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Previous issue date: 2015-02-26 / Universidade Federal de Minas Gerais / The lateral parabrachial nucleus (LPBN) is an important area of the hindbrain circuitry involved in cardiorespiratory control. Adenosine triphosphate (ATP) is considered an important central neurotransmitter and purinergic receptors are present in the LPBN. The involvement of purinergic mechanisms of the LPBN in the cardiorespiratory control during hypoxia is still unknown. In the present study, we investigated the effects of alpha, beta-me ATP (P2X purinergic agonist) alone or combined with PPADS (P2 purinergic receptor antagonist) injected into the LPBN on cardiorespiratory responses induced by acute hypoxia (7% O2 for 60 min) in unanesthetized rats and chronic intermittent hypoxia (CIH) (10% O2, 8 hours/7 days) in anesthetized rats. Additionally, in another unanesthetized rats group, we investigated the effect of acute hypoxia (7% O2 for 60 minutes) on the activity of LPBN neurons and also the effect of alpha, beta-me ATP injected into the LPBN on Fos immunoreactivity at NTS induced by acute hypoxia (7% O2 for 60 min). In unanesthetized group, we used male Holtzman rats (290-310 g, n=8/group) with stainless steel cannulas implanted bilaterally into the LPBN. A polyethylene tubing was inserted into abdominal aorta through femoral artery for recording mean arterial pressure (MAP) and heart rate (HR). Respiratory frequency (fR), tidal volume (VT) and ventilation (VE) were recorded by whole-body plethysmography. The unanesthetized rats received bilateral injections of PPADS (4 nmol/0.2 μL) into the LPBN 10 minutes before injections of alpha, beta-me ATP (2 nmol/0.2 μL) or saline into the LPBN. Ten minutes after the LPBN injections, a hypoxic gas mixture (7% O2) was ventilated in the chamber for 60 minutes. In anesthetized group, we used Sprague Dawley rats (300-400 g, n=7) were exposed for 7 days to CIH (alternating 6 min periods of 10% O2 and 4 min of 21% O2 from 8 am to 4 pm; and continuous exposition to normoxic at 21% O2 from 4 pm to 8 am). Mean arterial pressure (MAP), heart rate (HR), renal sympathetic nerve discharge (RSND) and amplitude and phrequency of phrenic nerve activity (PNA) were recorded in rats anesthetized with urethane and alpha chloralose, vagotomized and mechanically ventilated. The anesthetized rats received a unilateral injections of alpha, beta-me ATP (2.0 nmol/50 nL) before, 10 and 30 minutes after PPADS (0.125 nmol/50 nL) into the LPBN. For immunohistochemistry group we used male Holtzman rats, we studied the expression of Fos in the LPBN and medial parabrachial nucleus (MPBN) of unanesthetized rats exposed to 1 h of acute hypoxia, on another group, the animals received a bilateral injections of alpha, beta-me ATP into the LPBN or saline 10 minutes (n= 5/group) before the acute hypoxia for 1 h. After this period, the rats were deeply anesthetized and perfused to remove the brains and carrying out immunohistochemical procedures. In unanesthetized rats, bilateral injections of alpha,beta-me ATP into the LPBN potentiated acute hypoxia-induced increase in VT (= 4.0±0.3 mL/kg, vs. saline 2.2±0.2 mL/kg, or 81% of increase, p= 0.005) and VE (= 871±55 mL/kg/min, vs. saline: 598±60 ml/kg/min, or 45% of increase, p= 0.009), without changing hypoxia-induced tachypnea (fR = 49±5 cpm, vs. saline: 48±5 cpm). The pre-treatment with PPADS into the LPBN abolished the responses produced by alpha, beta-me ATP. Bilateral injections of alpha,beta-me ATP into the LPBN did not affect the hypotension, and tachycardia induced by acute hypoxia. In normoxic anesthetized rats, unilateral injections of alpha, beta-me ATP (2.0 nmol/50 nL) into the LPBN increased MAP (Δ = 10±2 mmHg, vs. saline: 0±1 mmHg, p<0.05), RSND (Δ = 40±12%, vs. saline: 1±1%) and phrequency PNA (Δ = 17±5 cpm, vs. saline: 0±1 cpm, p<0.05), without changing HR and amplitude PNA. Unilateral injection of PPADS into the LPBN abolished the increase in MAP (Δ = 0±1 mmHg), RSND (Δ = 3±3.1%) and phrequency PNA (Δ = 1±1 cpm) produced by alpha, beta-me ATP injected into LPBN. In anesthetized CIH rats, the injection of alpha, beta-me ATP into the LPBN increased even more MAP (Δ = 20±2, vs. saline: -1±1 mmHg), HR (Δ = 25±5 bpm, vs. saline: -1±1 bpm) and amplitude PNA (Δ = 87±31%, vs. saline: 2±1%), in addition to have increased also frequency PNA (Δ = 17±5 cpm, vs. saline: -1±1 cpm). In immunohistochemistry group the acute hypoxia produces activation of the LPBN neurons (93 ± 8, vs. normoxic 22 ± 8 cells), while the injection of alpha, beta-me ATP into the LPBN potentiated the Fos expression in caudal NTS (NTSc; 88 ± 4, vs. saline: 42 ± 8 cells) and rostral NTS (NTSr, 62 ± 8, vs. saline: 38 ± 4 cells). In conclusion, our data suggest that the P2 receptors into the LPBN are involved in the cardiorespiratory responses induced by acute hypoxia and chronic intermittent hypoxia and these responses activate neurons in the NTS, suggesting possible direct or indirect projections between the LPBN and the NTS. / O núcleo parabraquial lateral (NPBL) é uma importante área da circuitaria do tronco encefálico envolvida no controle cardiorrespiratório. A adenosina trifosfato (ATP) é considerada um importante neurotransmissor e os receptores purinérgicos estão presentes no NPBL. O envolvimento de mecanismos purinérgicos do NPBL no controle cardiorrespiratório durante a hipóxia ainda é desconhecido. No presente estudo, investigamos os efeitos do alfa, beta-metileno ATP (alfa, beta-me ATP, agonista purinérgico P2X) sozinho ou combinado com PPADS (antagonista dos receptores purinérgicos P2) injetado no NPBL sobre as respostas cardiorrespiratórias induzidas por hipóxia aguda (7% O2 por 60 min) em ratos não anestesiados e hipóxia crônica intermitente (HCI, 10% de O2, 8 horas/7 dias) em ratos anestesiados. Além disso, em um outro grupo de ratos não anestesiados, investigamos o efeito da hipóxia aguda (7% de O2, durante 60 min) sobre a atividade dos neurônios do NPBL e também o efeito da injeção de alfa, beta-me ATP no NPBL sobre a imunorreatividade à proteína Fos no NTS induzido por hipóxia aguda. No grupo de ratos não anestesiados, foram utilizados ratos Holtzman (290-310 g, n = 8/ grupo) com cânulas de aço inoxidável implantadas bilateralmente no NPBL. Um tubo de polietileno foi inserido na aorta abdominal através da artéria femoral para registro da pressão arterial média (PAM) e frequência cardíaca (FC). A frequência respiratória (fR), volume corrente (VC) e ventilação (VE) foram registrados através da pletismografia de corpo inteiro. Os ratos não anestesiados receberam injeções bilaterais de PPADS (4 nmol/0,2 μL) no NPBL 10 minutos antes da injeção de alfa, beta-me ATP (2 nmol/0,2 μL) ou salina no NPBL. Dez minutos após as injeções no NPBL, uma mistura de gás hipóxico (7% de O2) foi ventilado na câmara, durante 60 minutos. No grupo de ratos anestesiado, foram utilizados ratos Sprague Dawley (300-400 g, n = 7) que foram expostos por 7 dias à HCI (alternando períodos de 6 minutos de 10% de O2 e 4 min de 21% O2 entre as 08:00- 16:00 hs; e exposição contínua à normóxia em 21% O2 entre as 08:00-16:00 hs). PAM, FC, atividade nervosa simpática renal (ANSR) e atividade do nervo frênico (ANF) foram registradas em ratos anestesiados com uretana e alfa cloralose, vagotomizados e ventilados mecanicamente. Os animais anestesiados receberam injeções unilaterais de alfa, beta-me ATP (2,0 nmol/50 nL) antes, 10 e 30 minutos após PPADS (0,125 nmol/50 nL) no NPBL. Para o grupo de imunohistoquímica, foram utilizados ratos Holtzman, onde estudamos a expressão da proteína Fos no NBPL e núcleo parabraquial medial (NPBM) de ratos não anestesiados submetidos a 1 h de hipóxia aguda. Em um outro grupo, os animais receberam injeções bilaterais no NPBL de alfa, beta-me ATP ou salina (n = 5/grupo) 10 minutos antes da hipóxia aguda durante 1 h. Após este período, os ratos foram anestesiados profundamente e perfundidos para a remoção dos encéfalos e realização de procedimentos de imunohistoquímica. Nos ratos não anestesiados as injeções bilaterais de alfa, beta-me ATP no NPBL potencializou o aumento no VC (= 4,0 ± 0,3 ml/kg, vs. salina: 2,2 ± 0,2 mL/kg, ou 81% de aumento, p = 0,005) e VE (= 871 ± 55 mL/kg/min, vs. salina: 598 ± 60 ml/kg/min, ou seja 45% de aumento, p = 0,009), sem alterar taquipneia (fR = 49 ± 5 cpm, vs. salina: 48 ± 5 cpm) induzida por hipóxia aguda. O pré-tratamento com PPADS no NPBL aboliu as respostas de alfa, beta-me ATP. Injeções bilaterais de alfa, beta-me ATP no NPBL não afetou a hipotensão e taquicardia induzidos pela hipóxia aguda. Em ratos anestesiados expostos a normóxia por 7 dias, as injeções unilaterais de alfa, beta-me ATP (2,0 nmol/50 nL) aumentou a PAM (Δ = 10 ± 2 mmHg, vs. salina: 0 ± 1 mmHg, p <0,05), ANSR (Δ = 40 ± 12%, vs. salina: 1 ± 1%) e frequência da ANF (Δ = 17 ± 5 cpm, vs. salina: 0 cpm ± 1cpm), sem alterar FC e a amplitude da ANF. O pré-tratamento com PPADS (0,125 nmol/50 nL) no NPBL aboliu o aumento da PAM (Δ = 0 ± 1 mmHg), ANSR (Δ = 3 ± 3,1%) e a frequência da ANF (Δ = 1 ± 1 cpm) produzidos pela injeção de alfa, beta-me ATP. Em ratos anestesiados expostos à HCI, a injeção de alfa, beta-me ATP no NPBL aumentou ainda mais PAM (Δ = 20 ± 2, vs. salina: -1 ± 1 mmHg), FC (Δ = 25 ± 5 bpm, vs. salina: -1 ± 1 bpm) e a amplitude da ANF (Δ = 87 ± 31%, vs. salina: 2 ± 1%), além de ter aumentado também a freqüência da ANF (Δ = 17 ± 5 cpm, vs. salina: -1 ± 1 cpm, p <0,05). No grupo imunohistoquímica, a hipóxia aguda produziu a ativação dos neurônios do NPBL (93 ± 8, normóxia, vs. 22 ± 8 células), enquanto que a injeção de alfa, beta-me ATP no NPBL potencializou a expressão de Fos no NTS caudal (NTSc; 88 ± 4, vs. salina: 42 ± 8 células) e rostral (NTSr, 62 ± 8, vs. salina: 38 ± 4 células). Concluindo, nossos resultados sugerem que os receptores P2 do NPBL estão envolvidos nas respostas cardiorrespiratórias induzidas por hipóxia aguda e hipóxia crônica intermitente e essas respostas ativam neurônios no NTS, sugerindo possíveis projeções diretas ou indiretas entre o NPBL e o NTS.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:IBICT/oai:repositorio.ufscar.br:ufscar/1269 |
| Date | 26 February 2015 |
| Creators | Menezes, Miguel Furtado |
| Contributors | Paula, Patrícia Maria de |
| Publisher | Universidade Federal de São Carlos, Programa de Pós-graduação em Ciências Fisiológicas, UFSCar, BR |
| Source Sets | IBICT Brazilian ETDs |
| Language | Portuguese |
| Detected Language | English |
| Type | info:eu-repo/semantics/publishedVersion, info:eu-repo/semantics/doctoralThesis |
| Format | application/pdf |
| Source | reponame:Repositório Institucional da UFSCAR, instname:Universidade Federal de São Carlos, instacron:UFSCAR |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
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