RESUMO DE FISIOLOGIA 2013

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Organização funcional do corpo humano e Controle do meio interno
Líquido extracelular – “meio interno”: está nos espaços fora das células, e permanece em movimentação constante através do sangue circulante. Assim, todas as células do corpo vivem em um mesmo ambiente, que é o líquido extracelular, razão pela qual ele é chamado de meio interno. Nele estão os íons (sódio, cloreto e bicarbonato) e nutrientes (oxigênio, glicose, ácidos graxos e aminoácidos) necessários às células para a manutenção da vida celular; também contém CO2 e outros produtos de excreção celulares. Líquido intracelular: possui maior concentração de íons potássio, magnésio e fosfato. Mecanismos especiais para o transporte de íons através das membranas celulares mantêm essas diferenças.
Homeostasia: é a manutenção de condições constantes no meio interno. Todos os órgãos e tecidos desempenham funções que ajudam a manter essas condições constantes.
Origem dos nutrientes do líquido extracelular: Sistema respiratório: oxigênio. Trato gastrointestinal: diferentes nutrientes, como carboidratos, ácidos graxos e aminoácidos. Fígado e outros órgãos que executam funções primariamente metabólicas: alteração da composição química de substâncias, transformando-as em formas mais utilizáveis. Sistema músculo-esquelético: deslocamento do corpo para obtenção de alimento, além de mobilidade para proteção contra ambientes hostis.
Remoção dos produtos finais do metabolismo: Pulmões: CO2. Rins: substâncias que não são necessárias ao corpo, especialmente produtos finais do metabolismo.
Regulação do funcionamento corporal: Sistema nervoso: regulação mais rápida; regula principalmente as atividades musculares e secretórias do organismo. Sistema de regulação hormonal: regulação mais lenta; regula funções metabólicas. Obs.: a reprodução nem sempre é considerada uma função homeostática; contudo, ela contribui para a homeostasia através da geração de novos seres em substituição dos que estão morrendo.
Exemplo de mecanismos de controle: Regulação das concentrações de O2 e CO2 no líquido extracelular: a regulação da concentração de oxigênio depende principalmente das características químicas da hemoglobina, já a concentração de CO2 é regulada de forma muito diferente. Quando a concentração de oxigênio diminui, a hemoglobina libera oxigênio; quando a concentração de CO2 aumenta, ocorre a excitação do centro respiratório no encéfalo, resultando em respiração rápida e profunda, aumentando assim a expiração de CO2.
Feedback negativo: é homeostático, pois busca o equilíbrio. Se algum fator se torna excessivo ou reduzido, um sistema de controle ativa um feedback negativo, que consiste em uma série de alterações que resultam no retorno do fator a um certo valor central, mantendo assim a homeostasia. Ex.: mecanismo de controle da concentração de CO2, em que a concentração elevada provoca a sua redução, o que é negativo em relação ao estímulo inicial. Feedback positivo: leva à instabilidade, e geralmente à morte. O estímulo inicial causa mais do mesmo. Nos casos em que o feedback positivo é útil (p. ex., coagulação sanguínea, parto), ele é parte de um processo geral de feedback negativo (p. ex., o processo de coagulação é um processo de feedback negativo para a manutenção do volume normal de sangue).
Transporte através da membrana celular
Tanto a membrana citoplasmática como o epitélio são relativamente permeáveis. Trocas controladas de soluto e de solvente (água) criam as condições eletroquímicas dentro e fora da célula. Obs.: há trocas de soluto e solvente entre os meios interno e externo, e entre os compartimentos; o sistema digestório, p. ex., faz parte do ambiente externo.
A membrana possui mecanismos dinâmicos, que mantém a estabilidade (homeostasia); constitui uma barreira física-virtual; e possui diferentes graus de permeabilidade para as diferentes partículas. É constituída por: bicamada lipídica (fosfolipídios) e proteínas (canais iônicos, receptores e sistemas de enzimas). A bicamada lipídica não é miscível com os líquidos extra e intracelulares; então, ela forma uma barreira para o movimento de todas as moléculas de água e de substâncias hidrossolúveis entre estes líquidos. As moléculas de proteínas que atravessam a membrana interrompem a continuidade da bicamada lipídica, formando assim uma via alternativa através da membrana celular; a maior parte dessas proteínas penetrantes é de proteínas de transporte. As diferentes proteínas atuam por meios distintos: p. ex., as proteínas de canal contêm espaços aquosos ao longo de toda a molécula, permitindo o livre movimento de determinados íons ou moléculas; já as proteínas carreadoras se fixam às substâncias que vão ser transportadas enquanto alterações na conformação dessas moléculas protéicas movem as substâncias pelos interstícios da molécula, até a outra face da membrana; ambas são seletivas.
Processos de transporte através da membrana citoplasmática
Transporte passivo
A favor do gradiente de concentração; nele não há consumo de energia metabólica. Pode ocorrer por: difusão simples (sem mediadores; p. ex., transporte da uréia) ou difusão facilitada (com mediadores – proteínas carreadoras; p. ex., transporte da glicose). Obs.: difusão: envolve o transporte através da membrana causado pelo movimento aleatório das moléculas da substância.
Difusão simples:
Movimento cinético de moléculas ou íons através de um canal na membrana ou por meio dos espaços intermoleculares, sem necessidade de fixação a proteínas carreadoras da membrana. A intensidade da difusão é determinada pela quantidade disponível de substância, pela velocidade do movimento cinético, e pelo número de poros na membrana celular. Pode ocorrer por 2 vias: pelos interstícios intermoleculares da bicamada lipídica: a intensidade da difusão está relacionada à solubilidade da molécula; por canais aquosos em algumas das proteínas de transporte: além da água, outras moléculas insolúveis em lipídios também passam pelos canais, desde que sejam suficientemente pequenas (quanto menor a molécula, mais rápida a travessia).
Controle da difusão pelos canais protéicos e sua regulação: os canais protéicos são distinguidos por 2 características: muitas vezes, eles são seletivamente permeáveis a determinadas substâncias; e muitos desses canais podem ser abertos ou fechados por meio de comportas. Obs.: os canais protéicos são divididos em 2 tipos: sem comporta, que estão permanentemente abertos; e com comporta, que abrem-se mediante estímulos específicos, diretamente ou indiretamente (através do estímulo de um receptor próximo que irá ativá-lo). Permeabilidade seletiva: a maioria dos canais é seletiva para o transporte de 1 ou mais íons ou moléculas específicas; isso resulta das características do próprio canal, como seu diâmetro, sua forma, e a natureza de cargas elétricas ao longo de sua superfície interna. Regulação por comportas: muitos desses canais podem ser abertos ou fechados por comportas (gates); a abertura e o fechamento dessas comportas são controlados por: a) Estímulo físico (regulação pela voltagem): a conformação molecular da comporta responde ao potencial elétrico através da membrana celular; p. ex., se há uma forte carga negativa na face interna da membrana, as comportas externas dos canais de sódio permanecem fechadas; quando essa carga negativa é perdida, as comportas se abrem. b) Estímulos químicos (regulação química): algumas comportas são abertas pela fixação de outra molécula (ligante) a essa proteína, o que causa alteração conformacional na molécula da proteína, que abre ou fecha a comporta; isso ocorre p. ex. com o efeito da acetilcolina no canal de acetilcolina.
Difusão facilitada:
Exige a interação de uma proteína carreadora com as moléculas ou íons a serem transportados; a proteína carreadora facilita a passagem destes por se fixar quimicamente a eles, e dessa forma levá-los através da membrana.
Também chamada de difusão mediada por carreador, cujo qual facilita a difusão da substância para o outro lado. Difere da difusãosimples por canal também em função de que, embora a intensidade da difusão por um canal aberto aumente proporcionalmente com a concentração da substância difusora, na difusão facilitada a intensidade da difusão aumenta em direção a uma máxima (Vmáx, acima da qual não aumenta mais), à medida que aumenta a concentração da substância. A intensidade com que as moléculas podem ser transportadas nunca vai ser maior do que a velocidade com que a molécula da proteína carreadora pode passar pelas alterações de conformação entre seus 2 estados. Ex. de substâncias transportadas: glicose e alguns aminoácidos.
Outras considerações:
Fatores que alteram a intensidade da difusão: diferença de concentração (a velocidade de difusão das moléculas para o lado menos concentrado é proporcional à sua concentração no lado mais concentrado quanto maior a concentração, maior a velocidade), potencial elétrico (afeta a difusão de íons; se um potencial elétrico for aplicado através da membrana, a carga elétrica dos íons faz com que eles se movam através da membrana, mesmo que não exista diferença de concentração para provocar esse movimento), e diferença de pressão (as moléculas movem-se do lado de maior pressão para o lado de menor pressão. Obs.: pressão significa a soma de todas as forças das diferentes moléculas que se chocam com uma determinada área de superfície em um certo instante; então, quando a pressão é maior em um lado da membrana do que no outro lado, significa que a soma de todas as forças das moléculas se chocando contra o canal em um lado da membrana é maior que do outro lado, o que na maioria das vezes é causado por um maior número de moléculas).
Osmose: processo de movimento efetivo da água, causado por diferença de concentração da própria água.
Pressão osmótica: quantidade de pressão necessária para impedir a osmose. A osmose da água tende a criar diferença de pressão, até que esta seja suficientemente intensa para se opor ao efeito osmótico. É determinada pelo número de partículas por unidade de volume do líquido, e não pela massa das partículas; a razão disso é que cada partícula em uma solução, independentemente de sua massa, exerce em média a mesma quantidade de pressão sobre a membrana.
Osmolalidade: osmóis por kg de água. Para expressar a concentração em termos do número de partículas, a unidade chamada osmol é usada em lugar de gramas. A osmolaridade é mais utilizada, pois expressa os osmóis por litro de solução. Para saber se a osmose irá ocorrer entre 2 substâncias, deve-se comparar suas osmolaridades: se as 2 soluções têm o mesmo número de partículas, elas são isosmóticas; já se, p. ex., a solução A tem uma osmolaridade maior que a solução B, a solução A é hiperosmótica e a B hiposmótica.
Tonicidade de uma solução: descreve como o tamanho da célula pode mudar conforme a solução em que ela for colocada. Se uma célula ganha água (incha) quando colocada em uma solução, a solução é hipotônica; se a célula perde água (murcha), a solução é hipertônica; e se não há alteração no tamanho da célula, a solução é isotônica.
Transporte ativo
É o movimento de moléculas ou íons (p. ex., açúcares, aminoácidos, sódio, potássio, cálcio etc) através da membrana, contra um gradiente de concentração, elétrico ou de pressão. É dividido em 2 tipos, de acordo com a fonte de energia usada para causar o transporte:
Transporte ativo primário:
A energia é derivada diretamente da degradação do ATP ou de outro composto de fosfato com alta energia. Nele, há presença de sistemas enzimáticos (ATPases). Exemplos:
Bomba sódio-potássio: presente em todas as células do corpo, é a responsável pela manutenção das diferenças de concentração do sódio e do potássio através da membrana celular, bem como pelo estabelecimento do potencial elétrico negativo dentro da célula. Quando 3 íons sódio se fixam à parte interna da proteína carreadora e 2 íons potássio à sua parte externa, a função ATPase da proteína fica ativada; então, é clivada uma molécula de ATP, formando 1 ADP e liberando a energia de uma ligação fosfato de alta energia. Essa energia produz uma alteração conformacional na molécula da proteína carreadora, com extrusão dos 3 íons sódio para fora da célula e dos 2 íons potássio para seu interior.
Bomba de cálcio: mantém a concentração de cálcio extremamente baixa no citosol intracelular e alta no líquido extracelular. Isso é realizado por 2 bombas de cálcio (ATPases cálcio-dependentes): uma fica na membrana celular e bombeia cálcio para fora da célula, e a outra bombeia cálcio para dentro de organelas vesiculares internas (p. ex., mitocôndrias e retículo sarcoplasmático). Nos 2 casos, a proteína carreadora atravessa a membrana de lado a lado e também funciona como ATPase.
Transporte ativo primário do hidrogênio: ocorre nas glândulas gástricas do estômago, para produção de ácido clorídrico; e no final dos túbulos distais e nos túbulos corticais dos rins, para eliminação do excesso de hidrogênio dos líquidos corporais.
Transporte ativo secundário:
A energia é derivada secundariamente da energia potencial estocada no gradiente de concentração; a energia cinética de uma molécula que se move a favor do gradiente de concentração (energia de difusão) é utilizada no movimento de outra molécula para movê-la contra o gradiente de concentração.
Co-transporte/simporte: moléculas que se movem na mesma direção, para dentro ou fora da célula, com a utilização de uma proteína carreadora. Ex.: uma substância B aproveita a energia de difusão de uma substância A, e ambas são transportadas para dentro da célula.
Contratransporte/antiporte: moléculas carregadas em direções opostas, também com a utilização de uma proteína carreadora. Ex.: desta vez a substância B está no interior da célula e a substância A está fora, então a A irá para dentro e a B para fora.
Exemplos:
Co-transporte do sódio, com glicose e aminoácidos: a glicose e os aminoácidos aproveitam a energia de difusão do sódio para entrar nas células. Para a glicose e o sódio, a alteração de conformação só ocorre quando ambas as moléculas estão fixadas na proteína carreadora; para os aminoácidos, existe um conjunto de proteínas de transporte diferentes.
Contratransporte de cálcio e hidrogênio em troca de íons sódio: cálcio: ocorre em quase todas as membranas celulares, com íons sódio movendo-se para o interior e íons cálcio para fora da célula. Hidrogênio: ocorre principalmente nos túbulos proximais dos rins, com íons sódio sendo movidos para dentro das células e íons hidrogênio para o lúmen; produz a excreção de uma quantidade extremamente grande de íons hidrogênio, sendo um mecanismo-chave para a regulação destes íons nos líquidos corporais.
Vesículas transportam moléculas grandes
Endocitose: moléculas muito grandes entram na célula por meio desta função especializada da membrana; as principais formas de endocitose são a pinocitose e a fagocitose (ambas requerem energia, proveniente do ATP). Pinocitose: quando determinadas moléculas se unem aos seus receptores na cavidade revestida, ocorre invaginação, e as proteínas fibrilares ao redor desta invaginação fazem com que as bordas da cavidade se fechem sobre as moléculas ligadas aos receptores, engolfando também uma pequena quantidade de líquido extracelular; imediatamente, a parte invaginada da membrana se destaca da superfície da célula, formando uma vesícula pinocitótica no citoplasma. Fagocitose: ocorre de forma muito parecida com a pinocitose, mas envolve partículas grandes (p. ex., bactérias, células mortas) ao invés de moléculas. Apenas certas células (fagócitos) têm a capacidade da fagocitose.
Exocitose: oposto da endocitose. Vesículas intracelulares (p. ex., corpos residuais, que são o que sobra das vesículas digestivas – substâncias indigeríveis) movem-se para a membrana celular, fundem-se a ela, e liberam seus conteúdos no fluido extracelular.
Potencial de membrana em repouso:
Muitos solutos do corpo são íons, que carregam cargas positivas ou negativas. O corpo humano é eletricamente neutro, pois para cadacarga positiva em um íon há um elétron em outro íon.
Existe uma maior quantidade de íons negativos no fluido intracelular, e uma maior quantidade de íons positivos no fluido extracelular, separados pela membrana celular; assim, os 2 compartimentos estão em desequilíbrio elétrico (há um gradiente elétrico). Este gradiente elétrico é chamado de potencial de membrana.
Potencial de equilíbrio: é o potencial de membrana que se opõe exatamente ao gradiente de concentração do íon; ou seja, é o ponto em que a força elétrica se torna tão forte quanto o gradiente de concentração química do íon, e o movimento resultante do íon através da membrana cessa. É medido em mV, e pode ser calculado pela equação de Nernst*.
Bomba sódio-potássio: a maioria das células é aprox. 40 vezes mais permeável ao potássio do que ao sódio; assim, o potencial de membrana deve-se principalmente ao potássio. O sódio adicional que vaza para dentro da célula é bombeado para fora pela bomba sódio-potássio, e o potássio que vaza para fora é bombeado para dentro; assim, a bomba contribui para o potencial de membrana pelo bombeamento de 3 íons sódio para fora a cada 2 íons potássio bombeados para dentro.
O potencial de membrana é influenciado por 2 fatores: os gradientes de concentração de diferentes íons através da membrana; e a permeabilidade da membrana para estes íons. Portanto, se a permeabilidade da célula para um íon muda, o potencial de membrana da célula muda. Assim:
Despolarização: quando a diferença de potencial entre o interior e o exterior da célula diminui (se torna mais positivo). Repolarização: retorno da célula ao potencial de membrana em repouso. Hiperpolarização: quando a diferença de potencial aumenta (o potencial de membrana se torna mais negativo).
4 íons contribuem para as mudanças no potencial de membrana: sódio, cálcio, cloreto e potássio. Os 3 primeiros são mais concentrados no líquido extracelular, e a célula em repouso é minimamente permeável a eles; mas se esta célula repentinamente se torna mais permeável a qualquer um destes íons, eles irão se mover para dentro da célula. A entrada de cálcio ou de sódio despolariza a célula, já a entrada do cloreto hiperpolariza a célula. Em relação ao potássio, a maioria das células em repouso é bastante permeável a ele, mas se elas se tornam mais permeáveis, elas permitem que mais potássio vaze para fora; ou seja, a célula hiperpolariza até chegar ao potencial de equilíbrio do potássio. Já a célula que se torna menos permeável ao potássio permite que menos potássio vaze para fora; e quando a célula retém potássio, ela se torna mais positiva e despolariza.
Neurofisiologia
Organização anatômica e funcional do Sistema Nervoso
Níveis de análise do SN: cognitivo (análise comportamental); sistema (estudo da interação entre várias unidades celulares); celular (estudo das propriedades de células unitárias); subcelular (estudo da biofísica dos canais iônicos); molecular (estudo dos mecanismos de ação das proteínas e neurotransmissores).
Organização funcional:
Recepção: ocorre por receptores exteroceptivos, proprioceptivos ou interoceptivos. Estes receptores são altamente específicos para o estímulo aplicado; assim, captam diferentes tipos de estímulos sob a forma de energia, que pode ser mecânica, térmica, química ou eletromagnética, e realizam sua transdução em impulso nervoso. Então, o estímulo é levado até o SNC através de fibras aferentes/sensitivas. Processamento: ocorre no SNC, mais especificamente no córtex cerebral (no caso de processos mais complexos), no encéfalo baixo ou na medula (no caso de processos mais simples, como respostas reflexas na medula). O comando é então levado até os efetores, através de fibras eferentes/motoras. Resposta: realizada pelos efetores, que podem ser músculos (esquelético, liso ou cardíaco) ou glândulas.
Divisão funcional:
Sistema Nervoso Sensorial: neurônios relacionadas com as funções de decodificação e interpretação dos estímulos originados nos órgãos sensoriais somáticos e viscerais. Sistema Nervoso Motor: neurônios relacionados com as funções motoras somáticas e viscerais. Sistema Nervoso Integrativo: neurônios que realizam a integração sensorial e motora, além de interpretar e elaborar comandos motores.
Divisão anatômica:
Sistema Nervoso Central: encéfalo e medula. Sistema Nervoso Periférico: receptores sensoriais, nervos espinhais e cranianos (eferentes/motores e aferentes/sensitivos), gânglios sensitivos, Sistema Nervoso Autônomo/Neurovegetativo (fibras eferentes; possui as divisões simpática e parassimpática, e tem como objetivo o controle da função glandular e do músculo liso das vísceras), e plexo entérico.
Encéfalo e nervos cranianos:
O encéfalo é recoberto pelas meninges dura-máter, aracnóide e pia-máter, e contendo líquor no espaço subaracnóideo.
Barreira hemato-encefálica: constituída por capilares com células endoteliais justapostas (sem fenestrações), dificultando assim o acesso de agentes potencialmente tóxicos ao cérebro. Algumas áreas são pobres em barreira hematoencefálica, como p. ex. áreas responsáveis pelo vômito; quando o agente chega a estes locais, ocorre a indução do vômito para eliminá-lo do organismo.
Tronco encefálico: haste em que o cérebro e o cerebelo se apóiam. Contém os núcleos motores e sensoriais dos nervos cranianos. Sua parte central/nuclear é fundamental, pois contém a formação reticular, uma complexa rede de neurônios que servem de estações de retransmissão do cérebro para o cerebelo e medula e vice-versa (vias de associação), contendo também núcleos. É o sítio de controle de funções vitais (respiração, estado de consciência e ciclo sono-vigÍlia, controle cárdio-vascular etc).
Cerebelo: cumpre fundamentalmente funções controladoras e moduladoras. Dele não emerge nenhum nervo; processa sinais, exclusivamente motores.
Cérebro: possui uma camada superficial de substância cinzenta, o córtex cerebral, que reveste um centro de substância branca; no interior dessa substância branca existem massas de substância cinzenta. É constituído por telencéfalo e diencéfalo. Telencéfalo: 2 hemisférios separados incompletamente pela fissura longitudinal, cujo assoalho é formado pelo corpo caloso; possui sulcos, giros e circunvoluções. Cada hemisfério é dividido em 5 lobos: frontal (área de processamentos complexos – cognição, planejamento e iniciação dos movimentos voluntários), parietal (área de projeção e processamento somestésico), temporal (área de projeção e processamento auditivo), occipital (área de projeção e processamento visual) e insula (oculto sob os lobos frontais e temporal). Contém os núcleos da base (intimamente associados ao córtex motor e o tálamo, sendo responsáveis pelo controle da motricidade somática voluntária). Diencéfalo: tálamo (possui núcleos funcionalmente distintos, e é a principal estação de retransmissão cerebral, de informações sensorial, motora, e do Sistema Límbico) e hipotálamo.
Medula e nervos espinhais:
Também está envolta pelas meninges.
Substância branca: região de tráfego de fibras nervosas mielinizadas (contendo cadeias de neurônios funcionalmente relacionados), do encéfalo para a medula (vias descendentes – motoras), da medula para o encéfalo (vias ascendentes – sensitivas), ou de fibras próprias da medula (tratos proprioespinhais). Vias ascendentes: meio pelo qual o cérebro recebe as informações originadas na medula e no tronco encefálico. Vias descendentes: meio pelo qual o cérebro envia comandos para a medula e o tronco encefálico.
Substância cinzenta: células nervosas e fibras constituindo o “H” medular, sendo a coluna posterior/dorsal responsável pela informação sensorial (somática ou visceral), e a coluna anterior/ventral pela informação motora; as colunas anteriores e posteriores se prolongam pelas raízes anteriores e posteriores. Assim, toda aferência sensitiva ingressa no SNC através das raízes posteriores, enquanto as eferências motoras deixam o SNC através das raízes anteriores.
Morfologia dos nervos: as fibras nervosas variam no calibre, epossuem ou não bainha de mielina. Quanto maior o diâmetro das fibras, maior a velocidade de condução da informação; a bainha de mielina aumenta mais ainda esta velocidade, pois reduz o fluxo de íons através do axolema – isolamento iônico. Ex.: fibras sem mielina e de pequeno diâmetro conduzem informações lentas, como dor crônica.
Os nervos afastam-se do SNC, ramificam-se, e atingem seus respectivos campos de inervação sensorial ou motora; então, ramificam-se novamente em terminações nervosas. Dentro do SNC, as fibras nervosas estabelecem comunicações entre diferentes partes através de tratos, leminiscos, comissuras etc.
Circuito nervoso: comportamento/reflexo: função determinada por um efetor (músculo ou glândula) quando um estímulo é aplicado a um receptor apropriado na periferia, e através do sistema aferente sensorial (que penetra pela raiz posterior) se estabelece uma conexão com o mecanismo eferente motor, que atua no correspondente efetor. Quanto maior o número de interneurônios envolvidos, maior o grau de complexidade do reflexo.
Organização celular do SN:
Neurônio:
Possui tipicamente todos os elementos de uma célula eucariótica. Constitui a unidade funcional do SN, possuindo a capacidade de comunicar-se com outras células similares pelo contato sináptico; funcionam de modo polarizado, ou seja, possuem a capacidade de conduzir impulsos seguindo uma determinada orientação, de tal modo que os fluxos de entrada ocorrem através dos dendritos, e as saídas por meio dos axônios. Suas propriedades comuns são: gerar e propagar atividades elétricas (impulso nervoso); comunicar-se por meio de sinapses nervosas químicas ou elétricas; processar digitalmente os sinais elétricos, integrando potenciais elétricos excitadores e inibidores; e comunicar-se com células efetuadoras musculares ou glandulares.
Tipos de neurônios: quando classificados segundo a forma, diferenciam-se em unipolar (presente somente em invertebrados), bipolar, pseudo-unipolar e multipolar.
Do ponto de vista funcional, podem ser classificados como neurônios sensitivos/aferentes (de curso centrípeto), motores/eferentes (de curso centrífugo), ou interneurônios; este último está localizado preferencialmente no SNC e tem como papel o estabelecimento de intercomunicações entre os neurônios sensitivos e os motores.
Neurotransmissores: a maquinaria neuronal realiza suas funções metabólicas e sintetiza substâncias químicas específicas, os neurotransmissores, que são armazenados em vesículas. Quando têm baixo peso molecular, são sintetizados e armazenados nos terminais nervosos; já quando têm alto peso molecular, são sintetizados no corpo celular e transportados para os terminais axônicos (transporte anterógrado), para então serem armazenados. Parte do neurotransmissor liberado na sinapse é metabolizada e retorna para o neurônio, para participar da síntese de novas moléculas; este transporte, do terminal axônico para o corpo celular, é denominado transporte retrógrado. As vesículas são transportadas através dos túbulos e filamentos proteicos (microtúbulos e neurofilamentos); assim, alterações degenerativas nestas estruturas, formando novelos, impedem a passagem das vesículas, ocasionando a degeneração da célula (como ocorre na doença de Alzheimer).
Gliócitos:
Não estabelecem sinapses, e nem são excitáveis; mas apresentam habilidade mitótica, motivo pelo qual podem ter capacidade reparativa/regenerativa.
Astrócitos: representam as células da glia mais abundantes. Apresentam uma terminação pedicular que toma contato com os vasos sanguíneos; por outro lado, podem contactar com os neurônios. Apresentam 2 formas principais: astrócitos fibrosos: possuem longos processos, e constituem a substância branca juntamente com os axônios longos dos neurônios. Têm função de defesa. Astrócitos protoplasmáticos: são mais curtos, com processos grossos, e se localizam na substância cinzenta. Têm como função: nutrição (armazenam nutrientes para fornecer às células neuronais) e sustentação dos neurônios, regulação da concentração de potássio no meio externo (possuem canais de potássio, de modo que podem captar o excesso de potássio do meio extraneuronal, impedindo efeitos deletérios), e captação de neurotransmissores que são liberados na sinapse (evitando assim a persistência do sinal químico na membrana pós-sináptica).
Micróglia: têm função de defesa.
Oligodendrócitos: são responsáveis pela síntese de mielina, através do envolvimento concêntrico do axônio com sua membrana plasmática.
Células de Schwann: também são responsáveis pela síntese de mielina, mas acompanham os axônios fora do SNC, constituindo o SNP.
Bainha de mielina: a camada de mielina resultante do envolvimento concêntrico do axônio pela membrana plasmática de células de Schwann ou oligodendrócitos é uma estrutura acelular, formada quimicamente por lípides (colesterol e fosfolipídios) e proteínas. Tem como função o isolamento iônico do axônio, reduzindo o fluxo de íons através do axolema (assim, aumenta a velocidade de condução elétrica ao longo do axônio); e aumenta a resistência da membrana (quanto mais grosso o axônio, mais espessa a mielina circundante). Nódulos de Ranvier: espaços periódicos de porções dos axônios sem mielina, em que há grande densidade de corrente; determinam uma transmissão elétrica de tipo saltatório, ou seja, transmitindo-se um potencial de nódulo em nódulo, e assim a transmissão do impulso elétrico é acelerada.
Capacidade dos neurônios de gerar e propagar atividades elétricas (impulsos)
As células nervosas são capazes de gerar impulsos devido a um conjunto de estruturas presentes na sua membrana capazes de controlar o movimento de substâncias entre as faces da membrana, como os canais iônicos.
Relembrando:
Transporte de substâncias: substâncias lipossolúveis: atravessam passivamente a bicamada lipídica (difusão simples). Exs: hormônios esteróides, colesterol, vitaminas. Substâncias hidrossolúveis: moléculas orgânicas eletricamente neutras (exs: aminoácidos, glicose) necessitam de mediadores para atravessarem a membrana (difusão facilitada); já os íons, partículas eletricamente carregadas, necessitam de corredores aquosos para atravessarem a membrana.
Canais iônicos: proteínas integrais da membrana, que realizam o transporte seletivo de íons. Tipos de canais iônicos: abertos/sem comporta/de vazamento: estão permanentemente abertos. Com comporta: abrem-se (através de uma mudança conformacional) mediante estímulos específicos (químicos – ligantes, ou físicos – voltagem). Os canais iônicos com comporta abrem-se de 2 maneiras: diretamente (através da interação entre o ligante e um receptor presente no próprio canal, que promove a abertura deste, através da mudança conformacional da proteína) ou indiretamente (através da interação entre o ligante e um receptor ligado à proteína G, promovendo a ativação desta, que por sua vez causará a abertura do canal).
Bioeletrogênese: capacidade de gerar e alterar a diferença de potencial elétrico através da membrana, presente nos neurônios e nas células musculares (esqueléticas, lisas e cardíacas).
Experimento: utilizando-se um aparelho que mede a diferença de cargas elétricas entre dois pontos, que mantém artificialmente a carga elétrica resultante de um lado da membrana em 0 (“terra”; lado de fora – meio de cultura) e mede a carga resultante do outro lado com relação ao primeiro, percebe-se que não há diferença de potencial elétrico (ddp = 0 mV) quando ambos os eletrodos estão do lado de fora; já quando um dos eletrodos atravessa a membrana do neurônio, o voltímetro acusa a existência de diferença de potencial, indicando que o líquido intracelular é negativo em relação ao meio. Se o neurônio for estimulado (com corrente elétrica), o voltímetro registrará como resposta alterações transitórias do potencial de membrana, seja em forma de ondas de despolarização de baixa amplitude (estímulo sublimiar) ou em forma de potencial de ação, conforme a intensidade do estímulo.
A excitabilidade é uma propriedade particular da membrananeural (e também da muscular), causada pelo movimento de íons através da membrana citoplasmática. A alteração temporária do potencial de membrana mostra que o neurônio é eletricamente excitável. O corpo celular do neurônio e seus dendritos possuem, em sua maioria, canais iônicos que se abrem direta ou indiretamente; já o cone de implantação possui canais iônicos com comporta dependentes de voltagem. Assim, a alteração de voltagem ocorre no cone de implantação, gerando o potencial de ação, que será conduzido até a região terminal.
Potencial de repouso da membrana dos nervos: este potencial é de cerca de -90 mV; isto é, o potencial no interior da fibra é 90 mV mais negativo que o potencial do líquido extracelular. Assim, a membrana neuronal está polarizada, com cargas negativas justapostas à face interna da membrana celular. Origem do potencial de repouso: apenas os potenciais de difusão, causados pela difusão do sódio e do potássio (através de canais iônicos sem comporta/de vazamento), produziriam um potencial de membrana da ordem de -86 mV, quase todo ele determinado pela difusão do potássio. Canais de potássio: o potássio tende a sair da célula, criando dipolo elétrico através da membrana, pois a saída de cargas positivas torna a face interna da membrana mais carregada negativamente. Canais de sódio: a permeabilidade ao sódio é baixa, mas ainda assim ele tende a entrar na célula. Os -4 mV adicionais é a contribuição para o potencial de membrana da bomba sódio-potássio.
Bomba sódio-potássio: bombeia continuamente sódio para o exterior da fibra e potássio para o seu interior; além disso, mais cargas positivas são bombeadas para o exterior do que para o interior (3 íons sódio para fora, e 2 íons potássio para dentro), ocasionando um déficit de íons positivos no interior, produzindo assim uma carga negativa na face interna da membrana celular. Existem também canais de “vazamento” para sódio e potássio, que são cerca de 100 vezes mais permeáveis ao potássio.
Potencial de ação neural:
Os sinais neurais são transmitidos por meio de potenciais de ação, que são rápidas variações do potencial de membrana. Cada potencial de ação começa por uma súbita variação do potencial de repouso da membrana, normalmente negativo, para um potencial de membrana positivo, e termina rapidamente, de volta ao potencial negativo. Para conduzir um sinal neural, o potencial de ação se desloca ao longo da fibra nervosa, até atingir sua extremidade final. Etapas:
1. Etapa de repouso: é o potencial de repouso da membrana, antes que comece o potencial de ação; a membrana está polarizada, devido ao grande potencial negativo. 2. Etapa de despolarização: tem como responsáveis os canais com comporta, voltagem-dependentes ou abertos por estímulos químicos. Ocorre a abertura de canais de sódio voltagem-dependentes, e então a membrana torna-se muito permeável aos íons sódio, permitindo o fluxo de grande quantidade de íons sódio, de carga positiva, para o interior da membrana do axônio; então, o estado polarizado de -90 mV é perdido, com o potencial aumentando em direção à positividade. 3. Etapa de repolarização: os canais de sódio começam a se fechar, enquanto os canais de potássio tornam-se mais abertos; a rápida difusão dos íons potássio para o exterior restabelece o potencial de repouso da membrana. Hiperpolarização: canais de sódio e potássio já inativados.
Canal de sódio voltagem-dependente: apresenta 2 comportas, uma próxima de ativação e outra de inativação. A ativação se dá quando o potencial de membrana se torna menos negativo (mais positivo), atingindo uma voltagem entre -70 e -50 mV, o que produz a alteração conformacional abrupta da comporta de ativação, que se abre (e permanece aberto até o pico do potencial de ação, +30 mV). O aumento da voltagem também fecha a comporta de inativação (pouco tempo depois da abertura da comporta de ativação); a comporta de inativação não vai se abrir de novo até que o potencial de membrana retorne quase ao valor inicial do potencial de repouso da membrana.
Canal de potássio voltagem-dependente: durante o repouso, a comporta do canal de potássio fica fechada; quando o potencial de membrana varia (em direção a 0 – de -70 mV a +30mV, tornando-se mais positivo), ocorre a lenta mudança de conformação da comporta. Contudo, devido à lentidão da abertura do canal de potássio, ele não se abrirá totalmente até que o canal de sódio comece a se fechar devido à sua inativação; dessa forma, a diminuição do influxo de sódio para dentro da célula e o aumento simultâneo do efluxo de potássio para fora da célula aceleram o processo de repolarização.
Obs.: sendo a entrada de íons sódio responsável pelo desencadeamento do potencial de ação, anestésicos locais, como a lidocaína, inibem especificamente os canais de sódio voltagem-dependentes, impedindo a geração de potenciais de ação pelas células sensoriais, causando assim a analgesia.
Propriedades do potencial de ação:
1. Evento tudo-ou-nada: um estímulo sublimiar não origina um potencial de ação; já um estímulo limiar causa um único potencial de ação, e um estímulo supra-limiar causa mais de um. Uma vez iniciado o potencial de ação, é impossível impedir que ele aconteça. 2. Decodificação da intensidade do estímulo: os neurônios decodificam o aumento ou redução na intensidade do estímulo por meio da frequência (número de potenciais de ação através do tempo) dos potenciais de ação; assim, quanto mais intenso o estímulo, maior a liberação de neurotransmissores, e consequentemente, maior o número de potenciais de ação. 3. Refratariedade da resposta: período refratário absoluto: período em que os canais de sódio estão inativos/refratários, permitindo que seja possível o discernimento entre diferentes estímulos, frequências e intensidades, e que assim se estabeleça o raciocínio. Período refratário relativo: período em que os canais de sódio estão parcialmente inativos.
Obs.: enquanto nos axônios sem mielina o potencial de ação ocorre ao longo de toda a fibra axonal, nas fibras mielinizadas ele se desenvolve somente nos nodos de Ranvier; por essa razão, a velocidade de transmissão do impulso elétrico ao longo do nervo mielinizado é muito maior.
Faltando: Sinapse nervosa, Fisiologia sensorial