Análise morfológica e fisiológica dos fígados e rins de ratas prenhes e seus fetos tratados pela associação zidovudina, lamivudina e ritonavir durante toda a prenhez

OBJETIVO: avaliar os efeitos da administração da associação zidovudina-lamivudina-ritonavir nos fígados e rins de ratas prenhes e seus conceptos do ponto de vista morfológico e fisiológico. MÉTODOS: 40 ratas albinas prenhes foram aleatoriamente divididas em 4 grupos: 1 controle (Ctrl: controle de veículo) e 3 experimentais (Exp1x, Exp3x e Exp9x). Estes últimos foram tratados por solução oral de zidovudina/lamivudina/ritonavir (Exp1x: 10/5/20 mg/kg; Exp3x: 30/15/60 mg/kg; Exp9x: 90/45/180 mg/kg). As drogas e o veículo foram administrados por gavagem, desde o 1º até o 20º dia de prenhez. No último dia do experimento, todos os animais foram anestesiados e sangue foi retirado da cavidade cardíaca para avaliação sérica das enzimas aspartato aminotransferase (AST) e alanina aminotransferase (ALT), por método calorimétrico, bem como da ureia, determinada por método cinético-enzimático, e creatinina, por método cinético-colorimétrico. Em seguida, fragmentos dos fígados e rins maternos e fetais foram coletados, fixados em formol a 10% e processados segundo os métodos histológicos para inclusão em parafina. Cortes com 5 µm de espessura foram corados pela hematoxilina-eosina (HE) e analisados por microscopia de luz. Na leitura das lâminas, considerou-se o padrão de normalidade para fígado e rins, tais como: hepatócitos, espaço porta íntegros e veias hepáticas bem definidas. Nos rins, a presença de corpúsculos renais, túbulos contorcidos e alças de Henle típicos. Nos fígados fetais considerou-se, ainda, a morfologia das células da linhagem eritrocitária nas diferentes fases do desenvolvimento, bem como os megacariócitos. Quando houve alteração da coloração padrão estabelecida para as estruturas hepáticas e renais, alteração na morfologia de núcleos, rompimento de limites de alguma organela citoplasmática, presença de congestão vascular, tudo isso foi entendido como provavelmente provocado pelas drogas em sua(s) dose(s) de aplicação. A avaliação estatística foi realizada por análise de variância (ANOVA), completada pelo teste de Tukey-Kramer (p<0,05). RESULTADOS: os fígados maternos dos grupos Ctrl, Exp1x e Exp3x mostraram hepatócitos típicos, espaço porta íntegros e veias hepáticas com aspecto normal. No fígado materno do grupo Exp9x, foram encontrados hepatócitos com sinais de atrofia e apoptose (eosinofilia citoplasmática e núcleos picnóticos). Além disso, identificou-se vasodilatação dos capilares sinusoides (congestão). Os rins maternos dos grupos Ctrl e Exp1x apresentaram-se normais, com corpúsculos renais, túbulos contorcidos e alças de Henle típicos. Já nos grupos Exp3x e Exp9x, foram encontrados congestão vascular, glomérulos pequenos ricos em células contendo núcleos hipercromáticos, sendo mais intensos no Exp9x. Com relação aos fígados e rins fetais, não foram observadas alterações morfológicas ou fisiológicas nos grupos estudados. Encontrou-se aumento significante nos níveis da AST (305,70±55,80; p<0,05) e da creatinina (0,50±0,09; p<0,05) no grupo Exp9x. CONCLUSÕES: nossos resultados evidenciam que a administração da associação zidovudina/lamivudina/ritonavir a ratas prenhes em altas doses causa alterações morfológicas e funcionais nos fígados e rins maternos. Não houve alterações nem morfológicas nem fisiológicas nos fígados e rins fetais.

Tratamento farmacológico da DPOC

Aproximadamente sete milhões de brasileiros acima de 40 anos são acometidos pela DPOC. Nos últimos anos, importantes avanços foram registrados no campo do tratamento medicamentoso dessa condição. Foi realizada uma revisão sistemática incluindo artigos originais sobre tratamento farmacológico da DPOC publicados entre 2005 e 2009, indexados em bases de dados nacionais e internacionais e escritos em inglês, espanhol ou português. Artigos com tamanho amostral menor de 100 indivíduos foram excluídos. Os desfechos sintomas, função pulmonar, qualidade de vida, exacerbações, mortalidade e efeitos adversos foram pesquisados. Os artigos foram classificados segundo o critério da Global Initiative for Chronic Obstructive Lung Disease para nível de evidência científica (grau de recomendação A, B e C). Dos 84 artigos selecionados, 40 (47,6%), 18 (21,4%) e 26 (31,0%) foram classificados com graus A, B e C, respectivamente. Das 420 análises oriundas desses artigos, 236 referiam-se à comparação de fármacos contra placebo nos diversos desfechos estudados. Dessas 236 análises, os fármacos mais frequentemente estudados foram anticolinérgicos de longa duração, a combinação β2-agonistas de longa duração + corticosteroides inalatórios e corticosteroides inalatórios isolados em 66, 48 e 42 análises, respectivamente. Nas mesmas análises, os desfechos função pulmonar, efeitos adversos e sintomas geraram 58, 54 e 35 análises, respectivamente. A maioria dos estudos mostrou que os medicamentos aliviaram os sintomas, melhoraram a qualidade de vida, a função pulmonar e preveniram as exacerbações. Poucos estudos contemplaram o desfecho mortalidade, e o papel do tratamento medicamentoso nesse desfecho ainda não está completamente definido. Os fármacos estudados são seguros no manejo da DPOC, com poucos efeitos adversos.

Efeitos da angiotensina-I e isquemia na recuperação funcional em corações isolados

FUNDAMENTO: A ressuscitação de parada cardíaca pode apresentar disfunção miocárdica determinada pelo tempo da isquemia, e a inibição da enzima conversora de angiotensina (ECA) pode reduzir a disfunção cardíaca durante a reperfusão. OBJETIVO: Investigar os efeitos da angiotensina-I e diferentes períodos de isquemia na recuperação funcional em corações de ratos isolados. MÉTODOS: Os corações isolados de ratos Wistar (n = 45; 250-300 g) foram submetidos a diferentes períodos de isquemia global (20, 25 ou 30 min) e reperfundidos (30 min) com o tampão Krebs-Henseleit, ou com a adição de 400 nmol/L de angiotensina-I, ou com 400 nmol/L de angiotensina-I + 100 µmol/L de captopril durante o período de reperfusão. RESULTADOS: A derivada positiva máxima de pressão (+dP/dt max) e o produto frequência-pressão foram reduzidos nos corações expostos à isquemia de 25 min (~ 73%) e à isquemia de 30 min (~ 80%) vs. isquemia de 20 min. A pressão diastólica final do ventrículo esquerdo (PDFVE) e a pressão de perfusão (PP) foram aumentadas nos corações expostos à isquemia de 25 min (5,5 e 1,08 vezes, respectivamente) e à isquemia de 30 min (6 e 1,10 vezes, respectivamente) vs. isquemia de 20 min. A angiotensina-I ocasionou uma diminuição no +dP/dt max e no produto frequência-pressão (~ 85-94%) em todos os períodos de isquemia e um aumento na PDFVE e na PP (6,9 e 1,25 vezes, respectivamente) apenas na isquemia de 20 min. O captopril foi capaz de reverter parcial ou completamente os efeitos da angiotensina-I na recuperação funcional nas isquemias de 20 e 25 min CONCLUSÃO: Os dados sugerem que a angiotensina-II participa direta ou indiretamente no dano pós-isquêmico e que a capacidade de um inibidor da ECA atenuar esse dano depende do tempo de isquemia.

Arrhythmias and mortality after myocardial infarction in diabetic patients - Relationship to diabetes treatment

OBJECTIVE- To assess the relationship between clinical course after acute myocardial infarction (AMI) and diabetes treatment. RESEARCH DESIGN AND METHODS- Retrospective analysis of data from all patients aged 25-64 years admitted to hospitals in Perth, Australia, between 1985 and 1993 with AMI diagnosed according to the International Classification of Diseases (9th revision) criteria was conducted. Short- (28-day) and long-term survival and complications in diabetic and nondiabetic patients were compared. For diabetic patients, 28-day survival, dysrhythmias, heart block, and pulmonary edema were treated as outcomes, and factors related to each were assessed using multiple logistic regression. Diabetes treatment was added to the model to assess its significance. Long-term survival was compared by means of a Cox proportional hazards model. RESULTS- Of 5,715 patients, 745 (12.9%) were diabetic. Mortality at 28 days was 12.0 and 28.1% for nondiabetic and diabetic patients, respectively (P < 0.001); there were no significant drug effects in the diabetic group. Ventricular fibrillation in diabetic patients taking glibenclamide (11.8%) was similar to that of nondiabetic patients (11.0%) but was lower than that for those patients taking either gliclazide (18.0%; 0.1 > P > 0.05) or insulin (22.8%; P < 0.05). There were no other treatment-related differences in acute complications. Long-term survival in diabetic patients was reduced in those taking digitalis and/or diuretics but type of diabetes treatment at discharge had no significant association with outcome. CONCLUSlONS- These results do not suggest that ischemic heart disease should influence the choice of diabetes treatment regimen in general or of sulfonylurea drug in particular.

Experimental model for study of anorectal sphincter musculature by manometry and computerized tomography in piglets

There seems to be controversy on the anorectal sphincter presentation and anatomical division, as well as on its functional representation. Evaluation of the anorectal sphincter musculature has been achieved through several methods, including anorectal manometry and computerized tomography, but to date there is no experimental model allowing a detailed manometric study of this muscle complex. In this work, we have developed such a model, which should enable the manometric and radiographic study of the anatomical features and functional mechanisms of sphincteric injuries, as well as the assessment of drug effects on the anorectal musculature upon incontinence and constipation. Twenty-two piglets (aged 25-30 days, weighing 5-7 kg) were studied by anorectal manometry (rectoanal inhibitory reflex and vector volume) and computerized tomography (anorectal angle and anal canal length). The data obtained for the rectoanal inhibitory reflex, represented here as the average and standard deviation, were the following: relaxation duration = 14.75 +/- 3.62 s, sphincter basal pressure = 41.58 +/- 8.20 mmHg, relaxation index = 87.26 +/- 11.52%, speed of relaxation = 5.90 +/- 2.10 mm/s, and speed of relaxation recovery = 4.03 +/- 1.78 mm/s. As for the vector volume, results were as follows: vector volume = 2692.32 +/- 1298.12 mmHg(2) cm, sphincter length = 11.82 +/- 2.74 mm, high pressure zone length = 5.09 +/- 1.34 mm, maximum pressure = 61.50 +/- 20.58 mmHg, and asymmetry index = 43.50 +/- 10.03%. Radiographic evaluation led to the following results: anal canal length = 9.61 +/- 2.14 mm and anorectal angle = 137.91 +/- 7.75 degrees. The experimental model designed here allows both anorectal manometry and computerized tomography to be carried out in the same way it is performed in human beings, as long as animal sedation is strictly controlled.

Consistent Alterations of Circulating Matrix Metalloproteinases Levels in Untreated Hypertensives and in Spontaneously Hypertensive Rats: A Relevant Pharmacological Target

Inconsistent matrix metalloproteinases (MMPs) levels have been reported in hypertension, with higher, similar and lower MMPs levels reported in hypertensives compared with normotensives. Differences between studies may reflect lack of control of drug effects, accompanying diseases and pre-analytical issues. We compared MMP-2, MMP-8 and MMP-9 levels in 38 untreated hypertensive patients (with no other diseases) with those found in 33 normotensive controls. We also studied endogenous MMPs inhibitors (TIMP-1, TIMP-2 and alpha-2-macroglobulin-A2M). Additionally, we assessed MMPs and A2M levels in spontaneously hypertensive rats (SHR) and normotensive Wistar-Kyoto (WKY) rats. We hypothesized that similar MMPs/endogenous inhibitors` profiles would be found in this animal model of hypertension and in clinical hypertension. MMPs, TIMPs and A2M were measured in plasma samples with commercially available ELISA and gelatin zymography. We found unaltered MMP-2, MMP-8, TIMP-1, TIMP-2 and A2M levels in hypertension. However, hypertensives had higher MMP-9 levels and MMP-9/A2M ratios than normotensives. Moreover, while we found similar MMP-2 and A2M levels in SHR and WKY rats, we found higher MMP-9 levels and MMP-9/A2M ratios in SHR versus WKY rats. These findings show consistent abnormal net plasma MMP-9 (but not MMP-2) activity in clinical and experimental hypertension. These parallel alterations in clinical hypertension and in SHR suggest an important role for MMPs in hypertension. While MMPs may be a relevant pharmacological target, antihypertensive drugs that down-regulate MMPs may offer advantages in the management of this disease.

Efficacy of Marigold Extract-Loaded Formulations Against UV-induced Oxidative Stress

The present study investigated the potential use of topical formulations containing marigold extract (ME) (Calendula officinalis extract) against ultraviolet (UV) B irradiation-induced skin damage. The physical and functional stabilities, as well as the skin penetration capacity, of the different topical formulations developed were evaluated. In addition, the in vivo capacity to prevent/treat the UVB irradiation-induced skin damage, in hairless mice, of the formulation with better skin penetration capacity was investigated. All of the formulations were physically and functionally stable. The gel formulation [Formulation 3 (F3)] was the most effective for the topical delivery of ME, which was detected as 0.21 mu g/cm(2) of narcissin and as 0.07 mu g/cm(2) of the rutin in the viable epidermis. This formulation was able to maintain glutathione reduced levels close to those of nonirradiated animals, but did not affect the gelatinase-9 and myeloperoxidase activities increased by exposure to UVB irradiation. In addition, F3 reduced the histological skin changes induced by UVB irradiation that appear as modifications of collagen fibrils. Therefore, the photoprotective effect in hairless mice achieved with the topical application of ME in gel formulation is most likely associated with a possible improvement in the collagen synthesis in the subepidermal connective tissue. (C) 2010 Wiley-Liss, Inc. and the American Pharmacists Association J Pharm Sci 100:2182-2193, 2011

Cyclosporine versus tacrolimus: cost-effectiveness analysis for renal transplantation in Brazil

OBJECTIVE To analyze the cost-effectiveness of treatment regimens with cyclosporine or tacrolimus, five years after renal transplantation.METHODS This cost-effectiveness analysis was based on historical cohort data obtained between 2000 and 2004 and involved 2,022 patients treated with cyclosporine or tacrolimus, matched 1:1 for gender, age, and type and year of transplantation. Graft survival and the direct costs of medical care obtained from the National Health System (SUS) databases were used as outcome results.RESULTS Most of the patients were women, with a mean age of 36.6 years. The most frequent diagnosis of chronic renal failure was glomerulonephritis/nephritis (27.7%). In five years, the tacrolimus group had an average life expectancy gain of 3.96 years at an annual cost of R$78,360.57 compared with the cyclosporine group with a gain of 4.05 years and an annual cost of R$61,350.44.CONCLUSIONS After matching, the study indicated better survival of patients treated with regimens using tacrolimus. However, regimens containing cyclosporine were more cost-effective.

Avaliação funcional e farmacológica do corpo carotídeo do rato no envelhecimento

Resumo: O corpo carotídeo gera o quimiorreflexo à hipoxia, tendo por objectivo principal a homeostase dos gases do sangue. Esta tese testou a hipótese da função destes quimiossensores não se deteriorar ao longo da idade. In vivo, em ratos anestesiados, foram estudados os efeitos da idade nas respostas cardiorespiratórias a dois tipos de estímulos diferentes: a isquemia carotídea e a manipulação farmacológica de dois neurotransmissores com efeitos opostos nos quimiorreceptores, a adenosina e a dopamina. O modelo de isquemia carotídea corresponde à oclusão bilateral da artéria carótida comum, durante períodos de 5 a 15 s, o que determina um efeito excitatório na ventilação que é abolido pela secção bilateral dos nervos do seio carotídeo. No estudo farmacológico foram analisadas as respostas cardio-respiratórias à adenosina e à dopamina exógenas na presença e na ausência de antagonistas selectivos para os receptores A2A e D2, respectivamente. In vitro, no corpo carotídeo, foi quantificado o efeito de diferentes concentrações de oxigénio no conteúdo do segundo mensageiro comum à activação dos receptores A2A e D2, o cAMP. Em conjunto, estes resultados demonstraram que no rato o controlo da ventilação pelo corpo carotídeo se mantém inalterado ao longo da idade.--------------------- ABSTRACT: The carotid body initiates reflexes aimed principally at the homeostatic maintenance of blood gas tensions. This thesis tested the hypothesis of the function of these quimiossensores not deteriorate through age. In vivo, in anesthetized rats, we studied the effects of age on cardiorespiratory responses to two different types of stimuli: carotid ischemia and pharmacological manipulation of neurotransmitters with two opposite effects on chemoreceptors, adenosine and dopamine. The model of carotid ischemia corresponded to bilateral occlusion of common carotid artery, during periods of 5 to 15 s, which determines an excitatory effect on ventilation that is abolished by bilateral section of carotid sinus nerve. The pharmacological study analyzed the cardiorespiratory responses to exogenous adenosine and dopamine in the presence and absence of selective antagonists for the A2A and D2 receptors, respectively. In vitro, at the carotid body, it was quantified the effect of different concentrations of oxygen in the content of the common second messenger for the activation of A2A and D2 receptors, the cAMP. Together, these results showed that in rats the control of ventilation by carotid body remains unchanged through age.

Estudo e análise do sequenciamento de tarefas de produção: job shop scheduling

Esta dissertação apresenta um estudo sobre os problemas de sequenciamento de tarefas de produção do tipo job shop scheduling. Os problemas de sequenciamento de tarefas de produção pretendem encontrar a melhor sequência para o processamento de uma lista de tarefas, o instante de início e término de cada tarefa e a afetação de máquinas para as tarefas. Entre estes, encontram-se os problemas com máquinas paralelas, os problemas job shop e flow shop. As medidas de desempenho mais comuns são o makespan (instante de término da execução de todas as tarefas), o tempo de fluxo total, a soma dos atrasos (tardiness), o atraso máximo, o número de tarefas que são completadas após a data limite, entre outros. Num problema do tipo job shop, as tarefas (jobs) consistem num conjunto de operações que têm de ser executadas numa máquina pré-determinada, obedecendo a um determinado sequenciamento com tempos pré-definidos. Estes ambientes permitem diferentes cenários de sequenciamento das tarefas. Normalmente, não são permitidas interrupções no processamento das tarefas (preemption) e pode ainda ser necessário considerar tempos de preparação dependentes da sequência (sequence dependent setup times) ou atribuir pesos (prioridades) diferentes em função da importância da tarefa ou do cliente. Pretende-se o estudo dos modelos matemáticos existentes para várias variantes dos problemas de sequenciamento de tarefas do tipo job shop e a comparação dos resultados das diversas medidas de desempenho da produção. Este trabalho contribui para demonstrar a importância que um bom sequenciamento da produção pode ter na sua eficiência e consequente impacto financeiro.

Stress-Related Mucosal Disease: Incidence of Bleeding and the Role of Omeprazole in its Prophylaxis

BACKGROUND: Upper gastrointestinal bleeding is the severe complication of stress-related mucosal disease in hospitalized patients. In intensive care units (ICU), risk factors are well defined and only mechanical ventilation and coagulopathy proved to be relevant for significant bleeding. On the contrary, in non-ICU settings there is no consensus about this issue. Nevertheless, omeprazole is still widely used in prophylaxis of bleeding. The objective of our study was to evaluate the relevance of stress-related mucosal disease bleeding in patients admitted to an internal medicine ward, and the role of omeprazole in its prophylaxis. METHODS: We conducted a retrospective study in which we analysed consecutive patients who were admitted to our ward over a year. We recorded demographic characteristics of the patients, potential risk factors for stress-related mucosal disease (clinical data, laboratory, and medication), administration of prophylactic omeprazole, and total cost of this prophylaxis. Patients with active gastrointestinal bleeding on the admission were excluded. We recorded every upper gastrointestinal bleeding event with clinical relevance. RESULTS: Five hundred and thirty-five patients, mean age 70 years, mean length of stay 9.6+/-7.7 days; 140 (26.2%) patients were treated with 40 mg of omeprazole intravenously, 193 (36.1%) with 20mg of omeprazole orally, and 202 (37.8%) patients had no prophylaxis. There was only one episode (0.2%) of clinically relevant bleeding. CONCLUSION: In patients admitted to an internal medicine ward, incidence of upper gastrointestinal bleeding as a complication of stress-related mucosal disease is low. We found that there is no advantage in prophylaxis with omeprazole.

HIV-2 Integrase Polymorphisms and Longitudinal Genotypic Analysis of HIV-2 Infected Patients Failing a Raltegravir-Containing Regimen

To characterize the HIV-2 integrase gene polymorphisms and the pathways to resistance of HIV-2 patients failing a raltegravir-containing regimen, we studied 63 integrase strand transfer inhibitors (INSTI)-naïve patients, and 10 heavily pretreated patients exhibiting virological failure while receiving a salvage raltegravir-containing regimen. All patients were infected by HIV-2 group A. 61.4% of the integrase residues were conserved, including the catalytic motif residues. No INSTI-major resistance mutations were detected in the virus population from naïve patients, but two amino acids that are secondary resistance mutations to INSTIs in HIV-1 were observed. The 10 raltegravir-experienced patients exhibited resistance mutations via three main genetic pathways: N155H, Q148R, and eventually E92Q - T97A. The 155 pathway was preferentially used (7/10 patients). Other mutations associated to raltegravir resistance in HIV-1 were also observed in our HIV-2 population (V151I and D232N), along with several novel mutations previously unreported. Data retrieved from this study should help build a more robust HIV-2-specific algorithm for the genotypic interpretation of raltegravir resistance, and contribute to improve the clinical monitoring of HIV-2-infected patients.

The Effect of Statins on Mortality in Septic Patients: a Meta-Analysis of Randomized Controlled Trials

OBJECTIVE: Statins are among the most prescribed drugs worldwide and their recently discovered anti-inflammatory effect seems to have an important role in inhibiting proinflammatory cytokine production, chemokines expression and counteracting the harmful effects of sepsis on the coagulation system. We decided to perform a meta-analysis of all randomized controlled trials ever published on statin therapy in septic patients to evaluate their effect on survival and length of hospital stay. DATA SOURCES AND STUDY SELECTION: Articles were assessed by four trained investigators, with divergences resolved by consensus. BioMedCentral, PubMed, Embase and the Cochrane Central Register of clinical trials were searched for pertinent studies. Inclusion criteria were random allocation to treatment and comparison of statins versus any comparator in septic patients. DATA EXTRACTION AND SYNTHESIS: Data from 650 patients in 5 randomized controlled studies were analyzed. No difference in mortality between patients receiving statins versus control (44/322 [14%] in the statins group vs 50/328 [15%] in the control arm, RR = 0.90 [95% CI 0.65 to 1.26], p = 0.6) was observed. No differences in hospital stay (p = 0.7) were found. CONCLUSIONS: Published data show that statin therapy has no effect on mortality in the overall population of adult septic patients. Scientific evidence on statins role in septic patients is still limited and larger randomized trials should be performed on this topic.

Intraocular Pressure in Eyes Receiving Intravitreal Antivascular Endothelial Growth Factor Injections

PURPOSE: The aim of the this study was to determine the effect of intravitreal antivascular endothelial growth factor injections on intraocular pressure (IOP) and identify possible risk factors for the development of increased IOP. MATERIALS AND METHODS: This prospective study included a total of 106 eyes receiving intravitreal injection of bevacizumab as treatment for macular edema or active choroidal neovascularization. IOP was measured by Goldmann applanation tonometry immediately before the intravitreal injection and 5 min, 1 h and 15 days after the procedure. The records of the study patients were reviewed for age, gender, history of glaucoma, diabetes mellitus, phakic status, systemic and topical medication and number of previous injections. Subconjunctival reflux was registered. IOP elevation was defined as IOP ≥21 mm Hg and/or a change from baseline of ≥5 mm Hg recorded at least on two or more measurements on the same visit. RESULTS: Mean preoperative IOP was 15.31 ± 3.90 mm Hg and postoperative IOP values were 27.27 ± 11.87 mm Hg (after 5 min), 17.59 ± 6.24 mm Hg (after 1 h) and 16.86 ± 3.62 mm Hg (after 15 days). The IOP variation was statistically significant between pre- and postoperative measurements (p < 0.05). Subconjunctival reflux was recorded in 11.3%, and in this subgroup the IOP at 5 min and at 1 h was lower than preoperative IOP (p < 0.05). CONCLUSIONS: More than one third of the eyes achieved IOPs >30 mm Hg 5 min after injection. Subconjunctival reflux contributed to a lower mean postoperative IOP (p < 0.05). Considerations for the management include prophylactic IOP lowering with medical therapy and/or preinjection ocular decompression for patients with a history of glaucoma or ocular hypertension and switching to an as-needed injection protocol in patients suffering a marked IOP rise in previous injections. © 2015 S. Karger AG, Basel.

O2/CO2-sensitive cyclic AMP-signalling pathway in peripheral chemoreceptors

RESUMO: O corpo carotídeo (CB) é um pequeno órgão sensível a variações na PaO2, PaCO2 e pH. As células tipo I (células glómicas) do corpo carotídeo, as unidades sensoriais deste órgão, libertam neurotransmissores em resposta às variações dos gases arteriais. Estes neurotransmissores atuam quer em recetores pré-sinápticos, localizados nas células tipo I, quer em recetores póssinápticos, localizados nas terminações do nervo do seio carotídeo, ou em ambos. A activação dos recetores pré-sinápticos modula a atividade do corpo carotídeo, enquanto que, a activação dos recetores pós-sinápticos, de carater excitatório, desencadeia um aumento da frequência de descarga das fibras do CSN, com subsequente despolarização dos neurónios do gânglio petroso, e posterior despolarização de um grupo específico de neurónios do centro respiratório central, desencadeando, como resposta final, hiperventilação. Estes recetores pré- e pós-sinápticos podem ser classificados em ionotrópicos ou metabotrópicos, estando os últimos acoplados a adenilatos ciclases transmembranares (tmAC). O mecanismo exato pelo qual as variações dos gases arteriais são detetadas pelo CB não se encontra ainda completamente elucidado, mas tem sido sugerido que alterações nos níveis de cAMP estejam associadas ao mecanismo de deteção de variações de O2 e CO2. Os níveis de cAMP podem ser regulados através da sua via de síntese, mediada por dois tipos de adenilatos ciclases: tmAC sensível aos eurotransmissores e adenilato ciclase solúvel (sAC)sensível a variações de HCO3/CO2, e pela sua via de degradação mediada por fosfodiesterases. A via de degradação do cAMP pode ser manipulada farmacologicamente, funcionando enquanto alvo terapêutico para o tratamento de patologias do foro respiratório (e.g. asma, hipertensão pulmonar, doença pulmonar obstructiva crónica e apneia do sono), que induzem um aumento da actividade do CB.O trabalho descrito nesta dissertação partiu da hipótese de que a actividade do CB é manipulada por fármacos, que interferem com a via de sinalização do cAMP, tendo sido nosso objectivo geral, investigar o papel do cAMP na quimiotransdução do CB de rato, e determinar se a actividade dos enzimas responsáveis pela via de sinalização do cAMP é ou não regulada por variações de O2/CO2. Assim, a relevância deste trabalho é a de estudar e identificar possíveis alvos moleculares (sAC, isoformas de tmAC e PDE) com potencial para serem usados no tratamento de patologias relacionadas com o controlo respiratório. A primeira parte do presente trabalho, centrou-se na caracterização farmacológica da PDE4 no CB e em tecidos não quimiorecetores (e.g. gânglio cervical superior e artérias carótidas), e na observação do efeito de hipóxia aguda na acumulação dos níveis de cAMP, induzidos pelos inibidores de PDE, nestes tecidos. A quantificação de cAMP foi efectuada por técnica imunoenzimática (EIA), tendo sido elaboradas curvas de dose-resposta para os efeitos de inibidores, não específicos (IBMX) e específicos para a PDE2 e PDE4 (EHNA, Rolipram e Ro 20-1724), nos níveis de cAMP acumulados, em situações de normóxia (20%O2/5%CO2) e hipóxia (5%O2/5%CO2). A caracterização das PDE no gânglio cervical superior foi aprofundada, utilizando-se a técnica de transferência de energia de ressonância por fluorescência (FRET) em culturas primárias de neurónios, na presença de inibidores não específicos (IBMX) e específicos para a PDE3 e PDE4 (milrinone e rolipram, respetivamente). Foram igualmente estudadas, através de RT-qPCR, as alterações na expressão de PDE3A-B e PDE4A-D, no gânglio cervical superior, em resposta a diferentes percentagens de oxigénio. Na segunda parte do trabalho investigou-se a via de síntese do cAMP no CB em resposta a variações na concentração de HCO3/CO2. Em concreto, o protocolo experimental centrou-se na caracterização da sAC, dado que a sua actividade é regulada por variações de HCO3/CO2. A caracterização da expressão e regulação da sAC, em resposta a variações de HCO3/CO2 ,foi efectuada no CB e em tecidos não quimioreceptores periféricos (e.g. gânglio cervical superior, petroso e nodoso) por qRT-PCR. A actividade deste enzima foi caracterizada indirectamente através da quantificação dos níveis de cAMP (quantificação por EIA), induzidos por diferentes concentrações de HCO3/CO2, na presença de MDL-12,33-A, um inibidore da tmAC. A expressão das isoformas da tmAC no CB e gânglio petroso foi determinada por RT-qPCR. Adicionalmente, estudámos a contribuição relativa da tmAC e sAC no mecanismo de sensibilidade ao CO2 no CB. Para o efeito foram estudadas as alterações: 1) nos níveis de cAMP (quantificado por EIA) na presença de diferentes concentrações de HCO3/CO2 e ao longo do tempo (5-30 min); 2) na ativação da proteína cinase A (PKA, FRET baseado em sensores) em células tipo I do CB; e 3) na frequência de descarga do CSN (registos) na presença e ausência de ativadores e inibidores da sAC,tmAC e PKA. Por último, foi caracterizada a expressão e actividade da sAC nos quimioreceptors centrais (locus ceruleus, rafe e medula ventro-lateral) através de técnicas de RT-qPCR e EIA. A expressão das isoformas da tmAC foi aprofundada no locus coeruleus através de RT-qPCR. Por fim, comparámos a contribuição da tmAC e sAC nos níveis de cAMP no locus coeruleus em condições de normocapnia e hipercapnia.O nosso trabalho teve os seguintes resultados principais: 1) PDE4 está funcional no corpo carotídeo, artérias carótidas e gânglio cervical superior de rato, embora a PDE2 só se encontre funcional neste último; 2) Os efeitos dos inibidores de PDE nos níveis de acumulação de cAMP foram exacerbados em situações de hipóxia aguda no CB e artérias carótidas, mas foram atenuados no gânglio cervical superior; 3) No gânglio cervical superior, diferentes tipos de células apresentaram uma caracterização específica de PDEs, sugerindo uma subpopulação de células neste gânglio com funções fisiológicas distintas; 4) Embora todas as isoformas de PDE4 e PDE3 estivessem presentes no gânglio, a PDE3a, PDE4b e a PDE4d foram as isoformas mais expressas. Por outro lado, incubações de gânglio cervical superior, em diferentes percentagens de oxigénio, não alteraram (não regularam) significativamente a expressão das diferentes isoformas de PDE neste órgão; 5) a sAC encontra-se expressa e funcional no CB e nos quimiorecetores centrais estudados (locus coeruleus, rafe e medula ventrolateral). A sAC apresenta maior expressão no CB comparativamente aos restantes orgãos estudados, exceptuando os testículos, orgão controlo. Variações de HCO3/CO2 de 0/0 para 24/5 aumentaram os níveis de cAMP no CB e quimiorecetores centrais, tendo sido o aumento mais significativo observado no CB. Concentrações acima dos 24mM HCO3/5%CO2 não induziram alterações nos níveis de cAMP, sugerindo que a actividade da sAC se encontra saturada em condições fisiológicas (normocapnia) e que este enzima não desempenha qualquer papel na deteção de situações de hipercapnia; 6) No CB, a expressão das isoformas tmAC1, tmAC4, tmAC6 e tmAC9 é mais elevada comparativamente à expressão da sAC; 7) Utilizamos diferentes inibidores da tmAC (MDL 12-330A, 500μM, 2’5’-ddADO, 30-300μM, SQ 22536, 200μM) e da sAC (KH7, 10-100μM) para estudar a contribuição relativa destes enzimas na acumulação do cAMP no CB. Tanto a tmAC como a sAC contribuem para a acumulação dos níveis de cAMP em condições de hipercapnia. Contudo, existe um maior efeito destes inibidores nas condições de 12 mM HCO3/2.5%CO2 do que em condições de normocapnia e hipercapnia, sugerindo um papel relevante destes enzimas na atividade do CB em situações de hipocapnia; 8) Não se observaram variações nos níveis de cAMP em resposta a diferentes concentrações de HCO3/CO2 ao longo do tempo (5-30 min). O efeito inibitório induzido por ddADO e KH7 foi sobreponível após 5 ou 30 minutos de incubação em todas as concentrações de HCO3/CO2 estudadas; 9) Por último, verificou-se um aumento na frequência da descarga do nervo do seio carotídeo entre as condições de normocapnia e hipercapnia acídica. Ao contrário do KH7 (10μM), o 2’5’-ddADO reduziu significativamente a frequência de descarga do nervo, quer em condições de normocapnia quer de hipercapnia acídica. Contudo, não se verificou aumento na frequência de descarga do nervo entre normocapnia e hipercapnia isohídrica, sugerindo que a sensibilidade à hipercapnia no CB é mediada por variações de pH. Em conclusão, os resultados decorrentes deste trabalho permitiram demonstrar que, embora os enzimas que medeiam a via de sinalização do cAMP possam ser bons alvos terapêuticos em condições particulares, a sua actividade não é específica para o CB. Os resultados sugerem ainda que o cAMP não é um mediador específico da transdução à hipercapnia neste orgão. Contudo, os nossos resultados demonstraram que os níveis de cAMP são mais elevados em condições fisiológicas, o que sugere que o cAMP possa ter uma função homeostática neste orgão. Por último, o presente trabalho demonstrou que os aumentos de cAMP descritos por outros em condições de hipercapnia, não são observáveis quando o pH se encontra controlado. ------------------ ABSTRACT: The work presented in this dissertation was aimed to establish how specific is cAMP-signaling pathways in the CB mainly in different CO2 conditions and how O2 concentrations alter/drives the manipulation of cAMP signaling in the CB. The experimental studies included in this thesis sought to investigate the role of cAMP in the rat CB chemotransduction mechanisms and to determine whether the enzymes that participate in cAMP signal transduction in the CB are regulated by O2/CO2. We characterized the enzymes involved in the cAMP-signaling pathway in the CB (sAC, tmAC, PDE) under different O2/CO2 conditions. Our results demonstrated that many of these enzymes are involved in CO2/O2 sensing and while they may be useful in treating conditions with alterations in CO2/O2 sensing,they will not be specific to chemoreception within the CB: 1) PDE4 is ubiquitously expressed in CB and non-chemoreceptor related tissues and their affinity to inhibitors change with O2 tensions in both CB and carotid arteries, and 2) sAC and tmAC are expressed in peripheral and central chemo- and non-chemoreceptor tissues and their effect on cAMP levels do not change between normocapnic and isohydric hypercapnic conditions. Our results provide evidence against a specific role of cAMP as a mediator for O2 and CO2 chemotransduction in the rat CB and emphasized the role of pH in CO2 sensitivity of the CB. Furthermore, our results demonstrate that cAMP levels are maintained higher under physiological conditions, supporting recent finding from our lab, which all together suggests that cAMP has a homeostatic function in this organ.