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Unidade I FISIOLOGIA DO SISTEMA REGULADOR Professora: Marília Lima Nutricionista CRN6: 26287 Conteúdo da Unidade I Bloco 1 – Introdução ao sistema nervoso. Bloco 2 – Fisiologia do sistema nervoso I – células. Bloco 3 – Fisiologia do sistema nervoso II – potencial de membrana. Bloco 4 – Fisiologia do sistema nervoso III – sinapses, neurotransmissores, modalidades sensoriais. Introdução ao sistema nervoso Participa de processos cognitivos complexos e de ações de controle que podem ser executadas. Milhões de informações por minuto provenientes de diferentes órgãos e nervos sensoriais – integração – resposta. Sistema Nervoso Central (SNC) – encéfalo e medula espinhal Integram e correlacionam informações (pensamentos, emoções, memórias). Estimulam a contração de músculos e secreção glandular. Sistema Nervoso Periférico (SNP) Nervos cranianos e ramos. Nervos espinhais e ramos. Gânglios e receptores sensoriais. SNC e SNP – divisão anatômica Cérebro. Tronco encefálico (bulbo e ponte). Medula espinhal. Cerebelo. Figura: SNC Fonte: TORTORA; DERRICKSON, 2010 Classificação funcional do sistema nervoso : Sistema Nervoso Somático (SNS): controla as funções voluntárias. Controla a musculatura esquelética, que é responsável pela nossa locomoção e por movimentos voluntárias. Produz respostas ao ambiente externo que podem ser controladas conscientemente; É dividido em duas partes: Aferente: sensitivo, que leva as informações aos sistema nervoso central; Eferente: motor, que traz as respostas voluntarias aos órgãos efetores. Sistema Nervoso Autônomo (SNA): responsável por movimentos involuntários. Nem sempre as respostas do nossos organismo ao ambiente são controladas; Fazem parte dessa a musculatura lisa, assim como aquelas que levam impulsos nervosos as glândulas e á musculatura cardíaca; O SNA coordena as funções da vida vegetativa, que buscam manter a homeostase do organismos; Classificação funcional do sistema nervoso : A maioria dos órgãos que são regulados por esse sistema recebe dois tipos de nervos: um que ira estimular as suas funções e outro ira inibi-las. O SNA é dividido em Simpático e parassimpático. Classificação funcional do sistema nervoso : Substância branca: Grupos de axônios mielínicos. Constitui as vias de comunicação entre o SNC e os locais externos ao SNC Substância cinzenta Corpos celulares e dendritos, feixes de axônios amielínicos. É o local de recepção e de integração de informações e respostas. Figura: medula espinhal Fonte: JUNQUEIRA; CARNEIRO, 2004 Figura: cérebro Fonte: TORTORA; DERRICKSON, 2010 Meninges Couro cabeludo Osso do crânio Dura-máter Sangue venoso Aracnoide-máter Espaço subaracnoideo do encéfalo Pia-máter Encéfalo Figura: meninges Fonte: NETTER, 2008 Meninges: Dura – máter: responsável por manter o liquido cefalorraquidiano junto com a medula espinhal; Liquido cefalorraquidiano: é um liquido claro, incolor, com função de manutenção de um ambiente constante e controlado para proteção das células estruturais de toxinas endógenas exógenas. Aracnoide-máter: é uma membrana sem vascularização que se divide em 2 partes: uma em contato com dura-máter e sob a forma de membrana e a outra formada por traves que conecta a aracnoide com a pia-máter. Pia – máter: é extremante vascularizada e encontra-se aderida ao tecido nervoso, contudo não está em contato com as células ou fibras nervosas. Meninges: Meninges Membranas de tecido conjuntivo. Proteção e sustentação para o SNC. Espaço subaracnoideo: Entre aracnoide e pia- máter. Preenchido pelo líquido cerebroespinhal (líquor ou líquido cefalorraquidiano). Plexo coroide (células ependimárias especializadas): produção do líquor. Figura: meninges Fonte: NETTER, 2008 Barreira hematoencefálica Fica entre o sangue capilar e o liquido intersticial do cérebro e é constituída pelas celular endoteliais dos capilares, que interagem com projeções dos astrócitos da glia. Está barreia inibe a entrada de toxinas e de outras substâncias no encéfalo. Substâncias com alta lipossolubilidade atravessam a membrana plasmática: Barbitúricos, nicotina, cafeína, álcool. Substâncias que não dissolvem bem nos lipídios: Glicose e outros substratos – proteínas de transporte – rapidez de passagem. Divisão sensorial do sistema nervoso Receptores sensoriais. Reação cerebral imediata ou memorização (por minutos, semanas, anos), determinando uma reação na data futura. Figura: divisão sensorial do SNC Fonte: GUYTON; HALL, 2006 Divisão motora do sistema nervoso Controle mm esquelético: Medula espinhal. Formação da substância reticular bulbar, ponte e mesencéfalo. Gânglios da base. Cerebelo. Córtex motor. Efetores. Estruturas anatômicas que executam as funções. Músculos e glândulas. Figura: divisão motora do SNC Fonte: GUYTON; HALL, 2006 Interatividade Sobre a barreira hematoencefálica é correto o que se afirma em: III. Há a presença de células ependimárias especializadas localizadas no plexo coroide e que produzem o líquor. Permite a passagem de substâncias com alta solubilidade em água. O álcool ultrapassa facilmente, levando à depressão no sistema nervoso central proporcional à dose consumida. I e II estão corretas. I e III estão corretas. II e III estão corretas. Todas estão corretas. Todas estão incorretas. Resposta Sobre a barreira hematoencefálica é correto o que se afirma em: III. Há a presença de células ependimárias especializadas localizadas no plexo coroide e que produzem o líquor. Permite a passagem de substâncias com alta solubilidade em água. O álcool ultrapassa facilmente, levando à depressão no sistema nervoso central proporcional à dose consumida. I e II estão corretas. I e III estão corretas. II e III estão corretas. Todas estão corretas. Todas estão incorretas. Neurônios: O sistema nervoso central é constituído por centenas de bilhões de neurônios que se conectam, funcionando como uma extensa comunicação, com a presença de receptores capazes de receber referências internas e externas, que são transmitidas e processadas, para que seja encaminhada a resposta aos órgãos denominados efetores, que realizam as ações necessárias. Os neurônios são as células funcionais e as células presentes na neuroglia, também chamadas de células da glia, que executam a sustentação e nutrição no tecido nervoso; Os impulsos nervosos podem percorrer grandes distâncias em uma velocidade que varia entre 0,5 a 130 metros por segundo; Neurônios: (GUYTON; HALL, 2006; TORTORA; DERRICKSON, 2010; WIDMAIER; RAFF; STRANG, 2013). Os neurônios são constituídos pelo corpo celular (pericário ou soma), dendritos e axônio. (GUYTON; HALL, 2006; TORTORA; DERRICKSON, 2010; WIDMAIER; RAFF; STRANG, 2013). Observação: O corpo celular pode assumir diferentes formatos, sendo normalmente esféricos no SNP e poligonais no SNC. Neurônios: Estrutura do neurônio – unidade básica Dendritos: São responsáveis pela recepção e integração de impulsos. Possuem uma pequena dilatação, que chamamos de espinhas ou gêmulas, que permitem o processamento de sinais. (GUYTON; HALL, 2006; WIDMAIER; RAFF; STRANG, 2013). Axônio Cada neurônio possui apenas 1 axônio. Denominado algumas vezes de fibra nervosa. Axônio – transporte Pode emitir ramos denominados de colaterais. Termina em um terminal axônico: Responsável pela liberação de neurotransmissores. Figura: transporte no axônio Fonte: WIDMAIER, E. P.; RAFF, H.; STRANG, K. T., 2013 Classificação funcional: Funcionalmente podemos encontrar: Neurônios sensoriais (aferentes – a = direção), que conduzem a informação proveniente de estímulos externos ou internos do organismo ao SNC; Neurônios motores ou motoneurônios (eferentes – e = para longe de), que transmitem a resposta a músculos e glândulas. Outro grupo são os interneurônios, que apenas estão presentes no SNC e são intermediários entre os neurônios sensoriais e motores, possuindo uma função integrativa (neurônios de associação). GUYTON; HALL, 2006;TORTORA; DERRICKSON, 2010; WIDMAIER; RAFF; STRANG, 2013). Corpo celular/SOMA Núcleo: esférico.. Mitocôndrias. Ribossomos. Glia Corpúsculos de Nissl (retículo endoplasmático rugoso) Núcleo Figura: corpo celular do neurônio Fonte: JUNQUEIRA; CARNEIRO, 2004 Células da Glia/neuroglia Oligodendrócitos. Células de Schwann. Astrócitos. Células ependimárias. Microglia. Figura: neuroglia Fonte: WIDMAIER, E.P.; RAFF, H.; STRANG, K.T., 2013 Pequenas e alongadas. Prolongamentos curtos e irregulares. Fagocitárias (sistema mononuclear fagocitário no SNC). Microglia Astrócito Regulação do líquido extracelular no SNC. Estimula a formação de junções de oclusão – células da parede dos capilares – barreira hematoencefálica. Sustentação – nutrição. Fatores de crescimento – estimulam crescimento neuronal. Figura: astrócitos Fonte: JUNQUEIRA; CARNEIRO, 2004 Células ependimárias As células ependimárias são células de revestimento dos ventrículos cerebrais e do canal da medula. Quando especializadas, participam da regulação da produção e do fluxo do líquido cefalorraquidiano Oligodendrócitos Formação e manutenção da bainha de mielina no SNC. Figura: oligodendrócito Fonte: JUNQUEIRA; CARNEIRO, 2004 Figura: oligodendrócito Fonte: WIDMAIER, E. P.; RAFF, H.; STRANG, K. T., 2013 Células de Schwann Produzem a bainha de mielina ao redor do axônio do SNP. Em torno de um único axônio. Figura: células de Schwann Fonte: JUNQUEIRA; CARNEIRO, 2004 Locais onde a bainha de mielina se interrompe; Os internódulos são os intervalos em dois nódulos Nódulos de Ranvier (TORTORA; DERRICKSON, 2010; WIDMAIER; RAFF; STRANG, 2013).. Impulsos nervosos Pequenas correntes elétricas passando ao longo dos neurônios. Resultam do movimento de íons (partículas carregadas eletricamente) para dentro e fora dos neurônios através da membrana plasmática. Figura: sinapses Fonte: WIDMAIER, E. P.; RAFF, H.; STRANG, K. T., 2013 Interatividade A bainha de mielina é considerada um isolante elétrico, permitindo que o impulso nervoso tenha maior velocidade nas fibras denominadas de mielínicas. A produção da bainha de mielina no sistema nervoso central e periférico é realizada, respectivamente, pelas células denominadas de: Astrócitos e microglia. Microglia e células de Schwann. Oligodendrócitos e células ependimárias. Células de Schwann e astrócitos. Oligodendrócitos e células de Schwann. Resposta A bainha de mielina é considerada um isolante elétrico, permitindo que o impulso nervoso tenha maior velocidade nas fibras denominadas de mielínicas. A produção da bainha de mielina no sistema nervoso central e periférico é realizada, respectivamente, pelas células denominadas de: Astrócitos e microglia. Microglia e células de Schwann. Oligodendrócitos e células ependimárias. Células de Schwann e astrócitos. Oligodendrócitos e células de Schwann. Potenciais da membrana Potencial da membrana em repouso: Diferença de potencial de membrana entre 2 potenciais – repouso. Células excitáveis (nervosas e musculares). Entre –70 a –80mV. Extra Intra Carga Positiva 15 X mais Na+ Carga Negativa 30 X K+ Figura: potencial intracelular Fonte: WIDMAIER, E. P.; RAFF, H.; STRANG, K. T., 2013 Excitabilidade Capacidade da célula nervosa responder a estímulos e converter em impulsos nervosos. Estímulos: Estímulo supralimiar. ( mais forte que o limiar, é capaz de levar a formação do potencial de ação) Estímulo limiar (suficiente para fazer com que ocorra a passagem da informação no neurônio). Estímulo sublimiar( insuficiente, inferior ) Efeito cumulativo – podem iniciar um impulso nervoso. Figura: sinapses Fonte: WIDMAIER, E. P.; RAFF, H.; STRANG, K. T., 2013 Potenciais de membrana Potencial de Ação (PA) ou impulso. Despolarização: Processo em que torna o potencial de membrana menos negativo (rápida abertura canais de Na+). Repolarização: Recuperação do potencial de membrana em repouso (abertura lenta canais de K+ e fechamento dos canais de Na+). Figura: propagação do potencial de ação Fonte: WIDMAIER, E. P.; RAFF, H.; STRANG, K. T., 2013 Corrente de entrada Fluxo de carga positiva para dentro da célula – despolarização. Ex.: fluxo de entrada de Na+ durante a fase ascendente do potencial de ação. Corrente de saída Fluxo de carga positiva para fora da célula – hiperpolarização. Ex.: fluxo de K+ para fora da célula durante a fase de repolarização. Figura: canais iônicos Fonte: WIDMAIER, E. P.; RAFF, H.; STRANG, K. T., 2013 Figura: gráfico do potencial de ação do neurônio Fonte: TORTORA; DERRICKSON, 2010 Características do potencial de ação Modo de ação idêntico. Gerado em qualquer ponto da membrana. Resposta do tudo ou nada. Fatores que determinam a velocidade de propagação do impulso nervoso Temperatura: Aquecidas – alta velocidade de condução. Resfriadas – velocidades menores. Diâmetro das fibras: Maiores diâmetros mais rápidos que menor diâmetro. Presença ou ausência de mielina. Condução do impulso Condução contínua ou ponto a ponto Fibras nervosas e axônios amielínicos. Despolarização passo a passo. Figuras: condução do impulso Fonte: TORTORA; DERRICKSON, 2010 Condução saltatória Axônios mielínicos. Condução e respostas rápidas. Condução saltatória – fibras mielínicas Canais de K+ não ilustrados. Figura: condução saltatória Fonte: WIDMAIER, E. P.; RAFF, H.; STRANG, K.T., 2013 Diferenças na condução do impulso pelo diâmetro de fibras Axônios de maior diâmetro (5 a 20 µm)- A Axônios de diâmetro (2 a 3 µm)- B Axônios de menor diâmetro (0,5 a 1,5 µm)- C Axônios Todos mielinizados Mielinizados Amielínicos Período refratário absoluto Pequeno Um pouco maior Maior Velocidade do impulso 12 a 130 m/s (43 a 450 km/h) 15 m/s (51 km/h) 0,5 a 2 m/s (1,6 a 6,4 km/h) Localização Sensoriais (tato, pressão, posição articular, sensação térmica) e motoras para músculo esquelético Sensoriais e de vísceras; motores do SNA, gânglios do SNAutonômo Alguns impulsos sensoriais da pele e vísceras. Fibras motoras autonômicas para estimular coração, mm liso, glândulas Período refratário Período de tempo em que o neurônio não pode gerar outro potencial de ação. Axônios com maior diâmetro: período refratário curto (0,4 m/s). Período refratário absoluto Não pode ser iniciado um 2º potencial de ação mesmo que o estímulo seja intenso. Período refratário relativo Intervalo de tempo em que um 2º potencial de ação pode ser gerado. Somente por estímulos supralimiares (maiores que o limiar). Sinapses do SNC Transmissão dos potenciais de ação (impulsos nervosos). Propagação por uma sucessão de neurônios. Impulso pode ser: Bloqueado na transmissão. Transformado em impulso único ou repetitivo. Pode ser integrado a impulsos de outros neurônios. Figura: sinapses Fonte: WIDMAIER, E. P.; RAFF, H.; STRANG, K. T., 2013 Tipos de sinapses Axosomática Entre axônio e corpo celular. Axo-dendrítica Com um dendrito. Axo-axônica Entre 2 axônios. Figura: tipos de sinapses Fonte: WIDMAIER, E. P.; RAFF, H.; STRANG, K. T., 2013 Figura: tipos de sinapses Fonte: JUNQUEIRA; CARNEIRO, 2004 SINAPSE Excitatório (PPSE) Inibitório (PPSI) Despolarização da célula pós-sináptica Hiperpolarização da célula pós-sináptica Inibição pré-sináptica: substância inibitória liberada sobre os terminais pré-sinápticos antes do neurônio pós- sináptico (comum GABA – ácido gama amino butírico) POTENCIAL PÓS- SINÁPTICO Fonte: http://book.myhistology.com/basic- histo/9.%20Nerve%20Tissue%20and %20the%20Nervous%20System_files .html SINAPSE ELÉTRICA QUÍMICA Transmissão elétrica Junções tipo GAP Condução muito rápida Bidirecional Neurotransmissor no terminal pré-sináptico – receptores no terminal pós-sináptico Neurônios muito próximos, mas não se tocam Unidirecional SNC Músculo liso visceral Músculo cardíaco Embrião em desenvolvimento Sinapse química Neurotransmissor (liberado do terminalpré- sináptico – receptores no terminal pós-sináptico). Sinapses químicas: unidirecional. Figura: sinapse química Fonte: JUNQUEIRA; CARNEIRO, 2004 Figura: sinapse química Fonte: WIDMAIER, E. P.; RAFF, H.; STRANG, K. T., 2013 Sinapse química Neurônio pré-sináptico. Neurônio pós-sináptico. Fenda sináptica. Botões terminais (bulbos sinápticos terminais) – terminações dos axônios. Receptores. Figura: sinapse química Fonte: TORTORA; DERRICKSON, 2010 Interatividade Sobre os diferentes eventos que ocorrem no neurônio durante a transmissão do impulso é correto apenas o que se afirma em: III. O potencial de ação ocorre devido a um estímulo limiar que pode ser gerado em qualquer ponto da membrana. No período refratário relativo, um estímulo supralimiar gera um potencial de ação. O processo de despolarização torna o potencial de membrana menos negativo. I e II estão corretas. II e III estão corretas. I e III estão corretas. Todas estão corretas. Todas estão incorretas. Resposta Sobre os diferentes eventos que ocorrem no neurônio durante a transmissão do impulso é correto apenas o que se afirma em: III. O potencial de ação ocorre devido a um estímulo limiar que pode ser gerado em qualquer ponto da membrana. No período refratário relativo, um estímulo supralimiar gera um potencial de ação. O processo de despolarização torna o potencial de membrana menos negativo. I e II estão corretas. II e III estão corretas. I e III estão corretas. Todas estão corretas. Todas estão incorretas. Sinapse química Variação do potencial de ação da célula pós-sináptica depende da natureza do neurotransmissor liberado pelo terminal pré-sináptico. Excitatória Inibitória Neurotransmissor excitatório Neurotrasmissor inibitório Despolarização da célula pós-sináptica Hiperpolarização da célula pós-sináptica Sinapse química – junção neuromuscular Motoneurônios: Inervam as fibras musculares. Unidades motoras: Compreendem um único motoneurônio e as fibras musculares que inervam. Variam de tamanho. Único motoneurônio pode ativar poucas ou milhares de fibras musculares. QUÍMICA 3-40 aas interligados. Numerosos no SNC/SNP. Ação lenta e prolongada (dias/meses/anos). Liberados em pequenas quantidades com maior potência. Neuropeptídeos Agonista imita efeitos Moléculas pequenas de ação rápida Antagonista bloqueia a ação Respostas mais agudas do SN: Sinais sensoriais para o encéfalo. Sinais motores do encéfalo para os músculos. Neurotransmissores Neurotransmissores Moléculas pequenas de ação rápida Acetilcolina (Ach) (classe I) Aminas biogênicas (classe II) Gases (classe IV) Aminoácidos (classe III) Acetilcolina (Ach) – classe I Importante na junção neuromuscular (SNP). Liberada por neurônios colinérgicos. Destruída pela enzima acetilcolinesterase. Receptores: Nicotínicos (estimulado pela nicotina também). Respondem a Ach e nicotina. Presentes na junção neuromuscular e no cérebro (comportamento, atenção, aprendizado e memória). Nas terminações pré-sinápticas das vias de recompensa do cérebro. Muscarínicos (também pela muscarina – veneno de cogumelo). Encéfalo e inervação periférica para glândulas e órgãos. Antagonista – atropina. Moléculas pequenas de ação rápida Aminas biogênicas (classe II) Serotonina Produzida a partir do triptofano (aa essencial). Encéfalo e medula espinhal 16 tipos de receptores. Efeito excitatório no controle de mm. Efeito inibitório nas vias da dor, percepção sensorial. Baixa atividade no sono e alta na vigília. Regulação na ingestão de alimento. Estados emocionais (humor e ansiedade). Encéfalo, tronco encefálico e medula espinhal. Pequena quantidade. Funções: Consciência. Humor. Motivação. Atenção dirigida. Movimento. Regulação da pressão arterial e liberação de hormônios. Catecolaminas Dopamina. Norepinefrina. Epinefrina. Neurotransmissores Norepinefrina, epinefrina e dopamina Precursor comum das catecolaminas: Tirosina. Tirosina L-Dopa Tirosina hidroxilase Dopamina Dopa descarboxilase Dopamina ß hidroxilase Norepinefrina Epinefrina Feniletanolamina-N-metilransferase PNMT (norepinefrina metilada) Moléculas pequenas de ação rápida Gases (classe IV) Aminoácidos (classe III) GABA (ácido gama aminobutírico): Principal neurotransmissor inibitório. Receptor pós: hiperpolarização. Sinapses: alvo do etanol (depressão SNC). Agonista do GABA é o diazepam (reduz ansiedade, diminui a convulsão e induz o sono). Outros aminoácidos: Glutamato – excitatório. Glicina – inibitório. Purinas. Óxido nítrico. Ação breve. Aprendizado. Memória. Modulação sensorial e motora. Neurotransmissores Opiáceos (morfina, codeína) – ação nos mesmos receptores dos opioides: Poderosos analgésicos (alívio da dor sem perda da consciência). Opioides endógenos: Importante papel na regulação da dor, regulação do humor, emoção, papel no comportamento da ingestão de alimentos e água. Opioides endógenos Dinorfinas Encefalinas Betaendorfina Neuropeptídeos Suprime liberação da substância p Neuropeptídeos Aumento da percepção da dor (medula, encéfalo, neurônios sensoriais). Substância P Encefalinas Dinorfinas (peptídeos opioides) Endorfinas (peptídeos opioides) Memória. Aprendizado. Atividade sexual. Controle da temperatura corporal. Controle da dor. Registro das emoções. Bloqueia liberação da substância p Neurotransmissores Sensações somáticas Originadas pela estimulação de receptores sensoriais localizados na pele ou camada subcutânea (mucosa boca, vagina, ânus, músculos, tendões, articulações, ouvido interno). Distribuição desigual dos receptores (ex.: mais alta densidade, ponta da língua, lábios e ponta dos dedos). Sensações cutâneas: Estimulação da superfície da pele. Modalidades sensoriais 2 classes: Sentidos gerais: Sentidos somáticos. Sensações táteis (tato, pressão e vibração). Sensações térmicas (calor e frio). Sensações dolorosas. Sensações proprioceptivas (percepção de posição de articulações e músculos e movimentos dos membros e cabeça). Sentidos viscerais. Condição de órgãos internos. Modalidades sensoriais Sentidos especiais: Olfato. Paladar. Visão. Audição. Equilíbrio. Somação Espacial Quantidade progressivamente maior de fibras. Aumento da intensidade do sinal. Temporal Aumento dos potenciais de ação. Intensidades crescentes em uma única fibra. Figura: somação Fonte: GUYTON; HALL, 2011 Adaptação dos receptores Diminuição da frequência de impulsos Cessam os impulsos ADAPTAÇÃO Rápida ou lenta Estímulo sensorial contínuo Característica: Todos os receptores sensoriais se adaptam parcial ou completamente a qualquer estímulo constante depois de um certo período de tempo. Resposta inicial Alta frequência de impulsos Adaptação dos receptores Adaptação rápida (fásicos) Estímulos definidos. Receptores de pressão, tato, olfato. Detectam alterações de intensidade do estímulo. Adaptação lenta (tônicos) Receptor da dor, posição do corpo, composição química do sangue. Duração do impulso ao SNC enquanto durar o estímulo – muitos minutos ou horas. Interatividade A passagem do impulso nervoso na maioria dos neurônios ocorre pela liberação de neurotransmissores. Essa sinapse é denominada de: Elétrica. Química. Eletroquímica. Fásica. Tônica. Resposta A passagem do impulso nervoso na maioria dos neurônios ocorre pela liberação de neurotransmissores. Essa sinapse é denominada de: Elétrica. Química. Eletroquímica. Fásica. Tônica. ATÉ A PRÓXIMA!
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