Modificações ventilatórias induzidas pela hipóxia intermitente aguda em condições não anestesiadas
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Data de Publicação: | 2020 |
Tipo de documento: | Dissertação |
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Título da fonte: | Repositório Institucional da UFSCAR |
Texto Completo: | https://repositorio.ufscar.br/handle/ufscar/13253 |
Resumo: | It has been described that intermittent hypoxia (IH, periods of hypoxia followed by normoxia), as observed in some pathological situations, promotes, acutely, a sustained increase in respiratory motor activity, dependent on the release of serotonin in areas of the central nervous system (brainstem and spinal cord). This effect has been demonstrated mostly in vagotomized and anesthetized animal preparations, which exhibited a potentiation of inspiratory and expiratory motor activities in response to acute IH (AIH). Evidence about the effects of AIH on respiratory activity in non-anesthetized conditions is scarce, especially considering the possible changes in the partial pressure of blood gases and body temperature that might follow such respiratory changes. In the present study, we found that pulmonary ventilation of unanesthetized Holtzman rats (80-150g, n = 9) submitted to 10 cycles of AIH (6% O2 for 30-40 s, every 5 minutes) was elevated compared to control animals (maintained in normoxia, n = 13), due to a long-lasting increase in tidal volume (P <0.05), but not in respiratory frequency, which peaked 30 minutes after the last hypoxia exposure. AIH-treated rats also exhibited increased expiratory flow events during the second stage of the expiratory phase, indicating the presence of active expiratory pattern (events not seen in control animals). The compensatory increase in ventilation and active expiration elicited by AIH were associated with reduced arterial partial pressure of CO2 (PaCO2, n = 5) and a significant reduction in body temperature (n = 6, P <0.05). The pre-treatment with the antagonist for serotonin type 2 receptor (5-HT2), ketanserin (1 mg/kg, i.p.), was able to prevent the ventilatory changes induced by AIH, the emergence of active expiration (n = 11) and the reduction in PaCO2 (n = 5). On the other hand, ketanserin treatment potentiated the AIH-mediated response of the reduction in body temperature (n = 5, P <0.05). Moreover, we verified that the generation of active expiration after AIH was not associated with the phosphorylation of AMPA glutamate receptors (n = 3 / group) in the retotrapezoid nucleus – a brainstem region related to the generation of active expiration – thus demonstrating that it might occur through other mechanisms. Our findings indicate that AIH, in unanesthetized conditions, promotes a long-term increase in pulmonary ventilation associated with changes in the breathing pattern (generation of active expiration) and changes in body temperature. Such respiratory modifications are associated with the recruitment of serotonergic signaling, while a decrease in body temperature that does not require the activation of 5-HT2 receptors. |
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Mendonça Junior, Bolival ApparecidoZoccal, Daniel Breseghellohttp://lattes.cnpq.br/1958567557189244http://lattes.cnpq.br/318302551458818298ad3022-c8fb-4ad2-98eb-e3fbf1fde3a12020-09-18T19:33:20Z2020-09-18T19:33:20Z2020-03-27MENDONÇA JUNIOR, Bolival Apparecido. Modificações ventilatórias induzidas pela hipóxia intermitente aguda em condições não anestesiadas. 2020. Dissertação (Mestrado em Ciências Fisiológicas) – Universidade Federal de São Carlos, São Carlos, 2020. Disponível em: https://repositorio.ufscar.br/handle/ufscar/13253.https://repositorio.ufscar.br/handle/ufscar/13253It has been described that intermittent hypoxia (IH, periods of hypoxia followed by normoxia), as observed in some pathological situations, promotes, acutely, a sustained increase in respiratory motor activity, dependent on the release of serotonin in areas of the central nervous system (brainstem and spinal cord). This effect has been demonstrated mostly in vagotomized and anesthetized animal preparations, which exhibited a potentiation of inspiratory and expiratory motor activities in response to acute IH (AIH). Evidence about the effects of AIH on respiratory activity in non-anesthetized conditions is scarce, especially considering the possible changes in the partial pressure of blood gases and body temperature that might follow such respiratory changes. In the present study, we found that pulmonary ventilation of unanesthetized Holtzman rats (80-150g, n = 9) submitted to 10 cycles of AIH (6% O2 for 30-40 s, every 5 minutes) was elevated compared to control animals (maintained in normoxia, n = 13), due to a long-lasting increase in tidal volume (P <0.05), but not in respiratory frequency, which peaked 30 minutes after the last hypoxia exposure. AIH-treated rats also exhibited increased expiratory flow events during the second stage of the expiratory phase, indicating the presence of active expiratory pattern (events not seen in control animals). The compensatory increase in ventilation and active expiration elicited by AIH were associated with reduced arterial partial pressure of CO2 (PaCO2, n = 5) and a significant reduction in body temperature (n = 6, P <0.05). The pre-treatment with the antagonist for serotonin type 2 receptor (5-HT2), ketanserin (1 mg/kg, i.p.), was able to prevent the ventilatory changes induced by AIH, the emergence of active expiration (n = 11) and the reduction in PaCO2 (n = 5). On the other hand, ketanserin treatment potentiated the AIH-mediated response of the reduction in body temperature (n = 5, P <0.05). Moreover, we verified that the generation of active expiration after AIH was not associated with the phosphorylation of AMPA glutamate receptors (n = 3 / group) in the retotrapezoid nucleus – a brainstem region related to the generation of active expiration – thus demonstrating that it might occur through other mechanisms. Our findings indicate that AIH, in unanesthetized conditions, promotes a long-term increase in pulmonary ventilation associated with changes in the breathing pattern (generation of active expiration) and changes in body temperature. Such respiratory modifications are associated with the recruitment of serotonergic signaling, while a decrease in body temperature that does not require the activation of 5-HT2 receptors.É descrito que a hipóxia intermitente (HI, períodos de hipóxia seguidos de normóxia), condição presente em algumas situações patológicas, é capaz de, agudamente, promover o aumento sustentado da atividade motora respiratória, dependente da liberação de serotonina em regiões do sistema nervoso central (tronco encefálico e medula espinhal). Esse efeito foi demonstrado, principalmente, em animais vagotomizados e anestesiados, os quais apresentam potencializações das atividades motoras inspiratórias e expiratórias em resposta à HI aguda (HIA). Poucos são os estudos sobre os efeitos da HIA na atividade respiratória em condições não anestesiadas, ainda mais considerando as possíveis alterações na pressão parcial dos gases sanguíneos e na temperatura corporal que podem acompanhar tais modificações respiratórias. No presente estudo, verificamos que a ventilação pulmonar de ratos Holtzman não anestesiados (80-150g, n=9) e submetidos 10 ciclos de HIA (6% O2 por 30-40 s, a cada 5 minutos) se mostrou aumentada em comparação aos animais controle (mantidos em normóxia, n=13), devido a um aumento duradouro no volume corrente (P <0,05), mas não na frequência respiratória. O aumento máximo na ventilação foi observado 30 minutos após o último ciclo de hipóxia. Os ratos submetidos à HIA também exibiram eventos de aumento do fluxo expiratório durante o segundo estágio da fase expiratória, indicando a presença de expiração ativa (eventos não observados em condições de normóxia). O aumento compensatório da ventilação e a expiração ativa desencadeada pela HIA foram associadas a uma diminuição na pressão parcial arterial de CO2 (PaCO2, n = 5) e na temperatura corporal (n = 6, P <0,05). O tratamento prévio com antagonista para os receptores do tipo 2 para serotonina (5-HT2), a ketanserina (1 mg/kg, i.p), foi capaz de prevenir as alterações ventilatórias induzidas pela HIA, o surgimento de expiração ativa (n = 11) e a redução da PaCO2 (n = 5); porém potencializou a resposta da redução da temperatura corporal (n = 5, P <0,05). Vimos ainda que a geração da expiração ativa após a HIA não ocorreu por meio da fosforilação de receptores glutamatérgicos do tipo AMPA (n=3/grupo) no núcleo retotrapezóide – região do tronco encefálico relacionada com a geração da expiração ativa – demonstrando assim ocorrer por meio de outros mecanismos. Nossos achados indicam que a HIA, em condições não anestesiadas, promove o aumento de longo prazo na ventilação pulmonar de forma associada à modificação do padrão respiratório (geração da expiração ativa) e modificações na temperatura corporal. Tal modificação do padrão respiratório está associada ao recrutamento da sinalização serotoninérgica, enquanto a diminuição da temperatura corporal que não requer a ativação dos receptores 5-HT2.Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)CNPq: 132363/2018-6porUniversidade Federal de São CarlosCâmpus São CarlosPrograma Interinstitucional de Pós-Graduação em Ciências Fisiológicas - PIPGCFUFSCarAttribution-NonCommercial-NoDerivs 3.0 Brazilhttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/br/info:eu-repo/semantics/openAccessExpiração ativaNão-anestesiadoSerotoninaNúcleo retrotrapezóideFacilitação de longo prazoActive expirationNon-anesthetizedSerotoninRetotrapezoid nucleusLong-term facilitationCIENCIAS BIOLOGICAS::FISIOLOGIAModificações ventilatórias induzidas pela hipóxia intermitente aguda em condições não anestesiadasVentilatory modifications induced by acute intermittent hypoxia in non-unanesthetic conditionsinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesis6006d9b23ff-f0ff-4d58-aca1-8c3a886cda54reponame:Repositório Institucional da UFSCARinstname:Universidade Federal de São Carlos (UFSCAR)instacron:UFSCARORIGINALDissertação FINAL - Bolival.pdfDissertação FINAL - Bolival.pdfapplication/pdf1530689https://repositorio.ufscar.br/bitstream/ufscar/13253/8/Dissertac%cc%a7a%cc%83o%20FINAL%20-%20Bolival.pdfa55b129ec2d0260199e113be28ae52c0MD58carta-comprovante.pdfcarta-comprovante.pdfapplication/pdf306077https://repositorio.ufscar.br/bitstream/ufscar/13253/3/carta-comprovante.pdfe5d7d93dd10b2adc1c220def3a7deb3dMD53CC-LICENSElicense_rdflicense_rdfapplication/rdf+xml; charset=utf-8811https://repositorio.ufscar.br/bitstream/ufscar/13253/9/license_rdfe39d27027a6cc9cb039ad269a5db8e34MD59TEXTDissertação FINAL - Bolival.pdf.txtDissertação FINAL - Bolival.pdf.txtExtracted texttext/plain114380https://repositorio.ufscar.br/bitstream/ufscar/13253/10/Dissertac%cc%a7a%cc%83o%20FINAL%20-%20Bolival.pdf.txt951008f565ea5d25161e85cfc32f5e02MD510carta-comprovante.pdf.txtcarta-comprovante.pdf.txtExtracted texttext/plain1215https://repositorio.ufscar.br/bitstream/ufscar/13253/12/carta-comprovante.pdf.txt79283ffc690bb9ee2a5a59796d773d2dMD512THUMBNAILDissertação FINAL - Bolival.pdf.jpgDissertação FINAL - Bolival.pdf.jpgIM Thumbnailimage/jpeg7165https://repositorio.ufscar.br/bitstream/ufscar/13253/11/Dissertac%cc%a7a%cc%83o%20FINAL%20-%20Bolival.pdf.jpge19ade0aef2cb808e7bf441034171b44MD511carta-comprovante.pdf.jpgcarta-comprovante.pdf.jpgIM Thumbnailimage/jpeg6503https://repositorio.ufscar.br/bitstream/ufscar/13253/13/carta-comprovante.pdf.jpg43e1cdebe142adab7bccbf7fb51d4d69MD513ufscar/132532023-09-18 18:32:00.711oai:repositorio.ufscar.br:ufscar/13253Repositório InstitucionalPUBhttps://repositorio.ufscar.br/oai/requestopendoar:43222023-09-18T18:32Repositório Institucional da UFSCAR - Universidade Federal de São Carlos (UFSCAR)false |
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