Contribution of retrotrapezoid/parafacial respiratory region to the expiratory-sympathetic coupling in response to peripheral chemoreflex in rats

Central mechanisms of coupling between respiratory and sympathetic systems are essential for the entrainment between the enhanced respiratory drive and sympathoexcitation in response to hypoxia. However, the brainstem nuclei and neuronal network involved in these respiratory-sympathetic interactions remain unclear. Here, we evaluated whether the increase in expiratory activity and expiratory-modulated sympathoexcitation produced by the peripheral chemoreflex activation involves the retrotrapezoid nucleus/parafacial respiratory region (RTN/pFRG). Using decerebrated arterially perfused in situ rat preparations (60–80 g), we recorded the activities of thoracic sympathetic (tSN), phrenic (PN), and abdominal nerves (AbN) as well as the extracellular activity of RTN/pFRG expiratory neurons, and reflex responses to chemoreflex activation were evaluated before and after inactivation of the RTN/pFRG region with muscimol (1 mM). In the RTN/pFRG, we identified late-expiratory (late-E) neurons (n = 5) that were silent at resting but fired coincidently with the emergence of late-E bursts in AbN after peripheral chemoreceptor activation. Bilateral muscimol microinjections into the RTN/pFRG region (n = 6) significantly reduced basal PN frequency, mean AbN activity, and the amplitude of respiratory modulation of tSN (P < 0.05). With respect to peripheral chemoreflex responses, muscimol microinjections in the RTN/pFRG enhanced the PN inspiratory response, abolished the evoked late-E activity of AbN, but did not alter either the magnitude or pattern of the tSN reflex response. These findings indicate that the RTN/pFRG region is critically involved in the processing of the active expiratory response but not of the expiratory-modulated sympathetic response to peripheral chemoreflex activation of rat in situ preparations.

Glutamatergic antagonism in the NTS decreases post-inspiratory drive and changes phrenic and sympathetic coupling during chemoreflex activation

For a better understanding of the processing at the nucleus tractus solitarius (NTS) level of the autonomic and respiratory responses to peripheral chemoreceptor activation, herein we evaluated the role of glutamatergic neurotransmission in the intermediate (iNTS) and caudal NTS (cNTS) on baseline respiratory parameters and on chemoreflex-evoked responses using the in situ working heart-brain stem preparation (WHBP). The activities of phrenic (PND), cervical vagus (cVNA), and thoracic sympathetic (tSNA) nerves were recorded before and after bilateral microinjections of kynurenic acid (Kyn, 5 nmol/20 nl) into iNTS, cNTS, or both simultaneously. In WHBP, baseline sympathetic discharge markedly correlated with phrenic bursts (inspiration). However, most of sympathoexcitation elicited by chemoreflex activation occurred during expiration. Kyn microinjected into iNTS or into cNTS decreased the postinspiratory component of cVNA and increased the duration and frequency of PND. Kyn into iNTS produced no changes in sympathoexcitatory and tachypneic responses to peripheral chemoreflex activation, whereas into cNTS, a reduction of the sympathoexcitation, but not of the tachypnea, was observed. The pattern of phrenic and sympathetic coupling during the chemoreflex activation was an inspiratory-related rather than an expiratory-related sympathoexcitation. Kyn simultaneously into iNTS and cNTS produced a greater decrease in postinspiratory component of cVNA and increase in frequency and duration of PND and abolished the respiratory and autonomic responses to chemoreflex activation. The data show that glutamatergic neurotransmission in the iNTS and cNTS plays a tonic role on the baseline respiratory rhythm, contributes to the postinspiratory activity, and is essential to expiratory-related sympathoexcitation observed during chemoreflex activation.

Maternal protein restriction increases respiratory and sympathetic activities and sensitizes peripheral chemoreflex in male rat offspring

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)

Physiological and pathophysiological interactions between the respiratory central pattern generator and the sympathetic nervous system

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

Coupling of respiratory and sympathetic activities in rats submitted to chronic intermittent hypoxia

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

Effects of acute intermittent hypoxia on sympathetic and expiratory activities in rats

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

Coupling between respiratory and sympathetic activities as a novel mechanism underpinning neurogenic hypertension

Enhanced sympathetic outflow to the heart and resistance vessels greatly contributes to the onset and maintenance of neurogenic hypertension. There is a consensus that the development of hypertension (clinical and experimental) is associated with an impairment of sympathetic reflex control by arterial baroreceptors. More recently, chronic peripheral chemoreflex activation, as observed in obstructive sleep apnea, has been proposed as another important risk factor for hypertension. In this review, we present and discuss recent experimental evidence showing that changes in the respiratory pattern, elicited by chronic intermittent hypoxia, play a key role in increasing sympathetic activity and arterial pressure in rats. This concept parallels results observed in other models of neurogenic hypertension, such as spontaneously hypertensive rats and rats with angiotensin II–salt-induced hypertension, pointing out alterations in the central coupling of respiratory and sympathetic activities as a novel mechanism underlying the development of neurogenic hypertension.

Biological indicators of stress in pacu (Piaractus mesopotamicus) after capture

Os efeitos da captura (perseguição, contenção em puçá e exposição aérea) no perfil sanguíneo do cortisol, glicose, cloreto, sódio, potássio, cálcio e na osmolaridade, hematócrito, hemoglobina, número de células vermelhas (CV) e volume corpuscular médio (VCM) foram investigados no pacu (Piaractus mesopotamicus). Um total de 132 peixes (49,7 ± 11,7 g) foi submetido à captura com 3 ou 5 minutos de exposição aérea. Nove peixes de cada tratamento foram amostrados 5, 15, 30, 60 minutos e 24 horas depois e outros nove peixes foram amostrados antes da captura e considerados controle. A captura resultou em aumento do cortisol e glicose no sangue 30 e 5 minutos depois da captura, respectivamente, independente do tempo de exposição aérea. Ambos os indicadores recuperaram os valores controle em 24 horas. Nos dois grupos de peixes, o cloreto plasmático diminuiu 60 minutos após captura e não recuperou os valores controle, enquanto o sódio sérico aumentou entre 15 e 30 minutos recuperando a condição controle em 24 horas. Não houve alteração significativa nos valores de potássio, cálcio, osmolaridade ou no hematócrito, hemoglobina, CV e VCM como consequência da captura. Os estressores sequenciais aplicados no pacu durante a captura ativaram o eixo cérebro-pituitária-interrenal (respostas do cortisol e glicose), mas a ativação do eixo cérebro-sistema simpático-células cromafins foi aparentemente moderada (respostas iônicas e hematológicas).

Variabilidade da freqüência cardíaca em cães anestesiados com infusão contínua de propofol e sufentanil

Foram avaliados os efeitos do propofol associado ao sufentanil sobre o balanço das atividades simpática e parassimpática do coração, investigando-se um possível efeito dose dependente do opióide. Analisou-se a variabilidade da freqüência cardíaca (VFC) de 12 cães adultos pré-medicados com maleato de acepromazina e anestesiados com propofol e três doses diferentes de sufentanil, que variou de 0,025 a 0,1µg/kg/min. Registrou-se o eletrocardiograma 15 minutos após a medicação pré-anestésica e 15, 30, 60, 90 e 120 minutos após a indução anestésica. A VFC foi calculada no domínio da freqüência, mediante análise de 10 intervalos RR consecutivos. Houve redução acentuada da freqüência cardíaca, mas a VFC permaneceu relativamente inalterada.

Macro- and microstructural organization of the rabbit's celiac-mesenteric ganglion complex (Oryctolagus cuniculus)

The macro- and microstructures of the rabbit celiac-mesenteric ganglion complex are described in 20 young animals. We found ten celiac ganglia, twenty-seven cranial mesenteric ganglia and eleven celiac-mesenteric ganglia. The celiac ganglia had a rectangular shape in nine cases (90%) and a circular one in one case (10%). The cranial mesenteric ganglia presented triangular (66.7%), rectangular (11.1%), L-shape (18.5%) and semilunar (3.7%) arrangements. The celiac-mesenteric ganglia were organized in three patterns: a single left celiac-mesenteric ganglion having a caudal portion (72.7%); celiac-mesenteric ganglia without a caudal portion (18.2%) and a single celiac-mesenteric ganglion with two portions: left and right (9.1%).The microstructure was investigated in nine celiac-mesenteric ganglia. The results showed that the celiac-mesenteric ganglion is actually a ganglion complex constituted of an agglomerate of ganglionic units separated by nerve fibers, capillaries and septa of connective tissue. Using the semi-thin section method we described the cellular organization of the celiac-mesenteric ganglion complex. Inside of each ganglionic unit, there were various cell types: principal ganglion neurons (PGN), glial cells (satellite cells) and SIF cells (small intensely fluorescent cells or small granular cells), which are the cytologic basis for each ganglionic unit of the rabbit's celiac-mesenteric ganglion complex.

Asymmetric post-natal development of superior cervical ganglion of paca (Agouti paca)

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

CONTROL of THE CENTRAL CHEMOREFLEX BY A5 NORADRENERGIC NEURONS IN RATS

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

Analysis of cardiac autonomic modulation in obese and eutrophic children

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

Fractal correlation of heart rate variability in obese children

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

Noções básicas de variabilidade da frequência cardíaca e sua aplicabilidade clínica

O sistema nervoso autônomo (SNA) desempenha um papel importante na regulação dos processos fisiológicos do organismo humano tanto em condições normais quanto patológicas. Dentre as técnicas utilizadas para sua avaliação, a variabilidade da frequência cardíaca (VFC) tem emergido como uma medida simples e não-invasiva dos impulsos autonômicos, representando um dos mais promissores marcadores quantitativos do balanço autonômico. A VFC descreve as oscilações no intervalo entre batimentos cardíacos consecutivos (intervalos R-R), assim como oscilações entre frequências cardíacas instantâneas consecutivas. Trata-se de uma medida que pode ser utilizada para avaliar a modulação do SNA sob condições fisiológicas, tais como em situações de vigília e sono, diferentes posições do corpo, treinamento físico, e também em condições patológicas. Mudanças nos padrões da VFC fornecem um indicador sensível e antecipado de comprometimentos na saúde. Uma alta variabilidade na frequência cardíaca é sinal de boa adaptação, caracterizando um indivíduo saudável, com mecanismos autonômicos eficientes, enquanto que, baixa variabilidade é frequentemente um indicador de adaptação anormal e insuficiente do SNA, implicando a presença de mau funcionamento fisiológico no indivíduo. Diante da sua importância como um marcador que reflete a atividade do SNA sobre o nódulo sinusal e como uma ferramenta clínica para avaliar e identificar comprometimentos na saúde, este artigo revisa aspectos conceituais da VFC, dispositivos de mensuração, métodos de filtragem, índices utilizados para análise da VFC, limitações de utilização e aplicações clínicas da VFC.