Contribuição para a compreensão da microcirculação periférica e da sua regulação através dos componentes oscilatórios do fluxo medido por laser doppler
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2016
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Resumo
A microcirculação refere-se ao conjunto dos vasos sanguíneos com calibre inferior a
150 μm responsáveis pelo transporte de oxigénio e nutrientes para as células e de produtos
do metabolismo para os sistemas de eliminação. O fluxo sanguíneo microcirculatório é
regulado de forma complexa, por mecanismos intrínsecos e extrínsecos aos próprios
tecidos. Qualquer disfunção que ocorra numa rede microvascular poderá comprometer a
viabilidade tecidular
A pele tem sido explorada, desde há vários anos, como um modelo potencialmente
representativo dos fenómenos de regulação normal e alterada do fluxo sanguíneo
microcirculatório, em larga medida devido à facilidade de acesso à sua rede microvascular.
O estudo da microcirculação cutânea tem sido progressivamente facilitado pelo
desenvolvimento de diversas tecnologias não invasivas, como é o caso da fluxometria por
laser Doppler (LDF) e da gasimetria transcutânea, entre as mais utilizadas. Por último, é cada
vez mais frequente realizar manobras de provocação que visam alterar as condições iniciais
de perfusão e induzir respostas compensatórias, aumentando a sensibilidade da análise.
Contudo, muitas destas tecnologias registam fenómenos oscilatórios de natureza complexa
e de difícil interpretação, o que limita o acesso a esta informação in vivo.
A exploração do sinal de LDF, em particular dos seus componentes oscilatórios,
torna-se essencial para o estudo da regulação da microcirculação em condições de perfusão
normal e alterada, pelo que orientámos o presente estudo no sentido de aprofundar o
nosso conhecimento sobre estes temas através da questão “qual a contribuição dos
componentes oscilatórios do sinal de LDF para a regulação da função microcirculatória“ ?
Para responder a esta pegunta estabelecemos os seguintes objetivos:
(i) desenvolver metodologias que permitam obter parâmetros funcionais
microcirculatórios in vivo em indivíduos saudáveis de diferentes idades e caracterizar
eventuais alterações relacionadas com o envelhecimento;
(ii) encontrar as melhores ferramentas de análise fina do sinal de LDF;
(iii) desenvolver um modelo animal que permita testar os intrumentos até aqui
desenvolvidos, olhando mais aprofundadamente, se possível, para os fenómenos em
causa;
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Para o primeiro objetivo foram estudados dois grupos de indivíduos saudáveis – um
grupo de 35 indivíduos jovens, com idades compreendidas entre os 18 e os 30 anos (22,1 ±
3,7), e um grupo de 30 indivíduos saudáveis, mais velhos, com idades compreendidas entre
os 40 e os 65 anos (50,8 ± 7,6). Em ambos os grupos foram registados sinais de LDF, de
pressão transcutânea de oxigénio (tcpO2) e de perda transepidérmica de água (PTEA)
durante a realização de três protocolos experimentais – elevação passiva da perna, oclusão
supra-sistólica ao nível do tornozelo e respiração de oxigénio a 100%. Para o segundo
objetivo foram aplicadas três ferramentas de análise – a transformada de wavelet (WT), a
análise de flutuação retificada (DFA) e a análise de entropia à multiescala (MSE). Para o
terceiro objetivo foi utilizado um grupo de 16 murganhos C57BL/6 com idades entre as 8 e
as 27 semanas, tendo sido submetidos à respiração de oxigénio a 100% enquanto sedados e
outro grupo de 9 murganhos de 16 semanas aos quais foi induzida isquémia unilateral do
membro posterior, submetidos ao protocolo de respiração de oxigénio a 100%, antes e
depois desta indução.
Os resultados obtidos pelos objetivos, permitiram chegar às seguintes conclusões:
(i) o protocolo de elevação passiva da perna provoca uma resposta vascular semelhante
à encontrada no protocolo de oclusão supra-sistólica, podendo ser utilizado como
alternativa a este; ambos induzem respostas hiperémicas compensatórias
comparáveis. A oclusão permitiu revelar uma relação inversa entre a amplitude do
sinal de LDF e a amplitude da PTEA, o mais importante indicador da função de
“barreira” epidérmica;
(ii) o protocolo de respiração de oxigénio a 100% é o mais fácil de aplicar no humano. O
padrão de resposta envolve na maioria dos casos diminuição da perfusão /
vasoconstrição embora o aumento da perfusão / vasodilatação também tenha sido
observado. No entanto, a análise dos sinais de LDF não permitiu encontrar
diferenças estatisticamente significativas nas respostas vasculares entre indivíduos
de idades diferentes. Já a gasimetria transcutânea permitiu encontrar menores
níveis de tcpO2 em indivíduos mais velhos, refletindo uma redução da capacidade de
extração de oxigénio. A relação inversa entre o sinal de LDF e a PTEA foi aqui
consistentemente registada.
(iii) as análises de WA e de MSE foram as que demonstraram maior interesse na
comparação das alterações das propriedades dos sinais de LDF entre as diferentes
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fases de cada protocolo e na comparação de indivíduos de diferentes idades. O
protocolo de elevação passiva da perna foi o único que permitiu encontrar
diferenças nas respostas vasculares, avaliadas por LDF, entre indivíduos de
diferentes idades – indivíduos mais velhos apresentam um maior nível de perfusão
basal, explicada por uma maior atividade miogénica, com menor nível de entropia, e
respondem à manobra de elevação com uma maior atividade miogénica e simpática
juntamente com uma menor atividade endotelial independente de monóxido de
azoto (NO) face aos indivíduos mais jovens;
(iv) O modelo animal revelou:
a. Como no humano, um padrão de resposta vascular à respiração de oxigénio a
100% semelhante, com diminuição da perfusão / vasoconstrição e aumento da
perfusão / vasodilatação;
b. Neste modelo, após a indução da isquémia do membro posterior, o membro
controlo respondeu consistentemente com diminuição de perfusão enquanto que
o membro isquémico respondeu com aumento de perfusão;
c. Ainda como nos humanos, conseguimos identificar, no murganho, seis bandas
espetrais no sinal de LDF, compatíveis com as seguintes atividades: cardíaca (5,3-
4,6 Hz), respiratória (3,8-3,2 Hz), miogénica (0,17-0,059 Hz), simpática (0,052-0,020
Hz), endotelial NO-dependente (0,017-0,0094 Hz), e endotelial NO-independente
(0,0084-0,0042 Hz);
d. Tratar-se de um modelo adequado para o estudo da fisiologia e da patofisiologia
circulatórias;
(v) A análise de wavelet é aquela que melhor permite compreender a contribuição dos
diferentes determinantes que competem para a regulação da microcirculação
durante a resposta às diferentes condições de perfusão experimentalmente
desenvolvidas. A resposta de diminuição da perfusão / vasoconstrição relacionada
com a hiperóxia parece dever-se à redução de ambas as componentes endoteliais,
em ambos os modelos.
Descrição
Orientação: Maria Julia Buján, Luís Monteiro
Rodrigues; co-orientação: Hugo Ferreira
Palavras-chave
DOUTORAMENTO EM CIÊNCIAS DA SAÚDE, MEDICINA, CIÊNCIAS DA SAÚDE, FLUXOMETRIA POR LASER-DOPPLER, MICROCIRCULAÇÃO, MEDICINE, HEALTH SCIENCES, LASER-DOPPLER FLOWMETRY, MICROCIRCULATION, TRANSFORMADA DE WAVELET, WAVELET TRANSFORM