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CIÊNCIAS FISIOLÓGICAS • O sistema nervoso representa uma rede de comunicações e controle que permite que o organismo interaja com o seu ambiente (externo e interno). • O sistema nervoso pode ser dividido nas áreas central e periférica, e cada uma delas apresenta subdivisões. • O sistema nervoso periférico (SNP) representa interface entre o meio ambiente e o sistema nervoso central (SNC). Ele inclui os neurônios sensitivos (ou aferentes primários), neurônios motores somáticos e neurônios motores autônomos. SISTEMA NERVOSO PROCESSAMENTO DAS INFORMAÇÕES 1. Transmissão da informação pelas redes neuronais 2. Transformação da informação por meio da recombinação com outras informações (integração neuronal) 3. Percepção da informação sensorial 4. Armazenamento e recuperação da informação (memória) 5. Planejamento e implementação de comandos motores 6. Processos de pensamento e conscientização 7. Aprendizado 8. Emoção e motivação • As funções gerais do sistema nervoso incluem a detecção sensorial, o processamento das informações e a expressão do comportamento. 5 FUNÇÕES BÁSICAS • Função Integradora => Coordenação das funções do vários órgãos (↑Pressão arterial→↑Filtração Renal e ↓Freq. Respiratória, etc...) • Função Sensorial => Sensações gerais e especiais. • Função Motora => Contrações musculares voluntárias ou Involuntárias • Função Adaptativa => Adaptação do animal ao meio ambiente (sudorese, calafrio) • PRINCIPAIS TIPOS CELULARES • OS NEURÔNIOS (células nervosas): anatômica e fisiologicamente especializados para a comunicação e sinalização, e essas propriedades são fundamentais para o funcionamento do sistema nervoso. • A NEURÓGLIA (“cola nervosa”): as células da neuróglia são caracterizadas como: a) células de suporte que sustentam metabólica e fisicamente os neurônios, b) isolam os neurônios uns dos outros c) ajudam a manter o meio interno do sistema nervoso. Astrócitos Neurônio do hipocampo TIPOS DE CÉLULAS NERVOSAS 8 Células da Glia • A neuróglia, ou células de suporte, engloba os principais elementos celulares não-neurais do sistema nervoso • Também chamadas de neuróglia • Menores que os neurônios • Mais numerosas • Várias funções: 9 Funções da neuróglia • Sustentação do tecido • Produção de mielina • Remoção de excretas • Fornecimento de substancias nutritivas aos neurônios • Fagocitose de restos celulares • Isolamento dos neurônios CÉLULAS DA NEUROGLIA • Sistema Nervoso Central (SNC) – astrócitos, oligodendrócitos, micróglia e céls ependimais. • Sistema Nervoso Periférico (SNP): células de Schwann e células satélites. • As células da micróglia e do epêndima também são consideradas células gliais centrais. SNC TIPOS DE CÉLULAS DA GLIA Os astrócitos ajudam a regular o microambiente do SNC. Seus processos entram em contato com os neurônios e cercam grupos de terminações sinápticas, isolando-as de sinapses adjacentes e do espaço extracelular geral. • Os astrócitos têm podócitos que entram em contato com os capilares e tecido conjuntivo na superfície do SNC, a pia- máter. • Participam da medição da entrada de substâncias no SNC. • Captam íons K+ e neurotransmissores, que são metabolizados, biodegradados ou reciclados. • Seu citoplasma contém filamentos gliais que fornecem suporte mecânico para o tecido do SNC. Após lesão, os podócitos dos astrócitos que contêm esses elementos se hipertrofiam e formam “cicatriz” glial. OLIGODENDRÓCITOS • Muitos axônios são cercados por capa de mielina, que é formada pelo enrolamento em espiral de diversas camadas de membrana da célula glial. • No SNC, os axônios mielinizados são envolvidos pela membrana dos oligodendrócitos e os axônios não-mielinizados não o são. No SNP, os axônios não-mielinizados são isolados pelas células de Schwann . OLIGODENDRÓCITOS (SNC) OUTRAS CÉLULAS • Células satélites: encapsulam as células dos gânglios das raízes dorsais e dos nervos cranianos, regulando seu microambiente de modo semelhante dos astrócitos. • Células da Micróglia: são células fagocitárias latentes. Quando o SNC é danificado, a micróglia ajuda a remover os produtos celulares produzidos pela lesão. • Células Ependimárias: formam o epitélio que reveste os espaços ventriculares do cérebro, que contêm o LCE. A maior parte do líquido cerebrospinal é secretada por células ependimais. NEURÔNIO NEURÔNIO CLASSIFICAÇÃO NEURÔNIO • O neurônio é a unidade funcional do sistema nervoso. • os circuitos neurais são formados por neurônios conectados sinapticamente. • A atividade neuronal é codificada por sequências de potenciais de ação propagados ao longo dos axônios nos circuitos neuronais. • A informação codificada é transportada de um neurônio para outro por meio da transmissão sináptica. • Na transmissão sináptica, os potenciais de ação que chegam à terminação pré-sináptica levam à liberação de um neurotransmissor químico. • O neurotransmissor pode excitar ou inibir a atividade da célula pós-sináptica ou influenciar a ação de outras terminações axônicas. NEURÔNIO Transporte Axônico • Os axônios são muito extensos para permitir o movimento eficiente de substâncias do soma para as terminações sinápticas por difusão simples. • Os componentes da membrana e do citoplasma originados no aparelho biossintético do soma devem ser distribuídos para repor materiais secretados ou desativados ao longo do axônio e, especialmente, para os elementos das terminações pré-sinápticas. Transporte axonal (dentro do axônio) Direção do impulso nervoso 29 NEURÔNIO TIPOS DE NEURÔNIOS DENDRITOS CORPO CELULAR CORPO CELULAR CORPO CELULAR DENDRITOS Direção da condução AXÔNIO AXÔNIO AXÔNIO NEURÔNIO SENSORIAL NEURÔNIO ASSOCIATIVO NEURÔNIO MOTOR 31 Quanto à velocidade de condução TIPO A => Grande calibre mielinizadas. Alfa => proprioceptores dos músculos esqueléticos Beta => mecanorreceptores da pele (Tato) Gama => dor e frio TIPO B => Médio calibre - pré-ganglionares do SNA. TIPO C => Pequeno calibre - pós-ganglionares do SNA. NEURÔNIO Quanto maior o calibre.......... Maior a velocidade de condução POTENCIAL DE AÇÃO O potencial de ação é a alteração rápida, do tipo tudo-ou-nada, do potencial de membrana, seguida por retorno ao potencial da membrana. POTENCIAL DE AÇÃO ● A base dos potenciais de ação são os canais iônicos, controlados pela voltagem, presentes na membrana plasmática. ● O potencial de ação é propagado com a mesma forma e amplitude ao longo de todo o axônio. ● Os potenciais de ação, em geral, são iniciados no segmento inicial do axônio. ● O potencial de ação é a base da capacidade de transportar sinais das células nervosas. ● Os padrões dos potenciais de ação conduzidos codificam a informação transmitida pelas células nervosas. • Todas as células, incluindo os neurônios, têm potencial de repouso, tipicamente, em torno de –70 mV. • Uma das características dos neurônios é a sua capacidade de alterar seu potencial de ação rapidamente, em resposta a estímulo, com o potencial de ação sendo sua resposta mais significativa. POTENCIAL DE MEMBRANA Condução do impulso nervoso SISTEMA NERVOSOPROPRIEDADE DO IMPULSO NERVOSO - OBEDECE À LEI DO “TUDO OU NADA” Estímulo deve atingir uma intensidade mínima (limiar de excitação da fibra nervosa) para gerar o potencial de ação. Se a Intensidade do ou estímulo for sublimiar => não ocorre o impulso Intensidade do estímulo for limiar ou supralimiar ocorre o impulso sempre de mesma intensidade LEI DO “TUDO OU NADA” Condução do impulso nervoso Sentido: dendrito → corpo celular → axônio Estado de repouso: neurônio polarizado Alta [ ] de Na+ e baixa [ ] de k+ no meio extracelular Baixa [ ] de Na+ e alta [ ] de k+ dentro do axônio Na+ K+ Na presença de estímulo – despolarização da membrana, aumento de permeabilidade da membrana pelo Na+ e entrada deste no axônio Na+ K+ - - -- - - - - - - - + + + + + + + + - - - - - - - - + + + + + + + + - - - - - - - - - - + + + + + + + + + + + + + + - - - - - - - - - - + + + + + + Condução do impulso nervoso Re-polarização da membrana: aumento de permeabilidade da membrana pelo K+ e saída deste no axônio Na+ K+ - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + Condução do impulso nervoso Bomba de Na+/K + /ATPase restabelece as concentrações de Na + e K + dentro e fora do axônio após a passagem do impulso – transporte ativo (requer energia) Alta [ ] de Na+ e baixa [ ] de k+ no meio extracelular Baixa [ ] de Na+ e alta [ ] de k+ dentro do axônio Na+ K+ Condução do impulso nervoso Existe uma condução contínua e unidirecional... Condução do impulso nervoso 46 EVENTOS ELÉTRICOS NA CÉLULA NERVOSA POTENCIAL DE AÇÃO DESPOLARIZAÇÃO REPOLARIZAÇÃO HIPERPOLARIZAÇÃO Na+/K + /ATPase DESPOLARIZAÇÃO REPOLARIZAÇÃO HIPERPOLARIZAÇÃO Anestésicos • A geração de potenciais de ação é impedida por anestésicos locais como procaína (novocaína) e lidocaína (Xilocaína), porque esses medicamentos bloqueiam os canais de Na+ dependentes de voltagem, impedindo-os de abrir em resposta à despolarização. • Sem potenciais de ação, sinais graduados gerados em neurônios sensoriais - em resposta a lesões, por exemplo - não podem atingir o cérebro e dar origem à sensação de dor. ANTICONVULSIVANTES • Vários fármacos anticonvulsivantes diminuem excitabilidade de membrana mediante ação sobre canais de sódio voltagem-dependentes, ligando-se a esses em estado inativado (pós potencial de ação). Dessa forma, impedem retorno ao estado de repouso e diminuem o número de canais aptos para deflagrar novo potencial de ação. • Assim agem fenitoína, carbamazepina, oxcarbazepina, lamotrigina, lacosamida e, provavelmente, esse seja um dos mecanismos de ação do topiramato e valproato Período Refratário • Durante a maior parte do potencial de ação, a célula fica totalmente refratária (é incapaz de gerar um segundo potencial de ação, não importando a intensidade do estímulo). • Esse estado de ausência de resposta é chamado período refratário absoluto. Analise a figura a seguir, que mostra a variação do potencial de membrana durante a resposta "tudo ou nada" do neurônio a um estímulo eficaz. Analise as proposições com verdadeiro ou falso. ( ) Na fase 1, a membrana celular apresenta uma maior permeabilidade ao K+, tornando o meio intracelular mais negativo em relação ao meio extracelular. ( ) Na fase 2, a célula apresenta uma inversão de sua polaridade, sendo o interior da célula positivo em relação ao meio extracelular. ( ) A fase 3 corresponde ao momento de repolarização do neurônio, sendo este incapaz de responder a outro estímulo; por isso, esse momento é chamado de período refratário absoluto. ( ) Na fase 4, ocorre a redistribuição de íons através da membrana, sendo que, ativamente, o sódio é retirado e, ao mesmo tempo, ocorre entrada de potássio. ( ) Na fase 5, a célula alcançou seu nível de repouso; nesta fase, é mais difícil obter-se uma resposta a qualquer estímulo. F F V V V NODOS DE RANVIER Condução Saltatória: velocidade aumentada em 10x Importância do Potássio ( K+) ASPECTOS CLÍNICOS • Em algumas doenças, conhecidas como distúrbios da desmielinização, ocorre a deterioração da bainha de mielina. • Na esclerose múltipla, a desmielinização dispersa e progressiva, no SNC, resulta na perda do controle motor. • A neuropatia, comum em casos graves de diabetes melito, é causada pela desmielinização dos axônios periféricos. • Com a perda de mielina, o potencial de ação perde a amplitude, conforme é transmitido de um nodo de Ranvier para o próximo. • Se a desmielinização for muito acentuada, o potencial de ação pode chegar ao próximo nodo de Ranvier sem força suficiente para desencadear o potencial de ação, tornando o axônio incapaz de propagar potenciais de ação. 58 SINAPSE NEURONEURAL Vesículas sinápticas contém NEUROTRANSMISSORES. AXÔNIO DENDRITO • transmissão sináptica é o principal processo pelo qual os sinais elétricos são transferidos entre as células do sistema nervoso (ou entre neurônios e células musculares ou receptores sensoriais). • Existem duas principais classes de sinapses: elétrica e química. • Um neurônio comunica-se com outro através das sinapses. • Existem dois tipos: • A)Elétricas • B) Químicas As sinapses ` As sinapses elétricas ocorrem em locais especializados chamados junções. ` Elas formam canais que permitem que os íons passem diretamente do citoplasma de uma célula para o citoplasma da outra. ` As sinapses elétricas são rápidas (essencialmente, sem retardo sináptico) e bidirecionais (i. e., a corrente gerada em uma das células pode fluir através da junção comunicante para influenciar a outra célula). ` As propriedades das sinapses elétricas podem ser moduladas por diversos fatores, incluindo voltagem, pH intracelular e [Ca++] intracelular. Sinapses elétricas Sinapse elétrica ` A transmissão nas sinapses elétricas é muito rápida; assim, um potencial de ação no neurônio pré-sináptico, pode produzir quase que instantaneamente um potencial de ação no neurônio pós-sináptico. ` Sinapses elétricas no sistema nervoso central de mamíferos, são encontradas principalmente em locais especiais onde funções normais exigem que a atividade dos neurônios vizinhos seja altamente sincronizada. Sinapses elétricas • Ao contrário do que ocorre nas sinapses elétricas, nas sinapses químicas não existe comunicação direta entre o citoplasma das duas células. • As membranas celulares estão separadas pela fenda sináptica e as interações entre as células ocorrem por meio de intermediários químicos conhecidos como neurotransmissores. • Sinapses químicas são, em geral, unidirecionais e, assim, pode-se referir a elementos pré e pós-sinápticos. Sinapses químicas O sinal de entrada é transmitido quando um neurônio libera um neurotransmissor na fenda sináptica, o qual é detectado pelo segundo neurônio através da ativação de receptores situados do lado oposto ao sítio de liberação. Sinapses químicas a) Sinapse Elétrica Presença de mediadores químicos Controle e modulação da transmissão Lenta Sem mediadores químicos Nenhuma modulação Rápida COMPARAÇÃO DOS TIPOS DE SINAPSES b) Sinapse Química Sinapses químicas NEUROTRANSMISSORES Para que uma substância seja considerada um neurotransmissor, ela deve preencher vários critérios: • a substância deve demonstrar estar presente no terminal pré-sináptico e a célula deve ser capaz de sintetizá-la. • deve ser liberada durante a despolarização do terminal. • devem existir receptores específicos, na membrana pós-sináptica. • Mais de 100 substâncias foram identificadas como potenciais neurotransmissores. Essas substâncias podem ser subdivididas em três categorias principais: • moléculas pequenas, • peptídeos e • transmissores gasosos. NEUROTRANSMISSORES Neurotransmissores de Moléculas Pequenas • Acetilcolina: A acetilcolina é sintetizada, a partir da acetil-CoA e colina, pela enzima colina acetilcolinesterase, localizada no citoplasma de terminais pré-sinápticos colinérgicos. • Após sua síntese, a acetilcolina é concentrada em vesículas. • Depois de sua liberação, a ação da acetilcolina é terminada pela enzima acetilcolinesterase, muito concentrada na fenda sináptica. • Aminoácidos Os três mais importantes são: • O glutamato é o neurotransmissor presente na grande maioria das sinapses excitatórias no SNC. • O GABA e a glicina atuam como neurotransmissores inibidores no sistema nervoso. Neurotransmissores de Moléculas Pequenas Aminas Biogênicas Muitos dos neurotransmissores desta categoria podem ser conhecidos porque desempenham outras funções fora do sistemanervoso, frequentemente como hormônios. • Dopamina, • Norepinefrina(noradrenalina), • Epinefrina (adrenalina), • Serotonina (5-hidroxitriptamina [5-HT]) e • Histamina. Neurotransmissores de Moléculas Pequenas • Purinas O ATP tem o potencial de agir como transmissor nas sinapses dos sistemas nervosos periférico e central. • O ATP tem seus próprios receptores que são ligados a canais iônicos, mas também pode modificar a ação de outros NT com os quais é liberado, incluindo a norepinefrina, a serotonina, o glutamato, a dopamina e o GABA. • As células da glia também podem liberar ATP após estímulos. • Uma vez liberado, o ATP é clivado pelas ATPases e 5- nucleotidase à adenosina, que pode ser captada novamente pelo terminal pré-sináptico. Neurotransmissores de Moléculas Pequenas • Peptídeos Os peptídeos que atuam como NT são formados por cadeias de três a 40 aminoácidos. • são acondicionados nas vesículas sinápticas, sua liberação depende do Ca++ e eles se ligam a receptores específicos nos neurônios alvo. Neurotransmissores de Moléculas Pequenas • Peptídeos Opioides Os opiáceos são fármacos derivados do suco da papoula. Compostos que não são derivados da papoula, mas que exercem efeitos diretos por meio da ligação aos receptores de opioides, são chamados de opioides. • As três principais classes de peptídeos opioides endógenos incluem as encefalinas, endorfinas e dinorfinas: • As encefalinas são os opioides mais simples; são pentapeptídeos. • A dinorfina e as endorfinas são peptídeos mais longos Neurotransmissores Gasosos Os neurotransmissores gasosos não são armazenados nas vesículas sinápticas nem liberados por exocitose. • Eles são extremamente difusíveis e se difundem dos terminais sinápticos para as células vizinhas após sua síntese. • Não passam por degradação enzimática. • EX: O óxido nítrico (NO) e o monóxido de carbono (CO). • O NO é o transmissor nos motores inibidores do sistema nervoso entérico, músculo liso gastrointestinal e SNC. • A enzima NO sintetase catalisa a produção de NO. • Um dos modos de atuação do NO, como molécula de transdução de sinais inclui a regulação pela guanilil ciclase, a enzima que produz GMPc, o qual pode influenciar diversos processos celulares. 1) Receptor Ionotrópico O NT abre o canal iônico DIRETAMENTE Efeito rápido 2) Receptor Metabotrópico O NT abre o canal iônico INDIRETAMENTE - freqüentemente, presença de 2º mensageiro para modificar a excitabilidade do neurônio pós-sináptico Efeito mais demorado MECANISMOS DE AÇAO DOS NT Há dois tipos de receptores pós-sinápticos: Receptor ionontrópico EXEMPLO Acetil CoA Transportado de colina AChE Colina + Acetato Colina ACh Transportado de ACh 1 1 3 4 1. Etapas da biossíntese 2. Liberação do NT 3. Degradação enzimática do NT 4. Sítios receptores pós-sinápticos Onde as drogas podem agir? 2 Receptor pós-sinaptico FÁRMACOS • A ação de um fármaco sobre um sistema neuronal pode gerar respostas adaptativas secundárias. Com o aumento em liberação ou diminuição de recaptação de um transmissor, podem acontecer mecanismos compensatórios (inibição de síntese do transmissor, aumento na expressão do transportador ou redução da expressão de receptores). Isso explica a tolerância e dependência (com uso prolongado) e síndrome de abstinência (depois de retirada abrupta), e relacionados a psicofármacos como álcool, benzodiazepínicos, nicotina e opioides. • Podem ocorrer outros efeitos farmacológicos retardados provavelmente decorram de regulação de receptores e genes por moduladores e fatores tróficos, com consequentes modificações da plasticidade sináptica. Neurotransmissor Receptores Agonistas Antagonistas Acetilcolina Muscarínico Nicotínico Muscarina Nicotina Atropina Curare Receptor Nicotínico Ionotrópico Fibras musculares esqueléticas Abertura de canais de Na (despolarização) Receptor Muscarínico: Metabotrópico Fibras musculares cardíacas - abertura de canais de K (hiperpolarização) Fibras musculares lisas A integração sináptica no sistema nervoso central Somação temporal e espacial: um exemplo de integração Integração sináptica A soma espacial e temporal dos eventos excitatórios e inibitórios pode levar o potencial da membrana a ultrapassar o limiar do potencial de ação. PLASTICIDADE NEURONAL • Plasticidade neuronal ou sináptica é conceito que denota mutabilidade de regulação neuronal, conexões e função sinápticas. • Depende mais de moduladores, fatores tróficos e transmissores que atuam em receptores mediadores de respostas neuronais lentas do que daqueles com ação mais rápida. • Essa mutabilidade funcional torna possível a adaptação do SNC às exigências do ambiente. Dúvidas
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