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The sleep apnea-hypopnea syndrome (SAHS) involves periods of intermittent hypoxia, experimentally reproduced by exposing animal models to oscillatory PO2 patterns. In both situations, chronic intermittent hypoxia (CIH) exposure produces carotid body (CB) hyperactivation generating an increased input to the brainstem which originates sympathetic hyperactivity, followed by hypertension that is abolished by CB denervation. CB has dopamine (DA) receptors in chemoreceptor cells acting as DA-2 autoreceptors. The aim was to check if blocking DA-2 receptors could decrease the CB hypersensitivity produced by CIH, minimizing CIH-related effects. Domperidone (DOM), a selective peripheral DA-2 receptor antagonist that does not cross the blood-brain barrier, was used to examine its effect on CIH (30 days) exposed rats. Arterial pressure, CB secretory activity and whole-body plethysmography were measured. DOM, acute or chronically administered during the last 15 days of CIH, reversed the hypertension produced by CIH, an analogous effect to that obtained with CB denervation. DOM marginally decreased blood pressure in control animals and did not affect hypoxic ventilatory response in control or CIH animals. No adverse effects were observed. DOM, used as gastrokinetic and antiemetic drug, could be a therapeutic opportunity for hypertension in SAHS patients&rsquo, resistant to standard treatments.

Doctorado en Investigación Biomédica., El cuerpo carotídeo (CC) tiene un papel fundamental en la génesis de las modificaciones que participan en el síndrome de apnea obstructiva del sueño debido a la activación y sensibilización de este órgano quimiorreceptor por la hipoxia crónica intermitente (HCI). Dichos fenómenos conducen a la activación secuencial de centros nerviosos troncoencefálicos y del simpático que tratarán de mantener la homeostasis del organismo al aumentar la ventilación y generar una respuesta vasopresora. Sin embargo, su activación permanente produce efectos adversos que conducen a la hipertensión sistémica. Por otra parte, otros mecanismos independientes de la sensibilización del CC se han propuesto como mecanismos patogénicos que también conducen a la hipertensión a través fundamentalmente de la disfunción endotelial. En esta tesis se han utilizado dos modelos animales de HCI, rata joven y vieja y cobaya joven, con el objetivo de avanzar en el conocimiento sobre los efectos de la HCI mediados y no mediados por el CC. Los principales resultados encontrados en el modelo de HCI de rata joven y vieja son la sensibilización del CC similar en ambas edades después de 15 días de exposición a HCI. Estos resultados no se correlacionan con una sensibilización del reflejo respiratorio, medido como aumento de la respuesta ventilatoria hipóxica en ninguna de las edades analizadas. Las ratas jóvenes muestran una alteración hemodinámica presentando hipertensión. Estos resultados se ajustan en parte a las características de los pacientes que sufren AOS, los cuales muestran un aumento en la respuesta respiratoria y una actividad nerviosa simpática elevada frente a la hipoxia aguda, lo que les hace propensos a desarrollar hipertensión sistémica. El envejecimiento produce un declive gradual en la función de los órganos y sistemas corporales; en este sentido la edad per se en las ratas produce hipertensión sin que la HCI lo modifique. Estos animales presentan una tendencia a sufrir disfunción endotelial en la arteria carótida que se ve agravada por la exposición a HCI. Aunque a nivel morfológico no se observan diferencias inducidas por la HCI, el envejecimiento en las ratas conduce a un aumento en el grosor del vaso arterial. Nuestros datos indican que la pérdida de la homeostasis por la edad prevalece manteniendo en un segundo plano los efectos perjudiciales de la HCI. Los principales resultados encontrados en el modelo de HCI de cobaya son la falta de sensibilización del CC después de la exposición a HCI durante 30 días y, como consecuencia, la falta de respuesta respiratoria refleja a la hipoxia aguda (excepto a hipoxia muy intensa), la cual se ha descrito en otros roedores cuyo CC es sensible a la hipoxia. Desde un enfoque integrador, que combina estudios funcionales in vivo e in vitro, hemos probado la hipótesis de que el efecto hipertensivo arterial sistémico de la HCI se eliminaría o atenuaría por la falta de capacidad de respuesta del CC en cobayas. Nuestros datos apoyan parcialmente esta hipótesis, mostrando que los cobayas, comparados con las ratas, tienen un cambio muy pequeño de presión arterial sistémica después de la HCI, a pesar de que se producen efectos simpáticos en ambos; esto sugiere un papel crítico de los mecanismos de detección de oxígeno en el CC para la sensibilización inducida por HCI. Además, queda descartado que el aumento en la presión arterial observado después de la HCI en el cobaya se deba en parte a mecanismos independientes del reflejo quimiorreceptor como la disfunción endotelial puesto que ni las propiedades vasculares medidas como contracción y relajación del vaso ni lo factores vasoactivos medidos en plasma, se alteraron en los cobayas tras la exposición a HCI.

The molecular mechanisms underlying O

Resumen del trabajo presentado al European Respiratory Society (ERS) International Congress, celebrado en Paris (Francia) del 15 al 19 de septiembre de 2018., [Rationale & Aim]: Experimental evidences indicate a correlation among chronic intermittent hypoxia (CIH), increased carotid body (CB) activity, enhanced sympatho-respiratory coupling and arterial hypertension. The recurrent hypoxia/reoxygenation episodes in CIH models produce CB sensitization increasing secretory response and chemoreceptor input to the brainstem, exaggerating the sympathetic reflex. CIH effect in the guinea pig CB, with a hypofunctional CB and lack of ventilatory responses to hypoxia, has not been studied., [Methods]: Guinea pigs were exposed to CIH (21%O2-80s / 5%O2-40s 8h/day; 30 days) and CB secretory response, pletismographic parameters, systemic arterial pressure and sympathetic activity were measured and compared to control animals., [Results]: Ventilatory data showed that only intense hypoxia induced significant increase of minute ventilation in both groups of animals. CB response to hypoxia (catecholamine (CA) secretion or Ca2+i changes) were not observed in C or CIH animals. Plasma CA, heart rate and mean arterial blood pressure were significantly increased in CIH guinea pigs., [Conclusion]: CIH induced hypoxic activation of the sympathetic system non-dependent of CB chemoreceptors, promoting cardiovascular adjustments. Guinea pigs can be a model to study the CB-dependent and nondependent effects induced by CIH., Spanish Ministry of Economy and Competitiveness, MINECO/FEDER, UE (BFU2015-70616-R) and CIBERES, ISCiii (CB06/06/0050).

Resumen del trabajo presentado al European Respiratory Society (ERS) International Congress, celebrado en Paris (Francia) del 15 al 19 de septiembre de 2018., [Rationale & Aim]: Chronic sustained hypoxia (CSH) initiates physiological adaptations to maintain oxygen levels but also has deleterious effects as pulmonary hypertension (PH). Chronic intermittent hypoxia (CIH), as found in obstructive sleep apnea, is associated with the development of systemic hypertension and cardiovascular pathologies. Our aim was to compare systemic and pulmonary hypertension and endothelial dysfunction development in rats exposed to CSH vs. CIH., [Methods]: We exposed male rats to sustained hypoxic atmosphere (10%O2; pO2≈70 mmHg, 14 days) or intermittent hypoxia (5%O2 40s, 21%O2 80s, 8h/day, 21 days). We measured pulmonary artery (PA) pressure by right heart catheterization, Fulton index, vasomotor responses in PA using small vessels myography and L- arginine-NO metabolism., [Results]: Systemic and pulmonary hypertension, besides left ventricular hypertrophy, occurs in response to CIH exposure in rats, preserving pulmonary artery endothelial integrity, but decreasing NO production and eNOS protein expression. Conversely, CSH exposure triggers CB mediated respiratory chemoreflex, PH and right ventricular hypertrophy, besides blunted pulmonary vascular relaxation to carbachol and reduced plasma L-arginine: asymmetric dimethyl arginine (ADMA) ratio., [Conclusion]: CSH and CIH point to different targets and different mechanisms to produce endothelial dysfunction and systemic and pulmonary hypertension in the rat., Spanish Ministry of Economy and Competitiveness, MINECO/FEDER, UE (BFU2015-70616-R); CIBER Enfermedades Respiratorias, ISCiii (CIBERES, CB06/06/0050).

The molecular mechanisms underlying O2-sensing by carotid body (CB) chemoreceptors remain undetermined. Mitochondria have been implicated, due to the sensitivity of CB response to electron transport chain (ETC) blockers. ETC is one of the major sources of reactive oxygen species, proposed as mediators in oxygen sensing. Fas-activated serine/threonine phosphoprotein is a sensor of mitochondrial stress that modulates protein translation to promote survival of cells exposed to adverse conditions. A translational variant of Fas-activated serine/threonine kinase (FASTK) is required for the biogenesis of ND6 mRNA, the mitochondrial encoded subunit 6 of the NADH dehydrogenase complex (Complex I). Ablating FASTK expression reduced Complex I activity in vivo by about 50%. We have tested the hypothesis of Complex I participation in O2-sensing structures by studying the effect of hypoxia in FASTK−/− knockout mice. Ventilatory response to acute hypoxia and hypercapnia tests showed similar sensitivity and CB catecholaminergic activity in knockout and wild type mice; hypoxic pulmonary vasoconstriction response also was similar. Pulmonary artery contractility in vitro, using small vessel myography, showed a significantly decreased relaxation to rotenone in knockout mice pre-constricted vessels with PGF2α. In conclusion, FASTK−/− knockout mice maintain respiratory chemoreflex under hypoxia and hypercapnia stress suggesting that completely functional Complex I ND6 protein is not required for these responses., This work was supported by Grants BFU2015-63706R (MINECO, FEDER-UE) and CIBER CB06/06/0050 from ISCiii (Spain).