This research examined effects of hypoxic environments on blue crabs, Callinectes sapidus in an estuarine environment. Hypoxic conditions were treated as a multiple stressor involving low dissolved oxygen (D.O.), increased carbon dioxide (hypercapnia), and low pH concurrently. The objectives were to: 1) identify hypoxiahypercapnia by monitoring D.O. and pH as an indicator of hypercapnia in shallow regions of the York River, 2) measure blue crab abundance, and 3) describe blue crab responses to hypoxiahypercapnia via field work at Taskinas Creek and lab measurements of respiration. Ambient D.O. and pH were positively correlated in the Taskinas Creek and York River sites (r= .73). Crab abundance (CPUE) was not significantly different among D.O. and pH ranges. It was concluded that hemolymph blood lactate concentration was not considered a good in situ biomarker for exposure to hypoxickypercapnic conditions. Oxygen uptake was not significantly different between normoxic and hypoxic conditions but was significantly affected by pH.

A fairly large portion of patients receiving surgical or intensive care will need mechanical ventilation at some point. The potential ventilator-induced lung injury (VILI) is thus of interest. One of the main causal factors in VILI is the cyclic energy shifts, i.e. tidal volumes, in the lung during mechanical ventilation. The problem can be approached in two ways. Firstly, one can utilize apneic oxygenation and thus not cause any tidal injuries at all. Secondly, and more traditionally, one can simply lower the tidal volumes and respiratory rates used. The following describes a series of animal experiments exploring these options. In the first two papers, I explored and improved upon the methodology of apneic oxygenation. There is a generally held belief that it is only possible to perform apneic oxygenation by prior denitrogenation and by using 100% oxygen during the apnea. As 100% oxygen is toxic, this has prevented apneic oxygenation from more widespread use. The first paper proves that it is indeed possible to perform apneic oxygenation with less than 100% oxygen. I also calculated the alveolar nitrogen concentration which would conversely give the alveolar oxygen concentration. The second paper addresses the second large limitation of apneic oxygenation, i.e. hypercapnia. Using a high dose infusion of tris(hydroxymethyl)aminomethane (THAM) buffer, a pH > 7.2 could be maintained during apneic oxygenation for more than 4.5 hours. In the last two papers, THAM’s properties as a proton acceptor are explored during respiratory acidosis caused by very low volume ventilation. In paper III, I found that THAM does not, in the long term, affect pH in respiratory acidosis after stopping the THAM infusion. It does, however, lower PVR, even though the PaCO2 of THAM-treated animals had rebounded to levels higher than that of the controls. In the last experiment, I used volumetric capnography to confirm our hypothesis that carbon dioxide elimination through the lungs was lower during the THAM infusion. Again, the PaCO2 rebounded after the THAM infusion had stopped and I concluded that renal elimination of protonated THAM was not sufficient.

O controle do sistema respiratório é realizado por neurônios localizados no bulbo e na ponte. Existem duas regiões localizadas próximas na coluna respiratória ventral do bulbo, mas que estão envolvidas com atividades respiratórias diferentes: núcleo retrotrapezóide (RTN) e região parafacial lateral (pFRG). O RTN contém neurônios quimiossensíveis que expressam o fator de transcrição Phox2b e respondem à hipercapnia e hipóxia; por este motivo, esta região é considerada uma forte candidata a conter os quimiorreceptores centrais. Além do seu envolvimento na quimiorrecepção central, experimentos descritos na literatura mostraram a importância do RTN também na inspiração. O pFRG está envolvido na geração da expiração ativa (E2), pois dados da literatura sugerem que existe uma inibição sináptica para essa região que, quando é inibida, gera a E2. Entretanto, até o presente momento, não se sabe a fonte desta inibição para os neurônios do pFRG, nem se os neurônios Phox2b do RTN contribuem para a geração da E2. Diante disso, o principal objetivo desta tese foi investigar, de forma anatômica e funcional, a localização da fonte de inibição para o pFRG. Foram utilizados ratos Wistar que receberam injeções de traçadores retrógrados no RTN e no pFRG, a fim de observarmos projeções de regiões que possuem neurônios inibitórios. Observamos projeções oriundas de diversas regiões envolvidas com a respiração que contêm neurônios inibitórios. Para o RTN, as projeções se originaram no núcleo do trato solitário intermediário (NTSi), núcleo tegmental pedunculopontino (PPT), complexo de Botzinger (BotC), rafe bulbar (RB) e Kolliker-Fuse (KF); e para o pFRG, as projeções se originaram dos mesmos núcleos, com exceção do PPT. É importante apontar que o pFRG também recebeu projeções do núcleo tegmental laterodorsal (LDT). Foi realizado um protocolo de hibridização in situ utilizando a metodologia de RNAscope, a qual nos confirmou que muitas das projeções observadas para o pFRG eram inibitórias. Adicionalmente, constatamos também projeções dos neurônios quimiossensíveis do RTN para o pFRG, sugerindo a participação do RTN na expiração ativa. Além disso, realizamos também experimentos funcionais para investigar a importância destas projeções na expiração ativa, por meio de inibições de algumas dessas regiões e registro das variáveis respiratórias. Os resultados mostraram que a inibição do NTSi gera E2 de forma tônica e inibição do PPT gera E2 fásica. Também constatamos que a inibição da RB promove aumento da amplitude abdominal durante hipercapnia, sugerindo que a RB pode modular a atividade do pFRG durante hipercapnia. Os resultados mostraram que as regiões do NTSi e PPT são fortes candidatas a serem fontes para o pFRG, inibindo a E2. / Respiratory system control is performed by neurons located in the medulla and the pons. There are two regions located close in the ventral column of the medulla, but are involved in different respiratory phases: retrotrapezoid nucleus (RTN) and lateral parafacial region (pFRG).The RTN contains chemosensitive neurons that express the transcription factor Phox2b and respond to hypercapnia and hypoxia; for this reason, this region is considered a candidate to contain the central chemoreceptors. In addition to its involvement in central chemoreception, experiments described in the literature showed the importance of RTN also in inspiration. The pFRG is involved in the generation of active expiration (E2); data from the literature suggest that there is synaptic inhibition for this region which, when inhibited, generates E2. However, the source of this inhibition to pFRG neurons and whether Phox2b neurons of the RTN contribute to the generation of E2 are still not known. Therefore, the main objective of this study was to investigate, anatomically and functionally, the location of the source of inhibition for pFRG. We used male Wistar rats that received injections of retrograde tracers into the RTN and pFRG, to investigate projections from regions that have inhibitory neurons. We observed projections from several regions involved on respiration containing inhibitory neurons. There were projections to the RTN from the intermediate nucleus of the solitary tract (NTSi), pedunculopontine tegmental nucleus (PPT), Botzinger complex (BotC), medullary raphe (RB), Kolliker-Fuse (KF). The projections to the pFRG are the same as observed to RTN, except PPT. There is also projection from tegmental dorsal laterodorsal nucleus (LDT) to pFRG. An in situ hybridization protocol was performed using the RNAscope methodology, which confirmed that many of the projections observed to pFRG were inhibitory. In addition, we observed projections of the chemosensitive neurons from the RTN to the pFRG, suggesting the participation of the RTN in E2. In addition, we performed functional tests to verify the involvement of some of those projections with E2. We performed inhibition of some of those regions and record the respiratory variables. The data showed that the inhibition of NTSi generates tonic E2 and inhibition of PPT generates phasic E2. We also found that inhibition of RB promotes increased abdominal amplitude during hypercapnia, suggesting that RB may modulate pFRG activity during hypercapnia. The results showed that the NTSi and PPT regions are candidates to be sources for pFRG, inhibiting E2.

No description available.

This study tested the hypothesis that decreasing the control O2 level from 95% to 40% (5% CO2 + 55% N2) maintains viability in caudal solitary complex (cSC) neurons in transverse slices (~300-400ꝳ) prepared from neonatal rat (P2-22) maintained at 32-34°C. The underlying rationale is to reduce exposure to redox and nitrosative stimuli generated during several hours of exposure to 95% O2 that produces a tissue O2 tension throughout the slice which is in excess of 203 kPa (2.0 atmospheres absolute,ATA) oxygen. Whole cell recordings of cSC neurons maintained in 40% O2 exhibited spontaneous firing and had similar membrane potentials (Vm) and input resistances (Rin) as cSC neurons maintained in 95% O2. Neurons maintained in 40% O2, however, had significantly lower intrinsic firing rates than those maintained in 95% O2. 67% of neurons maintained in 40% O2 control were stimulated by hyperoxia, compared to 81% of neurons maintained in 95% O2 that were stimulated by reoxygenation from relative hypoxia. cSC neurons maintained in 40% O2 also exhibited CO2/H+-sensitivity, including CO2/H+-excitation (31%) and CO2H+-inhibition (31%) and most CO2/H+-sensitive neurons were also stimulated by hyperoxia and reoxygenation or inhibited by lower O2. It is also suggested that acute exposure to lower concentrations of O2 may increase the incidence of CO2-inhibited cSC neurons. Anoxia reduced or eliminated all firing in essentially all cSC neurons. Our findings indicate that brainstem slice viability is retained in 40% O2 control and that hyperoxia is a general stimulant of many cSC neurons, including chemosensitive neurons. We therefore recommend that 40% O2 be used for brainstem electrophysiology studies.

Submitted by Ronildo Prado (ronisp@ufscar.br) on 2017-08-10T18:15:49Z No. of bitstreams: 1 TeseVBR.pdf: 4285837 bytes, checksum: f56f2cc3a6bc871221c45ed2a7e0ac84 (MD5) / Approved for entry into archive by Ronildo Prado (ronisp@ufscar.br) on 2017-08-10T18:15:58Z (GMT) No. of bitstreams: 1 TeseVBR.pdf: 4285837 bytes, checksum: f56f2cc3a6bc871221c45ed2a7e0ac84 (MD5) / Approved for entry into archive by Ronildo Prado (ronisp@ufscar.br) on 2017-08-10T18:16:06Z (GMT) No. of bitstreams: 1 TeseVBR.pdf: 4285837 bytes, checksum: f56f2cc3a6bc871221c45ed2a7e0ac84 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-08-10T18:16:13Z (GMT). No. of bitstreams: 1 TeseVBR.pdf: 4285837 bytes, checksum: f56f2cc3a6bc871221c45ed2a7e0ac84 (MD5) Previous issue date: 2017-04-07 / Outra / Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq) / Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP) / Canadian Institutes of Health Research (CIHR) / Serotonin (5-HT) is a neurotransmitter involved in nervous system development, being an important modulator of respiratory rhythm via activation of diverse receptors on respiratory neurons. Selective serotonin reuptake inhibitors (SSRIs) such as fluoxetine act as antidepressants and are generally prescribed in depression therapy, including to pregnant women. This study investigated the effects of prenatal (E15-21) exposure to fluoxetine on the ventilatory and metabolic responses to 7% CO2 (hypercapnia) and 10% O2 (hypoxia) of male and female rats during postnatal development (P0-82). To this end, osmotic pumps were implanted subcutaneously in pregnant female rats at embryonic day (E) 15 and delivered vehicle (VEH) or fluoxetine (SSRI, 10 mg/Kg/day) during 7 days. Respiratory frequency (fR), tidal volume (Vt), ventilation (Ve ), O2 consumption (''VO2 ) and air convection requirements (Ve/VO2 ratio) of pups from these litters were studied. In P0-2 male rats, the SSRI group showed a lower Vt and a higher fR in room air conditions, whereas female rats of SSRI group showed a lower Vt in normocapnia normoxica and a higher hyperventilation induced by hypercapnia. At P6-8, male SSRI animals presented a higher fR during hypoxia together with a decrease in the number of neurons that express 5-HT in the caudal dorsal raphe (RDC). P6-8 females from ISRS group showed an attenuated fR during hypoxia. No differences were observed between male rats in the VEH and ISRS groups at P12-14 although there was an increase in the number of 5-HT neurons in the RD. SSRI females showed an attenuated hypercapnic ventilatory response. At P24-26, male SSRI animals showed a lower VEin room air conditions, a higher ventilatory response to hypercapnia and to hypoxia, together with an increase in the number of 5-HT neurons in the ROB and a higher density of TH expression in the LC area. P24-26 SSRI females displayed a lower Ve/V O2 due to a higher V O2 in room air conditions and a higher hyperventilation induced by hypercapnia. In P76-82 male rats, the SSRI group hypoventilated in room air conditions during both wakefulness and NREM sleep and showed a higher increase in Vt induced by hypoxia during wakefulness. These animals showed a higher number of 5-HT neurons in the ROB, RPA and an increase in the number of neurons that express TH in the A5 and in the LC rostral area. Finally, at P76-82, female SSRI rats showed a higher fR in room air conditions during both wakefulness and NREM sleep, an attenuated hypercapnic ventilatory response due to an attenuation of fR during NREM sleep; and an attenuated hypoxic ventilatory response during wakefulness. Also, these animals showed a decrease in the number of 5-HT neurons in the RD. Taken together, these data indicate that SSRI exposure during the prenatal period alters the development of the brainstem respiratory network and results in long lasting and sex specific changes in breathing pattern and in the ventilatory responses to respiratory challenges demonstrating that central and/or peripheric chemoreception may be disrupted in these animals. / A serotonina (5-HT) é um neurotransmissor envolvido no desenvolvimento de vários sistemas neuronais, sendo um importante modulador da ritmogênese respiratória via ativação em diversos receptores nos neurônios respiratórios. Os inibidores seletivos de recaptação de serotonina (ISRSs), como a fluoxetina, agem como antidepressivos e geralmente são prescritos na terapia da depressão, incluindo às mulheres grávidas. Este estudo investigou os efeitos de uma exposição prenatal [dia embrionário (E) 15-21] à fluoxetina nas respostas ventilatórias e metabólicas à hipercapnia (7% CO2) e hipóxia (10% O2) em ratos e ratas durante o desenvolvimento pós-natal (P0-82). Para isso, bombas osmóticas foram implantadas subcutaneamente em ratas grávidas em E15 e forneceram veículo (CTRL) ou fluoxetina (ISRS, 10 mg/Kg/dia) durante 7 dias. A frequência respiratória (fR), o volume corrente (Vt), a ventilação (V e ), o consumo de O2 (V O2) e o equivalente respiratório (V E/VO2) dessas ninhadas foram analisados. Em ratos P0-2, o grupo ISRS apresentou um Vt menor e uma fR maior em ar ambiente. Já as fêmeas do grupo ISRS apresentaram um Vt menor em normocapnia normóxica e um aumento da hiperventilação induzida por hipercapnia. Na idade P6-8, machos ISRS apresentaram uma fR maior durante a hipóxia juntamente com uma queda de 37,9% no número de neurônios que expressam 5-HT na rafe dorsal caudal (RDC), as fêmeas ISRS por sua vez, apresentaram uma fR atenuada em hipóxia em 6%. Nenhuma diferença das varíaveis respiratórias entre grupos foi observada em machos da idade P12-14, porém houve um aumento de 84,7% no número de neurônios que expressam 5-HT na rafe dorsal (RD). As ratas ISRS P12-14 apresentaram uma resposta ventilatória atenuada à hipercapnia. Na idade P24-26, os ratos ISRS demonstraram uma Ve menor em ar ambiente, uma maior resposta ventilatória à hipercapnia e à hipóxia, juntamente com um aumento de 56% no número de neurônios que expressam 5-HT na rafe obscurus (ROB) e uma maior densidade na expressão de tirosina hidroxilase (TH) na região do Locus coeruleus (LC) (16% de aumento). As fêmeas ISRS exibiram um menor V e/V O2 devido a um maior V O2 em normocapnia normóxica e uma maior hiperventilaçao induzida por hipercapnia. Nos ratos P76-82, o grupo ISRS hipoventilou em condições de ar ambiente durante vigília e sono NREM e apresentou um maior aumento no Vt induzido por hipóxia durante a vigília. Estes animais apresentaram um maior número de neurônios que expressam 5-HT na ROB, RPA e um aumento do número de neurônios que expressam TH na região A5 e na região rostral do LC. Finalmente, as fêmeas ISRS da idade P76-82 apresentaram uma maior fR em condições de ar ambiente durante a vigília e o sono NREM, uma resposta ventilatória a hipercapnia atenuada em devido a atenuação da fR durante o sono NREM; e uma resposta ventilatória a hipóxia atenuada durante a vigília. Adicionalmente, estes animais apresentaram uma redução do número de neurônios que expressam 5-HT na RD. Estes resultados, em conjunto, sugerem que uma exposição a ISRS durante o período prenatal altera o desenvolvimento da rede respiratória do tronco encefálico e promove efeitos em longo prazo e sexo específicos na respiração basal como em condições de desafios respiratórios, demonstrando que a quimiorrecepção central e/ou periférica pode estar alterada nestes animais. / CNPq: 209935/2013-8 / CNPq: 141653/2012-4 / FAPESP: 2012/15298-2 / FAPESP: 2012/19966-0

Made available in DSpace on 2016-06-02T19:22:11Z (GMT). No. of bitstreams: 1 5903.pdf: 2922633 bytes, checksum: dfd272eca77563615a9e3fe15f5907c9 (MD5) Previous issue date: 2014-04-10 / Universidade Federal de Minas Gerais / The Locus coeruleus (LC) has been suggested as a CO2 chemoreceptor site in mammals. Most of the studies involving the role of LC in hypercapnic ventilatory response have been performed in males. Since, ovarian steroids modulate the activity of LC neurons and females have a different respiratory response to CO2 of males, we evaluated the activity of LC noradrenergic neurons during normocapnia and hypercapnia in diestrus, ovariectomized (OVX; 0,2 mL/rat of corn oil, s.c., for 3 days) and estradiol-treated ovariectomized (OVX+E2; 10 μg/0,2 mL/rat, s.c., for 3 days) female rats and in intact, orchidectomized (ORX; 0,2 mL/rat of corn oil, s.c., for 7 days), testosterone-treated orchidectomized (ORX+T; 0,25 mg/0,2 mL/rat, s.c., for 7 days) and estradiol-treated orchidectomized (ORX+E2; 10 μg/0,2 mL/rat, s.c., for 3 days) male rats by using double-label immunohistochemistry to c-Fos/TH. Additionally, we assessed the role of noradrenergic LC neurons in OVX and OVX+E2 females on respiratory response to hypercapnia by using 6-hydroxydopamine. Hypercapnia (7% CO2) increased the double-staining (c-Fos/TH-ir) in LC neurons in all groups when compared to air exposure. In the OVX+E2 group there was attenuation in the c-Fos expression in normocapnia and hypercapnia. Hypercapnia increased ventilation in OVX and OVX+E2 groups, which resulted from increases of respiratory frequency (fR) and tidal volume (VT) in sham and 6-OHDA-lesioned groups. The hypercapnic ventilatory response was significantly decreased in 6-OHDA-lesioned rats compared with sham group (29.4% in OVX group and 28.7% in OVX+E2 group) due to a reduced VT in OVX+E2 group and in OVX group due to a decrease in VT and fR. A reduction in TH+ neurons (~61% in OVX and OVX+E2 group) was observed seven days after the microinjections of 6-OHDA in the LC. LC chemical lesion and estradiol did not affect body temperature (Tb). However, hypercapnia caused reduction in Tb of sham (OVX 10 and OVX+E2) and lesioned groups. Thus, we can conclude that noradrenergic neurons in the LC of female and male rats are activated by CO2. However, in OVX+E2 group, estradiol reduced the immunoreactivity compared to OVX group during normocapnia and hypercapnia. Additionally, LC noradrenergic neurons play role in hypercapnic ventilatory response in females but do not affect temperature regulation during normocapnic and hypercapnic conditions. / O Locus coeruleus (LC) é uma área quimiossensível ao CO2 em mamíferos. A maioria dos estudos envolvendo a participação do LC na resposta ventilatória a hipercapnia é realizada em machos. Visto que esteróides ovarianos modulam a atividade de neurônios do LC e fêmeas apresentam uma resposta respiratória ao CO2 diferente de machos, nós avaliamos a atividade dos neurônios noradrenérgicos do LC durante normocapnia e hipercapnia em ratas ciclando em diestro, ovariectomizadas (OVX; 0,2 mL/rata de óleo de milho, s.c., por 3 dias) e ovariectomizadas tratadas com estradiol (OVX+E2; 10 μg/0,2 mL/rata, s.c., por 3 dias) e em ratos intactos, orquidectomizados (ORX; 0,2 mL/rato de óleo de milho, s.c., por 7 dias), orquidectomizados tratados com testosterona (ORX+T; 0,25 mg/0,2 mL/rato, s.c., por 7 dias) e tratados com estradiol (ORX+E2; 10 μg/0,2 mL/rato, s.c., por 3 dias) usando dupla-marcação imunoistoquímica para c-Fos/TH. Adicionalmente, nós avaliamos a participação dos neurônios noradrenérgicos do LC em fêmeas OVX e OVX+E2 na resposta respiratória a hipercapnia usando a neurotoxina 6-hidroxidopamina. A hipercapnia (7% CO2) aumentou a dupla marcação (c-Fos/TH-ir) nos neurônios do LC em todos os grupos comparados a normocapnia. No grupo OVX+E2 houve uma atenuação da expressão de c-Fos no LC em normocapnia e hipercapnia. A hipercapnia causou aumento na ventilação nos grupos OVX e OVX+E2, o qual resultou do aumento da frequência respiratória (fR) e volume corrente (VT) nos grupos controle e lesados. A resposta ventilatória a hipercapnia foi significativamente atenuada no grupo lesado comparado ao grupo controle (29,4% no grupo OVX e 28,7% no grupo OVX+E2) devido à queda no VT no grupo OVX+E2 e no grupo OVX foi devido a queda no VT e na fR. Observamos uma redução de neurônios noradrenérgicos (~61% nos grupos OVX e OVX+E2) sete dias após microinjeções de 6-OHDA no LC. A lesão química do LC e o 8 estradiol não afetaram a Tc. Entretanto, a hipercapnia promoveu redução na temperatura dos grupos sham (OVX e OVX+E2) e lesado. Assim, nós podemos concluir que os neurônios noradrenérgicos do LC de fêmeas e machos são ativados por CO2. Entretanto, no grupo OVX+E2, o estradiol reduziu a imunorreatividade comparado ao grupo OVX durante normocapnia e hipercapnia. Adicionalmente, os neurônios noradrenérgicos do LC de fêmeas participam da resposta ventilatória a hipercapnia, mas não participam da regulação da temperatura durante condições normocápnicas e hipercápnicas.

Submitted by Izabel Franco (izabel-franco@ufscar.br) on 2016-09-15T13:00:14Z No. of bitstreams: 1 DissLGAP.pdf: 2357885 bytes, checksum: dd8d8d69a2f2f83808b3f1561307aefd (MD5) / Approved for entry into archive by Marina Freitas (marinapf@ufscar.br) on 2016-09-16T19:24:00Z (GMT) No. of bitstreams: 1 DissLGAP.pdf: 2357885 bytes, checksum: dd8d8d69a2f2f83808b3f1561307aefd (MD5) / Approved for entry into archive by Marina Freitas (marinapf@ufscar.br) on 2016-09-16T19:24:13Z (GMT) No. of bitstreams: 1 DissLGAP.pdf: 2357885 bytes, checksum: dd8d8d69a2f2f83808b3f1561307aefd (MD5) / Made available in DSpace on 2016-09-16T19:24:24Z (GMT). No. of bitstreams: 1 DissLGAP.pdf: 2357885 bytes, checksum: dd8d8d69a2f2f83808b3f1561307aefd (MD5) Previous issue date: 2015-10-02 / Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq) / It is well know that the respiratory network, undergoes significant development in the postnatal period. Among various processes, the maturing of the catecholaminergic (CA) system shows to be an important factor in the control and modulation of respiratory rhythmogenesis. Studies have also shown that these neurons are widely distributed in the Central Nervous System (CNS), including the A1/C1, A2/C2, C3, A5, A6 and A7 regions, having numerous projections to many regions of the brain. However, the development of respiratory network as well as its effect on the control of ventilation, is not yet fully understood. Thus, understanding the participation of CA neurons in the respiratory control during postnatal development is of most importance for a better understanding of some clinical disorders including Rett Syndrome, Sudden Infant Death Syndrome (SIDS) and Central Congenital Hypoventilation Syndrome (CCHS). Therefore, this study aimed to investigate the involvement of CA neurons in the brainstem on respiratory control in normoxic normocapnic, hypercapnic and hypoxic conditions during the postnatal period of male and female neonatal rats, through chemical injury with conjugated saporin anti-dopamine beta-hydroxylase (DBH-SAP). Thus, DBH-SAP (42 ng/100 nL – 1L), saporin (SAP – 1L) or phosphate buffered solution vehicle (PBS, 0.01M, pH 7.4 – 1L) were injected into the 4th ventricle in male and female neonates Wistar rats P0-1. Pulmonary ventilation ( EV ) was recorded in unanesthetized neonates (P7-8) by pressure plethysmography during normocapnia, hypercapnia (7% CO2) and hypoxia (10% O2) at 10 and 20 min after the start of exposure. Our data demonstrate that lesion of brainstem CA neurons increased ventilation in males and females newborn under room air conditions. In addition, the ventilatory response to hypercapnia was significantly reduced in male (57%) and female (55%) lesioned neonatal rats (Male – SAP group: 212.8 ± 7.0; PBS group: 203.9 ± 10.3; lesioned group: 151.1 ± 7.4; P < 0,001; Female – SAP group: 218.2 ± 10.4; PBS group: 200.0 ± 6.4; lesioned group: 154.0 ± 9.6; P < 0,001; all values relative to % of baseline). Also, a similar reduction was observed in the hypoxic condition (Male – SAP group: 185.2 ± 15.3; PBS group: 167.4 ± 5.0; lesioned group: 110.8 ± 9.2; P < 0,001; Female – SAP group: 197.3 ± 11.8; PBS group: 179.5 ± 13.7; lesioned: 129.4 ± 5.9; P < 0,001; all values relative to % of baseline). Additionally, the values for metabolic rate of control and lesioned groups, both males and females, did not differ significantly, whether in normoxic normocapnic, hypercapnic or hypoxic conditions. These results suggest that brainstem CA neurons exert a tonic inhibitory role in neonatal ventilation and promote an important excitatory modulation in CO2 and O2 chemosensitivity in unanesthetized males and females neonatal rats (P7-8). / Sabe-se que o sistema respiratório, bem como suas vias de controle, sofrem significativo desenvolvimento no período pós-natal. Dentre vários processos, o amadurecimento do sistema catecolaminérgico (CA) mostra-se como um importante fator no controle e modulação da ritmogênese respiratória. Estudos demonstram que esses neurônios estão amplamente distribuídos pelo Sistema Nervo Central (SNC), incluindo as regiões A1/C1, A2/C2, C3, A5, A6 e A7, e que apresentam inúmeras projeções para várias regiões do encéfalo. No entanto, a participação dos neurônios CA no controle respiratório durante o desenvolvimento pós-natal não está bem esclarecido, e esse entendimento é de extrema importância para uma melhor compreensão de alguns problemas clínicos que inclui a Síndrome de Rett, Síndrome da Morte Súbita Infantil (SIDS) e a Síndrome da Hipoventilação Central Congênita (CCHS). Sendo assim, o presente estudo teve por objetivo investigar a participação dos neurônios CA do tronco encefálico no controle respiratório em situações normóxica normocápnicas, hipercápnicas e hipóxicas durante o período pós-natal de ratas e ratos (P7-8), por meio de lesão química com saporina conjugada com anti-dopamina beta-hidroxilase (DBHSAP). Assim, DBH-SAP (42 ng/100 nL – 1L), Saporina (SAP – 1 L) ou veículo solução fosfato tamponado (PBS 0,01 M, pH 7,4 – 1 L) foram injetados no 4° ventrículo de ratas e ratos neonatos Wistar P0-1. A ventilação pulmonar ( EV ) foi registrada em neonatos não anestesiados (P7-8) por pletismografia de pressão, durante normóxia normocápnica, hipercapnia (7% CO2) e hipóxia (10% O2) aos 10 e 20 min após o início da exposição. Nossos dados demonstram que a lesão dos neurônios catecolaminérgicos do tronco encefálico promove um aumento da ventilação em neonatos machos e fêmeas durante a normóxia normocápnica. A resposta ventilatória à hipercapnia foi significativamente reduzida em ratos neonatos lesados (57%) e ratas (55%) (Machos – grupo SAP: 212,8 ± 7,0; grupo PBS: 203,9 ± 10,3; grupo lesado: 151,1 ± 7,4; P < 0,001; Fêmeas – grupo SAP: 218,2 ± 10,4; grupo PBS: 200,0 ± 6,4; grupo lesado: 154,0 ± 9,6; P < 0,001; todos os valores relativos à % do basal). Uma redução similar foi observada na resposta ventilatória à hipóxia (Machos – grupo SAP: 185,2 ± 15,3; grupo PBS: 167,4 ± 5,0; grupo lesado: 110,8 ± 9,2; P < 0,001; Fêmeas – grupo SAP: 197,3 ± 11,8; grupo PBS: 179,5 ± 13,7; grupo lesado: 129,4 ± 5,9; P < 0,001; todos os valores relativos à % do basal). Adicionalmente, os valores referentes às taxas metabólicas de neonatos machos e fêmeas lesados e controles não diferiram significativamente, seja em condição de normóxia normocápnica, hipercapnia ou hipóxia. Esses resultados sugerem que os neurônios catecolaminérgicos localizados no tronco encefálico exercem um papel inibitório tônico sobre ventilação em neonatos P7-8 e apresentam uma importante modulação excitatória na resposta ventilatória ao CO2 e hipóxia em ratas e ratos neonatos (P7-8) não anestesiados.

Orientadores: Antonio Luis Eiras Falcão, Marcos Mello Moreira / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Ciências Médicas / Made available in DSpace on 2018-08-21T21:59:16Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Toneloto_MariaGabrielaCavicchia_D.pdf: 6088561 bytes, checksum: 28d45739cb4aa005498eba4b6e7a8317 (MD5) Previous issue date: 2012 / Resumo: A fístula broncopleural (FBP) é uma complicação que cursa com elevada mortalidade hospitalar, potencialmente grave quando associada à ventilação mecânica (VM). Desta forma, o presente estudo teve por objetivo, avaliar a eficácia de um sistema valvular de oclusão inspiratória regulável através da avaliação de parâmetros hemodinâmicos, gasométricos e respiratórios, na indução cirúrgica de FBP experimental sob ventilação mecânica invasiva. Foram estudados seis porcos (25kg) submetidos à entubação endotraqueal (TOT), sob VM e monitorado hemodinamicamente com cateter Swan-Ganz. Entre o TOT e o circuito da VM foi conectado o sensor do capnógrafo. Os dados de gasometria arterial e venosa foram registrados antes do ato cirúrgico, após a indução da FBP com débito superior a 50% do volume inspirado e a cada tratamento com a válvula de oclusão inspiratória regulável (VOIr); esta, em diferentes posições de regulagem de fluxo (cinco posições, portanto, cinco tratamentos). Uma extremidade da válvula foi acoplada ao dreno de tórax, enquanto a outra foi colocada entre o TOT e circuito do respirador mecânico. Estatisticamente (p<0,05), as variáveis que apresentaram significância foram o volume corrente alveolar e o débito da FBP. O presente modelo mostrou-se eficaz em sua proposta, sem prejuízos hemodinâmicos, apesar da não constatação da normalização das gasometrias, bem como a não evidência de piora em relação ao tratamento com selo d'água / Abstract: The bronchopleural fistula (BPF) is a complication that takes to higher hospital mortality, potentially severe when associated with mechanical ventilation (MV). Thus, the purpose of this study evaluating the efficacy of a valve system inspiratory occlusion adjustable through evaluation of hemodynamic parameters, arterial blood gas and respiratory in the surgical induction of experimental BPF mechanically ventilated. Were studied six pigs (25kg) underwent endotracheal intubation (ET) under MV and hemodynamically monitored with Swan-Ganz catheter. Between ET and the circuit was connected to the MV capnography sensor. Data from arterial and venous blood gases were recorded before surgical act, after induction of BPF with debt exceeding 50% of the inspired volume and each treatment with inspiratory occlusion valve regulated this in different positions of flow regulation. One end of the valve was attached to the chest tube, while the other was placed between the ET and the circuit of MV. Statistically (p <0.05), the variables that were significant were the alveolar tidal volume and rate of BPF. This model proved effective in its proposal without cause hemodynamic despite not finding the normalization of blood gases as well as no evidence of worsening compared to treatment with water seal / Doutorado / Fisiopatologia Cirúrgica / Doutora em Ciências

L'érythropoïétine (EPO) est une cytokine ayant un rôle important dans l'homéostasie de l'oxygène (O2). Lors d'une hypoxie chronique, l'EPO stimule la maturation des progéniteurs érythroïdes en globules rouges augmentant ainsi le transport de l'O2 aux tissus. Outre cet effet érythropoïétique, l'EPO module la réponse ventilatoire à l'hypoxie (RVH) par une action directe sur la commande centrale respiratoire (CCR) et les chémorécepteurs périphériques. Cet effet a été principalement caractérisé chez des souris mutantes surexprimant l'EPO. Cependant, plusieurs aspects de l'effet de l'EPO sur l'activité du réseau respiratoire demeurent inconnus. Nos résultats montrent qu'une application aigüe d'EPO diminue la dépression centrale hypoxique mesurée in vitro chez le nouveau-né. En revanche, elle n'affecte pas la RVH mesurée in vivo au cours du développement postnatal mais diminue la fréquence des apnées survenant en hypoxie sévère à 6% d'O2. Aussi, chez la souris adulte, l'administration chronique d'EPO et de C-EPO augmente la sensibilité des chémorécepteurs périphériques à l'O2 et maintient la ventilation durant la phase tardive de la RVH. Enfin, l'EPO diminue la sensibilité ventilatoire à l'hypercapnie grâce à des effets périphériques et centraux. L'ensemble de nos résultats montrent que l'EPO module la respiration et contribue à l'homéostasie de l'O2 et du CO2 grâce à ses effets plasmatiques et centraux. Elle représente un candidat à fort potentiel thérapeutique pour les pathologies respiratoires où la sensibilité chimique à l'O2 et au CO2 sont altérés telles que l'apnée du nouveau-né ou le mal chronique des montagnes. / Erythropoietin (EPO) is a cytokine that plays a major role in O2 homeostasis. Upon chronic hypoxia, EPO stimulates the maturation of erythroid progenitors into red blood cells, contributing to increased O2 carrying to tissues. Besides this well-known erythropoietic effect, EPO also modulates the respiratory response to hypoxia by interacting with the central respiratory network in the brainstem and the peripheral chemoreceptors. This effect was mainly characterized in adult mutant mice that overexpress EPO. Several aspects regarding EPO's effect on breathing regulation remain unknown. Our results show that acute EPO treatment increases the O2 sensitivity of the central respiratory network in newborn mice in vitro. However, EPO does not impact the hypoxic ventilatory response to hypoxia in vivo, but decreases the apneic events during severe hypoxia in mice at postnatal day 7. In WT adults, chronic but not acute EPO and C-EPO treatment increases the O2 sensitivity by stimulating both peripheral chemoreceptor and central respiratory network. Finally, both cerebral and plasmatic EPO blunt the ventilatory response to increased CO2 levels in adult mice. Taken together, these results imply that EPO, by acting on the ventilatory system, plays a key role in the modulation of the chemical sensitivity to O2 and CO2.