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Previous issue date: 2015-10-02 / Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq) / It is well know that the respiratory network, undergoes significant development
in the postnatal period. Among various processes, the maturing of the catecholaminergic
(CA) system shows to be an important factor in the control and modulation of
respiratory rhythmogenesis. Studies have also shown that these neurons are widely
distributed in the Central Nervous System (CNS), including the A1/C1, A2/C2, C3, A5,
A6 and A7 regions, having numerous projections to many regions of the brain.
However, the development of respiratory network as well as its effect on the control of
ventilation, is not yet fully understood. Thus, understanding the participation of CA
neurons in the respiratory control during postnatal development is of most importance
for a better understanding of some clinical disorders including Rett Syndrome, Sudden
Infant Death Syndrome (SIDS) and Central Congenital Hypoventilation Syndrome
(CCHS). Therefore, this study aimed to investigate the involvement of CA neurons in
the brainstem on respiratory control in normoxic normocapnic, hypercapnic and
hypoxic conditions during the postnatal period of male and female neonatal rats,
through chemical injury with conjugated saporin anti-dopamine beta-hydroxylase
(DBH-SAP). Thus, DBH-SAP (42 ng/100 nL – 1L), saporin (SAP – 1L) or
phosphate buffered solution vehicle (PBS, 0.01M, pH 7.4 – 1L) were injected into the
4th ventricle in male and female neonates Wistar rats P0-1. Pulmonary ventilation ( EV )
was recorded in unanesthetized neonates (P7-8) by pressure plethysmography during
normocapnia, hypercapnia (7% CO2) and hypoxia (10% O2) at 10 and 20 min after the
start of exposure. Our data demonstrate that lesion of brainstem CA neurons increased
ventilation in males and females newborn under room air conditions. In addition, the
ventilatory response to hypercapnia was significantly reduced in male (57%) and female
(55%) lesioned neonatal rats (Male – SAP group: 212.8 ± 7.0; PBS group: 203.9 ± 10.3;
lesioned group: 151.1 ± 7.4; P < 0,001; Female – SAP group: 218.2 ± 10.4; PBS group:
200.0 ± 6.4; lesioned group: 154.0 ± 9.6; P < 0,001; all values relative to % of baseline).
Also, a similar reduction was observed in the hypoxic condition (Male – SAP group:
185.2 ± 15.3; PBS group: 167.4 ± 5.0; lesioned group: 110.8 ± 9.2; P < 0,001; Female –
SAP group: 197.3 ± 11.8; PBS group: 179.5 ± 13.7; lesioned: 129.4 ± 5.9; P < 0,001; all
values relative to % of baseline). Additionally, the values for metabolic rate of control
and lesioned groups, both males and females, did not differ significantly, whether in
normoxic normocapnic, hypercapnic or hypoxic conditions. These results suggest that
brainstem CA neurons exert a tonic inhibitory role in neonatal ventilation and promote
an important excitatory modulation in CO2 and O2 chemosensitivity in unanesthetized
males and females neonatal rats (P7-8). / Sabe-se que o sistema respiratório, bem como suas vias de controle, sofrem
significativo desenvolvimento no período pós-natal. Dentre vários processos, o
amadurecimento do sistema catecolaminérgico (CA) mostra-se como um importante
fator no controle e modulação da ritmogênese respiratória. Estudos demonstram que
esses neurônios estão amplamente distribuídos pelo Sistema Nervo Central (SNC),
incluindo as regiões A1/C1, A2/C2, C3, A5, A6 e A7, e que apresentam inúmeras
projeções para várias regiões do encéfalo. No entanto, a participação dos neurônios CA
no controle respiratório durante o desenvolvimento pós-natal não está bem esclarecido,
e esse entendimento é de extrema importância para uma melhor compreensão de alguns
problemas clínicos que inclui a Síndrome de Rett, Síndrome da Morte Súbita Infantil
(SIDS) e a Síndrome da Hipoventilação Central Congênita (CCHS). Sendo assim, o
presente estudo teve por objetivo investigar a participação dos neurônios CA do tronco
encefálico no controle respiratório em situações normóxica normocápnicas,
hipercápnicas e hipóxicas durante o período pós-natal de ratas e ratos (P7-8), por meio
de lesão química com saporina conjugada com anti-dopamina beta-hidroxilase (DBHSAP).
Assim, DBH-SAP (42 ng/100 nL – 1L), Saporina (SAP – 1
L) ou veículo solução fosfato tamponado (PBS 0,01 M, pH 7,4 – 1
L) foram injetados no 4° ventrículo de ratas e ratos neonatos Wistar P0-1. A ventilação pulmonar ( EV ) foi registrada em neonatos não anestesiados (P7-8) por pletismografia de pressão, durante normóxia normocápnica, hipercapnia (7% CO2) e hipóxia (10% O2) aos 10 e 20 min após o início da exposição. Nossos dados demonstram que a lesão dos neurônios
catecolaminérgicos do tronco encefálico promove um aumento da ventilação em
neonatos machos e fêmeas durante a normóxia normocápnica. A resposta ventilatória à
hipercapnia foi significativamente reduzida em ratos neonatos lesados (57%) e ratas
(55%) (Machos – grupo SAP: 212,8 ± 7,0; grupo PBS: 203,9 ± 10,3; grupo lesado:
151,1 ± 7,4; P < 0,001; Fêmeas – grupo SAP: 218,2 ± 10,4; grupo PBS: 200,0 ± 6,4;
grupo lesado: 154,0 ± 9,6; P < 0,001; todos os valores relativos à % do basal). Uma
redução similar foi observada na resposta ventilatória à hipóxia (Machos – grupo SAP:
185,2 ± 15,3; grupo PBS: 167,4 ± 5,0; grupo lesado: 110,8 ± 9,2; P < 0,001; Fêmeas –
grupo SAP: 197,3 ± 11,8; grupo PBS: 179,5 ± 13,7; grupo lesado: 129,4 ± 5,9; P <
0,001; todos os valores relativos à % do basal). Adicionalmente, os valores referentes às
taxas metabólicas de neonatos machos e fêmeas lesados e controles não diferiram
significativamente, seja em condição de normóxia normocápnica, hipercapnia ou
hipóxia. Esses resultados sugerem que os neurônios catecolaminérgicos localizados no
tronco encefálico exercem um papel inibitório tônico sobre ventilação em neonatos P7-8
e apresentam uma importante modulação excitatória na resposta ventilatória ao CO2 e
hipóxia em ratas e ratos neonatos (P7-8) não anestesiados.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:IBICT/oai:repositorio.ufscar.br:ufscar/7208 |
| Date | 02 October 2015 |
| Creators | Patrone, Luis Gustavo Alexandre |
| Contributors | Batalhão, Luciane Helena Gargaglioni |
| Publisher | Universidade Federal de São Carlos, Câmpus São Carlos, Programa de Pós-graduação em Ciências Fisiológicas, UFSCar |
| Source Sets | IBICT Brazilian ETDs |
| Language | Portuguese |
| Detected Language | English |
| Type | info:eu-repo/semantics/publishedVersion, info:eu-repo/semantics/masterThesis |
| Source | reponame:Repositório Institucional da UFSCAR, instname:Universidade Federal de São Carlos, instacron:UFSCAR |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
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