Submitted by Johnsson Rodrigo (r.johnsson@gmail.com) on 2013-09-06T12:21:29Z No. of bitstreams: 1 LAIS_MACIEL_DEFINITIVA.pdf: 1974765 bytes, checksum: 23075ca75fe8a25e90c1bb20010c28e8 (MD5) / Approved for entry into archive by Alda Lima da Silva(sivalda@ufba.br) on 2013-09-26T18:18:39Z (GMT) No. of bitstreams: 1 LAIS_MACIEL_DEFINITIVA.pdf: 1974765 bytes, checksum: 23075ca75fe8a25e90c1bb20010c28e8 (MD5) / Made available in DSpace on 2013-09-26T18:18:39Z (GMT). No. of bitstreams: 1 LAIS_MACIEL_DEFINITIVA.pdf: 1974765 bytes, checksum: 23075ca75fe8a25e90c1bb20010c28e8 (MD5) / Os custos de uma vida aquática são susceptíveis a um fortemente influenciado da capacidade de controlar a flutuabilidade de um animal. O casco dos quelônios os torna negativamente flutuante, e por isso, a tendência destes animais compensarem a flutuabilidade através de alterações de volumes ar contido nos pulmões. A alteração do volume pulmonar é essencial ao controle da flutuabilidade, visto que volume corporal é relativamente fixo determinado por limitações da carapaça rígida. Foram estudados parâmetros respiratórios em duas espécies a T. s. elegans e P. unifilis. Mensuramos a freqüência respiratória (ƒR), freqüência dos episódios (fE), volume corrente (V T ), duração de expiração (T EXP ), duração da inspiração (T INSP ), duração de uma ventilação (T VENT ), ou seja o somatório de T EXP e T INSP , a duração do total dos movimentos respiratórios durante todo o experimento (T TOT ), a duração do período não ventilatório (T PNV ) e o consumo de oxigênio por respiração (V b O 2 ). A partir destas medições, foram calculados o consumo de oxigênio ( O 2 ), volume de oxigênio consumido por episódio ventilatório ( O 2EPS ), a taxa de ventilação total ( E ) e o volume de ar movimentado através do sistema respiratório necessário para extrair 1 ml de O 2 consumido pelo animal ( E / O 2 ). Foi observado que o tamanho de indivíduos da espécie T. s. elegans exerce um efeito significativo nos parâmetros respiratórios e que houve diferenças significativas entre as duas espécies estudadas. As manipulações na flutuabilidade não exerceram variação nos parâmetros respiratórios dos grupos T. s. elegans adulto, T. s. elegans juvenil e P. unifilis. / Salvador

Durante as atividades de mineração de carvão, grandes quantidades de cinzas, metais, óxidos e hidrocarbonetos aromáticos policíclicos (HAP) são liberados ao ambiente. As partículas de carvão e cinzas são quimicamente complexas e têm a capacidade de interagir com mecanismos celulares e não celulares que desencadeiam a ativação de macrófagos, células epiteliais e fibroblastos, a liberação de espécies reativas de oxigênio (ERO) e expressão de citocinas. O objetivo do presente estudo foi avaliar a citotoxicidade e genotoxicidade in vitro, e fisiologia respiratoria in vivo, da exposição a partículas de carvão e cinzas provenientes de Santa Catarina-Brasil. Foram avaliadas quatro amostras, duas de carvão mineral (COAL11 e COAL16) e duas de cinzas produto da combustão de cada carvão (CFA11 e CFA16). Particularmente, a amostra CFA16 é produto da co-combustão com óleo combustível e óleo diesel. Na avaliação in vitro, COAL11, COAL16 e CFA16 foram mais citotóxicas do que a cinza CFA11 como avaliado no ensaio clonogênico. A exposição das células V79 às partículas de carvão e cinzas induziram lesões primárias no DNA detectadas no ensaio Cometa Alcalino. Partículas de COAL16 e CFA16, em maiores concentrações, foram capazes de induzir danos oxidativos no DNA em células V79, como demonstrado no ensaio Cometa Modificado (FPG e ENDOIII). Nos biomarcadores do ensaio CBMN-Cyt os resultados mostraram que as concentrações mais altas de carvão e cinzas induziram efeitos citotóxicos e instabilidade cromossômica. In vivo, camundongos BALB/c foram analisados 24 h após instilação intratraqueal com partículas de carvão e cinzas. Os camundongos expostos a partículas de carvão apresentaram rigidez pulmonar e obstruções das vias aéreas centrais quando comparado com o grupo controle, nos parâmetros da mecânica pulmonar. Quando expostos às partículas de carvão e cinzas, os animais mostraram recrutamento de células, principalmente as mononucleares, e expressão de citocinas, principalmente TNF-α e IL-1β, quando comparado com o grupo controle. Na histologia, não foram encontradas alterações significativas nos alvéolos, nem formação de fibras elásticas e colágenas. Resultados no ensaio Cometa Alcalino mostraram efeitos genotóxicos significativos em células de sangue periférico nos animais expostos a partículas de carvão e cinzas. As análises dos elementos inorgânicos usando o método PIXE, demostraram translocação extrapulmonar de metais ao fígado, baço e encéfalo. Comparativamente, de todas as amostras avaliadas, a CFA11 apresentou o maior diâmetro no tamanho das partículas como avaliado mediante análise de difração de laser. Os resultados demostraram que o processo de combustão altera a toxicidade das partículas de carvão, e o uso de combustíveis adicionais dentro do processo de queima, como foi o caso da amostra CFA16, muda as caraterísticas das partículas geradas quanto ao tamanho e toxicidade das mesmas. Estes resultados in vitro e in vivo estão relacionados com os compostos contidos na superfície das partículas, tais como óxidos, metais e HAP detectados nas amostras. Este conjunto de dados aportam ao estado do conhecimento sobre os riscos da exposição continua a este tipo de partículas. / During the coal mining activities, large amounts of fly ash, metals, oxides and polycyclic aromatic hydrocarbons (PAH) are released to the environment. Coal and fly ash particles are chemically complex and are capable of interacting with cellular and non-cellular mechanisms that trigger the release of reactive oxygen species (ROS) and expression of cytokines from activated macrophages, epithelial cells and fibroblasts. The aim of this study was to evaluate the cytotoxicity and genotoxicity in vitro, and respiratory physiology in vivo, of exposure to coal and coal fly ash particles from Santa Catarina-Brazil. Four samples were collected, two from coal (COAL11and COAL16) and two from coal fly ash released during combustion (CFA11 and CFA16). Particularly, the CFA16 sample was the product of co-firing with fuel oil and diesel oil. In vitro evaluation, COAL11, COAL16 and CFA16 were more cytotoxic than CFA11sample as assessed in clonogenic assay. The exposure of V79 cells to coal particles and coal fly ash induced primary DNA damage detected in Comet Alkaline test. COAL16 and CFA16 particles, at higher concentrations, were capable of inducing oxidative DNA damage in V79 cells, as demonstrated in the Modified Comet assay (FPG and ENDOIII). Results in the biomarkers CBMN-Cyt test showed that higher concentrations of coal and coal fly ash particles induced cytotoxic effects and chromosomal instability. In vivo, BALB/c mice, were analyzed 24 h after intratracheal instillation with coal and coal fly ash particles. The mice exposed to coal particles showed significant rigidity and obstruction of the central airways when compared with the control group. In addition, the animals showed recruitment of cells, mainly mononuclear cells, and expression of cytokines, particularly TNF-α and IL-1β as compared to the control group. Histologically, there were no significant alterations in the alveoli, or formation of elastic and collagen fibers. Alkaline Comet assay results showed significant genotoxic effects on peripheral blood cells in animals exposed to coal and coal fly ash particles. The analysis of inorganic elements using the PIXE method demonstrated the efficient metal extrapulmonary translocation into the bloodstream to the liver, spleen and brain. When comparing particle size, CFA11showed the largest diameter as assessed by analysis of laser diffraction. The results showed that the combustion process alters the toxicity of coal particles and the use of additional fuel in the firing process, modifies the toxicity and size of the particles, as was the case of the CFA16 sample. These results in vitro and in vivo are associated with the compounds contained in the surface of the particles, such as oxides, metals and PAH detected in these samples. This study contribute to the state of knowledge of the risks of continuous exposure of these particles.

Durante as atividades de mineração de carvão, grandes quantidades de cinzas, metais, óxidos e hidrocarbonetos aromáticos policíclicos (HAP) são liberados ao ambiente. As partículas de carvão e cinzas são quimicamente complexas e têm a capacidade de interagir com mecanismos celulares e não celulares que desencadeiam a ativação de macrófagos, células epiteliais e fibroblastos, a liberação de espécies reativas de oxigênio (ERO) e expressão de citocinas. O objetivo do presente estudo foi avaliar a citotoxicidade e genotoxicidade in vitro, e fisiologia respiratoria in vivo, da exposição a partículas de carvão e cinzas provenientes de Santa Catarina-Brasil. Foram avaliadas quatro amostras, duas de carvão mineral (COAL11 e COAL16) e duas de cinzas produto da combustão de cada carvão (CFA11 e CFA16). Particularmente, a amostra CFA16 é produto da co-combustão com óleo combustível e óleo diesel. Na avaliação in vitro, COAL11, COAL16 e CFA16 foram mais citotóxicas do que a cinza CFA11 como avaliado no ensaio clonogênico. A exposição das células V79 às partículas de carvão e cinzas induziram lesões primárias no DNA detectadas no ensaio Cometa Alcalino. Partículas de COAL16 e CFA16, em maiores concentrações, foram capazes de induzir danos oxidativos no DNA em células V79, como demonstrado no ensaio Cometa Modificado (FPG e ENDOIII). Nos biomarcadores do ensaio CBMN-Cyt os resultados mostraram que as concentrações mais altas de carvão e cinzas induziram efeitos citotóxicos e instabilidade cromossômica. In vivo, camundongos BALB/c foram analisados 24 h após instilação intratraqueal com partículas de carvão e cinzas. Os camundongos expostos a partículas de carvão apresentaram rigidez pulmonar e obstruções das vias aéreas centrais quando comparado com o grupo controle, nos parâmetros da mecânica pulmonar. Quando expostos às partículas de carvão e cinzas, os animais mostraram recrutamento de células, principalmente as mononucleares, e expressão de citocinas, principalmente TNF-α e IL-1β, quando comparado com o grupo controle. Na histologia, não foram encontradas alterações significativas nos alvéolos, nem formação de fibras elásticas e colágenas. Resultados no ensaio Cometa Alcalino mostraram efeitos genotóxicos significativos em células de sangue periférico nos animais expostos a partículas de carvão e cinzas. As análises dos elementos inorgânicos usando o método PIXE, demostraram translocação extrapulmonar de metais ao fígado, baço e encéfalo. Comparativamente, de todas as amostras avaliadas, a CFA11 apresentou o maior diâmetro no tamanho das partículas como avaliado mediante análise de difração de laser. Os resultados demostraram que o processo de combustão altera a toxicidade das partículas de carvão, e o uso de combustíveis adicionais dentro do processo de queima, como foi o caso da amostra CFA16, muda as caraterísticas das partículas geradas quanto ao tamanho e toxicidade das mesmas. Estes resultados in vitro e in vivo estão relacionados com os compostos contidos na superfície das partículas, tais como óxidos, metais e HAP detectados nas amostras. Este conjunto de dados aportam ao estado do conhecimento sobre os riscos da exposição continua a este tipo de partículas. / During the coal mining activities, large amounts of fly ash, metals, oxides and polycyclic aromatic hydrocarbons (PAH) are released to the environment. Coal and fly ash particles are chemically complex and are capable of interacting with cellular and non-cellular mechanisms that trigger the release of reactive oxygen species (ROS) and expression of cytokines from activated macrophages, epithelial cells and fibroblasts. The aim of this study was to evaluate the cytotoxicity and genotoxicity in vitro, and respiratory physiology in vivo, of exposure to coal and coal fly ash particles from Santa Catarina-Brazil. Four samples were collected, two from coal (COAL11and COAL16) and two from coal fly ash released during combustion (CFA11 and CFA16). Particularly, the CFA16 sample was the product of co-firing with fuel oil and diesel oil. In vitro evaluation, COAL11, COAL16 and CFA16 were more cytotoxic than CFA11sample as assessed in clonogenic assay. The exposure of V79 cells to coal particles and coal fly ash induced primary DNA damage detected in Comet Alkaline test. COAL16 and CFA16 particles, at higher concentrations, were capable of inducing oxidative DNA damage in V79 cells, as demonstrated in the Modified Comet assay (FPG and ENDOIII). Results in the biomarkers CBMN-Cyt test showed that higher concentrations of coal and coal fly ash particles induced cytotoxic effects and chromosomal instability. In vivo, BALB/c mice, were analyzed 24 h after intratracheal instillation with coal and coal fly ash particles. The mice exposed to coal particles showed significant rigidity and obstruction of the central airways when compared with the control group. In addition, the animals showed recruitment of cells, mainly mononuclear cells, and expression of cytokines, particularly TNF-α and IL-1β as compared to the control group. Histologically, there were no significant alterations in the alveoli, or formation of elastic and collagen fibers. Alkaline Comet assay results showed significant genotoxic effects on peripheral blood cells in animals exposed to coal and coal fly ash particles. The analysis of inorganic elements using the PIXE method demonstrated the efficient metal extrapulmonary translocation into the bloodstream to the liver, spleen and brain. When comparing particle size, CFA11showed the largest diameter as assessed by analysis of laser diffraction. The results showed that the combustion process alters the toxicity of coal particles and the use of additional fuel in the firing process, modifies the toxicity and size of the particles, as was the case of the CFA16 sample. These results in vitro and in vivo are associated with the compounds contained in the surface of the particles, such as oxides, metals and PAH detected in these samples. This study contribute to the state of knowledge of the risks of continuous exposure of these particles.

Durante as atividades de mineração de carvão, grandes quantidades de cinzas, metais, óxidos e hidrocarbonetos aromáticos policíclicos (HAP) são liberados ao ambiente. As partículas de carvão e cinzas são quimicamente complexas e têm a capacidade de interagir com mecanismos celulares e não celulares que desencadeiam a ativação de macrófagos, células epiteliais e fibroblastos, a liberação de espécies reativas de oxigênio (ERO) e expressão de citocinas. O objetivo do presente estudo foi avaliar a citotoxicidade e genotoxicidade in vitro, e fisiologia respiratoria in vivo, da exposição a partículas de carvão e cinzas provenientes de Santa Catarina-Brasil. Foram avaliadas quatro amostras, duas de carvão mineral (COAL11 e COAL16) e duas de cinzas produto da combustão de cada carvão (CFA11 e CFA16). Particularmente, a amostra CFA16 é produto da co-combustão com óleo combustível e óleo diesel. Na avaliação in vitro, COAL11, COAL16 e CFA16 foram mais citotóxicas do que a cinza CFA11 como avaliado no ensaio clonogênico. A exposição das células V79 às partículas de carvão e cinzas induziram lesões primárias no DNA detectadas no ensaio Cometa Alcalino. Partículas de COAL16 e CFA16, em maiores concentrações, foram capazes de induzir danos oxidativos no DNA em células V79, como demonstrado no ensaio Cometa Modificado (FPG e ENDOIII). Nos biomarcadores do ensaio CBMN-Cyt os resultados mostraram que as concentrações mais altas de carvão e cinzas induziram efeitos citotóxicos e instabilidade cromossômica. In vivo, camundongos BALB/c foram analisados 24 h após instilação intratraqueal com partículas de carvão e cinzas. Os camundongos expostos a partículas de carvão apresentaram rigidez pulmonar e obstruções das vias aéreas centrais quando comparado com o grupo controle, nos parâmetros da mecânica pulmonar. Quando expostos às partículas de carvão e cinzas, os animais mostraram recrutamento de células, principalmente as mononucleares, e expressão de citocinas, principalmente TNF-α e IL-1β, quando comparado com o grupo controle. Na histologia, não foram encontradas alterações significativas nos alvéolos, nem formação de fibras elásticas e colágenas. Resultados no ensaio Cometa Alcalino mostraram efeitos genotóxicos significativos em células de sangue periférico nos animais expostos a partículas de carvão e cinzas. As análises dos elementos inorgânicos usando o método PIXE, demostraram translocação extrapulmonar de metais ao fígado, baço e encéfalo. Comparativamente, de todas as amostras avaliadas, a CFA11 apresentou o maior diâmetro no tamanho das partículas como avaliado mediante análise de difração de laser. Os resultados demostraram que o processo de combustão altera a toxicidade das partículas de carvão, e o uso de combustíveis adicionais dentro do processo de queima, como foi o caso da amostra CFA16, muda as caraterísticas das partículas geradas quanto ao tamanho e toxicidade das mesmas. Estes resultados in vitro e in vivo estão relacionados com os compostos contidos na superfície das partículas, tais como óxidos, metais e HAP detectados nas amostras. Este conjunto de dados aportam ao estado do conhecimento sobre os riscos da exposição continua a este tipo de partículas. / During the coal mining activities, large amounts of fly ash, metals, oxides and polycyclic aromatic hydrocarbons (PAH) are released to the environment. Coal and fly ash particles are chemically complex and are capable of interacting with cellular and non-cellular mechanisms that trigger the release of reactive oxygen species (ROS) and expression of cytokines from activated macrophages, epithelial cells and fibroblasts. The aim of this study was to evaluate the cytotoxicity and genotoxicity in vitro, and respiratory physiology in vivo, of exposure to coal and coal fly ash particles from Santa Catarina-Brazil. Four samples were collected, two from coal (COAL11and COAL16) and two from coal fly ash released during combustion (CFA11 and CFA16). Particularly, the CFA16 sample was the product of co-firing with fuel oil and diesel oil. In vitro evaluation, COAL11, COAL16 and CFA16 were more cytotoxic than CFA11sample as assessed in clonogenic assay. The exposure of V79 cells to coal particles and coal fly ash induced primary DNA damage detected in Comet Alkaline test. COAL16 and CFA16 particles, at higher concentrations, were capable of inducing oxidative DNA damage in V79 cells, as demonstrated in the Modified Comet assay (FPG and ENDOIII). Results in the biomarkers CBMN-Cyt test showed that higher concentrations of coal and coal fly ash particles induced cytotoxic effects and chromosomal instability. In vivo, BALB/c mice, were analyzed 24 h after intratracheal instillation with coal and coal fly ash particles. The mice exposed to coal particles showed significant rigidity and obstruction of the central airways when compared with the control group. In addition, the animals showed recruitment of cells, mainly mononuclear cells, and expression of cytokines, particularly TNF-α and IL-1β as compared to the control group. Histologically, there were no significant alterations in the alveoli, or formation of elastic and collagen fibers. Alkaline Comet assay results showed significant genotoxic effects on peripheral blood cells in animals exposed to coal and coal fly ash particles. The analysis of inorganic elements using the PIXE method demonstrated the efficient metal extrapulmonary translocation into the bloodstream to the liver, spleen and brain. When comparing particle size, CFA11showed the largest diameter as assessed by analysis of laser diffraction. The results showed that the combustion process alters the toxicity of coal particles and the use of additional fuel in the firing process, modifies the toxicity and size of the particles, as was the case of the CFA16 sample. These results in vitro and in vivo are associated with the compounds contained in the surface of the particles, such as oxides, metals and PAH detected in these samples. This study contribute to the state of knowledge of the risks of continuous exposure of these particles.

A administração intravenosa de anestésicos halogenados pode ser considerada uma via alternativa à via inalatória usual, uma vez que as formulações emulsificadas têm se mostrado seguras e capazes de promover adequados planos anestésicos. Foi objetivo deste estudo experimental a avaliação das variações hemodinâmicas e respiratórias decorrentes da administração intravenosa de sevoflurano em emulsão lipídica em cães, bem como a determinação da taxa de infusão intravenosa necessária para a obtenção de plano cirúrgico anestésico. Para tanto, foram utilizados seis cães submetidos a dois tratamentos, SEVOV (submetido à anestesia geral inalatória com sevoflurano) e SEVOE (submetido à anestesia geral intravenosa com sevoflurano injetável). Foram demonstradas médias significativamente menores da concentração expirada de sevoflurano no grupo SEVOE, no qual a taxa de infusão de 0,3ml.Kg-1.h-1 demonstrouse eficaz na manutenção do plano anestésico. Entretanto, foi instaurado um quadro de acidemia no mesmo grupo a partir dos 30 minutos de anestesia (M1); além de valores médios de concentração arterial de bicarbonato, conteúdo de dióxido de carbono e pH inferiores aos esperados para a espécie estudada. Não foram demonstradas diferenças significativas entre os grupos SEVOV e SEVOE no que se refere às variações hemodinâmicas.

A administração intravenosa de anestésicos halogenados pode ser considerada uma via alternativa à via inalatória usual, uma vez que as formulações emulsificadas têm se mostrado seguras e capazes de promover adequados planos anestésicos. Foi objetivo deste estudo experimental a avaliação das variações hemodinâmicas e respiratórias decorrentes da administração intravenosa de sevoflurano em emulsão lipídica em cães, bem como a determinação da taxa de infusão intravenosa necessária para a obtenção de plano cirúrgico anestésico. Para tanto, foram utilizados seis cães submetidos a dois tratamentos, SEVOV (submetido à anestesia geral inalatória com sevoflurano) e SEVOE (submetido à anestesia geral intravenosa com sevoflurano injetável). Foram demonstradas médias significativamente menores da concentração expirada de sevoflurano no grupo SEVOE, no qual a taxa de infusão de 0,3ml.Kg-1.h-1 demonstrouse eficaz na manutenção do plano anestésico. Entretanto, foi instaurado um quadro de acidemia no mesmo grupo a partir dos 30 minutos de anestesia (M1); além de valores médios de concentração arterial de bicarbonato, conteúdo de dióxido de carbono e pH inferiores aos esperados para a espécie estudada. Não foram demonstradas diferenças significativas entre os grupos SEVOV e SEVOE no que se refere às variações hemodinâmicas.

A administração intravenosa de anestésicos halogenados pode ser considerada uma via alternativa à via inalatória usual, uma vez que as formulações emulsificadas têm se mostrado seguras e capazes de promover adequados planos anestésicos. Foi objetivo deste estudo experimental a avaliação das variações hemodinâmicas e respiratórias decorrentes da administração intravenosa de sevoflurano em emulsão lipídica em cães, bem como a determinação da taxa de infusão intravenosa necessária para a obtenção de plano cirúrgico anestésico. Para tanto, foram utilizados seis cães submetidos a dois tratamentos, SEVOV (submetido à anestesia geral inalatória com sevoflurano) e SEVOE (submetido à anestesia geral intravenosa com sevoflurano injetável). Foram demonstradas médias significativamente menores da concentração expirada de sevoflurano no grupo SEVOE, no qual a taxa de infusão de 0,3ml.Kg-1.h-1 demonstrouse eficaz na manutenção do plano anestésico. Entretanto, foi instaurado um quadro de acidemia no mesmo grupo a partir dos 30 minutos de anestesia (M1); além de valores médios de concentração arterial de bicarbonato, conteúdo de dióxido de carbono e pH inferiores aos esperados para a espécie estudada. Não foram demonstradas diferenças significativas entre os grupos SEVOV e SEVOE no que se refere às variações hemodinâmicas.

Made available in DSpace on 2015-03-04T18:57:56Z (GMT). No. of bitstreams: 1 TrenhagoThesisFinal.pdf: 18227854 bytes, checksum: 7a8d27d40c103ec1992eb052129a4f5f (MD5) Previous issue date: 2013-07-09 / The purpose of this study is to build a mathematical model to simulate computationally the in human cardiovascular and respiratory systems taking into account some control mecanisms. The motivation to work in this field is to increase the range of cardiovascular scenarios able to be reproduced through models, and also to analyze the hemodynamic variability in multiscale models. This thesis presents two models of the cardiovascular system with self-regulation. The first model is a full lumped parameter model coupling the following the following systems: cardiovascular, pulmonary and respiratory together with local control blood flow, blood pressure control and control of the levels of carbon dioxide and oxygen dissolved in blood. The second model is a multiscale formulation of the cardiovascular system with baroreflex mechanism. Lumped models for components: veins, heart, pulmonary and peripheral circulation and one-dimensional description of blood flow in the arterial tree and a three-dimensional description for one small region of the brain. With the lumped parameters model we study the general behavior in numerical simulations by means of the following disturbances: blood volume reduction, changes of gases composition in atmospheric and run physical exercise like submaximal cycle ergometer exercise test. The multiscale model was used to simulate aortic valve failure together with the presence of a brain aneurysm. The data obtained from numerical simulations with the lumped parameter model is qualitatively consistent when compared with published data from experiments with animals and humans. Finally, the multiscale model, with self-regulation revealed that hemodynamic variability due to the action of control mechanisms has important role in the definition of local hemodynamics. This thesis is the first work to demonstrate the importance of the control mechanisms in the definition of hemodynamic conditions in the context of computational patient-specific blood flow simulations. / O objetivo do presente trabalho é desenvolver um modelo matemático para simular computacionalmente os sistemas cardiovascular e respiratório e alguns de seus principais mecanismos de controle. A motivação para abordar este problema foi aumentar o espectro de cenários cardiovasculares que podem ser simulados, visando uma possível análise da variabilidade hemodinâmica em modelos multiescala. A tese apresenta dois modelos do sistema cardiovascular autorregulado. O primeiro modelo que apresentaremos é uma descrição completa a parâmetros condensados dos sistemas cardiovascular, respiratório e pulmonar acoplados aos modelos de controle local do fluxo sanguíneo, controle da pressão arterial e controle dos níveis de dióxido de carbono e oxigênio dissolvidos no sangue. O segundo modelo é uma formulação multiescala do sistema cardiovascular, o qual emprega: modelos a parâmetros condensados para os componentes: veias, coração, circulação pulmonar e circulação periférica; uma descrição unidimensional do escoamento de sangue na árvore arterial e, ainda, uma pequena região do cérebro a qual tem o escoamento modelado no espaço tridimensional. Com o modelo a parâmetros condensados estudamos o comportamento geral dos sistemas através das seguintes simulações numéricas: redução do volume de sangue, alterações na composição dos gases atmosféricos e prática de exercícios leves a moderados. O modelo multiescala foi empregado para a simulação de insuficiência na valva aórtica junto com a presença de um aneurisma cerebral. Os dados obtidos das simulações numéricas com o modelo a parâmetros condensados mostraram-se qualitativamente coerentes quando comparados com dados publicados provenientes de experimentos com animais e humanos. Por fim, o modelo multiescala autorregulado revelou que a variabilidade hemodinâmica proveniente da ação do mecanismo de controle da pressão arterial apresenta papel importante no estabelecimento do ambiente hemodinâmico local. Este é o primeiro trabalho a levar em consideração os mecanismos de controle na definição das condições hemodinâmicas no contexto de simulações computacionais do escoamento em pacientes específicos.

Dentro da classe Reptilia, a ordem Testudines possui algumas características exclusivas, tais como a fusão das costelas e da coluna vertebral e a perda dos músculos intercostais, inviabilizando a ventilação costal. Além disso, as posições naturais que os Testudines exibem podem influenciar a mecânica ventilatória. O presente estudo teve como objetivo testar a influência do posicionamento do corpo sobre a mecânica ventilatória através da complacência estática e dinâmica e analisar através da respirometria aberta o padrão ventilatório e o custo metabólico da ventilação através da exposição em normóxia, hipóxia e hipercarbia em Trachemys scripta e Chelonoidis carbonarius. Os volumes pulmonares, complacência estática e dinâmica em C. carbonarius foram inferiores aos de T. scripta e outras espécies de Testudines já estudadas. Verificou-se também influência das posições sobre a mecânica ventilatória nas duas espécies, sendo a posição de membros e cabeça retraídos na carapaça apresentando os menores valores (p<0,05). Hipóxia e hipercarbia estimularam o aumento da ventilação nas duas espécies estudadas (p<0,05), sendo observadas maiores alterações da frequência ventilatória e volume corrente em C. carbonarius. Os valores de custo metabólico da ventilação foram baixos devido à uma diminuição no consumo de oxigênio em hipóxia e hipercarbia, indicando depressão metabólica em ambas as espécies ou então o método para calcular esse custo não ser ideal. Ao relacionar os dados de consumo de oxigênio com os de ventilação, verificou-se a possibilidade de shunt cardíaco esquerdo-direito. Será necessário calcular o trabalho mecânico da ventilação a fim de entender melhor a mecânica ventilatória nas duas espécies e posteriormente relacionar os dados de ventilação e custo metabólico da ventilação com os de trabalho mecânico. / Within the class of Reptilia, the order Testudines possesses some exclusive features such as merged ribs and spine and loss of intercostal muscles, preventing costal ventilation. Furthermore, the natural positions exhibited by Testudines, should influence ventilatory mechanics. The aim of this study was to test the influence of different body positions on ventilatory mechanics by measuring static and dynamic compliance and by using open respirometry to analyze the ventilatory pattern and metabolic cost of ventilation in normoxic, hypoxic and hypercarbic exposures in Trachemys scripta e Chelonoidis carbonarius. C. carbonarius showed the lowest values of lung volumes, static and dynamic compliance when compared to T. scripta as well as to other Testudines´s species. Natural positions significantly influenced ventilatory mechanics in both species, with the lowest values found in animals with legs and head retracted into the shell (p<0.05). Hypoxia and hypercarbia stimulated ventilation in both species, with alterations in frequency and tidal volume being greater in C. carbonarius. Estimated metabolic cost of ventilation was low because of a decrease in oxygen uptake during hypoxia and hypercarbia, indicating metabolic depression in both species or that the method used may not be ideal to calculate the metabolic cost of breathing. Relating oxygen uptake data with ventilation data, it may be possible that left-right cardiac shunting occurred. It will be necessary to calculate the mechanic work of breathing to better understand the ventilatory mechanics in both species and relate ventilation data and metabolic cost of ventilation with mechanical work of breathing.

Dentro da classe Reptilia, a ordem Testudines possui algumas características exclusivas, tais como a fusão das costelas e da coluna vertebral e a perda dos músculos intercostais, inviabilizando a ventilação costal. Além disso, as posições naturais que os Testudines exibem podem influenciar a mecânica ventilatória. O presente estudo teve como objetivo testar a influência do posicionamento do corpo sobre a mecânica ventilatória através da complacência estática e dinâmica e analisar através da respirometria aberta o padrão ventilatório e o custo metabólico da ventilação através da exposição em normóxia, hipóxia e hipercarbia em Trachemys scripta e Chelonoidis carbonarius. Os volumes pulmonares, complacência estática e dinâmica em C. carbonarius foram inferiores aos de T. scripta e outras espécies de Testudines já estudadas. Verificou-se também influência das posições sobre a mecânica ventilatória nas duas espécies, sendo a posição de membros e cabeça retraídos na carapaça apresentando os menores valores (p<0,05). Hipóxia e hipercarbia estimularam o aumento da ventilação nas duas espécies estudadas (p<0,05), sendo observadas maiores alterações da frequência ventilatória e volume corrente em C. carbonarius. Os valores de custo metabólico da ventilação foram baixos devido à uma diminuição no consumo de oxigênio em hipóxia e hipercarbia, indicando depressão metabólica em ambas as espécies ou então o método para calcular esse custo não ser ideal. Ao relacionar os dados de consumo de oxigênio com os de ventilação, verificou-se a possibilidade de shunt cardíaco esquerdo-direito. Será necessário calcular o trabalho mecânico da ventilação a fim de entender melhor a mecânica ventilatória nas duas espécies e posteriormente relacionar os dados de ventilação e custo metabólico da ventilação com os de trabalho mecânico. / Within the class of Reptilia, the order Testudines possesses some exclusive features such as merged ribs and spine and loss of intercostal muscles, preventing costal ventilation. Furthermore, the natural positions exhibited by Testudines, should influence ventilatory mechanics. The aim of this study was to test the influence of different body positions on ventilatory mechanics by measuring static and dynamic compliance and by using open respirometry to analyze the ventilatory pattern and metabolic cost of ventilation in normoxic, hypoxic and hypercarbic exposures in Trachemys scripta e Chelonoidis carbonarius. C. carbonarius showed the lowest values of lung volumes, static and dynamic compliance when compared to T. scripta as well as to other Testudines´s species. Natural positions significantly influenced ventilatory mechanics in both species, with the lowest values found in animals with legs and head retracted into the shell (p<0.05). Hypoxia and hypercarbia stimulated ventilation in both species, with alterations in frequency and tidal volume being greater in C. carbonarius. Estimated metabolic cost of ventilation was low because of a decrease in oxygen uptake during hypoxia and hypercarbia, indicating metabolic depression in both species or that the method used may not be ideal to calculate the metabolic cost of breathing. Relating oxygen uptake data with ventilation data, it may be possible that left-right cardiac shunting occurred. It will be necessary to calculate the mechanic work of breathing to better understand the ventilatory mechanics in both species and relate ventilation data and metabolic cost of ventilation with mechanical work of breathing.