Frequency of infant stroking reported by mothers moderates the effect of prenatal depression on infant behavioural and physiological outcomes

Animal studies find that prenatal stress is associated with increased physiological and emotional reactivity later in life, mediated via fetal programming of the HPA axis through decreased glucocorticoid receptor (GR) gene expression. Post-natal behaviours, notably licking and grooming in rats, cause decreased behavioural indices of fear and reduced HPA axis reactivity mediated via increased GR gene expression. Post-natal maternal behaviours may therefore be expected to modify prenatal effects, but this has not previously been examined in humans. We examined whether, according to self-report, maternal stroking over the first weeks of life modified associations between prenatal depression and physiological and behavioral outcomes in infancy, hence mimicking effects of rodent licking and grooming. From a general population sample of 1233 first time mothers recruited at 20 weeks gestation we drew a stratified random sample of 316 for assessment at 32 weeks based on reported inter-partner psychological abuse, a risk to child development. Of these 271 provided data at 5, 9 and 29 weeks post delivery. Mothers reported how often they stroked their babies at 5 and 9 weeks. At 29 weeks vagal withdrawal to a stressor, a measure of physiological adaptability, and maternal reported negative emotionality were assessed. There was a significant interaction between prenatal depression and maternal stroking in the prediction of vagal reactivity to a stressor (p = .01), and maternal reports of infant anger proneness (p = .007) and fear (p = .043). Increasing maternal depression was associated with decreasing physiological adaptability, and with increasing negative emotionality, only in the presence of low maternal stroking. These initial findings in humans indicate that maternal stroking in infancy, as reported by mothers, has effects strongly resembling the effects of observed maternal behaviours in animals, pointing to future studies of the epigenetic, physiological and behavioral effects of maternal stroking.

Evidence for sex differences in fetal programming of physiological stress reactivity in infancy

Associations between low birth weight and prenatal anxiety and later psychopathology may arise from programming effects likely to be adaptive under some, but not other, environmental exposures and modified by sex differences. If physiological reactivity, which also confers vulnerability or resilience in an environment-dependent manner, is associated with birth weight and prenatal anxiety, it will be a candidate to mediate the links with psychopathology. From a general population sample of 1,233 first-time mothers recruited at 20 weeks gestation, a sample of 316 stratified by adversity was assessed at 32 weeks and when their infants were aged 29 weeks (N = 271). Prenatal anxiety was assessed by self-report, birth weight from medical records, and vagal reactivity from respiratory sinus arrhythmia during four nonstressful and one stressful (still-face) procedure. Lower birth weight for gestational age predicted higher vagal reactivity only in girls (interaction term, p = .016), and prenatal maternal anxiety predicted lower vagal reactivity only in boys (interaction term, p = .014). These findings are consistent with sex differences in fetal programming, whereby prenatal risks are associated with increased stress reactivity in females but decreased reactivity in males, with distinctive advantages and penalties for each sex.

Effects of exercise training on autonomic dysfunction management in an experimental model of menopause and myocardial infarction

Objective: The aim of this study was to investigate the effects of exercise training on cardiovascular autonomic dysfunction in ovariectomized rats submitted to myocardial infarction. Methods: Female Wistar rats were divided into the following ovariectomized groups: sedentary ovariectomized (SO), trained ovariectomized (TO), sedentary ovariectomized infarcted (SOI), and trained ovariectomized infarcted (TOI). Trained groups were submitted to an exercise training protocol on a treadmill (8 wk). Arterial baroreflex sensitivity was evaluated by heart rate responses to arterial pressure changes, and cardiopulmonary baroreflex sensitivity was tested by bradycardic and hypotension responses to serotonin injection. Vagal and sympathetic effects were calculated by pharmacological blockade. Results: Arterial pressure was reduced in the TO in comparison with the SO group and increased in the TOI in relation to the SOI group. Exercise training improved the baroreflex sensitivity in both the TO and TOI groups. The TOI group displayed improvement in cardiopulmonary reflex sensitivity compared with the SOI group at the 16 mu g/kg serotonin dose. Exercise training enhanced the vagal effect in both the TO (45%) and TOI (46%) animals compared with the SO and SOI animals and reduced the sympathetic effect in the TOI (38%) in comparison with the SOI animals. Significant correlations were obtained between bradycardic baroreflex responses and vagal (r = -0.7, P < 0.005) and sympathetic (r = 0.7, P < 0.001) effects. Conclusions: These results indicate that exercise training in ovariectomized rats submitted to myocardial infarction improves resting hemodynamic status and reflex control of the circulation, which may be due to an increase in the vagal component. This suggests a homeostatic role for exercise training in reducing the autonomic impairment of myocardial infarction in postmenopausal women.

Leptin Targets in the Mouse Brain

The central actions of leptin are essential for homeostatic control of adipose tissue mass, glucose metabolism, and many autonomic and neuroendocrine systems. In the brain, leptin acts on numerous different cell types via the long-form leptin receptor (LepRb) to elicit its effects. The precise identification of leptin`s cellular targets is fundamental to understanding the mechanism of its pleiotropic central actions. We have systematically characterized LepRb distribution in the mouse brain using in situ hybridization in wildtype mice as well as by EYFP immunoreactivity in a novel LepRb-IRES-Cre EYFP reporter mouse line showing high levels of LepRb mRNA/EYFP coexpression. We found substantial LepRb mRNA and EYFP expression in hypothalamic and extrahypothalamic sites described before, including the dorsomedial nucleus of the hypothalamus, ventral premammillary nucleus, ventral tegmental area, parabrachial nucleus, and the dorsal vagal complex. Expression in insular cortex, lateral septal nucleus, medial preoptic area, rostral linear nucleus, and in the Edinger-Westphal nucleus was also observed and had been previously unreported. The LepRb-IRES-Cre reporter line was used to chemically characterize a population of leptin receptor-expressing neurons in the midbrain. Tyrosine hydroxylase and Cre reporter were found to be coexpressed in the ventral tegmental area and in other midbrain dopaminergic neurons. Lastly, the LepRbI-RES-Cre reporter line was used to map the extent of peripheral leptin sensing by central nervous system (CNS) LepRb neurons. Thus, we provide data supporting the use of the LepRb-IRES-Cre line for the assessment of the anatomic and functional characteristics of neurons expressing leptin receptor. J. Comp. Neurol. 514:518-532, 2009. (C) 2009 Wiley-Liss, Inc.

Patterns of fos activation in rat raphe nuclei during feeding behavior

To analyze the differential recruitment of the raphe nuclei during different phases of feeding behavior, rats were subjected to a food restriction schedule (food for 2 h/day, during 15 days). The animals were submitted to different feeding conditions, constituting the experimental groups: search for food (MFS), food ingestion (MFI), satiety (MFSa) and food restriction control (MFC). A baseline condition (BC) group was included as further control. The MFI and MFC groups, which presented greater autonomic and somatic activation, had more FOS-immunoreactive (FOS-IR) neurons. The MFI group presented more labeled cells in the linear (LRN) and dorsal (DRN) nuclei; the MFC group showed more labeling in the median (MRN), pontine (PRN), magnus (NRM) and obscurus (NRO) nuclei; and the MFSa group had more labeled cells in the pallidus (NRP). The BC exhibited the lowest number of reactive cells. The PRN presented the highest percentage of activation in the raphe while the DRN the lowest. Additional experiments revealed few double-labeled (FOS-IR+ 5-HT-IR) cells within the raphe nuclei in the MFI group, suggesting little serotonergic activation in the raphe during food ingestion. These findings suggest a differential recruitment of raphe nuclei during various phases of feeding behavior. Such findings may reflect changes in behavioral state (e.g., food-induced arousal versus sleep) that lead to greater motor activation, and consequently increased FOS expression. While these data are consistent with the idea that the raphe system acts as gain setter for autonomic and somatic activities, the functional complexity of the raphe is not completely understood. (c) 2008 Elsevier B.V. All rights reserved.

Disfunção autonômica e doença vascular periférica em pacientes com diabete melito tipo 2

A disfunção autonômica está associada com aumento da mortalidade em pacientes diabéticos, especialmente naqueles com doença cardiovascular. Neuropatia periférica, mau controle glicêmico, dislipidemia e hipertensão são alguns dos fatores de risco para o desenvolvimento de doença vascular periférica (DVP) nestes pacientes. O objetivo deste estudo foi avaliar os fatores de risco associados com a presença de DVP em pacientes com DM tipo 2. Um estudo transversal foi realizado em 84 pacientes com DM tipo 2 ( 39 homens, idade média de 64,9 ± 7,5 anos). Os pacientes foram submetidos a uma avaliação clínica e laboratorial. A presença de DVP foi definida, utilizando-se um um aparelho manual de ultrasom com doppler (índice perna-braço < 0,9). A atividade autonômica foi avaliada através da análise da variabilidade da freqüência cardíaca (HRV) por métodos no domínio do tempo e da freqüência (análise espectral), e pelo mapa de retorno tridimensional durante o período do dia e da noite. Para a análise da HRV, um eletrocardiograma de 24 horas foi gravado e as fitas analisadas em um analisador de Holter Mars 8000 (Marquete). A potência espectral foi quantificada pela área em duas bandas de freqüência: 0,04-0,15 Hz – baixa freqüência (BF), 0,015-0,5 Hz – alta freqüência (AF). A razão BF/AF foi calculada em cada paciente. O mapa de retorno tridimensional foi construído através de um modelo matemático onde foram analisados os intervalos RR versus a diferença entre os intervalos RR adjacentes versus o número de contagens verificadas, e quantificado por três índices refletindo a modulação simpática (P1) e vagal (P2 e P3). DVP estava presente em 30 (36%) pacientes. Na análise univariada, pacientes com DVP apresentaram índices que refletem a modulação autonômica (análise espectral) diminuídos quando comparados aos pacientes sem DVP, respectivamente: BF = 0,19 ± 0,07 m/s2 vs. 0,29 ± 0,11 m/s2 P = 0,0001; BF/AF = 1,98 ± 0,9 m/s2 vs. 3,35 ± 1,83 m/s2 p = 0,001. Além disso, o índice que reflete a atividade simpática no mapa de retorno tridimensional (P1), foi mais baixo em pacientes com DVP (61,7 ± 9,4 vs. 66,8 ± 9,7 unidades arbitrárias, P = 0,04) durante a noite, refletindo maior ativação simpática neste período. Estes pacientes também apresentavam uma maior duração do diabetes (20 ± 8,1 vs. 15,3 ± 6,7 anos, P = 0,006), níveis de pressão arterial sistólica (154 ± 20 vs. 145 ± 20 mmHg, P = 0,04), razão cintura-quadril ( 0,98 ± 0,09 vs.0,92 ± 0,08, P = 0,01), e níveis de HbA1c mais elevados (7,7 ± 1,6 vs. 6,9 ± 1,7 %, P = 0,04), bem como valores de triglicerídeos ( 259 ± 94 vs. 230 ± 196 mg/dl, P= 0,03) e de excreção urinária de albumina ( 685,5 ± 1359,9 vs. 188,2 ± 591,1 μ/min, P = 0,02) superiores aos dos pacientes sem DVP.. Nos pacientes com DVP observou-se uma presença aumentada de nefropatia diabética (73,3% vs. 29,6% P = 0,0001), de retinopatia (73,3% vs. 44,4% P = 0,02) e neuropatia periférica (705 vs. 35,1% P = 0,006). Os grupos não diferiram quanto à idade, índice de massa corporal, tabagismo e presença de doença arterial coronariana. Na análise logística multivariada, a DVP permaneceu associada com a disfunção autonômica, mesmo após ter sido controlada pela pressão arterial sistólica, duração do DM, HbA1c, triglicerídeos e excreção urinária de albumina. Concluindo, pacientes com DVP e DM tipo 2 apresentam índices que refletem a modulação autonômica diminuídos, o que pode representar um fator de risco adicional para o aumento da mortalidade nestes pacientes.

Terapia de reposição hormonal não altera a variabilidade da frequência cardíaca em mulheres pós-menopáusicas

INTRODUÇÃO. Mulheres pós-menopáusicas apresentam maior risco de desenvolvimento de doença arterial coronariana. Estudos observacionais demonstraram que a terapia de reposição hormonal produz efeitos benéficos no perfil lipídico e na modulação autonômica cardíaca. O aumento da variabilidade da freqüência cardíaca (VFC), até então atribuído à reposição hormonal, não foi testado em estudos randomizados, placebo-controlados, delineados para permitir a comparação entre as duas formas mais utilizadas de reposição hormonal. A VFC de 24 horas calculada pelo método não linear Mapa de Retorno Tridimensional permite avaliar tanto a modulação vagal como a simpática. OBJETIVOS Avaliar a modulação autonômica cardíaca de mulheres pósmenopáusicas através da análise da VFC no domínio do tempo e dos índices do Mapa de Retorno Tridimensional no ECG de 24 horas. Testar a hipótese de que a reposição hormonal contínua, seja com estradiol isolado (TRE), seja com estradiol associado à noretisterona (TRH), por um período de três meses, aumenta a VFC nessas mulheres. MÉTODOS Quarenta mulheres pós-menopáusicas (46 a 63 anos; média = 54,6 ± 4,2) foram randomizadas para um dos três tratamentos, de forma contínua: TRH, estrogenioterapia (TRE) ou placebo, por três meses consecutivos. Previamente, todas as mulheres foram submetidas a exames clínico, ginecológico e laboratorial (glicose, estradiol, HDL, LDL, triglicerídios; mamografia e ultrassonografia transvaginal). O ECG de 24 horas foi gravado em cada paciente, antes e após o tratamento, para calcular os índices da VFC. RESULTADOS Não houve diferença estatisticamente significativa entre os três grupos, após 3 meses de tratamento, nos índices da VFC e do Mapa de Retorno Tridimensional. A TRH diferiu da TRE apenas quanto ao perfil lipídico. A associação com a noretisterona provocou uma redução de 12,4 % no HDL (p = 0,008). CONCLUSÃO Em mulheres pós-menopáusicas, a terapia de reposição hormonal contínua com estradiol, ou com estradiol associado à noretisterona, por um período de 3 meses, não altera a modulação autonômica cardíaca avaliada pela VFC.

Auditory stimulation and cardiac autonomic regulation

Previous studies have already demonstrated that auditory stimulation with music influences the cardiovascular system. In this study, we described the relationship between musical auditory stimulation and heart rate variability. Searches were performed with the Medline, SciELO, Lilacs and Cochrane databases using the following keywords: auditory stimulation, autonomic nervous system, music and heart rate variability. The selected studies indicated that there is a strong correlation between noise intensity and vagal-sympathetic balance. Additionally, it was reported that music therapy improved heart rate variability in anthracycline-treated breast cancer patients. It was hypothesized that dopamine release in the striatal system induced by pleasurable songs is involved in cardiac autonomic regulation. Musical auditory stimulation influences heart rate variability through a neural mechanism that is not well understood. Further studies are necessary to develop new therapies to treat cardiovascular disorders.

Autonomic control of cardiorespiratory interactions in fish, amphibians and reptiles

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

The unequal influences of the left and right vagi on the control of the heart and pulmonary artery in the rattlesnake, Crotalus durissus

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)

The role of the vagus nerve in the generation of cardiorespiratory interactions in a neotropical fish, the pacu, Piaractus mesopotamicus

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)

Efeitos agudos do tabagismo sobre a modulação autonômica: análise por meio do plot de poincaré

FUNDAMENTO: O tabagismo altera a função autonômica. OBJETIVO: Investigar os efeitos agudos do tabagismo sobre a modulação autonômica e a recuperação dos índices de variabilidade de frequência cardíaca (VFC) pós-fumo, por meio do plot de Poincaré e índices lineares. MÉTODOS: Foram avaliados 25 fumantes jovens, os quais tiveram a frequência cardíaca analisada, batimento a batimento, na posição sentada, após 8 horas de abstinência, por 30 minutos em repouso, 20 minutos durante o fumo e 30 minutos pós-fumo. Análise de variância para medidas repetidas, seguido do teste de Tukey, ou teste de Friedman seguido do teste de Dunn foram aplicados dependendo da normalidade dos dados, com p < 0,05. RESULTADOS: Durante o fumo, houve redução dos índices SD1 (23,4 ± 9,2 vs 13,8 ± 4,8), razão SD1/SD2 (0,31 ± 0,08 vs 0,2 ± 0,04), RMSSD (32,7 ± 13 vs 19,1 ± 6,8), SDNN (47,6 ± 14,8 vs 35,5 ± 8,4), HFnu (32,5 ± 11,6 vs 19 ± 8,1) e do intervalo RR (816,8 ± 89 vs 696,5 ± 76,3) em relação ao repouso, enquanto que aumentos do índice LFnu (67,5 ± 11,6 vs 81 ± 8,1) e da razão LF/HF (2,6 ± 1,7 vs 5,4 ± 3,1) foram observados. A análise visual do plot mostrou menor dispersão dos intervalos RR durante o fumo. Com exceção da razão SD1/SD2, os demais índices apresentaram recuperação dos valores, 30 minutos após o tabagismo. CONCLUSÃO: O tabagismo produziu agudamente modificações no controle autonômico, caracterizadas por ativação simpática e retirada vagal, com recuperação 30 minutos após o fumo.

Electrocardiographic evaluation of two anesthetic combinations in dogs

Este trabalho teve o objetivo de avaliar as possíveis alterações eletrocardiográficas de cães submetidos a duas condutas anestésicas, indicando aquela que produz menores alterações no eletrocardiograma (ECG). Foram utilizados 40 cães com idade igual ou superior a cinco anos, 24 machos e 16 fêmeas, com peso entre 5 e 42kg, oriundos de clínicas particulares da cidade de São Paulo e do canil da Polícia Militar do Estado de São Paulo, sem sintomas cardiovasculares e triados para tartarectomia. Todos os cães foram submetidos a dois ECG: um antes da anestesia e outro imediatamente antes de se iniciar o procedimento cirúrgico. As características eletrocardiográficas avaliadas foram: ritmo, duração da onda P, do complexo QRS e dos intervalos PR e QT, amplitude das ondas P e R e alterações do segmento ST e da onda T; avaliou-se também o índice de tono vagal (ITV). Os cães foram divididos em: grupo 1, que recebeu atropina, levomepromazina, tiopental e halotano (ALTH) e grupo 2, que recebeu atropina, tiletamina e zolazepam (ATZ). Os resultados mostraram que a associação ALTH produziu algumas alterações discretas no ECG dos cães avaliados, caracterizadas por modificações qualitativas no segmento ST, na onda T e no ritmo cardíaco, reduzindo significativamente o ITV, com tendência à bradicardia e hipóxia. Já a associação ATZ, além das alterações já citadas, produziu diminuição da duração dos intervalos PR e QT, bem como aumentou a freqüência cardíaca, com tendência à taquicardia e hipóxia.

Parada cardíaca inesperada durante colecistectomia: relato de caso

JUSTIFICATIVA E OBJETIVOS: A parada cardíaca per-operatória é um evento grave, e sua incidência em nosso serviço é de 31:10.000 anestesias. O objetivo deste relato é apresentar um caso de parada cardíaca durante anestesia geral em uma paciente submetida a colecistectomia. RELATO do CASO: Paciente feminina, 16 anos, 62 kg, estado físico ASA I, submetida à colecistectomia por via aberta. Midazolam (15 mg) por via oral foi a medicação pré-anestésica. Foi realizadas indução anestésica com sufentanil (50 µg), propofol (150 mg) e atracúrio (30 mg). A anestesia foi mantida com isoflurano e N2O. Após trinta minutos de cirurgia ocorreu bradicardia sinusal revertida com atropina (0,5 mg). Vinte minutos depois, ocorreu outra bradicardia com bloqueio átrio-ventricular de 3º grau evoluindo rapidamente para parada cardíaca (PCR) em assistolia, apesar da administração de atropina (1 mg). As manobras de reanimação foram iniciadas imediatamente, juntamente com a administração de adrenalina (1 mg), com retorno dos batimentos cardíacos espontâneos após aproximadamente cinco minutos da PCR. A cirurgia foi concluída e a paciente manteve-se estável hemodinami- camente. A paciente foi extubada duas horas após o término da cirurgia apresentando-se sonolenta, não contactante, com bom padrão ventilatório e hemodinâmico. Após doze horas de observação na unidade de terapia intensiva (UTI) a paciente apresentava-se agitada e desconexa. Vinte e quatro horas após a PCR a paciente recebeu alta da UTI consciente, orientada, sem queixas e sem déficit neurológico. Recebeu alta hospitalar no 4º dia do pós-operatório. CONCLUSÕES: Diversos fatores podem contribuir para a ocorrência de disritmias e parada cardíaca no per-operatório, destacando-se a estimulação vagal secundária às manobras cirúrgicas. O diagnóstico precoce e o rápido início das manobras de reanimação são de fundamental importância para a boa evolução neurológica desses pacientes

Evidence for a respiratory component, similar to mammalian respiratory sinus arrhythmia, in the heart rate variability signal from the rattlesnake, Crotalus durissus terrificus

Autonomic control of heart rate variability and the central location of vagal preganglionic neurones (VPN) were examined in the rattlesnake ( Crotalus durissus terrificus), in order to determine whether respiratory sinus arrhythmia (RSA) occurred in a similar manner to that described for mammals. Resting ECG signals were recorded in undisturbed snakes using miniature datalogging devices, and the presence of oscillations in heart rate (f(H)) was assessed by power spectral analysis (PSA). This mathematical technique provides a graphical output that enables the estimation of cardiac autonomic control by measuring periodic changes in the heart beat interval. At fH above 19 min(-1) spectra were mainly characterised by low frequency components, reflecting mainly adrenergic tonus on the heart. By contrast, at f(H) below 19 min(-1) spectra typically contained high frequency components, demonstrated to be cholinergic in origin. Snakes with a f(H) > 19 min(-1) may therefore have insufficient cholinergic tonus and/or too high an adrenergic tonus acting upon the heart for respiratory sinus arrhythmia ( RSA) to develop. A parallel study monitored f(Hd) simultaneously with the intraperitoneal pressures associated with lung inflation. Snakes with a fH < 19 min(-1) exhibited a high frequency (HF) peak in the power spectrum, which correlated with ventilation rate (f(V)). Adrenergic blockade by propranolol infusion increased the variability of the ventilation cycle, and the oscillatory component of the f(H) spectrum broadened accordingly. Infusion of atropine to effect cholinergic blockade abolished this HF component, confirming a role for vagal control of the heart in matching f(H) and f(V) in the rattlesnake. A neuroanatomical study of the brainstem revealed two locations for vagal preganglionic neurones (VPN). This is consistent with the suggestion that generation of ventilatory components in the heart rate variability (HRV) signal are dependent on spatially distinct loci for cardiac VPN. Therefore, this study has demonstrated the presence of RSA in the HRV signal and a dual location for VPN in the rattlesnake. We suggest there to be a causal relationship between these two observations.