientos, dado que no se observó ninguna evidencia de hipertrofia o hiperplasia de estos tejidos.

Los resultados de glucosa tampoco muestran diferencias entre los grupos experimentales (P>0,05) (Cuadro 4). La elevación en glucosa tampoco muestran diferencias entre los grupos experimentales observada al tiempo de sacrificio alcanza valores un poco más altos que los normales para animales de esta edad (Bate et al, 1993). Esto puede ser debido al proceso de sacrificio mismo que induce una liberación masiva de catecolaminas (Meresmann, 1974) y glucocorticoides (Bate y Grimmelt, 1991) y por lo tanto debieran ser considerados como una leve sobreestimación de esa edad. No se observaron diferencias (P>0,05) debido al tratamiento en los niveles hepáticos de glucosa o glucógeno (Cuadro 5). Esto sugiere que ningún tratamiento forzó el uso desproporcionado de estas reservas energéticas.

Toda la información recopilada en este estudio sugiere que la tecnología de microondas no parece causar ninguna anormalidad aparente en el corto plazo cuando es usada para recalentar lechones en un profundo estado de hipotermia.

AGRADECIMIENTOS

Este trabajo se realizó con el apoyode: Atlantic Canadá Opportunities Agency, Maritime Electric Co., Industrial Research Assistance Program del National Research Council of Canadá, D'Ossone Can. Ltd., y la Fundación Andes.

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