O padrão respiratório é formado por 3 fases: inspiração, pós-inspiração, e expiração ativa. Os mecanismos neurais de controle respiratório são organizados por um sistema de neurônios localizados no bulbo. Evidências sugerem o envolvimento dos neurônios quimiossensíveis do núcleo retrotrapezóide (RTN) no controle da expiração ativa. Portanto, o objetivo desta dissertação foi esclarecer a existência de uma projeção do RTN para o a região que contém os neurônios pré-motores do grupamento respiratório ventrolateral caudal (cVRG), o fenótipo dos neurônios e os neurotransmissores envolvidos nessa projeção. Utilizaram-se ratos Wistar adultos, submetidos a procedimentos imunoistoquímicos e eletrofisiológicos. Os resultados mostraram evidências anatomofuncionais de projeções excitatórias da região do RTN para o cVRG. Esta projeção está ativa durante uma situação de hipercapnia, mas não envolve neurônios serotoninérgicos da rafe e tem pouco envolvimento dos neurônios quimiossensíveis do RTN. / The eupnoeic pattern of respiration consists of three phases: inspiration, post-inspiration and stage 2 of expiration (E2). The neural mechanisms for respiratory control are carefully organized by neuron system localized into the medulla oblongata and this system is highly sensitive to CO2. Evidences suggest the involvement of chemosensitive neurons of the retrotrapezoid nucleus (RTN) in the control of expiratory activity of the caudal ventral respiratory group (cVRG) (Janczewski e Feldman, 2006a). In this study, investigate the existence of a projection the RTN from cVRG, the phenotype of the neurons and the neurotransmitters involved in this projection. The experiments were performed in adult male Wistar rats, submitted to immunohistochemical and electrophysiological approaches. The results showed anatomofunctional evidences of excitatory projections from RTN to caudal ventral respiratory group region. This pathway is active during hypercapnia, has minimal involvement of Phox2b neurons of RTN and do not involve serotonergic neurons of raphe.

O núcleo retrotrapezóide (RTN) é uma região bulbar envolvida na respiração. Estudos prévios mostraram a presença de varicosidades catecolaminérgicas na região do RTN. O objetivo deste estudo foi investigar a fonte de catecolaminas e os efeitos promovidos pela ativação dos receptores adrenérgicos no RTN. Uma densa projeção neuronal do grupamento A7 para o RTN foi revelada usando o traçador retrógrado Fluorogold. Foi registrada a atividade eletromiográfica do diafragma (DiaEMG) e do abdominal (AbdEMG) de ratos Wistar anestesiados. A injeção de noradrenalina promoveu uma inibição da DiaEMG, sem alterar a AbdEMG; este efeito foi atenuado pela injeção prévia de ioimbina e não foi afetado pela injeção de prazosina e propranolol no RTN. A injeção de fenilefrina no RTN aumentou a DiaEMG e gerou AbdEMG; estes efeitos foram bloqueados por injeções prévias de prazosina no RTN. Os resultados deste estudo suportam a ideia de que o RTN recebe projeções adrenérgicas da ponte que modula a atividade dos neurônios do RTN por meio da ativação dos receptores adrenérgicos α -1 e α- 2. / The retrotrapezoid nucleus (RTN) is a medulla region involved in breathing. Previous studies showed the presence of catecholaminergic varicosities in the RTN region. The aim of this study was to investigate the source of cathecolamines and the effects produced by the activation of adrenergic receptors in the RTN. A dense neuronal projection from A7 to RTN was revealed using retrograde tracer FluorGold. In anaesthetized male Wistar rats, diaphragm (DiaEMG) and abdominal (AbdEMG) muscle activities were recorded. Injection of noradrenaline produced an inhibition of DiaEMG, but did not change AbdEMG; These effects was attenuated by pre-injection of yohimbine and were not affect by injection of prazosin and propranolol into the RTN. Injection of phenilephrine into the RTN increased DiaEMG and was also able to generate AbdEMG; these responses were eliminated by pre-injections of into the RTN. These results support the idea that RTN has pontine adrenergic inputs that modulate RTN neurons activity through activation of &#945 - 1 and - &#945 -2 adrenergic receptors.

O núcleo retrotrapezóide (RTN) é uma região bulbar envolvida na respiração. Estudos prévios mostraram a presença de varicosidades catecolaminérgicas na região do RTN. O objetivo deste estudo foi investigar a fonte de catecolaminas e os efeitos promovidos pela ativação dos receptores adrenérgicos no RTN. Uma densa projeção neuronal do grupamento A7 para o RTN foi revelada usando o traçador retrógrado Fluorogold. Foi registrada a atividade eletromiográfica do diafragma (DiaEMG) e do abdominal (AbdEMG) de ratos Wistar anestesiados. A injeção de noradrenalina promoveu uma inibição da DiaEMG, sem alterar a AbdEMG; este efeito foi atenuado pela injeção prévia de ioimbina e não foi afetado pela injeção de prazosina e propranolol no RTN. A injeção de fenilefrina no RTN aumentou a DiaEMG e gerou AbdEMG; estes efeitos foram bloqueados por injeções prévias de prazosina no RTN. Os resultados deste estudo suportam a ideia de que o RTN recebe projeções adrenérgicas da ponte que modula a atividade dos neurônios do RTN por meio da ativação dos receptores adrenérgicos α -1 e α- 2. / The retrotrapezoid nucleus (RTN) is a medulla region involved in breathing. Previous studies showed the presence of catecholaminergic varicosities in the RTN region. The aim of this study was to investigate the source of cathecolamines and the effects produced by the activation of adrenergic receptors in the RTN. A dense neuronal projection from A7 to RTN was revealed using retrograde tracer FluorGold. In anaesthetized male Wistar rats, diaphragm (DiaEMG) and abdominal (AbdEMG) muscle activities were recorded. Injection of noradrenaline produced an inhibition of DiaEMG, but did not change AbdEMG; These effects was attenuated by pre-injection of yohimbine and were not affect by injection of prazosin and propranolol into the RTN. Injection of phenilephrine into the RTN increased DiaEMG and was also able to generate AbdEMG; these responses were eliminated by pre-injections of into the RTN. These results support the idea that RTN has pontine adrenergic inputs that modulate RTN neurons activity through activation of &#945 - 1 and - &#945 -2 adrenergic receptors.

O padrão respiratório é formado por 3 fases: inspiração, pós-inspiração, e expiração ativa. Os mecanismos neurais de controle respiratório são organizados por um sistema de neurônios localizados no bulbo. Evidências sugerem o envolvimento dos neurônios quimiossensíveis do núcleo retrotrapezóide (RTN) no controle da expiração ativa. Portanto, o objetivo desta dissertação foi esclarecer a existência de uma projeção do RTN para o a região que contém os neurônios pré-motores do grupamento respiratório ventrolateral caudal (cVRG), o fenótipo dos neurônios e os neurotransmissores envolvidos nessa projeção. Utilizaram-se ratos Wistar adultos, submetidos a procedimentos imunoistoquímicos e eletrofisiológicos. Os resultados mostraram evidências anatomofuncionais de projeções excitatórias da região do RTN para o cVRG. Esta projeção está ativa durante uma situação de hipercapnia, mas não envolve neurônios serotoninérgicos da rafe e tem pouco envolvimento dos neurônios quimiossensíveis do RTN. / The eupnoeic pattern of respiration consists of three phases: inspiration, post-inspiration and stage 2 of expiration (E2). The neural mechanisms for respiratory control are carefully organized by neuron system localized into the medulla oblongata and this system is highly sensitive to CO2. Evidences suggest the involvement of chemosensitive neurons of the retrotrapezoid nucleus (RTN) in the control of expiratory activity of the caudal ventral respiratory group (cVRG) (Janczewski e Feldman, 2006a). In this study, investigate the existence of a projection the RTN from cVRG, the phenotype of the neurons and the neurotransmitters involved in this projection. The experiments were performed in adult male Wistar rats, submitted to immunohistochemical and electrophysiological approaches. The results showed anatomofunctional evidences of excitatory projections from RTN to caudal ventral respiratory group region. This pathway is active during hypercapnia, has minimal involvement of Phox2b neurons of RTN and do not involve serotonergic neurons of raphe.

A doença de Parkinson (DP) é uma desordem neurodegenerativa caracterizada clinicamente por tremor, rigidez, acinesia (ou bradicinesia) e instabilidade postural. Patofisiologicamente, a DP é classificada como uma sinucleinopatia associada à perda de neurônios dopaminérgicos na substância negra (SN), mas outros neurônios do tronco encefálico podem estar degenerados na DP, contribuindo não só para as alterações motoras, mas também não motoras observadas. Dentre as alterações não motoras, as alterações respiratórias estão presentes tais como obstrução das vias aéreas superiores, pneumonia e ainda a apnéia obstrutiva do sono uma das principais causas de morte na DP. Os mecanismos que levam à degeneração de neurônios envolvidos no controle respiratório ainda não estão bem esclarecidos, mas dados recentes do nosso laboratório mostraram que no modelo de DP induzido pela injeção no caudado-putâmen (CPu) de 6-hidroxidopamina (6-OHDA), um agente neurotóxico seletivo para células catecolaminérgicas, observou-se intensa redução na frequência respiratória e ventilação basais e induzidas pela ativação do quimiorreflexo central por hipercapnia. Além disso, observou-se também intensa redução do número de neurônios bulbares envolvidos no controle neural da respiração, como os neurônios Phox2b+ da região do núcleo retrotrapezóide (RTN), que estão envolvidos com a inspiração e o quimiorreflexo central. Dessa forma, o objetivo do presente trabalho foi investigar se a existência de uma via entre os neurônios da SN e do RTN poderia ser responsável por essa neurodegeneração. Realizamos injeções de traçadores anterógrados e retrógrados na SN e no RTN de ratos para verificar a existência de projeções diretas entre essas regiões, entretanto observamos que não há projeções diretas entre a SN e o RTN, mas há projeções indiretas entre essas duas regiões, utilizando a Substância Cinzenta Periaquedutal (PAG) como região intermediária. Além disso, observamos que no modelo de DP induzido pela injeção bilateral de 6-OHDA no CPu ocorre uma redução no número de varicosidades catecolaminérgicas na PAG e de neurônios que são ativados pelo quimiorreflexo central que se projetam da PAG para o RTN. Nossos experimentos eletrofisiológicos mostraram que a inibição bilateral da PAG pela injeção de muscimol não gera alterações respiratórias basais como ocorre no modelo da DP; entretanto, nesses animais, pudemos também observar, apesar de ser menor do que ocorre com animais submetidos ao modelo da DP, inibição de alterações respiratórias induzidas por hipercapnia. Nossos dados anatômicos mostraram que a comunicação entre os neurônios da SN e do RTN envolve neurônios da PAG e que essa via pode estar reduzida no modelo da DP, o que pode contribuir para a redução de neurônios do RTN; e que a redução neuronal desta via pode alterar as respostas respiratórias frente à ativação do quimiorreflexo central. / Parkinson\'s disease (PD) is a neurodegenerative disorder characterized clinically by tremor, rigidity, akinesia (or bradykinesia) and postural instability. Pathophysiologically, PD is classified as a synucleinopathy predominantly associated with loss of dopaminergic neurons in the substantia nigra (SN), but other brainstem neurons may also be degenerate in PD, contributing not only to the motor but also non-motor alterations observed in this pathology. Among the non-motor changes observed respiratory changes are present and can be characterized as upper airway obstruction, pneumonia and obstructive sleep apnea are one of the main causes of death in PD. The mechanisms that lead to the degeneration of neurons involved in respiratory control are still not well understood but data in the literature have demonstrated the loss of receptors in a region considered to be the respiratory rate generator in postmortem brains of humans. In the model animal DP of 6-hydroxydopamine (6-OHDA), a selective neurotoxic agent for catecholaminergic cells, there was an intense reduction in basal respiratory rate and ventilation, in addition to a intense reduction of neurons involved in neural control of breathing: Phox2b+ neurons in the retrotrapezoid nucleus (RTN) region. Thus, the aim of the present study was to investigate whether the existence of a pathway between SN and RTN neurons could be responsible for this bulbar neurodegeneration. We performed experiments using the injection of anterograde and retrograde tracers in the SN and the RTN to verify the existence of direct projections between these regions in rats. However, our results showed that there are no direct projections between the SN and the RTN, but there are indirect projections between these two regions, using Periaquedutal Gray Substance (PAG) as the intermediate region. In addition, we observed that in the PD model induced by the bilateral injection of 6-OHDA in CPu, a reduction of the projections PAG neurons for RTN and that are activated by the central chemoreflex. Our electrophysiological experiments have shown that in the 6-OHDA PD model there is a reduction of the cardiorespiratory responses induced by the activation of the central chemoreflex, since the bilateral inhibition of the PG of control animals does not alter these cardiorespiratory responses. Therefore, our anatomical results showed that the communication between SN and RTN neurons involves PAG neurons and that this pathway may be reduced in the PD model, which may contribute to the reduction of RTN neurons; and that the neuronal reduction of this pathway may alter respiratory responses to activation of the central chemoreflex.

Quimioreceptores centrais (QC) e periféricos (QP) são células especializadas em detectar alterações de CO2, O2 e H+, e promover ajustes na ventilação e pressão arterial via sistema nervoso central. Avaliamos aqui a ação da sinalização purinérgica em áreas que apresentam essa propriedade (RTN, C1, NTScom e RPa) durante as respostas cardiorrespiratórias promovidas pela ativação dos quimiorreceptores, e a possível participação de astrócitos. Encontramos evidências que receptores P2 modulam a resposta de QC no RTN, enquanto que receptores P2Y1 e receptores glutamatérgicos, modulam a resposta de QP no C1, e que a sinalização purinérgica na região do NTScom ou na região RPa não contribui para resposta de QC. A manipulação farmacológica de astrócitos do RTN com fluorocitrato, mas não da região do NTScom e RPa, produz alterações respiratórias via receptores P2. Nossos achados evidenciam a importância e contribuem para descriminação dos mecanismos de ação da sinalização purinérgica na região bulbo ventrolateral rostral durante a ativação QC e QP. / Central (CC) and peripherals (PC) chemoreceptors are specialized cells to detect changes in CO2, O2 and H+, and produce adjustments in ventilation and blood pressure via the central nervous system. Here we evaluate the action of purinergic signaling in areas with this property (RTN, C1, commNTS, RPA) during the cardiorespiratory responses elicited by activation of chemoreceptors, and a possible role of astrocytes. We found evidence that P2 receptors modulate CC responses in RTN, while P2Y1 and glutamate receptors modulate PC responses in C1, and that the purinergic signaling in the RPa and commNTS region does not contribute to CC responses. The pharmacological manipulation of the RTN astrocytes, but not commNTS or RPa, with fluorocitrate produces respiratory changes via P2 receptors. Our findings show the importance and contribute to discrimination of the mechanisms of purinergic signaling in the rostral ventrolateral medulla during CC and PC activation.

O padrão respiratório é dividido em 4 fases: pré-inspiração (PrI), inspiração (I), pós-inspiração ou fase 1 da expiração (PI/E1) e a expiração ativa (E2), que são moduladas por áreas encefálicas. Diante disso, o objetivo do presente estudo foi verificar o envolvimento dessa região no controle da atividade PrI e PI em ratos Wistar adultos (270-320 g, n = 5/grupo). Foram registradas a pressão arterial média (PAM), atividade eletromiográfica dos músculos genioglosso (GGEMG), diafragma (DiaEMG) e abdominal (AbdEMG) e a atividade elétrica do nervo vago em ratos ventilados artificialmente e anestesiados com uretano. A injeção unilateral de NMDA (5 pmol/50 nl) no pFRG/RTN de animais anestesiados foi capaz de promover um aumento da PAM (13 ± 6 mmHg), da atividade elétrica dos músculos GGEMG (21 ± 3%), do DiaEMG (25 ± 5%), além de gerar a atividade expiratória observada no registro da atividade do AbdEMG. Adicionalmente, a estimulação do pFRG/RTN promoveu um aumento da atividade pós-inspiratória (57 ± 9%). A injeção bilateral de muscimol na região de KF eliminou a atividade do GGEMG (2 ± 2%), mas apenas reduziu a atividade do DiaEMG (12 ± 2%) e do AbdEMG (111 ± 13%) induzida pela injeção de NMDA no RTN. Além disso, a inibição da região do KF foi capaz de eliminar o aumento da atividade do GGEMG (6 ± 4 vs. salina: 47 ± 9%) após a hipercapnia (10% CO2). A injeção de muscimol no KF apenas reduziu a atividade do DiaEMG (25 ± 6 vs. salina: 43 ± 8%) e a atividade do AbdEMG (213 ± 23 vs. salina: 335 ± 18%) induzidas pela hipercapnia. Nossos resultados mostram que a região do pFRG/RTN, além de estar envolvida no controle da atividade I e E2, tem uma participação na geração da atividade pré e pós-inspiratória e que essas respostas respiratórias são moduladas pela atividade de KF. / Breathing pattern is divided into 4 phases: pre-inspiration (PrI), inspiration (I), post-inspiration or first phase of expiration (PI/E1) and the active expiration (E2), and this phases are controlled by the central nervous system . Thus, the aim of this study was to investigate the involvement of this region in the control of PrI and PI activity in adult male Wistar rats (270-320 g, n = 5/group). Mean arterial pressure (MAP), the electromyographic activity of the genioglossus muscles (GGEMG), diaphragm (DiaEMG) and abdominal (AbdEMG) and the electrical activity of the vagus nerve were recorded in rats artificially ventilated and urethane anesthetized. Unilateral injection of NMDA (5 pmol/50 nl) in the pFRG/RTN of anesthetized animals was able to produce an increase in MAP (13 ± 6 mmHg), GGEMG (21 ± 3%), DiaEMG (25 ± 5%), and elicit an expiratory activity in the AbdEMG. In addition, pFRG/RTN stimulation increase post-inspiratory activity (57 ± 9%). Bilateral injection of muscimol (100 pmol/50 nl) into the KF eliminated the GGEMG (2 ± 2%), but only reduced the DiaEMG (12 ± 2%) and AbdEMG (111 ± 13%) induced by NMDA injection into the pFRG/RTN. Muscimol bilaterally into the KF was able to eliminate GGEMG (6 ± 4 vs. saline: 47 ± 9%) after hypercapnia (10% CO2). Muscimol into the KF reduced the DiaEMG (25 ± 6 vs. saline: 43 ± 8%) and AbdEMG (213 ± 23 vs. saline: 335 ± 18%) produced by hypercapnia. The results of the present study showed for the first time that the pFRG/RTN region it is not only involved in the control of inspiration and expiration, but shows to have a role in the pre- and post-inspiratory activity. Moreover, our work also presents evidence that these respiratory responses are modulated by KF network.

O padrão respiratório é dividido em 4 fases: pré-inspiração (PrI), inspiração (I), pós-inspiração ou fase 1 da expiração (PI/E1) e a expiração ativa (E2), que são moduladas por áreas encefálicas. Diante disso, o objetivo do presente estudo foi verificar o envolvimento dessa região no controle da atividade PrI e PI em ratos Wistar adultos (270-320 g, n = 5/grupo). Foram registradas a pressão arterial média (PAM), atividade eletromiográfica dos músculos genioglosso (GGEMG), diafragma (DiaEMG) e abdominal (AbdEMG) e a atividade elétrica do nervo vago em ratos ventilados artificialmente e anestesiados com uretano. A injeção unilateral de NMDA (5 pmol/50 nl) no pFRG/RTN de animais anestesiados foi capaz de promover um aumento da PAM (13 ± 6 mmHg), da atividade elétrica dos músculos GGEMG (21 ± 3%), do DiaEMG (25 ± 5%), além de gerar a atividade expiratória observada no registro da atividade do AbdEMG. Adicionalmente, a estimulação do pFRG/RTN promoveu um aumento da atividade pós-inspiratória (57 ± 9%). A injeção bilateral de muscimol na região de KF eliminou a atividade do GGEMG (2 ± 2%), mas apenas reduziu a atividade do DiaEMG (12 ± 2%) e do AbdEMG (111 ± 13%) induzida pela injeção de NMDA no RTN. Além disso, a inibição da região do KF foi capaz de eliminar o aumento da atividade do GGEMG (6 ± 4 vs. salina: 47 ± 9%) após a hipercapnia (10% CO2). A injeção de muscimol no KF apenas reduziu a atividade do DiaEMG (25 ± 6 vs. salina: 43 ± 8%) e a atividade do AbdEMG (213 ± 23 vs. salina: 335 ± 18%) induzidas pela hipercapnia. Nossos resultados mostram que a região do pFRG/RTN, além de estar envolvida no controle da atividade I e E2, tem uma participação na geração da atividade pré e pós-inspiratória e que essas respostas respiratórias são moduladas pela atividade de KF. / Breathing pattern is divided into 4 phases: pre-inspiration (PrI), inspiration (I), post-inspiration or first phase of expiration (PI/E1) and the active expiration (E2), and this phases are controlled by the central nervous system . Thus, the aim of this study was to investigate the involvement of this region in the control of PrI and PI activity in adult male Wistar rats (270-320 g, n = 5/group). Mean arterial pressure (MAP), the electromyographic activity of the genioglossus muscles (GGEMG), diaphragm (DiaEMG) and abdominal (AbdEMG) and the electrical activity of the vagus nerve were recorded in rats artificially ventilated and urethane anesthetized. Unilateral injection of NMDA (5 pmol/50 nl) in the pFRG/RTN of anesthetized animals was able to produce an increase in MAP (13 ± 6 mmHg), GGEMG (21 ± 3%), DiaEMG (25 ± 5%), and elicit an expiratory activity in the AbdEMG. In addition, pFRG/RTN stimulation increase post-inspiratory activity (57 ± 9%). Bilateral injection of muscimol (100 pmol/50 nl) into the KF eliminated the GGEMG (2 ± 2%), but only reduced the DiaEMG (12 ± 2%) and AbdEMG (111 ± 13%) induced by NMDA injection into the pFRG/RTN. Muscimol bilaterally into the KF was able to eliminate GGEMG (6 ± 4 vs. saline: 47 ± 9%) after hypercapnia (10% CO2). Muscimol into the KF reduced the DiaEMG (25 ± 6 vs. saline: 43 ± 8%) and AbdEMG (213 ± 23 vs. saline: 335 ± 18%) produced by hypercapnia. The results of the present study showed for the first time that the pFRG/RTN region it is not only involved in the control of inspiration and expiration, but shows to have a role in the pre- and post-inspiratory activity. Moreover, our work also presents evidence that these respiratory responses are modulated by KF network.

Quimioreceptores centrais (QC) e periféricos (QP) são células especializadas em detectar alterações de CO2, O2 e H+, e promover ajustes na ventilação e pressão arterial via sistema nervoso central. Avaliamos aqui a ação da sinalização purinérgica em áreas que apresentam essa propriedade (RTN, C1, NTScom e RPa) durante as respostas cardiorrespiratórias promovidas pela ativação dos quimiorreceptores, e a possível participação de astrócitos. Encontramos evidências que receptores P2 modulam a resposta de QC no RTN, enquanto que receptores P2Y1 e receptores glutamatérgicos, modulam a resposta de QP no C1, e que a sinalização purinérgica na região do NTScom ou na região RPa não contribui para resposta de QC. A manipulação farmacológica de astrócitos do RTN com fluorocitrato, mas não da região do NTScom e RPa, produz alterações respiratórias via receptores P2. Nossos achados evidenciam a importância e contribuem para descriminação dos mecanismos de ação da sinalização purinérgica na região bulbo ventrolateral rostral durante a ativação QC e QP. / Central (CC) and peripherals (PC) chemoreceptors are specialized cells to detect changes in CO2, O2 and H+, and produce adjustments in ventilation and blood pressure via the central nervous system. Here we evaluate the action of purinergic signaling in areas with this property (RTN, C1, commNTS, RPA) during the cardiorespiratory responses elicited by activation of chemoreceptors, and a possible role of astrocytes. We found evidence that P2 receptors modulate CC responses in RTN, while P2Y1 and glutamate receptors modulate PC responses in C1, and that the purinergic signaling in the RPa and commNTS region does not contribute to CC responses. The pharmacological manipulation of the RTN astrocytes, but not commNTS or RPa, with fluorocitrate produces respiratory changes via P2 receptors. Our findings show the importance and contribute to discrimination of the mechanisms of purinergic signaling in the rostral ventrolateral medulla during CC and PC activation.