Ventilation of rats with room air is more adequate than ventilation with pure oxygen / Ventilar ratos com ar ambiente é mais adequado do que ventilar com oxigênio puro

The present study objective was to determine whether ventilation of rats with room air is possible and whether this technique has advantages when compared to pure oxygen ventilation. Twenty rats were divided into two groups of ten animals each. In one group, the animals were ventilated with cylinder of compressed air, 0.21 of oxygen, (air group), while the other group animals were ventilated with cylinder of compressed oxygen, assumed 1.00 of oxygen, (O2 group). Blood gas parameters and oxygenation index were compared between groups. The O2 group had hyperoxia at the beginning and end of artificial ventilation. The PaO2 were adequate in animals of air group. No significant difference in PaCO2 was observed between the two groups at the beginning or end of mechanical ventilation. The mean oxygenation index (PaO2/FiO2ratio) was significantly higher in the air group compared to the O2 group at the beginning and end of artificial ventilation (5 min: p < 0.001 and 60 min: p < 0. In conclusion, ventilation of rats with room air is more advantageous than with pure oxygen since it permits adequate oxygenation without causing hyperoxia.(AU)

O presente estudo investigou se a ventilação de ratos com cilindros de ar comprimido é possível e se esta técnica seria melhor do que o procedimento de ventilação com cilindros de oxigênio comprimido. Vinte ratos foram divididos em dois grupos de dez animais cada. Em um grupo os animais foram ventilados com ar ambiente e o outro grupo foram ventilados com oxigênio puro. Parâmetros dos gases sanguíneos e o índice de oxigenação foram comparados entre os grupos. O grupo dos animais ventilados com oxigênio puro teve hiperóxia no começo e no fim da ventilação mecânica. A PaO2 ficou adequada nos animais ventilados com ar ambiente. Não houve diferença significativa na PaCO2 entre os dois grupos no começo e no fim da ventilação mecânica. A média do índice de oxigenação (razão PaO2/FiO2) foi significativamente mais alta no grupo de ar ambiente quando comparado com o grupo do oxigênio puro no começo e no fim da ventilação mecânica (5min: p < 0,001e 60min: p < 0,002). Em conclusão, ventilar ratos com ar ambiente é mais vantajoso do que quando realizado com oxigênio puro porque permite oxigenação adequada sem causar hiperóxia.(AU)

Functional differentiation between fish assemblages from forested and deforested streams

We tested the hypothesis that streams in deforested areas shelter different fish communities to nearby forested areas, and that these disparities are due to environmental parameters that limit or benefit different species according to their functional traits. We compared the community composition of three south east Brazilian streams flanked by riparian forest with three nearby streams in deforested areas. The following functional traits were considered: diet, habitat use, water flow preference, size, and hypoxia tolerance. Differentiation between forested and deforested streams corresponded with the different contributions of three functional groups. Species reported in the literature to be hypoxia tolerant, and exhibiting a variable combination of the other traits prevailed in deforested streams, although we did not find substantial differences in oxygen levels between forested and deforested streams. In forested streams, benthic species associated with a high water flow and an insectivorous diet were dominant. Changes in streams induced by deforestation which are associated with habitat availability, food resources, and physicochemical conditions appear to restrict the occurrence of specialized species and instead benefit tolerant generalists.

A hipótese de que as alterações ambientais causadas pelo desmatamento nos riachos podem restringir a ocorrência de espécies a partir de suas características funcionais foi testada. Comparamos a composição das comunidades de três riachos do sudeste do Brasil providos de floresta riparia nas suas margens com três riachos da mesma região com zona ripária desmatada. Os seguintes atributos funcionais foram considerados: dieta, uso de hábitat, preferência por fluxo, tamanho e tolerância à hipóxia. A diferenciação dos riachos, em especial entre os riachos florestados e desmatados, foi maior do que o esperado ao acaso e correspondeu à contribuição diferencial de três grupos funcionais. As espécies indicadas na literatura como sendo tolerantes à hipóxia e que apresentaram combinação variável das outras características foram mais abundantes nos riachos desmatados, embora não tenhamos observado diferenças substanciais nos níveis de oxigênio dissolvido entre os riachos florestados e desmatados. Nos riachos florestados predominaram espécies de hábitos especializados, bentônicas, associadas com alta velocidade de água e dieta insetívora. As alterações nos riachos provocadas pelo desmatamento relacionadas com a disponibilidade de hábitat, recursos alimentares e condições físico-químicas restringem a ocorrência de grupos de espécies especializadas e beneficiam espécies tolerantes e generalistas.

Rasgos oceanográficos en el Golfo Dulce, Pacífico de Costa Rica: una revisión para la toma de decisiones en conservación marina / Oceanographic features of Golfo Dulce, Costa Rican Pacific: a review for decision-making in marine conservation

Resumen Se indagó, de septiembre del 2005 a noviembre del 2007, las propiedades oceanográficas físicas, químicas y biológicas (zooplancton) más relevantes del Golfo Dulce, Pacífico Sur de Costa Rica, y las tipologías meteorológicas de la zona, con el objetivo de analizarlas y hacerlas disponibles como referencia en el establecimiento de actividades adecuadas para su conservación, dado que es un ecosistema acuático único en Costa Rica. El patrón de circulación de las aguas en el Golfo Dulce es el típico de estuarios tipo fiordo, con una estratificación de flujo en la columna de agua. Las corrientes marinas superficiales alcanzaron velocidades cercanas a los 18cm/s en la región de entrada al Golfo, que disminuyeron al ampliarse el área del golfo donde las velocidades llegaron a alcanzar poco más de 5cm/s en el extremo noroeste, Rincón. Predominó el flujo superficial de este-oeste, mientras que en la zona de Puerto Jiménez la velocidad fue moderada de 5.4cm/s con dirección sur. Se detectaron velocidades mayores cercanas al umbral de la entrada del golfo (17.8cm/s) y en el fondo el ámbito fue de 2.0cm/s a 4.8cm/s. Se establecieron cinco sitios de muestreo denominados GD1, GD2, GD3, GD4 y GD5, que se visitaron en cinco ocasiones, excepto en GD5 que se visitó solo una vez. No se detectó la ausencia de oxígeno disuelto en las aguas profundas del Golfo (70m a los 140m), aunque las concentraciones fueron bajas (0.25mg/L a 1.10mg/L). La distribución de las concentraciones de los nutrimentos reflejó los patrones usuales para sistemas estuarinos a nivel horizontal, y a nivel vertical las concentraciones de fosfato y silicato fueron mayores al descender en la columna de agua, tanto en la estación lluviosa como en la seca. La descomposición de la materia orgánica fue evidente puesto que las concentraciones de nitrato fueron incrementándose en las aguas profundas. De los datos de concentración de nutrimentos, se deduce que el Golfo Dulce puede ser considerado como un cuerpo de agua que se mantiene en un estado de muy buena calidad ambiental. El grupo zooplánctico dominante fue el de los copédodos (44%-83.6%). Los vientos oeste ecuatoriales se detectaron en junio y fueron más intensos entre septiembre y octubre, lo que correspondió con promedios altos de altura de las olas. A su vez, los vientos alisios de diciembre a abril disminuyeron la energía del oleaje que entra al golfo y por lo tanto la altura promedio de las olas. El ciclo anual de la precipitación fue un patrón bimodal típico del Pacífico de América Central, con máximos en mayo y octubre, con la interrupción debida al veranillo o canícula, y un mínimo de precipitación ocurrió en febrero. Golfo Dulce es un ambiente único en todo el Pacífico Este Tropical, y aunque parezca mostrar condiciones ambientales saludables, está amenazado por muchas actividades humanas; ante todo urge el establecimiento de políticas de ordenamiento y planificación de las mismas, para proteger el ecosistema bajo los principios de uso sostenible.

Abstract From September 2005 to November 2007 we studied the meteorological typologies and the physical, chemical and zooplankton oceanography of Golfo Dulce, a unique aquatic ecosystem in the South Pacific of Costa Rica. The water circulation pattern in Golfo Dulce is typical of fjord-type estuaries, with flux stratification within the water column. Surface water currents reached speeds near 18cm/s in the vicinity of the sill and diminished inward to the northwest at around 5cm/s. The east-west flux was predominant, whereas near Puerto Jiménez the speed was a moderated 5.4cm/s with a south direction. Higher speeds were found near the sill (17.8cm/s) and at the bottom (2.0cm/s to 4.8cm/s). One station was visited once, five were visited five times each. Dissolved oxygen was not absent in deep waters (70m to 140m), but concentrations were low (0.25mg/L to 1.10mg/L). Nutrient concentrations and distribution had the usual horizontal estuarine patterns and for the vertical level phosphate and silicate concentrations increased with depth. Decomposition of organic matter was evident because nitrate concentrations were higher in deep waters. Surface nutrient concentrations indicated the gulf has good environmental quality that sustains a variety of life. Copepods dominated zooplankton (44%83.6%). The strongest equatorial westerlies were detected between September and October, coincident with higher wave heights. The trade winds blowing from December to April reduced the energy of entering waves and therefore the mean wave height. The annual rainfall cycle was the typical bimodal pattern from the Central America Pacific, with maxima in May and October, except for the midsummer interruption, and minimum rain was on February. Golfo Dulce is a unique environment in the Eastern Tropical Pacific, shows healthy environmental conditions, and is threatened; therefore we urge the establishment of zoning policy for human activities, and to improve protection under the principles of sustainable use. Rev. Biol. Trop. 63 (Suppl. 1): 131-160. Epub 2015 April 01.

Melatonina, isoenzimas de glutationa S-transferases e estresse oxidante em pacu Piaractus mesopotamicus (Holmberg, 1887) / Melatonin, isoenzymes of glutathione S-transferases and oxidative stress in pacu Piaractus mesopotamicus (Holmberg, 1887)

O oxigênio é fundamental para os vertebrados. No entanto, variações dos níveis de oxigênio na água podem provocar estresse oxidante em peixes porque privação de oxigênio seguida de reoxigenação forma espécies reativas de oxigênio (ERO) em células. Níveis intracelulares de ERO aumentados favorecem que moléculas de proteínas, fosfolipídios e ácidos nucleicos sofram alterações, vindo a prejudicar muitas funções celulares. No Pantanal, habitat do pacu, o nível de oxigênio varia circadianamente na água das lagoas rasas que acabam isoladas dos rios na seca. O pacu evoluiu sob a pressão contínua da exposição aos efeitos prejudiciais das ERO causados pelos pulsos de inundação. A melatonina, uma indolamina produzida na glândula pineal, influencia os níveis de atividade de enzimas antioxidantes que reduzem ERO, além de ser capaz de doar elétrons ou captar radicais livres de forma não enzimática. Os níveis de melatonina no pacu são mais altos no verão e menores no inverno. Isoenzimas de glutationa S-transferases que conjugam o tripetídeo glutationa com o 4-hidroxinonenal, aldeído derivado da peroxidação de ácidos graxos por ERO, são importantes para evitar alteração funcional de proteínas por ligação do 4-hidroxinonenal à sua estrutura. Neste trabalho procuramos relação entre estresse oxidante, níveis de atividades de glutationa S-transferase e melatonina, para estabelecer se a melatonina ajudaria pacus a superar os efeitos deletérios das espécies reativas de oxigênio. Ensaiamos atividades de isoenzimas de glutationa S-transferases no citosol de fígado de pacus mantidos em normoxia, hipoxia, reoxigenação e hiperoxia no inverno e no verão. Medimos o efeito da malatonina in vitro e in vivo sobre as atividades de isoenzimas de glutationa S-transferase. Medimos os efeitos do estresse oxidante sobre a ligação do 4-hidroxinonenal com proteínas nos fígados de pacus tratados com melatonina. Somente as isoenzimas que conjugam 4-hidroxinonenal com glutationa...

Oxygen is vital for vertebrates. However, changes in the levels of dissolved oxygen in water might cause oxidative stress in fishes because the shortage of oxygen followed by reoxygenation originates reactive oxygen species (ROS) inside cells. Higher intracellular levels of ROS favor alterations of proteins, phospholipids and nucleic acid molecules, which result in impairment of many cell functions. In Pantanal, the pacu's habitat, circadian variation of the oxygen levels occurs in water of the shallow lagoons that ended up isolated from the rivers along the dry season. Pacu has evolved under the pressure of continuous exposition to harmful effects of ROS caused by the annual inundation pulses. Melatonin, an indolamine produced by the pineal gland, influences the levels of activity of antioxidant enzymes that reduce ROS, and is capable of donating electrons of scavenge free radicals non-enzymatically. Pacu's melatonin levels are higher during summer than in winter. Glutathione S-transferases isoenzymes that catalyze the conjugation of the tripeptide glutathione with 4-hydroxynonenal, an aldehyde derived from peroxidation of fat acids by ROS, are important to avoid functional alterations of proteins consequential to the binding of 4-hydroxynonenal to their structures. In the work, we searched for facts that linked oxidative stress, levels of activity of glutathione S-transferase and melatonin, in order to establish whether melatonin could help pacus to overcome the pernicious effects of reactive oxygen species. We carried out assays of glutathione S-transferases in liver cytosol of pacus kept under normoxia, hypoxia, reozygenation and hyperoxia, in the summer and in the winter. We measured the effect of melatonin in vitro and in vivo on isoenzymes of glutathione S-transferases. We measured the effects of oxidative stress on the binding of 4-hydroxynonenal to proteins in liver of pacu treated with melatonin. Only isoenzymes that conjugate 4-hydroxynonenal...

NTPDase and acetylcholinesterase activities in silver catfish, Rhamdia quelen (Quoy & Gaimard, 1824) (Heptapteridae) exposed to interaction of oxygen and ammonia levels

The effects of various levels of oxygen saturation and ammonia concentration on NTPDase (ecto-nucleoside triphosphate diphosphohydrolase, E.C. 3.6.1.5) and acetylcholinesterase (AChE, E.C. 3.1.1.7) activities in whole brain of teleost fish (Rhamdia quelen) were investigated. The fish were exposed to one of two different dissolved oxygen levels, including high oxygen (6.5 mg.L-1) or low oxygen (3.5 mg.L-1), and one of two different ammonia levels, including high ammonia (0.1 mg.L-1) or low ammonia (0.03 mg.L-1) levels. The four experimental groups included the following (A) control, or high dissolved oxygen plus low NH3; (B) low dissolved oxygen plus low NH3; (C) high dissolved oxygen plus high NH3; (D) low dissolved oxygen plus high NH3. We found that enzyme activities were altered after 24 h exposure in groups C and D. ATP and ADP hydrolysis in whole brain of fish was enhanced in group D after 24 h exposure by 100 percent and 119 percent, respectively, compared to the control group. After 24 h exposure, AChE activity presented an increase of 34 percent and 39 percent in groups C and D, respectively, when compared to the control group. These results are consistent with the hypothesis that low oxygen levels increase ammonia toxicity. Moreover, the hypoxic events may increase blood flow by hypoxia increasing NTPDase activity, thus producing adenosine, a potent vasodilator.(AU)

No presente estudo, avaliou-se o efeito de diferentes níveis de saturação de oxigênio e amônia sobre a atividade das enzimas NTPDase (ecto-nucleosídeo trifosfato difosfohidrolase, E.C. 3.6.1.5) e acetilcolinesterase (AChE, E.C. 3.1.1.7) em encéfalo total de jundiás (Rhamdia quelen). Os peixes foram expostos a diferentes níveis de oxigênio dissolvido e amônia, níveis altos de oxigênio (6,5 mg/L) ou baixos de oxigênio (3,5 mg/L), e níveis altos de amônia (0,1 mg/L) ou baixos de amônia (0,03 mg/L). Os peixes foram divididos em quatro diferentes grupos: (A) controle ou alto nível de oxigênio dissolvido mais baixo nível de NH3; (B) baixo nível de oxigênio dissolvido mais baixo nível de NH3; (C) alto nível de oxigênio dissolvido mais alto nível de amônia; (D) baixo nível de oxigênio dissolvido mais alto nível de NH-3. As atividades de ambas as enzimas nos grupos C e D somente foram alteradas após 24 horas de exposição. A hidrólise do ATP e ADP em encéfalo total de jundiás foi aumentada após 24h de exposição para 104 por cento e 155 por cento no grupo D quando comparado ao grupo controle, respectivamente. A atividade da AChE apresentou após 24h de exposição um aumento de 37 por cento no grupo C e 27 por cento no grupo D, ambos comparados ao grupo controle. Os resultados obtidos corroboram com a hipótese que baixos níveis de saturação de oxigênio aumentam a toxicidade da amônia. Além disso, os eventos de hipóxia podem aumentar o fluxo sanguíneo, e este evento aumenta a atividade da NTPDase produzindo adenosina, um potente vasodilatador(AU)

Spectral analysis of respiratory flow and gas concentrations / Análise espectral de fluxo e concentrações de gases respiratórios

In this research we obtained samples of human respiratory flow, oxygen concentration and carbon dioxide concentration signals from 20 healthy subjects and evaluated the average power spectral density (PSD) of these signals. For each subject,the respiratory samples were acquired in four progressive levels of exercise in a cycle ergometer. Auto regressive moving average models were designed to represent the PSD found in each phase. An average PSD of the four levels was also calculated. Results have shown that the bandwidth of O2 concentration, CO2 concentration and flow signals was 8  Hz, 7 Hz, and 15  Hz, respectively, within the dynamic range of 50  dB. The PSD curves found can be used for optimal filter design for signal enhancing in fast on-line measurement of these signals.

Nesta pesquisa foram registradas amostras dos sinais respiratórios de fluxo, concentração de oxigênio e concentração de gás carbônico em 20 voluntários saudáveis. A densidade espectral de potência (DEP) média foi então calculada. Para cada voluntário, as amostras dos sinais foram registradas em quatro intensidades progressivas de esforço físico em uma bicicleta ergométrica. Para representar a DEP encontrada em cada fase foram ajustados modelos auto-regressivos de média móvel. Uma DEP média entre as quatro intensidades também é fornecida. Os resultados mostraram que as larguras de banda dos sinais de concentração de O2, concentração de CO2 e fluxo foram 8  Hz, 7  Hz e 15  Hz, respectivamente, dentro de uma faixa dinâmica de 50  dB. As curvas de DEP encontradas podem ser usadas em projetos de filtros ótimos para equalização destes sinais em medições em tempo real.

Improvement of gas exchange measurements in ergospirometry with the use of optimal filters for O2 and CO2 transducers

O aperfeiçoamento da acurácia em dedições de trocas gasosas respiração-a-respiração em seres humanos requer um método adequado de compensação da estreita banda de passagem dos transdutores de gás utilizados. Apesar de um projeto de filtros ótimos para estes transdutores requerer técnicas como filtragem de Wiener ou aproximações recursivas por mínimos quadrados, estas técnicas ainda não têm sido aplicadas em trnsdutores para ergoespirometria. Neste trabalho é proposto um método para projetos de filtros digitais para tais transdutores com aplicação em ergoespirometria. Os filtros obtidos foram aplicados em sinais adquiridos com transdutores de dióxido de carbono, transdutores de oxigênio eletroquímicos e um transdutor de oxigênio paramagnético. Duas técnicas foram avaliadas com sucesso: um algoritmo adaptativo NLMS modificado e um filtro FFT-Wiener modificado. Os filtros ótimos foram projetados utilizando o critério de mínimo erro quadrático médio. A densidade espectral de potência média dos sinais de concentrações de oxigênio e dióxido de carbono foi considerada no cálculo dos filtros ótimos. O desempenho dos filtros foi avaliado com um mecanismo simulador de respiração com as trocas gasosas controladas. As medidas de trocas gasosas obtidas com e sem os filtros ótimos foram comparadas com os valores preditos pelo simulador. Os resultados mostraram que os filtros ótimos podem reduzir em até 8 vezes a subestimação média nas medições das trocas gasosas. A tendência de aumento do erro de medição com o aumento da freqüência respiratória também foi reduzida em até 65 por cento.

Monitoração da saturação de oxigênio em circulação extracorpórea por reflectância óptica / Monitoring of oxygen saturation in extracorporeal circulation using an optical reflectance transducer

Este trabalho apresenta o desenvolvimento e a avaliação de um transdutor óptico de reflectância para monitoração da saturação de oxigênio (SO2) no sangue arterial e venoso fluindo pelo circuito de circulação extracorpórea (CEC). O transdutor opera com dois diodos emissores de luz com picos de emissão nas faixas do espectro do vermelho e do infravermelho e um fotodiodo. O transdutor óptico é utilizado em conjunto com um conector transparente, especialmente projetado para ser colocado na linha do circuito de CEC sem alterar o escoamento do sangue. O desempenho de quatro transdutores ópticos foi avaliado em ensaios in vitro e durante monitoração da SO2 em pacientes (n = 16) submetidos à cirurgia cardíaca com CEC. Nos ensaios in vitro utilizou-se sangue de cães em um sistema para simulação de CEC. Os índices de correlação entre os valores de SO2 medidos por reflectância óptica e a SO2 medida por aparelho comercial de gasometria foram de 0,9979 ± 0,0004 nos ensaios in vitro e 0,87 ± 0,05 nas cirurgias com CEC. Os resultados demonstram a possibilidade de se utilizar o princípio de reflectância óptica em 2 comprimentos de onda de luz para determinar a SO2 de forma contínua e em tempo real durante cirurgias com CEC.