A hipóxia crônica intermitente (HCI) promove hipertensão arterial e aumento da atividade simpática em ratos jovens. Nestes animais, o aumento da atividade simpática ocorre durante uma fase específica da respiração e está correlacionada com o aumento da atividade expiratória. Estas evidências mostram que, após a HCI, os ratos jovens desenvolvem alterações no acoplamento simpático-respiratório, um mecanismo que pode contribuir, pelo menos em parte, para o desenvolvimento da hipertensão observada nestes animais. Em diversos modelos experimentais de hipertensão, os níveis de pressão arterial são menores nas fêmeas do que nos machos, portanto elas são resistentes ao desenvolvimento da hipertensão. Levando em conta essas informações, a hipótese do presente projeto foi a seguinte: fêmeas submetidas à HCI seriam resistentes ao desenvolvimento da hipertensão arterial. Para tanto, ratas jovens e adultas foram submetidas à HCI e seus parâmetros cardiovasculares e respiratórios foram avaliados na condição dos animais acordados e com livre movimentação. Além disso, as alterações na atividade simpática e respiratória também foram avaliadas na preparação coração tronco-cerebral isolados. Os resultados mostram que as fêmeas desenvolvem hipertensão semelhante aos machos submetidos ao mesmo protocolo, contudo as alterações no acoplamento entre a atividade simpática e respiratória são diferentes entre os sexos. Estes dados sugerem que embora os machos e fêmeas desenvolvam um nível similar de hipertensão após a HCI, os mecanismos envolvidos na geração da atividade simpática podem ser diferentes. / Chronic intermittent hypoxia (CIH) produces hypertension and sympathetic overactivity in juvenile male rats. The increase in sympathetic activity occurs during the expiratory phase of respiration, which is correlated with an augmented expiratory activity. This information indicates that after CIH, juvenile rats develop changes in the respiratory sympathetic-coupling, which could explain, at least in part, the hypertension observed in these animals. Female rats are known to be more resistant to the development of hypertension in several experimental models of this pathology. Take in consideration these facts, we hypothesized that female rats exposed to CIH were resistant to the development of hypertension. To test this hypothesis, we studied the cardiovascular and respiratory changes in female rats after the CIH in awake freely moving condition. In another group of animals, we studied the sympathetic and respiratory activity in female rats after the CIH, using for this, the working heartbrainstem preparation. The results show that juvenile female rats develop hypertension similarly to that observed in juvenile male rats submitted to the same protocol. However, juvenile female rats presented changes in the respiratory-sympathetic coupling different from that observed in juvenile male rats. Together, these results suggest that even if the level of hypertension after CIH is similar between males and females, the mechanisms underlying the generation of sympathetic overactivity are different.

A hipóxia crônica intermitente (HCI) promove hipertensão arterial e aumento da atividade simpática em ratos jovens. Nestes animais, o aumento da atividade simpática ocorre durante uma fase específica da respiração e está correlacionada com o aumento da atividade expiratória. Estas evidências mostram que, após a HCI, os ratos jovens desenvolvem alterações no acoplamento simpático-respiratório, um mecanismo que pode contribuir, pelo menos em parte, para o desenvolvimento da hipertensão observada nestes animais. Em diversos modelos experimentais de hipertensão, os níveis de pressão arterial são menores nas fêmeas do que nos machos, portanto elas são resistentes ao desenvolvimento da hipertensão. Levando em conta essas informações, a hipótese do presente projeto foi a seguinte: fêmeas submetidas à HCI seriam resistentes ao desenvolvimento da hipertensão arterial. Para tanto, ratas jovens e adultas foram submetidas à HCI e seus parâmetros cardiovasculares e respiratórios foram avaliados na condição dos animais acordados e com livre movimentação. Além disso, as alterações na atividade simpática e respiratória também foram avaliadas na preparação coração tronco-cerebral isolados. Os resultados mostram que as fêmeas desenvolvem hipertensão semelhante aos machos submetidos ao mesmo protocolo, contudo as alterações no acoplamento entre a atividade simpática e respiratória são diferentes entre os sexos. Estes dados sugerem que embora os machos e fêmeas desenvolvam um nível similar de hipertensão após a HCI, os mecanismos envolvidos na geração da atividade simpática podem ser diferentes. / Chronic intermittent hypoxia (CIH) produces hypertension and sympathetic overactivity in juvenile male rats. The increase in sympathetic activity occurs during the expiratory phase of respiration, which is correlated with an augmented expiratory activity. This information indicates that after CIH, juvenile rats develop changes in the respiratory sympathetic-coupling, which could explain, at least in part, the hypertension observed in these animals. Female rats are known to be more resistant to the development of hypertension in several experimental models of this pathology. Take in consideration these facts, we hypothesized that female rats exposed to CIH were resistant to the development of hypertension. To test this hypothesis, we studied the cardiovascular and respiratory changes in female rats after the CIH in awake freely moving condition. In another group of animals, we studied the sympathetic and respiratory activity in female rats after the CIH, using for this, the working heartbrainstem preparation. The results show that juvenile female rats develop hypertension similarly to that observed in juvenile male rats submitted to the same protocol. However, juvenile female rats presented changes in the respiratory-sympathetic coupling different from that observed in juvenile male rats. Together, these results suggest that even if the level of hypertension after CIH is similar between males and females, the mechanisms underlying the generation of sympathetic overactivity are different.

Previously, we have shown that chronic intermittent hypoxia (CIH) impairs baroreflex control of heart rate and augments aortic baroreceptor afferent function. In the present study, we examined whether CIH induces structural changes of aortic afferent axons and terminals. Young-adult Fischer 344 (F344, 4 months old) rats were exposed to room air (RA) or CIH for 35-45 days. After 14-24 days of exposure, they received tracer DiI injection into the left nodose ganglion to anterogradely label vagal afferent nerves. After surgery, animals were returned to their cages to continue RA or CIH exposure. Twenty-one days after DiI injection, the animals were sacrificed and the aortic arch was examined using confocal microscopy. In both RA and CIH rats, we found that DiI-labeled vagal afferent axons entered the wall of the aortic arch, then fanned out and branched into large receptive fields with numerous terminals (flower-sprays, end-nets and free endings). Vagal afferent axons projected much more to the anterior wall than to the posterior wall. In general, the flower-sprays, end-nets and free endings were widely and similarly distributed in the aortic arch of both groups. However, several salient differences between RA and CIH rats were found. Compared to RA control, CIH rats appeared to have larger vagal afferent receptive fields. The CIH rats had many abnormal flower-sprays, end-nets, and free endings which were intermingled and diffused into "bush-like" structures. However, the total number of flower-sprays was comparable (P>0.05). Since there was a large variance of the size of flower-sprays, we only sampled the 10 largest flower-sprays from each animal. CIH substantially increased the size of large flower-sprays (P<0.01). Numerous free endings with enlarged varicosities were identified, resembling axonal sprouting structures. Taken together, our data indicate that CIH induces significant remodeling of afferent terminal structures in the aortic arch of F344 rats. We suggest that such an enlargement of vagal afferent terminals may contribute to altered aortic baroreceptor function following CIH.

A hipóxia crônica intermitente (HCI) é um modelo experimental no qual o quimiorreflexo é ativado a cada episódio de hipóxia, assim como em alguns casos de apneia obstrutiva do sono. A HCI promove aumento da atividade simpática, hipertensão e alterações no acoplamento simpático-respiratório no tronco encefálico. No presente trabalho estudamos os parâmetros cardiorrespiratórios concomitantemente com o ciclo sono-vigília em uma janela temporal de 3 horas no período do dia em que esses registros são feitos no nosso laboratório. Foram também registradas ao longo deste período as respostas cardiovasculares associadas a inspirações profundas (IPs) que acontecem normalmente nos ratos. Ratos Wistar (~ 250 g) foram divididos nos grupos HCI (n = 12) e controle (CTL) (n = 12). Os animais foram submetidos à cirurgia de implantação de eletrodos no crânio e nos músculos cervicais para obtenção de registros eletrocorticográficos (ECoG) e eletromiográficos (EMG), respectivamente, para determinarmos as fases do ciclo sono-vigília (vigília, sono NREM (non-rapid eye movement) e sono REM (rapid eye movement)). Um grupo de animais CTL (n=5) e outro de animais HCI (n=6) tiveram também eletrodos implantados nos músculos diafragma (DIA) e abdominal oblíquo (ABD) para registros da atividade muscular respiratória. Após 48 horas, o grupo HCI foi exposto a um protocolo de hipóxia intermitente durante 10 dias (6% de O2 por 40 s, a cada 9 min, 8 h/d), enquanto o grupo CTL foi mantido em normoxia (20,8% de O2) pelo mesmo período. No último dia do protocolo, os ratos tiveram uma artéria femoral canulada para registros de pressão arterial (PA). No dia seguinte, ECoG, EMG e a PA foram registrados por 3 horas para análise da latência para o sono, o tempo total em cada uma das fases do ciclo sonovigília, o número e a duração dos episódios de sono REM e os parâmetros cardiovasculares pressão arterial sistólica (PAS), pressão arterial diastólica (PAD), pressão arterial média (PAM) e frequência cardíaca (FC) nas diferentes fases do ciclo. Os parâmetros respiratórios foram registrados por 2 horas para análise de frequência respiratória (fR), volume corrente (VT) e volume minuto (VE) nas diferentes fases do ciclo sono-vigília. Os animais dos grupos utilizados para avaliação da atividade respiratória muscular foram registrados por 2 horas. O protocolo de 10 dias de HCIpromoveu alterações significativas apenas na duração dos episódios de sono REM nos ratos HCI. Entretanto, os animais do grupo HCI apresentaram níveis médios mais elevados de PAS (145,0 ± 1,8 vs 129,3 ± 2,2 mmHg), PAD (104,1 ± 1,7 vs 91,4 ± 1,8 mmHg), PAM (121 ± 9 vs 107,7 ± 1,9 mmHg) e FC (387, ± 5,4 vs 363,5 ± 8,7 bpm) no período de 3 horas de registro, sendo estes aumentos igualmente observados em todas as fases do ciclo sono-vigília. A HCI também promoveu aumento significativo de VT durante os sonos NREM (6,6 ± 0,2 vs 5,8 ± 0,2 mL/kg) e REM (6,4 ± 0,2 vs 5,3 ± 0,2 mL/kg), porém este parâmetro não foi significativamente diferente durante a vigília nos animais HCI em relação aos animais CTL. Ambos os grupos apresentaram expirações ativas apenas durante a vigília, porém estas foram muito mais frequentes nos animais HCI. Além disso, nos animais HCI as respostas de queda da PAM (-18 ± 0,8 vs -14 ± 0,6 mmHg) e aumento da FC (28,4 ± 1,8 vs 21,8 ± 1,1 bpm) associadas às IPs apresentaram maiores magnitudes em relação aos animais CTL, embora o intervalo temporal entre as IPs não tenha se alterado. Esses achados indicam que a HCI aplicada durante 10 dias promove alterações significativas na duração dos episódios de sono REM, aumento da PA e FC em todas as fases do ciclo sono-vigília, aumento do VT durante o sono, aumento da ocorrência de expirações ativas durante a vigília e aumento das respostas hemodinâmicas associadas às IPs. Portanto, as alterações cardiovasculares observadas após a HCI são decorrentes dos episódios repetidos de hipóxia que acontecem ao longo desse protocolo, mas não parecem ser dependentes de alterações no ciclo sono-vigília, pois ainda que a duração dos episódios de sono REM tenha sido maior nos ratos HCI, os parâmetros cardiovasculares se apresentaram igualmente elevados em todas as fases do ciclo sono-vigília desses animais. / Chronic intermittent hypoxia (CIH) is an experimental model in which the chemoreflex is activated at each episode of hypoxia, as observed in some cases of obstructive sleep apnea. CIH induces increased sympathetic activity, hypertension, and changes in the sympathetic-respiratory coupling in the brainstem. In the present study, we recorded cardiorespiratory parameters concomitantly with the sleep-wake cycle during a 3-hour time window which corresponds to the period of the day in which these recordings are collected in our laboratory. During this period, we also studied the cardiovascular responses associated with the normally occurring deep breaths (DBs) in rats. Male Wistar rats (~ 250 g) were divided into CIH (n = 12) and control (CTL) groups (n = 12). Animals underwent implantation of electrodes in the skull and in the cervical muscles for electrocorticographic (ECoG) and electromyographic (EMG) recordings, respectively, to determine the phases of the sleep-wake cycle (wakefulness, NREM sleep and REM sleep). A group of CTL animals (n=5) and another of HCI animals (n=6) had electrodes implanted also in the diaphragm (DIA) and oblique abdominal muscle (ABD) for recordings of respiratory muscle activity. After 48 hours, the CIH group was exposed to an intermittent hypoxia protocol for 10 days (6% O2 for 40 s, every 9 min, 8 h/d), while the CTL group was maintained in normoxia (20.8 % of O2) for the same period. On the last day of the protocol, rats had a femoral artery cannulated for blood pressure (BP) recordings. On the following day, ECoG, EMG and BP were recorded for 3 hours for analysis of time for sleep onset, total time in each phase of the sleep-wake cycle, number and duration of REM sleep episodes, and the cardiovascular parameters systolic blood pressure (SBP), diastolic blood pressure (DBP), mean arterial pressure (MAP) and heart rate (HR) in the different phases of the cycle. The respiratory parameters were recorded for 2 hours for analysis of ventilatory frequency (fR), tidal volume (VT) and minute volume (VE) in the different phases of the sleep-wake cycle. The groups of animals used for analysis of respiratory muscle activity were recorded for only 2 hours. CIH promoted significant alterations only in the duration of REM episodes. However, animals from CIH group had higher average levels of SBP (145,0 ± 1,8 vs 129,3 ± 2,2 mmHg), DBP (104,1 ± 1,7 vs 91,4 ± 1,8mmHg), MAP (121 ± 9 vs 107,7 ± 1,9 mmHg) e HR (387, ± 5,4 vs 363,5 ± 8,7 bpm) in the 3-hour recording period. These increases were also observed in all phases of the sleep-wake cycle. CIH also promoted a significant increase in VT during NREM (6,6 ± 0,2 vs 5,8 ± 0,2 mL/kg) and REM (6,4 ± 0,2 vs 5,3 ± 0,2 mL/kg), although this parameter was not significantly different during wakefulness in CIH animals compared to CTL animals. Both groups presented active expiration only during wakefulness, however it was much more frequent in HCI rats. In addition, in CIH animals, the fall in MAP (-18 ± 0,8 vs -14 ± 0,6 mmHg) and the increase in HR (28,4 ± 1,8 vs 21,8 ± 1,1 bpm) associated with DBs presented higher magnitudes in relation to CTL animals, although the time interval between DBs did not change. These findings indicate that CIH for 10 days promotes longer REM episodes, increased BP and HR in all phases of the cycle, increased VT during sleep, increased active expiration occurrence and higher magnitudes of the hemodynamic responses associated with DBs. Therefore, the cardiovascular alterations observed after CIH are due to the intermittent hypoxia episodes that occur throughout this protocol, but do not seem to be related to changes in the sleep-wake cycle, for although the duration of REM episodes was longer, the cardiovascular parameters were equally increased in all phases of the sleep-wake cycle.

Ratos jovens submetidos à hipóxia crônica intermitente (HCI) por um período de 10 dias apresentam hipertensão arterial e alterações no padrão de acoplamento das atividades simpática e respiratória. A exposição à HCI promove aumento da atividade simpática na fase expiratória final, mas o pico de atividade observado no final da inspiração/pós-inspiração também permanece. Estudos do nosso laboratório realizados em animais acordados mostraram por meio da análise espectral e do bloqueio ganglionar que a atividade simpática total está aumentada após um protocolo de 10 dias de HCI, caracterizando esse como sendo um modelo de hipertensão neurogênica. Em outros estudos voltados para verificar a reversibilidade da hipertensão arterial após o encerramento do protocolo de HCI, foi demonstrado que a pressão arterial desses animais se normaliza dentro de 15 dias em condição de normóxia. No entanto, estudos anteriores do nosso laboratório mostraram que a transmissão sináptica no núcleo do trato solitário permanece alterada mesmo após duas semanas de recuperação do protocolo de HCI. Sendo assim um dos objetivos desse trabalho foi avaliar as respostas cardiovasculares e respiratórias de ratos submetidos a um novo protocolo de HCI depois de 15 dias do encerramento do primeiro protocolo. Adicionalmente, avaliamos se as respostas cardiovasculares e respiratórias induzidas pela HCI seriam ou não influenciadas pelo pré-condicionamento com hipóxia mantida (HM). Assim como na HCI, nos modelos de hipertensão neurogênica a principal causa associada ao aumento de pressão arterial é a hiperatividade simpática. Dentre esses modelos, podemos destacar a hipertensão renovascular 1 rim, 1 clipe (1R, 1C) e os ratos espontaneamente hipertensos (SHR). Nesse contexto, avaliamos também se a pré-exposição à HCI poderia influenciar as respostas cardiovasculares e respiratórias observadas nesses 2 modelos de hipertensão. Os resultados mostraram que o pré-condicionamento com HCI ou com HM não alterou as respostas cardiovasculares promovidas por uma subsequente exposição à HCI. Por outro lado, o nível de hipertensão promovido pelo modelo 1R, 1C foi significativamente menor em animais pré-condicionados com HCI, via inibição do tônus simpático vascular. O procedimento de desnervação renal praticamente eliminou o aumento de pressão arterial associado ao modelo 1R, 1C. Adicionalmente, após a remoção bilateral do corpúsculo carotídeo, o nível de hipertensão decorrente do modelo 1R, 1C foi o mesmo, independente do pré-condicionamento com HCI. Por outro lado, o pré-condicionamento com HCI não alterou o desenvolvimento da hipertensão arterial de ratos SHR. / Juvenile rats submitted to chronic intermittent hypoxia (CIH) during 10 days present hypertension and alterations in the sympathetic and respiratory coupling. Exposure to CIH produces sympathetic overactivity in the late expiratory phase, whereas the peak of activity observed at the end of inspiration/post-inspiration was also maintained. Studies from our laboratory performed in awake animals, using spectral analyses and ganglionic blockade showed that the total sympathetic activity is increased after CIH protocol, characterizing this as a neurogenic model of hypertension. Other studies, designed to verify the reversibility of hypertension at the end of the CIH protocol, showed that the arterial pressure normalizes within 15 days in normoxic conditions. Nevertheless, previous studies from our laboratory showed that the synaptic transmission in the nucleus of the solitary tract continues altered even after two weeks of recovery from the CIH protocol. Thus, one of our goals was to evaluate the cardiovascular and respiratory responses in rats submitted to a new CIH protocol 15 days after the first protocol. Additionally, we evaluated whether or not the cardiovascular and respiratory responses induced by CIH would be influenced by preconditioning with sustained hypoxia (SH). As in CIH, in other models of hypertension the main cause associated with the rise of arterial pressure relies on the sympathetic overactivity. Among those models are the renovascular hypertension 1 kidney, 1 clip (1K, 1C) and the spontaneous hypertensive rats (SHR). In this sense, another goal of this study was to evaluate whether a previous exposure to CIH could affect the cardiovascular and respiratory responses produced by the 1K, 1C and the SHR model. Our results are showing that preconditioning with either CIH or SH did not alter the cardiovascular response produced by a subsequent exposure to CIH. On the other side, the level of hypertension promoted by 1K, 1C was significantly reduced in CIH preconditioned rats, via inhibition of the vascular sympathetic tone. The procedure of renal denervation practically eliminated the rise in arterial pressure associated with 1K, 1C. Additionally, after bilateral carotid body removal, the level of hypertension observed in 1K, 1C rats was the same, regardless CIH preconditioning. However, preconditioning with CIH did not affect the development of hypertension in SHR.

Ratos jovens submetidos à hipóxia crônica intermitente (HCI) por um período de 10 dias apresentam hipertensão arterial e alterações no padrão de acoplamento das atividades simpática e respiratória. A exposição à HCI promove aumento da atividade simpática na fase expiratória final, mas o pico de atividade observado no final da inspiração/pós-inspiração também permanece. Estudos do nosso laboratório realizados em animais acordados mostraram por meio da análise espectral e do bloqueio ganglionar que a atividade simpática total está aumentada após um protocolo de 10 dias de HCI, caracterizando esse como sendo um modelo de hipertensão neurogênica. Em outros estudos voltados para verificar a reversibilidade da hipertensão arterial após o encerramento do protocolo de HCI, foi demonstrado que a pressão arterial desses animais se normaliza dentro de 15 dias em condição de normóxia. No entanto, estudos anteriores do nosso laboratório mostraram que a transmissão sináptica no núcleo do trato solitário permanece alterada mesmo após duas semanas de recuperação do protocolo de HCI. Sendo assim um dos objetivos desse trabalho foi avaliar as respostas cardiovasculares e respiratórias de ratos submetidos a um novo protocolo de HCI depois de 15 dias do encerramento do primeiro protocolo. Adicionalmente, avaliamos se as respostas cardiovasculares e respiratórias induzidas pela HCI seriam ou não influenciadas pelo pré-condicionamento com hipóxia mantida (HM). Assim como na HCI, nos modelos de hipertensão neurogênica a principal causa associada ao aumento de pressão arterial é a hiperatividade simpática. Dentre esses modelos, podemos destacar a hipertensão renovascular 1 rim, 1 clipe (1R, 1C) e os ratos espontaneamente hipertensos (SHR). Nesse contexto, avaliamos também se a pré-exposição à HCI poderia influenciar as respostas cardiovasculares e respiratórias observadas nesses 2 modelos de hipertensão. Os resultados mostraram que o pré-condicionamento com HCI ou com HM não alterou as respostas cardiovasculares promovidas por uma subsequente exposição à HCI. Por outro lado, o nível de hipertensão promovido pelo modelo 1R, 1C foi significativamente menor em animais pré-condicionados com HCI, via inibição do tônus simpático vascular. O procedimento de desnervação renal praticamente eliminou o aumento de pressão arterial associado ao modelo 1R, 1C. Adicionalmente, após a remoção bilateral do corpúsculo carotídeo, o nível de hipertensão decorrente do modelo 1R, 1C foi o mesmo, independente do pré-condicionamento com HCI. Por outro lado, o pré-condicionamento com HCI não alterou o desenvolvimento da hipertensão arterial de ratos SHR. / Juvenile rats submitted to chronic intermittent hypoxia (CIH) during 10 days present hypertension and alterations in the sympathetic and respiratory coupling. Exposure to CIH produces sympathetic overactivity in the late expiratory phase, whereas the peak of activity observed at the end of inspiration/post-inspiration was also maintained. Studies from our laboratory performed in awake animals, using spectral analyses and ganglionic blockade showed that the total sympathetic activity is increased after CIH protocol, characterizing this as a neurogenic model of hypertension. Other studies, designed to verify the reversibility of hypertension at the end of the CIH protocol, showed that the arterial pressure normalizes within 15 days in normoxic conditions. Nevertheless, previous studies from our laboratory showed that the synaptic transmission in the nucleus of the solitary tract continues altered even after two weeks of recovery from the CIH protocol. Thus, one of our goals was to evaluate the cardiovascular and respiratory responses in rats submitted to a new CIH protocol 15 days after the first protocol. Additionally, we evaluated whether or not the cardiovascular and respiratory responses induced by CIH would be influenced by preconditioning with sustained hypoxia (SH). As in CIH, in other models of hypertension the main cause associated with the rise of arterial pressure relies on the sympathetic overactivity. Among those models are the renovascular hypertension 1 kidney, 1 clip (1K, 1C) and the spontaneous hypertensive rats (SHR). In this sense, another goal of this study was to evaluate whether a previous exposure to CIH could affect the cardiovascular and respiratory responses produced by the 1K, 1C and the SHR model. Our results are showing that preconditioning with either CIH or SH did not alter the cardiovascular response produced by a subsequent exposure to CIH. On the other side, the level of hypertension promoted by 1K, 1C was significantly reduced in CIH preconditioned rats, via inhibition of the vascular sympathetic tone. The procedure of renal denervation practically eliminated the rise in arterial pressure associated with 1K, 1C. Additionally, after bilateral carotid body removal, the level of hypertension observed in 1K, 1C rats was the same, regardless CIH preconditioning. However, preconditioning with CIH did not affect the development of hypertension in SHR.

A hipóxia crônica intermitente (HCI) é um modelo experimental no qual o quimiorreflexo é ativado a cada episódio de hipóxia, assim como em alguns casos de apneia obstrutiva do sono. A HCI promove aumento da atividade simpática, hipertensão e alterações no acoplamento simpático-respiratório no tronco encefálico. No presente trabalho estudamos os parâmetros cardiorrespiratórios concomitantemente com o ciclo sono-vigília em uma janela temporal de 3 horas no período do dia em que esses registros são feitos no nosso laboratório. Foram também registradas ao longo deste período as respostas cardiovasculares associadas a inspirações profundas (IPs) que acontecem normalmente nos ratos. Ratos Wistar (~ 250 g) foram divididos nos grupos HCI (n = 12) e controle (CTL) (n = 12). Os animais foram submetidos à cirurgia de implantação de eletrodos no crânio e nos músculos cervicais para obtenção de registros eletrocorticográficos (ECoG) e eletromiográficos (EMG), respectivamente, para determinarmos as fases do ciclo sono-vigília (vigília, sono NREM (non-rapid eye movement) e sono REM (rapid eye movement)). Um grupo de animais CTL (n=5) e outro de animais HCI (n=6) tiveram também eletrodos implantados nos músculos diafragma (DIA) e abdominal oblíquo (ABD) para registros da atividade muscular respiratória. Após 48 horas, o grupo HCI foi exposto a um protocolo de hipóxia intermitente durante 10 dias (6% de O2 por 40 s, a cada 9 min, 8 h/d), enquanto o grupo CTL foi mantido em normoxia (20,8% de O2) pelo mesmo período. No último dia do protocolo, os ratos tiveram uma artéria femoral canulada para registros de pressão arterial (PA). No dia seguinte, ECoG, EMG e a PA foram registrados por 3 horas para análise da latência para o sono, o tempo total em cada uma das fases do ciclo sonovigília, o número e a duração dos episódios de sono REM e os parâmetros cardiovasculares pressão arterial sistólica (PAS), pressão arterial diastólica (PAD), pressão arterial média (PAM) e frequência cardíaca (FC) nas diferentes fases do ciclo. Os parâmetros respiratórios foram registrados por 2 horas para análise de frequência respiratória (fR), volume corrente (VT) e volume minuto (VE) nas diferentes fases do ciclo sono-vigília. Os animais dos grupos utilizados para avaliação da atividade respiratória muscular foram registrados por 2 horas. O protocolo de 10 dias de HCIpromoveu alterações significativas apenas na duração dos episódios de sono REM nos ratos HCI. Entretanto, os animais do grupo HCI apresentaram níveis médios mais elevados de PAS (145,0 ± 1,8 vs 129,3 ± 2,2 mmHg), PAD (104,1 ± 1,7 vs 91,4 ± 1,8 mmHg), PAM (121 ± 9 vs 107,7 ± 1,9 mmHg) e FC (387, ± 5,4 vs 363,5 ± 8,7 bpm) no período de 3 horas de registro, sendo estes aumentos igualmente observados em todas as fases do ciclo sono-vigília. A HCI também promoveu aumento significativo de VT durante os sonos NREM (6,6 ± 0,2 vs 5,8 ± 0,2 mL/kg) e REM (6,4 ± 0,2 vs 5,3 ± 0,2 mL/kg), porém este parâmetro não foi significativamente diferente durante a vigília nos animais HCI em relação aos animais CTL. Ambos os grupos apresentaram expirações ativas apenas durante a vigília, porém estas foram muito mais frequentes nos animais HCI. Além disso, nos animais HCI as respostas de queda da PAM (-18 ± 0,8 vs -14 ± 0,6 mmHg) e aumento da FC (28,4 ± 1,8 vs 21,8 ± 1,1 bpm) associadas às IPs apresentaram maiores magnitudes em relação aos animais CTL, embora o intervalo temporal entre as IPs não tenha se alterado. Esses achados indicam que a HCI aplicada durante 10 dias promove alterações significativas na duração dos episódios de sono REM, aumento da PA e FC em todas as fases do ciclo sono-vigília, aumento do VT durante o sono, aumento da ocorrência de expirações ativas durante a vigília e aumento das respostas hemodinâmicas associadas às IPs. Portanto, as alterações cardiovasculares observadas após a HCI são decorrentes dos episódios repetidos de hipóxia que acontecem ao longo desse protocolo, mas não parecem ser dependentes de alterações no ciclo sono-vigília, pois ainda que a duração dos episódios de sono REM tenha sido maior nos ratos HCI, os parâmetros cardiovasculares se apresentaram igualmente elevados em todas as fases do ciclo sono-vigília desses animais. / Chronic intermittent hypoxia (CIH) is an experimental model in which the chemoreflex is activated at each episode of hypoxia, as observed in some cases of obstructive sleep apnea. CIH induces increased sympathetic activity, hypertension, and changes in the sympathetic-respiratory coupling in the brainstem. In the present study, we recorded cardiorespiratory parameters concomitantly with the sleep-wake cycle during a 3-hour time window which corresponds to the period of the day in which these recordings are collected in our laboratory. During this period, we also studied the cardiovascular responses associated with the normally occurring deep breaths (DBs) in rats. Male Wistar rats (~ 250 g) were divided into CIH (n = 12) and control (CTL) groups (n = 12). Animals underwent implantation of electrodes in the skull and in the cervical muscles for electrocorticographic (ECoG) and electromyographic (EMG) recordings, respectively, to determine the phases of the sleep-wake cycle (wakefulness, NREM sleep and REM sleep). A group of CTL animals (n=5) and another of HCI animals (n=6) had electrodes implanted also in the diaphragm (DIA) and oblique abdominal muscle (ABD) for recordings of respiratory muscle activity. After 48 hours, the CIH group was exposed to an intermittent hypoxia protocol for 10 days (6% O2 for 40 s, every 9 min, 8 h/d), while the CTL group was maintained in normoxia (20.8 % of O2) for the same period. On the last day of the protocol, rats had a femoral artery cannulated for blood pressure (BP) recordings. On the following day, ECoG, EMG and BP were recorded for 3 hours for analysis of time for sleep onset, total time in each phase of the sleep-wake cycle, number and duration of REM sleep episodes, and the cardiovascular parameters systolic blood pressure (SBP), diastolic blood pressure (DBP), mean arterial pressure (MAP) and heart rate (HR) in the different phases of the cycle. The respiratory parameters were recorded for 2 hours for analysis of ventilatory frequency (fR), tidal volume (VT) and minute volume (VE) in the different phases of the sleep-wake cycle. The groups of animals used for analysis of respiratory muscle activity were recorded for only 2 hours. CIH promoted significant alterations only in the duration of REM episodes. However, animals from CIH group had higher average levels of SBP (145,0 ± 1,8 vs 129,3 ± 2,2 mmHg), DBP (104,1 ± 1,7 vs 91,4 ± 1,8mmHg), MAP (121 ± 9 vs 107,7 ± 1,9 mmHg) e HR (387, ± 5,4 vs 363,5 ± 8,7 bpm) in the 3-hour recording period. These increases were also observed in all phases of the sleep-wake cycle. CIH also promoted a significant increase in VT during NREM (6,6 ± 0,2 vs 5,8 ± 0,2 mL/kg) and REM (6,4 ± 0,2 vs 5,3 ± 0,2 mL/kg), although this parameter was not significantly different during wakefulness in CIH animals compared to CTL animals. Both groups presented active expiration only during wakefulness, however it was much more frequent in HCI rats. In addition, in CIH animals, the fall in MAP (-18 ± 0,8 vs -14 ± 0,6 mmHg) and the increase in HR (28,4 ± 1,8 vs 21,8 ± 1,1 bpm) associated with DBs presented higher magnitudes in relation to CTL animals, although the time interval between DBs did not change. These findings indicate that CIH for 10 days promotes longer REM episodes, increased BP and HR in all phases of the cycle, increased VT during sleep, increased active expiration occurrence and higher magnitudes of the hemodynamic responses associated with DBs. Therefore, the cardiovascular alterations observed after CIH are due to the intermittent hypoxia episodes that occur throughout this protocol, but do not seem to be related to changes in the sleep-wake cycle, for although the duration of REM episodes was longer, the cardiovascular parameters were equally increased in all phases of the sleep-wake cycle.

Le syndrome d'apnée obstructive du sommeil (SAOS), est une maladie chronique qui se caractérise par des interruptions répétées de la respiration durant le sommeil en raison de la fermeture temporaire des voies aériennes supérieures. L'hypoxie intermittente chronique (HI) résultante de cette fermeture transitoire des voies aériennes supérieures, constitue l’une des conséquences majeures du SAOS, et elle est la responsable de la plupart des complications liées à cette pathologie, dont nous citons: l’hypertension artérielle, l’infarctus de myocarde et plus généralement le remodelage cardiovasculaire.D’autre part, l’entrainement physique intensif(EI)est bien connu d’avoir des bénéfices sur le système cardiovasculaire, d’où nous avons poser l’hypothèse que l’EI peut inverser les effets délétères de l’HI sur la réactivité et le remodelage vasculaire ainsi que sur la signalisation calcique intracellulaire dans les cellules musculaires.Pour répondre à cette question, nous avons choisi le rat comme modèle animal, pour étudier l’effet potentiel de l'EI dans la prévention et l’inversion des effets délétères de (HI) en termes de réactivité et signalisation calcique dans les tissues musculaires.Des rats ont été exposés durant 21 jours à l’hypoxie intermittente dans des cages spécialement équipées pour maintenir un flux d’air alternant entre 21% et 5% de PO2 dans les cages contenant les rats hypoxique et a 21% de PO2 dans les cages contenant les rats contrôles. Durant les deux dernières semaines d’exposition à l’HI, un groupe des rats hypoxiques et un des rats normoxiques ont subi des sessions d'EI en courant sur un tapis roulant avec une vitesse allant de 16m/min jusqu'à 30 m/min.Les paramètres physiologiques ont été mesurés (Pression artérielle, fréquence cardiaque, hématocrites), l’aorte a été prélevé pour étudier la réactivité vasculaire, les cellules musculaires lisses de l’aorte ont été ensuite prélevés et cultivées pour étudier la signalisation calcique par microscopie à EPIfluorescence. Finalement les gènes codant pour les médiateurs de la signalisation calcique : RyR1, RyR2 RyR3, (ryanodine receptors), TRPV4 (transient receptor potential channel), SERCA1, SERCA2 (Sarco/Endoplasmic Reticulum Ca2+ -ATPase) et IP3R1 (Inositol 1,4,5-Trisphosphate Receptor) dans différentes tissues vasculaires et squelettiques ont été étudiés au niveau moléculaire par Q-PCR et Western Blot.Nos résultats montrent que l'HI induit une augmentation significative de pression artérielle et de l’hématocrite et une diminution dans la relaxation de l'aorte induite par l'acétylcholine pré contractée par la phénylnephrine. Ceci est conforme à notre observation selon laquelle HI augmente le niveau de calcium intracellulaire dans le muscle lisse aortique cultivé. D'autre part, l'EI induit une diminution significative de l’hématocrite et de la vasoconstriction aortique induite par la phénylnephrine et l'endothélie-1, conformément à l'observation que l'EI réduit la différence HI-N dans la réponse calcique. A l’échelle moléculaire, HI induit une augmentation significative de l'expression de RyR1, RyR2, RyR3, SERCA1, SERCA2, TRPV4 et IP3R1 au niveau de l'ARNm dans les tissus de tous les groupes, avec une plus grande quantité de RyR1,RyR2,et RyR3 dans les tissus HI des muscles lisses (principalement dans l'aorte thoracique et abdominale) et le SERCA1 (9 fois plus haut dans les tissus IH) et le SERCA2 (10 fois plus élevé dans les tissus HI) dans les muscles squelette (Gastrocnemius, plantaris et soléus). De plus, HI induit une augmentation significative de RYR1, RYR2 et TRPV4 au niveau protéique dans l'aorte thoracique et abdominale; et l'EI réduit la différence d'expression entre les animaux N et IH.Nos résultats suggèrent que l'EI représente un traitement prometteur non pharmacologique ou complémentaire pour limiter les complications cardio-vasculaires induites par l’HI et le remodelage musculaire chez les patients atteints de SAOS. / Obstructive sleep apnea syndrome (OSAS) is a chronic disease characterized by repeated interruptions of breathing during sleep due to the temporary closure of the upper airway. Its prevalence increases with the increasing in prevalence of obesity, especially in developed countries.Chronic intermittent hypoxia (IH) resulting from this transient closure of the upper airway is one of the major consequences of OSAS and is responsible of most of the complications related to this pathology, including hypertension, myocardial infarction, atherosclerosis and more generally cardiovascular remodeling.On the other hand, intensive physical training(IT) is well known to have benefits on cardiovascular system, thus we hypothesize that physical training can reverse the deleterious effects of IH on reactivity and vascular remodeling as well as intracellular calcium signaling in muscle cells.To answer this question, we chose the rat as an animal model to study the potential effect of IT in the prevention and reversal of deleterious (IH) effects in terms of reactivity and calcium signaling in muscle tissue.Rats were exposed for 21 days to intermittent hypoxia and housed in cages specially equipped to maintain an airflow alternating between 21% and 5% PO2 in cages containing hypoxic rats and 21% PO2 in cages containing the control rats. During the last two weeks of exposure to IH, a group of hypoxic rats and one of the normoxic rats underwent IT sessions on a treadmill at a speed of 16m / min to 30m / min.Physiological parameters were measured (blood pressure, heart rate, hematocrit), the aorta was removed to study the vascular reactivity, then vascular smooth muscle cells were removed and cultured to study calcium signaling by EPIfluorescence microscopy. Finally, the genes coding for the key mediators of the calcium signaling: RyR1, RyR2 RyR3, (ryanodine receptors), TRPV4 (transient receptor potential channel), SERCA1, SERCA2 (Sarco / Endoplasmic Reticulum Ca2 + -ATPase) and IP3R1 , 5-Trisphosphate Receptor) in various vascular and skeletal tissues were studied at the molecular level as mRNA by Q-PCR or as protein by Western Blot.Our results show that IH induces a significant increase in blood pressure and hematocrit and a decrease in acetylcholine-induced aortic relaxation pre-contracted with phenylnephrine. This was consistent with our observation that HI increases the level of intracellular calcium in cultured aortic smooth muscle. On the other hand, IT induced a significant decrease in hematocrit and aortic vasoconstriction induced by phenylnephrine and endothelial-1, consistant with the observation that IT reduces the IH-N difference in the calcium response. On the molecular scale, IH induces a significant increase in the expression of RyR1, RyR2, RyR3, SERCA1, SERCA2, TRPV4 and IP3R1 at the mRNA level in the tissues of all groups with a greater amount of RyR1,RyR2,& RyR3 higher in IH tissue of smooth muscles (mainly in the thoracic and abdominal aorta) and SERCA1 (9-fold higher in IH tissues) and SERCA2 (10-fold higher in IH tissues) in the skeletal muscles (Gastrocnemius, plantaris and soléus). In addition, IH induces a significant increase in RYR1, RYR2 and TRPV4 at the protein level in the thoracic and abdominal aorta; And IT reduces the difference in expression between animals N and IH.Our results suggest that IT is a promising, non-pharmacological or complementary treatment for limiting cardiovascular complications induced by IH and muscle remodeling in patients with OSAS.