Eine optimale Regulation der Koronardurchblutung ist für die Aufrechterhaltung der kardialen Pumpfunktion und damit der systemischen Perfusion von größter Bedeutung. Da Einschränkungen der Durchblutungszunahme des Herzmuskels Einschränkungen des maximalen myokardialen Sauerstoffverbrauchs und damit der Herzleistung zur Folge haben, ist es notwendig, die Koronardurchblutung kurzfristig an die jeweilige Stoffwechsellage des Herzens anzupassen (metabolische Koronarflussregulation). Die lokal-metabolischen Mechanismen gehören zu den wirksamsten Komponenten der Regulation der myokardialen Durchblutung und funktionieren auch am isolierten (denervierten) Herz. Dabei ist die hyperkapnie- und azidoseinduzierte Koronardilatation ein wesentlicher Bestandteil der metabolischen Koronarflussregulation. Die vorliegende Arbeit befasst sich mit der Hypothese der Abhängikeit der hyperkapnieinduzierten Koronardilatation von einer intakten NO-Produktion. Das Koronarsystem des isolierten WT-Mausherzens reagiert auf akute Hyperkapnie (91 % O2, 9 % CO2) mit einer deutlichen Koronarflusssteigerung von ca. 35 % über dem Basalfluss.Es konnte gezeigt werden das Stickstoffmonoxid (NO) und ATP-abhängige Kaliumkanäle (K+ATP-Kanäle) für die Koronarflussregulation der Maus eine ausschlagebende Rolle spielen und neben der Aufrechterhaltung des Basalflusses auch an der Vermittlung der hyperkapnieinduzierten Koronardilatation maßgeblich beteiligt sind.Interessanterweise ist bei einem Fehlen der endothelialen NO-Synthase durch genetischen Knockout die hyperkapnieinduzierte Flussantwort in Kinetik und Ausmaß vollständig erhalten. Die Vermittlung kann dabei durch andere Mechanismen kompensiert werden, wie zum Beispiel einer verstärkten Aktivität der K+ATP-Kanäle. Prostaglandine und neuronale NO-Synthase scheinen sowohl beim Wildtypherzen als auch bei Herzen mit fehlender NO-Synthase für die hyperkapnieinduzierte Koronardilatation von untergeordneter Bedeutung. Nach chronischer pharmakologischer Blockade der NO-Synthase durch zweiwöchige L-NAME Tränkung bleibt die hyperkapnieinduzierte Koronardilatation erhalten durch NOS-unabhängige Mechanismen. Die hyperkapnieinduzierte Flussantwort ist bei Herzen von weiblichen eNOSKO Tieren vorhanden, erscheint jedoch gegenüber den männlichen Mäusen geringer ausgeprägt. Daher wird vermutet, dass die Mediatorsysteme der endothelabhängigen Koronarflussregulation geschlechtsspezifisch bzw. geschlechtsabhängig sind.

Název: Hyperkapnie a difuse plynů ve sněhové lavině - (Změny funkčních parametrů jedinců v krizové situaci) Cíle práce: Cílem studie bylo kontinuální sledování kompenzačních mechanismů, zejména změn ventilačně-respiračních ukazatelů, v simulované sněhové lavině. Metoda: K získání dat byl použit experiment a nestandardizovaný dotazník. Výběr souboru byl vzhledem ke sledované problematice přísně selektivní. Výzkumu se účastnilo 22 probandů, ale po analýze dat bylo pro nesplnění požadovaných kritérií 11 osob vyřazeno. Soubor tedy tvořilo 11 zdravých mužů průměrného věku 25,3 let. Před vlastním experimentem byla pomocí osobního spirometru testována senzitivita na hyperkapnii a hypoxii (výdrž v apnoi) a dechová zdatnost (vitální kapacita plic s usilovným výdechem). Experimentální situaci představovalo jak dýchání do uzavřeného objemu (8 l), tak do vytvořené vzduchové kapsy ve sněhu (400 ml). Kontinuální záznamy oběhových funkcí (srdeční frekvence, krevní tlak) a ventilačně-respiračních parametrů (dechová frekvence, dechový objem, minutová ventilace, obsah O2 a CO2 ve vdechovaném a vydechovaném vzduchu, odpor při výdechu a saturace krve kyslíkem) byly snímány pacientským monitorem DATEX Ohmeda. Vzhledem k charakteru dat byla využita analýza rozptylu při opakovaném měření se dvěma faktory (dvoucestná...

A epilepsia do lobo temporal (ELT) é a forma mais comum de epilepsia e a mais resistente ao tratamento medicamentoso. Existem diversos tipos de drogas anti-epilépticas usadas no controle das crises. Entretanto, em alguns casos, esse tipo de tratamento não é eficaz e a cirurgia para remoção da zona epileptogênica (ZE) pode ser uma alternativa recomendada. A ZE é definida como aquela onde as crises são originadas. Trata-se de um conceito teórico e, atualmente, não existem técnicas capazes de delimitá-la precisamente. Na prática, exames de EEG, vídeo-EEG, MEG, SPECT, PET e diversas técnicas de MRI, em especial as funcionais, têm sido usados para mapear zonas relacionadas à ZE. Contudo, em alguns casos, os resultados permanecem não convergentes e a determinação da ZE inconclusiva. Desse modo, é evidente a importância do surgimento de novas metodologias para auxiliar a localização da ZE. Assim, pois, o objetivo deste trabalho foi desenvolver dois métodos para a avaliação da ZE, ambos baseados na imagem funcional por ressonância magnética. No primeiro, investigamos possíveis alterações da resposta hemodinâmica (HRF) quando da modulação da pressão parcial de CO2. Para tanto, fizemos um estudo sobre 22 pacientes com ELT e 10 voluntários assintomáticos modulando a pressão parcial de CO2 sanguíneo cerebral por um protocolo de manobra de pausa respiratória e outro de inalação passiva de CO2/ar. Os resultados mostram que o tempo de onset da HRF tende a ser maior e a amplitude da HRF tende a ser menor em áreas do lobo temporal de pacientes com ELT quando comparados com os dados de voluntários assintomáticos. Além disso, os resultados mostram mapas de onset individuais coincidentes com exames de SPECT ictal. O segundo estudo foi baseado em medidas de EEG-fMRI simultâneo. Neste, avaliamos a relação entres as potências dos ritmos cerebrais alfa e teta (EEG) e o contraste BOLD (fMRI) de 41 pacientes com ELT e 7 voluntários assintomáticos em estado de repouso. A análise da banda alfa mostrou correlações negativas nos lobos occipital, parietal e frontal tanto nos voluntários quanto nos pacientes com ELT. As correlações positivas nos voluntários foram dispersas e variáveis em ambos hemisférios cerebrais. Por outro lado, encontramos forte correlação positiva no tálamo e ínsula dos pacientes com ELT. Na análise da banda teta observamos correlações positivas bilaterais nos giros pré e pós central de voluntários. Ainda, foram observados clusters no cíngulo anterior, tálamo, ínsula, putamen, em regiões parietais superior, frontais e giros temporais. Também, utilizamos um cálculo de índice de lateralização (IL) no lobo temporal em confrontos entre pacientes com ELT à direita, pacientes com ELT à esquerda e voluntários assintomáticos. Verificamos que os ILs, utilizando os clusters obtidos nas análises em teta, foram coincidentes com o diagnóstico clínico prévio da localização da ZE em todas as análises dos grupos de pacientes com ELT à direita, e na maioria do grupo de pacientes com ELT à esquerda. De forma geral, verificamos que o método de hipercapnia se mostrou ferramenta interessante na localização da ZE comprovada pelos coincidentes achados pela avaliação de SPECT. Inferimos que o maior tempo de onset e menor amplitude da HRF observadas nos pacientes em relação a voluntários possam estar relacionados a um stress vascular devido à recorrência de crises. Já o método de ritmicidade alfa e teta proposto parece promissor para ser usado na determinação da lateralização da ZE em pacientes com ELT. / Temporal lobe epilepsy (TLE) is the most common and resistant form of epilepsy to anti-epileptic drug. There are several types of anti-epileptic drugs used in seizure control. However, in some cases drug treatment is not effective and surgery to remove the epileptogenic zone (EZ) is a recommended alternative. EZ is a theoretical concept and there are many techniques that have been applied to enclose it precisely. In practice, EEG, video-EEG, MEG, SPECT, PET and various MRI techniques, especially functional MRI (fMRI), have been used to map areas related to EZ. However, in some cases, the results remain non-convergent and the EZ, undefined. Therefore, the use of new methodologies to assist the location of EZ have been proposed. Herein, our goal was to develop two methods for assessing the EZ. The first one was designed to access changes in the hemodynamic response (HRF) of the EZ in response to hypercapnia. 22 patients with TLE and 10 normal volunteers were evaluated by modulating the partial pressure of CO2 during the acquisition of fMRI in a breathing holding and a passive inhalation CO2/air protocols. The results show increased onset times and decreased amplitude of the HRF in the temporal lobe of TLE patients compared with asymptomatic volunteers. Moreover, most patients had onset maps coincident with ictal SPECT localizations. The second proposed study was based on simultaneous EEG-fMRI acquisitions. The relationship between powers of alpha and theta bands (EEG) and BOLD contrast (fMRI) was investigated in 41 TLE patients and 7 healthy controls. Alpha band results show a consistent negative correlation in the occipital, parietal and frontal lobes both in controls and TLE patients. In addition, controls show disperse positive correlations in both hemispheres. On the other hand, TLE patients presented strong positive correlations in the thalamus and insula. Theta band analysis, in controls, primarily show positive correlations in bilateral pre-and post-central gyri. In patients, robust positive correlations were observed in the anterior cingulate gyrus, thalamus, insula, putamen, superior parietal, frontal and temporal gyri. Moreover, the lateralization index (LI) indicates a coincidence between the side of the EZ evaluated by clinical diagnosis and clusters detected in the theta band. In conclusion, the hipercapnia study showed to be an interesting tool in locating EZ and the results are similar to SPECT findings. The longer onset and lower amplitude of the HRF observed in patients may be related to a vascular stress due to the recurrence of seizures. Furthermore, alpha and theta rhythms may be a promising tool to be used in determining the lateralization of EZ in patients with TLE.

Em condições basais a inspiração é um fenômeno ativo enquanto a expiração é um fenômeno passivo. Em condições de desafios metabólicos, como aumento da pressão parcial de CO2 e da [H+] no sangue arterial (hipercapnia/acidose), ocorre aumento da atividade inspiratória, a expiração passa a ser ativa, produzindo aumentos da atividade dos músculos abdominais, e a resistência das vias aéreas superiores reduz. O Locus Coeruleus (LC) contém neurônios noradrenérgicos (NE) que aumentam sua frequência de potenciais de ação quando expostos a elevados níveis de CO2/[H+] e se comunicam com os neurônios respiratórios do tronco encefálico para fazer ajustes compensatórios na ventilação pulmonar durante a hipercapnia/acidose. Utilizando preparações in situ de ratos avaliamos a contribuição dos neurônios NE do LC na geração central das atividades inspiratória e expiratória e no controle da resistência das vias aéreas superiores em condições basais e em resposta a hipercapnia/acidose. Neurônios NE do LC foram seletivamente silenciados de maneira aguda e reversível pela aplicação do peptídeo de inseto alatostatina (Alst) após a transfecção celular utilizando um vetor lentiviral para expressão de receptores de Drosophila para a Alst acoplados a proteína G inibitória (AlstR). Dez a doze dias após, realizamos a abordagem dorsal da preparação in situ de ratos. Os nervos frênico (PN), abdominal (AbN), hipoglosso (HN) e vago cervical (cVN) foram registrados e analisados em diferentes fases do ciclo respiratório. Registros extracelulares single unit dos neurônios do LC também foram realizados. A frequência respiratória (fR), a duração da inspiração (DI) e da expiração (DE), a expiração ativa, a magnitude da modulação respiratória e a frequência de potenciais de ação dos neurônios do LC também foram avaliadas. A inibição seletiva dos neurônios NE do LC usando Alst não provocou alterações significativas na atividade dos motores nervos respiratórios, na fR, DI e DE em normocapnia. A inibição desses neurônios antes e/ou durante à hipercapnia/acidose reduziu significantemente a amplitude do AbN e em alguns momentos, eliminou a expiração ativa, além de reduzir as respostas inspiratórias do PN e HN (amplitude) e a atividade pós-inspiratória (adução da glote) do cVN. Quandoda ausência da expiração ativa após a inibição dos neurônios NE do LC, a DI, DE e a duração da atividade pré-inspiratória do cVN (abdução da glote) e HN (protusão da língua) foram normalizadas. A adição de Alst em preparações in situ de ratos que não expressavam o AsltR durante a hipercapnia/acidose não causou alterações no padrão dos nervos motores respiratórios registrados, na incidência da expiração ativa e na fR, DI e DE. Entre os neurônios do LC registrados, encontramos três populações com diferentes padrões de modulação pela respiração e uma com atividade tônica. A hipercapnia/acidose aumentou a magnitude da modulação respiratória e a frequência de potenciais de ação destas populações neuronais. Esses dados demonstram que os neurônios NE do LC exercem importante papel modulatório excitatório na geração central da inspiração, expiração ativa e no controle da resistência das vias aéreas superiores evocados pela hipercapnia/acidose em preparações in situ de ratos / In basal conditions, inspiration is an active phenomenon while expiration is a passive phenomenon. Under conditions of high metabolic demands, such as increased in partial pressure of CO2 and [H+] in arterial blood (hypercapnia/acidosis), there is an increase in inspiratory activity, expiration becomes active, producing increases in abdominal muscle activity, and the resistance of the upper airways reduces. The Locus Coeruleus (LC) contains noradrenergic (NE) neurons that increase their firing frequency when exposed to elevated CO2/[H+] levels and communicate with respiratory brainstem neurons to make compensatory adjustments in lung ventilation during hypercapnia/acidosis. Using in situ preparations of rats, we evaluated the contribution of LC NE neurons in the central generation of inspiratory and expiratory activities, as well as in the control of upper airway resistance in basal conditions and in response to hypercapnia/acidosis. LC NE neurons were selectively acutely and reversibly silenced by application of the insect allatostatin peptide (Alst) after cellular transfection using a lentiviral vector for expression of Alst Drosophila receptors coupled to inhibitory G protein (AlstR). Ten to twelve days after, we performed the dorsal approach of the in situ preparation of rats. The phrenic (PN), abdominal (AbN), hypoglossal (HN) and cervical vagus (cVN) nerves were recorded and analyzed in different phases of the respiratory cycle. Single unit extracellular records of LC neurons were also performed. Respiratory frequency (fR), duration of inspiration (DI) and expiration (DE), active expiration, the magnitude of respiratory modulation and the firing frequency of LC neurons were also evaluated. Selective inhibition of LC NE neurons using Alst did not produce significant changes in the activity of respiratory motor nerves, fR, DI and DE in normocapnia. Inhibition of these neurons before and/or during hypercapnia/acidosis significantly reduced AbN amplitude and its incidence, as well as the inspiratory responses of PN and HN (amplitude) and post-inspiratory activity (glottal adduction) of the cVN. In the absence of active expiration after the inhibition of LC NE neurons, the DI, DE and the pre-inspiratory activity of cVN (glottal abduction) and HN (tongue protrusion) were normalized. The perfusion of Alst in in situ preparations of rats withoutthe expression of the AsltR during hypercapnia/acidosis did not change the pattern of the recorded respiratory motor nerves, the incidence of active expiration, fR, DI and DE. Among the registered LC neurons, we found three populations with different patterns of respiratory modulation and one with tonic activity. Hypercapnia/acidosis increased the magnitude of the respiratory modulation and their firing frequency. These data demonstrate that LC NE neurons exert an important excitatory modulatory role in the central generation of inspiration, active expiration and in the control of upper airway resistance evoked by hypercapnia/acidosis in in situ preparations of rats

INTRODUÇÃO: A ventilação não-invasiva consiste na aplicação de pressão positiva na via aérea do paciente através de máscaras e interfaces sem a utilização de uma cânula intratraqueal. A presença da cânula na traquéia e outros fatores relacionados à ventilação invasiva convencional são responsáveis por diversas complicações. O uso da ventilação não-invasiva e o desenvolvimento de estudos sobre o tema têm aumentado nos últimos anos, com o objetivo de prevenir ou amenizar as complicações da ventilação invasiva. Em grupos selecionados de pacientes adultos, a ventilação nãoinvasiva é responsável pela diminuição da necessidade de intubação, mortalidade e custos hospitalares. Em pediatria, o número de estudos ainda é reduzido. OBJETIVOS: 1) Descrever os aspectos gerais relacionados ao uso da ventilação não-invasiva (interfaces, ventiladores, modos, pressões, tempo de uso e cuidados) em crianças e adolescentes com insuficiência respiratória aguda. 2) Avaliar a eficácia e a efetividade do uso da ventilação não-invasiva em crianças e adolescentes com insuficiência respiratória aguda. 3) Descrever as complicações da ventilação não-invasiva em crianças e adolescentes com insuficiência respiratória aguda. METODOLOGIA: Foi realizada uma revisão sistemática da literatura nas seguintes bases de dados: Medline, Lilacs, Embase e Colaboração Cochrane, no período de 1966 a maio de 2006, utilizando os seguintes termos: ventilação não-invasiva, CPAP, BIPAP, falha respiratória aguda, hipoxemia e hipercapnia. Os desfechos analisados incluíam: necessidade de intubação, mortalidade, efeitos sobre a oxigenação e ventilação. RESULTADOS: Das 120 publicações encontradas, 11 foram incluídas nesta revisão, sendo um ensaio clínico randomizado, uma revisão sistemática e nove séries de casos, envolvendo um total de 145 pacientes. A ventilação não-invasiva acarretou melhora clínica, e gasométrica dos pacientes. Apenas quatro, dos cento e quarenta e cinco pacientes, morreram. A maioria dos estudos, porém, não tinha grupo controle, o que impossibilitou uma análise da relação causal entre a ventilação não-invasiva em estudo e os efeitos encontrados. CONCLUSÕES: Devido ao reduzido número de ensaios clínicos randomizados, os dados mais atuais sugerem que a ventilação não-invasiva é ainda uma terapia experimental para crianças com IRtA / INTRODUCTION: The non invasive ventilation consists of the application of positive pressure in the airway of the patient through masks and interfaces without the use of a traqueal cannula. The presence of the cannula in the trachea and other factors related to the conventional invasive ventilation is responsible for diverse complications. The use of the non invasive ventilation and the development of studies on the subject have increased in the last years, with the objective to prevent and to brighten up the complications of the invasive ventilation. In selected groups of adult patients use of non invasive ventilation provides effective respiratory support while avoiding the need for endotracheal intubation and mortality decrease. OBJECTIVES: 1) Describe the general aspects related to the use of the non invasive ventilation (interfaces, fans, ways, pressures, time of use and cares) in children and adolescents with acute respiratory insufficience. 2) Avaliar the efficacy and the effectiveness of the use of the non invasive ventilation in children and adolescents with acute respiratory insufficience. 3) Describe the complications of the non invasive ventilation in children and adolescents with acute respiratory insufficience. METHODOLOGY: The medology consisted of a systematic review of literature on non invasive ventilation. The research was performed using: Medline, Lilacs, Embase and Cochrane Collaboration in the period of 1966 to the May of 2006, using the following terms: non invasive ventilation, CPAP, BIPAP, acute respiratory failure, hipoxemia and hipercapnia. The outcomes evaluted were: necessity of endotracheal intubation, mortality, effect on the oxygenation and ventilation. RESULTS: Of the 120 publications founded, 11 were to analyse the eficacy of the non invasive ventilation in the treatment of acute respiratory failure in pediatric patients. Of the 11 clinical trials, one was systematic review, one was randomized clinical trial and six were case series, involving a total of 145 patients. A decrease in respiratory rate, heart rate and an improvment in oxigenation and ventilation were related in all patients. Only four patients (4/145) died. However, the majority of the studies did not have control group what it disabled an analysis of the causal relation enters the non invasive ventilation in study and the outcomes evaluated. CONCLUSIONS:Because the reduced number of randomizaded clinical trials, the current data suggest that the non invasive ventilation is still an experimental therapy for children with acute respiratory failure

INTRODUÇÃO: A ventilação não-invasiva consiste na aplicação de pressão positiva na via aérea do paciente através de máscaras e interfaces sem a utilização de uma cânula intratraqueal. A presença da cânula na traquéia e outros fatores relacionados à ventilação invasiva convencional são responsáveis por diversas complicações. O uso da ventilação não-invasiva e o desenvolvimento de estudos sobre o tema têm aumentado nos últimos anos, com o objetivo de prevenir ou amenizar as complicações da ventilação invasiva. Em grupos selecionados de pacientes adultos, a ventilação nãoinvasiva é responsável pela diminuição da necessidade de intubação, mortalidade e custos hospitalares. Em pediatria, o número de estudos ainda é reduzido. OBJETIVOS: 1) Descrever os aspectos gerais relacionados ao uso da ventilação não-invasiva (interfaces, ventiladores, modos, pressões, tempo de uso e cuidados) em crianças e adolescentes com insuficiência respiratória aguda. 2) Avaliar a eficácia e a efetividade do uso da ventilação não-invasiva em crianças e adolescentes com insuficiência respiratória aguda. 3) Descrever as complicações da ventilação não-invasiva em crianças e adolescentes com insuficiência respiratória aguda. METODOLOGIA: Foi realizada uma revisão sistemática da literatura nas seguintes bases de dados: Medline, Lilacs, Embase e Colaboração Cochrane, no período de 1966 a maio de 2006, utilizando os seguintes termos: ventilação não-invasiva, CPAP, BIPAP, falha respiratória aguda, hipoxemia e hipercapnia. Os desfechos analisados incluíam: necessidade de intubação, mortalidade, efeitos sobre a oxigenação e ventilação. RESULTADOS: Das 120 publicações encontradas, 11 foram incluídas nesta revisão, sendo um ensaio clínico randomizado, uma revisão sistemática e nove séries de casos, envolvendo um total de 145 pacientes. A ventilação não-invasiva acarretou melhora clínica, e gasométrica dos pacientes. Apenas quatro, dos cento e quarenta e cinco pacientes, morreram. A maioria dos estudos, porém, não tinha grupo controle, o que impossibilitou uma análise da relação causal entre a ventilação não-invasiva em estudo e os efeitos encontrados. CONCLUSÕES: Devido ao reduzido número de ensaios clínicos randomizados, os dados mais atuais sugerem que a ventilação não-invasiva é ainda uma terapia experimental para crianças com IRtA / INTRODUCTION: The non invasive ventilation consists of the application of positive pressure in the airway of the patient through masks and interfaces without the use of a traqueal cannula. The presence of the cannula in the trachea and other factors related to the conventional invasive ventilation is responsible for diverse complications. The use of the non invasive ventilation and the development of studies on the subject have increased in the last years, with the objective to prevent and to brighten up the complications of the invasive ventilation. In selected groups of adult patients use of non invasive ventilation provides effective respiratory support while avoiding the need for endotracheal intubation and mortality decrease. OBJECTIVES: 1) Describe the general aspects related to the use of the non invasive ventilation (interfaces, fans, ways, pressures, time of use and cares) in children and adolescents with acute respiratory insufficience. 2) Avaliar the efficacy and the effectiveness of the use of the non invasive ventilation in children and adolescents with acute respiratory insufficience. 3) Describe the complications of the non invasive ventilation in children and adolescents with acute respiratory insufficience. METHODOLOGY: The medology consisted of a systematic review of literature on non invasive ventilation. The research was performed using: Medline, Lilacs, Embase and Cochrane Collaboration in the period of 1966 to the May of 2006, using the following terms: non invasive ventilation, CPAP, BIPAP, acute respiratory failure, hipoxemia and hipercapnia. The outcomes evaluted were: necessity of endotracheal intubation, mortality, effect on the oxygenation and ventilation. RESULTS: Of the 120 publications founded, 11 were to analyse the eficacy of the non invasive ventilation in the treatment of acute respiratory failure in pediatric patients. Of the 11 clinical trials, one was systematic review, one was randomized clinical trial and six were case series, involving a total of 145 patients. A decrease in respiratory rate, heart rate and an improvment in oxigenation and ventilation were related in all patients. Only four patients (4/145) died. However, the majority of the studies did not have control group what it disabled an analysis of the causal relation enters the non invasive ventilation in study and the outcomes evaluated. CONCLUSIONS:Because the reduced number of randomizaded clinical trials, the current data suggest that the non invasive ventilation is still an experimental therapy for children with acute respiratory failure

The aim of this thesis was to elucidate the role of carbonic anhydrase (CA) in the modulation of central pH/CO2-sensitive fictive breathing (measured using in vitro brainstem-spinal cord preparations) in leopard frogs (Rana pipiens) following exposure to chronic hypercapnia (CHC) and chronic hypoxia (CH). CHC caused an augmentation in fictive breathing compared to the controls (normoxic normocapnic). Addition of acetazolamide (ACTZ), a cell-permeant CA inhibitor, to the superfusate reduced fictive breathing in the controls and abolished the CHC-induced augmentation of fictive breathing. ACTZ had no effect on preparations taken from frogs exposed to CH. Addition of bovine CA to the superfusate did not alter fictive breathing in any group, suggesting that the effects of ACTZ were due to inhibition of intracellular CA. Taken together, these results indicate that CA is involved in central pH/CO2 chemoreception and the CHC-induced increase in fictive breathing in the leopard frog.

The aim of this thesis was to elucidate the role of carbonic anhydrase (CA) in the modulation of central pH/CO2-sensitive fictive breathing (measured using in vitro brainstem-spinal cord preparations) in leopard frogs (Rana pipiens) following exposure to chronic hypercapnia (CHC) and chronic hypoxia (CH). CHC caused an augmentation in fictive breathing compared to the controls (normoxic normocapnic). Addition of acetazolamide (ACTZ), a cell-permeant CA inhibitor, to the superfusate reduced fictive breathing in the controls and abolished the CHC-induced augmentation of fictive breathing. ACTZ had no effect on preparations taken from frogs exposed to CH. Addition of bovine CA to the superfusate did not alter fictive breathing in any group, suggesting that the effects of ACTZ were due to inhibition of intracellular CA. Taken together, these results indicate that CA is involved in central pH/CO2 chemoreception and the CHC-induced increase in fictive breathing in the leopard frog.

Nitric oxide (NO) is an important regulator of pulmonary blood flow and attenuates hypoxic pulmonary vasoconstriction (HPV). Nitric oxide is synthesized enzymatically in a number of tissues, including the lungs, and can also be generated from reduction of nitrite during hypoxia and acidosis. Inhaled nitric oxide (INO) is a selective pulmonary vasodilator, with no effects on systemic arterial blood pressure due to inactivation by hemoglobin in the blood. INO has distant effects both within the lungs and in other organs, since NO can be transported to remote tissues bound to proteins, or as more stable molecules of nitrite and nitrate. In healthy pigs, INO causes vasoconstriction and down regulation of endogenous NO production in lung regions not reached by INO, and predominantly so in hypoxic lung regions, i.e. augmentation of HPV. In this thesis, distant effects of INO in pigs with endotoxemic- and lavage-induced lung injuries were studied. INO increased the NO production in lung regions not reached by INO in endotoxemic pigs, whereas endogenous NO production was unaffected in pigs with lavage-induced injury. Metabolic and/or hypercapnic acidosis frequently occurs in critically ill patients, but whether acidosis affects the endogenous pulmonary NO production is unclear. The regional NO production and blood flow in hyperoxic and hypoxic lung regions, were studied during metabolic and hypercapnic acidosis. Neither metabolic, nor hypercapnic acidosis changed the endogenous NO production in hyperoxic or hypoxic lung regions. Metabolic acidosis potentiated HPV, whereas hypercapnic acidosis transiently attenuated HPV. In conclusion, the present thesis has demonstrated that INO in experimental sepsis increases the endogenous NO production in lung regions not reached by INO, which may cause increased shunt and poor response to INO. This distant effect is not seen in lavage injuried lungs, an experimental model with less inflammation. Acidosis does not affect the endogenous pulmonary NO production in hyperoxic or hypoxic lung regions. Whereas metabolic acidosis potentiates HPV, hypercapnic acidosis transiently attenuates HPV, due to a combination of hypercapnia-induced increase in cardiac output and a probable vasodilating effect of the CO2-molecule.

Made available in DSpace on 2016-06-02T19:22:10Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Retido.pdf: 19733 bytes, checksum: 6aad255badc436a06364517de2344ab6 (MD5) Previous issue date: 2013-09-06 / Universidade Federal de Minas Gerais / The periaqueductal gray (PAG), a midbrain structure, is directly related to the modulation of survival behaviors and has direct projections to several central nuclei that are involved in breathing control, including the A5 cell group, nucleus of the solitary tract, rostral ventrolateral medulla, raphe nuclei among others. It also receives afferents from areas involved in the control of body temperature such as dorsal medial hypothalamus. Although it is already known that the PAG elicits ventilatory responses when stimulated, the neural circuits involved in this response are not fully elucidated. Therefore, this study explored the involvement of dorsal and ventral PAG on cardiorespiratory and thermal responses to normocapnia, hypercapnia and hypoxia. Thus, ibotenic acid (IBO) or vehicle (PBS, Sham group) was injected into the dPAG (dorsomedial/dorsolateral) or vPAG (lateral/ventrolateral) of male Wistar rats. Pulmonary ventilation (VE), mean arterial pressure (MAP), heart rate (HR) and body temperature (Tb) were measured in unanaesthetized rats during normocapnia normoxic, hypercapnic and hypoxic exposure (5, 15, 30 min, 7% CO2). The first set of experiments with hypercapnic challenge, IBO lesioning of the dPAG caused reduction of 31% of the respiratory response to CO2 (1094.3 ± 115 mL/Kg/min) compared with Sham (1589.5 ± 88.1 mL/Kg/min), whereas lesion of vPAG caused a decrease in 26% of hypercapnic hyperpnoea (1215.3 ± 108.6 mL/Kg/min) compared with Sham (1657.3 ± 173.9 mL/Kg/min). Basal VE, MAP, HR and Tb were not affected by dPAG or vPAG lesion. These results suggest that dPAG and vPAG exert an excitatory modulation of hypercapnic ventilatory response in rats but do not affect MAP, HR or Tb regulation in resting conditions or during hypercapnia. As to hypoxic challenge, lesions of 3.9 e 2.8% of dPAG and vPAG, respectivally, promoted by microinjection of 0.5 μL of IBO in dPAG and vPAG, did not change the cardioventilatory and thermal responses to hypoxia. The increase of the volume of injection of IBO to 1 μL caused 9.8% and 6.7% of dPAG and vPAG lesion, respectivally. Lesion of dPAG increased 67% the hypoxic ventilatory response (1730 ± 282.5 mL/Kg/min) compared to Shamp group (991.4 ± 194 mL/Kg/min), but lesion of vPAG did not change the cardiorespiratory and thermal responses to hypoxia. As observed with 0.5 μL of IBO, the increase of the size of dPAG and vPAG lesion did not affesct MAP, HR and Tb. In conclusion, dPAG neurons exert an inhibitory modulation of hypoxic respiratory. Additionally, the PAG does not appear to exert a tonic role on cardiovascular and thermal parameters during normoxia and hypoxic conditions. / A substância cinzenta periaquedutal (SCP), uma estrutura mesencefálica, está diretamente relacionada com a modulação de comportamentos de sobrevivência e possui projeções diretas para vários núcleos centrais que estão envolvidos no controle respiratório, dentre eles, o grupo celular A5, núcleo do trato solitário, bulbo ventrolateral rostral e núcleo da rafe entre outros. Também recebe aferências do hipotálamo dorso medial, região esta envolvida no controle da temperatura corporal. Embora, já seja conhecido que a SCP elicia respostas cardiorrespiratórias quando estimulada, os mecanismos modulatórios envolvidos ainda não estão totalmente elucidados. Sendo assim, o presente projeto teve como objetivos verificar a participação da SCP dorsal (dorsomedial/dorsolateral) e SCP ventral (lateral/ventrolateral) nas respostas cardiorrespiratórias e termorreguladoras frente à normocapnia normóxica, hipercapnia e hipóxia por meio da lesão química com ácido ibotênico. Assim, ácido ibotênico (IBO 0,5 μL) ou veículo (PBS 0,5 μL; Grupo Sham) foram injetados na SCP dorsal e ventral de ratos Wistar. Ventilação pulmonar (VE), pressão arterial média (PAM), frequência cardíaca (FC) e temperatura corporal (Tc) foram medidas em ratos não anestesiados durante normocapnia, hipercapnia e hipóxia aos 5, 15, 30 min. após exposição (7% CO2 ou 7% O2). A lesão na SCPd causou redução de 31% na resposta respiratória ao CO2 (1094,3 ± 115 mL/Kg/min) comparada ao grupo Sham (1589,5 ± 88,1 mL/Kg/min). Nos animais com lesão da SCPv ocorreu uma redução de 26% na resposta ventilatória ao CO2 (1215,3 ± 108,6 mL/Kg/min) comparada ao grupo Sham (1657,3 ± 173,9 mL/Kg/min). A ventilação basal, PAM, FC e Tc não foram afetadas pelas lesões na SCPd/SCPv. Os resultados sugerem que SCPd e SCPv exercem um papel excitatório na resposta ventilatória à hipercapnia em ratos, mas não afetam a PAM, FC e Tc em condições basais ou durante a hipercapnia. Em relação à hipóxia, lesões de 3,9 e 2,8% da SCPd e SCPv, respectivamente, promovidas pela injeção de 0,5 μL de ácido ibotênico não alteraram os parâmetros cardioventilatórios comparados aos controles. O aumento do volume de injeção de ácido ibotênico para 1 μL, promoveu lesão de 9,8% da SCPd e 6,7% da SCPv. O aumento da área lesada na SCPd promoveu um aumento de 67% (1730 ± 282,5 mL/Kg/min) na resposta ventilatória à hipóxia comparado ao grupo Sham (991,4 ± 194 mL/Kg/min) após 15 minutos de exposição. As lesões na SCPv não promoveram mudanças significativas na ventilação comparado ao controle. A ventilação basal, PAM, FC e Tc também não foram afetadas pelas lesões na SCPd/SCPv independente dos volumes testados. Estes resultados sugerem que apenas SCPd modula a resposta ventilatória exercendo um efeito inibitório durante a hipóxia. Adicionalmente, SCP não afeta a PAM, FC e Tc em condições basais ou durante a hipóxia.