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As imagens utilizadas são para fins educativos, sem intenção de infringir direitos autorais. @ana_dinizmed No nível mais baixo, estão reflexos inconscientes, iniciados por estimulação sensorial – dilatação das pupilas quando as luzes se apagam, retirada do pé ao pisar em uma tachinha e assim por diante. No nível mais alto, estão movimentos conscientes, iniciados por neurônios do lobo frontal – por exemplo, os movimentos dos dedos que estão digitando este texto no computador. Movimentos voluntários são compelidos a acontecer, buscando satisfazer alguma necessidade. A motivação pode ser muito abstrata (a “necessidade” de velejar em uma tarde quente de verão), mas também pode ser bastante concreta (a necessidade de ir ao banheiro quando sua bexiga está cheia). A motivação pode ser pensada como a força que compele um comportamento a acontecer. A probabilidade e a direção de um comportamento variam de acordo com a força que compele o animal a executar esse comportamento. Além disso, enquanto a motivação pode ser necessária para que um certo comportamento ocorra, ela não garante que o mesmo aconteça. Uma parte crucial do controle do comportamento é o encaminhamento adequado para a expressão de diferentes ações motivadas com metas conflitantes Homeostase se refere ao processo que mantém o ambiente interno do organismo dentro de estreitos limites fisiológicos. Embora reflexos homeostáticos ocorram em muitos níveis do sistema nervoso, o hipotálamo tem um papel-chave na regulação da temperatura corporal, do balanço de fluidos e do balanço energético. A regulação hipotalâmica da homeostase começa com a transdução sensorial. Um parâmetro regulado é medido por neurônios sensoriais especializados, e desvios dos limites ótimos são detectados por neurônios concentrados na região periventricular do hipotálamo. Esses neurônios articulam uma resposta integrada para trazer o parâmetro em questão de volta a seu valor ótimo. A resposta geralmente tem três componentes: a) Resposta humoral: Neurônios hipotalâmicos respondem a sinais sensoriais estimulando ou inibindo a liberação de hormônios hipofisários na corrente sanguínea. b) Resposta víscero-motora: Neurônios no hipotálamo respondem a sinais sensoriais ajustando o balanço de atividades simpática e parassimpática do sistema neurovegetativo (SNV). c) Resposta somático-motora: Neurônios hipotalâmicos, especialmente no hipotálamo lateral, respondem a sinais sensoriais estimulando uma resposta somático-motora apropriada Mesmo uma breve interrupção no suprimento de oxigênio de uma pessoa pode levar a sérias lesões encefálicas ou mesmo à morte. As necessidades do sistema nervoso por alimento na forma de glicose não são menos urgentes. Apenas uns poucos minutos de privação de glicose já levam à perda da consciência, eventualmente seguida por morte se o suprimento de glicose não for restaurado. Enquanto o ambiente externo normalmente fornece uma fonte constante de oxigênio, a disponibilidade de comida não é tão garantida. Assim, complexos mecanismos regulatórios internos armazenam energia no organismo, de forma que ela esteja disponível quando necessária. Uma razão primária pela qual somos motivados a comer é a manutenção dessas reservas em um nível suficiente para assegurar que não haverá falta de abastecimento energético. a) Balanço Energético As reservas energéticas corporais são repostas durante e imediatamente após o consumo de uma refeição. Essa condição, na qual o sangue está carregado de nutrientes, é chamada de estado prandial. Durante esse período, a energia é armazenada de duas formas: glicogênio e triacilgliceróis As reservas de glicogênio têm uma capacidade limitada e são encontradas principalmente no fígado e no músculo esquelético. Reservas de triacilgliceróis são encontradas no tecido adiposo (gordura) e têm uma capacidade virtualmente ilimitada. A síntese de macromoléculas como glicogênio e triacilgliceróis a partir de precursores simples é chamada de anabolismo, ou metabolismo anabólico. Durante a condição de jejum entre as refeições (estado pós-absortivo) o glicogênio e os triacilgliceróis armazenados Motivação e Alimentação Motivação Hipotálamo, Homeostase e Comportamento Regulação a Longo Prazo As imagens utilizadas são para fins educativos, sem intenção de infringir direitos autorais. @ana_dinizmed são quebrados para fornecer ao corpo um suprimento contínuo das moléculas utilizadas como combustível para o metabolismo celular (glicose para todas as células; ácidos graxos e corpos cetônicos para células que não os neurônios). Esse processo de quebra de macromoléculas complexas é chamado catabolismo/metabolismo catabólico O sistema está em um balanço adequado quando as reservas energéticas são repostas na mesma taxa média em que são gastas. Se a ingestão e o armazenamento de energia consistentemente excedem a utilização, a quantidade de gordura corporal, ou adiposidade, aumenta, resultando em obesidade. Se a ingestão de energia consistentemente falha em alcançar as demandas corporais, ocorre perda de tecido adiposo, resultando em inanição. Para o sistema permanecer em um balanço adequado, deve haver meios de regular o comportamento alimentar com base no tamanho das reservas energéticas e em sua velocidade de reposição. A existência de múltiplos mecanismos regulatórios é evidente, alguns deles atuando durante um longo período, para manter as reservas de gordura corporal, e outros atuando durante um curto período, para regular o tamanho e a frequência das refeições. b) Regulação Hormonal e Hipotalâmica da Gordura Corporal e da Ingestão de Alimento A ingestão de alimento pode ser estimulada quando neurônios no hipotálamo detectam uma queda nos níveis de um hormônio liberado pelos adipócitos. Essas células hipotalâmicas estão concentradas na zona periventricular; já os neurônios que estimulam o comportamento alimentar estão no hipotálamo lateral. A ideia de que o sistema nervoso monitore a quantidade de gordura corporal e atue no sentido de “defender” essas reservas energéticas contra perturbações é chamada de hipótese lipostática. A conexão entre gordura e comportamento alimentar sugere que deve haver uma comunicação entre o tecido adiposo e o encéfalo. O ADN de uma linhagem de camundongos obesos não apresenta qualquer das duas cópias de um gene chamado de ob A proteína codificada pelo gene ob é o hormônio encarregado de dizer ao encéfalo que as reservas de gordura estão normais. Assim, no camundongo ob/ob, que não apresenta esse hormônio, o sistema nervoso é levado a concluir que as reservas de gordura estão baixas, e os animais são anormalmente motivados a comer. A proteína é chamada leptina. O tratamento de camundongos ob/ob com leptina reverte completamente a obesidade e o distúrbio alimentar O hormônio leptina, liberado por adipócitos, regula a massa corporal atuando diretamente em neurônios do hipotálamo que diminuem o apetite e aumentam o gasto energético No entanto, mais significativo para a sobrevivência de um animal é como a depleção de leptina pode ajudar a combater a inanição. A deficiência de leptina (anorexígeno) estimula o apetite e o comportamento alimentar, suprime o gasto energético e inibe a capacidade reprodutiva (respostas adaptativas quando o alimento é escasso e as reservas energéticas estão diminuídas) Pequenas lesões em ambos os lados do hipotálamo do rato podem levar a enormes efeitos sobre o comportamento alimentar subsequente e sobre adiposidade. Lesões bilaterais do hipotálamo lateral (centro da fome) causaram anorexia, isto é, o apetite por alimento tornou-se extremamente reduzido. Em contraste, lesões bilaterais do hipotálamo ventromedial (centro da saciedade) causaram um aumento na ingestão de alimento, e o animal tornou-se obeso A anorexia causada por lesão do hipotálamo lateral é comumente chamada síndrome hipotalâmica lateral As imagens utilizadas são para fins educativos, sem intenção de infringir direitos autorais. @ana_dinizmed A ingestão aumentada de alimento e a obesidade causada por lesão do hipotálamo ventromedial é chamada síndrome hipotalâmica ventromedial A ideia de que o hipotálamo lateral era o “centro da fome”, atuando em oposição ao “centro de saciedade” no hipotálamo ventromedial, tornou-se verdade. Dessa forma, lesões no hipotálamo medial ou lateral fazem com que o sistema perca o seu equilíbrio. A destruição do hipotálamo lateral torna os animais inadequadamente saciados, e eles não comem A destruição do hipotálamo ventromedial torna os animais insaciáveis, de forma que eles comem mais. Esse modelo do “centro dual”, entretanto, mostrou ser muito simplista. a) Níveis Elevados de Leptina sobre o Hipotálamo. As moléculas de leptina circulantes, liberadas na corrente sanguínea pelos adipócitos, ativam receptores de leptina em neurônios do núcleo arqueado do hipotálamo, que se situa próximo à base do terceiro ventrículo Os neurônios do núcleo arqueado que são ativados por um aumento nos níveis sanguíneos de leptina caracterizam-se por uma mistura de neurotransmissores peptídicos. A maioria deles parece possuir tanto o a-MSH quanto o CART, e os níveis desses peptídeos no encéfalo variam na proporção dos níveis de leptina no sangue. a-MSH significa alfa-hormônio estimulador de melanócitos, e CART refere-se a um peptídeo cuja transcrição é regulada por cocaína e anfetamina Da mesma forma que para outros neurotransmissores, os papéis dessas moléculas dependem dos circuitos nos quais elas participam. A resposta humoral consiste em uma secreção aumentada de hormônio estimulador da tireoide e de hormônio adrenocorticotrópico. Esses hormônios hipofisários atuam na tireoide e nas glândulas adrenais e têm o efeito de aumentar a taxa metabólica no organismo todo. A resposta víscero-motora aumenta o tônus da divisão simpática do SNV, que também aumenta a taxa metabólica, em parte pelo aumento da temperatura corporal. A resposta somático-motora diminui o comportamento alimentar. Os neurônios a-MSH e CART do núcleo arqueado projetam seus axônios diretamente para regiões do sistema nervoso que orquestram essa resposta coordenada. A resposta humoral é desencadeada pela ativação de neurônios do núcleo paraventricular do hipotálamo, o que causa a liberação de hormônios hipofiseotrópicos, que regulam a secreção de TSH, e de ACTH pela hipófise se anterior O núcleo paraventricular também controla a atividade da divisão simpática do SNV, por meio de axônios que se projetam diretamente para neurônios da porção inferior do tronco encefálico e para neurônios pré-ganglionares da medula espinhal. Há também uma via direta para o controle da resposta simpática por neurônios do núcleo arqueado: os próprios neurônios a-MSH e CART projetam axônios diretamente para a região intermédio-lateral da substância cinzenta da medula espinhal. Finalmente, o comportamento alimentar é inibido por meio de conexões de neurônios do núcleo arqueado com células do hipotálamo lateral. A administração intracerebral de a-MSH ou CART mimetiza a resposta a níveis elevados de leptina (eles são peptídeos anoréticos) A injeção de drogas que bloqueiam a ação desses peptídeos aumenta o comportamento alimentar. Esses achados sugerem que a-MSH e CART normalmente participem da regulação do balanço energético, em parte por ativar mecanismos supressores de apetite no próprio sistema nervoso. Leptina As imagens utilizadas são para fins educativos, sem intenção de infringir direitos autorais. @ana_dinizmed b) Os Efeitos de Níveis Reduzidos de Leptina sobre o Hipotálamo. Além de desativar as respostas mediadas por neurônios a-MSH e CART, uma queda nos níveis de leptina, na verdade, estimula outro tipo de neurônio do núcleo arqueado. Esses neurônios contêm sua própria mistura de peptídeos: NPY (neuropeptídeo Y) e AgRP. Os neurônios NPY e AgRP do núcleo arqueado também têm conexões com o núcleo paraventricular e com o hipotálamo lateral Entretanto, os efeitos desses peptídeos no balanço energético são opostos aos efeitos de a-MSH e CART. NPY e AgRP inibem a secreção de TSH e ACTH, ativam a divisão parassimpática do SNV e estimulam o comportamento alimentar (são peptídeos orexigênicos) AgRP e a-MSH são literalmente antagônicos. Ambos se ligam ao mesmo receptor, chamado receptor MC4. Enquanto o a-MSH é o agonista desse receptor, o AgRP é seu antagonista natural, que bloqueia a estimulação pelo a-MSH. A ativação de receptores MC4 em neurônios do hipotálamo lateral inibe a ingestão de alimento O bloqueio desses receptores estimula a ingestão de alimento c) O Controle da Ingestão de Alimento por Peptídeos do Hipotálamo Lateral. Uma vez que essa região do encéfalo não está organizada em núcleos bem definidos, ela tem o nome genérico de área hipotalâmica lateral O hipotálamo lateral estava envolvido na motivação do comportamento alimentar pois uma lesão nessa região fazia com que o animal parasse de comer. Além disso, estimulação elétrica dessa área estimula o comportamento alimentar, mesmo em animais saciados. Um problema é que lesões e estimulação elétrica não afetam apenas os neurônios cujos corpos celulares estão naquela região, mas afetam também muitas vias axonais de passagem pelo hipotálamo lateral. Tanto os neurônios intrínsecos do hipotálamo lateral quanto os axônios passando através do hipotálamo lateral contribuem para a motivação do comportamento alimentar. Um grupo de neurônios no hipotálamo lateral, que é alvo direto de vias provenientes dos neurônios sensíveis à leptina do núcleo arqueado, tem ainda outro neurotransmissor peptídico, o MCH (hormônio concentrador de melanina). Essas células apresentam conexões amplamente distribuídas por todo o encéfalo, incluindo inervações monossinápticas diretas para a maior parte do córtex cerebral. O sistema MCH está em uma posição estratégica para informar o córtex sobre os níveis circulantes de leptina e, portanto, pode contribuir significativamente para a motivação da busca por comida. A injeção intracerebral de MCH estimula o comportamento alimentar. Além disso, camundongos que não possuem esse peptídeo apresentam comportamento alimentar reduzido, taxa metabólica alta e são bastante magros. Foi identificada uma segunda população de neurônios no hipotálamo lateral com conexões corticais amplamente distribuídas e contendo outro peptídeo, chamado orexina. Essas células também recebem conexões diretas do núcleo arqueado. Como no caso do MCH, e como seu nome sugere, a orexina é um peptídeo orexigênico Tanto os níveis de MCH quanto os níveis de orexina aumentam no encéfalo quando os níveis de leptina no sangue diminuem. As reações do corpo durante o processo de comer podem ser divididas em três fases: a) Fase cefálica: A visão e o aroma disparam diversos processos fisiológicos que antecipam a chegada do desjejum. As divisões parassimpática e entérica do SNV são ativadas, causando a secreção de saliva na boca e de suco gástrico no estômago. b) Fase gástrica: As respostas tornam-se muito mais intensas quando você começa a comer, mastigando, engolindo e enchendo o estômago com alimento. c) Fase de substrato/intestinal: À medida que seu estômago se enche e o alimento parcialmente digerido se move para os intestinos, os nutrientescomeçam a ser absorvidos e chegam à corrente sanguínea. Apetite, Ingestão, Digestão e Saciedade As imagens utilizadas são para fins educativos, sem intenção de infringir direitos autorais. @ana_dinizmed A grelina foi originalmente isolada como um fator que estimula a liberação do hormônio do crescimento, mas descobriram que esse peptídeo se encontra altamente concentrado no estômago e é liberado na corrente sanguínea quando o estômago está vazio. A administração intravenosa de grelina estimula fortemente o apetite e o consumo de alimento, por meio da ativação de neurônios do núcleo arqueado contendo NPY e AgRP. Acredita-se que a remoção de células secretoras de grelina do estômago seja a causa da perda de apetite em pacientes que sofreram cirurgia gástrica para o tratamento da obesidade. A refeição termina pelas ações coordenadas de diversos sinais de saciedade: a) Distensão Gástrica: O estiramento das paredes do estômago é um sinal de saciedade. A parede do estômago é ricamente inervada por axônios mecanossensoriais, e a maior parte deles ascende para o encéfalo através do nervo vago. Os axônios sensoriais do vago ativam neurônios no núcleo do trato solitário, que se localiza no bulbo. Esses sinais inibem o comportamento alimentar. O núcleo gustativo, que recebe aferentes sensoriais diretos das papilas gustativas, é uma subdivisão do núcleo do trato solitário. O núcleo do trato solitário é também um centro importante no controle do SNV b) Sinais de saciedade c) Sinais orexigênicos A regulação da tendência de procurar e consumir alimento pelos níveis de leptina no organismo é muito importante. Mesmo deixando de lado fatores sociais e culturais, a motivação para comer depende de quanto tempo faz desde a última refeição e de quanto comemos. Além disso, a motivação para continuar comendo uma vez que a refeição inicia depende de quanto e de que tipo de comida foi ingerido. O estímulo para comer, pode variar lentamente com o aumento ou a diminuição dos níveis de leptina, é aumentado por sinais orexigênicos gerados em resposta a um período de jejum e é inibido por sinais de saciedade, que ocorrem quando comemos e o processo de digestão é iniciado Esses sinais de saciedade provocam o término da refeição e, por algum tempo, inibem a ingestão de alimentos. Durante o período pós-absortivo (jejum), os sinais de saciedade vagarosamente se dissipam, e os sinais orexigênicos aumentam, até o estímulo para comer se sobressair A saciedade induzida pelo estômago cheio pode sofrer um atraso, se o que você está comendo for suficientemente saboroso. a) Colecistocinina A administração do peptídeo colecistocinina (CCK) reduz a frequência da ingestão e a quantidade ingerida nas refeições, sem causar doenças. A CCK está presente em algumas das células que revestem o intestino e em alguns dos neurônios do sistema nervoso entérico. É liberada em resposta à estimulação do intestino por certos tipos de alimento, especialmente lipídeos. A principal ação da CCK como peptídeo da saciedade é exercida nos axônios sensoriais vagais. A CCK atua sinergisticamente com a distensão gástrica, inibindo o comportamento alimentar A CCK, também está presente em determinadas populações de neurônios no SNC. b) Insulina. A insulina é um hormônio liberado na corrente sanguínea pelas células alfa do pâncreas Embora a glicose seja sempre facilmente transportada para dentro dos neurônios, o transporte da glicose para diversas outras células do corpo requer insulina. Isso significa que a insulina é importante para o metabolismo anabólico, durante o qual a glicose é transportada, para fins de armazenamento, para dentro do fígado, do músculo esquelético e das células adiposas. A insulina também é necessária para o metabolismo catabólico, durante o qual a glicose liberada de seus sítios de armazenamento é captada por outras células do organismo para ser utilizada como combustível. Assim, os níveis de glicose no sangue são finamente regulados pelo nível de insulina: Se os níveis de insulina estão reduzidos, há um aumento nos níveis sanguíneos de glicose Os níveis de glicose no sangue caem quando os níveis de insulina aumentam. A liberação de insulina pelo pâncreas é controlada de diferentes maneiras Durante a fase cefálica, quando está antecipando o alimento, a inervação parassimpática do pâncreas (N Vago) estimula as células a liberarem insulina. Em resposta, os níveis de glicose sanguínea caem ligeiramente, e essa mudança, detectada por neurônios no Grelina Regulação a Curto Prazo As imagens utilizadas são para fins educativos, sem intenção de infringir direitos autorais. @ana_dinizmed encéfalo, aumenta seu estímulo a comer, em parte pela ativação de neurônios que contêm NPY no núcleo arqueado. Durante a fase gástrica, quando o alimento entra em seu estômago, a secreção de insulina é também estimulada por hormônios gastrintestinais, como a CCK. A liberação de insulina é máxima quando o alimento é finalmente absorvido pelo intestino, e os níveis de glicose no sangue aumentam, durante a fase de substrato. De fato, o estímulo fundamental para a liberação de insulina é o aumento dos níveis de glicose. Esse aumento na insulina, juntamente com o aumento na glicemia, é um sinal de saciedade (faz com que você pare de comer) Em contraste com os outros sinais de saciedade, os quais comunicam-se com o encéfalo principalmente via nervo vago, a insulina no sangue age no sentido de inibir o comportamento alimentar atuando diretamente nos núcleos arqueado e ventromedial do hipotálamo. A insulina atua de maneira semelhante a leptina para regular o comportamento alimentar. Comemos porque gostamos de comida, se é gostoso, fazemos. Extraímos prazer do sabor, do aroma, da visão e da textura do alimento, assim como do ato de comer. No entanto, também comemos porque estamos famintos e queremos alimento. Esse aspecto da motivação pode ser considerado a redução de uma compulsão – a satisfação de uma ânsia. Uma suposição razoável é que o “gostar” e o “querer” são dois aspectos de um mesmo e único processo a) Reforço e Recompensa Os sítios mais efetivos para a auto- estimulação situavam-se na trajetória de axônios dopaminérgicos originados da área tegumentar ventral e que se projetam para o prosencéfalo Drogas que bloqueiam receptores dopaminérgicos também reduzem a auto- estimulação, sugerindo que os animais agiam no sentido de estimular a liberação de dopamina no encéfalo. Embora haja outros mecanismos relacionados à auto-estimulação, além da dopamina, há pouca dúvida de que a dopamina liberada no encéfalo reforçará o comportamento que a causou. Um mecanismo pelo qual recompensas naturais (alimento, água, sexo) reforçam determinados comportamentos. b) O Papel da Dopamina na Motivação A projeção dopaminérgica da área tegumentar ventral para a área prosencefálica basal servia para a recompensa prazer. Axreditava-se que a dopamina era liberada em resposta a alimentos palatáveis, tornando a sensação prazerosa. A destruição de axônios dopaminérgicos de passagem pelo hipotálamo lateral não reduz as respostas hedônicas ao alimento, embora os animais parem de comer Os animais destituídos de dopamina comportam-se como se gostassem de comida, mas não a quisessem e não tem motivação para procurar alimento Por outro lado, a estimulação de axônios dopaminérgicos no hipotálamo lateral de ratos normais parece produzir uma compulsão por alimento, sem aumentar o efeito hedônico desse alimento. c) Serotonina, Alimento e Humor Um sistema no encéfalo envolvido no controle do humor utiliza serotoninacomo neurotransmissor. A serotonina nos dá um dos elos entre alimento e humor. Medidas de serotonina no hipotálamo revelam que seus níveis são baixos durante o período pós-absortivo, aumentam em antecipação à chegada de alimento e apresentam um pico durante uma refeição, especialmente em resposta a carboidratos A serotonina é produzida a partir do aminoácido triptofano, presente na dieta, e os níveis de triptofano no sangue variam com a quantidade de carboidratos na dieta Esse efeito dos carboidratos sobre o humor é observado especialmente durante períodos de estresse Drogas que aumentam os níveis de serotonina no encéfalo (dexfenfluramina) são poderosos supressores do apetite. Acredita-se que anormalidades na regulação da serotonina encefálica sejam um dos fatores que contribuem para distúrbios alimentares. A característica que define a anorexia nervosa é a manutenção voluntária do peso corporal em um nível anormalmente baixo, enquanto que a bulimia nervosa é caracterizada por sucessivos episódios de voracidade alimentar, aos quais freqüentemente seguem vômitos forçados, Esses distúrbios também são frequentemente acompanhados por depressão, um transtorno grave do humor, que foi relacionado a baixos níveis de serotonina no encéfalo Níveis baixos de serotonina diminuem a saciedade. A transdução de estímulos fisiológicos oriundos do sangue ocorre em regiões especializadas do hipotálamo, que respostas humorais e víscero-motoras são iniciadas pela ativação do hipotálamo periventricular e medial, e que a ação comportamental depende do hipotálamo lateral. Por que Comemos?