Estudo Dos Efeitos Agudos E Crônicos De Um Modelo De Apneia Obstrutiva Do Sono Em Ratos

Estudo Dos Efeitos Agudos E Crônicos De Um Modelo De Apneia Obstrutiva Do Sono Em Ratos

Author Ferreira, Caroline Borges Autor UNIFESP Google Scholar
Advisor Cravo, Sergio Luiz Domingues Autor UNIFESP Google Scholar
Institution Universidade Federal de São Paulo (UNIFESP)
Graduate program Farmacologia
Abstract The obstructive sleep apnea (OSA) is the most common respiratory disturbance of sleep in humans and it seems to be linked with genesis and/or worsening of several cardiovascular diseases. Each event of apnea can evoke respiratory effort and intense muscle SNA activation, but the mechanisms involved in these adjustments are no clear yet. To investigate the acute and chronic effects of OSA the present was divided in two parts. The purposes of the part I were a) to investigate regional changes in SNA during apnea, b) to study the contribution of carotid chemoreceptors and c) neurotransmission in the nucleus tractus solitarious (NTS) in the cardiovascular, respiratory and sympathetic responses induced by obstructive acute apnea. Acute apneas were induced in anesthetized male rats by clamping a tracheal tube for 20 s. Apnea promptly increased arterial blood pressure (ABP) and phrenic nerve activity (PNA). In addition, the magnitude of sympathoexcitation across lumbar, renal and splanchnic SNA was similar. Inactivation of chemoreceptors by hyperoxia (100% O2) attenuated the changes in ABP and SNA. Surgical denervation of carotid chemoreceptors abolished cardiovascular, respiratory and sympathetic responses to NaCN. In contrast, it only attenuated cardiovascular, PNA and sympathetic responses to apnea. To test the contribution of carotid and extra carotid afferents we tested apnea-induced responses after interruption of neurotransmission in the NTS. Injections of NMDA and non-NMDA antagonist cocktail attenuated PNA and SNA responses induced by acute apnea. In addition, NTS injection of the GABAA receptor agonist muscimol had a similar effect. In addition, the NTS injections did significantly attenuate responses to chemoreflex and baroreflex. Collectively, these findings suggest that sympathoexcitation and PNA activation induced by obstructive acute apnea depends in part of chemoreceptors afferents and glutamatergic neurotransmission of NTS. Otherwise, other mechanisms, for example activation of central chemoreceptors by hypercapnia and/or respiratory central generators, might be important to evoke sympathetic and respiratory responses induced by apnea. The part II of our study was developed to study the effect of chronic OSA and the role of sleep fragmentation on cardiovascular, sympathetic, and respiratory characteristics, and on expression of several genes in the rat brains. Male Wistar rats were anaesthetized and submitted to implant of a tracheal balloon and EEG/EMG electrodes. After 1 week to recovery, rats were assigned to control, OSA or arousal treatments. OSA rats were subjected to obstructive apnea, each time they entered sleep, up to 60 times per hour, for 15 days, 8 h per day. Rats from arousal group were similarly awake, same frequency and duration of OSA, using a vibration system with a small vibratory motor, mounted on the ECG/EMG wires, close to the rat’s head. One day after the last apnea or arousal, rats were anesthetized and prepared for recording ABP, phrenic nerve activity (PNA) and splanchnic sympathetic nerve activity (SSNA). Baseline ABP was higher after OSA than after other treatments. OSA did not alter baseline total voltage for SSNA. In contrast, SSNA was lower in arousal rats. OSA and arousal potentiated the sympathetic excitation induced by chemoreceptor activation. Expression of tyrosine hydroxylase were increased in the brainstems of rats exposed to OSA and arousal by vibration motor. However, expression of genes involved in oxidative stress and choline acetiltransferase biosynthesis were increased only in animals submitted to OSA. These data suggest that the hypertension induced by OSA depend of several mechanisms that include, potentiation of SNA responses, increase of oxidative stress and biosynthesis of tyrosine hydroxylase and choline acetiltransferase biosynthesis. In addition, chronic fragmentation of sleep seems to direct contribute with changes in SNA responses and gene expression of tyrosine hydroxylase. Furthermore, our findings indicate that future studies aimed to investigate the pathophysiology of OSA should consider multiple approaches or models to better understand cardiorespiratory physiology.

A apneia obstrutiva do sono (AOS) é o mais frequente distúrbio respiratório do sono em humanos e parece estar associada com a gênese e/ou agravamento de numerosas doenças cardiovasculares. Cada episódio de apneia induz esforço respiratório e aumento da atividade simpática (SNA) muscular, mas os mecanismos envolvidos nestes ajustes ainda não são claros. A fim de investigar os efeitos agudos e crônicos da AOS, o presente estudo foi dividido em duas partes. A primeira parte objetivou: a) investigar as mudanças regionais da SNA induzidas pela apneia; b) estudar a contribuição dos quimiorreceptores periféricos e c) a da neurotransmissão do núcleo do trato solitário (NTS) nas respostas cardiovasculares, respiratórias e simpáticas induzidas pela apneia aguda. Para isto, foram utilizados ratos anestesiados e as apneias obstrutivas foram induzidas através do clampeamento do tubo traqueal durante 20 s. A apneia rapidamente promoveu aumento discreto da pressão arterial média (PAM), ativação do nervo frênico (PNA) e atividade simpática (SNA) para os territórios lombar, renal e esplâncnico. A inativação dos quimiorreceptores por hiperóxia (100% O2) atenuou as mudanças na PAM e SNA. A denervação cirúrgica dos quimiorreceptores carotídeos aboliu as respostas cardiovasculares, respiratórias e simpáticas induzidas pelo NaCN. Em contraste, as respostas mediadas pela apneia foram apenas atenuadas. Por último, a contribuição dos aferentes carotídeos e extra carotídeos foram investigados por meio da interrupção da neurotransmissão do NTS. Para tanto, primeiramente, foi realizada injeção de coquetel contendo drogas antagonistas de receptores glutamatérgicos NMDA e não-NMDA. A apneia obstrutiva após o tratamento com o coquetel atenuou as respostas de ativação SNA e PNA. Além disto, a injeção de droga agonista de receptores GABAa no NTS provocou efeitos similares. Ademais, as injeções no NTS reduziram as respostas de ativação do quimiorreflexo e barorreflexo. Em conjunto, estes dados sugerem que a ativação simpática e respiratória induzidas pela apneia obstrutiva aguda dependem em parte dos quimiorreceptores periféricos e da neurotransmissão glutamatérgica do NTS. Porém, outros mecanismos como, por exemplo, a ativação de quimiorreceptores centrais pela hipercapnia e/ou ativação dos geradores centrais respiratórios, parecem ser importantes para induzir as respostas simpáticas e respiratórias induzidas pela apneia aguda. A segunda parte do presente estudo foi desenvolvida com o propósito de investigar os efeitos crônicos da AOS e o papel da fragmentação do sono no sistema cardiovascular, respiratório, simpático e na expressão de vários genes no cérebro de ratos. Para isto, os ratos foram inicialmente anestesiados para cirurgia de implante do balão traqueal e de eletrodos de EEG/EMG. Após 1 semana de recuperação, os animais foram divididos em grupo controle, AOS e despertar crônico do sono. Os ratos do grupo AOS foram submetidos a apneias durante o sono REM e NREM, 8 h/dia até uma frequência máxima de 60 apneias/hora durante 15 dias. Já os ratos do grupo despertar foram similarmente acordados, mesmo tempo e frequência que as AOS, porém, foi utilizado um sistema de vibração com um mini motor acoplado próximo de sua cabeça. Ao final dos experimentos, os animais foram anestesiados e preparados para o registro da PAM, FC, PNA e atividade simpática do nervo esplâncnico (SSNA). Os animais submetidos a AOS apresentaram valores maiores de PAM do que os demais grupos. A AOS não modificou o nível basal da SSNA. Em contraste, a SSNA foi menor no grupo despertar. Tanto a AOS quanto o despertar potencializaram a resposta de ativação simpática induzida pelo estímulo do quimiorreflexo. Ademais, ambos os grupos AOS e despertar pelo motor vibratório, aumentaram a expressão gênica de tirosina hidroxilase no tronco cerebral. Porém, apenas o grupo submetido a AOS induziu aumento da expressão de genes envolvidos com estresse oxidativo e biossíntese de colina acetiltransferase. Estes dados indicam que a hipertensão induzida no grupo AOS depende de uma série de mecanismos como, por exemplo, potencialização da resposta simpática, aumento do estresse oxidativo, da biossíntese de tirosina hidroxilase e da colina acetiltransferase. Além disto, a fragmentação do sono parece contribuir diretamente com a potencialização da resposta simpática e com as mudanças da expressão gênica de tirosina hidroxilase. Ademais, os achados do presente estudo reforça a ideia de que futuros estudos designados para investigar os mecanismos envolvidos na AOS necessitam considerar os múltiplos fatores para melhor entendimento da patofisiologia desta síndrome.
Keywords Obstructive Sleep Apnea
Hypertension
Sleep Fragmentation
Chemoreceptors
Hypoxia
Síndrome Da Apneia Do Sono
Hipertensão Arterial Sistêmica
Fragmentação Do Sono
Células Quimiorreceptoras
Hipóxia
Language Portuguese
Date 2017-11-30
Research area Fisiologia E Farmacologia Cardiovascular E Renal
Knowledge area Fisiologia E Farmacologia
Publisher Universidade Federal de São Paulo (UNIFESP)
Extent 0p.
Origin https://sucupira.capes.gov.br/sucupira/public/consultas/coleta/trabalhoConclusao/viewTrabalhoConclusao.jsf?popup=true&id_trabalho=5557774
Access rights Closed access
Type Thesis
URI http://repositorio.unifesp.br/handle/11600/50057

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