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Jafferson Kamphorst Leal da SilvaGuilherme Jose de Moraes GarciaMarcelo José Lobato MartinsTauanne Dias Amarante2019-08-14T12:00:38Z2019-08-14T12:00:38Z2012-03-09http://hdl.handle.net/1843/MPDZ-8TWPB3Os nucleotídeos extracelulares desempenham um papel fundamental na regulação do transporte mucociliar e, dessa forma, são essenciais na defesa das vias respiratórias contra patógenos inalados. Os nucleotídeos adenosina trifostafato (ATP), adenosina difosfato (ADP) e adenosina monofosfato (AMP) são secretados pelo epitélio respiratório para o líquido superficial das vias respiratórias, onde são metabolizados por ecto-enzimas e transformados nos nucleosídeos adenosina (ADO) e inosina (INO) que, por sua vez, são absorvidos pelas células do epitélio respiratório. São as concentrações de ATP e ADO extracelulares que, ao ativar os receptores P2Y2 e A2B na membrana celular, regulam a taxa de secreção de muco, a frequência de batimento ciliar e a hidratação e viscosidade do muco. Esta rede bioquímica de regulação das concentrações de ATP e ADO extracelulares foi recentemente descrita quantitativamente por um modelo computacional baseado em dados experimentais coletados em culturas de células do epitélio respiratório humano. Embora este modelo tenha reproduzido dados experimentais in vitro, ele não podia ser usado para investigar a regulação de nucleotídeos extracelulares in vivo, já que se baseou em culturas de célula contendo líquido a uma altura de ~1500 mm, enquanto in vivo a altura do líquido superficial é da ordem de 30 mm. Com o intuito de adaptar o modelo computacional para descrever o comportamento do sistema in vivo, selecionamos dados experimentais da literatura em que a rede de regulação foi investigada para alturas do líquido superficial variando de 14 mm a 2730 mm. A nova versão do modelo, proposta neste trabalho, consiste na solução da equação de reação-difusão em coordenadas cilíndricas, com condições de contorno que expressam as reações catalisadas pelas ectonucleotidases na superfície do epitélio bronquial. O conjunto de equações diferencias acopladas foi resolvido numericamente usando o método de volumes finitos. A método foi validado comparando a solução numérica com a solução analítica de dois casos particulares de condição de contorno: barreiras refletoras e fluxo constante em z=0. Utilizando o modelo, investigamos o comportamento dos nucleotídeos após choque hipotônico, obtendo uma boa concordância com os dados experimentais. Este modelo pode ser importante para o desenvolvimento de novas terapias para tratamento de patologias respiratórias, especialmente da Fibrose Cística. Os indivíduos portadores dessa doença genética apresentam quadro de infecção bacteriana crônica devido a uma falha no transporte mucociliar, que inclui a desidratação do muco e a secreção de muco em excessoExtracellular nucleotides play a key role in the regulation of mucociliary clearance and thus are essential in protecting the airways against inhaled pathogens. Adenosine triphosphate (ATP), adenosine diphosphate (ADP) and adenosine monophosphate (AMP) nucleotides are secreted by the respiratory epithelium to the airway surface liquid, where they are metabolized by ecto-enzymes and converted into the nucleosides adenosine (ADO) and inosine (INO) which in turn are absorbed by the cells of the respiratory epithelium. The concentrations of extracellular ATP and ADO, by activating the membrane receptors P2Y2 and A2B, regulate the mucus secretion rate, the ciliary beating frequency, and mucus hydration and mucus viscosity. The biochemical network that regulates the concentrations of extracellular ATP and ADO was recently described quantitatively by a computer model based on experimental data collected in cultures of human respiratory epithelial cells. Although this model reproduced the experimental data, it could not be used to investigate the regulation of extracellular nucleotides in vivo, because it was based on cell cultures containing _uid at a height of _ 1500_m, while in vivo the height of the airway surface liquid is approximately 30_m. Aiming to adapt the computer model to describe the behavior of the system in vivo, we selected from the literature experimental data where the regulatory network was investigated for liquid surface heights ranging from 14_m to 2730_m. The new version of the model, proposed in this work, consists in the solution of the reactiondi _usion equation in cylindrical coordinates, with boundary conditions that express the reactions catalyzed by ectonucleotidases on the surface of the bronchial epithelium. The set of coupled di_erential equations was solved numerically using the _nite volume method. The numerical solution was validated by comparing it with the analytical solution of two particular cases of boundary conditions: re_ective barriers and constant _ux at z = 0. Using the model, we investigate the behavior of the nucleotides after hypotonic challenge, the results are in good agreement with the experimental data. This model can be important for the development of new therapies for respiratory pathologies, especially cystic _brosis. Individuals with this genetic disease have chronic bacterial infection in the lungs due to a failure in mucociliary clearance, that includes mucus dehydration and excessive mucus secretion.Universidade Federal de Minas GeraisUFMGFísicaFísicaModelo de regulação dos nucleotídeos extracelulares no líquido superficial das vias respiratóriasinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisinfo:eu-repo/semantics/openAccessporreponame:Repositório Institucional da UFMGinstname:Universidade Federal de Minas Gerais (UFMG)instacron:UFMGORIGINALdisserta__o__tauanne_amarante.pdfapplication/pdf2121982https://repositorio.ufmg.br/bitstream/1843/MPDZ-8TWPB3/1/disserta__o__tauanne_amarante.pdf95bb930aefb9c0e7989d691937dfb048MD51TEXTdisserta__o__tauanne_amarante.pdf.txtdisserta__o__tauanne_amarante.pdf.txtExtracted texttext/plain110513https://repositorio.ufmg.br/bitstream/1843/MPDZ-8TWPB3/2/disserta__o__tauanne_amarante.pdf.txt47da38968940f45240138306299bf443MD521843/MPDZ-8TWPB32019-11-14 14:15:30.445oai:repositorio.ufmg.br:1843/MPDZ-8TWPB3Repositório InstitucionalPUBhttps://repositorio.ufmg.br/oaiopendoar:2019-11-14T17:15:30Repositório Institucional da UFMG - Universidade Federal de Minas Gerais (UFMG)false
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