A descrição teórica da detecção eletroquímica do fármaco olanzapina, assistida pelo compósito do oxihidróxido de cobalto (III) com um corante esquaraínico

Introdução: a olanzapina é um dos fármacos antipsicóticos benzodiazepínicos mais usados no mundo. Apesar da sua eficiência, em concentrações excessivas, ela sói ser tóxica, como quaisquer outros fármacos desta classe. Assim, neste trabalho, se avaliou, pela primeira vez, a possibilidade da detecção eletroquímica do fármaco olanzapina, assistida pelo compósito do oxihidróxido de cobalto (III), emparelhado com o dióxido, com um corante esquaraínico. Método: o modelo matemático trivariante correspondente inclui dois cenários de oxidação do fármaco, possíveis para o caso, incluindo a eletropolimerização indireta da molécula da benzodiazepina condensada, bem como a oxidação do fármaco pelo átomo do enxofre. Este modelo tem sido desenvolvido e analisado mediante a teoria de estabilidade linear e análise de bifurcações. Resultados e discussão: a análise do modelo há mostrado que a hibridez do mecanismo do processo eletroanalítico, aliada à composição e descomposição dos compostos iônicos aquando da sua realização, aumenta a probabilidade da ocorrência do comportamento oscilatório, em relação ao caso mais simples e mais comum. No entretanto, a instabilidade oscilatória se realiza nos valores dos parâmetros, que estão além do limite de detecção. Por sua vez, o estado estacionário se obtém e se mantém facilmente, indicando um processo eletroanalítico eficiente, controlado pela difusão do analito. Conclusões: trata-se de um processo eletroanalítico eficiente, em que o composto de cobalto funciona como substância ativa, e o corante desempenha o papel de mediador

SUMMARY Introduction: olanzapine is one of the most used antipsychotic drugs in the world. Although it is efficient, it may be toxic in excess. Therefore, in this work the possibility of olanzapine electrochemical determination over an electrode, modified by the cobalt (III) oxyhydroxide in pair with its dioxide in a composite with squaraine dye. Methods: the trivariant correspondent mathematical model includes two scenarios of the drug oxidation, possible for the case, including the indirect electropolymerization of the condensed benzodiazepine molecule, like also its oxidation by sulfur atom. This model has been developed and analyzed by means of stability theory and bifurcation analysis. Results and discussion: the analysis of the model has shown that the mechanism hybridity of the electroanalytical process, alongside with the formation and decomposition of ionic compounds during its realization, augments the possibility for the oscillatory behavior realization, relatively to the simplest and commonest case. Nevertheless, the oscillatory instability is realized in parameter values far beyond the detection limit. On the other hand, the stable steady-state is easy to obtain and maintain, indicating an efficient electroanalytical process, controlled by the analyte diffusion. Conclusions: the electroanalytical process is efficient. The cobalt compound is acting as an active substance, and the dye is the mediator.

Introducción: la olanzapina es uno de los fármacos antipsicóticos más utilizados en el mundo. Aunque es eficaz, puede resultar tóxico en exceso. Por tanto, en este trabajo se plantea la posibilidad de la determinación electroquímica de olanzapina sobre un electrodo, modificado por el oxihidróxido de cobalto (III) en pareja con su dióxido en un composito con colorante de escuaraína. Métodos: el modelo matemático correspondiente incluye dos escenarios de oxidación del fármaco, posibles para el caso, que incluyen la electropolimerización indirecta de la molécula de benzodiazepina condensada, así como su oxidación por átomo de azufre. Este modelo ha sido desarrollado y analizado mediante teoría de estabilidad y análisis de bifurcación. Resultados y discusión: el análisis del modelo ha demostrado que el mecanismo de hibridación del proceso electroanalítico, junto con la formación y descomposición de compuestos iónicos durante su realización, aumenta la posibilidad de realización del comportamiento oscilatorio, relativamente al caso más simple y común. Sin embargo, la inestabilidad oscilatoria se realiza en valores de parámetros mucho más allá del límite de detección. Por otro lado, el estado estacionario estable es fácil de obtener y mantener, lo que indica un proceso electroanalítico eficiente, controlado por la difusión del analito. Conclusiones: el proceso electroanalítico es eficiente. El compuesto de cobalto actúa como sustancia activa y el colorante es el mediador.

Descripción matemática de la determinación electroanalítica del fármaco salvarsano y su ciclooligómeros, asistida por un compuesto del colorante escuárico y oxihidróxido de cobalto / The mathematical description of the electroanalytical determination of salvarsan drug and its cyclooligomers, assisted by the composite of squaraine dye with cobalt oxyhydroxide / A descrição matemática da determinação eletroanalítica do fármaco salvarsan e seus ciclo-oligômeros, auxiliada pela composição do corante esquaraína com oxihidróxido de cobalto

RESUMEN Objetivo: En este trabajo se realiza, por primera vez, la evaluación teórica de la posibilidad de la detección electroanalítica de salvarsano, fármaco antisifilítico. El oxihidróxido de cobalto, en su compuesto con el colorante escuárico, se usa como modificador de electrodo. Metodología: Mediante el análisis de estabilidad, se ha confirmado su eficiencia en los procesos de detección de salvarsano. La linearidad de dependencia entre el parámetro electroquímico y la concentración del fármaco se obtiene y se mantiene fácilmente. Conclusión: Las inestabilidades oscilatoria y monotónica se realizan en el sistema, causadas por las influencias de las etapas electroquímicas a las capacitancias de la doble capa eléctrica (DCE).

SUMMARY Aim: In this work, the theoretical evaluation of the electroanalytical detection of antisyphilitic drug salvarsan is given for the first time. Cobalt oxyhydroxide in a composite with the squaraine dye is used as electrode modifier. Methodology: By means of the stability analysis the efficiency of the salvarsan determination is confirmed. The linearity of the dependence between the electrochemical parameter and drug concentration is easily obtained and maintained. Conclusion: The oscillatory and monotonic instabilities are realized in this system, being caused by the electrochemical stages' influences to the double electric layer (DEL).

RESUMO Objetivo: neste trabalho, a avaliação teórica da detecção eletroanalítica do antissifilítico salvarsan é feita pela primeira vez. O oxihidróxido de cobalto em um composto com o corante esquaraína é usado como modificador de eletrodo. Metodologia: por meio da análise de estabilidade é confirmada a eficiência da determinação de salvarsan. A linearidade da dependência entre o parâmetro eletroquímico e a concentração do fármaco é facilmente obtida e mantida. Conclusão: as instabilidades osci-latórias e monotônicas são percebidas neste sistema, sendo causadas pelas influências dos estágios eletroquímicos sobre a dupla camada elétrica (DEL).

Eletrossíntese de anestesina. Uma descrição matemática / Anesthesyne electrosynthesis. A mathematical description

Uma rota eletroquímica de eletrossíntese de anestesina (benzocaína), incluindo uma etapa anódica e uma catódica, foi avaliada, do ponto de vista mecanístico. Para tal, dois modelos matemáticos para cada passo foram desenvolvidos e analisados, mediante a teoria de estabilidade linear e a análise de bifurcações. Foram demonstradas as diferenças na pH-dependência da cinética de cada passo, bem como as diferenças nas condições de estabilidade do estado estacionário para ambas as etapas. A possibilidade do comportamento oscilatório e do monotônico também foi avaliada.

An electrochemical route for anesthesyne (benzocaine) electrosynthesis, including one anodic and one cathodic step was mechanistically evaluated. For that purpose, two mathematical models for each step were developed and analyzed, by means of linear stability theory and bifurcation analysis. The differences of pH-dependences of the kinetics of each step, like also in steady-state stability conditions, were investigated for both stages. The possibility for the oscillatory and monotonic behavior was also evaluated.

O comportamento de paracetamol durante a sua oxidação eletrocatalítica sobre poli(azul da anilina) e a sua descrição matemática / Paracetamol behavior during the electrocatalytic oxidation of poly (aniline blue) and its mathematical description

A oxidação eletrocatalítica de paracetamol, acompanhada ou não pela eletropolimerização do próprio, sobre poli(azul da anilina) foi descrita matematicamente (usando a teoria de estabilidade linear e análise de bifurcações). Para o comportamento do composto foi sugerido o mecanismo que concorda com os dados experimentais e com os cálculos teóricos. Foi investigada também a dependência do desempenho do polímero e do comportamento do composto do pH.

The electrocatalytic paracetamol oxidation over poly(aniline blue), accompanied or not by its electropolymerization, has been described mathematically (using the linear stability theory and bifurcation analysis). For the compound' s behavior a mechanism, according with the experimental data and theoretical calculations, has been suggested. Also the pH-dependence of the work of the polymer and the compound' s behavior has been investigated.

Mecanismo de desempenho eletroanalítico da 2,7-bis(ferrocenil-etinil)-fluoreno-9-ona para eletrodetecção da hidrazina e sua descrição matemática / Mechanism of the electroanalytical performance of 2,7-bis (ferrocenyl-ethinyl) fluorene-9-one to electro-detection of hydrazine and its mathematical description

Para o processo da eletrooxidação da hidrazina sobre a camada do composto carbonílico derivado de ferroceno, foi sugerido o mecanismo do desempenhoeletroanalítico. Para ele, também foi desenvolvido e analisado (por meio da teoria de estabilidade lineal e análise de bifurcações) o modelo matemático, capaz de descrever os processos no sistema. Os resultados da modelagem foram comparados com os experimentais, bem como com os teóricos, observados para sistemas análogos.

For the process of hydrazine electrooxidation over the layer of ferrocene-carbonylic derivative, the electroanalytic functionmechanism has been suggested. Also there has been developed and analyzed (by means of linear stability theory and bifurcation analysis) the mathematical model, capable to describe the processes in the system. The results of the modeling have been compared with experimental and theoretical for analogous systems.

Modulação da diferenciação neural de células troco embrionárias por transientes de cálcio intracelulares: papéis dos receptores purinérgicos e de canais de cálcio voltagem-dependentes / Modulation of neural embryonic stem cell differentiation by intracellular Ca2+ oscillations. Roles of purinergic receptors and voltage gated Ca2+ channels

Receptores purinérgicos e canais de cálcio voltagem-dependentes estão envolvidos em diversos processos biológicos como na gastrulação, durante o desenvolvimento embrionário, e na diferenciação neural. Quando ativados, canais de cálcio voltagem-dependentes e receptores purinérgicos do tipo P2, ativados por nucleotídeos, desencadeiam transientes de cálcio intracelulares controlando diversos processos biológicos. Neste trabalho, nós estudamos a participação de canais de cálcio voltagem-dependentes e receptores do tipo P2 na geração de transientes de cálcio espontâneos e sua regulação na expressão de fatores de transcrição relacionados com a neurogênese utilizando como modelo células tronco (CTE) induzidas à diferenciação em células tronco neurais (NSC) com ácido retinóico. Descrevemos que CTE indiferenciadas podem ter a proliferação acelerada pela ativação de receptores P2X7, enquanto que a expressão e a atividade desse receptor precisam ser inibidas para o progresso da diferenciação em neuroblasto. Além disso, ao longo da diferenciação neural, por análise em tempo real dos níveis de cálcio intracelular livre identificamos 3 padrões de oscilações espontâneas de cálcio (onda, pico e unique), e mostramos que ondas e picos tiveram a frequência e amplitude aumentadas conforme o andamento da diferenciação. Células tratadas com o inibidor do receptor de inositol 1,4,5-trifosfato (IP3R), Xestospongin C, apresentaram picos mas não ondas, indicando que ondas dependem exclusivamente de cálcio oriundo do retículo endoplasmático pela ativação de IP3R. NSC de telencéfalo de embrião de camundongos transgênicos ou pré-diferenciadas de CTE tratadas com Bz-ATP, o agonista do receptor P2X7, e com 2SUTP, agonista de P2Y2 e P2Y4, aumentaram a frequência e a amplitude das oscilações espontâneas de cálcio do tipo pico. Dados, obtidos por microscopia de luminescência, da expressão em tempo real de gene repórter luciferase fusionado à Mash1 e Ngn2 revelou que a ativação dos receptores P2Y2/P2Y4 aumentou a expressão estável de Mash1 enquanto que ativação do receptor P2X7 levou ao aumento de Ngn2. Além disso, células na presença do quelante de cálcio extracelular (EGTA) ou do depletor dos estoques intracelulares de cálcio do retículo endoplasmático (thapsigargin) apresentaram redução na expressão de Mash1 e Ngn2, indicando que ambos são regulados pela sinalização de cálcio. A investigação dos canais de cálcio voltagem-dependentes demonstrou que o influxo de cálcio gerado por despolarização da membrana de NSC diferenciadas de CTE é decorrente da ativação de canais de cálcio voltagem-dependentes do tipo L. Além disso, esse influxo pode controlar o destino celular por estabilizar expressão de Mash1 e induzir a diferenciação neuronal por fosforilação e translocação do fator de transcrição CREB. Esses dados sugerem que os receptores P2X7, P2Y2, P2Y4 e canais de cálcio voltagem-dependentes do tipo L podem modular as oscilações espontâneas de cálcio durante a diferenciação neural e consequentemente alteram o padrão de expressão de Mash1 e Ngn2 favorecendo a decisão do destino celular neuronal

Purinergic receptors and voltage gated Ca2+ channels have been attributed with developmental functions including gastrulation and neural differentiation. Upon activation, nucleotide-activated P2 purinergic receptor and voltage-gated Ca2+ channel subtypes trigger intracellular calcium transients controlling cellular processes. Here, we studied the participation of voltage-gated calcium channels and P2 receptor activity in spontaneous calcium transients and consequent regulation expression of transcription factors related to retinoic acid-induced neurogenesis of mouse neural stem and embryonic stem cells (ESC). In embryonic pluripotent stem cells, proliferation is accelerated by P2X7 receptor activation, while receptor expression / activity needs to be down-regulated for the progress of neuroblast differentiation. Moreover, along neural differentiation time lapse imaging with means of a cytosolic calcium-sensitive fluorescent probe provided different patterns of spontaneous calcium transients (waves and spikes) showing that both, frequency and amplitude increased along differentiation. Cells treated with the inositol 1,4,5-trisphosphate receptor (IP3R) inhibitor Xestospongin C showed spikes but not waves, indicating that waves exclusively depended on calcium release from endoplasmic reticulum by IP3R activation. Cells treated with the P2X7 receptor subtype agonist Bz-ATP and the P2Y2 and P2Y4 receptor 2-S-UTP increased frequency and amplitudes of calcium transients, mainly spikes, in embryonic telencephalon neural stem cells (NSC) and NSC pre-differentiated from ESC. Data obtained by luminescence time lapse imaging of stable transfected cells with Mash1 or Ngn2 promoter-protein fusion to luciferase reporter construct revealed increased Mash1 expression due to activation of P2Y2/P2Y4 receptor subtypes, while increased expression of Ngn2 was observed following P2X7 receptor activation. In addition, cells imaged in presence of the extracellular calcium chelator EGTA or following endoplasmic reticulum calcium store depletion by thapsigargin showed a decrease in Mash1 and Ngn2 expression, indicating that both are regulated by calcium signaling. Investigation of the roles of voltage gated Ca2+ channels in neural differentiation showed that Ca2+ influx in NSC pre-differentiated from ESC is due to membrane depolarization and L-type voltage gated Ca2+ channel activation, thereby controlling cell fate decision, by stabilizing the expression of MASH1 and inducing differentiation, by phosphorylation of the transcription factor CREB. Altogether these data suggest that P2X7, P2Y2, P2Y4 receptors and L-type voltage gated Ca2+ channels can modulate spontaneous calcium oscillations during neural differentiation and consequently change the Mash1 and Ngn2 expression patterns, thus favoring the cell fate decision to the neuronal phenotype

Técnica de oscilações forçadas na prática pneumológica / Forced oscillation technique in pulmonology practice: principles and examples of potential application

Requerendo apenas cooperação passiva e fornecendo novos parâmetros para análise da mecânica ventilatória, a Técnica de Oscilações Forçadas (TOF) apresenta características complementares aos métodos clássicos de avaliação pulmonar. O método é útil em estudos relacionados a fisiopatologia e apresenta elevado potencial para uso diagnóstico. No entanto a TOF é considerada como estado da arte em termos de avaliação respiratória e ainda não é suficientemente divulgada. Neste contexto, o presente trabalho apresenta uma breve revisão sobre a TOF. Inicialmente os princípios da técnica são descritos juntamente com uma discussão sobre suas vantagens e atuais limitações. São apresentados alguns exemplos de aplicações efetuadas anteriormente por nosso grupo, incluindo a avaliação de pacientes com DPOC, silicose e a identificação da limitação de fluxo expiratório. Com base nos princípios apresentados, nos resultados descritos na literatura e nos obtidos em diversos estudos efetuados em nosso laboratório, concluímos que a TOF pode contribuir para um exame mais detalhado das alterações respiratórias, assim como para facilitar a realização de testes de função pulmonar em condições onde astécnicas tradicionais não são adequadas.

Requesting only passive subject cooperation and providing new parameters for the analysis of respiratory mechanics, the Forced Oscillations Technique (FOT) presents complementary characteristics to the classic methods of lung function analysis. The method is useful in studies related to pathophysiology and presents a high potential for diagnostic use. However, the TOF is still considered a state of the art method in terms of respiratory evaluation and is not yet sufficiently widespread. In this context, this paper presents a brief review of the TOF. Initially the principles of this technique are presented together with a discussion about its advantages and present limitations. Some examples of applications performed previously by our research group are presented, including the assessment of patients with COPD, silicosis and the identification of expiratory flow limitation. Based on the presented principles, the results described in the literature and that obtained from the several studies performed in our laboratory, we conclude that the FOT may contribute to a more detailed analysis of the respiratory changes, as well as to facilitate the realization of pulmonary function tests under conditions where traditional techniques are not appropriate.

Modelagem matemática do desempenho de elétrodos, modificados por camada de ferroceno, nos processos da eletrooxidação de compostos orgânicos em meios neutro e ácido / Modelación matemática del comportamiento de electrodos, modificado por los procesos de la capa de ferroceno en la electro-oxidación de los compuestos orgánicos en medios neutros y ácidos

O comportamento de elétrodos modificados por camada de ferroceno nos processos da eletrooxidação de certos compostos orgânicos em meios neutro e ácido foi descrito matematicamente, sendo os modelos correspondentes analisados por meio da teoria de estabilidade linear e da análise de bifurcações. Através da comparação dos modelos foi avaliada a influência do pH ao comportamento dos elétrodos, modificados por ferroceno.

The behavior of the electrodes modified by ferrocene layer in the electrooxidation of certain organic compounds in neutral and acid media was mathematically described and the mathematical models were analyzed by linear stability theory and bifurcation analysis. Comparing the models, the influence of pH on the electrodes´ behavior was evaluated.

Investigating the center of pressure velocity Romberg's quotient for assessing the visual role on the body sway / Avaliando a importância da visão nas oscilações posturais utilizando o quociente de Romberg da velocidade do centro de pressão

The classical Romberg's test based on stabilometric tests in eyes open (EO) and closed (EC) conditions was used for investigating the influence of visual feedback in the body sway control in healthy adult subjects. Stabilograms from 144 subjects (aged 18-40) resting over a force platform were recorded for 30 s in EO and 30 s in EC conditions. The mean velocity was obtained for EO (VmEO) and EC (VmEC) in both anterior-posterior (y) and medial-lateral (x) directions and in the (x,y) plane, and thus used for computing the respective Romberg's quotient (RQ V). All Vm and RQ V parameter histograms presented unimodal asymmetric shapes, which were adequately fitted to lognormal distributions (Kolmogorov-Smirnov test, p > 0.05). These findings suggest a single homogeneous group in terms of visual strategy. Taking the threshold scores (95% confidence interval) of the Vm and RQ V distributions, only four subjects (2.7%) presented values below the lower limit, as expected by the confidence level (two tailed, 5%). A strong dependence was also found between each RQ V and the respective VmEC (Spear correlation > 0.86, R² > 74.0%), with VmEO presenting almost negligible coefficients of determination (R² < 2.9%). One can conclude that RQ V derived from a single stabilometric trial could be not sufficient for the diagnosis of body sway control impairment by vision. Nevertheless, the RQ V could be useful to indicate subjects to carry out additional tests to investigate a possible deficit in the integration of the visual information in the postural control system.

O Teste de Romberg clássico, baseado em testes estabilométricos nas condições de olhos abertos (EO) e fechados (EC), tem sido utilizado para investigar a influência da realimentação visual no controle das oscilações posturais em sujeitos adultos saudáveis. Estabilogramas de 144 sujeitos (18 a 40 anos) em posição ortostática sobre uma plataforma de força foram coletados durante 30 s na condição EO e 30 s em EC. As velocidades médias para EO (VmEO) e EC (VmEC), obtidas nas direções anteroposterior (y), mediolateral (x) e no plano (x,y), foram utilizadas no cálculo dos respectivos quocientes de Romberg (RQV). Os histogramas dos parâmetros Vm e RQV apresentaram morfologia unimodal assimétrica, aos quais foram ajustadas distribuições lognormais (Teste de Kolmogorov-Smirnov, p > 0,05). Tais distribuições sugerem haver um único grupo homogêneo no que concerne à estratégia visual. Considerando o intervalo de confiança de 95%, somente quatro sujeitos (2,7%) apresentaram valores de Vm e QRV abaixo do limite inferior, percentual este compatível com o teste bicaudal. A Correlação de Spear entre o RQV e seu respectivo VmEC foi sempre superior a 0,86, sendo o coeficiente de determinação R2 > 74,0%, enquanto que com VmEO R2 < 2,9%. Tais achados sugerem que o RQV obtido a partir de um único teste estabilométrico não seria adequado ao diagnóstico de problemas de controle das oscilações posturais ocasionados pela visão. No entanto, o RQV pode ser útil para indicar a realização de testes adicionais com vistas a investigar possível déficit na integração da informação visual no sistema de controle postural.

A investigação matemática do desempenho de biossensores eletroquímicos enzimáticos baseados nos polímeros condutores / The mathematical investigation of the work of enzyme biosensors based on conductive polymers

O desempenho de biossensores eletroquímicos baseados em polímeros condutores (PC), modificados pelos fragmentos da enzima, foi descrito matematicamente nos modos potenciostático e potenciodinâmico de voltagem constante. Os modelos matemáticos foram analisados por meio da teoria de estabilidade linear e da análise de bifurcações. As condições da estabilidade dos estados estacionários foram inferidas com o uso dos requisitos da estabilidade do estado estacionário para os sistemas de duas dimensões (para o modo potenciostático) e usando o critério de Routh- Hurwitz (para o modo potenciodinâmico de voltagem constante). As causas das oscilações eletroquímicas, possíveis durante o funcionamento do sensor, são: a influência da oxidação eletroquímica dos redutores fortes, que se formam durante a reação específica entre o polímero e o analito, sobre a camada dupla e também a formação da forma menos condutora do polímero (para o modo potenciodinâmico). Caso a detecção se realize por meio das reações autocatalíticas, estas também são responsáveis pelo comportamento oscilatório no processo.

The work of CP-based biosensors was described mathematically in potentiostatic and potentiodynamic mode with constant voltage was mathematically described. The mathematical models were analyzed by linear-stability theory and bifurcation analysis. The stable-state conditions were derived by using the stable-state requirements for 2-dimensional systems (for the potentiostatic mode) and Routh-Hurwitz criterion (for the potentiodynamic mode). The causes for the oscillatory behavior are the influence of the anodic oxidation of strong reducents forming during the work of the sensor and the formation of the less conductive polymer form (for the potentiodynamic mode). For the case of the presence of autocatalytic stage, its influence is the third oscillations´ cause. The causes of monotonic instability and respective critical values of parameters for potentiostatic mode were also found.

Técnica de oscilações forçadas monofrequência na análise em tempo real das alterações mecânicas ao longo do ciclo respiratório de asmáticos com diferentes níveis de obstrução ao fluxo aéreo / Forced oscillation technique monofrequency in real-time analysis of the mechanical changes along the respiratory cycle of asthmatic patients with different levels of airflow obstruction

A análise da mecânica respiratória em tempo real pela técnica de oscilações forçadas (FOT) monofrequência é de interesse nos estudos clínicos e diagnósticos de doenças respiratórias. Entretanto, ainda é escassa a análise de asmáticos com esta técnica. O presente trabalho avalia a contribuição da FOT monofrequência na análise das alterações mecânicas ao longo do ciclo respiratório e da dinâmica da impedância do sistema respiratório (Zrs) de asmáticos. Na primeira fase do estudo, 14 voluntários sadios (GC) e 70 asmáticos foram incluídos. Destes, 13 asmáticos apresentaram espirometria normal (NE), e o restante apresentava obstrução leve (OL; n=26), moderada (OM; n=18) e acentuada (OA; n=13). Através da FOT foram analisadas a impedância total do sistema respiratório (Zt), a impedância inspiratória e expiratória (Zi e Ze), a impedância no início da inspiração e da expiração (Zii e Zie), a impedância pico-a-pico (diferença entre Zii e Zie) e a variação média da impedância (diferença entre Zi e Ze). Na segunda fase do estudo, a dinâmica do sistema respiratório foi analisada através da variabilidade da impedância, traduzida pelo desvio padrão da Zrs (sdZrs), pelo desvio-padrão do logaritmo da Zrs (sdlnZrs) e pela sua complexidade, analisada através da entropia aproximada da Zrs(EnApZ). Foram analisados 62 pacientes asmáticos da mesma amostra, divididos em NE (n=12), OL (n=20), OM (n=18) e OA (n=12). O GC foi composto por 12 voluntários. Testes de diferenças entre médias, correlações entre os parâmetros da FOT e da espirometria, além de curvas ROC, foram usados para avaliar o potencial da FOT monofrequência na detecção das alterações mecânicas em tempo real na asma. A impedância foi maior nos asmáticos em relação ao GC, sendo progressivamente maior entre os asmáticos de acordo com o grau de obstrução: Zt (p<0,0001), Zi (p<0,0001), Ze (p<0,0001), Zii (p<0,0001), Zie (p<0,0001), Zpp (p<0,0001) e AZrs (p<0,0001). A dinâmica do sistema respiratório sofreu diferenças...

The analysis of respiratory mechanics in real time by monofrequency FOT is of great interest in clinical and dignosis studies of respiratory diseases. However, the use of this technique for the analysis of patients with asthma is still limited. The present study evaluates the contribution of the monofrequency FOT in the analysis of changes in respiratory mechanics during the breathing cycle and the dynamics of the respiratory system of asthmatics. In the first phase of the study, 14 healthy volunteers (CG) and 70 asthmatics were included. Among them, 13 patients with asthma had normal spirometry (NE), and the others showed mild obstruction (n=26), moderate (n=18) and severe (n=13). The parameters analyzed through FOT were the total impedance of the respiratory system (Zt), the inspiratory and expiratory impedance (Zi and Ze) and the impedance at the beginning of inspiration and expiration (Zii and Zie). The impedance peak-to-peak (Zii - Zie) and the mean of impedance (Zi - Ze) were also evaluated. In the second phase, the respiratory system dynamics was analyzed through the impedance variability, reflected by the standard deviation of Zrs (sdZrs), and the standard deviation of the Zrs logarithm (sdlnZrs), and an impedance complexity was analyzed through the approximated entropy of the Zrs (ApEnZ). 62 patients with asthma were analyzed, divided into NE (n=12), mild (n=20), moderate (n=18) and severe (n=12). The CG was composed by 12 volunteers. Tests of differences between means, correlations between the FOT parameters, spirometry, and ROC curves, were used to evaluate the potential of monofrequency FOT in the detection of asthma mechanical changes in real-time. The respiratory impedance was higher in asthmatics than in CG, being progressively bigger among asthmatics according to obstruction degree: Zt (p<0.0001), Zi (p<0.0001), Ze (p<0.0001), Zii (p<0.0001), Zie (p<0.0001) and AZrs (p<0.0001). The dynamics of the respiratory system suffered significant...

Técnica de oscilações forçadas na avaliação funcional de pacientes com fibrose cística com idade superior a 18 anos / Forced oscillation techinique for the functional evaluation of cystic fibrosis patients older 18 years

Objetivo: o objetivo deste estudo foi investigar as alterações nas propriedades resistivas e reativas do sistema respiratório de pacientes com fibrose cística. Metodologia: o estudo foi realizado em um grupo controle de 23 indivíduos saudáveis, e em um grupo de 27 pacientes com fibrose cística com idade maior que 18 anos que foram avaliados pela FOT e espirometria. Resultados: os pacientes com fibrose cística apresentaram aumento significativo (p<0,0001) na resistência total do sistema respiratório (R0), redução significativa do coeficiente angular da curva de resistência (S) (p<0,0006) e na complacência dinâmica (Cdin, sr) (p<0,0001) em comparação aos indivíduos saudáveis. Conclusão: os resultados do presente estudo são coerentes com a fisiopatologia da fibrose cística. A FOT descreveu adequadamente estas alterações, demonstrando elevado potencial na avaliação da mecânica pulmonar de pacientes com fibrose cística com idade superior a 18 anos.

Introduction: The aims of this study were (1) to investigate the changes in resistive and reactive properties of the respiratory system of cystic fibrosis patients older than 18 years and (2) assess the contribution of the forced oscillation technique (FOT) in the diagnosis of cystic fibrosis. Methodology: The study was conducted in a control group of 23 healthy individuals and a group of 27 cystic fibrosis patients older than 18 years who were assessed by the FOT and spirometry. Results: Cysticfibrosis patients presented increased total respiratory resistance (R0) (p <0.0001) and reduced slope of resistance curve (S) (p<0.0006) and dynamic compliance (Cdyn,rs) (p <0.0001) compared to healthy individuals. Conclusion: The results of thisstudy are consistent with the pathophysiology of cystic fibrosis. The FOT adequately described these changes, showing great potential in assessing pulmonary mechanics of patients with cystic fibrosis with age over 18 years.

Técnica de oscilações forçadas na avaliação funcional de crianças asmáticas / Forced oscillation technique in the evaluation of asmathic children

Objetivo: Investigar as alterações nas propriedades resistivas e reativas do sistema respiratório de crianças asmáticas e avaliar a contribuição da técnica de oscilações forçadas (FOT) no diagnóstico da asma. Metodologia: O estudo foi realizado em um grupo controle de 20 crianças saudáveis, e em um grupo de 20 crianças asmáticas, que foram avaliadas pela FOT e espirometria. Resultados: Considerando os parâmetros resistivos da FOT, houve um aumento significativo na resistência total do sistema respiratório (R0) (p<0,02) e não significativo na resistência média (Rm), além de uma redução significativa da inclinação do componente resistivo da impedância (S) (p<0,002), no grupo de crianças asmáticas. Nos parâmetros reativos a complacência dinâmica (Cdin,sr) mostrou-se significativamente (p< 0,01) menor, sendo acompanhada pela redução da reatância média (Xm) (p<0,01) e pela elevação significativa da frequência de ressonância (fr) (p< 0,03) no grupo de crianças asmáticas. Conclusão: Os resultados do presente estudo são coerentes com a fisiopatologia da asma. A FOT escreveu adequadamente estas alterações, demonstrando elevado potencial na avaliação da mecânica pulmonar de crianças asmáticas.

Objective: To investigate the alterations on resistive and reactive proprieties of the respiratory system and evaluate the contribution of the forced oscillation technique (FOT) on the diagnosis of the asthma in children. Methodology: The study was performed in a control group formed by 20 healthy children and 20 asthmatic children, which were evaluated by FOT and spirometry. Results: Considering the resistive parameters of the FOT in the asthmatic children group, the total respiratorysystem resistance (R0) had significant increase (p<0,02) and a not significant increase in mean respiratory resistance (Rm), and a significant decreased of the resistance/frequency slope (S) p<0,02). The reactive parameters, the dynamic compliance (Cdin) and the mean respiratory reactance (Xm) presented significant (p<0,01) reduction, and significant increase resonance frequency (fr) (0,03). Conclusion: The results of the present study, demonstrate that the FOT is useful for detecting the respiratory mechanics modifications. This indicate that the FOT has a high potential in evaluating respiratory mechanics of asthmatics children.

Estudo da variabilidade da cobertura de nuvens altas na Amazônia Central

The meteorological phenomena that occur in the Central Amazonia (Manaus) are studied from ISCCP-C1 Satellite- based data. The oscillations that contribute more significantly to the cloud cover variability and its relation to El Niño and La Niña events case identified. The annual and semi-annual oscillation times scales are the main responsible for the variability of the high cloud cover over Manaus. The inter-annual oscillations associated with El Niño and La Niña events also contribute significantly to the total variability of the high cloud cover, while intraseasonal and day-to-day oscillations show a reduced contribution. However, the intraseasonal and day-to-day oscillations are important since they do influence the predictability on short and medium range forecast. The studied region was extended to 21 sections, centered in Manaus. The 60, 45 and 30 day-oscillations exhibited a higher spectral power density percentage over eastern Manaus; the 20 day-oscillations, over the central Manaus; and the 8, 6 and 4 day-oscillations, over western Manaus. The cold fronts that reach central Amazonia modulate convective activity over Manaus region, acting as a forcing for day-to-day oscillations (47% of the cases), intraseasonal oscillations (15%), and 55 to 65 day- oscillations (13%). It is important to point out that the cold fronts did not necessarily establish the oscillations, but they may have favored or induced convection over Manaus region.

Foram estudados os fenômenos meteorológicos que ocorrem na Amazônia Central (Manaus) utilizando-se um conjunto de imagens de satélites, com o objetivo de identificar as oscilações que mais contribuem para a variabilidade da cobertura de nuvens, e verificar se há modificações nestas oscilações em anos de El Niño e La Niña. O ciclo anual e o ciclo semi-anual são os principais responsáveis pela variabilidade da cobertura de nuvens altas na região. As oscilações interanuais associadas aos fenômenos El Niño/La Niña também contribuem fortemente para a variabilidade total da cobertura de nuvens altas. As oscilações intra-sazonais e interdiurnas apresentam uma variabilidade menor. Estendendo-se a análise para uma região compreendida de 1,5ºS a 6ºS e 68ºW a 54ºW, centrados em Manaus, observa-se que os períodos de 60, 45 e 30 dias possuem maior porcentagem de potência a leste de Manaus; o período de 20 dias possui maior porcentagem de potência no centro (próximo de Manaus); e os períodos de 8, 6 e 4 dias possuem maior porcentagem de potência a oeste de Manaus. As frentes frias que alcançam a janela de 10º de longitude e 2,5º de latitude centrada em Manaus, modulam de alguma forma a atividade convectiva na região de Manaus atuando como uma forçante das oscilações interdiurnas (47% dos casos), das oscilações intra-sazonais, (15%) e das oscilações de 55 a 65 dias (13%). Convém ressaltar que não necessariamente as frentes frias causaram as oscilações. As frentes podem favorecer ou induzir a convecção no local.

Estudo da variabilidade da cobertura de nuvens altas na Amazônia Central / Study of the variability of high cloud covering over Central Amazon region

Foram estudados os fenômenos meteorológicos que ocorrem na Amazônia Central (Manaus) utilizando-se um conjunto de imagens de satélites, com o objetivo de identificar as oscilações que mais contribuem para a variabilidade da cobertura de nuvens, e verificar se há modificações nestas oscilações em anos de El Niño e La Niña. O ciclo anual e o ciclo semi-anual são os principais responsáveis pela variabilidade da cobertura de nuvens altas na região. As oscilações interanuais associadas aos fenômenos El Niño/La Niña também contribuem fortemente para a variabilidade total da cobertura de nuvens altas. As oscilações intra-sazonais e interdiurnas apresentam uma variabilidade menor. Estendendo-se a análise para uma região compreendida de 1,5°S a 6°S e 68°W a 54°W, centrados em Manaus, observa-se que os períodos de 60, 45 e 30 dias possuem maior porcentagem de potência a leste de Manaus; o período de 20 dias possui maior porcentagem de potência no centro (próximo de Manaus); e os períodos de 8, 6 e 4 dias possuem maior porcentagem de potência a oeste de Manaus. As frentes frias que alcançam a janela de 10° de longitude e 2,5° de latitude centrada em Manaus, modulam de alguma forma a atividade convectiva na região de Manaus atuando como uma forçante das oscilações interdiurnas (47 por cento dos casos), das oscilações intra-sazonais, (15 por cento) e das oscilações de 55 a 65 dias (13 por cento). Convém ressaltar que não necessariamente as frentes frias causaram as oscilações. As frentes podem favorecer ou induzir a convecção no local.

The meteorological phenomena that occur in the Central Amazonia (Manaus) are studied from ISCCP-C1 Satellite- based data. The oscillations that contribute more significantly to the cloud cover variability and its relation to El Niño and La Niña events case identified. The annual and semi-annual oscillation times scales are the main responsible for the variability of the high cloud cover over Manaus. The inter-annual oscillations associated with El Niño and La Niña events also contribute significantly to the total variability of the high cloud cover, while intraseasonal and day-to-day oscillations show a reduced contribution. However, the intraseasonal and day-to-day oscillations are important since they do influence the predictability on short and medium range forecast. The studied region was extended to 21 sections, centered in Manaus. The 60, 45 and 30 day-oscillations exhibited a higher spectral power density percentage over eastern Manaus; the 20 day-oscillations, over the central Manaus; and the 8, 6 and 4 day-oscillations, over western Manaus. The cold fronts that reach central Amazonia modulate convective activity over Manaus region, acting as a forcing for day-to-day oscillations (47 percent of the cases), intraseasonal oscillations (15 percent), and 55 to 65 day- oscillations (13 percent). It is important to point out that the cold fronts did not necessarily establish the oscillations, but they may have favored or induced convection over Manaus region.

Oscilações forçadas na avaliação funcional de indivíduos portadores de esclerodermia / Forced oscillation technique in the functional evaluation of patients with scleroderma

Introdução: O objetivo deste estudo foi investigar o potencial do uso da técnica das oscilações forçadas (FOT) para detectar o efeito das alterações introduzidas pela esclerose sistêmica nas propriedades resistivas e reativas do sistema respiratório. Metodologia: O estudo foi realizado em um grupo controle, formado por 23 adultos saudáveis, e em um grupo de 23 pacientes portadores de esclerose sistêmica, os quais foram avaliados por FOT e espirometria. Resultados: Considerando os parâmetros resistivos da FOT, houve um aumento significativo na resistência total do sistema respiratório (R0) (p<0,001) e na resistência média (Rm) (p<0,001), além de uma tendência não significativa de aumento da inclinação do componente resistivo da impedância (S), no grupo de indivíduos portadores de esclerodermia. O parâmetro reativo avaliado, a complacência dinâmica (Crs,dyn), mostrou-se significativamente (p<0,000001) menor no grupo de pacientes. Conclusão: Os resultados do presente estudo são coerentes com a fisiopatologia da esclerodermia e a FOT descreveu adequadamente estas alterações, demonstrando o seu elevado potencial na avaliação da mecânica pulmonar de indivíduos portadores de esclerodermia.

Análise das alterações resistivas e elásticas em portadores dedoenças pulmonares intersticiais por meio datécnica de oscilações forçadas / Analysis of the resistive and elastic modifications in patients with pulmonary interstitial diseases by the forced oscillation technique

Introdução: a Técnica de Oscilações Forçadas (FOT) oferece informações relacionadas às propriedades resistivas e elásticas do sistema respiratório, que podem contribuir para complementar os exames tradicionalmente empregados na avaliação das Doenças Pulmonares Intersticiais (DPIs). O presente estudo apresenta dois objetivos principais: 1) investigar as alterações nas propriedades resistivas e reativas do sistema respiratório de indivíduos portadores de DPIs e 2) avaliar a possível contribuiçãoda FOT no diagnóstico e classificação dos estágios das DPIs. Metodologia: foram avaliados cinco grupos: (1) sem história de doenças respiratórias (controle, n=11); (2) indivíduos portadores de DPIs, porém sem distúrbio restritivo ao laudo espirométrico (grupo normal ao exame – NE, n=8); (3) portadores de DPIs com distúrbio obstrutivo leve (DVOL, n=7); (4) pacientescom obstrução de moderada a acentuada (DVO, n=4) e (5) pacientes restritivos (DVR, n=9). Foram analisadas, a resistência total do sistema respiratório (R0), a complacência dinâmica do sistema respiratório (Crs,din) e a inclinação da curva deresistência (S), ligada à homogeneidade do sistema respiratório. Resultados: considerando os pacientes com classificação obstrutiva, observamos uma significativa elevação de R0 (p<0,002), uma significativa redução de Crs,din (p<0,00001) e umasignifi cativa redução em S (p<0,01). Comparando o grupo DVR com o controle, ocorreu aumento de R0 (p<0,006) e reduçãode S (p<0,006) e Crs,din (p<0,001). Conclusão: a fisiopatologia das doenças pulmonares intersticiais é adequadamente descrita pelos parâmetros obtidos pela FOT. Com base nestes resultados, e considerando as características não invasivas da técnica, podemos projetar uma significativa contribuição da FOT à assistência oferecida aos pacientes portadores de DPIs.

Análise do efeito da obesidade sobre as propriedades resistivas e elásticas do sistema respiratório por oscilações forçadas / Analysis of the effect of obesity on the resistive and reactive properties of the respiratory system by forced oscillations

Introdução: obesidade é o acúmulo de tecido gorduroso, regionalizado ou em todo corpo, resultante da diferença entre consumo e gasto energético, causada por doenças genéticas, endócrino-metabólicas ou por alterações nutricionais. Esta condição introduz importantes alterações na mecânica respiratória, onde o aumento da massa, particularmente abdominal, modifica o balanço estático do sistema respiratório. A Técnica de Oscilações Forçadas (FOT), apresenta novos parâmetros que permitem uma análise detalhada do sistema respiratório. No entanto, poucos trabalhos incluíram estas avaliações, sendo apenas um dedicado especificamente a este tema. Este estudo visa analisar a influência do excesso de massa corporal nas propriedades resistivas e elásticas do sistema respiratório. Metodologia: foram analisados indivíduos obesos (n=25) e controle (n=25), sem história de doença pulmonar e/ou tabagismo. Os voluntários foram classificados como obesos quando o Índice de Massa Corporal (IMC) encontrava-se acima de 30kg/m2. Todos os indivíduos realizaram os exames de FOT. Resultados: a massa e o IMC apresentaram-se significativamente elevados nos obesos (p<0,0001). Foram observadas pequenas alterações, porém significativas, na resistência total (p<0,0005) e na homogeneidade (p<0,0001) do sistema respiratório. Os valores médios de resistência associada às vias aéreas foram similares, não apresentando diferença estatística (p>0,05). Apesar da redução na complacência dinâmica, não houve significância estatística (p>0,05). Conclusão: os resultados demonstram que a FOT fornece parâmetros consistentes com evidências experimentais obtidas por outros métodos, assim como com as alterações fisiológicas envolvidas no processo de ganho de massa, confirmando o elevado potencial de uso clínico desta técnica na avaliação de distúrbios respiratórios associados à obesidade.

Mecânica respiratória em indivíduos tabagistas com exames espirométricos normais e com obstrução leve / Respiratory mechanics in smokers with normal spirometry and light obstruction

Introdução: o fumo irrita e lesa diretamente as vias aéreas, sendo o principal fator de risco para a doença pulmonar obstrutiva crônica. A identificação das alterações iniciais decorrentes do tabagismo é de importância clínica. Neste contexto, a Técnica de Oscilações Forçadas (FOT) tem elevado potencial de aplicação. O objetivo deste trabalho foi investigar as alterações presentes nas propriedades resistivas e elásticas do sistema respiratório associadas às alterações espirométricas decorrentes do tabagismo. Metodologia: os tabagistas foram divididos, de acordo com o grau de obstrução da via aérea avaliados pela espirometria, em dois grupos: normal ao exame espirométrico (n=12) e portadores de obstrução leve (n=22). Foram estudados também, 20 voluntários sem história tabágica ou doença respiratória e com os parâmetros espirométricos na faixa de normalidade (grupo controle). Nos ensaios de FOT, foram analisados os parâmetros relacionados a resistência total (R0), resistência relacionada as vias aéreas (Rm) e complacência dinâmica (Crs, dyn) do sistema respiratório. Resultados: foram observadas alterações significativas em todos os parâmetros obtidos pela FOT, aumentos em R0 (p<0,005) e Rm (p<0,005), e diminuição na Crs, dyn (p<0,0003). A análise entre os grupos revelou alteração significativa entre o grupo controle e o grupo tabagista com espirometria normal em Rm (p<0,015). Conclusões: o tabagismo provoca alterações na mecânica respiratória que, em sua fase inicial, são caracterizadas por elevações na resistência do sistema respiratório, principalmente na resistência associada às vias aéreas, assim como reduções na complacência dinâmica. Esses resultados confirmam o elevado potencial da FOT na avaliação das alterações de mecânica respiratória decorrentes do tabagismo.

Efeito da obesidade sobre as propriedades resistivas e reativas do sistema respiratório / Effect of obesity on the resistive and reactive properties of the respiratory system

A fim de avaliar uma possível relação entre a obesidade e as modificações nas propriedades resistivas e reativas do sistema respiratório e do potencial de oscilações forçadas no estudo da obesidade, mecânica oscilações foram avaliados em 25 saudáveis e 25 indivíduos obesos...