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Mecanismos iônicos recrutados durante a resposta ventilatória ao ATP - entendendo a interação entre sensores centrais para oxigênio e os neurônios geradores do ritmo respiratório

Processo: 18/21000-2
Linha de fomento:Bolsas no Exterior - Pesquisa
Vigência (Início): 01 de julho de 2019
Vigência (Término): 30 de junho de 2020
Área do conhecimento:Ciências Biológicas - Fisiologia - Fisiologia de Órgãos e Sistemas
Pesquisador responsável:Daniel Breseghello Zoccal
Beneficiário:Daniel Breseghello Zoccal
Anfitrião: Gregory Douglas Funk
Instituição-sede: Faculdade de Odontologia (FOAr). Universidade Estadual Paulista (UNESP). Campus de Araraquara. Araraquara , SP, Brasil
Local de pesquisa : University of Alberta, Canadá  
Assunto(s):Ventilação   Anóxia   Tronco cerebral   Astrócitos   Fenômenos fisiológicos respiratórios

Resumo

O funcionamento das funções neurais depende de um adequado fornecimento de oxigênio (O2), o qual deve atender a elevada demanda metabólica do sistema nervoso central (SNC). Em mamíferos, a pressão parcial de O2 do sangue é monitorada por células especializadas localizadas no sistema arterial, nos corpúsculos carotídeos e no arco aórtico. Em situações de hipóxia (redução da pressão parcial de O2), estas células, denominadas de quimiorreceptores periféricos, são responsáveis por enviar informações aferentes ao SNC, de forma a deflagrar um aumento compensatório da ventilação pulmonar. Há um consenso de que os quimiorreceptores periféricos seriam a única fonte de excitação para os neurônios respiratórios durante situações de hipóxia. Entretanto, estudos recentes questionam tal convenção e indicam a presença de sensores excitatórios centrais para O2, os quais também contribuem para a resposta ventilatória à hipóxia. Tal sensibilidade central ao O2 é mediada por astrócitos localizados na superfície ventral do bulbo, os quais, durante a exposição à hipóxia, liberam ATP para estimular os neurônios inspiratórios do complexo pré-Bötzinger (pré-BötC) - região central para a ritmogênese respiratória. Embora evidências indiquem que o efeito do ATP sobre os neurônios do pré-BötC seja mediado da ativação de receptores P2Y1, ainda são necessários estudos que caracterizem os mecanismos iônicos responsáveis pelo efeito excitatório da sinalização purinérgica sobre o pré-BötC. No presente projeto propomos estudar a hipótese original de que o ATP promove a estimulação dos neurônios inspiratórios glutamatérgicos do pré-BötC, por meio da potenciação das correntes Ih (correntes catiônicas ativadas por hiperpolarização). Para a explorarmos essa hipótese, conduziremos experimentos in vitro (slices rítmicos) para registrarmos a atividade do nervo hipoglosso (estudo do efeito sobre a rede neural) e para realizarmos registros intracelulares (patch clamp, modo whole-cell) de neurônios inspiratórios e ritmogênicos do pré-BötC (estudo do efeito celular), para avaliarmos a participação das correntes Ih sobre as respostas excitatórias promovidas pela ativação dos receptores P2Y1. Além disso, utilizando a técnica de hibridização in situ (RNAScope), caracterizaremos o fenótipo dos neurônios registrados, de forma a identificar os alvos celulares do ATP. A definição deste mecanismo eletrofisiológico é uma etapa fundamental para entendermos os mecanismos de interação entre os astrócitos e os neurônios do pré-BötC, para então avançarmos no entendimento funcional dos sensores centrais para o O2.