Made available in DSpace on 2015-12-06T23:44:45Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2006 / Este trabalho foi conduzido com o propósito de reanalisar a sistemática de normalizar os valores da força desenvolvida em preparações de músculos papilares. Foram avaliados os valores das tensões desenvolvidas tomados como valores absolutos da força, normalizados pela área de secção e pela massa miocárdica participante da contração. Foi considerado como válido o pressuposto de que amostras miocárdicas distintas, advindas do mesmo coração, devem exteriorizar variáveis funcionais comparáveis. Foram utilizados trinta e cinco ratos Wistar-EPM. Em cada experiência, foi analisada a ação mecânica dos músculos papilares anterior (PA) e posterior (PP) do mesmo coração contraindo isometricamente. Foram determinadas as variáveis funcionais no comprimento ótimo - Lmáx - e em comprimentos correspondentes a 92 por cento, 94 por cento, 96 por cento, 98 por cento de Lmax, possibilitando a determinação da curva estiramento-tensão desenvolvida (relação de Frank¬Starling) para cada músculo. Foram determinados: tensão desenvolvida (TD), tensão de repouso (TR), taxa máximas da variação da tensão desenvolvida positiva (+dT/dt) e negativa (-dT/dt), tempo para atingir o pico da tensão desenvolvida (TPT), tempo para a tensão desenvolvida decrescer 50 por cento do seu valor máximo (TR50 por cento). Foram estabelecidos dois protocolos. No protocolo A (23 pares de músculos) os músculos foram analisados respeitando-se seus comprimentos naturais e no protocolo B (12 pares de músculos) os PP eram intencionalmente reduzidos no seu comprimento, para que operassem com massas miocárdicas inferiores às do PA Os valores verificados para as variáveis que envolvem força foram considerados em seus valores absolutos (em gramas), normalizados pela área de secção (gramas/milímetro quadrado), e pela massa de miocárdio participante da contração (gramas/miligrama). Os dados foram apresentados sob a forma de médias ± epm. Para efeito das comparações foi utilizada ANOVA com p < 0,05. A massa miocárdica dos PP do protocolo A (PPA: 9,57 ± 0,51 mg) foi maior em relação aos outros músculos, enquanto a massa dos PP do protocolo B (PPB: 5,37 ± 0,20 mg) foram menores em relação aos outros músculos. A massa dos PP do protocolo A (PAA: 6,33±0,37mg) e do protocolo B (PAB:6,92±0,31mg) não diferiram entre si. A média dos comprimentos dos músculos PP do protocolo A, em Lmáx (7,44 ± 0,29 mm), foi maior do que as dos demais músculos(PAA: 4,96 ± 0.19 mm, PAB: 5,87 ± 0,24 mm, PPB: 4,31 ± 0,16 mm) e o comprimento de PPB foi menor em relação a todos os demais. Não se identificaram outras diferenças. Os valores das AS dos músculos posteriores (PPA: 1,26 ± 0,05 mm2 ; PPB: 1,26 ± 0,05 mm2 ) e anteriores (PAA: 1,24 ± 0,01 mm2 ; PAB: 1,18 ± 0,02 mm2 ) não foram diferentes. Verificou-se que a TD absoluta foi maior para o músculo de maior massa PPB (6,71 ± 0,28 g) em relação aos outros PAA (4,71 ± 0,24 g; PAB: 4,96 ± 0,25 g; PPB: 3,91 ± 0,31 g) quando corrigida pela AS dos músculos papilares com maior massa contrátil (PPA) foi mais elevada do que as dos demais músculos: PPA: 5,47 ± 0,28 g/mm2 ; PAA: 4,17 ± 0,34 g/mm2 ; PAB: 4,22 ± 0,23 g/mm2 ; PPB: 3,22 ± 0,31 g/mm2 . Interessantemente, ao se normalizar a força desenvolvida pela massa miocárdica as diferenças entre as TD desapareceram (PAA: 0,73 ± 0,09 g/mg; PPA: 0,68 ± 0,05 g/mg; PAB: 0,74 ± 0,05 g/mg; PPB: 0,76 ± 0,09 g/mg). Os valores absolutos das TD, considerados em gramas, correlacionaram-se significantemente com o peso miocárdico (r = 0,5830; p <0,0001) e não se correlacionaram com as áreas de secção transversa (r = 0,1; p > 0,05). De forma semelhante, os valores da +dT/dt absoluta dos PPA (70 ± 2,5 g/s) foi superior a dos demais musculos PAA (49 ± 2,3 g/s) PAB (52 ± 1,3 g/s) e PPB (39 ± 3,7 g/s). Quando os dados foram normalizados pela AS os valores foram mais elevados nos músculos de maior massa (PPA), e foram inferiores nos de menor peso: PPA (57 ± 2,7 g/mm2 /s) > PAA (43 ± 3,4 g/mm2 /s) = PAB (44 ± 1,4 g/mm2 /s) = PPB (32 ± 3,6 g/mm2 /s). Quando os valores são analisados em função dos pesos dos músculos tais diferenças desaparecem (PAA: 7,67 ± 0,93 g/mg/s; PPA: 7,12 ± 0,43 g/mg/s; PAB: 7,76 ± 0,40 g/mg/s; PPB: 7,71 ± 0,92 g/mg/s). Tal como ocorreu com a TD, os valores absolutos da + dT/dt se correlacionaram com a massa miocárdica (r = 0,6083; p< 0,0001), enquanto com a área de secção não foi identificada correlação (r = 0,0948; p > 0,05). Os valores da TR corrigidos pela área seccional dos PA (PAA: 0,86 ± 0,05 g/mm2 e PAB: 0,84 ± 0,06 g/mm2 ) não foram diferentes entre si e não diferiram do PP analisado com sua massa nativa (PPA: 0,94 ± 0,04 g/mm2 ). Contudo, os PA tiveram menor tensão de repouso do que o PP analisado com massa miocárdica reduzida (PPB: 1,17 ± 0,09 g/mm2 ). Corrigindo os valores pela massa, os papilares de menor massa atingiram valores (PPB: 0,28 ± 0,02 g/mg) significativamente maiores em relação aos demais músculos (PAA: 0,15 ± 0,01 g/mg; PPA: 0,10 ± 0,01 g/mg; PAB: 0,15 ± 0,01 g/mg). Não foram identificadas outras diferenças. Não se identificaram diferenças nos valores da taxa negativa de variação de tensão, no TPT e no TR50% dos músculos papilares em ambos os protocolos. As curvas estiramento-TD dos músculos papilares de maior peso (PPA) determinadas em comprimentos de 92, 94, 96, 98 e 100% de Lmáx situaram-se acima das demais, quando os valores foram corrigidos pelas áreas de seção. Houve superposição entre as curvas correspondentes aos músculos de pesos equivalentes (PAA e PAB). Os dados dos músculos de menor peso (PPB) foram inferiores aos valores de PPA, mas não diferiram significantemente de PAA e PAB. Quando os valores foram corrigidos pelo peso dos músculos, as diferenças descritas anteriormente desapareceram. Quando os valores da +dT/dt foram expressos em função da AS os valores de PPA foram superiores a PAA e PPB, contudo, não diferiram de PAB. Em adição, PAA e PAB não diferiram entre si e também não diferiram de PPB. Quando os dados de +dT/dt são analisados como função da massa miocárdica, todas as diferenças desaparecem. Os valores da TR de PPB situaram-se acima dos demais músculos (PAA, PPA e PAB) em todos os pontos percentuais do comprimento em repouso. O mesmo fato ocorreu quando os dados foram expressos com base nos pesos musculares: os valores de PPB foram mais elevados em relação aos demais músculos (PAA, PPA e PAB) em todos os pontos percentuais de Lmáx. Os valores da –dT/dt corrigida pela área seccional ou pela massa miocárdica não foram diferentes estatisticamente. Não foram identificadas diferenças significantes entre os diversos valores do TPT e do TR50%. Em conclusão nossos dados indicam que a normalização das variáveis pelo peso do músculo resulta em valores que assumem que amostras distintas do mesmo coração devam externar valores similares em parâmetros contrateis. / This paper was conducted with the purpose of re-analyzing the normalization of values for force developed by papillary muscles. Developed tension was evaluated as absolute values of force, normalized by cross sectional area and by myocardial mass involved in contraction. Distinctive myocardial samples from the same heart were assumed as expressing comparable functional variables. Thirty-five Wistar-EPM rats were used. For each experiment, the mechanical action of anterior (AP) and posterior papillary (PP) muscles was analyzed for the same heart. Functional variables for optimal length - Lmax – and corresponding lengths at 92%, 94%, 96%, 98% of Lmax were determined, thus allowing for the determination of developed length-tension relatons (FrankStarling relationship) for each muscle. The following were determined: developed tension (DT), resting tension (RT), positive (+dT/dt) and negative (- dT/dt) rate of tension variation, time to peak tension (TPT), time for developed tension to be 50% reduced from maximum value (TR50%). Two protocols were established. In Protocol A (23 pairs of muscles) the muscles were analyzed according to their natural length; in Protocol B (12 pairs of muscles), PP were intentionally reduced in length so that they could work on lower myocardial mass as compared to AP. Variables that involve force were considered in their absolute value (grams), normalized by cross sectional area (CSA: grams/square millimeter), and by myocardial mass involved in the contraction (grams/milligram). Data were presented as mean ± sem. ANOVA was used for comparisons (p<0.05). Myocardial mass of PP in Protocol A (PPA9,57 ± 0,51 mg) was higher as compared to the other muscles, whereas PP mass in Protocol B (PPB: 5,37 ± 0.20 mg) was lower as compared to the other muscles. PA mass in Protocol A (PAA: 6.33 ± 0.37 mg) and in Protocol B (PAB: 6.92 ± 0.31 mg) did not differ. In Protocol A, mean length of PP muscles in Lmax (7.44 ± 0.29 mm) was higher than that of all other muscles (PAA: 4.96 ± 0.19 mm, PAB: 5.87 ± 0.24 mm, PPB: 4.31 ± 0.16 mm) and PPB length was lower as compared to all the others. No other difference was identified. Values for CSA in posterior muscles (PPA: 1.26 ± 0.05 mm2 ; PPB: 1.26 to 0.05 mm2 ) and anterior muscles (PAA: 1.24 ± 0,01 mm2 ; PAB: 1.18 ± 0.02 mm2 ) did not report differences. DT analyzed in grams was larger in PPA (6.71 ± 0.28 g) in relation in others muscle PAA (4.71 ± 0.24 g), PAB (4.96 ± 0.25 g) and PPB (3.91 ± 0.31 g). When the values were corrected by CSA of papillary muscles with larger contractile mass (PPA) was shown to be higher than that of the other muscles: PPA: 5.47 ± 0.28 g/mm2 ; PAA: 4.17 ± 0.34 g/mm2 ; PAB: 4.22 ± 0.23 g/mm2 ; PPB: 3.22 ± 0.31 g/mm2 . Interestingly, when developed force was normalized by myocardial mass, the differences between the DTs disappeared (PAA: 0.73 ± 0.09 g/mg; PPA: 0.68 ± 0.05 g/mg; PPB: 0.74 ± 0.05 g/mg; PPB: 0.76 ± 0.09 g/mg). DT absolute values – in grams – showed significant correlation with myocardial weight (r = 0.5830; p <0.0001) and no correlation with cross sectional areas (r = 0.1; p > 0.05). Similarly, values for +dT/dt absolut was higher in PPA (70 ± 2,5 g/s) in relation in others muscle PAA (49 ± 2,3 g/s), PAB (52 ± 1,3 g/s) and PPB (39 ± 3,7 g/s). Normalizing the values to CSA showed to be higher in higher mass muscles (PPA), and lower in the lower weight muscles: PPA (57 ± 2.7 g/mm2 /s) > PAA (43 ± 3.4 g/mm2 /s) = PAB (44 ± 1.4 g/mm2 /s) = PPB (32 ± 3.6 g/mm2 /s). When values were analyzed considering muscle weight, those differences disappeared (PAA: 7.67 ± 0.93 g/mg/s; PPA: 7.12 ± 0.43 g/mg/s; PAB: 7.76 ± 0.40 g/mg/s; PPB: 7.71 ± 0.92 g/mg/s). As with DT, absolute values for + dT/dt were found to be correlated with myocardial mass (r = 0.6083; p< 0.0001), whereas no correlation was found with cross sectional area (r = 0.0948; p > 0.05). TR values corrected by PA cross sectional area (PAA: 0.86 ± 0.05 g/mm2 and PAB: 0.84 ± 0.06 g/mm2 ) showed no differences and did not differ from PP analyzed in its native mass (PPA: 0.94 ± 0.04 g/mm2 ). However, PA showed lower resting tension when compared to PP analyzed in reduced myocardial mass (PPB: 0.94 ± 0.04 g/mm2 ). After mass correction, lower mass papillaries reached values (PPB: 0.28 ± 0.02 g/mg) that were significantly higher as compared to the other muscles (PAA: 0.15 ± 0.01 g/mg; PPA: 0.10 ± 0.01 g/mg; PAB: 0.15 ± 0.01 g/mg). No other difference was identified. No difference was identified for TPT or TR50% for papillary muscles in both protocols. Force-length relations of heavier papillary muscles (PPA) determined at 92, 94, 96, 98 and 100% Lmax showed to be higher than all the others when values were corrected by CSA. Curves corresponding to muscles of equivalent weight were superposed (PAA and PAB). Data on lower weight muscles (PPB) were lower when compared to PPA, but did not significantly differ from PAA and PAB. When values were corrected by muscle weight, the differences described earlier disappeared. When values for +dT/dt were expressed based on CSA, PPA values were higher than PAA and PPB; however, they did not differ from PAB. Additionally, PAA and PAB showed no difference; neither did they differ from PPB. When data on +dT/dt are analyzed as myocardial mass function, all differences disappear. Values for PPB were shown to be higher when compared to all other muscles (PAA, PPA and PAB) at all percentual points of Lmax.. Values for –dT/dt corrected by weight and CSA were not different. No significant differences were identified between the different values for TPT and TR50%. In conclusion, our data are indicative that the normalization of variables of papillary muscle mechanics by muscle weight results in values in consonance with the assumption that distinctive myocardial samples of the same heart should disclose similar values for contractile parameters. / BV UNIFESP: Teses e dissertações

Tese (doutorado)—Universidade de Brasília, Faculdade de Medicina, 2007. / Submitted by Natália Cristina Ramos dos Santos (nataliaguilera3@hotmail.com) on 2009-10-09T17:57:47Z No. of bitstreams: 1 Luiz Porto Tese-Doutorado.pdf: 2007740 bytes, checksum: cb11d01a535eb2d063ebf448d1e1d2ff (MD5) / Approved for entry into archive by Gomes Neide(nagomes2005@gmail.com) on 2010-07-26T19:22:19Z (GMT) No. of bitstreams: 1 Luiz Porto Tese-Doutorado.pdf: 2007740 bytes, checksum: cb11d01a535eb2d063ebf448d1e1d2ff (MD5) / Made available in DSpace on 2010-07-26T19:22:19Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Luiz Porto Tese-Doutorado.pdf: 2007740 bytes, checksum: cb11d01a535eb2d063ebf448d1e1d2ff (MD5) Previous issue date: 2007-11 / Introdução: Promover o estilo de vida ativo tornou-se preocupação central na esfera da saúde pública. Evidências da associação positiva entre atividade física e saúde são abundantes. Entretanto, existem lacunas sobre efeitos de intervenções baseadas no quantitativo de passos diários, bem como de mecanismos fisiológicos implicados. Objetivos: Verificar os efeitos do incremento de 3500 passos diários, durante três semanas, sobre a função autonômica cardíaca (FAC) e o desempenho físico no limiar anaeróbico, em indivíduos normais e insuficientemente ativos. Avaliar a efetividade do aumento do número de passos diários e correlacionar esse incremento com a variabilidade da freqüência cardíaca (VFC) e com variáveis de desempenho físico no limiar anaeróbico (LA). Indivíduos e Métodos: Foram estudados 19 homens, com idade mediana de 30 anos (19 - 46 anos), clinicamente normais, sedentários e com IMC entre 18,5 e 29,9 Kg/m2. Os participantes submeteram-se ao teste de avaliação da FAC, por meio das análises temporal e espectral da VFC de séries temporais de 5 min de intervalos R-R do ECG, obtidos por meio do freqüencímetro Polar S 810®, no repouso supino e na postura ortostática. Seqüencialmente registrou-se o padrão usual de passos diários por ± 18 dias, por meio do pedômetro Yamax SW710® (fase controle). Logo após, submeteram-se a nova avaliação da FAC e ao teste ergoespirométrico (TE) para avaliação do desempenho físico ao nível do LA. Iniciou-se, então, a fase de intervenção com incremento mínimo de 3.500 passos diários durante ± 23 dias, calculado sobre a média de passos diários acumulados em dias de semana na fase controle. Ao término, procedeu-se à nova avaliação da FAC, bem como do desempenho físico no LA. Resultados: A mediana e extremos do número de passos/dia na fase de intervenção (11772, 8998 – 18620) foi superior ao registrado na fase controle (7295, 4700 – 14752) p<0,0001). As variáveis funcionais de repouso (FC, PAS e PAD) e antropométricas (peso e IMC) não se alteraram com a intervenção (p>0,05). A maioria dos índices temporais da VFC ficaram estáveis (p>0,05), à exceção da média dos intervalos R-R (supino e ortostático) e do rMSSD no ortostatismo (p=0,07 – 0,05 e 0,07). Dos índices espectrais, apenas a área espectral de baixa freqüência no supino mostrou tendência estatística de redução (p=0,076). A intervenção provocou aumento do desempenho físico no LA, com incremento médio de 8% na distância percorrida (p=0,02) e de 6% no tempo até o LA (p=0,03), sem, entretanto, modificar o consumo de oxigênio e a FC no LA (p>0,12). Observou-se tendência de correlação positiva entre o incremento percentual de passos e o pNN50 e a área espectral absoluta de baixa freqüência no supino na última avaliação (rs = 0,39 - p = 0,09) e o pNN50 e rMSSD na postura ortostática (rs = 0,44 - p = 0,06). Houve correlação negativa entre a FC de repouso e a variação percentual da FC de repouso até o LA, nos dois testes de esforço (rs = -0,67 e -0,69 respectivamente, p< 0,002). Conclusões: O incremento no número de passos diários induziu discreto aumento da modulação parassimpática, especialmente na postura ortostática, porém sem modificar o balanço vago-simpático. O treinamento físico mostrou-se eficiente para melhorar o rendimento físico submáximo ao nível do limiar anaeróbico. As sutis modificações observadas adquirem relevância, tendo em vista a faixa etária da amostra e o tipo de intervenção instituída, baseada apenas no aumento de passos diários. _______________________________________________________________________________________ ABSTRACT / Introduction: Promoting an active life style has become a central concern in the Public Health sector. Evidences of the positive association between physical activity and health are abundant. Nevertheless, there are gaps on the effects of interventions based on the amount of daily steps, as well as in what concerns the physiological mechanisms involved. Objectives: To verify the effects of the increase of 3500 daily steps, during a three week period on the cardiac autonomic function (CAF) and the physical performance at the anaerobic threshold (AT), in normal and inactive subjects. To evaluate the effectiveness of increasing the number of daily steps and to corrolate this increase to the heart rate variability (HRV) and to the variables of physical performance at the AT. Subjects and Methods: Nineteen men, with median age of 30 years old (19-46 years), clinically normal, sedentary and with BMI between 18.5 and 29.9 Kg/m2 were studied. The participants were submitted to CAF assessment test through temporal and spectral analysis of HRV in 5 minute temporal series of R-R intervals of ECG, obtained from the Polar S810® heart rate monitor, in supine rest and in orthostatic posture. Following that, the usual pattern of daily steps was recorded for ± 18 days, using SW710® Yamax Pedometer (control stage). Right after, they were submitted to a new CAF assessment and to a cardiopulmonary exercise test (CET) in order to assess physical performance at the AT. Intervention stage was then started with a minimum increase of 3500 daily steps, during ± 23 days, increase which was calculated on the mean number of daily steps accumulated during week days in the control stage. At the end, a new CAF assessment was performed as well as a new cardiopulmonary exercise test. Results: The median and the extremes of number of steps/day during the intervention stage (11772, 8998 – 18620) were higher than those recorded in the control stage (7295, 4700 – 14752). Functional variables (HR, SBP and DBP) and anthropometric variables of rest (weight and BMI) were not altered by the intervention (p>0.05). Most temporal indexes of HRV remained stable (p>0.05), except for the mean of R-R intervals (supine and orthostatic) and of rMSSD on orthostatism (p=0.07 – 0.05 e 0.07). Among the spectral indexes, only the spectral area of low frequency on supine showed a statistic tendency to reduction (p=0.076). The intervention caused an increase in physical performance at the AT, with an average increase of 8% in the covered distance (p=0.02) and of 6% in time until AT, not modifying, however, the oxygen consumption and the heart rate (HR) at the AT (p=0.12). A tendency of positive correlation between the percental increase of steps and pNN50 and the absolute spectral area of low frequency on supine in the last evaluation (rs = 0.39 - p = 0.09) and the pNN50 and the rMSSD in orthostatic posture was observed. There was a negative correlation between the HR at rest and the percentual variation of HR at rest until AT, in two effort tests (rs = -0.67 and -0.69 respectively, p< 0.002). Conclusions: The increase in number of daily steps led to a slight increase in parasympathetic modulation, especially in orthostatic posture, though with no change to the sympathovagal balance. Physical training proved efficient in improving sub maximum physical performance at the anaerobic threshold. The subtle changes observed become important, when bearing in mind the age scope of the sample and the type of intervention used, which was based only on the increase of daily steps.

Orientador: José Ricardo de Arruda Miranda / Coorientador: Patricia Fidelis de Oliveira Gregolini / Banca: Joel Mesa / Banca: Andris Figueiroa Bakuzis / Resumo: As técnicas biomagnéticas possibilitam o estudo de diversos parâmetros fisiológicos através da detecção de campos magnéticos gerados por correntes biológicas ou por marcadores/traçadores magnéticos. Uma das técnicas utilizadas dentro desta vertente é a Biosusceptometria de Corrente Alternada (BAC). A técnica utiliza um sistema gradiométrico de bobinas para monitorar posição e concentração de materiais magnéticos em sistemas biológicos. A partir do monitoramento realizado pelo sistema, é possível obter dados relacionados com as propriedades biológicas locais e estabelecer parâmetros mecânico-fisiológicos, principalmente do trato gastrintestinal, como esvaziamento e atividade de contração gástrica. A proposta deste trabalho é inédita e consiste na aplicação do sistema BAC, associado à nanopartículas magnéticas utilizadas como traçadores, a fim de, futuramente, disponibilizar uma nova ferramenta para estudos de caracterização pré-clínica de nanopartículas magnéticas. Foram realizados experimentos com ratos para a quantificação do tempo de meia vida das nanopartículas magnéticas em intervalos de tempo pré definidos, além do tempo de chegada das partículas no coração dos animais, bem como sua biodistribuição. Como testes adicionais, foram realizadas quantificações de alterações em parâmetros cardiovasculares sobre a administração endovenosa das nanopartículas magnéticas, já que esses parâmetros cardiovasculares influenciam diretamente no tempo de meia vida e biodistribuição do material. O sistema demonstrou bom desempenho em todos os testes aplicados, apresentando excelente reprodutibilidade, sensibilidade e resolução temporal. Os resultados sugerem a utilização da BAC como método de avaliação de parâmetros de caraterização pré-clínica de nanopartículas magnéticas em organismos vivos, em avaliações de biodistribuição e tempo de meia vida das nanopartículas... / Abstract: In the Biomagnetic research field, several methods have reported to study physiological parameters through the detection of magnetic fields generated by biological electrical currents or magnetic marker/tracers. Among such techniques, the Alternating Current Biosusceptometry (AC Biosusceptometry or ACB) system has been developed and refined with the main purpose of detecting and monitoring magnetic materials in biological systems (mainly in the gastrointestinal tract so far). With a pair of gradiometric pickup coils, the ACB system is able to obtain data related to local biological properties and also to study mechanical and physiological parameters, such as gastric emptying and contraction activity. This work presents an unprecedented study that applies the ACB system, associated to magnetic nanoparticles, as a new tool for preclinical characterization of magnetic nanoparticles. In vivo Experiments were performed in rat models to quantify the magnetic nanoparticles half-life in predefined time intervals, the particles arrival time in the animals heart and also the nanoparticles biodistribution. As an additional test, cardiovascular parameters were acquired during the particle intravenous administration, since these parameters directly influence the material half-life and biodistribution. The system presented good performance in all tests, with excellent reproducibility, sensitivity and temporal resolution. Also, these results suggest the ACB using as valuable evaluation method for magnetic nanoparticles preclinical characterization, in parameters as biodistribution and half-life in the bloodstream, since transient changes in mean arterial pressure and heart rate were found due to the magnetic nanoparticles intravenous administration. This work includes the development and characterization of a new low cost physics instrumentation, to subsidize circulatory system research, in small animals, and new nanostructured materials applications ... / Mestre

Made available in DSpace on 2015-12-10T14:22:23Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2015-02-26. Added 1 bitstream(s) on 2015-12-10T14:28:28Z : No. of bitstreams: 1 000848395.pdf: 2504523 bytes, checksum: 3e311603d829f6daa3c4f95a93b6adbd (MD5) / As técnicas biomagnéticas possibilitam o estudo de diversos parâmetros fisiológicos através da detecção de campos magnéticos gerados por correntes biológicas ou por marcadores/traçadores magnéticos. Uma das técnicas utilizadas dentro desta vertente é a Biosusceptometria de Corrente Alternada (BAC). A técnica utiliza um sistema gradiométrico de bobinas para monitorar posição e concentração de materiais magnéticos em sistemas biológicos. A partir do monitoramento realizado pelo sistema, é possível obter dados relacionados com as propriedades biológicas locais e estabelecer parâmetros mecânico-fisiológicos, principalmente do trato gastrintestinal, como esvaziamento e atividade de contração gástrica. A proposta deste trabalho é inédita e consiste na aplicação do sistema BAC, associado à nanopartículas magnéticas utilizadas como traçadores, a fim de, futuramente, disponibilizar uma nova ferramenta para estudos de caracterização pré-clínica de nanopartículas magnéticas. Foram realizados experimentos com ratos para a quantificação do tempo de meia vida das nanopartículas magnéticas em intervalos de tempo pré definidos, além do tempo de chegada das partículas no coração dos animais, bem como sua biodistribuição. Como testes adicionais, foram realizadas quantificações de alterações em parâmetros cardiovasculares sobre a administração endovenosa das nanopartículas magnéticas, já que esses parâmetros cardiovasculares influenciam diretamente no tempo de meia vida e biodistribuição do material. O sistema demonstrou bom desempenho em todos os testes aplicados, apresentando excelente reprodutibilidade, sensibilidade e resolução temporal. Os resultados sugerem a utilização da BAC como método de avaliação de parâmetros de caraterização pré-clínica de nanopartículas magnéticas em organismos vivos, em avaliações de biodistribuição e tempo de meia vida das nanopartículas... / In the Biomagnetic research field, several methods have reported to study physiological parameters through the detection of magnetic fields generated by biological electrical currents or magnetic marker/tracers. Among such techniques, the Alternating Current Biosusceptometry (AC Biosusceptometry or ACB) system has been developed and refined with the main purpose of detecting and monitoring magnetic materials in biological systems (mainly in the gastrointestinal tract so far). With a pair of gradiometric pickup coils, the ACB system is able to obtain data related to local biological properties and also to study mechanical and physiological parameters, such as gastric emptying and contraction activity. This work presents an unprecedented study that applies the ACB system, associated to magnetic nanoparticles, as a new tool for preclinical characterization of magnetic nanoparticles. In vivo Experiments were performed in rat models to quantify the magnetic nanoparticles half-life in predefined time intervals, the particles arrival time in the animals heart and also the nanoparticles biodistribution. As an additional test, cardiovascular parameters were acquired during the particle intravenous administration, since these parameters directly influence the material half-life and biodistribution. The system presented good performance in all tests, with excellent reproducibility, sensitivity and temporal resolution. Also, these results suggest the ACB using as valuable evaluation method for magnetic nanoparticles preclinical characterization, in parameters as biodistribution and half-life in the bloodstream, since transient changes in mean arterial pressure and heart rate were found due to the magnetic nanoparticles intravenous administration. This work includes the development and characterization of a new low cost physics instrumentation, to subsidize circulatory system research, in small animals, and new nanostructured materials applications ...

Made available in DSpace on 2016-06-02T19:23:02Z (GMT). No. of bitstreams: 1 6389.pdf: 1676206 bytes, checksum: 4f19f4ec15fdbd8ec8a9618ce747d102 (MD5) Previous issue date: 2014-09-03 / Financiadora de Estudos e Projetos / Fipronil (Fpn) is a phenyl-pyrazolic insecticide widely used for pest control in agriculture and livestock. It can be applied in very low doses as well as very high concentrations for the effective control of insects that show some resistance or tolerance to other families of insecticides. Fpn acts a blockers of chloride channels coupled to GABA and glutamate receptors, the latter are insect-specific targets not present in vertebrates. The aim of this study was to evaluate the possible effects on cardiac function of Hypostomus regani. of acute exposure (96 h) to sublethal concentrations (4.23 &#956;.Kg-1) of the pesticide Fpn, mixed into an artificial sediment. There was no difference in relative ventricular mass of the control group when compared to the group exposed to the Fpn. Ventricular strips from the Fpn exposed group exhibited showed higher twitch force (TF) and lower relationships between time-dependent variables and TF (time to peak tension - TPT/TF, and time to half relaxation - THR/TF) in response to increases in the frequency of stimulation or elevations of Ca2+ in physiological solution. Additionally, the exposed group maintained TF until a frequency of 2.6 Hz, while the TF of controls was only maintained until 2.0 Hz. Neither group showed potentiation of TF after non-physiological diastolic pause, indicating that the sarcoplasmic reticulum (RS) is not functional for contractility in this species. Corroborating that result, Western blots showed that SERCA2 was not expressed in either experimental group, these results indicate that the Ca2+ provided for ventricular contraction of H. regani is of extracellular origin. The replacement of NaCl with LiCl in saline caused negative inotropy in the exposed group, additionally, increments of Ca2+ caused positive inotropism in this group, indicating that the cardiotonic effect and greater contraction dynamics caused by exposure to Fpn were probably due to an increased expression and / or activity of NCX. Blocking of Na+/K+ pump led to a negative inotropism in both groups, presumably due to an overload of intracellular Ca2+. The cardiac pump capacity (CPC) of the exposed group was higher than the control group at all stimulation frequencies, probably due to increased activity and / or expression of NCX in the Fpn-exposed group. / O fipronil (Fpn) é um inseticida fenil-pirazólico amplamente utilizado para controle de pragas na agricultura e em animais domésticos. Pode ser aplicado desde doses muito baixas até muito altas para controle efetivo de insetos resistentes ou tolerantes a outras famílias de inseticidas. O Fpn atua como bloqueador dos canais de cloreto acoplados aos receptores GABA e aos receptores glutamatérgicos, estes últimos são alvo inseto-específico não presente nos vertebrados. O objetivo do presente estudo foi avaliar os possíveis efeitos da exposição aguda (96 h) em concentrações subletais (4,23&#956;.Kg-1) do pesticida Fpn, adicionado em sedimento artificial, sobre a função cardíaca in vitro do cascudo Hypostomus regani. Não foi encontrada diferença na massa ventricular relativa do grupo controle quando comparado ao grupo exposto ao Fpn. As preparações ventriculares do grupo exposto ao Fpn apresentaram maiores valores de força de contração (Fc) e menores valores das relações entre os parâmetros tempo-dependentes e a Fc (tempo para o pico de tensão TPT/Fc, e tempo para metade do relaxamento THR/fc) nos protocolos do tempo experimental, incrementos na frequência de estimulação e incrementos de Ca2+ na solução fisiológica. Adicionalmente, o grupo exposto manteve a Fc até a frequência 2,6 Hz, enquanto o grupo controle manteve até a frequência 2,0 Hz. Ambos os grupos não apresentaram potenciação da Fc após pausa diastólica não fisiológica, indicando que o retículo sarcoplasmático (RS) não é funcional para a contratilidade dessa espécie. Corroborando com esse resultado, a técnica de Western Blot revelou que a SERCA2 não foi expressa em ambos os grupos experimentais, tais resultados indicam que o Ca2+ para a contração do ventrículo de H. regani é proveniente do meio extracelular. A substituição do NaCl por LiCl na solução fisiológica causou um inotropismo negativo no grupo exposto, adicionalmente, os incrementos de Ca2+ provocaram um inotropismo positivo no grupo exposto, indicando que o efeito cardiotônico e a maior dinâmica de contração causados pela exposição ao Fpn é devido provavelmente a uma maior expressão e/ou atividade do NCX no grupo exposto. O bloqueio da bomba Na+/K+-ATPase provocou um inotropismo negativo em ambos os grupos, provavelmente devido a uma sobrecarga de Ca2+ intracelular. A capacidade de bombeamento cardíaco (CBC) do grupo exposto foi superior que o grupo exposto em todas as frequências de estimulação, devido a provável maior atividade e/ou expressão do NCX no grupo exposto.

Submitted by Renata Lopes (renatasil82@gmail.com) on 2017-02-23T18:21:07Z No. of bitstreams: 1 fernandootavianocampos.pdf: 5082597 bytes, checksum: 81326c730e87b763a5713913d092e0bf (MD5) / Approved for entry into archive by Adriana Oliveira (adriana.oliveira@ufjf.edu.br) on 2017-02-24T12:08:28Z (GMT) No. of bitstreams: 1 fernandootavianocampos.pdf: 5082597 bytes, checksum: 81326c730e87b763a5713913d092e0bf (MD5) / Made available in DSpace on 2017-02-24T12:08:28Z (GMT). No. of bitstreams: 1 fernandootavianocampos.pdf: 5082597 bytes, checksum: 81326c730e87b763a5713913d092e0bf (MD5) Previous issue date: 2008-04-04 / A modelagem da atividade elétrica do coração é de grande interesse médico-científico, pois possibilita uma melhor compreensão dos fenômenos biofísicos envolvidos na atividade cardíaca, permite o desenvolvimento de novas técnicas de diagnóstico e de novas drogas. Infelizmente, os modelos matemáticos modernos são de alta complexidade e computacionalmente muito custosos. Este trabalho tem como objetivos: 1) O desenvolvimento de um modelo computacional para a eletrofisiologia de células cardíacas do Nodo Sinoatrial de camundongos; 2) A comparação de diferentes técnicas numéricas para a resolução de equações diferenciais ordinárias associadas à modelagem da eletrofisiologia cardíaca. Para o desenvolvimento do modelo, técnicas de otimização são adotadas para as tarefas de ajuste de curvas e de estimativa de parâmetros, as quais visam a reprodução de medições experimentais descritas na literatura. Os desempenhos de métodos explícitos e implícitos são avaliados, assim como o impacto de técnicas computacionais para a otimização de código. / The modeling of the electrical activity of the heart is of great medical and scientific interest, because it provides a way to get a better understanding of the related biophysical phenomena, allows the development of new techniques for diagnoses as well as new drugs. Unfortunately, the modern mathematical models are of high complexity and computational costly. This study aims to: 1) The development of a computer model for the electrophysiology of cardiac cells from the mouse Sinoatrial Node; 2) To compare different numerical techniques for solving the ordinary differential equations associated to the cardiac models. During the development of the model, optimization techniques were used for all curve fitting procedures and parameter tuning in order to reproduce the experimental measurements described in the literature. The performance of explicit and implicit methods are evaluated, as well as the impact of computational techniques for code optimizations.

Submitted by Renata Lopes (renatasil82@gmail.com) on 2017-04-06T17:54:41Z No. of bitstreams: 1 bernardomartinsrocha.pdf: 1877538 bytes, checksum: 38f1537473d2a60441885d299e43ea20 (MD5) / Approved for entry into archive by Adriana Oliveira (adriana.oliveira@ufjf.edu.br) on 2017-04-07T16:10:49Z (GMT) No. of bitstreams: 1 bernardomartinsrocha.pdf: 1877538 bytes, checksum: 38f1537473d2a60441885d299e43ea20 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-04-07T16:10:49Z (GMT). No. of bitstreams: 1 bernardomartinsrocha.pdf: 1877538 bytes, checksum: 38f1537473d2a60441885d299e43ea20 (MD5) Previous issue date: 2008-04-03 / CAPES - Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Muitas doenças cardíacas podem ser relacionadas a padrões de ativação elétrica nas paredes do coração, denominadas de arritimias. Nesses casos a modelagem computacional tem se mostrado uma ferramenta útil na investigação e compreensão de complexos processos biofísics relacionados ao comportamento eletromecânico cardíaco. O presente trabalho tem como objetivo o estudo do acoplamento do comportamento bio-eletro-mecânico em tecidos cardíacos como a parede do ventrículo esquerdo. O estudo envolve a determinação da propagação de ondas elétricas em tecidos do coração e a determinação de tensões e deformações nesses tecidos através de análise não linear de grandes deformações com materiais incompressíveis caracterizados por comportamento hiperelástico do tipo Mooney-Rivlin. / Many cardiac diseases can be related to irregular patterns of electrical activation on the walls of the heart, these diseases are called arrhythmia. In these cases computational modelling has shown to be a useful tool in the investigation and understanding of the complex biophysical processes related to the cardiac electromechanical behavior. The present dissertation aims to study the coupling of the bioelectromechanical behavior in cardiac tissues such those which occur in the wall of the left ventricle. The study involves the determination of the propagation of electrical waves in the tissues of the heart and the determination of stresses and deformations in theses tissues through non-linear analysis with nite deformation considering isotropic hyperelastic materials characterized by Mooney-Rivlin materials.

Made available in DSpace on 2016-06-02T19:22:07Z (GMT). No. of bitstreams: 1 4217.pdf: 3961717 bytes, checksum: 3053793c39a626c9cf9d5fb8f9c0fa21 (MD5) Previous issue date: 2011-02-18 / Universidade Federal de Sao Carlos / The ventricular myocardial contractility of the matrinxã teleost, Brycon amazonicus, was analysed in previous experimentation with isometric multicellular preparations, in time effect and force-frequency relationship experiments, with and without exposure to the alkaloid ryanodine, a sarcoplasmic reticulum (SR) Ca2+ release blocker. In this study, different methodological approaches were used, such as isometric stress (EI, mN.mm-2), that permitted to identify the sensitivity of the myocardium to ryanodine, with the majority contribution of Ca2+ from the SR. The use of time to peak tension and time to half relaxation parameters (TPT and THR, ms) were ineffective to evaluate the contraction and relaxation performances during time effect experiments. New approaches such as contraction rates and initial relaxation rates (TC and TIR, mN.mm-2.s-1) demonstrated directly the impairment of the myocardium exposed to ryanodine. The negative staircase effect, characteristic of the teleost s forcefrequency relationship was evidenced by EI. The maximum rates of contraction and maximum rates of relaxation (TMC and TMR, mN.mm-2.s-1) and the average rates of contraction and average rates of relaxation (TMedC and TMedR, mN.mm-2.s-1) showed the impairment of the myocardium contractility exposed to ryanodine as well as the low sensitivity of frequency increments on the contractility when considered the values of TPT and THR. The TMedC and TMedR values indicated a greater possibility of heart rate regulation than the TMC and TMR values, probably due to these estimates consider the amount of instantaneous rate changes of contraction wave on calculation instead of just one point on the curve. The cardiac pumping capacity (CBC, mN.mm2.min-1) showed that the optimal range of frequency for isometric contraction is narrow and that the myocardium of the species should be working on the limit at rest. The analyses of integral of isometric tension (ITI, mN.mm- 2.s), and integral of isometric tension per minute (ITIPM, mN.mm-2.min), showed that these were unsuitable indexes for the assessment of cardiac contractility in the way they were calculated, as inconsistent interpretations were generated, probably by using information from the curve of contraction irrelevant to the isometric preparation. The contractility index (IC, mN.mm-2) created in this work, suggested that the myocardium contractility of the species is more sensitive to increases in frequency. On the other hand, the contractility index per minute (ICPM, mN.mm-2) showed that the optimum range of frequencies for the B. amazonicus myocardial contraction can be much wider and could allow performance reserve, such as reported in other studies of cardiac function in teleosts. The protein expression of SERCA2a and phospholamban (PLB) were analysed by Western Blot technique and their expression supported the findings of the SR functionality. The comparative analysis of these proteins, using amino acid sequences available in public databases (GenBank and UniProt), revealed levels of similarity between the SERCA2a and PLB in fish and other vertebrates, strengthened the findings of studies with Western Blot experiments. Taken together, the results suggest that B. amazonicus myocardium is dependent on SR Ca2+ stores under physiological frequencies and, despite the negative staircase pattern, must possess a performance reserve at supraphysiologic frequencies. / A contratilidade do miocárdio ventricular do teleósteo matrinxã, Brycon amazonicus, foi analisada com dados de experimentos prévios, realizados com preparações isométricas multicelulares e protocolos de efeito do tempo e de relação forçafrequência, com e sem exposição ao alcalóide rianodina, bloqueador dos canais de liberação de Ca2+ do retículo sarcoplasmático (RS). Nesse estudo foram utilizadas diferentes abordagens metodológicas de tratamento de dados, como o estresse isométrico (EI, mN.mm-2), a partir do qual foi possível identificar a sensibilidade do miocárdio à rianodina, com contribuição majoritária do Ca2+ proveniente do RS. A utilização dos tempos para o pico de tensão e para metade do relaxamento (TPT e THR, ms), se mostraram ineficazes para avaliar o desempenho da contração e relaxamento no experimento do efeito do tempo. Novas abordagens na análise dos dados, como a taxa de contração e taxa inicial de relaxamento (TC e TIR, mN.mm- 2.s-1) demonstraram explicitamente o comprometimento do miocárdio durante a exposição à rianodina. O efeito escada negativo, característico da relação forçafrequência de teleósteos foi evidenciado pelo EI. As taxas máximas de contração e de relaxamento (TMC e TMR, mN.mm-2.s-1) e as taxas médias de contração e de relaxamento (TMedC e TMedR, mN.mm-2.s-1) além de demonstrarem o comprometimento da contratilidade durante exposição à rianodina, indicaram que existe um menor comprometimento da tensão durante elevação da frequência, quando comparados aos valores de TPT e THR. A TMedC e a TMedR apresentaram resultados relacionados a uma frequência cardíaca com maior possibilidade de ajustes do que a TMC e a TMR, provavelmente por considerarem o conjunto de variação das taxas instantâneas da contração e não somente um único ponto da curva. A capacidade de bombeamento cardíaco (CBC, mN.mm-2.min-1) mostrou que a faixa ótima de frequência para contração isométrica é estreita e que o miocárdio da espécie deve estar trabalhando no limiar na condição de repouso. As análises da integral da tensão isométrica (ITI, mN.mm-2.s), e da integral da tensão isométrica por minuto (ITIPM, mN.mm-2.min) mostraram-se inapropriadas para a avaliação da contratilidade cardíaca pelo modo como foram calculadas, uma vez que geraram interpretações incoerentes, provavelmente por utilizarem informações da curva de contração irrelevantes para a preparação isométrica. O índice de contratilidade (IC, mN.mm-2) criado nesse trabalho, sugere que o miocárdio da espécie é mais sensível às elevações de frequência. Por outro lado, o índice de contratilidade por minuto (ICPM, mN.mm-2) mostrou que a faixa ótima de frequências para a contração cardíaca de B. amazonicus pode ser mais ampla, o que permitiria uma reserva de desempenho, assim como observado para outros teleósteos. A expressão das proteínas SERCA2a e fosfolambano (PLB) foram analisadas pela técnica de Western Blot e sua expressão reforçaram os achados de funcionalidade do RS. A análise comparativa dessas proteínas utilizando sequências de aminoácidos disponíveis em bancos de dados públicos (GenBank e UniProt) revelou os níveis de similaridade entre a SERCA2a e PLB de peixes e mamíferos, reforçando os achados dos estudos com Western Blot. Em conjunto, os dados sugerem que o miocárdio do B. amazonicus, apresenta uma nítida dependência do RS em frequências fisiológicas e, apesar de exibir um claro padrão escada negativo, deve apresentar uma reserva de desempenho para frequências suprafisiológicas.