Orientadores: José Wilson Magalhães Bassani, Pedro Xavier de Oliveira

Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Elétrica e de Computação

Resumo: O vaso dorsal de insetos tem sido proposto como um modelo mais simples para estudar o desempenho do coração em diferentes condições. O vaso dorsal apresenta características semelhantes às encontradas no coração de vertebrados (e.g. atividades cronotrópica e inotrópica dependentes do ambiente...

Resumo: O vaso dorsal de insetos tem sido proposto como um modelo mais simples para estudar o desempenho do coração em diferentes condições. O vaso dorsal apresenta características semelhantes às encontradas no coração de vertebrados (e.g. atividades cronotrópica e inotrópica dependentes do ambiente iônico e da ação de neurotransmissores), mas os mecanismos envolvidos na sua atividade inotrópica estão pouco explorados. Neste trabalho, desenvolvemos instrumentação e métodos com o objetivo de estudar aspectos da atividade inotrópica in situ do vaso dorsal do coleóptero T. molitor. Foram desenvolvidos dois métodos para estimar a redução do diâmetro luminal do vaso dorsal durante as contrações. Um foi baseado na detecção da "quantidade de luz" emitida por um conjunto de pixels de uma imagem de vídeo do centro do lúmen do vaso, e o outro, na medição do diâmetro do lúmen, como visto na imagem de vídeo. Os métodos se mostraram aplicáveis, mas o último foi menos sensível a variações das condições experimentais. O diâmetro diastólico luminal foi 148,70 ± 5,09 ?m, consistente com dados da literatura. Com a instrumentação desenvolvida, e a partir do controle da frequência de contrações por meio de estimulação elétrica, foi possível estudar o efeito de intervenções inotrópicas. A relação entre a redução de diâmetro (amplitude da contração) e frequência foi negativa (p< 0,05 na faixa de 1,0-2,5 Hz). A incubação do coração com cafeína, que tipicamente depleta a carga de Ca2+ do reticulo sarcoplasmático (RS), produziu um efeito inotrópico negativo, diminuindo a redução sistólica do diâmetro luminal de 56,32 ± 4,85 para 35,05 ± 3,86 % (n = 7, p< 0,05), o que sugere um papel funcional do RS na atividade inotrópica. O aumento da concentração externa de Ca2+ ([Ca2+]o) na faixa de 0,5 a 8,0 mM, durante estimulação elétrica a 1,5 Hz, aumentou significativamente a amplitude das contrações de 43,23 ± 2,51 para 66,60 ± 3,31% do diâmetro luminal (n=7, p< 0,05). Os resultados mostram que ambos [Ca2+]o e carga de Ca2+ do RS são fatores regulatórios importantes da atividade contrátil do vaso dorsal do T. molitor, além de afetar a atividade cronotrópica, como demonstrada previamente no nosso laboratório

Abstract: The dorsal vessel of insects has been proposed as a simplified model to study the performance of the heart. The dorsal vessel shares important features with the vertebrate heart (e.g. chronotropic and inotropic activities affected by the ionic environment and neurotransmitters), but the...

Abstract: The dorsal vessel of insects has been proposed as a simplified model to study the performance of the heart. The dorsal vessel shares important features with the vertebrate heart (e.g. chronotropic and inotropic activities affected by the ionic environment and neurotransmitters), but the mechanisms involved in its inotropic activity are not clear yet. In this work, we developed instrumentation and methods aiming at studying the contractile activity of the in situ dorsal vessel of the coleopterum T. molitor. Two methods were developed to estimate the decrease in the dorsal vessel lumen during contractions. One was based on the detection of the "amount of light" emitted by a set of pixels at the center of the dorsal vessel video image, and the other, on the measurement of the luminal width in the dorsal vessel image. The methods were shown to be applicable, but the latter was less sensitive to variations in the experimental conditions. The measured diastolic diameter of the dorsal vessel was 148.70 ± 5.09 ?m, which was consistent with the values in the literature. With the developed instrumentation, and by controlling the beating rate by electrical stimulation, it was possible to study the effect of inotropic interventions. The relationship between contraction amplitude and stimulation rate was negative (p< 0.05 in the range of 1.0-2.5 Hz). Incubation of the heart with caffeine, which typically depletes the sarcoplasmic reticulum (SR) Ca2+ load, produced a negative inotropic effect, decreasing the systolic reduction of luminal diameter from 56.32 ± 4.85 to 35.05 ± 3.86 % (n = 7, p< 0.05), which is suggestive of a functional participation of the SR in the inotropic activity. Increasing the extracellular Ca2+ concentration ([Ca2+]o) in the range of 0.5 - 8.0 mM during electrical stimulation at 1.5 Hz significantly increased contraction amplitude from 43.23 ± 2.51 to 66.60 ± 3.31% of the luminal diameter; (n=7, p< 0.05). The present results show that both [Ca2+]o and the SR Ca2+ load are important factors in the regulation of the contractile activity of the T. molitor dorsal vessel, in addition to their influence on the chronotropic activity, as previously observed in this laboratory