Nesse estudo investigamos os efeitos da hipóxia tecidual aguda (HA) sobre as propriedades eletrofisiológicas intrínsecas dos neurônios pré-simpáticos bulboespinhais da área rostro-ventrolateral do bulbo (RVLM) de ratos jovens adultos submetidos previamente à hipóxia crônica intermitente (HCI) e os seus respectivos controle. Para marcarmos os neurônios pré-simpáticos bulboespinhais da RVLM, ratos Wistar jovens (P19-P21) anestesiados com ketamina e xilazina, receberam microinjeções bilaterais de rodamina, um traçador fluorescente retrógrado, na coluna intermediolateral da medula espinhal (T3-T6) e 2 dias após a recuperação da cirurgia, os animais foram submetidos ao protocolo de HCI, enquanto que ratos controle foram mantidos em condições de normóxia, durante 10 dias. No décimo primeiro dia, os ratos foram novamente anestesiados para a remoção do cérebro e as fatias do tronco cerebral contendo neurônios pré-simpáticos com marcação positivas foram registrados. Utilizamos a técnica de whole cell patch-clamp para estudo das propriedades eletrofisiológicas desses neurônios. As propriedades eletrofisiológicas intrínsecas foram analisadas antes e após a HA, a qual foi produzida pela perfusão das fatias do tronco cerebral com uma solução hipóxica (95% N2 + 5% CO2) durante 2 minutos na presença de bloqueadores sinápticos excitatórios e inibitórios. Todos os neurônios pré-simpáticos apresentaram característica intrínseca de autodespolarização e a frequência de disparos basal de potenciais de ação (PAs) desses neurônios de ratos do grupo controle e HCI foram similares [Controle= 5,03 ± 0,4 Hz (n=39) vs HCI= 6,31 ± 0,7 Hz (n=31); p > 0,05]. No grupo controle, a HA não alterou a frequência média de disparos de PAs (BS = 5,03 ± 0,4 Hz vs HA = 5,24 ± 0,3 Hz (n=39); p > 0,05], porém revelou diferentes perfis de disparo de PAs após 2 min de exposição à HA: i) 11 neurônios com aumento na frequência de disparos (BS = 5,1 ± 0,7 Hz vs HA = 7 ± 0,7 Hz; p < 0,05]; ii) 21 neurônios sem alteração na frequência de disparos (BS = 4,8 ± 0,5 Hz vs HA = 5,36 ± 0,6 Hz; p > 0,05] e iii) 7 neurônios com diminuição na frequência de disparos (BS = 7,3 ± 1,1 Hz vs HA = 3,6 ± 0,7 Hz; p < 0,05). No grupo HCI, a HA produziu aumento na frequência média de disparos (BS= 6,31 ± 0,7 Hz vs HA= 7,25 ± 0,8 Hz; n=31 - p < 0,05) e na análise do perfil de disparo de PAs, a HA revelou 2 subpopulações: i) 9 neurônios com aumento na frequência de disparos (BS = 4,7 ± 0,8 Hz vs HA = 8,2 ± 1,4 Hz; p < 0,05) e ii) 22 neurônios sem alteração na frequência de disparos (BS = 7,0 ± 1,0 Hz vs HA = 6,8 ± 1,0 Hz; p > 0,05). Esse estudo nos permitiu revelar diferentes subpopulações de neurônios pré-simpáticos que responderam de forma distintas à HA. Os resultados também sugerem que a HCI teria um efeito pré- condicionante na excitabilidade intrínseca dos neurônios pré-simpáticos em resposta à HA / In this study we evaluated the effects of acute hypoxia (AH) on the intrinsic electrophysiological properties of presympathetic neurons from rostro ventrolateral medulla (RVLM) of juvenile rats exposed to chronic intermittent hypoxia (CIH) or normoxic condition (control group). To label the RVLM bulbospinal presympathetic neurons, young Wistar rats (P 19 - 21) anesthetized with ketamine and xylazine, received bilateral microinjections of a fluorescent retrograde tracer (rhodamine retrobeads) were performed into the intermediolateral column of spinal cord (T3-T6) and two days after recovery of the surgery, the animals were submitted to CIH or normoxic protocol, during 10 days. On the 11th day, under anesthesia, brainstem slices were obtained and only the labeled RVLM presympathetic neurons were recorded, using whole-cell patch-clamp approach to study the electrophysiological properties of these neurons. The intrinsic electrophysiological properties were analyzed before and after AH, which was produced by slice perfusion with hypoxic solution (95% N2 and 5% CO2) during 2 min in the presence of excitatory and inhibitory synaptic antagonists. All recorded RVLM presympathetic neurons presented intrinsic pacemaker activity and the baseline firing frequency of these neurons from control and CIH group were similar [Control= 5,03 ± 0,4 Hz (n=39) vs HCI= 6,31 ± 0,7 Hz (n=31); p > 0,05]. In the control group, AH do not change the firing rate (BS = 5,03 ± 0,4 Hz vs HA = 5,24 ± 0,3 Hz (n=39); p > 0,05), but revealed different pattern of firing frequency after 2 min of AH: i) 11 neurons increased the firing frequency (BS = 4,9 ± 0,9 Hz vs HA = 6,9 ± 1,0 Hz; p < 0,05) ; ii) 21 neurons do not change the firing frequency (BS = 4,8 ± 0,5 Hz vs HA = 5,36 ± 0,6 Hz; p > 0,05) and iii) 7 neurons decreased the firing frequency (BS = 7,3 ± 1,1 Hz vs HA = 3,6 ± 0,7 Hz; p < 0,05). In the CIH group, the AH increased the firing rate comparing with basal condition (SB= 6,31 ± 0,7 Hz vs AH= 7,25 ± 0,8 Hz; n=31 - p < 0,05) and analyzing the pattern of action potential, AH revealed 2 subpopulations in this group: i) 9 neurons increased the firing frequency (SB = 4,7 ± 0,8 Hz vs AH = 8,2 ± 1,4 Hz; p < 0,05) and ii) 22 neurons do not change the firing frequency (SB = 7,0 ± 1,0 Hz vs AH = 6,8 ± 1,0 Hz; p > 0,05).. The data shows that AH revealed different subpopulations of presympathetic neurons and suggest that CIH plays a preconditioning in the intrinsic excitability of presympathetic neurons in response to acute hypoxia

Submitted by Ronildo Prado (ronisp@ufscar.br) on 2017-08-10T14:10:10Z No. of bitstreams: 1 DissWIF.pdf: 2975197 bytes, checksum: 0039c1cb759b3d42c9bd5b659146af6a (MD5) / Approved for entry into archive by Ronildo Prado (ronisp@ufscar.br) on 2017-08-10T14:10:20Z (GMT) No. of bitstreams: 1 DissWIF.pdf: 2975197 bytes, checksum: 0039c1cb759b3d42c9bd5b659146af6a (MD5) / Approved for entry into archive by Ronildo Prado (ronisp@ufscar.br) on 2017-08-10T14:10:28Z (GMT) No. of bitstreams: 1 DissWIF.pdf: 2975197 bytes, checksum: 0039c1cb759b3d42c9bd5b659146af6a (MD5) / Made available in DSpace on 2017-08-10T14:10:35Z (GMT). No. of bitstreams: 1 DissWIF.pdf: 2975197 bytes, checksum: 0039c1cb759b3d42c9bd5b659146af6a (MD5) Previous issue date: 2013-08-26 / Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP) / The nucleus of the solitary tract (NTS) is the primary synaptic site of the peripheral baroreceptors and chemoreceptors. It has been shown that acetylcholine (ACh) microinjected into the NTS of rats induces hypotension and bradycardia. However, the contribution of cholinergic mechanisms at different NTS subnuclei (intermediate and commissural) as well as the cholinergic receptors blockade on the control of sympathetic (SNA) and phrenic (PNA) nerve activities have not been studied yet. In this study we assessed the role of ACh and its cholinergic receptors at the intermediate NTS (iNTS) and commissural NTS (cNTS) on the control of SNA, PNA and electrophysiological properties of these subnuclei neurons, as well as on baro and chemoreflex responses. Decorticated arterially-perfused in situ preparations of male juvenile rats were used to record SNA and PNA. Microinjections of ACh and cholinergic antagonists were performed into the iNTS or cNTS. Coronal slices of the brainstem containing either cNTS or iNTS subnuclei were obtained from male juvenile rats and used in whole cell patch clamp – current clamp recordings. It was observed that ACh microinjected into the iNTS inhibited both SNA and PNA. These effects were reduced by the pre-treatment with atropine (muscarinic antagonist) or mecamylamine (nicotinic antagonist). The cholinergic antagonists into the iNTS did not change the effects on SNA and PNA induced by baro and chemoreflex activation. In contrast, microinjections of ACh into the cNTS did not induce changes in SNA, but increased PNA. Despite the absence of changes in SNA, ACh into the cNTS changed the pattern of respiratory-sympathetic coupling. Both atropine and mecamylamine into the cNTS inhibited the ACh-induced tachypnea, but only mecamylamine inhibited the chemoreflex-induced tachypnea and the ACh-induced change in respiratory-sympathetic coupling. In vitro studies demonstrated that ACh promotes depolarization in both iNTS and cNTS neurons. Both muscarinic and nicotinic antagonism in the iNTS inhibited the ACh-induced depolarization. However, only nicotinic antagonist was effective in diminishing this response in the cNTS. The results suggest that ACh plays an important role in the control of cardiovascular and respiratory activities, with distinct functions between iNTS and cNTS. This cholinergic control involves activation of both muscarinic and nicotinic receptors within NTS, but only nicotinic receptors are involved in the chemoreflex tachypneic response. / O núcleo do trato solitário (NTS) é o sítio primário de aferências dos barorreceptores arteriais e quimiorreceptores. Sabe-se que a acetilcolina (ACh) injetada no NTS de ratos provoca hipotensão e bradicardia. Entretanto, não se sabe até o momento qual o papel do sistema colinérgico nos diferentes subnúcleos do NTS (intermediário ou comissural) ou o bloqueio de seus receptores na atividade simpática (SNA) ou na atividade do frênico (PNA). No presente estudo avaliamos os efeitos da ACh e seus receptores no NTS intermediário (NTSi) e comissural (NTSc) sobre a SNA, PNA e sobre as propriedades eletrofisiológicas dos neurônios desses subnúcleos, bem como nas respostas do baro e quimiorreflexos. Preparações in situ decorticadas de ratos jovens foram utilizadas para registro da SNA e PNA, e ACh e antagonistas colinérgicos foram microinjetados no NTSi ou NTSc. Cortes coronais bulbares contendo o NTSi ou NTSc foram obtidos de ratos jovens e utilizados para registro de neurônios através da técnica whole cell patch clamp – current clamp. Foi observado que a microinjeção de ACh no NTSi inibe tanto a SNA quanto a PNA, sendo que tais efeitos são inibidos pelo tratamento com atropina (antagonista muscarínico) ou mecamilamina (antagonista nicotínico). Os antagonistas colinérgicos no NTSi não alteraram os efeitos na SNA e PNA induzidos pela ativação do baro e quimiorreflexos. Por outro lado, microinjeções de ACh no NTSc não altera a SNA mas promove aumento da PNA. Apesar de não alterar a SNA, a ACh no NTSc promove alterações no acoplamento simpato-respiratório. Tanto a atropina quanto a mecamilamina microinjetadas no NTSc inibiram a taquipnéia induzida pela ACh, mas apenas a mecamilamina inibiu a taquipnéia resultante do quimiorreflexo e a alteração no acoplamento simpato-respiratório induzida pela ACh no NTSc. Nos estudos in vitro, observamos que a ACh promove respostas de despolarização em neurônios tanto do NTSi quanto do NTSc. O bloqueio de receptores tanto nicotínicos quanto muscarínicos no NTSi diminui a despolarização evocada pela ACh. No entanto, apenas o antagonista nicotínico foi capaz de diminuir essa resposta no NTSc. Os resultados sugerem que a ACh desempenha um importante papel no controle cardiorrespiratório, com funções distintas entre NTSi e NTSc. Esse controle colinérgico envolve a ativação de receptores tanto nicotínicos quanto muscarínicos no NTS, mas apenas receptores nicotínicos estão envolvidos na resposta de taquipnéia do quimiorreflexo. / FAPESP: 2010/17218-0

Submitted by Daniele Amaral (daniee_ni@hotmail.com) on 2017-10-16T18:31:31Z No. of bitstreams: 1 TeseWIF.pdf: 2113715 bytes, checksum: 6432f11b933c0c20bd1a2e05f8ba6252 (MD5) / Approved for entry into archive by Ronildo Prado (producaointelectual.bco@ufscar.br) on 2017-10-31T11:05:59Z (GMT) No. of bitstreams: 1 TeseWIF.pdf: 2113715 bytes, checksum: 6432f11b933c0c20bd1a2e05f8ba6252 (MD5) / Approved for entry into archive by Ronildo Prado (producaointelectual.bco@ufscar.br) on 2017-10-31T11:06:09Z (GMT) No. of bitstreams: 1 TeseWIF.pdf: 2113715 bytes, checksum: 6432f11b933c0c20bd1a2e05f8ba6252 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-10-31T11:11:20Z (GMT). No. of bitstreams: 1 TeseWIF.pdf: 2113715 bytes, checksum: 6432f11b933c0c20bd1a2e05f8ba6252 (MD5) Previous issue date: 2017-08-11 / Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP) / The nucleus of the solitary tract (NTS) is the primary site of visceral afferents, such as baroreceptors and arterial chemoreceptors. Recent data from our laboratory have shown that the microinjection of acetylcholine (ACh) into the commissural moiety of the NTS (cNTS) of decorticated arterially-perfused in situ preparations of male juvenile rats did not change the sympathetic nerve activity (SNA), but increased the phrenic nerve activity (PNA). Furthermore, we demonstrated that the ACh-induced responses in cNTS involve the activation of both nicotinic and muscarinic receptors. However, nicotinic receptors seem to play a more relevant role in the control of breathing, especially considering that such receptor antagonism promotes a decrease in the KCN- activated peripheral chemoreflex tachypneic response. However, the effects of specific nicotinic and muscarinic agonists in the cNTS on respiratory and sympathetic responses have not been studied yet. Once established the involvement of nicotinic receptors in the cNTS on peripheral chemoreflex ventilatory responses activated by cytotoxic hypoxia (KCN), we also evaluated the involvement of the cholinergic system in the cNTS on respiratory and sympathetic responses induced by hypercapnia or 24 h sustained hypoxia. Therefore, this project proposed to study the effects of selective activation of distinct cholinergic receptors in the cNTS on respiratory and sympathetic activities and the role of the cholinergic system in cNTS on sympathetic and respiratory activities reflex changes in response to hypercapnia or sustained hypoxia. We observed that the injection of both nicotinic and muscarinic agonists in the cNTS induces an increase in SNA and changes in the respiratory modulation pattern. The nicotinic agonist induces a decrease in respiratory frequency, as well as the blockade of the enzyme acetylcholinesterase. It was also observed that the cholinergic agonists promote an increase in the amplitude and duration of the pre-inspiratory (pre-I) period of the hypoglossal nerve and also increased the amplitude of the vagus nerve. When it comes on the protocols involving hypoxia, we observed that the cholinergic antagonists injected into the cNTS of rats previously exposed to hypoxia promoted a decrease in sympathetic activity, increased respiratory frequency, decreased hypoglossal nerve amplitude, and decreased post-inspiratory peak amplitude of the vagus nerve, but only the muscarinic antagonist decreased phrenic nerve amplitude and hypoxia-induced hypoglossal nerve pre-I increase. Regarding to the experiments with hypercapnia, we verified that the nicotinic antagonist in the cNTS inhibited the hypercapnia-induced increase in pre-I of the hypoglossal nerve. In addition, the nicotinic antagonist injected into the cNTS also potentiated the recruitment of late-E activity from the abdominal nerve. Taken together, the responses observed with the cholinergic agonists and injected into the cNTS, as well as the antagonists upon hypoxia, suggest the involvement of cholinergic pathways in the cNTS in the modulation of sympathetic and respiratory responses to sustained hypoxia. On the other hand, it seems that only nicotinic receptors in the cNTS are involved in hypercapnia-induced increase in pre-inspiratory activity and active expiration. / O núcleo do trato solitário (NTS) é o sítio primário de aferências viscerais, como barorreceptores e quimiorreceptores arteriais. Estudos recentes do nosso laboratório demonstraram que, em preparações in situ, decorticadas e perfundidas intra-arterialmente, a microinjeção de acetilcolina (ACh) na porção comissural do NTS (NTSc) não alterou a atividade simpática (SNA), mas promoveu aumento da atividade do nervo frênico (PNA). Além disso, evidenciamos que as respostas induzidas pela ACh no NTSc envolvem a ativação dos receptores nicotínicos e muscarínicos. Contudo, os receptores nicotínicos parecem desempenhar um papel mais relevante no controle da respiração, principalmente considerando que o antagonismo de tais receptores promove uma redução da resposta taquipneica do quimiorreflexo periférico ativado pelo KCN. Entretanto, os efeitos de agonistas específicos nicotínicos e muscarínicos, bem como a inibição da inibição da degradação de ACh no NTSc sobre as respostas respiratórias e sobre a atividade simpática ainda não foram estudados. Sabendo-se da participação dos receptores nicotínicos do NTSc sobre as respostas ventilatórias dos quimiorreceptores periféricos ativados por hipóxia citotóxica (KCN), avaliamos também a participação do sistema colinérgico do NTSc sobre as respostas simpática e respiratória induzidas por hipercapnia ou hipóxia sustentada por 24 h. Portanto, este projeto se propôs a estudar o efeito da ativação seletiva de diferentes receptores colinérgicos no NTSc sobre as atividades simpática e respiratória e o papel do sistema colinérgico no NTSc sobre as alterações reflexas nas atividades simpática e respiratória em resposta à hipercapnia ou hipóxia sustentada por 24 h. Observamos que a injeção de agonistas tanto nicotínico quanto muscarínico no NTSc promovem aumento da SNA e modifica o seu padrão de modulação respiratória. O agonista nicotínico induz uma diminuição da frequência respiratória, assim como o bloqueio da enzima acetilcolinesterase. Também foi observado que os agonistas colinérgicos promovem um aumento na amplitude e duração do período préinspiratório (pre-I) do nervo hipoglosso e também aumento na amplitude do nervo vago. Com relação aos protocolos envolvendo hipóxia, observamos os antagonistas colinérgicos injetados no NTSc de ratos previamente expostos à hipóxia, promoveu diminuição da atividade simpática, aumento da frequência respiratória, diminuição da amplitude do nervo hipoglosso e diminuição da amplitude do pico pós-inspiratório do nervo vago, mas somente o antagonista muscarínico diminuiu a amplitude do nervo frênico e o aumento do pre-I do nervo hipoglosso induzido pela hipóxia. Com relação aos experimentos com hipercapnia, verificamos que o antagonista nicotínico no NTSc inibiu o aumento do pre-I do nervo hipoglosso induzido pela hipercapnia. Além disso, o antagonista nicotínico injetado no NTSc também potencializou o recrutamento de atividade late-E do nervo abdominal. Tomados em conjunto, as respostas observadas com os agonistas colinérgicos injetados no NTSc, bem como com os antagonistas mediante a hipóxia, sugerem a participação de vias colinérgica do NTSc na modulação das respostas simpática e respiratória à hipóxia sustentada. Por outro lado, apenas os receptores nicotínicos do NTSc parecem estar envolvidos com o aumento da atividade pré-inspiratória e da expiração ativa induzidos por hipercapnia. / FAPESP: 2013/22526-4

O presente trabalho descreve um programa de computador em linguagem Java que reproduz o modelo compartimental reduzido de célula mitral do bulbo olfativo construído por Davison, Feng e Brown (Brain Res. Bull. 51:393-399,2000), como uma simplificação do modelo detalhado de Bhalla e Bower (J. Neurophysiol., 69:1948-1965, 1993). O modelo reduzido considera a célula mitral como composta por quatro compartimentos, modelados conforme a metodologia de HODGKIN e HUXLEY. Por seu baixo custo computacional, o modelo reduzido permite a construção de modelos de rede de grande porte para o bulbo olfativo. A implementação computacional feita em Java apresenta grande similaridade com a original, indicando uma robustez do modelo com relação a versões em plataformas distintas. / This work describes a computer program written in Java, which reproduces the reduced compartimental model of the mitral cell of the olfactory bulb constructed by Davison, Feng and Brown (Brain Res. Bull. 51:393-399,2000), as a simplified version of the detailed model of Bhalla and Bower (J. Neurophysiol., 69:1948-1965, 1993). The reduced model considers the mitral cell as composed of four compartiments modeled according to the Hodgkin-Huxley formalism. Due to its low computational cost, the reduced model allows the construction of large-scale network models of the olfactory bulb. The computer implementation made in Java shows great similarity with the original, indicating that the model is robust with respect to implementations in different platforms.

O sistema da procineticina desempenha um papel importante na migração dos neurônios secretores de GnRH e na neurogênese do bulbo olfatório. Camundongos com ablação dos genes que codificam a procineticina 2 (PROK2) e seu receptor (PROKR2) apresentaram fenótipos semelhantes ao da síndrome de Kallmann descrita em humanos. Mutações inativadoras nos genes PROK2 e PROKR2 foram identificadas em pacientes com hipogonadismo hipogonadotrófico isolado. Com base nestes achados, investigamos a presença de alterações estruturais nos genes PROK2 e PROKR2 em 107 pacientes brasileiros (63 com síndrome de Kallmann e 47 com hipogonadismo hipogonadotrófico isolado normósmico). Cem indivíduos brasileiros que relataram desenvolvimento puberal normal foram utilizados como grupo controle. As regiões codificadoras dos genes PROK2 e PROKR2 foram amplificadas utilizando-se oligonucleotídeos intrônicos específicos, seguida de purificação enzimática e sequenciamento automático. Duas mutações no gene PROK2 foram identificadas: a mutação p.G100fsX121 em homozigose presente em dois irmãos com síndrome de Kallmann; e a mutação p.I55fsX56 em heterozigose identiificada em um paciente com HHIn. Quatro mutações foram identificadas no gene PROKR2 (p.R80C, p.Y140X, p.L173R e p.R268C) em cinco pacientes com síndrome de Kallmann e um paciente com HHIn. Essas mutações não foram encontradas no grupo controle. As mutações do tipo missense, p.R80C, p.L173R e p.R268C foram identificadas em heterozigose. Mutações nos genes FGFR1, GnRHR, KiSS-1 e GPR54 foram excluídas nesses pacientes. O paciente portador da mutação p.R268C do PROKR2 apresentou deleção dos exons 1 e 2 do gene KAL1. Adicionalmente, as mutações p.R80C e p.R268C foram identificadas em heterozigose em parentes de primeiro grau assintomáticos dos casos índices. A nova mutação p.Y140X do PROKR2, única alteração em homozigose, foi identificada em um paciente com micropênis, criptorquidia bilateral, anosmia e palato ogival. Os pais deste paciente eram portadores da mutação p.Y140X em heterozigose e relataram desenvolvimento puberal normal e ausência de anormalidades olfatórias. Estudos in vitro da nova mutação p.R80C localizada na primeira alça intracelular demonstraram que o acúmulo de fofatidil-inositol (IP), assim como a ativação da via da MAPK foram significativamente afetadas em células transfectadas com o receptor mutado em relação ao receptor selvagem, indicando que a mutação p.R80C determina uma menor atividade do receptor. Avaliação da expressão por Western blot mostrou uma diminuição na expressão do receptor mutado R80C e uma maior expressão de receptores imaturos. Esses achados sugeriram o papel crítico da arginina localizada na posição 80 na atividade normal do receptor. Em conclusão, expandimos o repertório de mutações deletérias nos genes PROK2 e PROKR2 em pacientes com hipogonadismo hipogonadotrófico isolado. A haploinsuficiência do PROKR2 não foi suficiente para causar síndrome de Kallmann ou HHIn, entretanto mutações inativadoras em homozigose nos genes PROK2 e PROKR2 foram responsáveis pelo fenótipo reprodutivo e olfatório anormal, em concordância com os estudos prévios de ablação gênica em modelos animais. Arginina localizada na posição 80 do PROKR2 desempenha um papel crucial na adequada maturação do receptor / Physiological activation of the prokineticin pathway has a critical role in olfactory bulb morphogenesis and GnRH secretion. Knock-out mice for genes that encode prokineticin 2 (PROK2) and the prokineticin receptor 2 (PROKR2) exhibited a phenotype similar to the Kallmann syndrome (KS). Inactivating mutations in PROK2 and PROKR2 have been identified in patients with isolated hypogonadotropic hypogonadism. Based on these findings, we investigated the presence of inactivating mutations of the genes PROK2 and PROKR2 in Brazilian patients with isolated hypogonadotropic hypogonadism associated or not with olfactory abnormalities and performed in vitro studies of the new identified mutations. We studied 107 patients with HH (63 with Kallmann syndrome and 44 with normosmic HH) and 100 control individuals. The coding regions of PROK2 and PROKR2 were amplified by polymerase chain reaction followed by enzymatic purification and direct automatic sequencing. In PROK2, two known frameshift mutations were identified. Two brothers with Kallmann syndrome harbored the homozygous p.G100fsX121 mutation, whereas one male with normosmic HH harbored the heterozygous p.I55fsX56 mutation. In PROKR2, four distinct mutations (p.R80C, p.Y140X, p.L173R and p.R268C) were identified in five patients with Kallmann syndrome and in one patient with normosmic HH. These mutations were not found in the control group. The p.R80C and p.R268C missense mutations were identified in heterozygous state in the HH patients and in their asymptomatic first-degree relatives. The p.L173R was also identified in heterozygous state. In addition, no mutations of FGFR1, GnRHR, KiSS-1 or GPR54 were identified in these patients. The patient with the PROKR2 mutation p.R268C also has a deletion of the exon 1 and 2 in the gene KAL1. Notably, the new nonsense mutation (p.Y140X) was identified in homozygous state in an anosmic boy with micropenis, bilateral cryptorchidism and high-arched palate. His asymptomatic parents were heterozygous for this severe defect. In vitro studies of the new mutation, p.R80C, were performed in order to access the mechanism by which this mutation could affect the activity of the PROKR2. In vitro studies showed that the amount of fofatidil-inositol (PI) and the activation of MAPK were significantly lower in cells transfected with the R80C mutant receptor than in cells transfected with the wild receptor, indicating that this variant is a loss-of-function mutation. Binding studies and Western blot showed a reduction in the expression levels of the receptor in the plasma membrane and in whole cell, respectively. Additionally, Western blot analysis of R80C PROKR2 revealed an additional smaller molecular weight band that represents the presence of immature unglycosylated receptors. The arginine 80 in ICL1 is important for post-translational processing of PROKR2. In conclusion, we expanded the repertoire of PROK2 and PROKR2 mutations in patients with HH and showed that PROKR2 haploinsufficiency is not sufficient to cause Kallmann syndrome or normosmic HH, whereas homozygous loss-of-function mutations either in PROK2 or PROKR2 are sufficient to cause disease phenotype, in accordance with the Prokr2 and Prok2 knockout mouse models. In vitro studies suggested that the arginine located at position 80 of the receptor seems to play an important role in the receptor function

Nesse estudo investigamos os efeitos da hipóxia tecidual aguda (HA) sobre as propriedades eletrofisiológicas intrínsecas dos neurônios pré-simpáticos bulboespinhais da área rostro-ventrolateral do bulbo (RVLM) de ratos jovens adultos submetidos previamente à hipóxia crônica intermitente (HCI) e os seus respectivos controle. Para marcarmos os neurônios pré-simpáticos bulboespinhais da RVLM, ratos Wistar jovens (P19-P21) anestesiados com ketamina e xilazina, receberam microinjeções bilaterais de rodamina, um traçador fluorescente retrógrado, na coluna intermediolateral da medula espinhal (T3-T6) e 2 dias após a recuperação da cirurgia, os animais foram submetidos ao protocolo de HCI, enquanto que ratos controle foram mantidos em condições de normóxia, durante 10 dias. No décimo primeiro dia, os ratos foram novamente anestesiados para a remoção do cérebro e as fatias do tronco cerebral contendo neurônios pré-simpáticos com marcação positivas foram registrados. Utilizamos a técnica de whole cell patch-clamp para estudo das propriedades eletrofisiológicas desses neurônios. As propriedades eletrofisiológicas intrínsecas foram analisadas antes e após a HA, a qual foi produzida pela perfusão das fatias do tronco cerebral com uma solução hipóxica (95% N2 + 5% CO2) durante 2 minutos na presença de bloqueadores sinápticos excitatórios e inibitórios. Todos os neurônios pré-simpáticos apresentaram característica intrínseca de autodespolarização e a frequência de disparos basal de potenciais de ação (PAs) desses neurônios de ratos do grupo controle e HCI foram similares [Controle= 5,03 ± 0,4 Hz (n=39) vs HCI= 6,31 ± 0,7 Hz (n=31); p > 0,05]. No grupo controle, a HA não alterou a frequência média de disparos de PAs (BS = 5,03 ± 0,4 Hz vs HA = 5,24 ± 0,3 Hz (n=39); p > 0,05], porém revelou diferentes perfis de disparo de PAs após 2 min de exposição à HA: i) 11 neurônios com aumento na frequência de disparos (BS = 5,1 ± 0,7 Hz vs HA = 7 ± 0,7 Hz; p < 0,05]; ii) 21 neurônios sem alteração na frequência de disparos (BS = 4,8 ± 0,5 Hz vs HA = 5,36 ± 0,6 Hz; p > 0,05] e iii) 7 neurônios com diminuição na frequência de disparos (BS = 7,3 ± 1,1 Hz vs HA = 3,6 ± 0,7 Hz; p < 0,05). No grupo HCI, a HA produziu aumento na frequência média de disparos (BS= 6,31 ± 0,7 Hz vs HA= 7,25 ± 0,8 Hz; n=31 - p < 0,05) e na análise do perfil de disparo de PAs, a HA revelou 2 subpopulações: i) 9 neurônios com aumento na frequência de disparos (BS = 4,7 ± 0,8 Hz vs HA = 8,2 ± 1,4 Hz; p < 0,05) e ii) 22 neurônios sem alteração na frequência de disparos (BS = 7,0 ± 1,0 Hz vs HA = 6,8 ± 1,0 Hz; p > 0,05). Esse estudo nos permitiu revelar diferentes subpopulações de neurônios pré-simpáticos que responderam de forma distintas à HA. Os resultados também sugerem que a HCI teria um efeito pré- condicionante na excitabilidade intrínseca dos neurônios pré-simpáticos em resposta à HA / In this study we evaluated the effects of acute hypoxia (AH) on the intrinsic electrophysiological properties of presympathetic neurons from rostro ventrolateral medulla (RVLM) of juvenile rats exposed to chronic intermittent hypoxia (CIH) or normoxic condition (control group). To label the RVLM bulbospinal presympathetic neurons, young Wistar rats (P 19 - 21) anesthetized with ketamine and xylazine, received bilateral microinjections of a fluorescent retrograde tracer (rhodamine retrobeads) were performed into the intermediolateral column of spinal cord (T3-T6) and two days after recovery of the surgery, the animals were submitted to CIH or normoxic protocol, during 10 days. On the 11th day, under anesthesia, brainstem slices were obtained and only the labeled RVLM presympathetic neurons were recorded, using whole-cell patch-clamp approach to study the electrophysiological properties of these neurons. The intrinsic electrophysiological properties were analyzed before and after AH, which was produced by slice perfusion with hypoxic solution (95% N2 and 5% CO2) during 2 min in the presence of excitatory and inhibitory synaptic antagonists. All recorded RVLM presympathetic neurons presented intrinsic pacemaker activity and the baseline firing frequency of these neurons from control and CIH group were similar [Control= 5,03 ± 0,4 Hz (n=39) vs HCI= 6,31 ± 0,7 Hz (n=31); p > 0,05]. In the control group, AH do not change the firing rate (BS = 5,03 ± 0,4 Hz vs HA = 5,24 ± 0,3 Hz (n=39); p > 0,05), but revealed different pattern of firing frequency after 2 min of AH: i) 11 neurons increased the firing frequency (BS = 4,9 ± 0,9 Hz vs HA = 6,9 ± 1,0 Hz; p < 0,05) ; ii) 21 neurons do not change the firing frequency (BS = 4,8 ± 0,5 Hz vs HA = 5,36 ± 0,6 Hz; p > 0,05) and iii) 7 neurons decreased the firing frequency (BS = 7,3 ± 1,1 Hz vs HA = 3,6 ± 0,7 Hz; p < 0,05). In the CIH group, the AH increased the firing rate comparing with basal condition (SB= 6,31 ± 0,7 Hz vs AH= 7,25 ± 0,8 Hz; n=31 - p < 0,05) and analyzing the pattern of action potential, AH revealed 2 subpopulations in this group: i) 9 neurons increased the firing frequency (SB = 4,7 ± 0,8 Hz vs AH = 8,2 ± 1,4 Hz; p < 0,05) and ii) 22 neurons do not change the firing frequency (SB = 7,0 ± 1,0 Hz vs AH = 6,8 ± 1,0 Hz; p > 0,05).. The data shows that AH revealed different subpopulations of presympathetic neurons and suggest that CIH plays a preconditioning in the intrinsic excitability of presympathetic neurons in response to acute hypoxia

Made available in DSpace on 2016-08-31T13:24:20Z (GMT). No. of bitstreams: 1 LuizAAS_DISSERT.pdf: 2790394 bytes, checksum: 1bac58cbcfc89d893d66e58cfa50081f (MD5) Previous issue date: 2009-03-06 / In this work, a mathematical model was developed for the simulation of soil water movement under surface drip irrigation, being used the method of the finite volumes for the resolution of the partial differential equation of water flow in porous media. The soil water flow was treated three-dimensionally for the determination of your movement in the infiltration and redistribution phases. The model allows the determination dimensions and shape of the wetted bulb, of the partial and final dimension of the saturated disc radius and the determination of the saturated soil volume, when to deal about of isolated bulb. In the case of overlapping bulbs, the model allows the determination of the width and depth of the formed wetted strip, making possible the choice of the drippers spacing that better it is adapted to the conditions of the irrigation project and management. A computational program was developed with base in the model, and the obtained results were validated starting from comparisons with field data and results of simulations of other models. These comparisons demonstrated that the model presents reliable results and it can be used as tool for the designing of drip irrigation installations. The sensibility analysis accomplished starting from the variation of some parameters of the soil and of the emitter (initial moisture, saturated soil hydraulic conductivity and trickle discharge), it demonstrated that, with relationship to the final moisture inside of the bulb, the model is so much relatively sensitive to positive variations as negatives of those parameters. / Neste trabalho, foi desenvolvido um modelo matemático para a simulação do movimento de água no solo sob irrigação por gotejamento superficial, utilizando-se o método dos volumes finitos para a resolução da equação diferencial parcial de escoamento de água em meios porosos. O fluxo de água no solo foi tratado tridimensionalmente para a determinação do seu movimento nas fases de infiltração e redistribuição. O modelo permite a determinação da forma e das dimensões do bulbo molhado, da dimensão parcial e final do raio do disco saturado e a determinação do volume de solo saturado, quando tratar-se de bulbo isolado. No caso de bulbos sobrepostos, o modelo permite a determinação da largura e profundidade da faixa molhada formada, possibilitando a escolha do espaçamento entre gotejadores que melhor se adeque às condições do projeto e manejo da irrigação. Um programa computacional foi desenvolvido com base no modelo, e os resultados obtidos foram validados a partir de comparações com dados de campo e resultados de simulações de outros modelos. Estas comparações demonstraram que o modelo apresenta resultados confiáveis e pode ser utilizado como ferramenta para o dimensionamento de instalações de irrigação por gotejamento. A análise de sensibilidade realizada a partir da variação de alguns parâmetros do solo e do emissor (umidade inicial, condutividade hidráulica do solo saturado e vazão do gotejador), demonstrou que, com relação à umidade final dentro do bulbo, o modelo é relativamente sensível tanto à variações positivas quanto negativas desses parâmetros.

Rabbits have been used as animal models to study the pathogenesis of neurological infection by bovine herpesvirus type 5 (BHV-5), an important agent of meningoencephalitis in cattle. The olfactory system has been implicated as the main pathway for the virus to reach the brain after replication in the nasal mucosa. To investigate the role of the olfactory route in the pathogenesis of neurological infection, a technique of transfrontal craniotomy for ablation of the main olfactory bulbs (MOBs), using the eyes as the anatomic reference was developed and evaluated. Using this technique, twenty three 30 days-old rabbits were submitted to surgical ablation of the MOBs and subsequently inoculated with BHV-5. After skin, subcutaneous tissue and periosteum incisions, the craniotomy was performed in a point equidistant to the medial corner of the eyes, with a 3 mm drill coupled to a low intensity elyptic drilling machine. The removal of the MOB s tissue was performed by using a number 6 uretral probe coupled to a surgical vaccum pump. The anatomic references used were appropriate in allowing an adequate and easy access to the MOBs. Necropsy performed in three animals after the surgery demonstrated that the surgical procedure was efficient in completely removing the MOB tissue. This was also demonstrated by the interruption of the access of the virus to the brain after intranasal inoculation: only one animal (1/11) in the bulbectomized group developed neurological infection and disease, against 100% (10/10) of the control group. The transfrontal craniotomy using the eyes as the anatomical reference allowed for an adequate access for localization and removal of the MOBs in rabbits. This techique may be used in studies of viral pathogenesis requiring the complete interruption of the olfactory connection to the brain. / Coelhos têm sido utilizados como modelo para o estudo da neuropatogenia da infecção pelo herpesvírus bovino tipo 5 (BHV-5), um importante agente de doença neurológica em bovinos. O sistema olfatório tem sido apontado como a principal via de acesso do vírus ao cérebro após replicação na cavidade nasal. Para investigar a importância da via olfatória na patogenia da infecção neurológica pelo BHV-5, foi elaborada e avaliada técnica operatória de craniotomia transfrontal para remoção dos bulbos olfatórios (BOs), definindo-se as órbitas como referência anatômica. Foram utilizados 45 coelhos com 30 a 40 dias de idade, sendo 23 submetidos à ablação cirúrgica dos BOs e posteriormente inoculados pela via intranasal (IN) ou no saco conjuntival (IC) com o BHV-5. Após incisões de pele, tecido subcutâneo e periósteo, a craniotomia foi realizada em um ponto eqüidistante entre os cantos mediais dos olhos, com uma broca sulcada de 3mm acoplada a uma perfuratriz elétrica de baixa rotação. A remoção dos BOs foi realizada com uma sonda uretral nº6 acoplada a um aspirador. O estudo macroscópico de três animais após a cirurgia comprovou que o procedimento foi eficiente na remoção total dos BOs. Isso também foi comprovado pela interrupção do acesso do vírus ao córtex cerebral: apenas um animal (1/11 ou 9,1%) no grupo submetido à ablação dos BOs com inoculação IN desenvolveu enfermidade neurológica, contra 100% (10/10) dos coelhos controle. Conclui-se que a técnica de craniotomia transfrontal utilizando a órbita como referência anatômica permite o acesso adequado para localização e remoção dos BOs e pode ser utilizada em estudos de patogenia de infecções por vírus neurotrópicos que exijam a interrupção completa da via olfatória.

Submitted by Luciana Ferreira (lucgeral@gmail.com) on 2018-08-09T11:39:12Z No. of bitstreams: 2 Dissertaçao - Lara Marques Naves - 2018.pdf: 4245553 bytes, checksum: 32754e93d07b1f96bc7f0b9a2bc618ff (MD5) license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) / Approved for entry into archive by Luciana Ferreira (lucgeral@gmail.com) on 2018-08-09T12:20:22Z (GMT) No. of bitstreams: 2 Dissertaçao - Lara Marques Naves - 2018.pdf: 4245553 bytes, checksum: 32754e93d07b1f96bc7f0b9a2bc618ff (MD5) license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) / Made available in DSpace on 2018-08-09T12:20:22Z (GMT). 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However, the role of the above structures in cardiovascular recovery and autonomic changes induced by HS solution administration in animals submitted to HH has not yet been evaluated. Thus, the present study evaluated the A1, A2 neuronal clusters and MnPO nucleus involvement in the cardiovascular and autonomic responses promoted by HS solution infusion in hypovolemic animals. For this, wistar rats (280-320 g) were separated into four protocols: I. A2 neuronal cluster lesion (A2 Sham: n = 6; A2 Experimental: n = 6); II. A1 neuronal cluster lesion (A1 Sham: n = 6; A1 Experimental: n = 6); III. A1 and A2 neural clusters concomitant lesions (A1 + A2 Sham: n = 6; A1 + A2 Experimental: n = 6) and IV. Pharmacological inhibition of MnPO (MnPO Sham: n = 6; MnPO Experimental: n = 6). The animals of the first three protocols were anesthetized and subjected to saporin-anti-DβH nanoinjections for neuronal lesion (100 nL, 0.105 ng/nl) in experimental groups and Saporin nanoinjections (100 nL, 0.022 ng/nL) in sham groups for fictitious neuronal lesion, respectively, in the NTS, CVLM or simultaneously in the NTS and CVLM regions. After 20 days of recovery, the animals were anesthetized and instrumented to mean arterial pressure (MAP), heart rate (HR) and renal sympathetic nervous activity (RSNA) recordings. Then, HH was performed by blood withdrawal until MAP reached approximately 60 mmHg. After 20 min of HH, sodium overload (3M NaCl, 1.8 mL/g, 90 seconds of infusion, i.v) was conducted. In another series of experiments, MnPO Sham and MnPO Experimental groups were anesthetized and instrumented for MAP, HR and RSNA recordings. Then, the animals were submitted to HH and HS infusion at the end of the hemorrhage. GABAergic agonist Muscimol (4 mM, 100 nL, MnPO Experimental group) or saline nanoinjections (0.15 M, 100 nL, MnPO Sham group) were performed in the MnPO after 10 min from the start of HH. HH-induced hypotension, bradycardia and renal sympathoinhibition in the animals of the A2 Sham, A1 Sham, A1 + A2 Sham and MnPO Sham groups. In the sham groups, HS infusion after HH reestablished MAP, HR, and did not alter the renal sympathoinhibition generated during hypovolemia. In the A2 Experimental and A1 Experimental groups, the specific lesion of A1 or A2 neurons did not alter the hypotension, bradycardia and renal sympathoinhibition caused during HH. In addition, the A1 or A2 neurons specific lesion did not alter the reestablishment of MAP, HR and the RSNA reduction after HS solution infusion. However, in the animals of the A1 + A2 experimental group, the simultaneous A1 and A2 neurons lesion did not alter the decrease in MAP and HR observed during HH, but abolished renal sympathoinhibition. In addition, simultaneous A1 and A2 neurons lesion abolished MAP restoration and ANSR reduction after HS infusion, while HR restoration was not modified. In the MnPO experimental animals, MnPO nucleus inhibition did not alter the decrease in MAP and HR observed during HH, but abolished renal sympathoinhibition. However, MnPO inhibition abolished the MAP restoration and promoted strong sympathetic activation in the renal bed after HS infusion, while HR restoration was not modified. These results suggest that the A1, A2 neuronal clusters and MnPO nucleus are part of the integration and transmission information circuits about changes in plasma osmolarity, participating in cardiovascular and autonomic recovery induced by sodium chloride overload in animals submitted to HH. / Os benefícios hemodinâmicos e cardiovasculares provenientes do uso de solução salina hipertônica (SH) no tratamento da hemorragia hipotensiva (HH) são relatados há vários anos. Recentes investigações mostraram a participação de regiões do sistema nervoso central (SNC), como os grupamentos neuronais A1 (localizado na região caudoventrolateral do bulbo; CVLM), A2 (localizado no núcleo do tracto solitário; NTS) e do núcleo Pré-óptico mediano (MnPO) nas respostas hemodinâmicas induzidas pela sobrecarga de cloreto de sódio em animais normovolêmicos. Entretanto, o papel das estruturas acima relacionadas na recuperação cardiovascular e nas alterações autonômicas induzidas pela administração de solução SH em animais submetidos à HH ainda não foi avaliado. Assim, o presente estudo buscou avaliar o envolvimento dos grupamentos neuronais A1, A2 e do núcleo MnPO nas respostas cardiovasculares e autonômicas promovidas pela infusão de solução SH em animais hipovolêmicos. Para isto, ratos Wistar (280-320 g) foram separados em quatro protocolos: I. Lesão do grupamento neuronal A2 (Controle A2: n=6; Experimental A2: n=6); II. Lesão do grupamento neuronal A1 (Controle A1: n=6; Experimental A1: n=6); III. Lesões concomitantes dos grupamentos neuronais A1 e A2 (Controle A1 + A2: n=6; Experimental A1 + A2: n=6) e IV. Inibição farmacológica do núcleo MnPO (Controle MnPO: n=6; Experimental MnPO: n=6). Os animais dos três primeiros protocolos foram anestesiados e submetidos a nanoinjeções de saporina-anti-DβH para lesão neuronal (100 nL, 0,105 ng/nL) nos grupos experimentais e Saporina (100 nL, 0,022 ng/nL) nos grupos controles para lesão neuronal fictícia, respectivamente, no NTS, na região CVLM ou conjuntamente no NTS e CVLM. Após 20 dias de recuperação, os animais foram novamente anestesiados e instrumentalizados para registro da pressão arterial média (PAM), frequência cardíaca (FC) e atividade nervosa simpática renal (ANSR). Em seguida, a HH foi realizada através da retirada de sangue até que a PAM atingisse aproximadamente 60 mmHg. Após 20 min de HH foi conduzida a sobrecarga de sódio (NaCl 3M, 1,8 mL/kg, 90 segundos de infusão, i.v). Em outra série de experimentos, os animais dos grupos controle MnPO e Experimental MnPO foram anestesiados e instrumentalizados para registro da PAM, FC, ANSR. Em seguida, foram submetidos à HH e a infusão de solução SH ao final da hemorragia. Nanoinjeções do agonista GABAérgico, muscimol (4 mM, 100 nL, grupo experimental MnPO) ou salina (0,15 M; 100 nL; grupo controle MnPO) foram realizadas no MnPO após 10 min do início da HH. A HH promoveu hipotensão, bradicardia e simpatoinibição no território renal nos animais dos grupos controle A2, controle A1, controle A1 + A2 e controle MnPO. Nos grupos controle, a infusão de solução SH após a HH reestabeleceu a PAM, FC e não alterou a simpatoinibição renal gerada durante a hipovolemia. Nos animais dos grupos experimental A2 e experimental A1, a lesão especifica dos neurônios A1 ou A2 não alterou a hipotensão, bradicardia e simpatoinibição provocados durante a HH. Em adição, a lesão especifica dos neurônios A1 ou A2 não alterou o reestabelecimento da PAM, FC e a queda da ANSR gerada após a infusão de solução SH. Entretanto, nos animais do grupo experimental A1 + A2, a lesão simultânea dos neurônios A1 e A2 não alterou a queda da PAM, da FC observada durante a HH, mas aboliu a simpatoinibição renal. Ademais, a lesão simultânea dos neurônios A1 e A2 aboliu a restauração da PAM e a redução da ANSR após a infusão de solução SH, enquanto a restauração da FC não foi modificada. Nos animais do grupo experimental MnPO, a inibição do MnPO não alterou a queda da PAM e da FC observadas durante a HH, entretanto aboliu a simpatoinibição renal. Porém, a inibição do núcleo MnPO aboliu a restauração da PAM e promoveu forte simpatoexcitação no leito renal após a infusão de solução SH, enquanto a restauração da FC não foi modificada. Esses resultados sugerem que os neurônios dos grupamentos A1, A2 e o núcleo MnPO fazem parte dos circuitos de integração e transmissão de informações a respeito de mudanças na osmolaridade plasmática, participando da recuperação cardiovascular e autonômica induzida pela sobrecarga de cloreto de sódio em animais submetidos à HH.