Controle do padrão respiratório: interação entre osciladores respiratórios

Resumo

Neurônios respiratórios ritmogênicos da superfície ventral do bulbo, localizados no complexo pré-Bötzinger (pré-BötC), constituem o oscilador inspiratório primário e são responsáveis pela geração do ritmo respiratório. Em situações de redução do O2 (hipóxia) e/ou aumento de CO2 (hipercapnia), o pré-BötC é estimulado de forma a promover o aumento do ritmo respiratório. Nessas situações de desafio metabólico, a expiração torna-se um processo ativo, com a presença de contrações rítmicas dos músculos abdominais, devido recrutamento de um oscilador expiratório condicional, chamado de grupo respiratório parafacial (pFRG). Em condições onde a atividade motora expiratória é recrutada, sugere-se que os osciladores inspiratório (pré-BötC) e expiratório (pFRG) operem de forma coordenada, de modo a manter sincronizadas as atividades motoras inspiratória e expiratória. Apesar de evidências anatômicas sugerirem a presença de projeções sinápticas entre os osciladores, poucos são os estudos que mostram, funcionalmente, como a interação entre os osciladores acontece, e em que condições elas são recrutadas. Além de coordenar a atividade neuronal, a interação entre os osciladores respiratórios provavelmente tem implicações funcionais relevantes, devido as modificações ventilatórias que acompanham a excitação inspiratória e o recrutamento expiratório. Desta forma, no presente projeto consideramos os seguintes questionamentos: i) o recrutamento abdominal acontece somente após um certo nível de excitação inspiratória?; ii) se o pré-BötC for responsável por inibir do oscilador expiratório, a expiração ativa aconteceria somente após a redução da atividade do oscilador inspiratório?; iii) quais são as modificações na ventilação pulmonar que acompanham a excitação inspiratória com e sem o surgimento da expiração ativa? Diante disso, no presente estudo, exploraremos a hipótese de que os osciladores inspiratório e expiratório operem, em situações de desafios metabólicos, de forma hierárquica e estímulo dependente, onde: durante estímulos leves/moderados há somente a excitação do oscilador inspiratório, promovendo o aumento da atividade motora inspiratória; e durante estímulos intensos ocorre o surgimento da atividade expiratória abdominal (recrutamento do oscilador expiratório), de forma a promover um aumento adicional da ventilação, não sustentado somente pela atividade motora inspiratória. Para que isso aconteça, uma etapa importante para o surgimento da expiração ativa será a inibição de grupamentos específicos de neurônios inibitórios do pré-BötC que enviam projeções para o pFRG. Para esses estudos, utilizaremos abordagens experimentais in vivo e in situ. Espera-se que os resultados avancem nosso entendimento sobre a interação entre os osciladores respiratórios, de modo a entendermos melhor o desenvolvimento das repostas ventilatórias à hipóxia e hipercapnia, não somente em condições fisiológicas, mas associadas às situações patológicas associadas, como visto em pacientes com apneias centrais e obstrutivas, insuficiência cardíaca, Síndrome da Morte Súbita Infantil (SIDS) e morte súbita associada à Epilepsia (SUDEP). (AU)