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Fisiologia Caso 1 Aula 1: S. N. Autônomo pt. 1 Introdução Divisão Anatômica do Sistema Nervoso Anatomicamente, pode-se dividir o SN em SN Central e SN Periférico, de acordo com a localização das estruturas. Componentes do SN localizados dentro do esqueleto axial (crânio e coluna vertebral) fazem parte do SNC, enquanto componentes que estão fora dele fazem parte do SNP. O SNC é composto pelo encéfalo e pela medula espinal. O encéfalo é a estrutura formada pelo cérebro, cerebelo e tronco encefálico (mesencéfalo, ponte e bulbo). O SNP é formado por nervos, que podem ser espinais ou cranianos dependendo de qual componente do SNC se conecta com esses nervos, gânglios (agrupamentos de corpos de neurônios fora do SNC) e terminações nervosas, que podem ser aferentes (sensitivas) ou eferentes (motoras). Divisão Funcional do Sistema Nervoso A divisão funcional do SN compreende a divisão em SN somático, também chamado de SN voluntário, e SN visceral. O SNS é composto por vias aferentes (Sistema Sensorial Somático) que informam o que se passa no ambiente e vias eferentes (inervam musculatura estriada esquelética) que realizam respostas ao meio ambiente. O SNV apresenta vias aferentes (Sistema Sensorial Visceral) que informam o que se passa no meio interno e vias eferentes (inervam glândulas, musculatura lisa e estriada cardíaca) que realizam respostas ao meio interno. As vias eferentes do SNV representam o SNA, também é chamado de SN Neurovegetativo Resumindo, as vias aferentes do SNS levam estímulos do meio externo aos centros de controle que enviam respostas a esse estímulo por meio das vias eferentes. As vias aferentes do SNV levam estímulos do meio interno aos centros de controle que enviam respostas a esse estímulo por meio do SNA. Sistema Nervoso Autônomo Como já foi dito, essa porção do SN inerva glândulas, musculatura lisa e musculatura estriada cardíaca. A principal função do SNA inervando tais estruturas é a manutenção do meio interno, garantindo a homeostasia. Características importantes do SNA são a rapidez com que ele é ativado e a intensidade de seus efeitos. A regulação central do SNA (regulação da função autônoma) é realizada pelo sistema límbico, hipotálamo e pela formação reticular do tronco. Por esse motivo, entende-se a grande influência das emoções no funcionamento do organismo. As chamadas Distonias Neurovegetativas são conjuntos de sintomas decorrentes de descargas emocionais que afetam o sistema límbico, o SNA e várias vísceras consequentemente. O controle central da função autonômica também envolve, além dos sistemas superiores de controle descendentes do hipotálamo, as vias reflexas da medula espinal e vias reflexas do tronco encefálico. Quando se fala das vias eferentes do SN, a via eferente do SNS vai ser composta por dois neurônios, um que vai dos centros de controle até a medula e outro que parte da medula até o músculo estriado esquelético. Após estímulos externos que chegam por vias aferentes até o centro de controle, alguma resposta será gerada e percorrerá a via descrita para ser executada. A via eferente do SNV, que corresponde ao SNA, é composta por três neurônios, um que parte dos centros de controle até a medula, um que parte da medula e vai até um gânglio e o outro que vai do gânglio até a víscera que será usada para execução da resposta. Diferenças entre vias eferentes As principais diferenças entre as vias eferentes do SNS e do SNV (ou SNA) são: O efetor, que no SNS é o m. esquelético e no SNA são as glândulas, m. liso e m. estriado cardíaco. O número de neurônios que ligam o SNC ao efetor que, no SNS é apenas um neurônio motor somático, já no SNA existe um neurônio pré-ganglionar e um pós-ganglionar. A última principal diferença é o neurotransmissor liberado, no SNS é a acetilcolina (liberada na placa motora do m. esquelético), já no SNA são a acetilcolina, noradrenalina e adrenalina. Divisão do Sistema Nervoso Autônomo O SNA apresenta dois grandes componentes, o simpático e o parassimpático. A maioria das vísceras vai receber inervação dupla, tanto do simpático quanto do parassimpático. . As principais diferenças entre os dois sistemas são a localização dos neurônios (pré e pós-ganglionares), o tamanho das fibras (pré e pós-ganglionares) e os neurotransmissores liberados pelas fibras pós-ganglionares. Localização dos Neurônios Pré-Ganglionares Os neurônios que conectam o SNC aos gânglios do SNA diferem entre o SNA simpático e o parassimpático. A origem dos neurônios pré-ganglionares do SNA simpático é toracolombar, isto é, é em toda a medula espinal torácica e lombar, de T1 a L2. A origem dos neurônios pré- ganglionares do SNA parassimpático é crânio-sacral, isto é, a partir do tronco encefálico e da medula espinal sacral. Localização dos Neurônios Pós-Ganglionares Os neurônios que partem dos gânglios autonômicos até as vísceras efetoras diferem entre o SNA simpático e o parassimpático. Os gânglios do SNA simpático se encontram em duas cadeias, uma de cada lado da coluna vertebral. Esses gânglios localizados nessas cadeias são chamados de gânglios paravertebrais e inervam principalmente órgãos na face e da cavidade torácica. Além dos gânglios paravertebrais existem 4 gânglios pré- vertebrais, que inervam principalmente órgãos da cavidade abdominopélvica. Os 4 gânglios pré-vertebrais são o gânglio celíaco (inerva fígado, vesícula, pâncreas, baço e estômago), gânglio aórtico renal (inerva o rim), gânglio mesentérico superior (inerva colo ascendente, colo descendente, colo sigmoide, reto e intestino delgado) e gânglio mesentérico inferior (inerva bexiga e genitálias). Os gânglios do SNA parassimpático não se encontram na forma de cadeia, mas sim dispersos e geralmente próximos das vísceras que eles vão inervar ou dentro delas. As fibras conectadas a neurônios de origem cranial inervam órgãos da face e órgãos da parede abdominal, já as fibras conectadas a neurônios de origem sacral inervam órgãos da cavidade pélvica. Quando se observa a parte cranial do sistema parassimpático, percebe-se que ela se relaciona a 4 nervos cranianos, os quais apresentam fibras parassimpáticas. Os 4 nervos cranianos são o oculomotor (3, inerva o olho regulando o diâmetro da pupila), facial (7, emite fibras que fazem sinapse em dois gânglios, um inerva a glândula lacrimal e o outro a glândula submandibular e sublinguais), glossofaríngeo (9, inerva a glândula parótida) e vago (10, inerva o coração, pâncreas, traqueia, os pulmões, o fígado, a vesícula biliar, o pâncreas, o estômago, intestino delgado, colo ascendente e colo transverso). O nervo vago não apresenta um gânglio antes de chegar às suas vísceras pois seus gânglios se encontram dentro delas. Os núcleos do SNC de onde partem os 4 nervos cranianos são, em ordem, o núcleo Edinger-Westphal, núcleos salivatórios superiores, núcleos salivatórios inferiores e núcleo motor dorsal (ele e o núcleo ambíguo do nervo vago dão origem ao nervo vago). O gânglio que o NC3 faz sinapse é o gânglio ciliar, os que o NC7 faz sinapse são o gânglio pterigopalatino e o gânglio submandibular, e o gânglio que o NC9 faz sinapse é o gânglio ótico. A parte sacral acompanha os nervos esplâncnicos (S2 a S4) e inerva as genitálias, bexiga, colo sigmoide e reto. . Tamanho das Fibras Com base no que já foi explicado, pode-se deduzir o tamanho das fibras. No SNA simpático, as fibras pré- ganglionares são curtas pois a cadeia de gânglios e os gânglios pré-vertebrais estão muito próximos da medula espinal, já as fibras pós-ganglionares, são longas, uma vez que os gânglios estão distantes das vísceras que serão inervadas. No SNA parassimpático, as fibras pré-ganglionares são longas pois os gânglios geralmente se encontram próximos ou nas vísceras, já as fibras pós-ganglionares têm um tamanho mínimo pelo mesmo motivo. Neurotransmissores Tanto no SNA simpático quanto no parassimpático, na sinapse que ocorre no gânglioentre a fibra pré e a fibra pós-ganglionar, o neurotransmissor que é liberado é sempre a acetilcolina (Ach). Na outra sinapse, entre a fibra pós-ganglionar e a víscera efetora, que existe a diferença. No SNA simpático, os neurotransmissores que podem ser liberados são a noradrenalina ou a adrenalina. No SNA parassimpático, o neurotransmissor que é liberado é a acetilcolina. Aula 2: S. N. Autônomo pt. 2 Introdução É possível associar os dois componentes do SNA com duas grandes funções que eles exercem, o preparo do organismo para a situação de stress (dilatação das pupilas, disponibilização de adrenalina, aumento da frequência cardíaca e vasodilatação) realizado pelo SNA simpático, e a realização da fase de descanso graças ao SNA parassimpático. É importante entender que ambos os sistemas estão exercendo uma ação basal nas vísceras constantemente, e não somente em determinadas situações. Outra observação importante é que existem estruturas que são inervadas apenas por um dos sistemas, como os vasos sanguíneos que são inervados apenas pelo SNA simpático e tanto a ação de vasoconstrição quanto a de vasodilatação são realizadas por esse sistema. O SNA sempre envolve uma sinapse em um gânglio e outra próxima da estrutura efetora, sendo que ambas são sinapses químicas e envolvem a liberação de neurotransmissores. Sinapses do SNA Simpático A terminação nervosa da fibra pós-ganglionar é semelhante entre os dos componentes do SNA, ambos terminam formando varicosidades próximas das células da víscera efetora. As varicosidades são estruturas que apresentam mitocôndrias e vesículas que contêm neurotransmissores específicos de cada componente do SNA. As mitocôndrias são importantes para o mecanismo de síntese dos neurotransmissores, que ocorre dentro das varicosidades. Síntese de Noradrenalina *Noradrenalina (ou norepinefrina), adrenalina (ou epinefrina) e dopamina são catecolaminas A partir do aminoácido tirosina, nas varicosidades de fibras pós-ganglionares do SNA simpático, é sintetizada a catecolamina chamada de noradrenalina por meio de várias etapas. A tirosina é inicialmente convertida em DOPA (por uma reação de hidroxilação), que se torna dopamina (ocorre uma descarboxilação) que é convertida em noradrenalina. Liberação da Noradrenalina Uma vez sintetizada, a NA fica armazenada em vesículas e, após estímulos para a liberação (que acontecem por potenciais de ação que percorrem a fibra pós-ganglionar desde a sinapse ganglionar), o potencial de ação que chega na varicosidade altera a permeabilidade da membrana, há um . influxo de cálcio para dentro da varicosidade e isso desencadeia a exocitose das vesículas com NA. As vesículas se fundem com a membrana celular e o neurotransmissor é lançado na fenda sináptica. A NA lançada na fenda deve encontrar seus receptores (chamados de adrenérgicos) ligados a proteína G presentes na víscera efetora. Após se ligar, a NA desencadeia toda uma cadeia de reações no receptor e estruturas adjacentes que vão provocar alguma resposta nas células da víscera efetora, como a secreção de alguma substância, a contração de determinada musculatura e outras. Vale lembrar que um pouco da NA liberada na fenda se difunde para vasos sanguíneos, onde será inativada por enzimas (como a monoaminoxidase, ou MAO) presentes na corrente sanguínea e fígado por exemplo. Além desse destino, grande parte da NA liberada na fenda não é nem difundida para o sangue nem conectada aos receptores, mas sim recaptada pela própria varicosidade/ terminação nervosa por transporte ativo, onde parte dela será metabolizada pela MAO e outra parte será novamente armazenada em vesículas. Adrenalina Na medula da adrenal, a noradrenalina passa por uma reação de metilação e é convertida em adrenalina, substância com meia vida muito maior que a da noradrenalina. A adrenalina é o hormônio que vai facilitar a transmissão simpática, aumentar a frequência cardíaca e a força de contração do coração, liberar ácidos graxos livres do tecido adiposo, aumentar a glicogenólise no fígado e músculos. Receptores Adrenérgicos Os receptores adrenérgicos são moléculas de proteínas localizadas nas membranas celulares sobre as quais as catecolaminas adrenalina e noradrenalina exercem seus efeitos. Esses receptores são divididos em receptores adrenérgicos alfa e beta. Os dois grupos ainda podem ser divididos em subgrupos Alfa 1, Alfa 2, Beta 1 e Beta 2. *Existem também os Beta 3 que são receptores bem específicos do tecido adiposo e se relacionam com a lipólise. Os receptores Alfa 1, Beta 1 e Beta 2 são pós-sinápticos, se encontram nas células da víscera efetora. Algumas estruturas apresentam apenas um tipo de receptor, já outras apresentam mais de um tipo. Nos vasos sanguíneos predominam receptores Alfa 1, já nos brônquios Beta 2 e no coração Beta 1. Os receptores Alfa 2 se encontram na varicosidade (são pré-sinápticos) e quando a NA se liga nesses receptores ela estimula sua própria reabsorção pela varicosidade. Glândula Adrenal Também chamada de glândula suprarrenal, essa glândula apresenta duas porções muito distintas, o córtex da adrenal e a medula da adrenal, que é um gânglio simpático modificado por apresentar corpos celulares de neurônios que não contém axônios (neurônios anaxônicos) chamados de células Cromafins. *O córtex não faz parte do gânglio por ser totalmente diferente histologicamente da medula As fibras simpáticas pré-ganglionares, diferentemente de outros locais, chegam sem interrupções até a medula da adrenal. É importante perceber que essa fibra não faz sinapse em gânglio algum, mesmo passando por eles. Quando chega na medula da adrenal, a fibra pré-ganglionar libera acetilcolina (lembrando que essa é a sinapse ganglionar), neurotransmissor esse que vai agir nos neurônios anaxônicos estimulando a liberação da adrenalina presente em seu interior. A adrenalina é liberada para a corrente sanguínea de onde será encaminhada para tecidos alvo, que geralmente apresentam receptores Beta 1. O efeito da adrenalina é mais geral, não tão localizado como o da noradrenalina. Em condições normais, a adrenal vai liberar pequenas quantidades de adrenalina, a chamada secreção basal. Em determinadas situações de stress, luta ou fuga, a glândula adrenal recebe estímulos que vão desencadear uma secreção muito mais intensa de adrenalina. Em condições de stress, além dos estímulos simpáticos, existe forte influência do cortisol na secreção de adrenalina, uma vez que o cortisol estimula a produção da enzima N-etanolamina-metil- transferase, a qual é responsável pela conversão de noradrenalina em adrenalina na medula da adrenal. Sinapses do SNA Parassimpático Nas sinapses pós-ganglionares do SNA parassimpático, encontram-se os receptores chamados de colinérgicos, que são moléculas de proteínas localizadas nas membranas celulares sobre as quais a acetilcolina exerce seus efeitos. . Todas as sinapses pós-ganglionares parassimpáticas são colinérgicas, mas nem todas as sinapses pós-ganglionares simpáticas são adrenérgicas pois existe uma pequena quantidade de fibras simpáticas que são colinérgicas (são exceções), as quais geralmente inervam glândulas sudoríparas. Síntese e liberação de Acetilcolina Nas varicosidades das fibras pós-ganglionares, por meio da união do aminoácido colina com a AcetilCoA forma-se a acetilcolina, neurotransmissor que será armazenada na varicosidade até que um potencial de ação chegue, promova um influxo de cálcio que desencadeie a exocitose da acetilcolina para a fenda sináptica. A acetilcolina encontrará seus receptores na víscera efetora e, após exercer seus efeitos neles, ela será destruída na fenda (não recaptada como acontec4 com a noradrenalina) pela ação da acetilcolinesterase. A acetilcolina é quebrada em colina (retorna para a fibra pós-sináptica para participar da síntese de uma nova acetilcolina) e em acetato (é difundido para a circulação). Resumindo,os locais onde se libera acetilcolina são a placa motora dos m. estriados esqueléticos (inervados pelo SN somático), gânglios do SNA (ou sinapses entre fibras pré e pós-ganglionares de ambos os componentes do SNA) e nas sinapses entre fibras pós-ganglionares e vísceras efetoras do SNA parassimpático. Em todos esses locais existem receptores colinérgicos. Os receptores da acetilcolina são de dois tipos, receptores nicotínicos (encontrados na placa motora do m. estriado esquelético e nos gânglios do SNA), que recebem esse nome pois a nicotina pode se combinar com esse grupo de receptores assim como a acetilcolina, e receptores muscarínicos (encontrados no m. liso, m. estriado cardíaco e glândulas, que são as vísceras efetoras conectadas às fibras pós-ganglionares do SNA parassimpático), que recebem esse nome pois a muscarina pode se combinar com esse grupo de receptores assim como a acetilcolina. A principal diferença entre os dois tipos de receptores é o modo de ação deles, enquanto os receptores muscarínicos (assim como os adrenérgicos) são acoplados à proteína G e segundos mensageiros, os receptores nicotínicos agem via canal iônico (aumentam a permeabilidade da membrana celular para determinado íon). A pequena quantidade de fibras pós-ganglionares simpáticas que liberam acetilcolina será desconsiderada nesse momento por ser apenas uma exceção. Efeitos Fisiológicos do SNA A maior parte da inervação autonômica é mista, isto é, as vísceras recebem tanto inervação simpática quanto parassimpática e, na maioria das vezes, elas exercem efeitos antagônicos. As exceções a essa regra expressa anteriormente são as glândulas sudoríparas, músculos eretores do pelo, músculo liso dos vasos sanguíneos, medula da adrenal e rins, sendo todas essas estruturas inervadas apenas pelo SNA simpático. A estrutura que apresenta inervação apenas parassimpática é a glândula lacrimal. Nos vasos sanguíneos existe o tônus simpático, que é uma ação basal do SNA simpático que mantém os vasos parcialmente contraídos. Em condições normais, o simpático está sempre emitindo estímulos para que os vasos sanguíneos (principalmente aqueles com receptores alfa) se mantenham parcialmente contraídos. Quando a secreção de noradrenalina aumenta, o tônus é aumentado e a constrição dos vasos aumenta, por outro lado, quando o simpático é inibido e a secreção de NA é reduzida, os vasos sanguíneos perdem o tônus basal e se tornam dilatados. Nesse conteúdo é importante lembrar dos dois tipos de receptores adrenérgicos, os receptores Alfa e os receptores Beta, pois a vasoconstrição e a vasodilatação quase nunca são sistêmicas, geralmente elas se limitam a vísceras com mais receptores Alfa ou Beta, dependendo da situação. Conclusão Para concluir, é importante lembrar que o sistema simpático geralmente responde com uma descarga em massa para uma resposta de alarme ou stress, que é a chamada reação ergotrópica cuja função é preparar o organismo para enfrentar uma condição estressante ou para fugir dela. A reação ergotrópica promove o aumento da PA, aumento do fluxo sanguíneo para músculos estriados, diminuição do fluxo sanguíneo para o trato gastrointestinal, aumento do metabolismo celular e da concentração de glicose sanguínea, atividade mental aumenta assim como a força muscular Por outro lado, o parassimpático é o sistema que promove a reação trofotrópica cuja função é apenas a manutenção da constância do meio interno. . Aula Prática SNA Introdução Para compreender o reflexo pupilar, deve-se revisar a anatomia básica do olho. A íris é a estrutura do olho formada por duas musculaturas lisas com uma abertura central (pupila). A musculatura circular em forma de esfíncter é chamada de m. circular da pupila, m. constritor da pupila ou m. esfíncter da pupila. Esse músculo regula a entrada da luz no olho e é inervado pelo SNA parassimpático (graças ao nervo oculomotor). O m. constritor se contrai (miose) toda vez que existe um estímulo de luz. O outro músculo intrínseco do olho é radial e é chamado de m. dilatador da pupila, m. radial da pupila ou m. meridional da pupila. Esse músculo é inervado pelo SNA simpático (graças ao gânglio cervical superior), o qual libera noradrenalina para realizar a dilatação (midríase) da pupila. Midríase O SNA parassimpático é predominante na regulação do diâmetro pupilar, uma vez que ele é responsável diretamente pela miose (é um mecanismo de proteção) e indiretamente pela midríase (por um mecanismo passivo). O SNA simpático vai agir apenas na execução da midríase em reações de alarme, fuga e stress, sendo esse um processo ativo de dilatação da pupila estimulado pela noradrenalina principalmente. Para entender melhor a midríase realizada de forma passiva, deve-se pensar num indivíduo entrando em um ambiente de pouca luz, onde a midríase é necessária para a captação da maior quantidade de estímulos luminosos possíveis. O SNA parassimpático será menos estimulado e, pela sua menor estimulação ao músculo circular da pupila, ele relaxa e a midríase, de um modo passivo, acontece. *Perceba que não há ação do m. radial da pupila nessa situação Para a realização da midríase por estímulos simpáticos, a medula espinal receberá estímulos e enviará comandos que percorrem o neurônio pré-ganglionar, cadeia paravertebral e neurônio pós-ganglionar, o qual ascende pelo pescoço e chega no m. radial da pupila, onde libera noradrenalina e estimula a midríase. Miose A retina é a estrutura responsável por receber e converter os estímulos luminoso em estímulos elétricos/ nervosos (processo chamado de transdução), graças aos fotorreceptores. Os estímulos nervosos percorrerão o nervo óptico (NC 2) que é sensorial. O NC2 apresenta várias fibras que, em determinado ponto, se dividem em fibras homo e heterolaterais, isto é, que se encaminham para o mesmo lado e para o lado contrário do nervo de onde partiram. No ponto de cruzamento das fibras heterolaterais forma-se o chamado quiasma óptico e a partir dele as fibras passam a ser chamadas de trato óptico. Os tratos ópticos se encaminham para o núcleo pré-tectal/ núcleo do tecto, localizado no mesencéfalo, o qual faz sinapse com o núcleo do nervo oculomotor, estimulando o nervo oculomotor (NC 3), que é um dos 4 nervos cranianos que compõe a porção craniana do SNA parassimpático. Existe um gânglio entre o NC3 e o m. circular, o qual é chamado de gânglio ciliar e é onde acontece a sinapse do neurônio pré-ganglionar (NC3) com o neurônio pós-ganglionar, o qual libera acetilcolina no m. circular da pupila induzindo a miose. Reflexos Pupilares São basicamente dois, o reflexo fotomotor direto e o indireto (também chamado de consensual). O reflexo fotomotor direto é a a miose de uma pupila causada pela estimulação luminosa do olho ao qual ela pertence, por exemplo é quando a pupila esquerda se contrai quando se estimula com luz o olho esquerdo. O reflexo fotomotor indireto é aquele onde há a miose de ambas as pupilas quando somente um olho é estimulado e existe algum objeto impedindo a chegada do estímulo luminoso no outro olho. Por exemplo, esse reflexo acontece quando se estimula o olho esquerdo e a pupila direita sofre miose. Esse processo acontece pela existência das fibras heterolaterais do nervo óptico, dessa forma, estímulos luminosos que chegam em um olho sempre chegarão para os dois núcleos pré-tectais, com isso ambos os nervos oculomotores serão estimulados e estimularão a miose em ambos os olhos . Alterações nos Reflexos Quando um órgão é inervado por ambos os componentes do SNA, pode-se ter situações em que um dos componentes vai atuar de forma predominante. Em condições de morte encefálica, por exemplo, não há atividade elétrica no encéfalo, então o nervo oculomotor perde sua atividade e somente os reflexos medulares acontecerão, dessa forma há uma midríase permanente. *Anisocoria é a condição em que há tamanhos diferentes das pupilas