Orientador: Jose Wilson Magalhães Bassani, Rosana Almada Bassani / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Eletrica e de Computação / Made available in DSpace on 2018-07-23T13:33:33Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Ferraz_SandroAparecido_M.pdf: 3788817 bytes, checksum: 8299444aab9ec6646e955a297c665b77 (MD5) Previous issue date: 1998 / Resumo: Há indicações na literatura de que a troca sódio/cálcio (troca Na/Ca) seja mais potente no coração do animal jovem quando comparada à do adulto. No presente trabalho desenvolvemos um sistema de instrumentação para produção de contraturas induzidas por resfriamento rápido (RCC) em músculo cardíaco isolado e utilizamos esta instrumentação para avaliar a função diastólica da troca Na/Ca no músculo cardíaco ventricular de ratos ao longo do desenvolvimento pós-natal (idades: 0-22 dias e adultos). O transporte de Ca pela troca Na/Ca foi avaliado indiretamente por meio da medição da variação do conteúdo de Ca do retículo sarcoplasmático (RS), indicada pela variação da amplitude de RCCs obtidas pós pausas estimulatórias. O tecido cardíaco foi perfundido durante pausas de 30 s a 10 min com solução de Krebs-Henseleit (KH) normal (controle), KH sem cálcio (OCa, visando potencializar o efluxo de Ca) e KH com baixa concentração de Na (baixa [Na], visando potencializar o influxo de Ca). Os principais resultados foram: a) a instrumentação desenvolvida mostrou-se adequada para a obtenção de RCCs; b) na condição controle não foi detectada diferença na função diastólica da troca Na/Ca nas diversas idades estudadas; c) não houve alteração significativa da função diastólica da troca Na/Ca de modo dependente da idade quando o efluxo de Ca foi favorecido pela solução Oca; d) maior carregamento do RS foi observado em neonatos quando o influxo de Ca foi favorecido pela solução com baixa [Na]. Os resultados apontam para uma assimetria funcional da troca Na/Ca que acreditamos ser apenas aparente. Maior concentração intracelular de Na e/ou maior capacidade de armazenamento de Ca pelo RS em neonatos poderiam também ser considerados fatores para explicar os resultados obtidos. O papel destes fatores deverá ser investigado no futuro / Abstract: It has been proposed that the sodium/calcium exchange (Na/CaX) might be more powerful in hearts of young than of adult animals. In the present work we developed a setup for rapid cooling contracture (RCC) production in isolated cardiac muscle and used this setup to study the diastolic function of the Na/CaX in isolated rat ventricular muscle during post-natal development (ages: 0-22 days and adults). Ca transport via the exchange was indirectly evaluated by measurement of changes in sarcoplasmic reticulum (SR) Ca content, indicated by changes in RCC amplitude after stimulatory pauses. Cardiac muscle was perfused with normal (control) Krebs-Henseleit solution (KH), Ca-free KH (OCa,to stimulate Ca efflux) or low Na content KH (Iow Na, to stimulate Ca influx) during 30-s to 10-min rest periods. The main results obtained were: a) the developed instrumentation was satisfactory for RCC production; b) in control conditions, NaCaX diastolic function was similar at all studied ages; c) no age-dependent, significant difference of NaCaX diastolic function was observed when Ca efflux was favoured by OCa solution; d) greater SR Ca loading was observed in neonates when Ca influx was favored by low Na solution. These results point out to an apparent functional asymmetry of NaCaX, which may not be due to differences in the exchanger itself. Higher intracellular Na concentration and/or greater SR Ca loading capacity in neonates might be involved in this phenomenon. The role of these factors should be better investigated in the future / Mestrado / Engenharia Biomedica / Mestre em Engenharia Elétrica

Orientadores: Jose Wilson Magalhães Bassani, Rosana Almada Bassani / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Eletrica e de Computação / Made available in DSpace on 2018-08-09T15:25:46Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Soriano_DiogoCoutinho_M.pdf: 3276695 bytes, checksum: c47b4ce326955b65ff10f5c2891b25c2 (MD5) Previous issue date: 2007 / Resumo: No presente trabalho foi desenvolvido um instrumento capaz de quantificar de forma simultânea o encurtamento celular e a concentração citosólica de Ca2+ ([Ca2+]i), utilizando o indicador fluorescente fluo-3. A instrumentação foi aplicada para estudar o papel da ATPase de Ca2+ do RS (SERCA, principal transportador responsável pelo relaxamento celular e pela reposição do estoque de Ca2+ intracelular) na remoção de Ca2+ do citosol em miócitos cardíacos isolados de rato, o que exigiu o desenvolvimento de um protocolo experimental específico. O protocolo experimental desenvolvido consistiu em tornar inoperante o principal competidor da SERCA pelo Ca2+ citosólico, o trocador Na+/Ca2+ (NCX), pela perfusão da célula com solução sem Ca2+ e sem Na+. Nesta situação, considera-se que os demais transportadores de Ca2+ (ATPase de Ca2+ do sarcolema e uniporter mitocondrial de Ca2+) transportem o íon a uma taxa baixa demais para competir com a SERCA. A liberação do Ca2+ do RS foi induzida por pulsos rápidos de cafeína, e foram medidos a amplitude (?[Ca2+]i) e tempo para 50 % de queda (t1/2) dos transientes de [Ca2+]i na ausência e na presença de fármacos que afetam a taxa de captação de Ca2+ pela SERCA. Foram analisados os efeitos do agonista de receptores beta-adrenérgicos isoproterenol (ISO), que promove estimulação da SERCA, e de 2,5-di-(tert-butil) hydroquinona (tBQ), que atua como inibidor da enzima. ISO causou redução significativa do t1/2 de queda do [Ca2+]i (p< 0,01), sem alteração significativa de ?[Ca2+]i (p> 0,05). Já no caso do tBQ, foi observado um aumento significativo do t1/2 de queda do [Ca2+]i (p< 0,01) e redução da ?[Ca2+]i, (p< 0,05). Um modelo teórico da literatura foi adaptado para descrever matematicamente o modelo experimental proposto. As simulações com alterações nos parâmetros cinéticos da SERCA pelos fármacos (de acordo com dados da literatura) foram razoavelmente bem sucedidas em reproduzir os dados experimentais com relação ao tempo de remoção do Ca2+ do citosol. Portanto, foi apresentada aqui uma nova ferramenta experimental e teórica para estudar a captação de Ca2+ pela SERCA em miócitos cardíacos intactos / Abstract: The goal of this work was to develop an instrument for simultaneous measurement of cell shortening and cytosolic Ca2+ concentration ([Ca2+]i), by using the fluorescent Ca2+ indicator fluo-3. The instrument was applied to study the uptake of cytosolic Ca2+ by the sarcoplasmic reticulum (RS) Ca2+- ATPase (SERCA, the main transporter responsible for cell relaxation in intact isolated rat ventricular myocytes). For this purpose, the development of a specific experimental protocol was required. In this protocol, the main competitor of SERCA by cytosolic Ca2+, the Na+/Ca2+ exchanger (NCX), was disabled by removal of extracellular Ca2+ and Na+. In this situation, it may be assumed that the other Ca2+ transporters (sarcolemmal Ca2+-ATPase and mitochondrial Ca2+ uniporter) are too slow to compete with SERCA. SR Ca2+ release was induced by short, rapid caffeine pulses, and the amplitude (?[Ca2+]i) and time for 50% [Ca2+]i decline (t1/2) of the resulting [Ca2+]I transients were measured in the absence and in the presence of drugs that affect the rate of SR Ca2+ uptake by SERCA, namely the beta-adrenergic receptor agonist isoproterenol (ISO), which causes increase in SERCA activity, and 2,5-di-(tert-butyl) hydroquinone (tBQ), which inhibits the enzyme. ISO caused significant reduction of t1/2 (p< 0,01), without any significant change in ?[Ca2+]i (p> 0,05). In case of tBQ, significant increase of t1/2 (p< 0,01) and reduction of ?[Ca2+]I (p< 0,05) were observed. A theoretical model (Tang & Othmer, 1994) was adapted for mathematical description of the experimental model proposed. Simulation of the effects of the drugs, in which SERCA kinetic parameters were changed according to data obtained from literature, were reasonably successful at reproducing the cytosolic [Ca2+]i kinetics observed experimentally / Mestrado / Engenharia Biomedica / Mestre em Engenharia Elétrica