Made available in DSpace on 2016-06-02T19:22:52Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2574.pdf: 775295 bytes, checksum: 1b8cbdb3ffc1d3b7a98f611144c80eed (MD5) Previous issue date: 2009-08-28 / Financiadora de Estudos e Projetos / In the majority of the fish species already studied, cardiac force contraction is sensitive to small changes in the extracellular pH. During intense swimming, the increased lactic acid (LA) levels significantly reduce the Fc, impairing the myocardial contractile performance. The freshwater teleost matrinxã, Brycon cephalus, is a reofilic species presenting a high capacity for swimming against rapids during migration and feeding, constituting an interesting model for studies of exercise and growth. Additionally, a considerable amount of contractile Ca2+ in cardiac myocytes of this species derives from intracellular stores (sarcoplasmic reticulum - SR). The goal of this study was to evaluate the effects of the extracellular lactic acidosis on Fc and mechanisms of excitation-contraction coupling. Ventricle strips were mounted for isometric force recordings during 40 minutes to evaluate: (a) the effects of 22 mM of lactic acid; (b) the combined effects of 22 mM of lactic acid and 10 μM of ryanodine (a specific SR calcium channels blocker); (b) the combined effects of 22 mM of lactic acid and 1mM of amiloride (a Na+/H+ exchanger - NHE blocker); (c) the effects of the replacement of NaCl by LiCl in the physiological solution (to test the role of the Na+/Ca2+ exchanger - NCX). Acidosis produced a biphasic inotropic curve: a significant Fc reduction (~80%) after 5 min of exposure and a complete Fc recovery after 20 min. b. This initial Fc reduction seems to be caused by a decreased myofibrilar Ca2+ sensitivity since the NCX blockade by lithium did not alter this response. Ryanodine blocked the Fc recovery during lactic acidosis (58.3%), evidencing the role of SR in increasing intracellular Ca2+ and, therefore, in the Fc recovery during acidosis. Additionally, the NHE is also crucial for Fc recovery during acidosis since it was abolished by amiloride. Taken together, the results indicate that matrinxã is an acidosis-tolerant species, presenting efficient mechanisms to counteract the negative inotropic effects of lactic acidosis. / Na maioria das espécies de peixes já estudadas, a força de contração cardíaca é sensível a pequenas mudanças no pH extracelular. Durante natação intensa, o aumento dos níveis de ácido lático (LA) reduzem significativamente a força de contração (Fc), prejudicando a performance contrátil miocárdica. O teleósteo de água doce matrinxã, Brycon cephalus, é uma espécie reofílica que apresenta uma alta capacidade natatória durante migração e alimentação, constituindo um modelo interessante para o estudo de exercício e crescimento. Adicionalmente, uma quantidade considerável do Ca2+ envolvido na contratilidade nos miócitos cardíacos desta espécie deriva dos estoques intracelulares (retículo sarcoplasmático- RS). O objetivo deste estudo foi avaliar os efeitos da acidez láctica extracellular na Fc e no mecanismo do acoplamento excitação-contração. As tiras ventriculares foram montadas para registros de força isométricas durante 40 minutos para avaliar: (a) os efeitos de 22 mM de ácido láctico; (b) os efeitos combinados de 22 mM de ácido láctico e 10μM de rianodina (um bloqueador específico dos canais de cálcio do RS); (b) os efeitos combinados de 22 mM de ácido láctico e 1mM de amiloride (bloqueador do trocador Na+/H+ - NHE); (c) os efeitos da substituição do NaCl por LiCl na solução fisiológica (para testar o papel do trocador Na+/Ca2+ - NCX). A acidose produziu uma curva inotrópica bifásica: uma redução significativa de Fc (~80%) após 5 minutos de exposição e uma recuperação completa da Fc após 20 min. b. Esta redução inicial da Fc parece ser causada por uma redução da sensibilidade miofibrilar ao Ca2+, pois o bloqueio do NCX pelo lítio não alterou esta resposta. A rianodina bloqueou a recuperação de Fc durante a acidose láctica (58.3%), evidenciando o papel do RS no aumento do Ca2+ intracelular e, conseqüentemente, na recuperação de Fc durante a acidez. Adicionalmente, o NHE é igualmente crucial para a recuperação de Fc durante a acidose, pois foi abolida pela amiloride. Tomados conjuntamente, os resultados indicam que o matrinxã é uma espécie ácido-tolerante, apresentando mecanismos eficientes para neutralizar os efeitos inotrópicos negativos da acidose láctica.

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.

Made available in DSpace on 2016-06-02T19:22:58Z (GMT). No. of bitstreams: 1 5111.pdf: 6171719 bytes, checksum: 0356f236abaa5b549156bc72fde00f70 (MD5) Previous issue date: 2012-09-14 / Universidade Federal de Minas Gerais / Some snakes have the ability to survive long periods without food and are capable to ingest large meal size. The ingestion of proportionally large preys triggers an expressive increase on the oxidative metabolic demand (SDA Specific Dinamic Action) which can become several times higher than the resting metabolic rate. The two described extreme situations might lead to cardiac changes to adapt structure and function in order to afford these two opposite physiological demands. During long food deprivation (Phase III), the depletion of the body structure may affect the heart muscle. That should be reverted to the SDA and prevent an overload on cardiovascular system. The standard cardiac function of South-american Rattlesnake, Crotalus durissus terrificus, was described as well as the changes caused by long term food deprivation and SDA. The importance of sodium-calcium exchanger (NCX), functionality of sarcoplasmic reticulum, extracellular calcium dependence and the effect of adrenergic stimulation were tested in adult animals at 30°C, under three different metabolic states: postabsorptive, SDA peak and food deprivation. The ventricular mass does not change after food deprivation and SDA. The force of contraction was higher in the base of the heart if compared to the apex, but there is no difference among the experimental groups and it is probably reflex of the fiber orientation in each region of the ventricle. The sarcoplasmatic reticulum is functional in all groups, but the dependence of reticular calcium is lower during starvation compared to the other groups. Muscle contraction is mostly supported by the extracellular Ca2+. The NCX have minor contribution to force generation (20%) but has a major role pumping calcium out of the cell (faster than SERCA). The increase in extracellular Ca2+ concentration during digestion can augment twitch force and would represent a contractile advantage to support the increased cardiac work without the development of hypertrophy. The adrenergic stimulation produced sustained increase in Fc for a wide range of stimulation frequencies in all the tested groups. / O coração possui a importante capacidade de se remodelar diante de alterações nas demandas funcionais. Serpentes apresentam a capacidade de ingestão de grandes presas e a capacidade de sobreviver a grandes períodos de privação alimentar. A ingestão de grandes massas de alimento demanda uma elevação metabólica e leva a uma compensação na massa ventricular e um aumento na força de contração do miocárdio, evitando uma sobrecarga no sistema cardiovascular. Durante o jejum ocorre depleção da estrutura corpórea podendo também atingir o músculo cardíaco. Para descrever a função cardíaca da Cascavél Sul-americana, Crotalus durissus terrificus, e as possíveis alterações diante dos extremos metabólicos, foi testada a importância do trocador Na+/Ca2+ (NCX), a funcionalidade do retículo sarcoplasmático (RS), a dependência do Ca2+ extracelular e o efeito da estimulação adrenérgica em animais adultos à temperatura constante de 30°C em período pós-absortivo, pico de SDA e após jejum prolongado. Observou-se que a massa ventricular se mantém estável mesmo durante os extremos metabólicos. Há uma diferença na geração de tensão entre as tiras da base e ápice ventriculares, presente nos 3 grupos alimentares e que pode se dar em função da orientação das fibras nas duas regiões do ventrículo. O teste com rianodina mostrou que o RS é funcional nos 3 grupos porém a dependência do cálcio proveniente do RS é menor após o jejum prolongado quando comparado aos demais grupos. O cálcio extracelular é o principal responsável pela contração do miócito cardíaco e o NCX, que fornece uma pequena parte de cálcio para a contração, é o principal bombeador de cálcio para fora da célula e é mais rápido do que a Ca2+- ATPase do RS. O meio extracelular é a principal fonte de cálcio ativador da contração sendo que o aumento de cálcio circulante disponível para a contração nos animais durante a digestão ofereceria uma vantagem contrátil para este grupo sem necessidade de hipertrofia. A adrenalina produziu um aumento substancial na Fc capaz e ser mantido por diferentes frequências de estimulação nos 3 grupos testados.