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HISTOLOGIA DO SISTEMA NERVOSO daianalopes8@gmail.com • Tecido responsável pelo controle, regulação e integração das funções do corpo, juntamente com o sistema endócrino; • Células componentes: - Neurônios: responsáveis pela recepção, condução e transmissão de impulsos nervosos; - Células da glia (ou neuroglia): responsáveis por diversas funções associadas aos neurônios. Tecido e Sistema Nervoso Divisão anatômica do sistema nervoso Sistema Nervoso Periférico Nervos Gânglios Terminações nervosas Sistema Nervoso Central Encéfalo Medula espinal Cérebro Cerebelo Tronco encefálico Mesencéfalo Ponte Bulbo * Parte neural do olho Sistema nervoso Divisão anatômica: SNC # SNP - morfologia - embriologia - fisiologia SNP – recebe (componente sensitivo) e transmite (componente motos) informações SNC – integra, analisa e responde Funcionalmente dividido: - SN somático (controle consciente) - SN autônomo (simpático, parassimpático e entérico) músculo liso, cardíaco e glândulas (homeostase) Sistema Nervoso Central (SNC) – Proteção - Estruturas esqueléticas (caixa craniana e coluna vertebral) - Membranas: meninges • dura-máter: espessa e fibrosa • aracnóide: tecido conjuntivo não vascularizada • pia-máter: bastante vascularizada - Líquido cefalorraquidiano ou líquor: entre as dura-máter e aracnóide COMPONENTES E HISTOLOGIA Principais Células do Sistema Nervoso Neurônios Células da glia Célula responsável pela recepção, processamento, condução e transmissão de estímulos advindos tanto do meio externo como do meio interno Neurônios – unidade funcional do SN Apresentam capacidade de responder a estímulos, ou seja, são células excitáveis. Podem responder de forma localizada ou propagar para outras células: Impulso Nervoso. Através dos seus prolongamentos formam circuitos. Detectam e transmitem os estímulos. Organizam e coordenam as funções do organismo. Neurônios - componentes Região receptora Região condutora Região efetora 1. Corpo celular ou soma: centro trófico da célula (pericário e núcleo); 2. Dendritos: prolongamentos curtos, intensamente ramificados - recepção de estímulos; 3. Axônio: prolongamento geralmente único, de diâmetro constante - responsável pela condução e transmissão dos impulsos nervosos, subdividido em: - Segmento inicial do axônio; - Axônio propriamente dito (o qual pode apresentar ramificações em ângulo reto, os colaterais); - Telodendro (conjunto de ramificações terminais que estabelecem conexões sinápticas). Neurônios – MO e ultraestrutura (ME) 1. Corpo Celular ou Soma: • Núcleo: em posição central e eucromático, com nucléolo evidente (MO e ME). • Pericário: abundante quantidade de organelas em geral (ME) •Retículo endoplasmático granular: corpúsculos de Nissl (MO - manchas basófilas espalhadas pelo pericário, estendendo-se até dendritos; ME - abundantes cisternas de REG associadas a polirribossomas livres espalhados - Demais organelas abundantes em geral (retículo endoplasmático agranular, aparelho de Golgi, lisossomas, e mitocôndrias) - ME Neurônios – MO e ultraestrutura (ME) N – núcleo / * Corpúsculo de Nissl / a-axônio Microscopia eletrônica de transmissão Microscopia de luz comum: Coloração Hematoxilina-eosina N * * * a Neurônio - Corpo Celular – M.E.T. • Componentes do citoesqueleto abundantes em todo o corpo celular, porém mais notáveis em dendritos e axônios. • Filamentos de actina; • Microtúbulos; • Neurofilamentos (filamentos intermediários dos neurônios) Proteínas dos neurofilamentos: NF-L, NF-M e NF-H. Neurônios – MO e ultraestrutura (ME) Neurônios – MO e ultraestrutura (ME) 2. Dendritos: MO: Apenas dendritos maiores podem ser visualizados, dependendo do plano de corte ME: • Contorno regular em dendritos maiores, e conformação irregular nos menores; • Abundante quantidade de organelas, de forma semelhante ao corpo celular; • Predomínio de microtúbulos à quantidade de neurofilamentos. Neurônios – MO e ultraestrutura (ME) 3. Axônio: - Axolema: membrana plasmática do axônio; grande quantidade de canais iônicos (Na+, K+, Ca2+, Cl-) - Axoplasma: citoplasma do axônio. ME: • cone de implantação (região com organelas esparsas, corpo celular – início do axônio); • Ausência de organelas de síntese Cisternas hipolemais: pequenas cisternas de REA abaixo do axolema do segmento inicial. • Predomínio de neurofilamentos à quantidade de microtúbulos; • Algumas organelas (ex.: mitocôndrias e vesículas) podem ser vistas em trânsito ao longo do axoplasma. cone de implantação MET Neurônios – MO e ultraestrutura (ME) 3. Axônio: • Neurofilamentos predominantes nos axônios, responsáveis pela sustentação e resistência a trações; Os NFs são determinantes para o diâmetro dos axônios; quanto mais espaçados, maior é o diâmetro do axônio Neurônio – Axônio mielinizado (MET) Neurônios – MO e ultraestrutura (ME) Conjunto de axônios: fibras nervosas Fibras Mielínicas (MET) Fibras Amielínicas (MET) Neurônios – transporte axoplasmático Aparelho de Golgi Extremidade menos (-) Extremidade mais (+) Cinesina Microtúbulo Axônio Dineína neurotransmissor Receptor do neurotrnsmissor SINAPSE Transporte retrógrado de uma vesícula ao longo de um microtúbulo é mediado pela Dineína T ransporte anterógrado de uma vesícula ao longo de um microtúbulo é mediado pela Cinesina Vesícula sináptica reciclada microtúbulo Extremidade menos (-) Extremidade mais (+) CINESINAS DINEÍNAS carga adaptador motor carga adaptador motor microtúbulo CINESINA DINEÍNA +- Neurônios – transporte axoplasmático Transporte axoplasmático lento: transporte de polímeros e/ou subunidades de componentes do citoesqueleto (monômeros de actina, heterodímeros de tubulina e monômeros de neurofilamentos); não há motores moleculares ainda envolvidos. Neurônios - Classificação Tipos de neurônios (número de prolongamentos) -Pseudounipolares (gânglios sensitivos dos nervos cranial ou espinhal) -Bipolares (estruturas sensitivas: retina, ept olfatório, sistemas vestibular e auditivo) -Multipolares (um único axônio, grande árvore dendrítica) Axônio Corpo celular ou soma Axônio Axônio Axônio Axônio Corpo celular ou soma dendritos dendritos Dendritos apicais Dendritos basais Dendritos basais Neurônio Piramidal Célula de Purkinje Neurônio Bipolar Neurônio Pseudounipolar Neurônios Multipolares Neurônios - Classificação Bipolar Pseudounipolar Multipolar Wu et al. (2011) Vitale-Brovarone et al. (2012) Neurônios Tipos de neurônios ( morfologia do corpo celular) - Neurônio piramidal - Neurônio estrelado - Neurônio piriforme Neurônio estrelado: SNC neurônios da substância cinzenta da medula espinal, neurônios da substância cinzenta do córtex cerebral (neurônios das camadas granulosas), neurônios da substância cinzenta do córtex cerebelar (neurônios da camada granulosa), entre outros; SNP neurônios dos gânglios do sistema nervoso autônomo. Neurônios - Classificação Neurônios estrelados da medula espinal (colorações com sais de prata) • Neurônio piriforme: SNC neurônios de Purkinje do córtex cerebelar; neurônios bipolares e ganglionares da retina; SNP neurônios dos gânglios da raiz dorsal (A); neurônios bipolares do epitélio olfatório (mucosa olfatória) (B). Neurônios de Purkinje (córtex cerebelar)Neurônios do gânglio da raiz dorsal Neurônios - Classificação Neurônios - Classificação Neurônio Multipolar – Célula de Purkinje • Neurônio piramidal SNC córtex cerebral. H&E Método de Golgi (impregnação com sais de prata) Neurônios - Classificação Terminais Sinápticos e Sinapse • Estruturas em terminais nervosos que contêm os locais especializados para a transmissão dos impulsos nervosos, as sinapses. Tipos de sinapses: A. Quanto à forma de transmissão: • Sinapses químicas utilização de neurotransmissores; • Sinapses elétricas junções comunicantes (“gap junctions”). B. Quanto à região de contato entre as partes envolvidas: • Sinapses axodendríticas (muito frequentemente em espículas dendríticas) • Sinapses axossomáticas • Sinapses axoaxônicas Núcleo Corpo Celular Haste Dendrítica Microtúbulos Actina Terminação Axonal Terminação Axonal Sinapse Axossomática Sinapse Axo- Axônica Sinapse Axodendrítica Espícula Dendrítica Pescoço da Espícula Espícula Dendrítica Sinapse Axo-Espícula Sinapse Axo- Espícula Vesícula Sináptica Membrana Pós-sináptica Espessa Terminais Sinápticos e Sinapse Estrutura Geral de um Botão Sináptico e Componentes das Áreas de Sinapse Terminais Sinápticos e Sinapse Organização Molecular do Terminal Sináptico e das Membranas Pré- Sináptica e Pós-Sináptica Terminais Sinápticos e Sinapse Terminais Sinápticos – MET Terminais Sinápticos e Sinapse Mediada por clatrinaFusão da vesículas sinápticas mediada por SNAREs •ativação do complexo Ca2+- calmodulina ativação da proteína-quinase C fosforilação de sinapsinas (proteínas da membrana das vesículas sinápticas) mobilização das vesículas sinápticas em direção à membrana pré-sináptica; Terminais Sinápticos e Sinapse Excitação de um Neurônio e Propagação do Impulso Nervoso Recepção de vários estímulos (excitatórios e inibitórios) potenciais pós- sinápticos excitatórios e inibitórios Somatório de estímulos codificado como a frequência de disparo de potenciais de ação Reunião destes potenciais na região caracterizada como segmento inicial do axônio (“zona de gatilho”) alta concentração de canais de sódio voltagem- dependentes Onda de despolarização da Membrana Terminais Sinápticos e Sinapse Onda de Despolarização ao Longo do Axônio – Condução do Impulso Nervoso Principais Células do Sistema Nervoso Neurônios Células da glia auxiliares às funções de neurônios, com funções específicas de suporte físico e/ou metabólico. Glia – o “tecido conjuntivo” do SN (neuroglia) São mais numerosas que os neurônios. apresentam capacidade proliferativa Não propagam potenciais de ação e seus prolongamentos não recebem nem transmitem sinais elétricos Função: fornecer aos neurônios suporte estrutural e manter condições locais para função neuronal. Principais tipos: - Astrócitos (protoplasmáticos e fibrosos) - Oligodendrócitos - Microglia (origem do mesoderma) - Células ependimárias SNC - Células de Schwann - Células satélites ganglionares SNP *Coloração por sais de prata - MO Neuroglia Central: Astrócitos Astrócito fibroso: -Substância branca -Longos prolongamentos delgados - Poucas ramificações Astrócito protoplasmático: -Substância cinzenta -Muitos prolongamentos curtos - Muitas ramificações • Maiores células da neuroglia central; • Corpo celular arredondado, com núcleo central, grande, arredondado e eucromático (fracamente corado), com prolongamentos que tornam a célula com formato estrelado; - Proteína ácida fibrilar glial (filamentos gliais – FI) (GFAP) Neuroglia Central: Astrócitos Astrócitos Protoplasmáticos (substância cinzenta) Astrócitos Fibrosos (substância branca) Neuroglia Central: Astrócitos Células GFAP+ IHC IF Neuroglia Central: Astrócitos Células da Neuroglia – Substância Branca (SNC) – Aspecto ao MO (Coloração: H&E) Observe que os corpos celulares das células gliais não se coram ao H&E, apenas seus núcleos. Núcleos maiores e eucromáticos (setas vermelhas): astrócitos; núcleos menores e mais heterocromáticos (seta amarela e maioria das células na fotomicrografia): oligodendrócitos. Neuroglia Central: Astrócitos Aspectos ultraestruturais dos astrócitos: • Citoplasma abundante e rico em organelas; • Núcleo eucromático e frequentemente arredondado; • Abundante quantidade de feixes de filamentos intermediários formados por GFAP (proteína ácida fibrilar glial), tanto no corpo celular como nos prolongamentos. Imunomarcação com GFAP em astrócitos Astrócito Protoplasmático – MET Neuroglia Central: Astrócitos Funções dos astrócitos: • Sustentação de fibras nervosas; • Preenchimento de espaços após a degeneração de neurônios - formação de “cicatrizes gliais” (astrogliose ou gliose); • Captura do excesso de neurotransmissores (por ex., glutamato, GABA) e de íons K+ liberados no meio; • Transferência de nutrientes aos neurônios; • Indução à formação da barreira hematoencefálica. Neuroglia Central: Astrócitos – Barreira Hemato-encefálica Neurônios Bainha de mielina ASTRÓCITO Meninge (Pia-máter) limitante Pés perivasculares dos Astrócitos Células endoteliai s capilar Pés perivasculares do astrócito Junção de oclusão Lâmina basal Astrócitos no SNC Os pés terminais dos astrócitos cobrem partes (deniirtos e corpos celular) do neurônio, todos os vasos do SNC e a pia-máter. 1 2 Neuroglia Central: Astrócitos – Barreira Hemato-encefálica Funções: • Barreira física ao transporte de células, proteínas e outras moléculas hidrossolúveis; • Transporte seletivo de moléculas; • Barreira metabólica pela presença de enzimas que metabolizam neurotransmissores e outras moléculas. Abundantes células da glia; Presentes nas substâncias cinzenta e branca, com pequeno corpo celular arredondado, do qual partem poucos prolongamentos citoplasmáticos, responsáveis pela formação da bainha de mielina em axônios do SNC. Apresentam núcleos irregulares e densamente corados; menores que astrócitos Neuroglia Central: Oligodendrócitos Oligodendrócitos, M.E.V., 25.000xMétodo de Golgi, MO. Neuroglia Central: Oligodendrócitos Aspectos ultraestruturais dos oligodendrócitos: • Citoplasma menor que o dos astrócitos, mais elétron-denso e com menor quantidade de organelas; •O citoplasma contém extenso aparelho de Golgi e muitas mitocôndrias; •Grande quantidade de microtúbulos; •Núcleo com maior quantidade de heterocromatina que o dos astrócitos Oligodendrócitos próximos ao corpo celular de um neurônio, como células-satélites - M.E.T. Oligodendrócitos – mielinização (SNC) - Os processos dos oligodendrócitos (vários prolongamentos) envolvem os axônios e formam a bainha de mielina - internódulos (segmentos de mielina – processos individuais dos oligodendrócitos) - nódulos de Ranvier (espaços entre os internódulos - condução saltatória de impulsos nervosos (transmissão mais rápida) Oligodendrócitos – mielinização (SNC) Oligodendrócito em fase de mielinização de fibras nervosas – MET OligodendrócitoMielina Axônio Oligodendrócitos – mielinização (SNC) Compactação da mielina nos internodos Formação das linhas densas principais (justaposição de áreas de folheto interno da membrana plasmática dos prolongamentos dos oligodendrócitos) e das linhas intraperiódicas (justaposição de áreas de folheto externo da membrana plasmática dos prolongamentos dos oligodendrócitos) LDP LIPproteína proteolipídica (PLP) proteína básicada mielina (MBP, myelin basic protein) São células pequenas (menores células da glia) e com muitas ramificações (curtas e numerosas; semelhantes a espinhos); Origem mesodérmica (precursores na medula óssea) Função fagocitária (componente do sistema mononuclear fagocitário); são considerados protetores imunológicos do SNC – produzem substâncias quimioatraentes de leucócitos Migram para regiões de morte neuronal impregnação argênica Neuroglia Central: Microglia Imunomarcação para Iba1 (ionized calcium binding adaptor molecule 1) Impregnação argêntica (método de Del-Rio Hortega) Neuroglia Central: Microglia Aspectos ultraestruturais das células da microglia: • Citoplasma escasso, de aspecto bastante elétron- denso, com pouca quantidade de organelas, e eventuais lisossomas evidentes; • Núcleo predominantemente heterocromático, com mais heterocromatina do que o núcleo dos oligodendrócitos. Célula da microglia (MET) Neuroglia Central: Microglia Em Repouso Ativada Neuroglia Central: Microglia Microglia em repouso Microglia Ativada migratória Neurônio Substâncias pró-inflamatórias liberadas após lesão Microglia Ativada fagocítica Fagocitose debris celulares Astrócito Retração das ramificações Aquisição de Fenótipo Migratório e Fagocítico Formam um epitélio cúbico simples, que reveste as cavidades do SNC: ventrículos encefálicos (laterais, 3º ventrículo e 4º Ventrículo) e o canal central da medula (canal ependimário); Neuroglia Central: Células Ependimárias Células de formato cuboide alto a cilíndrico baixo, com alguns cílios na superfície apical. São unidas por desmossomos, e apresentam abundantes mitocôndrias Plexo coróide: -Células cúbicas - junções de oclusão - microvlosidades apicias - desdobramentos de membrana plasmática basal - secretam o líquido cefalorraquidiano Neuroglia Central: Células ependimárias Neuroglia Central: Células ependimárias Neuroglia Central: Células Integradas Neurônio Oligodendrócito Axônio envolto por Mielina Astrócito vaso e p ê n d im a Micróglia Neuroglia Periférica: Células de Schwann • Células de Schwann mielinizantes responsáveis pela formação da bainha de mielina no SNP – envoltório de axônios mielinizados (fibras mielínicas) do SNP; • Células de Schwann não-mielinizantes responsáveis pela sustentação de axônios não-mielinizados (fibras amielínicas) do SNP; • Núcleo alongado no citoplasma periférico em células de Schwann mielinizantes e núcleo arredondado e central em células de Schwann não-mielinizantes; • Cada célula de Schwann mielinizante forma um internodo de mielina ao redor de um segmento axonal. • Células de Schwann possuem sua própria “lâmina basal” (lâmina externa). Neuroglia Periférica: Células de Schwann Neuroglia Periférica: Células de Schwann Fibra mielínica do SNP (axônio mielinizado por células de Schwann mielinizantes) – M.E.T. Espaço periaxonal/extracelular (em amarelo) Neuroglia Periférica: Células de Schwann Proteínas da mielina do SNP: • Proteína P zero (P0); • Glicoproteína associada à mielina (MAG); • Proteína básica da mielina (MBP); • Proteína periférica da mielina 22 (PMP-22). Compactação da mielina do SNP Formação das linhas densas principais e das linhas intraperiódicas Formação das incisuras de Schmidt-Lanterman Neuroglia Periférica: Células de Schwann Fibras Mielínicas – SNP (Nervo) – M.O. – Impregnação com Tetróxido de Ósmio Neuroglia Periférica: Células de Schwann Fibras mielínicas do SNP Incisuras de Schmidt- Lantermann áreas de permanência de citoplasma da célula de Schwann em meio à mielina Neuroglia Periférica: Células de Schwann Fibra mielínica do SNP – Nodo de Ranvier e Paranodos Neuroglia Periférica: Células de Schwann Fibras amielínicas do SNP axônios delgados sustentados em sulcos na superfície de células de Schwann não-mielinizantes Diferença entre mielinização no SNC e SNP OligodendrócitoMielina Axônio No SNP 1 única célula de Schwann engloba 1 único axônio Mielina Esperilização da célula de Schwann e mesoaxônio interno (A) e externo (B) AB Incisura de Schmidt-Lanterman No SNC os processos do Oligodendrócito englobam vários axônios Diferença entre mielinização no SNC e SNP Não existe lâmina basal associada à bainha de mielina no SNC Axônio SNC SNP Lâmina Basal Processos das células de Schwann Terminação de Astrócito Prolongamentos de Oligodendrócito Axolema Segmento Internodal Nódulo de Ranvier Nódulo de Ranvier sem revestimento de Oligodendrócito e com Pé terminal de Axônio em contato com Axolema Nódulo de Ranvier com interdigitações de células de Schwann vizinhas Organização histológica do SNC Substância branca – axônios + células da glia Substância cinzenta – corpos neuronais + células da glia Disposição – depende do órgão do SNC núcleos (neurônios funcional e estruturalmente inter-relacionados) neuropilo – área com dendritos muito próximos estrato ou Lâmina (córtex cerebral) – grupos de neurônios dispostos em camadas Tratos, fasciculos, feixes – grupamentos de axônios Organização histológica do SNP Nervos – axônios + células da glia Gânglios – corpos neuronais + células da glia O Sistema nervoso tem a capacidade de regenerar? Degeneração Walleriana Célula Nervosa estabelece contato sináptico com uma célula-alvo Local de lesão Cromatólise Macrófagos e células de Schwann realizam a fagocitose dos debris de mielina Axônio regenerado sofre remielinização Ana Maria Blanco Martinez e Mario Bevilaqua Uma lesão atinge axônios de um nervo misto Região axonal distal sofre degeneração Axônios regenerados podem fazer contato com alvo inapropriado Ana Maria Blanco Martinez e Mario Bevilaqua DEGENERAÇÃO E REGENERAÇÃO DO TECIDO NERVOSO SNC Degeneração Walleriana (Waller, 1850) degeneração do coto distal de um axônio quando lesado (secção, esmagamento, anoxia/hipoxia, estiramento, entre outros) Degradação do citoesqueleto axonal ativação de enzimas (calpaínas) devido ao influxo de cálcio no axoplasma + Alterações estruturais da mielina Remoção de restos axonais e mielínicos por células da microglia e por macrófagos Regeneração de fibras nervosas • SNC: abortiva diversos fatores impeditivos (proteínas da mielina, cicatriz glial, proteoglicanos da matriz extracelular, entre outros) • SNP: participação das células de Schwann produção de fatores de crescimento (ex.: NGF) e presença da lâmina basal íntegra proliferação de células de Schwann (formação das bandas de Bungner formação de brotamentos axonais restabelecimento da estrutura axonal e dos internodos de mielina
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