Neuromuscular Block in Different Species
Authors: Baraka Anis 
Published: December 2008

The effects of tubocurarine and suxamethonium on the muscular twitch response were investigated on the phrenic nerve‐diaphragm preparation of various species (rat, cat, dog and guinea pig). Tubocurarine produced a typical competitive (antidepolarizing) neuromuscular block in the species investigated: no initial stimulation, direct muscular response not affected, and the neuromuscular block adequately reversed with neostigmine. Although the block was qualitatively the same in the four species, the blocking dose of tubocurarine varied: the rat was the most sensitive (0.5 μg/ml), and the cat was the most resistant (1 μg/ml). This might reflect different safety margins of neuromuscular transmission.

In contrast with tubocurarine which showed only a quantitative difference, suxamethonium showed both quantitative and qualitative differences among the different species. In the cat diaphragm, suxamethonium (2 μg/ml) produced a typical depolarizing block characterized by initial potentiation of the twitch response to nerve stimulation followed by neuromuscular block associated with partial depression of the direct muscular response. In the rat, no initial stimulation was observed, and a large dose of suxamethonium (10 μg/ml) was required to block neuromuscular transmission without any depression of direct muscular contractility. In the dog and guinea pig, a diphasic response was observed. These qualitative and quantitative differences were attributed to different degrees of suxamethonium‐induced depolarization in the different species. It is postulated that suxamethonium might act by two opposing mechanisms on the endplate: it competes with acetylcholine for the cholinergic receptors, and at the same time it can directly depolarize the endplate. The resulting neuromuscular block would be determined by a balance between the competitive and the depolarizing effects. There must be a broad spectrum where different proportions of both mechanisms co‐exist.

Am Phrenicus‐Diaphragma‐Präparat verschiedener Tierarten (Ratte, Katze, Hund und Meerschwein‐chen) wurden die Wirkungen von Tubocucarin und Suxamethonium auf induzierte Muskelzuckungen untersucht. Tubocucarin erzeugte einen typischen kompetitiven (antidepolarisierenden) neuromuskulären Block bei den untersuchten Tierarten: keine initiale Stimulation, keine Beeinflussung der direkten Reizantwort des Muskels und angemessene Umkehr des neuromuskulären Blocks durch Neostigmin. Wenngleich der Block qualitativ bei den vier Tierarten gleich war, variierte jedoch die Dosis, die zum Block führte: Die Ratte war am empfindlichsten (0,5 μg/ml), die Katze am resistentesten (1 μg/ml). Das könnte der Ausdruck unter‐schiedlicher Sicherheitsgrenzen für die neuromusku‐läre Übertragung sein.

Im Gegensatz zu Tubocucarin, das nur quantitative Unterschiede zeigte, waren die Unterschiede der Suxamethoniumwirkung bei den verschiedenen Tierarten sowohl quantitativ als auch qualitativ. Am Katzenzwerchfell erzeugte Suxamethonium (2 μg/ml) einen typischen Depolarisationsblock, charakterisiert durch initiale Potenzierung der Muskelzuckung auf Nervreizung, gefolgt von einem neuromuskulären Block und gleichzeitiger Depression des Effektes der direkten Muskelreizung. Bei der Ratte wurde keine initiale Stimulation beobachtet und eine groβe Dosis von Suxamethonium (10 μg/ml) war erforderlich, um die neuromuskuläre Übertragung zu blockieren, wobei keine Verminderung der direkten Muskelkontraktilität eintrat. Beim Hund und beim Meerschweinchen wurde eine zweiphasige Reaktion beobachtet. Diese qualitativen und quantitativen Unterschiede werden durch verschiedene Grade der suxamethoniumbe‐dingten Depolarisation bei den verschiedenen Tierarten erklärt. Es könnten zwei einander entgegen‐gesetze Wirkungsmechanismen des Suxamethoniums an der Endplatte angenommen werden: einerseits steht es im Wettstreit mit Azetylcholin um die cholinergischen Rezeptoren, anderseits kann es gleichzeitig die Endplatte direkt depolarisieren. Der resultierende neuromuskuläre Block wird durch das Gleichgewicht zwischen kompetitiven und depolarisierenden Effekten bestimmt. Dabei muβ es einen breiten Bereich geben, in dem verschiedene Anteile beider Mechanismen co‐existieren.