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Dissertação de Mestrado
DOI
https://doi.org/10.11606/D.3.2021.tde-23092021-114547
Documento
Autor
Nome completo
Otavio Henrique Ferreira Ledesma
E-mail
Unidade da USP
Área do Conhecimento
Data de Defesa
Imprenta
São Paulo, 2021
Orientador
Banca examinadora
Moriya, Henrique Takachi (Presidente)
Almeida, Francine Maria de
Júnior, João Antonio Gimenes
Título em português
Dinâmica temporal da mecânica respiratória durante teste de broncoprovocação com metacolina em bolus para camundongos BALB/c e C57BL/6.
Palavras-chave em português
Curvas de dose-resposta
Modelagem de dados
Modelos animais de doenças
Resumo em português
Em estudos experimentais de asma, os modelos murinos de doença inflamatória alérgica das vias aéreas têm sido utilizados para se elucidar os mecanismos subjacentes às respostas imunológicas da asma e para a identificação e investigação de novos meios para controlar a inflamação alérgica. No entanto, camundongos não desenvolvem asma espontaneamente. Para se investigar os processos relacionados a asma, uma reação artificial semelhante à asmática deve ser induzida nas vias aéreas. Neste estudo, o modelo de asma alérgica em camundongos empregado foi a partir do protocolo de sensibilização e desafio com uso da Ovalbumina (OVA) tanto em camundongos da linhagem BALB/c quanto C57BL/6. A avaliação da mecânica respiratória, foi realizada através da técnica de oscilações forçadas (FOT) com emprego de um ventilador mecânico para pequenos animais (SAV). O modelo ajustado para a impedância mecânica do sistema respiratório foi o modelo de fase constante (CPM), onde a impedância do sistema respiratório é descrita através de quatro parâmetros (Rn, I, G e H). O teste de broncoprovocação com Metacolina (MCh) é amplamente utilizado em ambientes clínicos e de pesquisa para medir a responsabilidade das vias aéreas. Para se descrever a magnitude da resposta do sistema respiratório em função da exposição ao estímulo ou agonista (MCh) após um determinado tempo de exposição, são utilizadas curvas dose-resposta. A literatura relacionada, geralmente apresenta um valor por dose, ou concentração, e avalia toda a curva com base nesses valores de pico (efeito máximo). Neste trabalho, buscou-se expandir o uso das curvas dose-resposta obtidas durante testes de brocoprovocação em camundongos para além do valor máximo dos parâmetros Rn e G. O comportamento de decaimento exponencial devido ao relaxamento do músculo liso das vias aéreas observados nos parâmetros Rn e G, após apresentarem picos iniciais que refletem a contração do músculo liso das vias aéreas induzida pelo agonista MCh, pode ser representado por curvas exponenciais decrescentes. Assim, regressões na forma de exponencial decrescente simples e curva de Richards inversa (decrescente) foram ajustadas `as curvas dose-resposta dos parâmetros Rn e G para as seguintes doses de MCh: PBS, 30, 100, 300 e 1000 µg/kg. As regressões não lineares obtidas foram capazes de reproduzir os valores e o comportamento dos dados experimentais coletados para os parâmetros Rn e G, para as linhagens de camundongos BALB/c e C57BL/6. O modelo empregando a curva de Richards inversa resultou em um melhor ajuste aos dados experimentais para ambas as linhagens de camundongos em todas as doses do agonista MCh, sendo capaz de fornecer valores máximos de modo a distinguir entre os grupos Controle e OVA mesmo diante do descarte do valor máximo mensurado experimentalmente quando do ajuste do modelo. Constituindo-se em um método robusto e confiável. Evitando-se assim, o descarte do conjunto de dados a partir de procedimentos experimentais com camundongos, mitigando o desperdício de animais e outros recursos de acordo com os princípios dos 3Rs (do inglês: Refinement, Reduction and Replacement).
Título em inglês
Temporal dynamics of respiratory mechanics during bronchoprovocation test with methacholine in bolus for BALB/c and C57BL/6 mice.
Palavras-chave em inglês
Animal disease models
Data modeling
Dose-response curves
Resumo em inglês
In experimental studies of asthma, murine models of allergic airway inflammatory disease have been used to elucidate the mechanisms underlying the immune responses of asthma and to identify and investigate new ways to control allergic inflammation. However, mice do not spontaneously develop asthma. To investigate asthma-related processes, an artificial asthma-like reaction must be induced in the mice airways. In this study, the model of allergic asthma used in mice was based on the sensitization and challenge protocol with the use of Ovalbumina (OVA) in both BALB/c and C57BL/6 mice. The evaluation of respiratory mechanics was performed using forced oscillation technique (FOT) using a small animal ventilator (SAV). The model adjusted for the mechanical impedance of the respiratory system was the constant phase model (CPM), where the impedance of the respiratory system is described using four parameters (Rn, I, G and H). The bronchoprovocation challenge testing with Methacholine (MCh) is widely used in clinical and research environments to measure airway responsiveness. To describe the magnitude of the response of the respiratory system as a function of exposure to the stimulus or agonist (MCh) after a given exposure of time, dose-response curves are used. Related literature generally presents a value per dose, or concentration, and evaluates the entire curve based on these peak values (maximum effect). In this work, we sought to expand the use of dose-response curves obtained during brocoprovocation tests in mice beyond the maximum value of the parameters Rn and G. The exponential decay behavior due to airway smooth muscle relaxation observed in the parameters Rn and G, after presenting initial peaks that reflect the airway smooth muscle contraction induced by the agonist MCh, can be represented by decreasing exponential curves. Thus, regressions in the form of simple decreasing exponential and inverse Richards curve (descending) were fitted to the dose-response curves of the parameters Rn and G for the following doses of MCh: PBS, 30, 100, 300 and 1000 µg/kg. The nonlinear regressions obtained were able to reproduce the values and behavior of the experimental data collected for the parameters Rn and G, for the BALB/c and C57BL/6. The model using the inverse Richards curve resulted in a better fit to the experimental data for both strains of mice at all doses of the agonist MCh, being able to provide maximum values in order to distinguish between the Control and OVA groups even in the face of discarding the maximum value measured experimentally when adjusting the model. It is a robust and reliable method. Hence, avoiding the disposal of the dataset from experimental procedures with mice, mitigating the waste of animals and other resources according to the principles of the 3Rs (Refinement, Reduction and Replacement).
 
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Data de Publicação
2021-09-24
 
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