Made available in DSpace on 2015-03-04T18:57:36Z (GMT). No. of bitstreams: 1 bulant.pdf: 14030619 bytes, checksum: 7bdeb54a02eeadbb90a53496f04a524c (MD5) Previous issue date: 2013-02-26 / This work focuses on tomographic reconstruction and three-dimensional arterial structures segmentation problems, understanding both as fundamentals modules of patient specific-based cardiovascular modeling. Is in this context where the possibility of improving information quality contained in medical images, by means of more accurate reconstruction methods, is of interest because of its impact on segmentation algorithm precision, allowing the construction of more realistic vessel geometrical models. Specifically, in this work, we study the reconstruction from projection inverse problem based on the classic simplified model for x-ray interaction, using the Radon transform, in two and three dimensions with different acquisition geometries. Then, we present the standard methods, which are based on analytic inversion of the Radon transform in the form of back-projection. An iterative reconstruction method based on sensitivity analysis, was studied and adapted to work in a parallel and matrix-free form. In addition, a novel reconstruction method, with foundations given by the theoretical framework of variational formulations, is developed. In view of the characteristics of the methodology, the computational implementation is carried out following a distributed computing paradigm on top of a matrix-free form version of the method. We perform parameter sensitivity analysis for each method, and a quantitative comparative analysis among them, using the well known Shepp-Logan head phantom, is also presented. Some preliminary reconstruction studies with real data are presented. In the context of medical image segmentation, we explore two alternatives for arterial structures segmentation from three dimension images acquired on three-Dimensional Rotational Angiography and Computed Tomography Angiography clinical studies. The first methodology is based on a simple seeded region growing algorithm, combined with thresholding and anisotropic diffusion techniques. The second pipeline uses a Level Set approach, initialized with the colliding fronts algorithm. Now days, Level Set methods variants are gaining popularity for vessel segmentation problems. In this work, we present a qualitative comparison by segmenting a numerical phantom, as well as segmenting arterial structures on different anatomical regions of the head and neck. At last, we present some recommendations for method and parameter choosing, as a function of the anatomical region. / Este trabalho foca-se nos problemas da reconstrução tomográfica e da segmentação de estruturas arteriais em três dimensões, entendendo ambos como blocos fundamentais na modelagem do sistema cardiovascular humano orientada a pacientes específicos. Dentro deste contexto, a possibilidade de melhorar a qualidade das informações contidas nas imagens médicas realizadas em estudos clínicos via métodos de reconstrução mais precisos torna-se atraente porque impacta diretamente na acurácia das técnicas de segmentação, e permite a construção de modelos geométricos mais próximos à realidade. Especificamente, neste trabalho, o problema inverso de reconstrução a partir de projeções é estudado empregando o modelo simplificado clássico, via a transformada de Radon, para duas e três dimensões com diferentes geometrias de amostragem. Logo, os métodos de resolução padrão baseados na inversão analítica desta transformada em forma de back-projection foram estudados. Um método iterativo baseado em análise de sensibilidade, denominado aqui como método baseado no gradiente topológico, foi estudado e adaptado para funcionar com um esquema matrix-free em paralelo. Em seguida, um novo método com fundamentos na teoria de formulações variacionais é desenvolvido. Devido às características do método, o mesmo é implementado computacionalmente empregando paralelismo e um formato matrix-free. Um estudo quantitativo sobre os parâmetros de cada método é fornecido, assim como também um estudo comparativo entre todos eles usando o amplamente difundido fantasma de Shepp-Logan. Por fim, estudos preliminares com projeções de estudos de angiografias rotacionais tridimensionais são apresentados. No contexto da segmentação de imagens médicas, duas alternativas são apresentadas para segmentar estruturas arteriais a partir de imagens tridimensionais provenientes de estudos de angiografia rotacional e tomográfica. A primeira metodologia baseia-se num enfoque simples de crescimento de região, combinado com thresholding e suavizado anisotrópico. A segunda metodologia utiliza um enfoque de Level Set, inicializado por uma técnica denominada colliding fronts. Na atualidade diversas variantes do método de Level Set têm ganhado popularidade na segmentação de estruturas arteriais. Neste trabalho comparam-se qualitativamente ambas alternativas com um fantasma numérico, e na segmentação de estruturas arteriais presentes em imagens médicas localizadas em diversas regiões anatômicas. Por fim, recomendações sobre o método mais conveniente a ser utilizado em cada região junto com valores para os parâmetros são fornecidos.

Made available in DSpace on 2015-03-04T18:57:51Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Thesis_Golbert_2013.pdf: 18646737 bytes, checksum: 7adc57aa9e06e2477c908c15f1f9afb8 (MD5) Previous issue date: 2013-04-29 / O objetivo deste trabalho é estudar a modelagem do escoamento de fluidos incompressíveis, visando modelar a hemodinâmica presente no sistema cardiovascular humano. Para tanto, vamos usar método de lattice Boltzmann (LBM), baseado na cinética mesoscópica, que permite simular o comportamento macro-contínuo da dinâmica de fluidos. Acoplado a este método, será usado um método de fronteira imersa para modelar as interações entre fluido e estrutura (como ocorre entre o sangue e a parede arterial). Ainda, visando a modelagem de condições fisiológicas realistas, será empregada uma abordagem de acoplamento de modelos dimensionalmente heterogêneos. Para isto serão desenvolvidos algoritmos para acoplar o LBM com um método de diferenças finitas, para a modelagem unidimensional do escoamento de sangue em vasos deformáveis. Serão detalhados diversos aspectos e desenvolvimentos teóricos dos métodos introduzidos e faremos estudos de caráter numérico, através de simulações de problemas estacionários e transientes, cujas características são similares às encontradas na modelagem do escoamento sanguíneo em artérias. Visando prover técnicas e orientações para a modelagem do escoamento sanguíneo no sistema arterial em regime fisiológico de forma acurada e computacionalmente eficiente por meio do uso do LBM.

Introdução: Em ambientes urbanos, a exaustão dos carros a diesel é uma importante fonte de partículas e gases que afetam diretamente a saúde das pessoas. Como a adição do biodiesel ao diesel é recente, torna-se necessário avaliar o perfil toxicológico dessas emissões e os possíveis efeitos adversos a saúde. Além do mais, a concentração dos poluentes atmosféricos e sua composição físico-química sofrem influências diretas das condições meteorológicas. Esse estudo tem como foco avaliar o perfil toxicológico dos poluentes primários (emitidos diretamente da fonte) e secundários (gerados a partir das condições atmosféricas) por meio de dois estudos. Objetivos: (Estudo I) Avaliar a exposição aguda da exaustão do diesel e biodiesel no perfil inflamatório pulmonar e sistêmico; (Estudo II) Avaliar se a exposição aguda a baixos níveis de partículas ambientais concentradas (PACs) promovem efeitos cardiopulmonares e sistêmicos; e se a magnitude dessas alterações observadas é influenciada pelos períodos (frio/seco e quente/úmido). Métodos: (Estudo I) Camundongos Balb/C foram expostos ao ar filtrado (AF) e a duas concentrações de MP2,5 (600 e 1200 ?g/m3) tanto da exaustão do combustível diesel (D) quanto do biodiesel (BD). As emissões dos poluentes (MP2,5, NO e NO2), temperatura e umidade foram monitorados em tempo real. Os registros da variabilidade da frequência cardíaca (VFC), frequência cardíaca (FC) e da pressão arterial (PA) foram obtidas 30 minutos após a exposição. Após 24 horas os animais foram eutanasiados e foram coletados o lavado broncoalveolar (LBA), o pulmão, o sangue e a medula óssea para avaliar a inflamação pulmonar e sistêmica. A expressão das citocinas (ET-Ar, ET-Br, INOs, ISO, VCAM, IL-8) foram analisadas nos vasos peribronquiolares e no epitélio brônquico. (Estudo II) Camundongos Balb/C foram expostos ao ar filtrado e as PACs na concentração de 200 ?g/m3 geradas no período frio/seco e quente/úmido. A hiperresponsividade pulmonar, VFC, FC, PA foram mensurados 30 minutos após a exposição. Após 24 horas, os animais foram eutanasiados e foram coletados o pulmão e o sangue para avaliar a inflamação pulmonar e sistêmica. Resultados: (Estudo I) As emissões do NO e NO2 foram maiores na exaustão do biodiesel comparado ao diesel. Houve aumento da VFC no BD600, D600 e D1200 comparado ao AF, já a PA reduziu no D1200 comparado ao AF. Houve aumento dos eritrócitos, hematócrito, RDW-SD e reticulócitos no BD1200 e D1200 comparado ao AF; aumento dos eritrócitos, RDW-SD e linfócitos no D600 comparado ao AF; e redução do MCHC no BD1200 e D1200 comparado ao AF. No LBA e na histologia pulmonar foram evidenciados aumento dos neutrófilos no BD600 comparado ao AF. Nos vasos peribronquiolares, houve aumento da expressão da ET-Ar e ET-Br no BD600 comparado ao AF. No epitélio brônquico, houve aumento da expressão da ET-Br no BD600, BD1200, D600 e D1200 comparado ao AF, aumento do VCAM no BD1200 e D600 comparado ao AF. (Estudo II) As PACs geradas nos períodos frio/seco e quente/úmido, induziram alterações nos parâmetros sanguíneos e inflamação pulmonar. PACs geradas no período frio/seco reduziram o volume corpuscular médio (VCM) e elevaram os eritrócitos, hemoglobina, MCHC e o RDW-CV comparado ao AF, no parênquima pulmonar houve um influxo de neutrófilos. Similarmente, as PACs geradas no período quente/úmido reduziram o VCM e elevaram os eritrócitos, hemoglobina, hematócrito e RDW-CV comparado ao AF. Conclusão: A exposição ao biodiesel causou inflamação pulmonar, broncoconstrição dos vasos peribronquiolares e do epitélio brônquico; já a exposição ao diesel desencadeou uma inflamação sistêmica, aumento do estímulo parassimpático e broncoconstrição do epitélio brônquico. Curtas exposições a baixos níveis de PACs induziram modesta, porém, significante inflamação pulmonar e alterações nos parâmetros sanguíneos. Em adição, nossos dados suportam o conceito de que alterações nas condições climáticas modificam levemente a toxicidade das partículas, já que a dose administrada de PACs geradas durante o período frio/seco produziram uma resposta mais exacerbada / Background: In urban environments, the exhaust of diesel cars is an important source of particles and gases that directly affect people\'s health. As the addition of biodiesel to diesel is recent, it is necessary to evaluate the toxicological profile of these emissions and the possible adverse health effects. Moreover, the concentration of air pollutants and their physico-chemical composition suffer direct influences of weather conditions. This study aims to evaluate the toxicological profile of primary pollutants (emitted directly from the source) and secondary (generated from the weather conditions) through two studies. Objectives: (Study I) Evaluate the acute exposure of diesel and biodiesel exhaust in pulmonary and systemic inflammatory profile. (Study II) Evaluated whether acute exposure to low levels of concentrated ambient particles (CAPs) promotes cardiopulmonary and systemic effects; and whether the magnitude of these observed changes is influenced by periods (cold/dry and warm/humid). Methods: (Study I) Balb/C mice were exposed for two hours to filtered air (FA) and two doses (600 and 1200 ?g/m3) of both diesel (D) and biodiesel (BD) fuels. The PM2.5, NO, and NO2 concentrations, air temperature and humidity were monitored in real time. HRV (time and frequency domain), HR and BP parameters were collected after 30 minutes of exposure. After 24 hours were available the bronchoalveolar lavage (BALf), lung histology, blood and bone marrow for pulmonar and systemic inflammation analysis. The cytokines expression (ET-Ar, ET-Br, INOs, ISO, VCAM, IL-8) were available on peribronchiolar vessels and bronchial epithelium. (Study II) Balb/C mice were exposed to 200 ?g/m3 to concentrated ambient particles (CAPs) and filtered air (FA) in cold/dry and warm/humid periods. Lung hyper-responsiveness, heart rate, heart rate variability and blood pressure were evaluated 30 minutes after the exposures. After 24 hours, blood and tissue sampling were performed. Results: (Study I) Emissions of NO and NO2 were higher in the biodiesel compared to diesel oil exhaust. There was an increase in HRV for the BD600, D600 and D1200 compared to FA, already BP reduced the D1200 compared to FA. There was an increase on the erythrocytes, hematocrit, RDW-SD and reticulocytes in BD1200 and D1200 compared to FA; increase in erythrocytes, lymphocytes and RDW-SD on D600 compared to FA; and reduction of MCHC in BD1200 and D1200 compared to FA. BAL and lung histology was evidenced an increase on the neutrophils BD600 compared to FA. In peribronchiolar vessels there was increased of the expression on ET-Ar and ET-Br on the BD600 compared to FA. In the bronchial epithelium there was increased expression of ET-Br in BD600, BD1200, D600 and D1200 compared to FA, increased VCAM on the BD1200 and D600 compared to FA. (Study II) CAPs generated during both periods (warm/humid and cold/dry) induced alterations in red blood cells and lung inflammation. CAPs during the cold/dry period reduced the mean corpuscular volume (MCV) levels and increased erythrocytes, hemoglobin, mean corpuscular hemoglobin concentration (MCHC) and red cell distribution width coefficient variation (RDW-CV) levels compared to the FA group. Similarly, CAPs during the warm/humid period decreased MCV levels and increased erythrocytes, hemoglobin, haematocrit and RDW-CV levels compared to the FA group. CAPs during the cold/dry period increased the influx of neutrophils in the alveolar parenchyma. No differences were obtained on vasoconstrictors of pulmonary vessels. Conclusion: The exposure to biodiesel caused lung inflammation, bronchoconstriction of the peribronchiolar vessels and bronchial epithelium; already the exposure of the diesel caused systemic inflammation, increased of the parasympathetic stimulation and bronchoconstriction of the bronchial epithelium. Short-term exposures to low concentrations of CAPs elicited modest but significant pulmonary inflammation and, into a lesser extent, changes in blood parameters. In addition, our data support the concept that changes in climate conditions modify slightly particle toxicity, since equivalent doses of CAPS of the cold/dry period produced a more exacerbated response

O presente estudo apresenta o desenvolvimento de uma Bomba de Sangue Ápico Aórtica (BSAA) para uso como dispositivo de assistência ventricular esquerda. A BSAA é um dispositivo que já se encontrava em desenvolvimento antes do início deste trabalho e o ponto de partida deste estudo foi a realização de ensaios In Vivo. Os ensaios In Vivo foram realizados em porcos (Landrace, sem gênero definido e massa de 45 a 90 Kg) o tempo de pós-operatório programado foi de 6 horas. Ao total foram realizados 7 experimentos, sendo que um dos experimentos não foi incluso na análise dos resultados devido a complicações na cirurgia. Em três experimentos, as 6 horas de pós-operatório foram cumpridas, em 1 experimento, o animal veio a óbito após 5h30 e em dois experimentos o animal veio a óbito antes da BSAA entrar em uso. Através dos ensaios In Vivo, foi possível implementar diversas melhorias no dispositivo, principalmente no sistema de conexão das cânulas. Foi realizado um ensaio para determinar a geometria de topo da cânula de entrada, mostrando que o modelo com cânula tubular simples é o mais adequado. Em um ensaio de durabilidade foram observadas duas falhas: o desacoplamento do rotor por desgaste do pivô inferior do mancal e uma fratura no eixo do mancal. A fratura no eixo foi analisada por uma simulação computacional. Foi proposta uma modificação no eixo do mancal para eliminar uma região com acúmulo de tensões. Para solucionar o degaste do pivô inferior foi proposta uma modificação na topologia do estator que, deixando de ser axial e se tornando radial. Para verificar o efeito do estator radial na redução do desgaste no mancal foi realizado um ensaio de desgaste, este ensaio mostrou a influência da carga no mancal em relação ao desgaste e serviu para fundamentar a implementação do estator radial. O protótipo da BSAA com estator radial foi construído. Neste modelo, foi possível reduzir o tamanho do dispositivo. Os resultados do ensaio para determinar o Índice Normalizado de Hemólise (INH) do modelo com estator radial mostraram que um INH clinicamente satisfatório. O estudo do desempenho hidrodinâmico do modelo com estator radial mostrou que o dispositivo é capaz de gerar pressão e fluxo para seu uso na assistência ventricular esquerda. Os resultados deste trabalho permitiram aprofundar o conhecimento sobre o desempenho da BSAA em condições reais de uso, possibilitando a melhoria do dispositivo e redução do desgaste visando seu uso em terapias de longo prazo. / This study presents the development of an Apico-Aortic Blood Pump (AABP) a left ventricle assist device. AABP is a device that was already in development before the beginning of this research and the starting point were Acute In Vivo experiments. The In Vivo experiments were performed in pigs (Landrace, gender not defined and weight 45 to 90 Kg), post operatory time was 6 hours. 7 experiments were performed and one of them was not included in the data analysis due to complications in the surgical procedure that lead to animal\'s early death and thus its exclusion. In 3 experiments, the 6 hours of post operatory were achieved, in one experiment the animal died after 5h30 minutes and in two experiments, the animal died before AAPB implantation. These In Vivo experiments allowed AAPB improvement mainly in the connection system. A study to select the edge geometry of the inlet cannulae was performed, the results appointed that a tube shape cannulae model would be more appropriated for the device ease implantation. In the durability test two failures occurred: rotor decoupling due to wear in the lower pivot of the bearing system and a fracture in the bearing axis. The fracture in the bearing axis was further studied by computer simulation, which results lead to a modification in the axis geometry to eliminate a region with accumulated tension. To solve wear problem in the lower pivot, a stator topology modification was explored, AABP\'s stator would became radial instead of axial as it was in the original model. In order to verify the effect of the radial stator in reducing wear on the lower pivot, a wear test was performed. In this test, the influence of load on the wear production rate was observed and the results appointed that reducing the load would reduce the wear. These results were the basis for stator change to the radial topology. An AAPB prototype with the radial stator was constructed and this model had lower dimensions than the original model with axial stator. Normalized Index of Hemolysis (NIH) obtained with the prototype with the radial stator was in the clinically satisfactory limit. Hydrodynamic performance of the model with the radial stator indicated that this device could provide pressure and flow for its use as a left ventricle assist device. Results from this thesis allowed a deeper knowledge from AABP performance in real use conditions, which lead to the improvement of the device and through this study was possible to know and implement features aiming to enhance AAPB\'s durability for its use in long-term therapies.

Para elucidar as vias genéticas controlando a formação das câmaras cardíacas, foi analisada a regulação do promotor atrial-específico do gene de codorna que codifica a isoforma lenta da cadeia pesada de miosina (slow myosin heavy chain 3 -SMyHC3). Em camundongos transgênicos, a expressão atrial-específica dos 840 pb do promotor SMyHC3 fundido ao gene repórter da fosfatase alcalina (HAP), SMyHC3-HAP, é controlada pelos 72 pb mais distais deste promotor. Este fragmento contém sítios putativos para ligação a receptores nucleares os quais foram denominados ECRRN (elemento complexo de resposta a receptores nucleares), definidos por modelagem molecular. Tratamento de embriões SMyHC3-HAP com ácido retinoico (AR) expande o domínio atrial de expressão do transgene, enquanto que a inibição da via de sinalização por AR reduz o domínio de expressão do transgene. Ensaios de gel shift revelam que os receptores de AR, RAR/RXR se ligam fracamente a esse promotor. Também, esses receptores não ativam o promotor SMyHC3 em experimentos de transfecção transiente, mesmo na presença de coativadores, tais como p300, CBP e GRIP1. Isso sugere a participação indireta de AR na regulação deste marcador atrial. Ensaios de transfecção celular demonstram que COUPTF2 é capaz de ativar o promotor SMyHC3 e, siRNA contra COUPTF2 inibe esta transativação. Embriões tratados com AR apresentam um aumento geral da expressão de COUPTF2, reforçando a idéia de que AR age indiretamente ativando este gene. Estudos de bioinformática revelam que o ECRRN está presente na região 3 do gene AMHC1 de galinha e alinhamentos indicam que pode se tratar de um elemento móvel que pode ter sido adquirido por um evento de exaptação. Em resumo, COUPTF2 e AR controlam a expressão do promotor SMyHC3, porém a natureza da relação entre os 2 elementos necessita ser elucidada. / To elucidate the genetic pathways controlling cardiac chamber formation, the atrial specific gene promoter SMyHC3 was analyzed. In transgenic mice, the atrial specific expression an 840 bp of the SMyHC3 promoter was linked to reporter gene human alkaline phosphatase (HAP), SMyHC3-HAP. By directed mutagenesis and deletion analysis we identified the more distal 72 bp of the promoter as responsible of the atrial expression. This fragment contains putative binding sites to nuclear receptors, the CNRRE (complex nuclear receptor response element), defined by molecular modeling. RA (retinoic acid) treatment in SMyHC3-HAP embryos expands the atrial domain. However, the RA effectors, RXR/RAR bind with low affinity to the SMyHC3 promoter. These receptors are not able to activate the promoter even in the presence of coactivators such as p300, CBP and GRIP1. These results suggest that RA acts indirectly to regulate this atrial marker. Cell transient transfection shows that COUPTF2 activate the SMyHC3 promoter, and COUPTF2 siRNA inhibits the transactivation of the SMyHC3 promoter. Treatment of embryos with RA increases the COUPTF2 expression reinforcing the idea that this receptor could be regulatedindirectly by RA. Bioinformatic studies revealed that CNRRE is present in the 3 region of the ortholog chicken AMHC1 gene. Alignments indicate that this CNRRE could have been acquired by an exaptation event. In conclusion, the SMyHC3 promoter seems to be controlled by RA and COUPTF2 governing atrial expression. However the nature of relationships between RA and COUPTF2 need to be elucidated.

O córtex pré-límbico (PL) é uma importante área límbica envolvida em vários processos funcionais correlatos ao estresse, tais como respostas cardiovasculares, hormonais e comportamentais. O modelo de estresse de restrição (ER) foi padronizado na literatura como uma situação aversiva capaz de promover aumento da pressão arterial e frequência cardíaca, queda da temperatura cutânea e estimulação do eixo hipotálamo-pituitária-adrenal (HPA). Trabalhos da literatura evidenciaram que ratos submetidos ao ER apresentavam aumento da atividade neuronial no PL, sugerindo que essa estrutura module respostas ao ER. Assim, a inibição temporária de sinapses no PL potencializou a resposta taquicárdica induzida pelo ER, sem alterar a resposta pressora. Além do controle cardiovascular, outros trabalhos demonstraram que o PL também participa do controle hormonal durante o ER. O ER agudo também está envolvido com a produção de espécies reativas de oxigênio (EROs), fator que pode estar envolvido nas alterações a longo prazo observadas após exposição a uma situação aversiva. O sistema renina angiotensina (SRA) central modula respostas cardiovasculares, inclusive aquelas induzidas por situações aversivas, além de ter um papel reconhecido na produção de EROs. Além disso, foi demonstrado que o PL possui SRA funcional com presença dos peptídeos a ele relacionados. Baseado nos fatos mencionados acima, a hipótese do presente projeto é que a neurotransmissão angiotensinérgica do PL está envolvida na modulação de respostas autonômicas (aumento de pressão arterial e frequência cardíaca, e queda da temperatura cutânea) e hormonal (aumento plasmático de corticosterona) evocadas pelo ER, e que essa via envolveria a formação de EROs. A microinjeção do inibidor da enzima conversora de angiotensina (ECA) lisinopril no PL, nas doses de 0,5 e 1nmol/100nL, reduziu a resposta pressora, sendo a dose de 1nmol/100nL de lisinopril também capaz de reduzir a resposta taquicárdica induzida pelo ER; porém nenhuma dose utilizada ocasionou mudanças na queda da temperatura cutânea evocada pelo ER. O pré-tratamento do PL com o antagonista de receptores do subtipo AT1 candesartan reduziu o efeito pressor induzido pelo ER, porém não alterou a resposta taquicárdica e queda da temperatura cutânea associadas ao ER. Por sua vez, o pré-tratamento com o antagonista de receptores do subtipo AT2, PD123177, reduziu a resposta taquicárdica sem alterar a resposta pressora e a queda da temperatura cutânea evocadas pelo ER. Em adição, o estresse de restrição agudo e os pré-tratamentos realizados não foram capazes de alterar a atividade da enzima NADPH oxidase no PL. Em conclusão, os presentes resultados sugerem a participação do SRA na modulação da resposta cardiovascular ao ER, através da ativação de receptores AT1, e AT2 do PL, afetando respectivamente, o componente vascular e o cardíaco da resposta autonômica causada pelo ER. Além disso, os resultados da atividade da enzima NADPH oxidase no PL sugerem que o ER agudo, os receptores AT1, AT2 e a ECA não modulam o status oxidativo local. / The prelimbic cortex is an important limbic structure involved in several stressrelated functional processes, such as cardiovascular, hormonal and behavior responses. Restraint stress (RS) was standardized in literature as an aversive situation able to promote blood pressure and heart rate increases, reduction in tail temperature and stimulation of the hypothalamic-pituitary-adrenal axis (HPA). Previous studies demonstrated that rats submitted to RS exhibited increased neuronal activity in the PL, suggesting that this structure modulates RS-evoked responses. Temporary, synaptic temporary inhibition in the PL markedly increased the RS-evoked tachycardiac response, without affecting the pressor one. Beyond cardiovascular control, other studies demonstrated that PL also participates in hormonal control during RS. Acute RS is also involved in the production of reactive oxygen species (ROS), which could be involved in long- term changes observed after exposure to an aversive situation. The central renin-angiotensin system (RAS) modulates cardiovascular responses, including those induced by aversive situations. In addition, this system has a well-known role in ROS production. Furthermore, the presence of angiotensinergic peptides in PL has also been demonstrated, suggesting the existence of a functional RAS in this structure. Based on the facts mentioned above, the hypothesis of the present study was that the angiotensinergic neurotransmission in PL is involved in the modulation of autonomic responses (blood pressure and heart rate increase, and reduction in tail temperature) evoked by RS, and this pathway would involve ROS formation. Microinjection of lisinopril (0.5 and 1nmol/100nL), an inhibitor of angiotensinconverting enzyme (ACE), into PL reduced the pressor response, and the dose 1nmol/nL was also able to reduce the tachycardiac response induced by RS; however, none of doses changed the reduction in tail temperature evoked by RS. PL treatment with candesartan, an AT1 receptors antagonist, reduced the RS-evoked pressor response, but did not affect the RS-evoked tachycardiac response and reduction in tail temperature. In addition, pretreatment with PD123177, an AT2 receptors antagonist, reduced the RS-evoked tachycardiac response, without affecting the pressor response or the RS-evoked reduction in tail temperature. In addition, neither acute RS or local treatments affected NADPH oxidase activity in the PL. In conclusion, the present results suggests the involvement of the central RAS in the modulation of the cardiovascular responses caused by RS, through the activation of both AT1 and AT2 receptors in the PL. The PL AT1 receptors modulating the vascular, and the AT2 modulating the cardiac component of RS-evoked autonomic response. Furthermore, our study suggests that neither acute RS or local AT1, AT2 and ACE affect oxidative status in the PL.

Orientador: José Eduardo Tanus dos Santos / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Ciências Médicas / Made available in DSpace on 2018-11-07T16:45:40Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Gomes_ValeriaAguiar_D.pdf: 9967733 bytes, checksum: 0f5a9488cc56b0e1272b80bd9cb6ea0b (MD5) Previous issue date: 2012 / Resumo: A síndrome do ovário policístico (SOP) é a endocrinopatia mais comum em mulheres na idade reprodutiva e está frequentemente associada a alguns fatores de risco cardiovascular. A grande maioria das doenças cardiovasculares (DCV) ocorre inicialmente com o remodelamento vascular, em que as metaloproteinases de matriz (MMPs) são os principais mediadores. Sendo assim, o objetivo do presente estudo foi comparar os níveis plasmáticos da MMP-2 e da MMP-9 e dos inibidores teciduais de MMPs (TIMPs) das pacientes com SOP com as controles saudáveis e examinar se os níveis desses biomarcadores estão associados com às características clínicas e bioquímicas da SOP. Além disso, avaliar o efeito do anticoncepcional oral sobre os níveis plasmáticos de MMPs e respectivos inibidores endógenos nas mulheres com SOP. Para isso, na primeira parte do estudo, avaliamos 65 controles ovulatórias e 80 pacientes com SOP. As concentrações plasmáticas de MMP-8, MMP-9, TIMP-1, TIMP-2 foram medidas por Elisa e, as de MMP-2, por zimografia. Os níveis de MMP-2, MMP-8, MMP-9 e TIMP-1 não foram significativamente diferentes entre os grupos (p? 0,05). Pacientes com SOP apresentaram menores níveis plasmáticos de TIMP-2 do que as controles saudáveis (182,30 ± 5,60 vs. 204,20 ± 7,28 ng/ml; p ?0,05). Além disso, a testosterona foi preditor independente dos níveis de TIMP-2 (estimativa = -0,35, p = 0,04) e da razão MMP-9/TIMP-1 (estimativa = 0,01, p = 0,04). Para avaliar se a redução do hiperandrogenismo iria promover alguma alteração no perfil das MMPs, foram analisadas 20 mulheres com SOP que queriam contracepção hormonal (grupo SOP- ACO), 20 mulheres ovulatórias que desejavam contracepção hormonal (grupo controle- ACO) e 15 mulheres ovulatórias que desejavam contracepção não-hormonal (grupo controle). O tratamento com ACO contendo 30 mcg de etinilestradiol/2mg de acetato de clormadinona durante 6 meses reduziu significativamente as concentrações plasmáticas de MMP-2 no grupo controle ( de 1,44 ± 0,11 unidades arbitrárias no tempo basal para 1,22 ± 0,07 unidades arbitrárias após 6 meses; p = 0,01), e no grupo SOP ( de 1,43 ± 0,08 unidades arbitrárias no tempo basal para 1,25 ± 0,09 unidades arbitrárias após 6 meses; p = 0,007). O ACO reduziu as concentrações de TIMP-2 e TIMP-1 no grupo controle (todos p ?0,05), mas não teve efeitos na MMP-9 plasmática e nas razões MMP-2/TIMP-2 e MMP-9/TIMP-1 (todos p? 0,05) nos grupos avaliados. Os achados do presente estudo indicam que as mulheres com SOP possuem um desequilíbrio nas razões MMP-2/TIMP-2 e MMP-9/TIMP-1, bem como níveis reduzidos de TIMP-2. Parte desses achados estão relacionados ao hiperandrogenismo presente nessas mulheres. Na segunda parte do estudo, observamos que a redução do hiperandrogenismo, promovido pelo tratamento em longo prazo com o ACO, reduziu as concentrações plasmáticas de MMP-2. Considerando o desequilíbrio no perfil das MMPs apresentado pelas mulheres com SOP e, as possíveis consequências decorrentes desse cenário, o tratamento com ACO se mostra benéfico nessas pacientes, podendo reduzir os riscos de futuras complicações cardiovasculares / Abstract: The polycystic ovary syndrome (PCOS) is the most common endocrinopathy in women of reproductive age and it is often associated with some cardiovascular risk factors. The majority of cardiovascular disease (CVD) occurs initially with vascular remodeling in which matrix metalloproteinases (MMPs) are key mediators. Therefore, the aim of this study was to compare plasma levels of MMP-2 and MMP-9 and tissue inhibitors of MMPs (TIMPs) of PCOS patients with healthy controls and to examine whether the levels of these biomarkers are associated with clinical and biochemical characteristics of PCOS. In addition to it, our goal was to evaluate the effect of oral contraceptives on plasma levels of MMPs and their endogenous inhibitors in women with PCOS. In order to prove it, in the first part of the study we evaluated 65 controls and 80 patients with ovulatory PCOS. The plasma concentration of MMP-8, MMP-9, TIMP-1 and TIMP-2 were measured by Elisa, and MMP-2 by zymography. The levels of MMP-2, MMP-8, MMP-9 and TIMP-1 were not significantly different between groups (p? 0.05). PCOS patients had lower their plasma levels of TIMP-2 than healthy controls ones (182,30 ± 5,60 vs. 204,20 ± 7,28 ng/ml; p = 0,02). Furthermore, testosterone was an independent predictor of the levels of TIMP-2 (estimate = -0.35, p = 0.04) and the MMP-9/TIMP- 1 ratio (estimate = 0.01, p = 0.04). To assess whether the reduction of hyperandrogenism would promote a change in the profile of MMPs, we analyzed 20 women with PCOS who wanted to hormonal contraception (OC-PCOS group), 20 ovulatory women who required hormonal contraception (OC-control group) and 15 ovulatory women who wanted non-hormonal contraception wanted a nonhormonal contraception (non-OC control group). Treatment with OC containing 2 mg chlormadinone acetate/30 ?g ethinylestradiol for 6 months significantly reduced plasma MMP-2 concentrations in the OC-control (from 1.44 ± 0.11 arbitrary units at baseline to 1.22 ± 0.07 arbitrary units after 6 months; p = 0.01) and the PCOS groups (from 1.43 ± 0.08 arbitrary units at baseline to 1.25 ± 0.09 arbitrary units after 6 months; p = 0.007) and TIMP-2 and TIMP-1 levels (448.0 ± 66.3 ng/mL versus 349.0 ± 40.9 ng/mL; p = 0.009) in the OC-control group (all p ?0.05) but had no effects on MMP-9 concentrations or on MMP-2/TIMP-2 and MMP-9/TIMP- 1 ratios (all p? 0.05) in any group. The results of this study indicate that women with PCOS have an imbalance in the MMP-2/TIMP-2 and MMP-9/TIMP-1 ratios and reduced levels of TIMP-2. Parts of these findings are also related to hyperandrogenism presence in these women. In the second part of the study, we observed that the reduction of hyperandrogenism promoted by long-term treatment with the OC reduced plasma concentrations of MMP-2. Given the imbalance in the profile of MMPs presented by women with PCOS and the possible consequences of this scenario, treatment with OC shows beneficial in these patients may reduce the risk of future cardiovascular complications / Doutorado / Farmacologia / Doutora em Farmacologia

A proteína dissulfeto isomerase (PDI) tem ganhado destaque em processos de sinalização celular. O objetivo deste trabalho foi investigar o papel da PDI na sinalização redox induzida por TNF-a em células endoteliais e por Angiotensina II (Ang II) em células musculares lisas vasculares (CMLV). Em cultura de células endoteliais isoladas da veia umbilical humana (HUVECs) os dados demonstraram que a PDI e a ERp46 regulam especificamente a fosforilação da ERK 1/2 induzida por TNF-a, possivelmente via alterações redox sobre a GTPase Ras e participa da angiogenese induzida por TNF-a. Em CMLV de artérias de resistência, os dados sugerem a participação da PDI na contração induzida por Ang II, bem como na disfunção vascular associada à hipertensão arterial, através da regulação da expressão e atividade da Nox1. Desta forma, podemos concluir que a PDI apresenta um papel na regulação da sinalização redox induzida por TNF-a e Ang II em células endoteliais e CMLV, respectivamente. Tais resultados apontam para um novo papel da PDI na fisiopatologia do sistema cardiovascular. / Protein disulfide isomerase (PDI), an oxidoreductase of endoplasmic reticulum, has emerged as a key player in cell signaling. The aim of the present study was to investigate the role of PDI in redox signaling induced by TNF-a in endothelial cells and by Angiotensin II (Ang II) in vascular smooth muscle cells (VSMCs). In human umbilical vein endothelial cells (HUVECs) ERp46 or PDI inhibition reduced specifically TNF-a-induced ERK1/2 phosphorylation, possibly via redox modifications in Ras GTPase and TNF-a-induced angiogenesis. In VSMCs from resistance arteries, our results suggest that PDI positively regulates Nox1 dependent signaling and expression in VSMCs from resistance arteries and could be a new player in the oxidative stress and vascular dysfunction observed in hypertension. Altogether, the results provide evidence for a role for PDI in cardiovascular pathophysiology.

Objetivo: Determinar os valores dopplervelocimétricos normais do fluxo através da valva tricúspide em gestações únicas, entre 11 e 13 semanas e seis dias. Examinar a reprodutibilidade dos parâmetros avaliados e sua correlação com variáveis clínicas maternas e obstétricas. Métodos: Estudo prospectivo envolvendo 166 gestações únicas, com desfecho normal, examinadas entre 11 e 13 semanas e seis dias, no período de fevereiro de 2006 a agosto de 2008. Foram aferidas as velocidades máximas das ondas E e A, duração do ciclo cardíaco completo e sua fase diastólica e calculadas as relações onda E/onda A e diástole/ciclo. Os valores normais foram descritos pelas respectivas médias e desvio-padrão. Para análise da reprodutibilidade desses parâmetros foi calculado o coeficiente de correlação intra-classes em 12 casos examinados por dois examinadores. Regressão linear simples e multivariada foram empregadas para examinar a correlação dos parâmetros dopplervelocimétricos entre si e com a idade gestacional, a medida da translucência nucal e variáveis maternas. Resultados: Neste intervalo gestacional, os valores normais encontrados foram: onda E, 25 (± 4,6) cm/s; onda A, 42,9 (± 5,9) cm/s; relação E/A, 0,58 (± 0,07); ciclo cardíaco, 390 (± 21,1) ms; diástole, 147 (± 18) ms; relação diástole/ciclo, 0,38 (± 0,04). Entre as variáveis dopplervelocimétricas, foi observada correlação significativa entre o ciclo cardíaco e diástole (r=0,53; p<0,0001), diástole e onda A (r=-0,15; p=0,05), ondas E e A (r=0,77; p<0,0001), onda E e relação D/C (r=0,16; p=0,04), onda A e relação diástole/ciclo (r=-0,17; p=0,03). Todas as variáveis, exceto a velocidade da onda A, correlacionaram-se positivamente com a idade gestacional. Não foi observada correlação significativa das variáveis com a medida da translucência nucal, e, na comparação com as variáveis maternas, apenas a onda E e a idade materna apresentaram correlação significativa (r=-0,18, p=0,04). Os coeficientes de correlação intra-classes para a avaliação interobservador e intra-observador (examinadores um e dois) foram: onda E = 0,53 (0,53 e 0,64); onda A = 0,45 (0,46 e 0,49); ciclo cardíaco = 0,70 (0,79 e 0,84) e diástole = 0,63 (0,85 e 0,82). Conclusão: O presente estudo estabeleceu os valores normais dos parâmetros dopplervelocimétricos do fluxo através da valva tricúspide e demonstrou que tais parâmetros, com exceção da onda A, correlacionaram-se de forma positiva com a idade gestacional, e apresentaram reprodutibilidade boa/moderada. / Objective: To establish the measurements of normal tricuspid valve flow velocities at 11 to 13 weeks and 6 days to determine E-wave, A-wave, E/A ratio, cardiac cycle length, diastole length, diastole/cardiac cycle ratio, and their relationship with gestational age, nuchal translucency thickness, the characteristics of the study population, and to assess the reproducibility of flow measurements. Methods: Between February, 2006, and August, 2008, a total of 166 women with a singleton normal pregnancy between 11 and 13 + 6 weeks of gestation consented to participate in the study. Analysis of the waveforms consisted of calculation of peak velocity (cm/s) of the E-wave and A-wave, E-wave/A-wave ratio, cardiac cycle length (ms), diastole length (ms) and diastole/cardiac cycle ratio. To evaluate the intraobserver and interobserver agreement, a subgroup of 12 patients, chosen randomly, was examined twice by each examiner. For descriptive analysis of the results were calculated average and standard deviation. Simple and multivariate linear regression was used to establish the correlation between dopplervelocimetry among parameters and with gestational age, nuchal translucency thickness and the characteristics of the study population. Results: The average (± standard deviation) for transtricuspid flow-velocities waveforms parameters were: E-wave 25 (± 4.6) cm/s; A-wave 42.9 (± 5.9) cm/s; E/A ratio 0.58 (± 0.07); cardiac cycle length 390 (± 21.1) ms; diastole length 147 (± 18) ms; diastole/cardiac cycle length 0,38 (± 0.04). A statistically significant linear increase relative to gestational age was established for all parameters, except A-wave. Nuchal translucency thickness was not correlated with any parameter. A statistically significant negative regression coefficient was established for E-wave to maternal age (r=-0,18, p=0,04). A statistically significant relationship was established between: cardiac cycle length and diastole length (r=0.53; p<0.0001); diastole length and A-wave velocity (r=-0.15; p=0.05); E-wave and A-wave velocities (r=0.77; p<0.0001); E-wave velocity and D/C ratio (r=0.16; p=0.04); A-wave velocity and D/C ratio (r=-0.17; p=0.03). The intraclass correlation coeficients of interobserver and intraobsever evaluations (examiners 1 and 2) were: Ewave = 0.53 (0.53 and 0.64); A-wave = 0.45 (0.46 and 0.49); cardiac cycle = 0.70 (0.79 and 0.84) and diastole= 0.63 (0.85 and 0.82). Conclusions: These data determine normal parameters for tricuspid valve dopplervelocimetry and shows that these parameters, except A-wave, have positive correlation with gestational age, and good/moderate reproducibility.

Introdução: Em ambientes urbanos, a exaustão dos carros a diesel é uma importante fonte de partículas e gases que afetam diretamente a saúde das pessoas. Como a adição do biodiesel ao diesel é recente, torna-se necessário avaliar o perfil toxicológico dessas emissões e os possíveis efeitos adversos a saúde. Além do mais, a concentração dos poluentes atmosféricos e sua composição físico-química sofrem influências diretas das condições meteorológicas. Esse estudo tem como foco avaliar o perfil toxicológico dos poluentes primários (emitidos diretamente da fonte) e secundários (gerados a partir das condições atmosféricas) por meio de dois estudos. Objetivos: (Estudo I) Avaliar a exposição aguda da exaustão do diesel e biodiesel no perfil inflamatório pulmonar e sistêmico; (Estudo II) Avaliar se a exposição aguda a baixos níveis de partículas ambientais concentradas (PACs) promovem efeitos cardiopulmonares e sistêmicos; e se a magnitude dessas alterações observadas é influenciada pelos períodos (frio/seco e quente/úmido). Métodos: (Estudo I) Camundongos Balb/C foram expostos ao ar filtrado (AF) e a duas concentrações de MP2,5 (600 e 1200 ?g/m3) tanto da exaustão do combustível diesel (D) quanto do biodiesel (BD). As emissões dos poluentes (MP2,5, NO e NO2), temperatura e umidade foram monitorados em tempo real. Os registros da variabilidade da frequência cardíaca (VFC), frequência cardíaca (FC) e da pressão arterial (PA) foram obtidas 30 minutos após a exposição. Após 24 horas os animais foram eutanasiados e foram coletados o lavado broncoalveolar (LBA), o pulmão, o sangue e a medula óssea para avaliar a inflamação pulmonar e sistêmica. A expressão das citocinas (ET-Ar, ET-Br, INOs, ISO, VCAM, IL-8) foram analisadas nos vasos peribronquiolares e no epitélio brônquico. (Estudo II) Camundongos Balb/C foram expostos ao ar filtrado e as PACs na concentração de 200 ?g/m3 geradas no período frio/seco e quente/úmido. A hiperresponsividade pulmonar, VFC, FC, PA foram mensurados 30 minutos após a exposição. Após 24 horas, os animais foram eutanasiados e foram coletados o pulmão e o sangue para avaliar a inflamação pulmonar e sistêmica. Resultados: (Estudo I) As emissões do NO e NO2 foram maiores na exaustão do biodiesel comparado ao diesel. Houve aumento da VFC no BD600, D600 e D1200 comparado ao AF, já a PA reduziu no D1200 comparado ao AF. Houve aumento dos eritrócitos, hematócrito, RDW-SD e reticulócitos no BD1200 e D1200 comparado ao AF; aumento dos eritrócitos, RDW-SD e linfócitos no D600 comparado ao AF; e redução do MCHC no BD1200 e D1200 comparado ao AF. No LBA e na histologia pulmonar foram evidenciados aumento dos neutrófilos no BD600 comparado ao AF. Nos vasos peribronquiolares, houve aumento da expressão da ET-Ar e ET-Br no BD600 comparado ao AF. No epitélio brônquico, houve aumento da expressão da ET-Br no BD600, BD1200, D600 e D1200 comparado ao AF, aumento do VCAM no BD1200 e D600 comparado ao AF. (Estudo II) As PACs geradas nos períodos frio/seco e quente/úmido, induziram alterações nos parâmetros sanguíneos e inflamação pulmonar. PACs geradas no período frio/seco reduziram o volume corpuscular médio (VCM) e elevaram os eritrócitos, hemoglobina, MCHC e o RDW-CV comparado ao AF, no parênquima pulmonar houve um influxo de neutrófilos. Similarmente, as PACs geradas no período quente/úmido reduziram o VCM e elevaram os eritrócitos, hemoglobina, hematócrito e RDW-CV comparado ao AF. Conclusão: A exposição ao biodiesel causou inflamação pulmonar, broncoconstrição dos vasos peribronquiolares e do epitélio brônquico; já a exposição ao diesel desencadeou uma inflamação sistêmica, aumento do estímulo parassimpático e broncoconstrição do epitélio brônquico. Curtas exposições a baixos níveis de PACs induziram modesta, porém, significante inflamação pulmonar e alterações nos parâmetros sanguíneos. Em adição, nossos dados suportam o conceito de que alterações nas condições climáticas modificam levemente a toxicidade das partículas, já que a dose administrada de PACs geradas durante o período frio/seco produziram uma resposta mais exacerbada / Background: In urban environments, the exhaust of diesel cars is an important source of particles and gases that directly affect people\'s health. As the addition of biodiesel to diesel is recent, it is necessary to evaluate the toxicological profile of these emissions and the possible adverse health effects. Moreover, the concentration of air pollutants and their physico-chemical composition suffer direct influences of weather conditions. This study aims to evaluate the toxicological profile of primary pollutants (emitted directly from the source) and secondary (generated from the weather conditions) through two studies. Objectives: (Study I) Evaluate the acute exposure of diesel and biodiesel exhaust in pulmonary and systemic inflammatory profile. (Study II) Evaluated whether acute exposure to low levels of concentrated ambient particles (CAPs) promotes cardiopulmonary and systemic effects; and whether the magnitude of these observed changes is influenced by periods (cold/dry and warm/humid). Methods: (Study I) Balb/C mice were exposed for two hours to filtered air (FA) and two doses (600 and 1200 ?g/m3) of both diesel (D) and biodiesel (BD) fuels. The PM2.5, NO, and NO2 concentrations, air temperature and humidity were monitored in real time. HRV (time and frequency domain), HR and BP parameters were collected after 30 minutes of exposure. After 24 hours were available the bronchoalveolar lavage (BALf), lung histology, blood and bone marrow for pulmonar and systemic inflammation analysis. The cytokines expression (ET-Ar, ET-Br, INOs, ISO, VCAM, IL-8) were available on peribronchiolar vessels and bronchial epithelium. (Study II) Balb/C mice were exposed to 200 ?g/m3 to concentrated ambient particles (CAPs) and filtered air (FA) in cold/dry and warm/humid periods. Lung hyper-responsiveness, heart rate, heart rate variability and blood pressure were evaluated 30 minutes after the exposures. After 24 hours, blood and tissue sampling were performed. Results: (Study I) Emissions of NO and NO2 were higher in the biodiesel compared to diesel oil exhaust. There was an increase in HRV for the BD600, D600 and D1200 compared to FA, already BP reduced the D1200 compared to FA. There was an increase on the erythrocytes, hematocrit, RDW-SD and reticulocytes in BD1200 and D1200 compared to FA; increase in erythrocytes, lymphocytes and RDW-SD on D600 compared to FA; and reduction of MCHC in BD1200 and D1200 compared to FA. BAL and lung histology was evidenced an increase on the neutrophils BD600 compared to FA. In peribronchiolar vessels there was increased of the expression on ET-Ar and ET-Br on the BD600 compared to FA. In the bronchial epithelium there was increased expression of ET-Br in BD600, BD1200, D600 and D1200 compared to FA, increased VCAM on the BD1200 and D600 compared to FA. (Study II) CAPs generated during both periods (warm/humid and cold/dry) induced alterations in red blood cells and lung inflammation. CAPs during the cold/dry period reduced the mean corpuscular volume (MCV) levels and increased erythrocytes, hemoglobin, mean corpuscular hemoglobin concentration (MCHC) and red cell distribution width coefficient variation (RDW-CV) levels compared to the FA group. Similarly, CAPs during the warm/humid period decreased MCV levels and increased erythrocytes, hemoglobin, haematocrit and RDW-CV levels compared to the FA group. CAPs during the cold/dry period increased the influx of neutrophils in the alveolar parenchyma. No differences were obtained on vasoconstrictors of pulmonary vessels. Conclusion: The exposure to biodiesel caused lung inflammation, bronchoconstriction of the peribronchiolar vessels and bronchial epithelium; already the exposure of the diesel caused systemic inflammation, increased of the parasympathetic stimulation and bronchoconstriction of the bronchial epithelium. Short-term exposures to low concentrations of CAPs elicited modest but significant pulmonary inflammation and, into a lesser extent, changes in blood parameters. In addition, our data support the concept that changes in climate conditions modify slightly particle toxicity, since equivalent doses of CAPS of the cold/dry period produced a more exacerbated response