Em mamíferos, o sistema neurovegetativo coordena com maestria a geração central das atividades simpática e parassimpática para o sistema respiratório. A inervação parassimpática é de suma importância para o controle do tônus da musculatura lisa brônquica e secreção de muco, e consequentemente para o controle do fluxo de ar nas vias aéreas inferiores. Os motoneurônios parassimpáticos respiratórios (MNPRs) estão localizados no Núcleo Motor Dorsal do Vago (DMV) e no Núcleo Ambíguos (NA). Entretanto, a contribuição efetiva dos MNPRs do DMV para o controle das vias aéreas inferiores tem sido associada a estudos anatômicos e até hoje pouco se sabe sobre os mecanismos biofísicos que determinam a atividade elétrica dos mesmos. Alterações na atividade desta população neuronal podem contribuir para exacerbar sintomas encontrados em patologias como a asma, doença pulmonar obstrutiva, rinite alérgica, entre outras. Sabe-se também que os canais para K+ e para Ca2+ desempenham um papel fundamental no controle da excitabilidade celular e da cinética do potencial de ação em diferentes neurônios do sistema nervoso central. Todavia, a relevância funcional dos canais para K+ (Kv) e Ca2+ (Cav) dependentes de voltagem, bem como dos canais para K+ modulados por Ca2+ (KCa2+) no controle da atividade elétrica dos MNPRs do DMV de ratos ainda não está elucidada. Portanto, na presente Tese de Doutorado levantamos a hipótese de que correntes de K+ mediadas pelos canais Kv e KCa2+, assim como as correntes de Ca2+ mediadas pelos canais Cav, controlam a excitabilidade e a cinética do potencial de ação dos MNPRs do DMV de ratos. Por meio da técnica de whole cell patch clamp em fatias do DMV de ratos avaliamos: I) a participação dos canais Kv, Cav e KCa2+ no controle da cinética do potencial de ação, da excitabilidade, do potencial de membrana em repouso e da frequência de potenciais de ação espontâneos dos MNPRs, e; II) a contribuição dos canais KCa2+ no controle da transmissão sináptica excitatória nos MNPRs. Nossos dados demonstram que o bloqueio dos canais Kv com o tetraetilamônio reduz a excitabilidade e a frequência de potencias de ação espontâneos e aumenta a largura do potencial de ação dos MNPRs do DMV. Também demonstramos que o bloqueio dos canais Cav do tipo L com a nifedipina reduz a excitabilidade dos MNPRs, sem alterar a cinética do potencial de ação. Adicionalmente, o bloqueio dos canais KCa2+ de alta condutância (BK) com a iberiotoxina aumenta a largura do potencial de ação e reduz a frequência e amplitude das correntes espontâneas pós-sinápticas excitatórias (sEPSCs), enquanto que o bloqueio dos canais KCa2+ de baixa condutância (SK) reduz somente a amplitude das sEPSCs. Sendo assim, concluímos que os canais Kv, Cav, BK e SK contribuem de maneira distinta para o controle da cinética do potencial de ação, da frequência de potencias de ação espontâneos, da excitabilidade e da transmissão sináptica excitatória nos MNPRs do DMV de ratos.

In mammals, the neurovegetative system coordinates the generation of sympathetic and parasympathetic activities to the respiratory system. The parasympathetic innervation plays an important role controlling the bronchial smooth muscle tone and mucus secretion, and consequently the air outflow to the lower airways. The parasympathetic respiratory motoneurons (MNPRs) are located in the Dorsal Motor Nucleus of the Vagus (DMV) and in the Nucleus Ambiguus (NA). However, the effective contribution of the DMV MNPRs for the control of the lower airways has been associated with anatomical studies and little is known about the biophysical mechanisms that determine their electrical activity. Changes in the activity of this neuronal population can contribute to exacerbate symptoms observed in asthma, obstructive pulmonary disease, allergic rhinitis among other diseases. It's also known that the K+ and Ca2+ channels play a fundamental role in the control of excitability and action potential waveform in different types of neurons in the central nervous system. However, the functional contribution of voltage-gated K+ (Kv) and Ca2+ (Cav) channels, as well as Ca2+-activated K+ channels (KCa2+) in the control of DMV MNPRs electrical activity of rats is still unclear. Thus, in the present Doctoral thesis we hypothesized that the K+ currents mediated by Kv and KCa2+ channels, as well as Ca2+ currents mediated by Cav channels, control the excitability and action potential waveform of DMV MNPRs of rats. Using the whole cell patch clamp technique on DMV slices of rats, we evaluated: I) the participation of Kv, Cav and KCa2+ channels in the control of action potential waveform, excitability, resting membrane potential and frequency of spontaneous action potential of MNPRs, and; II) the contribution of KCa2+ channels in the control of excitatory synaptic transmission to MNPRs. Our results demonstrate that blocking Kv channels using tetraethylammonium decreased the excitability and frequency of spontaneous action potentials and increases the action potential half-width of DMV MNPRs. We also demonstrate that blocking L-type Cav channels using nifedipine decreased the excitability of MNPRs, without changes in the action potential waveform. Additionally, blocking large conductance Ca2+-activated K+ channels (BK) using iberiotoxin increased the action potential width and decreased the frequency and amplitude of spontaneous excitatory postsynaptic currents (sEPSCs), while blocking small conductance Ca2+-activated K+ channels (SK) only decreased the amplitude of the sEPSCs. Therefore, we conclude that Kv, Cav, BK and SK channels contribute differently to the control of the action potential waveform, the frequency of spontaneous action potentials, excitability and excitatory synaptic transmission to the DMV MNPRs of rats.