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FISIOLOGIA DO SISTEMA NERVOSO

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FLÁVIA HOFFMANN
BIOMÉDICA
IMUNOGENETICISTA
FISIOLOGIA DO SISTEMA NERVOSO
NEURÔNIOS E CÉLULAS DE SUSTENTAÇÃO
Sistema Nervoso (SN) divide-se:
Sistema nervos Central (SNC): encéfalo e medula espinhal.
Sistema Nervoso Periférico (SNP): nervos cranianos e os nervos espinhais
NEURÔNIOS E CÉLULAS DE SUSTENTAÇÃO
O sistema nervoso é composto por dois tipos principais de células: 
Neurônios que produzem e conduzem impulsos eletroquímicos.
Células de sustentação as quais auxiliam as funções dos neurônios.
NEURÔNIOS E CÉLULAS DE SUSTENTAÇÃO
NEURÔNIOS:
Unidades estruturais e funcionais básicas do SN.
Respondem a estímulos químicos e físicos.
Conduzem impulsos eletroquímicos e liberar reguladores químicos.
Capacidade de percepção de estímulos sensitivos, o aprendizado, a memória e o controle de músculos e glândulas.
A maioria dos neurônios não se dividem por mitose, mas podem se regeneram através de uma porção seccionada ou desenvolver novos ramos sob determinadas condições.
NEURÔNIOS E CÉLULAS DE SUSTENTAÇÃO
CÉLULAS DE SUSTENTAÇÃO:
Auxiliam nas funções dos neurônios.
São 5 vezes mais abundantes.
No SNC são chamadas de NEOROGLIA.
Capacidade de mitose: os tumores encefálicos que ocorrem em adultos geralmente são compostos por células gliais e não por neurônios.
NEURÔNIOS
Possuem 3 regiões principais:
Corpo celular (Pericárdio): 
Porção alongada do neurônio que contém núcleo.
É o “centro nutricional”, onde macromoléculas são produzidas.
No SNC são reunidos em grupos chamados de núcleos.
No SNP são reunidos em grupos chamados de gânglios.
Dendritos:
São prolongamentos finos que se estendem a partir do citoplasma do corpo celular.
Provêm uma área receptiva que transmite impulsos elétricos ao corpo celular.
NEURÔNIOS
Axônio:
É um processo mais longo que conduz impulsos para longe do corpo celular.
Comprimento do axônio varia (1mm até 1m ou mais).
Origem do axônio, próxima do corpo celular é uma região expandida denominada proeminência axônica.
Nessa região, origina-se o impulso nervoso.
A partir do axônio, podem estender-se ramificações lateriais denominadas colaterais axônicas.
Partes de um Neurônio
NEURÔNIOS
Proteínas e outras moléculas são transportadas através do axônio em velocidades maiores que as que poderiam ser obtidas com a difusão simples
O movimento rápido é produzido por dois mecanismos diferentes:
Fluxo axoplasmático: mais lento, resulta de ondas rítmicas de contração que empurram o citoplasma da proeminência axônica para as terminações nervosas.
Transporte axonal: utiliza microtúbulos, é mais rápido e mais seletivo e pode ocorrer tanto na direção anterógrada como na direção reversa.
CLASSIFICAÇÃO DOS NEURÔNIOS E NERVOS
Os neurônios podem ser classificados de acordo com sua função ou estrutura.
CLASSIFICAÇÃO FUNCIONAL: baseia-se na direção de transporte dos impulsos:
Neurônios sensitivos: conduzem impulsos de receptores sensitivos do SNC.
Neurônios motores (efetores):conduzem impulsos do SNC para órgãos efetores (músculo e glândulas).
Neurônios de associação (interneurônios): estão totalmente localizados no SNC e servem às funções integradoras do SN.
CLASSIFICAÇÃO DOS NEURÔNIOS E NERVOS
NEURÔNIOS MOTORES:
Existem 2 tipos: Somáticos e Autônomos
Neurônios motores somáticos são responsáveis tanto pelo controle do reflexo como pelo controle somático dos músculos esqueléticos.
Neurônios motores autônomos inervam os efetores involuntários (músculos lisos, miocárdio e glândulas).
Simpáticos (suas fibras pré-ganglionares emergem da medula espinhal (T1até L2). 
Parassimpáticos (suas fibras pré-ganglionares originam-se no encéfalo e no segundo ao quarto nível sacral da coluna vertebral).
CLASSIFICAÇÃO DOS NEURÔNIOS E NERVOS
CLASSIFICAÇÃO ESTRUTURAL: baseia-se no número de processos que se estendem do seu corpo celular
Neurônios pseudo-unipolares: 
Possuem um único processo curto que se ramifica como um “T” para formar um par de processos mais tarde.
Os neurônios sensitivos são pseudo-unipolares.
A parte do processo que conduz os impulsos em direção ao corpo celular pode ser considerada um dendrito.
A parte que conduz os impulsos para longe do corpo celular pode ser considerada um axônio.
CLASSIFICAÇÃO DOS NEURÔNIOS E NERVOS
Neurônios Bipolares:
Possuem dois processos, um em cada extremidade.
Encontrado na retina do olho.
Neurônios Multipolares:
Tipo mais comum.
Possuem vários dendritos e um axônio que se estende a partir do corpo celular.
Neurônios motores são multipolares.
Tipos de Neurônios
CLASSIFICAÇÃO DOS NEURÔNIOS E NERVOS
Nervo: 
É um feixe de axônios localizados fora do SNC.
A maioria se compõe tanto por fibras motoras como sensitivas chamados de nervos mistos.
Nervos cranianos contém somente fibras sensitivas e servem aos sentidos da visão, da audição e do olfato.
CÉLULAS DE SUSTENTAÇÃO
São divididas em 6 categorias:
Células de Schwann: formam a bainha de mielina em torno dos axônios periféricos.
Células satélites: sustem os corpos celulares dos neurônios no interior dos gânglios do SNP.
Oligodendrócitos: formam a bainha de mielina em torno dos axônios do SNC.
Micróglias: migram através do SNC e fagocitam material estranho e degenerado.
Astrócitos: ajudam a regulam o ambiente externo dos neurônios do SNC.
Células ependimais: revestem os ventrículos (cavidades) encefálicos e canal central da medula espinhal.
BAINHA DE SCHWANN
Todos os axônios do SNP são envolvidos por uma bainha viva de células de Schwann – bainha de Schwann.
Os axônios do SNC não possuem bainha de Schwann e não possuem uma membrana basal contínua (apenas no SNP).
BAINHA DE MIELINA DO SNP
Essa cobertura isolante é formada por sucessivos envoltórios da membrana celular das células de Schwann.
Axônios mielinizados conduzem impulsos com maior velocidade que os não-mielinizados (menos de 2 micrômetros).
BAINHA DE MIELINA DO SNP
Axônio não-mielinizado também são envolvidos por bainha de mielina, porém não apresentam múltiplos envoltórios da membrana plasmática da célula de Schwann que formam a bainha de mielina.
Cada célula de Schwann envolve apenas cerca de 1mm do axônio, deixando intervalos de axônio expostos entre as células de Schwann adjacentes.
Os intervalos de axônio são chamados de nódulos de Ranvier que tem a função de produzir os impulsos nervosos.
BAINHA DE MIELINA DO SNC
As bainhas de mielina do SNC são formados por oligodendrócitos.
Diferente das células de Schwann, os oligodendrócitos possuem extensões que formam a bainha de mielina em torno de vários axônios.
As áreas do SNC que contêm uma alta concentração de axônios formam a substância branca.
Substância cinza é composta por altas concentrações de corpos celulares e dendritos, os quais não possuem bainhas de mielina.
Oligodendrócito
REGENERAÇÃO DE UM AXÔNIO SECCIONADO NO SNP
FUNÇÕES DOS ASTRÓCITOS
São células estreladas grandes com numerosos processos citoplasmáticos para o exterior.
São as células gliais mais abundantes no SNC (90%).
Possuem projeções que terminam em botões terminais que circulam os capilares do SNC.
Possuem outras extensões adjacentes às sinapses entre o terminal axônico de um neurônio e os dentritos ou o corpo celular de um outro neurônio.
Estão localizados de modo ideal para influenciar as interações entre os neurônios e entre os neurônios e o sangue.
Astrócito
ATIVIDADE ELÉTRICA DOS AXÔNIOS
A membrana aprisiona grandes moléculas orgânicas carregadas negativamente no interior da célula e permite apenas a difusão limitada de íons inorgânicos carregados positivamente.
Essas propriedades acarretam uma distribuição desigual desses íons ao longo da membrana.
A ação das bombas Na+/K+ também ajuda a manter a diferença de potencial porque elas bombeiam 3 Na+ ao exterior para cada 2 K+ transportados para o interior da célula.
Uma parcial consequênciadessas bombas é a maior concentração de Na+ no líquido extracelular que no interior da célula, enquanto a concentração de K+ é maior no seu interior.
POTENCIAL DE REPOUSO:
Um potencial de repouso é uma voltagem teórica que seria produzida de um lado a outro de uma membrana plasmática quando apenas um íon fosse capaz de difundir-se através dela.
A diferença de potencial entre um lado e outro da membrana é de 90 milivolts (mV).
Um sinal (- ou+) colocado na frente desse número indica a polaridade no interior da célula.
ATIVIDADE ELÉTRICA DOS AXÔNIOS
O potencial de membrana do K+ é de -90mV. Já nos neurônios é de -70mV.
Em média o potencial de repouso da membrana da maioria das células do organismo varia de -65mV a -85mV.
O valor real do potencial de repouso da membrana depende de 2 fatores:
Permeabilidade específica da membrana para cada íon diferente.
Relação entre as concentrações de cada íon nos dois lados da membrana plasmática.
ATIVIDADE ELÉTRICA DOS AXÔNIOS
Desse modo pode-se criar um potencial de membrana.
ATIVIDADE ELÉTRICA DOS AXÔNIOS
ATIVIDADE ELÉTRICA DOS AXÔNIOS
A permeabilidade do Na+ e ao K+ é regulada por portas, que se abrem em resposta a estimulação.
A difusão líquida ocorre em dois estágios:
3 Na+ se movem para o interior da célula
2 K+ se movem para fora da célula
Esse fluxo de íons, ou melhor, estes sinais nervosos são transmitidos pelo POTENCIAL DE AÇÃO.
O potencial de ação no interior da fibra dos nervos é de 90mV negativo que o potencial no líquido extracelular.
A concentração de K+ é maior no lado interno da membrana, mas bastante baixa na sua face externa.
Por causa do alto gradiente de concentração do K+ de dentro para fora, existe uma forte tendência para que um maior número de íons K+ se difunde para fora, através da membrana.
Quando o fazem, eles levam cargas positivas para o exterior, criando eletropositividade do lado externo da membrana e eletronegatividade interna.
Em cerca de um milissegundo, a diferença de potencial entre as partes interna e externa (POTENCIAL DE DIFUSÃO), torna-se grande o suficiente para bloquear a difusão efetiva do K+ para o exterior.
FÍSICA BÁSICA DOS POTENCIAIS DE MEMBRANA
A concentração de Na+ é maior no lado externo da membrana, mas bastante baixa na sua face interna.
Esses íons também tem carga positiva.
Por causa do alto gradiente de concentração do Na+ de fora para dentro, existe uma forte tendência para que um maior número de íons Na+ se difunde para dentro, através da membrana.
Quando o fazem, eles levam cargas positivas para o interior, criando eletropositividade do lado interno da membrana e eletronegatividade externa.
Em cerca de um milissegundo, a diferença de potencial entre as partes interna e externa (POTENCIAL DE DIFUSÃO), torna-se grande o suficiente para bloquear a difusão efetiva do Na+ para o interior.
FÍSICA BÁSICA DOS POTENCIAIS DE MEMBRANA
Existe uma razão de a concentração de Na+ e K+ ser desigual de um lado a outro da membrana:
Proteínas celulares e os grupos fosfato de ATP e outras moléculas orgânicas são carregados negativamente no pH do citoplasma celular.
Esse íons são fixos no interior da célula porque eles não conseguem penetrar a membrana plasmática.
Como resultado, estes ânions atraem íons inorgânicos carregados positivamente (cátions) do líquido extracelular.
A distribuição de pequenos íons inorgânicos entre os compartimentos intra e extracelular é influenciada pelos íons fixos carregados negativamente no interior da célula.
POTENCIAL DE MEMBRANA
POTENCIAL DE MEMBRANA
Potencial de Repouso: é quando a célula está em repouso, ou seja, os canais de Na+ estão fechados, tornando a célula não permeável (-90mV).
Despolarização: é quando uma estimulação fizer com que cargas positivas fluam para o interior da célula, ou seja, é a abertura dos canais de Na+, tornando o interior da célula menos negativo. A membrana torna-se permeável.
Repolarização: é o fechamento dos canais de Na+ e a abertura dos canais de K+ para fora da célula restabelecendo o potencial normal negativo do repouso da membrana.
CONTROLE DE ÍONS NOS AXÔNIOS
As alterações do potencial de membrana são causadas por alterações do fluxo de íons ao longo dos canais iônicos da membrana.
Íons Na+, K+ e outros passam por canais iônicos da membrana plasmática chamados canais controlados.
As portas são partes proteínas que constituem os canais e podem abrir e fechar os canais iônicos em resposta a determinadas alterações
Quando os canais iônicos estão fechados, a membrana plasmática é menos permeável.
Quando os canais iônicos estão abertos, a membrana plasmática é mais permeável.
CONTROLE DE ÍONS NOS AXÔNIOS
Existem dois tipos de canais para o K+: um tipo está sempre aberto, enquanto o outro permanece fechado na célula de repouso.
Os canais de Na+ estão sempre fechados na célula em repouso.
A célula em repouso é mais permeável ao K+ que ao Na+.
O controle dos canais é feita por voltagem-dependente.
POTENCIAL DE AÇÃO
POTENCIAL DE AÇÃO
Os sinais nervosos são transmitidos por potenciais de ação, que são variações rápidas do potencial de repouso.
O potencial de ação inicia por uma alteração abrupta do potencial de repouso, normalmente negativo, para positivo, terminando por um retorno igualmente rápido ao potencial negativo.
Para a condução do sinal neural o potencial de ação se desloca ao longo da fibra nervosa até atingir sua extremidade.
POTENCIAL DE AÇÃO
EXCITAÇÃO DA FIBRA NERVOSA:
Estímulos Físicos: Pressão, frio e calor, lesão dos tecidos como corte ou distensão demasiada.
Estímulos Químicos: Cheiro, gosto, sons...
POTENCIAL DE AÇÃO
Durante o primeiro milissegundo do potencial de ação, quando a voltagem da membrana passa de -70mV para +30mV, uma corrente de Na+ entra na célula por difusão por causa da abertura dos canais de Na+.
Cada potencial de ação injeta cargas positivas (íons sódio) no axônio.
Esses íons sódio carregados positivamente são conduzidos, pelas propriedades de cabo do axônio, até uma região adjacente que ainda possui um potencial de membrana de -70mV.
Dentro dos limites de cabo do axônio, isso ajuda a despolarizar a região adjacente da membrana axônica.
Quando essa região adjacente da membrana atinge um nível limiar de despolarização, ela também produz um potencial de ação à medida que os componentes de canais voltagem-dependentes se abrem.
POTENCIAL DE AÇÃO
CONDUÇÃO EM UM AXÔNIO MIELINIZADO:
A bainha de mielina provê isolamento do axônio, impedindo a movimentação de Na+ e K+ através da membrana.
Se a bainha de mielina fosse contínuo os potenciais não poderiam se produzidos.
A bainha de mielina possui interrupções (nódulos de Ranvier).
Transmitem os sinais neurais muito rapidamente.
Na maioria controlam atividade muscular rápida ou transmitem sinais sensoriais críticos para o cérebro.
POTENCIAL DE AÇÃO
CONDUÇÃO EM UM AXÔNIO MIELINIZADO:
Os impulsos nervosos ocorrem nos nódulos de Ranvier, pois é onde estão concentrados a maior parte dos canais de Na+ .
Neste caso, a condução ocorre em saltos chamados de CONDUÇÃO SALTATÓRIA.
O potencial de ação num nódulo despolariza a membrana do outro nódulo seguinte até o limiar, de modo que um novo potencial de ação é produzido no nódulo de Ranvier seguinte.
POTENCIAL DE AÇÃO
Axônio mielinizado
POTENCIAL DE AÇÃO
CONDUÇÃO EM UM AXÔNIO NÃO-MIELINIZADO:
O potencial de ação são produzidos por toda a extensão do axônio.
São conduções mais lentas.
Controlam estruturas como os vasos sanguíneos e transmitem informações sensoriais de caráter não crítico ao cérebro (tato grosseiro).
POTENCIAL DE AÇÃO
TRANSMISSÃO DO IMPULSO NERVOSO NAS FIBRAS MUSCULARES:
Músculo Esquelético: a velocidade de condução do impulso é de cerca de 4m/seg, bem mais lenta que nas fibras nervosas mais calibrosas que controlam o músculo esquelético (60m/seg).
Músculo Liso: a velocidade de condução é de 1cm/seg e o potencial de açãoocorre em 1seg.
Músculo cardíaco: a velocidade de condução é de 0,4m/seg e o potencial de ação ocorre em 0,3seg.
SINAPSES
Os axônios terminam
próximos ou, em alguns 
casos, no ponto de contato
com uma outra célula.
Quando potenciais de 
ação atingem o terminal axônico, eles estimulam (ou inibem) direta ou indiretamente a outra célula.
Em casos especiais, os potenciais podem passar diretamente de uma célula à outra
Na maioria dos casos, os potenciais de ação param no terminal axônico, onde estimulam a liberação de um neurotransmissor químico que afeta a célula seguinte.
SINAPSES
É a conexão funcional entre um neurônio e uma segunda célula:
No SNC, essa outra célula pode ser outro neurônio.
No SNP, pode ser tanto neurônio como célula efetora de um músculo ou de uma glândula.
Tipos de Sinapses:
Axodendrítica: conexão entre axônio de um neurônio e os dendritos.
Axossomática: conexão entre axônio de um neurônio e o corpo celular.
Axoaxônica: conexão entre um axônio de um neurônio e os axônios de um segundo neurônio.
Dendrodendrítica: conexão entre um dendrito de um neurônio e os dendritos de outro neurônio.
SINAPSES
Em quase todas as sinapses, a transmissão é unidirecional – do neurônio pré-sináptico para o neurônio pós-sináptico
Existem dois tipos de sinapses:
Sinapses Elétricas: ocorrem em células com tamanho iguais e unidas por áreas de contato com baixa resistência elétrica.
Sinapses Químicas: ocorre por liberação de neurotransmissores químicos.
SINAPSES ELÉTRICAS
Para que as células sejam acopladas eletricamente, elas devem possuir tamanhos +/- iguais e ser unidas por áreas de contato com baixa resistência elétrica.
Assim, os impulsos podem ser regenerados de uma célula à seguinte sem interrupção.
Células adjacentes eletricamente acopladas são unidas por junções comunicantes.
SINAPSES ELÉTRICAS
Cada junção comunicante é composta por 12 proteínas denominadas conexinas, dispostas como tábuas de um barril para formar um poro cheio de água.
Localizados no miocárdio e alguns músculos lisos, onde permitem a excitação e a contração rítmica de grandes massas de células musculares.
Estudos observaram junções comunicantes:
Encéfalo – permitem uma transmissão bidirecional de impulsos.
Células gliais – atuam como canais para a passagem de moléculas que transmitem informações entre as células.
Tecidos embrionários e que elas desaparecem à medida que os tecidos se tornam mais especializados.
SINAPSES QUÍMICAS
A maioria das transmissões nervosas é unidirecional e ocorre por liberação de neurotransmissores químicos dos terminais axônicos pré-sinápticos (botões terminais).
Os botões sinápticos são separados as célula pós-sináptica por uma fenda sináptica muito estreita.
Nos botões sinápticos as moléculas de neurotransmissores estão contidas em muitas vesículas sinápticas pequenas envolvidas por uma membrana.
A membrana da vesícula deve fundir-se com a membrana do axônio para que os neurotransmissores sejam liberados.
SINAPSES QUÍMICAS
O neurotransmissor é liberado em múltiplos da quantidade contida na vesícula.
O número de vesículas que sofrem exocitose depende da frequência dos potenciais de ação produzidos no terminal axônico pré-sináptico.
Potenciais de ação que chegam ao terminal axônico desencadeiam a liberação do neurotransmissor muito rapidamente, pois muitas vesículas pós-sinápticas já estão ancoradas nas áreas corretas da membrana pré-sináptica antes da chegada dos potenciais de ação.
Canais de Ca2+ estão localizados no terminal axônico adjacente ao locais de ancoragem.
A chegada dos potenciais de ação no terminal axônico abre os canais de Ca2+ para o interior desencadeia a fusão rápida das vesículas sinápticas com a membrana axônica e a liberação do neutransmissor pela exocitose.
SINAPSES QUÍMICAS
Após as moléculas de neurotransmissores serem liberadas dos terminais axônicos pré-sinápticos, elas se difundem rapidamente através da fenda sináptica e atingem a membrana da célula pós-sináptica.
Os neurotransmissores se ligam a proteínas receptoras específicas no qual possuem uma alta especificidade que é o ligante da proteína receptora.
Esta ligação provoca a abertura dos canais iônicos na membrana pós-sináptica.
ACETILCOLINA COMO NEUROTRANSMISSOR
Acetilcolina (Ach) é utilizada como um neurotransmissor excitatório por alguns neurônios do SNC e por neurônios motores somáticos. Já nas terminações nervosas autônomas, a Ach pode tanto ser excitatória como inibitória.
As respostas variadas das células pós-sinápticas à mesma substância química podem ser explicados pelo fato de diferentes células pós-sinápticas possuírem diferentes subtipos de receptores da Ach.
Esses subtipos podem ser estimulados por determinadas toxinas, como a nicotina e a muscarina.
Os músculos esqueléticos possuem receptores nicotínicos de ACh.
O coração contém receptores muscarínicos de ACh.
ACETILCOLINESTERASE (AChE)
A ligação entre a Ach e sua proteína receptora dura apenas um breve instante.
Para que a atividade da célula pós-sináptica seja interrompida, a Ach livre deve ser inativada muito rapidamente após a sua liberação e essa inativação é feira pela AChE que está localizada sobre a membrana pós-sináptica ou logo após a membrana, com o seu sítio ativo cobrindo a fenda sináptica.
ACETILCOLINA NO SNP
Neurônios motores somáticos formam sinapses com células musculares esqueléticas.
Nessas sinapses a membrana pós-sináptica da fibra muscular é conhecida como PLACA MOTORA.
Ela é importante porque os potenciais de ação das fibras musculares estimulam a contração muscular.
Quando qualquer estágio do processo da transmissão neuromuscular é bloqueado, pode ocorrer fraqueza muscular, algumas vezes levando à paralisia e à morte.
ACETILCOLINA NO SNC
Existem muitos neurônios colinérgicos no SNC onde os terminais axônicos de um neurônio geralmente formam sinapses com os dendritos ou o corpo celular de um outro axônio.
Servem como estímulos normais para a produção de potenciais de ação na proeminência axônica.
MONOAMINAS COM NEUROTRANSMISSORES
SEROTONINA:
Utilizada como neurotransmissor pelos neurônios com corpos celulares nos chamados núcleos de rafe localizados ao longo da linha mediana do tronco encefálico.
As funções fisiológicas atribuídas a serotonina incluem um papel na regulação do humor e do comportamento, do apetite e da circulação encefálica.
MONOAMINAS COM NEUROTRANSMISSORES
DOPAMINA:
São os neurônios dopaminérgicos.
A doença de Parkinson é causada pela degeneração dos neurônios dopaminérgicos da substância negra.
Esta associada no comportamento e na via da recompensa emocional.
Drogas que produzem dependência, como cocaína, morfina e anfetaminas, ativam vias dopaninérgicas.
MONOAMINAS COM NEUROTRANSMISSORES
NORADRENALINA:
No SNP é utilizado como transmissor em sua sinapses com os músculos lisos, miocárdio e as glândulas.
No SNC a noradrenalina está envolvida na estimulação comportamental geral.
REFERÊNCIAS
FOX, Stuart Ira. Fisiologia humana. 7. ed. Barueri, SP: Manole, 2007.
GUYTON, Arthur C.,. Fisiologia humana. 6. ed. Rio de Janeiro: Guanabara, 2008.
GUYTON, Arthur C.,; HALL, John E. Fisiologia humana e mecanismos das doenças. 5. ed. Rio de Janeiro: Guanabara Koogan, 1993.
GUYTON, Arthur C.,; HALL, John E. Fisiologia humana e mecanismos das doenças. 6. ed. Rio de Janeiro: Guanabara Koogan, 1998.

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