Hipoxia na incubação afeta desenvolvimento aviar: remodelação respiratória., Slides de Crescimento

Baixe Hipoxia na incubação afeta desenvolvimento aviar: remodelação respiratória. e outras Slides em PDF para Crescimento, somente na Docsity!

RESSALVA

Atendendo solicitação do(a)

autor(a), o texto completo desta

dissertação será disponibilizado

somente a partir de 15 / 02 / 2017.

UNIVERSIDADE ESTADUAL PAULISTA “JULIO DE MESQUITA FILHO”

FACULDADE DE CIÊNCIAS AGRÁRIAS E VETERINÁRIAS

CÂMPUS DE JABOTICABAL

REMODELAMENTO ESTRUTURAL DO TECIDO PARABRONQUIAL DE PINTINHOS EM RESPOSTA À HIPÓXIA DURANTE O DESENVOLVIMENTO FETAL

Lara do Amaral Silva

Zootecnista

Silva, Lara do Amaral S586r Remodelamento estrutural do tecido parabronquial de pintinhos em resposta à hipóxia durante o desenvolvimento fetal / Lara do Amaral Silva. – – Jaboticabal, 2016 v, 44 f. : il. ; 29 cm Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual Paulista, Faculdade de Ciências Agrárias e Veterinárias, 2016 Orientadora: Kênia Cardoso Bícego Banca examinadora: Wilfried Klein, Glauber dos Santos Fereira da Silva Bibliografia

1. Estrutura Pulmonar. 2. Hipóxia. 3. Plasticidade de Desenvolvimento. 4. Capilares aéreos. 5 Capilares sanguíneos.I. Título. II. Jaboticabal-Faculdade de Ciências Agrárias e Veterinárias. CDU 6365.5: Ficha catalográfica elaborada pela Seção Técnica de Aquisição e Tratamento da Informação Serviço Técnico de Biblioteca e Documentação - UNESP, Câmpus de Jaboticabal. –

EPÍGRAFE

Deus, se um dia eu perder as esperanças, ajude-me a lembrar que os teus planos são melhores que os meus.

Chico Xavier

AGRADECIMENTOS

À Deus pela vida, saúde, bênçãos e condições para que também este trabalho fosse exercido e por colocar as pessoas certas nos momentos certo do caminho.

À professora Kênia Cardoso Bícego, pela confiança, ensinamentos, exemplo, apoio, parceria e amizade.

À Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo - FAPESP pela Bolsa de Estudos (processo 2014/01861-2).

Ao professor Fernando Zara pelo apoio total em todas as fases do projeto, e a todo pessoal de seu laboratório.

Ao professor Wilfried Klein, pela ajuda com a idéia inicial do projeto.

À professora Lilian Francisco Arantes de Souza, que acreditou em mim, me apoiou em todos os sentidos para que eu pudesse estar aqui hoje, minha amiga, sem você nada disso seria possível!

À professora Luciane Gargaglione Batalhão pelo apoio e orientação no início do mestrado.

À todos os parceiros de laboratório: Elisa, Carol Scarpellini, Carol Silva, Vitor, Lays, Jolene, Luis Gustavo, Carlos, Leonardo, Jaime, Camila, Vivian, Valter, Bruno, Mariane, Danuzia, Kassia, Giuliana, Gabriela e Tiago, pelo ensinamento de várias técnicas, me ajudarem e me apoiarem, especialmente ao Lucas que me ajudou com conselhos e traduções inclusive sábados à noite e a Paula que me ajudou a fazer o curso de estereologia no início do mestrado.

À técnica Márcia por me ensinar e ajudar com as técnicas de microscopia eletrônica de transmissão.

À todos os amigos mais que especiais que tornam minha vida mais florida e a caminhada mais fácil e prazerosa.

i

SUMÁRIO

Página

Certificado da comissão de ética no uso de animais...................................................iii

Resumo........................................................................................................................iv

Abstract.........................................................................................................................v

CAPÍTULO 1- CONSIDERAÇÕES GERAIS

Introdução e revisão da literatura.............................................................................. Avicultura e contextualização............................................................................... Desenvolvimento embrionário de Gallus gallus................................................... Sistema pulmonar de aves e seu desenvolvimento............................................. Hipóxia durante o desenvolvimento pré natal em aves........................................ Hipóxia e estruturas de trocas gasosas............................................................. Objetivo................................................................................................................... Referências Bibliográficas.......................................................................................

CAPÍTULO 2- STRUCTURAL REMODELING OF PARABRONCHIAL TISSUE OF CHICKS IN RESPONSE TO HYPOXIA DURING FETAL DEVELOPMENT

Abstract……………………………………………………………………………………2 1 Introduction……………………………………………………………………………….. Material and Methods…………………………………………………………………… Results………………………………………………………………………................... 27 Discussion……………………………………………………………….........................

ii

References………………………………………………………………........................

iv

REMODELAMENTO ESTRUTURAL DO TECIDO PARABRONQUIAL DE

PINTINHOS EM RESPOSTA À HIPÓXIA DURANTE O DESENVOLVIMENTO

FETAL

Resumo- O oxigênio é essencial para o desenvolvimento e a funcionalidade celular nos organismos aeróbicos. A exposição de embriões à hipóxia pode alterar a trajetória de desenvolvimento geneticamente estabelecida e gerar alterações morfofisiológicas em diversos órgãos e sistemas. Em aves precoces, a hipóxia durante a incubação é conhecida por alterar tamanho dos órgãos, taxa metabólica e ventilação em pintinhos recém-eclodidos. Nestes animais o desenvolvimento das estruturas parabrônquiais envolvidas em trocas gasosas e condução de ar, ocorre principalmente durante a segunda metade da incubação. Baseados nos fatos expostos, nós hipotetizamos que a hipóxia durante esta fase de desenvolvimento pode induzir um remodelamento nestas estruturas, favorecendo as trocas gasosas na vida pós-natal. Para testar esta hipótese, os embriões foram expostos à normóxia durante toda a incubação, ou à 15% O 2 (dia 12 ao 18 de incubação) e as estruturas parabrônquiais, incluindo capilares aéreos, capilares sanguíneos, infundíbulo, átrio, lúmen parabronquial, vasos sanguíneos maiores que capilares, e tecido interparabronquial, foram analisados através de método estereológico em pintinhos com 1 e 10 dias de idade. A hipóxia aumentou os volumes relativos das estruturas diretamente relacionadas com trocas gasosas, como capilares aéreos e sanguíneos, enquanto não afetou o volume dos pulmões, e o volume relativo de infundíbulo, vasos sanguíneos maiores que capilares e tecido interparabronquial em pintinhos de 1 e 10 dias. A menor concentração de oxigênio, diminuiu o volume relativo dos átrios em ambas idades e o lúmen parabronquial nos pintinhos mais velhos. Concluímos que a hipóxia durante a fase embrionária de desenvolvimento parabronquial pode trazer um remodelamento morfológico, caracterizado por aumento de estruturas responsáveis diretamente por trocas gasosas em detrimento de regiões que participam da condução de ar em pintinhos até o décimo dia pós eclosão.

Palavras chaves: estrutura pulmonar, hipóxia, plasticidade de desenvolvimento, capilares aéreos, capilares sanguíneos.

v

STRUCTURAL REMODELING OF PARABRONCHIAL TISSUE OF CHICKS IN

RESPONSE TO HYPOXIA DURING FETAL DEVELOPMENT

Abstract- Oxygen is essential for cell development and function in aerobic organisms. Exposure of embryos to hypoxia can change the genetically estabilished developmental trajectory and generate morphological and physiological changes of several organs and systems. In precocious birds, hypoxia during incubation is known to change size of organs, metabolic rate and ventilation in hatchlings. In these animals, embryonic development of the parabronchial structures, involved in gas exchange and conduction, occurs mainly during the second half of incubation time. Based on the above facts, we can hypothesize that hypoxia during this phase of development can induce a remodeling of such structures, favoring gas exchange, later in post-hatch life. To test this hypothesis, embryos were exposed to normoxia for the entire incubation or to 15% O 2 (from day 12 to 18 of incubation) and their parabronchial structures, including air capillaries, blood capillaries, infundibula, atria, parabronchial lumen, blood vessels larger than capillaries and interparabronchial tissue, were analyzed by stereological method in 1 and 10-day old chicks. Hypoxia increased the relative volume of structures directly involved in gas exchange such as air and blood capillaries, while did not change total lung volume and relative volumes of infundibula, blood vessels larger than capillaries and interparabronchial tissue of 1 and 10 days-old chicks. The lower concentration of oxygen decreased the relative volume of atria in both groups of chicks, and parabronchial lumen in the older ones. It can be concluded that hypoxia during the embryonic phase of parabronchial development can lead to a morphological remodeling characterized by increase of structures responsible directly for gas exchange at the expense of regions that participate in the conduction of air in chicks up to 10 days after hatch.

Keywords: lung structure, hypoxia, developmental plasticity, air capillaries, blood capillaries

2

o Brasil foi colocado como o segundo maior produtor de carne de frango do mundo (USDA, 2015). Além de avanços dentro do contexto de exportações, onde já é estabelecido como o maior exportador de carne de frango desde 2004 (USDA, 2006) e em 2015, a carne de frango subiu na hierarquia dos produtos exportados pelo Brasil, alcançando a marca do quarto produto mais exportado, atrás apenas de soja em grão, minério de ferro e petróleo em bruto (AVISITE, 2016). Porém, frequentes desafios vêm de encontro com estes avanços produtivos crescentes, sendo de suma importância conhecimentos morfológicos e fisiológicos da ave. O trato respiratório das aves recebe pouca atenção da comunidade científica voltada à produção de aves domésticas, embora seja um sistema fascinante e diferenciado, desenvolvido como em nenhuma outra classe de vertebrados (DUNCKER, 1972) além de ter papel essencial de trocas gasosas e estar envolvido em patologias e desordens metabólicas que representam perdas significativas para a produção. Patologias, desordens metabólicas, além de técnicas de manejo estão altamente relacionadas ao trato respiratório e ocasionalmente a hipóxia, o que evidencia ainda mais a importância do estudo do sistema respiratório das aves e o efeito da hipóxia sobre este sistema. A exemplo disso a bronquite infecciosa é uma das doenças mais importantes da avicultura, ela gera lesões significantes nos sistemas respiratório, urinário e reprodutor de aves de todas as idades, tendo consequência de perdas econômicas consideráveis para a indústria (CAVANAGH; NAQI, 2003). Técnicas de manejo onde são usadas campânulas e fornalhas para aquecimento de aves durante o inverno (ABREU, 2003) podem consumir o oxigênio do galpão e proporcionar hipóxia às aves; também a reutilização de camas aumenta ainda mais os níveis de amônia no galpão de criação das aves trazendo irritação e prejuízos para o trato respiratório, como perda de cílios da traqueia, paralisia ciliar e necrose do epitélio da mucosa da traqueia, fatores que podem ainda trazer infecções bacterianas secundárias (AZIZ; BARNES, 2010). Também desordens metabólicas são frequentes em frangos de corte que tem crescimento rápido, como a ascite, que é causada por uma

3

insuficiência valvular do coração, seguida por uma insuficiência do ventrículo direito, dilatação secundária e hipertensão pulmonar (JULIAN, 2005).

Desenvolvimento embrionário em Gallus gallus A embriogênese de Gallus gallus ocorre de maneira relativamente rápida, cerca de 21 dias em condições ambientais consideradas ideais; no final deste período a ave está totalmente desenvolvida. Considerando que pertence ao grupo de aves precoces, no primeiro dia pós-eclosão já apresenta uma grande independência sendo capaz de deixar o ninho e se alimentar sozinha (IWANIUK; NELSON, 2003). O ovo é fertilizado no infundíbulo e em seguida passa pelo oviduto, onde o albúmen e a casca são secretados em torno do vitelo (GILBERT, 2000; EYAL- GILADI, 1984); então o útero passa por um período de 20 horas de rotação e contrações peristálticas e durante este período começa o desenvolvimento embrionário, onde são realizadas a clivagem e diferenciação até a postura (EYAL- GILADI; KOCHAV, 1976; EYAL-GILADI 1984). Antes do fim do primeiro dia pós-postura já são observados a dobra cranial e a notocorda que são estruturas primárias importantes para o desenvolvimento de diversos tecidos embrionários. No segundo dia de incubação, ocorrem vários eventos de desenvolvimento: surgem as primeiras vesículas oculares, uma glândula da tireóide primordial, desenvolve-se o pronephros que se transforma em mesonephoros (rim primitivo), o coração começa a se desenvolver e a hemoglobina começa a ser formada. No final do segundo dia o sistema circulatório é desenvolvido, ductos venosos e um fígado primordial surgem, e começa a diferenciação do telencéfalo (HAMBURGER; HAMILTON, 1951; BELLAIRS; OSMOND, 2014). No terceiro dia são observados mesencéfalo, prosencéfalo e rombencéfalo além de vesículas cerebrais, neuromeres (segmentos do tubo neural que estabelecem o encéfalo embrionário) e uma vértebra rudimentar ligada a uma cauda. Também é formado o arco aórtico e são diferenciados vários órgãos como proventrículo, moela, pâncreas primitivo, pulmões primitivos; também se inicia a glândula pineal e os ductos dos néfron se ligam à cloaca, bem como começam a se

5

O sistema respiratório das aves é o mais estruturalmente complexo e funcionalmente eficiente dentre os vertebrados terrestres (Figura 1 - MAINA, 2006), sendo anatômica e fisiologicamente singular (DUNCKER, 1972). Trata-se do único sistema em que os pulmões não sofrem alteração de volume durante a ventilação pulmonar, sendo que nove sacos aéreos funcionam como fole para ventilar os pulmões, mas não participam diretamente da troca gasosa (Figura 1A - DUNCKER 1972, POWELL, 2000). Assim, o ar passa dos sacos aéreos para os brônquios primários e secundários, que por sua vez tem função somente de condução de ar até os parabrônquios não participando das trocas gasosas (Figura 1A - DUNCKER, 1974). Os parabrônquios (ou brônquios terciários) são a unidade funcional de trocas gasosas no pulmão (Figura 1B- DUNCKER, 1974, POWELL, 2000). O ar segue do brônquio secundário para o lúmem do parabrônquio que, por sua vez, irradia através dos átrios e infudíbulos (Figura 1B, C) até chegar aos capilares aéreos que são as estruturas que entram em contato com os capilares sanguíneos e efetivamente fazem troca gasosa (Figura 1C - DUNCKER, 1974, MAINA 2006). As trocas gasosas ocorrem pelo sistema de corrente cruzada, pois o fluxo de ar no parabrônquio é perpendicular ao fluxo de sangue pelos capilares sanguíneos (PIIPER; SCHEID, 1975).

6

Figura 1A. Organização geral do sistema respiratório em ave doméstica. Clav. AS = saco aéreo clavicular; cran. th. AS = saco aéreo cranial-torácico; caud. th. AS = saco aéreo torácico-caudal; Abd. AS = saco aéreo abdominal (FEDDE, 1998). Figura 1 B Detalhamento do parabrônquio em desenho; Figura 1 C Desenho da parede do parabrônquio. Ambos adaptados de Duncker (1974).

Nas aves, assim como nos mamíferos, o desenvolvimento do sistema respiratório inicia-se na fase embrionária quando as trocas gasosas são realizadas por órgãos não pulmonares (aves- membrana córioalantóide), e permanece se desenvolvendo ainda por algum tempo depois do nascimento, quando o pulmão é efetivamente o único meio de proporcionar oxigênio ao organismo aeróbico (SZDZUY; MORTOLA, 2007).

A B

A

B

C