Estudo do dano e recuperação de cardiomiócitos isolados causado por campo elétrico  

Detalhes bibliográficos
Ano de defesa: 2019
Autor(a) principal: Zoccoler, Marcelo, 1987-
Orientador(a): Não Informado pela instituição
Banca de defesa: Não Informado pela instituição
Tipo de documento: Dissertação
Tipo de acesso: Acesso aberto
Idioma: por
Instituição de defesa: [s.n.]
Programa de Pós-Graduação: Não Informado pela instituição
Departamento: Não Informado pela instituição
País: Não Informado pela instituição
Palavras-chave em Português:
Eletroporação
Separação cega de fontes
Fluorescência
Fibras musculares
Cálcio
Electroporation
Blind source separation
Fluorescence
Muscle fibers
Calcium
Link de acesso: https://hdl.handle.net/20.500.12733/1638561
Resumo: Orientador: Pedro Xavier de Oliveira
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spelling Estudo do dano e recuperação de cardiomiócitos isolados causado por campo elétrico  Study of isolated cardiomyocytes damage and recovery caused by electrical fieldsEletroporaçãoSeparação cega de fontesFluorescênciaFibras muscularesCálcioElectroporationBlind source separationFluorescenceMuscle fibersCalciumOrientador: Pedro Xavier de OliveiraTese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Elétrica e de ComputaçãoResumo: A eletroporação consiste na formação de poros na membrana celular resultantes da aplicação de campos elétricos de alta intensidade. Ela possui diversas aplicações clínicas, mas também pode ocorrer no coração após a desfibrilação. Sua ocorrência está associada à situação do potencial transmembrana ultrapassar um certo limiar e ao aumento drástico da concentração de cálcio intracelular. Como o rompimento da membrana é uma situação de ameaça à sobrevivência da célula, mecanismos de reselamento da membrana estão presentes em vários tipos de células e estão associados à exocitose de vesículas dependente de cálcio. Para observar a eletroporação e estes mecanismos de reselamento, é comum o uso de indicadores de fluorescência, porém alguns deles apresentam variação de sinal muito pequena, como os indicadores potenciométricos, representando um desafio na eliminação do ruído. Neste trabalho, realizamos diversos experimentos de fluorescência em cardiomiócitos isolados de rato para estudar o dano causado pela eletroporação nessas células e suas recuperações a ele. Estabelecemos um método de extração de sinais de fluorescência por meio de simulações computacionais com métodos de separação cega de fontes e o aplicamos em imagens de células carregadas com o indicador potenciométrico RH-237 submetidas a campos elétricos de alta intensidade. Em seguida, medimos as variações de fluorescência após aplicação de campos elétricos de alta intensidade por meio do indicador de fluorescência Fluo-3 e calibramos seu sinal para concentração de cálcio. Por fim, carregamos o indicador de fluorescência FITC-Dextran no lúmen de vesículas e acompanhamos a variação de sinal após eletroporação a fim de investigar a ocorrência de exocitose. Mostramos que a utilização de métodos de separação cega de fontes é uma nova abordagem muito eficiente na eliminação do ruído de regiões de interesse. Também mostramos que várias regiões da célula tem seu potencial transmembrana mantido próximo do zero após o pulso elétrico, um indicativo da ocorrência de eletroporação. Verificamos a assimetria nas concentrações de cálcio entre as regiões voltadas para os eletrodos, tanto na amplitude da variação quanto no tempo necessário para o restabelecimento de seu nível basal, mas essas variações não diferiram entre células orientadas na longitudinal e na transversal em relação ao campo elétrico. Não observamos diferença na taxa de exocitose e concluímos que nosso sistema widefield não teve a sensibilidade necessária para tal detecçãoAbstract: Electroporation consists of pore formation in cell membrane resulting from the application of high intensity electrical fields. It has several clinical applications, but it can also occur in the heart after defibrillation. The occurrence of electroporation is associated with the situation where the transmembrane potential exceeds a certain threshold and with the drastic increase in intracellular calcium concentration. Since membrane disruption is a threatening condition to cell survival, membrane resealing mechanisms are present in various cell types and are associated with calcium dependent vesicle exocytosis. In order to observe these mechanisms and electroporation, the use of fluorescent dyes is common practice. However, some of these dyes have a very small signal variation, such as potentiometric indicators, representing a challenge in noise removal. In this work, we have performed several fluorescence experiments on rat isolated cardiomyocytes to study the damage caused by electroporation in these cells and their recovery from it. We have established a method for extracting fluorescence signals through computer simulations using blind source separation and applied it to images of cells loaded with the potentiometric dye RH-237 and submitted to high-intensity electrical fields. Next, we have measured the fluorescence variations after the application of high-intensity electrical fields using the Fluo-3 fluorescent dye and calibrated its signal to calcium concentration. Finally, we have loaded the FITC-Dextran fluorescent dye into vesicle lumens and we have monitored its signal variation after electroporation in order to investigate the occurrence of exocytosis. We showed that blind source separation methods are very efficient in noise elimination from regions of interest. We have also shown that several regions of the cell have their transmembrane potential kept close to zero after the electrical pulse, which is an indicative of electroporation manifestation. We verified asymmetry in calcium concentrations between the regions facing the electrodes, both in their amplitude variation and in the time required for the reestablishment of their basal level, but these variations did not differ between cells oriented longitudinally and transversely with respect to the electrical field direction. We did not observe any difference in the rate of exocytosis which led us to conclude that our widefield system might not have the necessary sensitivity for such detectionDoutoradoEngenharia BiomédicaDoutor em Engenharia ElétricaCAPES[s.n.]Oliveira, Pedro Xavier de, 1975-Elias, Leonardo AbdalaRittner, LeticiaAbdulkader, FernandoSoriano, Diogo CoutinhoUniversidade Estadual de Campinas (UNICAMP). Faculdade de Engenharia Elétrica e de ComputaçãoPrograma de Pós-Graduação em Engenharia ElétricaUNIVERSIDADE ESTADUAL DE CAMPINASZoccoler, Marcelo, 1987-20192019-01-11T00:00:00Zinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisapplication/pdf1 recurso online (152 p.) : il., digital, arquivo PDF.https://hdl.handle.net/20.500.12733/1638561ZOCCOLER, Marcelo. Estudo do dano e recuperação de cardiomiócitos isolados causado por campo elétrico   . 2019. 1 recurso online (152 p.) Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Elétrica e de Computação, Campinas, SP. Disponível em: https://hdl.handle.net/20.500.12733/1638561. Acesso em: 28 fev. 2025.https://repositorio.unicamp.br/acervo/detalhe/1127244Requisitos do sistema: Software para leitura de arquivo em PDFporreponame:Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP)instname:Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP)instacron:UNICAMPinfo:eu-repo/semantics/openAccess2020-05-04T10:18:16Zoai::1127244Biblioteca Digital de Teses e DissertaçõesPUBhttp://repositorio.unicamp.br/oai/tese/oai.aspsbubd@unicamp.bropendoar:2020-05-04T10:18:16Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP) - Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP)false
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