Thiago dos Santos Moreira.

Nesta quarta edição do simpósio, discutiremos os mecanismos neurais de controle da atividade respiratória e sua relevância para o entendimento de patologias de origem neurológicas e respiratórias. A relevância da realização de tal evento em São Paulo se baseia no fato de que a neurociência envolvendo o controle respiratório é uma área extremamente fértil e produtiva no Estado de São Paulo e tem nos últimos anos, tido uma crescente exponencial no impacto dos trabalhos publicados com a descoberta de diversos mecanismos e propriedades eletrofisiológicas dessas regiões, na tentativa de revolucionar o nosso conhecimento nessa área. Alguns grupos de pesquisa brasileiros têm tido uma participação ativa nessas publicações.

Nesta terceira versão do simpósio, discutiremos os mecanismos neurais de controle da atividade respiratória e sua relevância para o entendimento de patologias de origem neurológicas e respiratórias. A relevância da realização de tal evento em São Paulo se baseia no fato de que a neurociência envolvendo o controle respiratório é uma área extremamente fértil e produtiva no Estado de São Paulo e tem nos últimos anos, tido uma crescente exponencial no impacto dos trabalhos publicados com a descoberta de diversos mecanismos e propriedades eletrofisiológicas dessas regiões, na tentativa de revolucionar o nosso conhecimento nessa área. Alguns grupos de pesquisa brasileiros têm tido uma participação ativa nessas publicações

A neurociência envolvendo o controle respiratório é uma área extremamente fértil e produtiva no Estado de São Paulo e nos últimos anos tem tido uma crescente exponencial no impacto dos trabalhos publicados com a descoberta de diversos mecanismos e propriedades eletrofisiológicas dessas regiões na tentativa de revolucionar o nosso conhecimento nessa área de conhecimento. Alguns grupos de pesquisa brasileiros têm tido uma participação ativa nessas publicações. A neurociência envolvendo o controle respiratório tem sido uma área de pesquisa que agrega pesquisadores das áreas básicas e clínicas, desta forma, o simpósio a ser realizado em São Paulo será uma oportunidade única para pesquisadores de São Paulo e de outros Estados do Brasil interagir em um evento científico de elevado nível que abordará os principais avanços e perspectivas científicas/tecnológicas relacionados à neurociência envolvendo o controle respiratório. Vale ressaltar a importância da interação entre os pesquisadores brasileiros com os principais cientistas envolvidos no estudo os mecanismos neurais de controle respiratório. Diferentemente do primeiro simpósio realizado em 2015, o segundo encontro de controle respiratório terá a participação de aproximadamente 60 pesquisadores/professores/alunos brasileiros, além da presença de 15 pesquisadores/professores estrangeiros. Certamente o simpósio será extremamente relevante para o avanço científico na área porque irá reunir grupos de pesquisadores nacionais e internacionais com interesses convergentes para discussões mais aprofundadas na área em que se insere o evento. Pós-graduandos e pós-doutorandos terão a oportunidade de interagir cientificamente com pesquisadores de renome nacional e internacional que participarão do evento. Assim, o principal objetivo é fortalecermos laços científicos, bem como discutirmos o andamento dos nossos projetos de pesquisa na tentativa de buscarmos uma excelência ainda maior nas publicações dos nossos trabalhos

A neurociência envolvendo o controle respiratório é uma área extremamente fértil e produtiva no Estado de São Paulo e nos últimos anos tem tido uma crescente exponencial no impacto dos trabalhos publicados com a descoberta de diversos mecanismos e propriedades eletrofisiológicas dessas regiões na tentativa de revolucionar o nosso conhecimento nessa área de conhecimento. Alguns grupos de pesquisa brasileiros têm tido uma participação ativa nessas publicações. A neurociência envolvendo o controle respiratório tem sido uma área de pesquisa que agrega pesquisadores das áreas básicas e clínicas, desta forma, o simpósio a ser realizado em São Paulo será uma oportunidade única para pesquisadores de São Paulo e de outros Estados do Brasil interagir em um evento científico de elevado nível que abordará os principais avanços e perspectivas científicas/tecnológicas relacionados à neurociência envolvendo o controle respiratório. Vale ressaltar a importância da interação entre os pesquisadores brasileiros com os principais cientistas envolvidos no estudo os mecanismos neurais de controle respiratório. Diferentemente do primeiro simpósio realizado em 2015, o segundo encontro de controle respiratório terá a participação de aproximadamente 60 pesquisadores/professores/alunos brasileiros, além da presença de 15 pesquisadores/professores estrangeiros. Certamente o simpósio será extremamente relevante para o avanço científico na área porque irá reunir grupos de pesquisadores nacionais e internacionais com interesses convergentes para discussões mais aprofundadas na área em que se insere o evento. Pós-graduandos e pós-doutorandos terão a oportunidade de interagir cientificamente com pesquisadores de renome nacional e internacional que participarão do evento. Assim, o principal objetivo é fortalecermos laços científicos, bem como discutirmos o andamento dos nossos projetos de pesquisa na tentativa de buscarmos uma excelência ainda maior nas publicações dos nossos trabalhos

Simpósio dedicado a preparação de manuscritos científicos: Organizado pelo Dept de Fisiologia e Biofísica do ICB/USP e American Physiological Society (APS)

A neurociência autonômica é um campo da ciência com expressiva ascendência e que agrega pesquisadores das áreas básicas e clínicas. Desta forma, a realização de um simpósio na cidade de São Paulo foi uma oportunidade única de interação e troca de experiências entre pesquisadores do estado de São Paulo e de outros estados do Brasil com pesquisadores do exterior. Foi um evento científico de elevado nível que abordou os principais avanços e perspectivas científicas/tecnológicas relacionados à neurociência autonômica, com especial ênfase nos mecanismos de controle cardiorrespiratório em situações fisiológicas e fisiopatológicas. 
O evento foi realizado no formato de conferências ministradas por pesquisadores com pesquisa de excelência reconhecida mundialmente e de alunos de pós-graduação. Contou com a presença de um público de aproximadamente 40 inscritos, constituído de estudantes de graduação, pós-graduação e pesquisadores de várias instituições de ensino público e privado. Vale ressaltar também que foi realizada uma sessão em que os alunos de pós-graduação apresentaram os seus resultados/projetos para os professores e, dessa forma, puderam discutir seus resultados com os mais renomados pesquisadores na área da fisiologia cardiorrespiratória. O evento foi realizado no anfiteatro do Departamento de Fisiologia e Biofísica do Instituto de Ciências Biomédicas da Universidade de São Paulo.

A respiração é um processo essencial para a vida e cuidadosamente organizada por um complexo sistema de neurônios localizados no encéfalo, mais precisamente no bulbo. Esse sistema é altamente sensível aos níveis de CO2 e, por isso, mantém os valores de CO2 e O2 do sangue em valores adequados, corrigindo a ventilação ciclo a ciclo para manter a homeostase. Na literatura, existe uma série de patologias que afetam o sistema respiratório. Uma importante patologia é a Síndrome da Hipoventilação Congênita Central (SHCC). Pacientes com SHCC possuem uma respiração relativamente normal quando estão acordados e sofrem parada respiratória quando dormem. A SHCC é causada por uma mutação no fator de transcrição Phox2b. Modelos experimentais de animais com mutação no fator de transcrição Phox2b apresentam uma deficiência na sensibilidade ao CO2 e irregularidades respiratórias. Nesses modelos, observa-se a perda de um pequeno grupamente neuronal que expressa o fator de transcrição Phox2b na região do núcleo retrotrapezóide (NRT). Os neurônios Phox2b do NRT possuem propriedades que os caracterizam como quimiorreceptores centrais: detectam variações na concentração do CO2 cerebral, recebem informações dos quimiorreceptores periféricos e de receptores pulmonares, recebem influências de áreas encefálicas anteriores envolvidas no controle de temperatura, emoções e exercício e são células excitatórias. Até o presente momento, não se sabe quais seriam os mecanismos moleculares responsáveis pela ativação dos neurônios quimiossensíveis do NRT, em especial os neurônios Phox2b. Diante disso, o presente projeto visa contribuir ainda mais para o entendimento da quimiorrecepção central e para descoberta de novas vias terapêuticas para o tratamento de doenças respiratórias. Logo, o principal objetivo do presente projeto será: 1) Analisar um possível mecanismo molecular que os neurônios quimiossensíveis do NRT utilizam para detectar alterações de CO2/pH

A Doença de Parkinson (DP) é uma doença neurodegenerativa caracterizada pela morte dos neurônios dopaminérgicos da porção compacta da Substância Negra (SNc) o que promove os sintomas motores clássicos desta patologia que estão relacionados ao movimento: tremor em repouso, rigidez muscular, bradicinesia e instabilidade postural. Apesar destes sintomas serem os responsáveis pelo diagnóstico da doença e serem o alvo terapêutico para ela, sintomas não clássicos podem prejudicar em muito a qualidade de vida dos pacientes portadores da DP. Dentre esses sintomas, alterações respiratórias e de sono estão presentes. Estudos anteriores do nosso laboratório mostraram que em modelo experimental com neurotoxina da DP, existem alterações em regiões que controlam a respiração e que estão associadas às alterações respiratórias funcionais. Entretanto, muitas dúvidas ainda existem no que diz respeito aos mecanismos que levam à neurodegeneração nessas regiões respiratórias e pouco também se sabe sobre as alterações respiratórias associadas a alterações no sono. Assim, os objetivos do presente projeto buscam investigar se: a) as alterações respiratórias funcionais e neuroanatômicas também estão presentes em fêmeas, visto que todos os estudos realizados até o momento utilizaram machos; b) os mecanismos que levam à neurodegeneração nas regiões respiratórias dependem de um processo inflamatório e estresse oxidativo; c) se a atividade física pode ser um tratamento para prevenir as alterações respiratórias observadas em modelo experimental; d) se existem alterações de sono associadas às desordens respiratórias tanto em modelo experimental quanto em pacientes que tenham a DP. Acreditamos na importância e originalidade desse estudo porque 1) a proposta tem uma nova lógica baseada em doenças neurodegenerativas. Até o momento, estudos de sintomas não clássicos da DP são minoria, principalmente aqueles relacionados às alterações respiratórias; 2) a maioria dos cientistas interessados no controle neural da respiração estudam a geração do ritmo respiratório e quimiorrecepção central, mas poucos estudam em situações de doença, como a DP; 3) todos os estudos realizados anteriormente pelo nosso laboratório, em que mostramos uma extensiva caracterização da disfunção funcional e neuroanatômica respiratória nos fornecem evidências fisiológicas da importância de estudos nas alterações respiratórias observadas na DP; 4) na presente proposta, queremos investigar essas alterações in vivo e de um ponto de vista fisiológico, anatômico e biomolecular; 5) Pretendemos iniciar um estudo translacional ao analisarmos as alterações respiratórias em pacientes que têm a DP

O automatismo respiratório e o controle químico da respiração são processos inseparáveis. O grupamento respiratório parafacial (pFV) constitui um grupo de neurônios excitatórios que expressam o fator de transcrição Phox2b e apresenta um papel relevante no processo da quimiorrecepção central (neurônios do núcleo retrotrapezóide- RTN) e no automatismo respiratório. O pFV é também regulado por informações aferentes dos quimiorreceptores periféricos e por diversas informações sinápticas neuromodulatórias de outros núcleos encefálicos como o hipotálamo. Assim, os neurônios do pFV possuem um envolvimento na modulação do ritmo e padrão respiratório (inspiração e expiração), controlando a atividade dos neurônios localizados na coluna respiratória do bulbo ventrolateral. O nosso grupo de pesquisa tem investigado como os neurônios do pFV alteram sua atividade mediante as diversas interações neuromodulatórias recebidas e, assim, influenciar no controle respiratório (Moreira et al., 2021). A sinalização ocitocinérgica apresenta uma contribuição importante na manutenção de funções fisiológicas, incluindo a respiração. No entanto, o envolvimento da sinalização ocitocinérgica na modulação da atividade dos neurônios do pFV impactando o controle da respiração ainda não foi investigada e consiste o principal objetivo do presente projeto. Assim, no presente projeto, estamos propondo investigar como que a sinalização ocitocinérgica é capaz de modular a atividade dos neurônios do pFV e contribuir no controle respiratório. Para isso, estamos propondo o uso e a implementação de novas técnicas experimentais que nos permitirão entender desde os componentes celulares até a fisiologia integrativa da sinalização ocitocinérgica na região respiratória parafacial Basicamente, iremos utilizar uma tecnologia que será baseada, principalmente, no uso de vírus neurotrópicos, animais geneticamente modificados e registros da atividade elétrica de populações neuronais. Ao combinar essas metodologias a um repertório de métodos neuroanatômicos e neurofisiológicos, propomos os seguintes objetivos:Estudar a origem da projeção ocitocinérgica para a região respiratória parafacial.Investigar se existe diferença na sinalização ocitocinérgica para região respiratória parafacial relativo ao dimorfismo sexual.Caracterizar a ação sináptica da ocitocina em células neuronais da região respiratória parafacial.Caracterizar a ação sináptica da ocitocina em células não neuronais (células gliais) da região respiratória parafacial.Estudar o possível mecanismo pelo qual a sinalização ocitocinérgica, atuando na região respiratória parafacial, poderia melhorar condições clínicas de depressão respiratória.Investigar a participação das vias ocitocinérgicas para a região respiratória parafacial no controle do ciclo sono-vigília.

Dentre os grupamentos neurais que controlam a atividade respiratória, destaca-se, o núcleo retrotrapezóide (RTN) e o complexo de pré-Bötzinger como sendo capaz de detectar aumentos na pressão parcial de CO2, compondo o processo de quimiorrecepção respiratória central e a ritmogenêse respiratória, respectivamente, e assim modular a atividade respiratória. Ademais, existem neurônios no epitélio olfatório que são sensíveis ao CO2 (GC-D+), suas projeções para o bulbo olfatório formam um sub-sistema distinto do sistema olfatório principal. Dessa maneira, o presente estudo tem como objetivo principal realizar uma investigação anatômica e funcional acerca da participação dos neurônios sensoriais olfativos no sistema de quimiorreflexo que conduz as alterações ventilatórias em resposta à hipercapnia (HcVR). Utilizando a técnica de pletismografia de corpo inteiro associado a técnica de estimulação seletiva (optogenética), a nossa proposta será: a) Investigar e comparar a resposta ventilatória à hipercapnia (HCVR) na respiração nasal e na respiração traqueal em camundongos; b) verificar a existência de projeções do bulbo olfatório para regiões bulbares envolvidas no controle da atividade respiratória; c) investigar se a estimulação optogenética do bulbo olfatório é capaz de promover alterações na atividade respiratória basal e d) investigar se a estimulação optogenética de vias inibitórias GABAérgicas para o bulbo olfatório é capaz de promover alterações na atividade respiratória basal e na HcVR. Para cumprir nossos objetivos, iremos utilizar de técnicas neuroanatômicas e neurofuncionais

O presente projeto tem como objetivo a estruturação de um laboratório de controle sanitário e genético no Instituto de Ciências Biomédicas (ICB) com capacidade para atender os pesquisadores do ICB, da USP e também de outras instituições brasileiras.

Não há dúvidas de que o sistema respiratório apresenta uma extrema importância para a manutenção da homeostasia. No entanto, ao longo desse projeto, gostaríamos de deixar claro que o estudo dos mecanismos neurais de controle respiratório é interessante e atrativo, em espacial no que diz respeito ao fato de que a regulação dos níveis de O2 e CO2 no sangue e tecidos, via sistema respiratório, é coordenado por um pequeno grupo de neurônios localizados no tronco encefálico. É bem estabelecido que os quimiorreceptores centrais e periféricos percebam alterações nas concentrações dos gases sanguíneos arteriais e transmitam essas informações para centros respiratórios que regulam a ventilação. Muitas são as regiões importantes na quimiorrecepção, incluindo o núcleo retrotrapezóide (RTN). No RTN, o mecanismo de quimiorrecepção central envolve ativação de neurônios quimiossensíveis, os quais detectam alterações de CO2/pH, sendo possivelmente modulado pela sinalização taquicinérgica. Desta maneira, o principal objetivo desse projeto será investigar a participação de receptores taquicinérgicos, localizados na região do RTN, nas respostas de ativação dos quimiorreceptores centrais e/ou periféricos e uma possível integração com a sinalização serotonérgica. Sendo assim, procuraremos:a) Avaliar as alterações respiratórias produzidas pela injeção do neuromodulador substância P no núcleo retrotrapezóide ou na região respiratória parafacial;b) Investigar se as alterações respiratórias produzidas pela injeção do neuromodulador substância P no núcleo retrotrapezóide ou na região respiratória parafacial são afetadas na condição de eliminação dos neurônios quimiossensíveis (Phox2b+) do núcleo retrotrapezóide;c) Investigar a participação de receptores taquicinérgicos nas respostas ventilatórias a hipercapnia (7 CO2) e a hipóxia (8 O2);d) Avaliar o envolvimento dos receptores taquicinérgicos no núcleo retrotrapezóide nas respostas respiratórias promovidas pela estimulação da rafe obscurus.Os experimentos elaborados neste projeto utilizarão camundongos geneticamente modificados, bem como a injeção de vetores virais e técnicas de registro da atividade respiratória mediante a pletismografia de corpo inteiro.

A minha participação nesse projeto temático é auxiliar o coordenador no objetivo I avaliando na inflamação sistêmica alterações cardiovasculares, simpáticas e respiratórias. A Sepse (inflamação sistêmica causada por infecção) é uma das doenças que mais mata no Brasil e no mundo. Uma mudança no estado térmico de febre para hipotermia é um marco nos quadros mais graves de Sepse. Porém, enquanto tal fenômeno é geralmente visto como sinal de desarranjo e malignade, estudos recentes do nosso grupo indicam que tal hipotermia representa uma resposta regulada cujos benefícios excedem aqueles da febre nos casos mais graves de Sepse. Apesar disso, os mecanismos envolvidos permanecem obscuros. Neste projeto, as causas e consequências da hipotermia serão estudadas em modelos experimentais de inflamação sistêmica e Sepse. No objetivo I, testaremos a hipótese de que, na inflamação sistêmica, uma queda discreta no fluxo regional encefálico é o gatilho para uma inibição reflexa dos nervos simpáticos ativadores de termogênese no tecido adiposo marrom, promovendo, assim, o desenvolvimento de hipotermia. No objetivo II, empregaremos deleções gênicas fenótipo-específicas em combinação com outros métodos para desvendar os mecanismos pelos quais a isoforma constitutiva da ciclooxigenase (COX-1) do baço e de outros tecidos periféricos contribui para o desenvolvimento de hipotermia na inflamação sistêmica aguda. No objetivo III, buscaremos uma explicação mecanística para o fato de que a diferença térmica entre febre e hipotermia exerce ações opostas sobre as atividades microbicidas de neutrófilos e macrófagos, resultando em uma reprogramação da resposta imune inata. No objetivo IV, propomos investigar se a hipotermia, apesar de benéfica na fase aguda da inflamação sistêmica grave, pode ter um custo no que se refere à indução da resposta imune adquirida (dependente de linfócitos).

A fisiopatologia da hipertensão arterial sistêmica é complexo e, em geral, mal compreendida. No entanto, durante as últimas 3 décadas, estudos utilizando modelos animais, bem como pacientes com hipertensão arterial forneceram evidências significativas de que a ativação do sistema nervoso simpático estaria intimamente ligado ao desenvolvimento e manutenção da hipertensão. O aumento da atividade simpática para vasos e coração é dependente de um aumento na atividade dos neurônios pré-motores simpáticos localizados no tronco encefálico e no hipotálamo. Em especial, os neurônios bulboespinais, localizados no quadrante lateral da região rostral do bulbo, contém os neurônios catecolaminérgicos do grupamento C1 que acreditamos possuir uma papel importante na regulação do tônus simpático. Um dos possíveis mecanismos que podem ser responsáveis pela ativação simpática na hipertensão arterial esta baseado na chamada resposta de Cushing, que é caracterizada por um aumento na pressão arterial, respirações irregulares e bradicardia. Embora originalmente descrita como um mecanismo de autorregulação em condições extremas como a isquemia cerebral; atualmente esta sendo considerada um mecanismo de compensação fisiológico frente a situações de comprometimento do fluxo de sangue cerebral ou em situações de hipóxia central. Sabe-se que a vascularização do tronco encefálico em diversos modelos de hipertensão é reduzida resultando em hipoperfusão e elevada resistência ao fluxo. Essa condição parece não ser uma consequência da hipertensão, uma vez que essas alterações ocorrem antes do seu desenvolvimento, pelo menos em modelos de hipertensão essencial (animais espontaneamente hipertensos - SHR). Dessa maneira, uma das nossas hipóteses é que as redes neuronais simpatoexcitatórias, localizadas no bulbo ventrolateral, que controlariam a pressão arterial estão em condições de hipoperfusão e hipóxia. Mediante a ativação do mecanismo de Cushing, teríamos um aumento da pressão arterial em resposta a hipoperfusão do tronco encefálico na tentativa de manter níveis adequados de oxigênio. Assim, as custas de uma hipertensão, manteríamos os níveis de oxigenação adequado ao parênquima encefálico. Os mecanismos responsáveis pela ativação simpática associada a perfusão tecidual encefálica comprometida e hipóxia ainda permanecem desconhecidos. O presente projeto procurará investigar os mecanismos fisiológicos envolvidos na gênese da hipertensão arterial com principal foco nos mecanismos reguladores de fluxo sanguíneo cerebral. Investigaremos também o papel do exercício físico de baixa intensidade como ferramenta para a melhora da perfusão sanguínea do bulbo ventrolateral rostral, pois a prática do exercício físico está relacionada a uma melhora do quadro hipertensivo, mediante uma diminuição do tônus simpático para os vasos e coração. A diminuição do tônus simpático poderia ser resultado de uma melhora do fluxo de sangue para o tronco encefálico

O automatismo respiratório e o controle químico da respiração são processos inseparáveis. O núcleo retrotrapezóide (RTN) constitui um grupo de neurônios glutamatérgicos que expressa o fator de transcrição Phox2b parace ter um papel relevante no processo da quimiorrecepção central e no automatismo respiratório. O RTN é também regulado por informações aferentes dos quimiorreceptores periféricos e por diversas informações sinápticas de outros núcleos encefálicos. Parece que o RTN também possui um envolvimento na modulação do ritmo e padrão respiratório, controlando a atividade dos neurônios localizados na coluna respiratória do bulbo ventrolateral. Dessa maneira, o presente projeto pretende investigar o papel do RTN no controle respiratório em condições fisiológicas, patológicas e durante o desenvolvimento

A minha participação nesse projeto temático é avaliar as alterações respiratórias basais e frente a desafios hipóxiocos e hipercapnicos promovidas pelas alterações do hormônio GH.
O GH é o fator mais abundante secretado pela glândula hipófise e desempenha importante papel controlando o crescimento somático e tecidual, bem como a proliferação e diferenciação celular. Apesar da presença do receptor de GH (GHR) no encéfalo, pouco se sabe a respeito dos efeitos deste hormônio sobre esse tecido. Assim, propomos no presente projeto que o GH tem um papel previamente não reconhecido no sistema nervoso. Nossa hipótese é que o encéfalo possa mediar importantes aspectos dos efeitos biológicos do GH, particularmente sobre o metabolismo. Portanto, o objetivo do presente projeto é investigar a importância da sinalização do GH no sistema nervoso, por meio da manipulação da expressão do GHR, em populações específicas de neurônios. Para tanto, iremos utilizar camundongos do sistema Cre/loxP que permitem inativar o GHR ou sua principal via de sinalização intracelular, o STAT5, em populações neuronais de interesse. Iremos produzir camundongos com inativação seletiva do GHR e/ou STAT5 em todo sistema nervoso, em células que expressam o receptor de leptina, em neurônios do núcleo ventromedial do hipotálamo (SF1 positivas) e em neurônios que expressam AgRP, orexina ou tirosina hidroxilase. Esses diferentes modelos serão estudados em 14 subprojetos que visam investigar a importância da sinalização central do GH em múltiplas funções neurológicas, incluindo o controle do metabolismo, cognição, ciclo vigília-sono, memória/aprendizagem, comportamentos, emoções/motivação, bem como em funções neurovegetativas e neuroendócrinas. Os experimentos propostos poderão gerar resultados inéditos na literatura, os quais possivelmente mudarão concepções sobre a função e os mecanismos de ação do GH.

Projeto Equipamento Multiusuário (EMU) concedido no processo 2015/23376-1 referente ao equipamento microscópio Zeiss AxioImager com configuração de fluorescência e campo claro/escuro, câmera digital e hardware e o sistema de análise

Children born prematurely are at risk of developing apnea of prematurity (AOP), a disorder caused by immaturity of brainstem respiratory centers. Though a specific gene mutation has not been identified as causal in AOP, insights into autonomic and respiratory regulation from other, more rare disorders offer the opportunity to investigate the basic underpinnings of these brainstem systems. Central congenital hypoventilation syndrome (CCHS) is a developmental disorder characterized by PHOX2B mutations and attenuation/loss of the chemosensory mechanisms, resulting in respiratory drive deficits secondary to hypercarbia hypercapnia (high levels of PaCO2). CCHS is caused by mutations in the paired-like homeobox gene 2B (PHOX2B), including polyalanine repeat mutations (PARMs) and non-polyalanine repeat mutations (NPARMs) with variable clinical phenotypes based on the specific mutation. The clear linkage of a gene mutation with severe respiratory phenotypes makes CCHS an optimal paradigm by which to study respiratory networks during development. Specifically, how PHOX2B mutations impact respiratory neuron networks at birth and during maturation offers the opportunity to understand AOP and to ultimately provide intervention to avert morbidity and mortality. Human NPARM CCHS pathology affects several brainstem regions in a diffuse fashion (Woo et al., 2005; Otero, 2011). Which processes are necessary for healthy babies to possess normal autonomic respiratory control is unknown. Therefore, there is a critical need to identify the basic mechanisms of perinatal respiratory control in health and disease. Without doing so, we will be unable to ultimately implement interventions that could improve morbidity for premature infants. To this end, this study will use the known genetic model of CCHS as a starting point to define the mechanism of respiratory neuron maturation.
	The long-term objective of our work is to understand the mechanisms of brainstem autonomic circuitry maturation during the late embryonic and postnatal period. Our objectives in this application are to elucidate developmental processes of PHOX2B-derived respiratory neuron network maturation. Our central hypothesis, based on our preliminary data and the scientific literature, is that hindbrain brainstem respiratory neuron networks undergo critical developmental maturation during the late embryonic, perinatal, and post-natal periods in mammals, and that developmental abnormalities in this maturation contribute to the pathophysiology of autonomic and respiratory neuron dysfunction. Understanding how these networks physiologically mature and how they are impaired in pathological conditions will form the basic knowledge framework upon which to ultimately build pharmacological interventions for premature infants.

Quimiorreceptores centrais, localizados no núcleo retrotrapezóide (RTN), são ativados frente as variações de CO2/pH promovendo um aumento da ventilação. Estudos sugerem que sinalização colinérgica para a região do bulbo ventrolateral estaria envolvida no controle respiratório, em especial durante algumas fases do ciclo sono-vigília. A maior fonte de projeção colinérgica para o bulbo seria de regiões pontinas, em especial do tegmento pedúnculo pontino (PPT). No entanto, ainda é motivo de várias controvérsias a real contribuição do sistema colinérgico no controle da atividade respiratória e da quimiorrecepção central na região do RTN. Diante disso, no presente projeto, iremos investigar a possível relação existente entre sinalização colinérgica e os neurônios quimiossensíveis do RTN e se existe uma correlação com os estado de sono-vigília. Procuraremos investigar também a principal fonte de projeções colinérgicas para a região do RTN. Os protocolos propostos no presente projeto irão avaliar: 1) Investigar se a estimulação não seletiva (farmacológica) ou seletiva (optogenética) do PPT é capaz de promover alterações respiratórias; 2) Avaliar se as alterações respiratórias promovidas pelas estimulação do PPT depende de uma sinalização colinérgica na região dos neurônios quimiossensíveis do RTN e 3) Avaliar os efeitos no padrão respiratório produzidos pela estimulação farmacogenética do PPT que aferentam para o núcleo retrotrapezóide simultaneamente ao registro polissonográfico em ratos não anestesiados

A respiração é essencial para a homeostasia do organismo, o qual promove a regulação dos níveis de O2 e CO2 no sangue e tecidos. É bem estabelecido que os quimiorreceptores centrais e periféricos detectam alterações nas concentrações dos gases sanguíneos arteriais e transmitam essas informações para centros cardiorrespiratórios que regulam a respiração e a atividade simpática eferente para gerar adequada relação ventilação perfusão aos tecidos. A deficiência na atividade quimiorreceptora está associada a inúmeros problemas cardiorrespiratórios incluindo a apnéia obstrutiva do sono, a morte súbita do recém nascido, a síndrome da hipoventilação congênita central e hipertensão. Entretanto, o mecanismo celular e molecular da quimiorrecepção central ainda precisa ser elucidado, assim como a integração neural entre os reflexos central e periférico. Muitas são as regiões importantes na quimiorrecepção, incluindo o núcleo do trato solitário (NTS), os núcleos da rafe (Rafe Pálido -RPa) e o núcleo retrotrapezóide (RTN). No RTN, o mecanismo de quimiorrecepção central parece envolver a ativação de neurônios quimiossensíveis, os quais detectam alterações de CO2/pH, sendo possivelmente modulado pela sinalização purinérgica. No entanto, os mecanismos pelos quais estes neurônios detectam estas alterações não estão totalmente esclarecidos, e neste sentido, uma série de trabalhos tem atribuído parte da quimiossensibilidade, na região do RTN, às células da glia (astrócitos), que promoveriam a liberação de neurotransmissores, como por exemplo o ATP, levando a ativação de neurônios, e conseqüentemente, ao aumento da atividade respiratória. Desta maneira, o objetivo principal do presente projeto é procurar identificar a participação da sinalização purinérgica em regiões cruciais para o controle cardiorrespiratório (NTS, RPa e RTN) e o possível envolvimento na ativação do quimiorreflexo central. Adicionalmente iremos avaliar também a possível interação existente entre astrócitos e neurônios do NTS, RPa e RTN, bem como a ativação seletiva dos astrócitos utilizando a técnica de optogenética. Os experimentos elaborados neste projeto procuram testar essas hipóteses e serão realizados por meio de técnicas eletrofisiológicas e neuroanatômicas.

Localizado ventralmente ao núcleo motor do facial, muito próximo da superfície ventrolateral do bulbo, encontra-se o principal grupamento de células com características quimiossensíveis - o núcleo retrotrapezóide (NRT). Estes neurônios são altamente sensíveis ao aumento na pressão parcial de CO2 e queda no pH, e nestas condições são ativados levando ao aumento da atividade respiratória para restabelecer a homeostase gasométrica sanguínea. Contudo, os mecanismos pelos quais estes neurônios detectam estas alterações não estão totalmente esclarecidos, e neste sentido, uma série de trabalhos tem atribuído parte da quimiossensibilidade, na região do NRT, às células da glia (astrócitos), que promoveriam a liberação de neurotransmissores, como por exemplo o ATP, levando a ativação de neurônios, e conseqüentemente, ao aumento da atividade respiratória. Diante disso, o presente projeto tem como objetivo elucidar a possível interação existente entre astrócitos e neurônios do NRT nas respostas respiratórias promovidas pela ativação dos quimiorreceptores centrais. Dessa maneira, os protocolos propostos no presente projeto irão avaliar: 1) o padrão de ativação de astrócitos em animais acordados submetidos à hipercapnia, através da expressão da proteína Fos; 2) avaliar o padrão de atividade respiratória promovida pelos astrócitos após administração local no NRT da gliotoxina fluorocitrato e 3) avaliar o papel da sinalização purinérgica inserida neste contexto, através da aplicação local no NRT de antagonistas de receptores purinérgicos.

O Projeto visa à compreensão dos mecanismos neurais que processam informação autonômica associada aos ajustes cardiovasculares, respiratórios e comportamentais (apetite ao sódio e sede) compensatórios à desidratação e subjacentes à produção de hipertensão arterial. O foco do estudo será sobre um modelo de circuito que envolve o triângulo formado por regiões romboencefálicas, núcleo do trato solitário (NTS), região rostro-ventrolateral do bulbo (RVL) e núcleo parabraquial lateral (NPBL), e suas conexões com regiões do prosencéfalo como lamina terminal e núcleo accumbens. Para atingir esse objetivo o projeto combinará diversas técnicas tais como: injeções intraencefálicas de fármacos; transfecção viral; imunohistoquimica; eletrofisiologia; registros comportamentais, cardiovasculares e ventilatórios. Espera-se com isso responder às seguintes questões: 1. Qual via é ativada pela osmorrecepção para inibir e ativar a ingestão de sódio? 2. Através de quais mecanismos os circuitos prosencefálicos processam as informações provenientes do NPBL relacionadas ao controle da ingestão de sódio? 3. Em quais mecanismos do eixo bulbo-prosencéfalo participa a angiotensina II para controlar a pressão arterial? 4. Como é feita a transdução cardiorrespiratória bulbar no NTS - RVL ou NPBL?.

Localizado ventralmente ao núcleo motor do facial, muito próximo da superfície ventrolateral do bulbo, encontra-se o principal grupamento de células com características quimiossensíveis - o núcleo retrotrapezóide (NRT). Estes neurônios são altamente sensíveis ao aumento na pressão parcial de CO2 e queda no pH, e nestas condições são ativados levando ao aumento da atividade respiratória para restabelecer a homeostase gasométrica sanguínea. Contudo, os mecanismos pelos quais estes neurônios detectam estas alterações não estão totalmente esclarecidos, e neste sentido, uma série de trabalhos tem atribuído parte da quimiossensibilidade, na região do NRT, às células da glia (astrócitos), que promoveriam a liberação de neurotransmissores, como por exemplo o ATP, levando a ativação de neurônios, e conseqüentemente, ao aumento da atividade respiratória. Diante disso, o presente projeto tem como objetivo elucidar a possível interação existente entre astrócitos e neurônios do NRT nas respostas respiratórias promovidas pela ativação dos quimiorreceptores centrais. Dessa maneira, os protocolos propostos no presente projeto irão avaliar: 1) o padrão de ativação de astrócitos em animais acordados submetidos à hipercapnia, através da expressão da proteína Fos; 2) avaliar o padrão de atividade respiratória promovida pelos astrócitos após administração local no NRT da gliotoxina fluorocitrato e 3) avaliar o papel da sinalização purinérgica inserida neste contexto, através da aplicação local no NRT de antagonistas de receptores purinérgicos.

O grupamento noradrenérgico A5 representa um importante grupamento neuronal localizado na ponte ventrolateral e recebe projeções de várias áreas do bulbo relacionadas com regulação cardiorrespiratória. A região KF/A7 apresenta uma intensa projeção para toda a coluna respiratória ventral, bem como para os neurônios pré-motores e motores do bulbo e da medula espinal. Essas regiões estão envolvidas em diversas funções autonômicas como a regulação do equilíbrio hidroeletrolítico, motilidade gastro-intestinal, vômito e regulação cardiorrespiratória e parece também participar nas adaptações de alguns reflexos respiratórios, incluindo o reflexo de Hering-Breuer e o quimiorreflexo periférico. Dessa maneira, um dos objetivos principais do presente estudo será avaliar a participação da região A5 e da região KF/A7 na modulação do ritmo respiratório basal. Experimentos preliminares do nosso laboratório têm mostrado que a região pontina projeta-se massivamente para os neurônios quimiossensíveis do núcleo retrotrapezóide (NRT). Portanto, um segundo importante objetivo do presente estudo será avaliar a contribuição da região A5 e da região KF/A7 nas respostas cardiorrespiratórias produzidas pela ativação dos quimiorreceptores centrais e periféricos.
Diante do que foi exposto, o presente projeto pretenderá analisar: 1) os efeitos cardiorrespiratórios produzidos pela inibição da região A5 ou do núcleo Kolliker-Fuse; 2) as respostas cardiorrespiratórias produzidas por hipóxia ou hipercapnia após a inibição da região A5 ou do núcleo Kolliker-Fuse; 3) as respostas cardiorrespiratórias produzidas por hipóxia ou hipercapnia após a lesão seletiva (saporina anti-DbH) dos neurônios catecolaminérgicos da região A5 do núcleo Kolliker-Fuse (A7) e 4) uma possível conexão anatômica existente entre a região do KF/A7 ou da região A5 e os neurônios quimiossensíveis do núcleo retrotrapezóide.

A respiração consiste num processo fisiológico essencial para a vida. É cuidadosamente organizada por um complexo sistema de neurônios localizados no encéfalo, mais precisamente no bulbo. Esse sistema é altamente sensível para os níveis de CO2, além de manter os valores de CO2 e O2 do sangue em faixas fisiologicamente adequadas, corrigindo a ventilação ciclo a ciclo para manter a homeostase. Na literatura, existe uma série de patologias que afetam o sistema respiratório. Uma importante patologia é a Síndrome da Hipoventilação Congênita Central (SHCC). Pacientes com SHCC possuem uma respiração relativamente normal quando estão acordados e sofrem parada respiratória quando dormem. A SHCC é causada por uma mutação no fator de transcrição Phox2b. Modelos experimentais de animais com mutação no fator de transcrição Phox2b produzem uma deficiência na sensibilidade ao CO2 e irregularidades respiratórias. Essa mutação produz a perda de um pequeno grupamente neuronal que expressa o fator de transcrição Phox2b na região do núcleo retrotrapezóide (NRT). Os neurônios Phox2b do NRT possuem propriedades que caracterizam-os como quimiorreceptores centrais. Conseguem detectar variações na concentração do CO2 cerebral, recebem informações dos quimiorreceptores periféricos e de receptores pulmonares, recebem influências de áreas encefálicas anteriores envolvidas no controle de temperatura, emoções e exercício e são células excitatórias. Até o momento não se sabe realmente o verdadeiro papel fisiológico do NRT, em especial os neurônios Phox2b, no controle da respiração em animais não anestesiados. Portanto, no presente projeto temático avaliaremos a participação do NRT na respostas ventilatórias e cardiovasculares a hipercapnia de ratos não anestesiados após lesões seletivas (toxina saporina conjugada com a substância P (SSP-SAP) dos neurônios que expressam o fator de transcrição Phox2b do NRT.

O sistema cardiovascular exerce papel essencial na manutenção da homeostasia do meio interno. Para desempenhar esta função, o sistema cardiovascular dispõe de mecanismos refinados de ajuste da pressão arterial, atuando momento a momento (controle neural) e a longo prazo (controle humoral). A elevação da pressão arterial e sua manutenção em níveis elevados (hipertensão) pode ocorrer por alterações na regulação do sistema cardiovascular, mediante um aumento da resistência vascular. Os mecanismos pelos quais o aumento da resistência vascular é iniciado e mantido durante a hipertensão, não estão totalmente compreendidos. 
Importantes drogas de ação anti-hipertensiva, utilizadas na clínica médica, são os agonistas adrenérgicos alfa2 e imidazólicos. Esses medicamentos são classificados como anti-hipertensivas de ação central e os mais utilizados e estudadas são a clonidina e a moxonidina (agonistas adrenérgicos alfa2 e imidazólicos). Várias evidências têm sugerido que o efeito anti-hipertensivo desses fármacos é mediado, pelo menos em parte, pela ativação de receptores imidazólicos do tipo I1 presentes na região rostroventrolateral (RVL) do bulbo, que quando ativados diminuiriam a atividade neuronal desse núcleo, reduzindo a atividade eferente simpática e a pressão arterial. Embora uma ação anti-hipertensiva de agonistas adrenérgicos 2 e imidazólicos atuando na área RVL seja um mecanismo que parece bem estabelecido pelos dados da literatura, resultados preliminares do nosso laboratório mostraram a moxonidina pode produzir hipotensão por agir na região do NTS comissural. Desse modo, seria interessante verificar os efeitos de injeções de moxonidina na região comissural do NTS e comparar os efeitos com a área RVL sobre a pressão arterial e atividade simpática eferente. Portanto, nossa principal hipótese é que a moxonidina produz suas respostas anti-hipertensivas (redução da atividade simpática e pressão arterial) atuando também em outra importante estrutura bulbar,

A respiração consiste num processo fisiológico essencial para a vida. É cuidadosamente organizada por um complexo sistema de neurônios localizados no encéfalo, mais precisamente no bulbo. Esse sistema é altamente sensível para os níveis de CO2, além de manter os valores de CO2 e O2 do sangue em faixas fisiologicamente adequadas, corrigindo a ventilação ciclo a ciclo para manter a homeostase. Na literatura, existe uma série de patologias que afetam o sistema respiratório. Uma importante patologia é a Síndrome da Hipoventilação Congênita Central (SHCC). Pacientes com SHCC possuem uma respiração relativamente normal quando estão acordados e sofrem parada respiratória quando dormem. A SHCC é causada por uma mutação no fator de transcrição Phox2b. Modelos experimentais de animais com mutação no fator de transcrição Phox2b produzem uma deficiência na sensibilidade ao CO2 e irregularidades respiratórias. Essa mutação produz a perda de um pequeno grupamente neuronal que expressa o fator de transcrição Phox2b na região do núcleo retrotrapezóide (NRT). Os neurônios Phox2b do NRT possuem propriedades que caracterizam-os como quimiorreceptores centrais. Conseguem detectar variações na concentração do CO2 cerebral, recebem informações dos quimiorreceptores periféricos e de receptores pulmonares, recebem influências de áreas encefálicas anteriores envolvidas no controle de temperatura, emoções e exercício e são células excitatórias. Até o momento não se sabe realmente o verdadeiro papel fisiológico do NRT, em especial os neurônios Phox2b, no controle da respiração em animais não anestesiados. Portanto, no presente projeto, nosso principal objetivo será avaliar a participação do NRT na respostas ventilatórias e cardiovasculares a hipercapnia de ratos não anestesiados após lesões seletivas (toxina saporina conjugada com a substância P (SSP-SAP) dos neurônios que expressam o fator de transcrição Phox2b do NRT.

Atualmente, sabe-se que os neurônios localizados na bulbo desempenham uma importante função na regulação cardio-respiratória. A região ventrolateral do bulbo, também chamada de centro vasomotor, contêm os neurônios pré-simpáticos adrenérgicos (região C1) e neurônios pré-simpáticos não adrenérgicos (região não C1). Essas células promovem a grande ativação dos neurônios pré-ganglionares na medula espinal que controlam as variáveis cardiovasculares e respiratórias.	De uma forma geral, a proposta deste projeto é tentar entender como o sistema nervoso central regula as variáveis cardio-respiratórias, com principal ênfase na região do núcleo do trato solitário (NTS) e na região ventrolateral do bulbo (principais centros das vias do quimiorreflexo). É sabido que altos níveis de pCO2 promovem a ativação da respiração e da atividade simpática via estimulação dos quimiorreceptores centrais e periféricos. Entretanto, o mecanismo pelo qual os quimiorreceptores centrais promovem a ativação da atividade simpática não é muito bem esclarecido e constitui um importante objetivo deste projeto. Resultados da literatura sugerem que os quimiorreceptores centrais promovem a ativação da atividade simpática via núcleo retrotrapezóide (RTN), uma estrutura localizada na superfície ventral do bulbo e próxima do centro vasomotor. As células do RTN constituem um importante centro de integração dos quimiorreceptores centrais e periféricos (Takakura e cols., 2006) e são células com característica de quimiorreceptores centrais (Mulkey e cols., 2004). A maioria dos investigadores ainda acredita que existem outros quimiorreceptores centrais localizados no bulbo, os quais podem ser neurônios localizados na coluna respiratória ventral (Feldman e cols., 2003), no NTS (Dean e cols., 1990) ou nos núcleos da rafe (Richerson e cols, 2004; 2005). Logo, o presente projeto tem como outro objetivo procurar mostrar uma possível participação de outras estruturas bulbares como possíveis regiões que possuem neurôn