Fisiologia Básica - Aulas completas e resumidas

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Fisiologia
Básica
São Cristóvão/SE
2009
Lucindo José Quintans Júnior
Márcio Roberto Viana dos Santos
Flavia Teixeira Silva
Leonardo Rigoldi Bonjardim
Projeto Gráfico e Capa
Hermeson Alves de Menezes
Diagramação
Nycolas Menezes Melo
Ilustração
Elisabete Santos
Elaboração de Conteúdo
Lucindo José Quintans Júnior
Márcio Roberto Viana dos Santos
Flavia Teixeira Silva
Leonardo Rigoldi Bonjardim
Quintans Júnior, Lucindo José,
Fisiologia Básica / Lucindo José Quintans Júnior...[et al].
-- São Cristóvão: Universidade Federal de Sergipe, CESAD,
2009.
1. Fisiologia . I Quintans Júnior, Lucindo José. II. Santos, Márcio
Roberto Viana dos. III Silva, Flavia Teixeira. IV Bonjardim,
Leonardo Rigoldi.
Copyright © 2009, Universidade Federal de Sergipe / CESAD.
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Fisiologia Básica
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F537
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AULA 1
Introdução à Fisiologia, noções de Eletrofisiologia e Sinapses...........07
AULA 2
Receptores sensoriais e Sistema Somatossensorial.......................41
AULA 3
Sentidos especiais.......................................................................75
AULA 4
Sistema Nervoso Motor.......................................................................................93
AULA 5
Contração muscular...........................................................................111
AULA 6
Sistema Endócrino.........................................................................125
AULA 7
Sistema Digestório.............................................................................................171
AULA 8
Sistema Respiratório...........................................................................................195
AULA 9
Fisiologia do Sistema Cardiovascular.....................................................215
AULA 10
Fisiologia do Sistema Urinário..........................................................................247
Sumário
INTRODUÇÃO À FISIOLOGIA,
NOÇÕES DE ELETROFISIOLOGIA
E SINAPSES
Lucindo José Quintans Júnior
Márcio Roberto Viana Dos Santos
META
Apresentar os conceitos básicos de fisiologia, os fundamentos em homeostase, eletrofisiologia
e as principais características das sinapses.
OBJETIVOS
Ao final da aula, você deverá:
identificar os principais mecanismos fisiológicos para manutenção da homeostase, os
componentes eletrofisiológicos das células excitáveis e como ocorre uma sinapses (químicas e
elétrica).
PRÉ-REQUISITO
Noções de biologia molecular e de biofísica básica.
Aula
1
(Fonte: http://www.megabook.com.br).
8
Fisiologia Básica
INTRODUÇÃO
Caro aluno, a presente aula tratará dos conhecimentos funcionais
básicos para manutenção da homeostase e dos componentes
eletrofisiológicos das células excitáveis e das sinapses. Podemos definir
fisiologia como uma ciência que trata da função dos organismos, nos vá-
rios estágios da organização, do nível subcelular ao organismo como um
todo. No ser humano apesar de estar constantemente em contato e
interagindo com o meio que o cerca muitas variáveis fisiológicas são
mantidas dentro de limites estreitos. Pode-se citar como variáveis fisiolo-
gicamente controladas a temperatura corpórea, pressão sanguínea, com-
posição iônica nos fluidos extra e intracelular, níveis séricos de glicose e
os gradientes de oxigênio e de dióxido de carbono no sangue. Essa capa-
cidade de manter a constância relativa dessas variáveis críticas, mesmo
frente a modificações substanciais do meio ambiente, é conhecido como
homeostase. Um dos principais objetivos da pesquisa e do ensino é a
elucidação dos mecanismos homeostáticos. A aula também abordará os
principais componentes eletrofisiológicos das células excitáveis, princi-
palmente dos neurônios e sua capacidade em se comunicar com outros
neurônios realizando sinapses.
(Fonte: http://www.afh.bio.br).
9
Introdução à Fisiologia, Noções de Eletrofisiologia e Sinapses Aula
1INTRODUÇÃO AO ESTUDO DA FISIOLOGIA E
CONTROLE DO “MEIO INTERNO”
Prezado aluno, vamos começar o estudo da Fisiologia descrevendo
alguns importantes personagens da história dessa ciência que como as
demais ciências ocidentais, nasceu na Grécia há mais de 2500 anos. A
origem da palavra fisiologia vem do termo grego phýsis, que significa
natureza. Este termo deu origem tanto à palavra física quanto à fisiologia.
A mais influente figura fisiológica da Antigüidade foi certamente o
médico Cláudio Galeno (129-200 d.C.) que tratou gladiadores do
Império Romano e chegou a tratar o próprio imperador Marco Aurélio.
Pode-se dizer que Galeno julgava-se herdeiro intelectual de Hipócrates
e da ciência grega, e sua fisiologia baseava-se na doutrina dos quatro
humores (os humores são o sangue, a fleuma, a bile amarela e a água).
Para as idéias preconizadas por Galeno, vale salientar que bastante
modernas para o conhecimento da época, os três principais órgãos do
corpo humano seriam o fígado, o coração e o cérebro. O sangue seria
produzido no fígado a partir dos alimentos absorvidos no intestino, e
daí distribuído para todo o organismo, passando pelo lado direito do
coração. No ventrículo direito, uma pequena parte do sangue atraves-
saria o septo interventricular através de minúsculos canais, penetran-
do o ventrículo esquerdo, local em que o sangue se misturaria ao ar
trazido dos pulmões. Dessa maneira, Galeno e os fisiologistas que o
sucederam não concebiam a circulação sangüínea: o sangue seria
continuamente produzido no fígado. O esquema galênico dominou os
estudos fisiológicos até ser derrubado por William Harvey (1578-
1657), no século XVII.
10
Fisiologia Básica
Harvey realizou várias pesquisas sobre o coração e o sistema circula-
tório. Elas forampublicadas, após duas décadas de estudos, no tratado
Exercitatio Anatomica de Motu Cordis et Sanguinis in Animalibus (Estudo
Anatômico sobre o Movimento do Coração e do Sangue nos Ani-
mais), em 1628. Nesse livro, Harvey propôs a teoria de que o sangue
circula pelo organismo, impulsionado pelos movimentos de contração
muscular do coração. A partir dessa teoria, a concepção do funcionamen-
to do corpo animal foi radicalmente alterada; desde então a fisiologia
começou a tomar a forma que conhecemos hoje.
Na época contemporânea grande parte dos fisiologistas atribui ao
médico experimentalista Claude Bernard (1813-1878) o título de “pai da
fisiologia experimental”. Bernard publicou, em 1865, o livro Introduction
à l’étude de la Médecine Expérimentale (Introdução ao Estudo da Medici-
na Experimental), em que lançou as bases metodológicas da nova fisio-
logia experimental. Dois pontos fundamentais foram insistentemente res-
saltados por Bernard: a autonomia da fisiologia e a importância da expe-
rimentação. A fisiologia, segundo ele, deveria constituir-se numa ciência
autônoma. Ao invés de submeter-se, ou reduzir-se, à física, à química ou
à anatomia, como defendiam alguns; o fisiologista deveria preocupar-se
O conceito de humor (khymós, em grego), na escola hipocrática, era
de uma substância existente no organismo, necessária à manutenção
da vida e da saúde. No livro Das doenças os humores são o sangue, a
fleuma, a bile amarela e a água.
 A doutrina dos quatro humores encaixava-se perfeitamente na
concepção filosófica da estrutura do universo. Estabeleceu-se uma
correspondência entre os quatro humores com os quatro elementos
(terra, ar, fogo e água), com as quatro qualidades (frio, quente, seco
e úmido) e com as quatro estações do ano (inverno, primavera, verão
e outono). O estado de saúde dependeria da exata proporção e da
perfeita mistura dos quatro humores, que poderiam alterar-se por
ação de causas externas ou internas. O excesso ou deficiência de
qualquer dos humores, assim como o seu isolamento ou miscigenação
inadequada, causariam as doenças com o seu cortejo sintomático.
Segundo a concepção hipocrática da patologia humoral, quando uma
pessoa se encontra enferma, há uma tendência natural para a cura; a
natureza (Physis) encontra meios de corrigir a desarmonia dos humores
(discrasia), restaurando o estado anterior de harmonia (eucrasia).
Na atualidade, com o avanço das técnicas diagnósticas e laboratoriais,
as idéia de humor não são mais utilizadas na prática clínica, mas esses
conceitos permearam, por muito tempo, nas escolas de medicina
européias.
11
Introdução à Fisiologia, Noções de Eletrofisiologia e Sinapses Aula
1primordialmente com fenômenos fisiológicos por natureza. Assim, o
fisiologista deveria, nas palavras de Bernard, “começar a partir do fenô-
meno fisiológico e procurar sua explicação no organismo”. Bernard insis-
tiu também na importância que os experimentos realizados no laborató-
rio têm na formulação de novas teorias. A experimentação fisiológica deve
ser um processo ativo; o pesquisador deve provocar a ocorrência do fenô-
meno que deseja investigar: “experimentação é observação provocada”,
nos ensina. E foi por meio de experimentos rigorosamente controlados
que Bernard realizou descobertas fundamentais, como o efeito do vene-
no curare*, a participação do pâncreas na digestão e a função glicogênica
do fígado, dentre muitas outras.
O QUE É CURARE?
Curare é um nome comum a vários compostos orgânicos venenosos
conhecidos como “venenos de flecha”, extraídos de plantas da
América do Sul, utilizados pelos índios americanos para imobilizar
suas caças. Possuem intensa e letal ação paralisante, embora seja
utilizado medicinalmente como relaxante muscular ou anestésico.
Seus principais representantes são plantas dos gêneros Chondrodendron
e Strychnos, da qual um dos alcalóides extraídos é a estricnina.
ORGANIZAÇÃO FUNCIONAL BÁSICA DO CORPO
E HOMEOSTASIA
Estimado aluno, ao iniciar o nosso estudo de fisiologia humana é
preciso relembrar que as células do organismo humano se associam e for-
mam níveis diferentes de organização: célula, tecidos, órgãos e siste-
mas de órgãos.
Pode-se dizer que a célula é considerada a unidade básica da vida do
corpo e cada tecido é um agregado de muitas células diferentes, mantidas
unidas por estruturas intercelulares de sustentação. Cada tipo de célula
realiza atividades metabólicas essenciais para a sua própria sobrevivência
e, ao mesmo tempo, desempenha a função especifica do tecido de cujo
órgão faz parte.
Por exemplo: Os hepatócitos são células encontradas no fígado capazes
de sintetizar proteínas, usadas tanto para exportação como para sua própria
manutenção, por isso torna-se uma das células mais versáteis do organismo.
Um tecido deve ser sempre interpretado morfo-funcionalmente como
o produto da interação entre grupos de células e de substâncias
12
Fisiologia Básica
intercelulares, formando diferentes tecidos, que desempenham uma ou
mais tarefas especificas. Já um órgão é constituído por mais de um tipo
de tecido em diferentes proporções e padrões. Um sistema de órgãos
envolve mais de um órgão interagindo física, química e funcionalmente
para que uma determinada tarefa seja efetuada.
Para que a vida das células e tecidos seja possível é essencial que ocor-
ra, constantemente, mecanismos para ofertar nutrientes e energia e, ao mes-
mo tempo, se livrar dos dejetos gerados a partir do próprio metabolismo des-
sas estruturas. Ou seja, é necessário manter a constância do meio interno.
O QUE É MEIO INTERNO?
Meio interno refere-se ao fluido entre as células, chamado de líquido
intersticial ou líquido extracelular. No líquido extracelular estão os íons e
os nutrientes necessários às células para a manutenção da vida celular.
Portanto, devemos considerar que todas as células do corpo vivem em
um mesmo ambiente, que é o líquido extracelular, razão pelo qual é cha-
mado de meio interno.
O conceito de meio interno foi inicialmente introduzido por Claude
Bernard que disse:
“O corpo vivo, embora necessite do ambiente que o circunda, é, apesar disso,
relativamente independente do mesmo. Esta independência do organismo com relação
ao seu ambiente externo deriva do fato de que, nos seres vivos, os tecidos são, de fato,
removidos das influências externas diretas, e são protegidos por um verdadeiro ambi-
ente interno, que é constituído, particularmente, pelos fluidos que circulam no corpo”.
Claude Bernard
Claude Bernard, nasci-
do em 12 de julho de
1813 em Saint-Julien
(França), graduou-se
em Medicina em 1843,
tendo trabalhado com o
famoso experimentalista
François Magendie, ca-
tedrático do Collège de
France, sendo conside-
rado o “pai da fisiologia
c o n t e m p o r â n e a ” .
Bernard foi o responsá-
vel por uma descoberta
revolucionária quanto
ao entendimento dos
princípios fundamentais
da vida orgânica, o qual
continua válido até
hoje. É o conceito de
homeostase, ou da es-
tabilidade controlada do
ambiente interno, com-
posto pelas células e
tecidos. Ele propôs que
a “fixidez do ambiente
interno é a condição
para a vida livre”
CARACTERÍSTICAS FISIOLÓGICAS DAS
MEMBRANAS CELULARES E TRANSPORTE DE
ÁGUA E SOLUTOS ATRAVÉS DA MEMBRANA
Uma das principais estruturas para melhor compreensão da
homeostasia são as membranas celulares (Membrana Plasmática) porque
elas funcionam como uma barreira entre os componentes da célula e o
ambiente externo. A membrana celular não só é responsável por criar
uma parede entre meio interno (intracelular) e o meio externo (extracelular)
da célula, como tem que selecionar quais moléculas podem entrar ou sair
da célula quando necessário (permeabilidade seletiva).
OBS.: Não confundir a membrana celular com a parede celular (das
células vegetais, por exemplo), que tem uma função principalmente de
proteção mecânica da célula. Como elanão é muito forte, as plantas pos-
suem a parede celular, que é mais resistente.
13
Introdução à Fisiologia, Noções de Eletrofisiologia e Sinapses Aula
1A membrana celular é constituída por uma bicamada fina e altamente
estruturada de moléculas de lipídios e proteínas, organizadas de forma a
manter o potencial elétrico da célula e a controlar o que entra e sai da célula
(permeabilidade seletiva). O constituinte mais abundante das membranas
celulares são as proteínas e os fosfolipídios. A molécula de fosfolipídio é
constituída por um grupo polar terminal e de duas cadeias apolares (não-
polares), hidrofóbicas, de ácidos graxos. Os fosfolipídios tendem, em meio
aquoso, que é o meio extracelular (meio interno), a orientar as suas cadeias
hidrofóbicas de ácidos graxos para longe do contato com a água (Figura 3).
A maioria das moléculas de fosfolipídios encontradas nas membranas bio-
lógicas apresenta a estrutura de bicamada lipídica.
É importante que o modelo do Mosaico Fluido (apresentado na Figu-
ra 3) seja memorizado e que faça parte do seu conhecimento básico, pois
esse modelo será explorado em várias questões fisiológicas expressas no
decorrer da aula. O modelo do Mosaico Fluido para a estrutura de mem-
brana é coerente com as muitas propriedades das membranas biológicas.
Portanto, vamos considerar a expressão modelo do mosaico fluido
líquido (Figura 3), sugerindo que as membranas celulares são estruturas
fluidas. Muitos dos constituintes moleculares de membranas celulares estão
livres para se difundirem no plano da membrana, ou seja, a maioria das
proteínas e lipídios se movem livremente no plano da bicamada lipídica.
Contudo, alguns componentes são de difundem livremente pelo plano da
bicamada, por exemplo: os receptores para acetilcolina (proteínas inte-
grais de membrana).
Figura 3 - Esquema de mosaico fluido da menbrana celular
(Fonte: http:// recursos.cnice.mec.es)
14
Fisiologia Básica
De maneira geral podemos dividir a composição das membranas ce-
lulares em:
a) Composição Lipídica
- Fosfolipídios principais ð Nas membranas de células animais a bicamada
fosfolipídica é primariamente responsável pelas propriedades de
permeabilidade passiva das membranas. Apenas para substâncias
lipofílicas (gordurosas).
- Colesterol ð É o principal componente das membranas biológicas.
- Glicolipídios ð Os domínios de carboidratos dos glicolipídios funcionam,
com freqüência, como receptores ou antígenos.
b) Composição protéica
A composição protéica pode ser simples ou complexa. As proteínas
de membrana incluem enzimas, proteínas de transporte, receptores para
hormônios e para neurotransmissores.
- Glicoproteínas ð O domínio carboidrato das glicoproteinas e dos
glicolipídios de membrana têm funções importantes. Por exemplo: as
glicoproteínas de membrana dos vírus envelopados são essenciais para
ligação do vírus com o hospedeiro.
TRANSPORTE ATRAVÉS DA MEMBRANA
Vamos raciocinar juntos, prezado aluno, sobre umas das principais
funções da membrana celular: funcionar como uma barreira seletiva.
Como a membrana é constituída principalmente por lipídios e proteínas
você acha que é fácil atravessar essa barreira? Como grandes partículas/
substâncias, tais como a glicose (substância hidrofílica), podem atraves-
sar essa barreira?
Bem, a bicamada lipídica serve como barreira, permitindo que a cé-
lula mantenha as concentrações de solutos no citosol (no citoplasma da
célula), que são diferentes do meio extracelular. Para isso, a membrana
desenvolveu mecanismos de transporte (proteínas carregadoras e de ca-
nal), ou tornando-se permeável em favor do gradiente de concentração.
Muitas das substâncias (gases, íons, açúcares, etc.) dissolvidas em
nosso compartimento intracelular ou extracelular podem atravessar a
membrana celular e passar de um compartimento a outro.
Existem várias formas através das quais as diversas substâncias podem
atravessar a membrana celular. As principais e mais bem conhecidas são:
DIFUSÃO SIMPLES
Neste tipo de transporte a substância passa de um meio a outro (do
intracelular para o extracelular ou do extracelular para o intracelular), sim-
plesmente devido ao movimento aleatório e contínuo da substância nos
15
Introdução à Fisiologia, Noções de Eletrofisiologia e Sinapses Aula
1líquidos corporais, devido a uma energia cinética da própria matéria. Em
tal meio de transporte não ocorre gasto de ATP intracelular nem ajuda de
carreadores. Esse transporte é caracterizado por respeitar um gradiente
de concentração: a substância sai de um meio mais concentrado para um meio
menos concentrado.
Exemplo: Gases como oxigênio (O2) e dióxido de carbono (CO2)
atravessam a membrana celular com grande facilidade, simplesmente se
dissolvendo na matriz lipídica desta membrana (oxigênio e dióxido de
carbono são lipossolúveis).
Figura 4 - Esquema de Difusão Simples (Fonte: http://fam3static.flickr.com).
CANAIS IÔNICOS
Algumas estruturas protéicas, chamadas de canais iônicos, quan-
do abertos, permitem a passagem de certos íons. Assim, os canais iônicos
são seletivos e permitem que íons com características específicas se mo-
vam entre eles. Essa seletividade se baseia tanto no tamanho do canal
quanto nas cargas que o revestem.
Os canais iônicos são controlados por comportas (Gates) e, de-
pendendo de sua posição, os canais podem abrir ou fechar. Quando um
canal abre, os íons para os quais ele é seletivo podem fluir por ele, movi-
dos pelo gradiente eletroquímico existente. Quando um canal se fecha, os
íons não podem fluir por ele, não importando a grandeza do gradiente
eletroquímico. A condutância de um canal depende da probabilidade de
ele se abrir. Quanto maior a probabilidade do canal estar aberto, maior
será sua condutância ou permeabilidade.
Dois tipos principais de comportas controlam a probabilidade de
abertura de um canal iônico, formando duas grandes famílias de canais:
16
Fisiologia Básica
a) Canais dependentes de voltagem ð têm comportas que são controladas
por alterações do potencial de membrana (como veremos mais adiante).
Por exemplo, a comporta de ativação do canal iônico de Na+ no nervo é
aberto pela despolarização da membrana celular do nervo; a abertura desse
canal é responsável pelo curso ascendente do potencial de ação. De modo
interessante, outra comporta do canal de Na+, a comporta de inativação,
é fechada pela despolarização. Como a comporta de ativação responde à
despolarização mais rapidamente que a comporta de inativação, o canal
de Na+ primeiro se abre e a seguir se fecha. Essa diferença nos tempos de
resposta de duas comportas é responsável pela forma e pelo curso tempo-
ral do potencial de ação.
b) Canais dependentes de ligantes ð têm comportas que são controladas por
hormônios, por neurotransmissores e por segundos mensageiros (mensagei-
ros intracelulares). Por exemplo, o receptor nicotínico da placa motora é real-
mente um canal iônico que se abre quando a acetilcolina (ACh) se liga a ele,
em locais específicos; quando abertos, ele é permeável aos íons Na+ e K+.
DIFUSÃO FACILITADA
Neste tipo de transporte a substância se utiliza também de seus mo-
vimentos aleatórios e contínuos nos líquidos corporais e passa também
de um lado a outro da membrana celular. Porém, por ser insolúvel na
matriz lipídica (não lipossolúvel) e de tamanho molecular grande demais
para passar através dos diminutos “poros” que se encontram na membra-
na celular, a substância apenas se dissolve e passa através da membrana
celular ligada a uma proteína carreadora específica para tal substância,
encontrada na membrana celular. Em tal transporte também não há gasto
de ATP intracelular.
Exemplos: A glicose, importante monossacarídeo, atravessa a mem-
brana celular de fora para dentro da célula (do meio de maior concentra-
ção para o meio de menor concentração de glicose) ligada a uma proteína
carreadora específicapara glicose.
O transporte de proteínas através da membrana pode ser mediado
por uma proteína carreadora chamada de permease (Figura 5)
17
Introdução à Fisiologia, Noções de Eletrofisiologia e Sinapses Aula
1
Figura 5 - Esquema de Difusão Facilitada (Fonte: http://cliente.netvisão.pt).
TRANSPORTE ATIVO
No transporte ativo a substância é levada de um meio a outro através
da membrana celular por uma proteína carreadora que é capaz, inclusive,
de transportar esta substância contra um gradiente de concentração, de
pressão ou elétrico (a substância pode, por exemplo, ser transportada de
um meio de baixa concentração para um de alta concentração da mesma),
ou seja, contra um gradiente de concentração. Para tanto, o carreador
liga-se quimicamente à substância a ser transportada através da utiliza-
ção de enzima específica, que catalizaria tal reação. Além disso, há um
consumo de ATP intracelular para transportar a substância contra um
gradiente de concentração.
Exemplo: A bomba de sódio (também designada bomba de sódio-
potássio, Na+/K+-ATPase ou bomba Na+/K+) é uma proteína com
capacidade enzimática (desfosforila ATP, convertendo-o em ADP, e ge-
rando energia) que se localiza na membrana plasmática de quase todas as
células do corpo humano. É também comum em todo o mundo vivo.
Para manter o potencial elétrico da célula, a Na+/K+-ATPase preci-
sa de uma baixa concentração de íons de sódio (Na+) e de uma elevada
concentração de íons de potássio (K+), dentro da célula. Fora das células
existe uma alta concentração de sódio e uma baixa concentração de po-
tássio, pois existe difusão destes componentes através de canais iônicos
existentes na membrana celular. Para manter as concentrações ideais dos
dois íons, a Na+/K+-ATPase bombeia Na+ para fora da célula e K+ para
dentro dela. Prezado aluno note que este transporte é realizado contra os
gradientes de concentração destes dois íons, o que ocorre graças à energia
liberada com a clivagem de ATP (transporte ativo).
18
Fisiologia Básica
O mecanismo pelo qual a Na+/K+-ATPase atua é o seguinte (Ver
Figura 6):
Figura 6- Esquema do transporte Ativo (Fonte: http://veja.abril.com.br).
1) A bomba, ligada ao ATP, liga-se a 3 íons de Na+ intracelulares.
2) O ATP é hidrolizado, levando à fosforilação da bomba e à liberação de
ADP.
3) Essa fosforilação leva a uma mudança conformacional da bomba, ex-
pondo os íons de Na+ ao exterior da membrana. A forma fosforilada da
bomba, por ter uma afinidade baixa aos íons Na+, liberta-os para o exteri-
or da célula.
4) À bomba ligam-se 2 íons de K+ extracelulares, levando à desfosforilação
da bomba.
5) O ATP liga-se e a bomba reorienta-se para libertar os íons de K+ para
o interior da célula: a bomba está pronta para um novo ciclo.
O bombeamento NÃO é eqüitativo: para cada (03) três íons Na+
bombeados para o líquido extracelular, apenas (02) dois íons K+ são bom-
beados para o líquido intracelular.
Há ainda dois processos em que, não apenas moléculas específicas,
mas a própria estrutura da membrana celular é envolvida no transporte
de matéria para dentro e para fora da célula:
Endocitose – em que a membrana celular envolve partículas ou flui-
do do exterior e a transporta para dentro, na forma duma vesícula; e
Exocitose – em que uma vesícula contendo material que deve ser expe-
lido se une à membrana celular, que depois expele o seu conteúdo.
19
Introdução à Fisiologia, Noções de Eletrofisiologia e Sinapses Aula
1
CARACTERÍSTICAS DO POTENCIAL ELÉTRICO
DA MEMBRANA CELULAR
O mais importante exemplo de transporte ativo presente na membrana
das células excitáveis é a Bomba de Sódio e Potássio (Na+/K+-ATPase).
Como vimos anteriormente, tal bomba transporta, de forma ativa e
constantemente, íons Na+ de dentro para fora da célula e, ao mesmo tem-
po, íons K+ em sentido contrário, isto é, de fora para dentro das células.
Mas, os íons (Na+ e K+) não são transportados com a mesma velocidade:
A Na+/K+-ATPase transporta mais rapidamente íons Na+ (de dentro
para fora) do que íons K+ (de fora para dentro).
Para cada cerca de 3 íons Na+ transportados (para fora), 2 íons K+ são
transportados em sentido inverso (para dentro). Ou seja, isso acaba criando
uma diferença de cargas positivas entre o exterior e o interior da célula, pois
ambos os íons transportados pela Na+/K+-ATPase são cátions (com 1
valência positiva), e a Na+/K+-ATPase transporta, portanto, mais carga
positiva de dentro para fora do que de fora para dentro da célula.
Portanto, prezado aluno, cria-se assim um gradiente elétrico na mem-
brana celular: No seu lado externo acaba se formando um excesso de
cargas positivas enquanto que no seu lado interno ocorre o contrário,
isto é, uma falta de cargas positivas faz com que o líquido intracelular
fique com mais cargas negativas do que positivas. Diz-se que a Na+/
K+-ATPase é ELETROGÊNICA, pois cria uma diferença de cargas elé-
tricas nos dois lados da membrana (lado intra- e extracelular).
existe entre o interior e o exterior de uma célula. Esse fato é causado
por uma distribuição de íons desigual entre os dois lados da mem-
brana e da permeabilidade da membrana a esses íons (Ver Figura
8). Nesse sentido, é importante salientar que as diferenças iônicas, pelo
menos dos principais íons, devem ser fixado pelo aluno. Em condições
Figura 7 - Esquema da Endocitose e Exocitose (Fonte: http://clientes.netvisao.pt).
20
Fisiologia Básica
fisiológicas o meio extracelular é mais concentrado em: Na+(sódio), Ca+2
(cálcio) e Cl- (cloreto). Por outro lado, o meio intracelular é mais concentrado
em: K+ (potássio). Essas diferenças iônicas criam um gradiente
eletroquímico.
A voltagem de uma célula inativa permanece em um valor negativo
— considerando o interior da célula em relação ao exterior ¯ e varia mui-
to pouco. Quando a membrana de uma célula excitável é despolarizada
além de um limiar, a célula dispara um potencial de ação, comumente
chamado de espícula.
Figura 8 - Concentrações dos principais ìons nos meios
intra- e extracelulares. (Fonte: http:www.mamuaisdecardiologia.med.br).
O gradiente elétricoquímico então formado é conhecido como Po-
tencial de Membrana Celular. Para facilitar a sua compreensão do po-
tencial de membrana e do potencial de ação vamos utilizar como exem-
plo um neurônio motor onde o potencial de membrana (da célula em
repouso) equivale a algo em torno de -70mv.
POTENCIAL DE AÇÃO
Poderíamos definir potencial de ação (PA) como sendo uma alteração
rápida na polaridade da voltagem, de negativa para positiva e de volta para
negativa, na membrana celular. Esse ciclo completo dura poucos milisegundos
(ms). Cada ciclo e, portanto, cada PA, possui uma fase ascendente, uma fase
descendente e, ainda, uma curva de voltagem inferior a do potencial de re-
pouso de membrana. Em fibras musculares cardíacas especializadas, como
por exemplo as células do marcapasso cardíaco, uma fase de platô, com vol-
tagem intermediária, pode preceder a fase descendente.
21
Introdução à Fisiologia, Noções de Eletrofisiologia e Sinapses Aula
1CURIOSIDADE
Atualmente, pode-se medir o PA através de técnicas de registro de
eletrofisiologia e, mais recentemente, por meio de neurochips que
contêm EOSFETs (transistores de efeito de campo de semicondutor eletrólito-
óxido). Um osciloscópio que esteja registrando o potencial de
membrana de um único ponto em um axônio mostra cada estágio do
potencial de ação à medida que a onda passa. Suas fases traçam um
arco que se assemelha a uma senóide distorcida. Sua ordenada
depende se a onda do PA atingiu aquele ponto da membrana, ou se
passou por ele e, se for o caso, há quanto tempo isso ocorreu.
Continuando o raciocínio, o PA não permanece em um local da
célula, ele percorre a membrana (fenômeno chamado de propagação –
ver adiante). Ele pode percorrer longas distâncias no axônio; por exem-
plo, paratransmitir sinais da medula espinhal para os músculos do pé.
Em grandes animais, como as girafas e baleias, a distância percorrida
pode ser de vários metros.
Tanto a velocidade quanto a complexidade do PA variam entre di-
ferentes tipos de células. Entretanto, a amplitude das alterações de vol-
tagem tende a ser rigorosamente a mesma. Dentro da mesma célula,
PAs consecutivos são tipicamente indistinguíveis. Os neurônios trans-
mitem informação gerando seqüências de PAs, chamadas trens de pul-
sos (“spike trains” em inglês). Ou seja, variando a freqüência ou o inter-
valo de tempo dos disparos de potencial de ação gerados, os neurônios
podem modular a informação que eles transmitem.
MECANISMOS BÁSICOS DO POTENCIAL DE
AÇÃO
Portanto, quando a membrana de uma célula excitável realmente se
excita, uma sucessão de eventos fisiológicos ocorrem através da mem-
brana celular. Tais fenômenos, em conjunto, produzem aquilo que cha-
mamos de PA.
Como pode uma membrana celular ser excitada?
Geralmente a excitação ocorre no momento em que a membrana
recebe um determinado estímulo.
- Tipos de estímulos: calor, frio, solução salina hipertônica ou hipotônica,
ácidos, bases, corrente elétrica, pressão, etc.
O PA é disparado quando uma despolarização inicial atinge o po-
tencial limiar excitatório (Figura 9). Esse potencial limiar varia, mas
normalmente gira em torno de 15 mV acima do potencial de repouso de
22
Fisiologia Básica
membrana da célula e ocorre quando a entrada de íons Na+ na célula excede a
saída de íons K+. O influxo líquido de cargas positivas devido aos íons Na+
causa a despolarização da membrana, levando à abertura de mais canais Na+
dependentes de voltagem (controlados por alterações no potencial de membra-
na). Por esses canais passa uma grande corrente de entrada de Na+, que causa
maior despolarização, criando um ciclo de realimentação positiva (“feedback po-
sitivo”) que leva o potencial de membrana a um nível bastante despolarizado.
O potencial limiar pode ser alcançado ao alterar-se o balanço entre
as correntes de Na+ e K+. Por exemplo, se alguns canais de Na+ estão em
um estado inativado (comportas de inativação fechadas), então um dado
nível de despolarização irá ocasionar a abertura de um menor número de
canais de Na+ (os que não estão inativados) e uma maior despolarização
será necessária para iniciar um potencial de ação. Essa é a explicação
aceita para a existência do período refratário (Veja adiante).
Potenciais de ação (PA) são determinados pelo equilíbrio entre os
íons de Na+ e K+ (embora haja uma menor contribuição de outros íons
como Cl- e Ca+2, este último especialmente importante na eletrogênese
miocárdica), e são usualmente representados como ocorrendo em células
contendo apenas dois canais iônicos transmembrana (um canal de Na+
voltagem-dependente e um canal de K+, não-voltagem-dependente).
Por outro lado, algumas células desencadeiam o PA sem a necessida-
de de receberem estímulos, devido a uma alta excitabilidade que as mes-
mas apresentam. Tais células são denominadas auto-excitáveis, e os po-
tenciais por elas gerados são denominados de potenciais espontâneos,
por exemplo, as células das fibras de Purkinje no coração (que formam o
marca-passo cardíaco, Veja na aula do sistema cardiovascular).
Podemos utilizar como exemplo prático de um típico PA, em uma
típica célula excitável (um neurônio motor), dura apenas alguns poucos
milésimos de segundo, e pode ser dividido nas seguintes fases (Ver Figura
9): despolarização, repolarização e repouso.
Figura 9 - fase do potencial de ação (Fonte: pt.wikpedia.org).
23
Introdução à Fisiologia, Noções de Eletrofisiologia e Sinapses Aula
1
Figura 10- Corrente de Na+ e k+ nna geração do potencial de ação.
(Fonte: http: curlygirl.naturlink.pt).
DESPOLARIZAÇÃO
É a primeira fase do potencial de ação (Fase ascendente). Durante
esta fase ocorre um significativo aumento na permeabilidade aos íons Na+ na
membrana celular. Isso propicia um grande fluxo de íons Na+ de fora para
dentro da célula através de sua membrana, por um processo de difusão simples.
Ou seja, o líquido intracelular se torna com grande quantidade de
íons de carga positiva (cátions) e a membrana celular passa a apresentar
agora um potencial inverso daquele encontrado nas condições de repou-
so da célula: Mais cargas positivas no interior da célula e mais cargas
negativas no seu exterior.
O potencial de membrana neste período passa a ser, portanto, positi-
vo (algo em torno de +40 mV) (Figura 9 e 10).
REPOLARIZAÇÃO
É a segunda fase do potencial de ação e ocorre logo em seguida à
despolarização (Fase descendente). Durante este curtíssimo período,
ocorre uma diminuição da permeabilidade na membrana celular aos íons
Na+ e, simultaneamente, ocorre agora um significativo aumento na
permeabilidade aos íons K+. Isso provoca um grande fluxo de íons K+ de
dentro para fora da célula (devido ao excesso de cargas positivas encon-
tradas neste período no interior da célula e à maior concentração de po-
tássio dentro do que fora da célula).
24
Fisiologia Básica
Enquanto isso ocorre, os íons Na+ (cátions) que estavam em grande
quantidade no interior da célula, vão sendo transportados ativamente para
o exterior da mesma, pela Na+/K+-ATPase (bomba de sódio-potássio).
Tudo isso faz com que o potencial na membrana celular volte a ser
negativo (mais cargas negativas no interior da célula e mais cargas positi-
vas no exterior da mesma).
Portanto, o potencial de membrana neste período passa a ser algo em
torno de -75 mV. (ligeiramente mais negativo do que o potencial mem-
brana em estado de repouso da célula (Figura 9 e 10).
REPOUSO
É a terceira e última fase: “É o retorno às condições normais de
repouso encontradas na membrana celular antes da mesma ser
excitada e despolarizada”.
Nesta fase a permeabilidade aos íons potássio retorna ao normal e a
célula rapidamente retorna às suas condições normais. O potencial de
membrana celular retorna ao seu valor de repouso (cerca de -70 mV.).
Todo o processo descrito acima dura, aproximadamente, 2 a 3 milésimos de
segundo na grande maioria das células excitáveis encontradas em nosso corpo.
Mas algumas células (excitáveis) apresentam um potencial bem mais
longo do que o descrito acima: células musculares cardíacas, por exemplo,
apresentam potenciais de ação que chegam a durar 0,15 a 0,3 segundos (e
não alguns milésimos de segundo, como nas outras células). Tais potenci-
ais, mais longos, apresentam um período durante o qual a membrana ce-
lular permanece despolarizada, bastante prolongado. Estes potenciais são
denominados Potenciais em Platô (Figura 9 e 10).
PERÍODO REFRATÁRIO
O período refratário acompanha o PA na membrana. Tem como efei-
to limitar a freqüência de PA, além de promover a unidirecionalidade da
propagação do PA, o que pode ser entendido como conseqüência da limi-
tação de salvas de PA.
O período refratário divide-se em absoluto e relativo. No absoluto, qual-
quer estímulo para gerar PA é inútil, pois os canais de Na+ estão em estado
inativo (comporta de inativação fechada). No relativo, alguns destes canais já
estarão de volta ao repouso ativável (comporta de inativação inativadas), mas
nem todos. Portanto, parte dos canais de Na+ podem se abrir e outros não.
Estímulos supralimiares conseguem gerar PA no período refratário relativo.
A transição entre os dois períodos ocorre aproximadamente quando a
repolarização do PA atinge o potencial limiar excitatório, que é quando as
comportas lentas do canal de sódio voltagem-dependente começam a abrir.
25
Introdução à Fisiologia, Noções de Eletrofisiologia e Sinapses Aula
1Nas células miocárdicas, o período refratário é estendido por um platô,
que é mantido pelo influxo de íons cálcio na célula. Esse alargamento do
período refratário permite um maior descanso destas células, além departicipar na sincronização dos batimentos. Quando há um estímulo des-
tas células na hiperpolarização pós-potencial, também conhecida como
período de supra-normalidade, pode ocorrer fibrilação.
PROPAGAÇÃO DO ESTÍMULO
A célula excitável utilizada como exemplo para propagação do impulso é
o neurônio. O neurônio é a célula do sistema nervoso responsável pela con-
dução do impulso nervoso. Há cerca de 100 bilhões de neurônios no sistema
nervoso humano. O neurônio é constituído pelas seguintes partes: corpo ce-
lular (onde se encontra o núcleo celular), dendritos e axônio (Figura 11).
Nos neurônios o PA se propaga para que ocorra a comunicação entre
neurônios (essa comunicação entre neurônios é chamada de sinapse, veja
com mais detalhes ainda nessa aula). Na parte mais alongada do neurônio,
chamada de axônio, o PA se propaga de modo misto, alternando entre
duas fases: uma passiva e outra ativa.
26
Fisiologia Básica
O QUE VOCÊ ENTENDE POR SINAPSE?
Sinapses nervosas são os pontos onde as extremidades de neurônios
vizinhos se encontram e o estímulo passa de um neurônio para o
seguinte por meio de mediadores químicos, os neurotransmissores.
A sinapse é considerada uma estrutura formada por: membrana pré-
sináptica, fenda sináptica e membrana pós sináptica.
As sinapses ocorrem no “contato” das terminações nervosas
chamadas axônios, com os dendritos de outro neurônio. O contato
físico não existe realmente, pois há um espaço entre elas, denominado
de fenda sináptica, onde ocorre a ação dos neurotransmissores.
a) Transporte passivo
Íons de carga positiva (principalmente Na+ e Ca+2) se propagam
perimembranalmente e bidirecionalmente de encontro à negatividade (lei
de Coulomb). Contudo, somente os íons que vão na direção imposta da
propagação criam um PA nesta membrana, pois a membrana anterior está
em período refratário (Figura 12); já a membrana posterior está em poten-
cial de repouso de membrana, o que permite que nela haja o PA. Se hou-
ver estímulo artificial (um eletrodo) no meio de um axônio, o potencial se
propagará bidirecionalmente, pois não haverá períodos refratários impe-
dindo-o. Com a propagação, a fase passiva perde parte de seus íons, o que
acarreta uma menor energia. Esta perda dá-se de dois modos: choques
físicos dos íons com moléculas citoplasmáticas e saída dos íons para o
meio extracelular por canais de vazamento de membrana. Deste modo,
quanto mais distantes os canais de Na+ voltagem-dependentes estiverem,
mais perda de energia ocorre.
b) transporte ativo
Compreende o PA propriamente dito. Ocorre quando os íons positi-
vos da fase passiva despolarizam a membrana adjacente de modo rápido
e suficiente para despertar a avalanche de íons Na+ (por feedback positivo),
através dos canais de Na+ voltagem-dependentes. Estes íons ganham o
meio intracelular, e participarão da fase passiva da propagação. O forne-
cimento de íons sódio para a fase passiva é abundante. Como a variação
da voltagem nesta fase é sempre constante, não ocorre perda de energia
considerável. Os mecanismos desta fase já foram explicados anteriormente.
27
Introdução à Fisiologia, Noções de Eletrofisiologia e Sinapses Aula
1
Os cátions, dentro da célula, são conseguidos a partir de um PA.
Passivamente, eles se difundem para outro nódulo de Ranvier, onde gera-
rão um novo potencial de ação (Figura 12).
VELOCIDADE
A velocidade de propagação do PA pode ser variada ao se variar o
tempo de duração de alguma das duas fases da propagação. Contudo, a
fase ativa costuma ser constante nas células, durando em torno de 4 ms.
Deste modo, a célula varia a duração da fase passiva, havendo dois mo-
dos básicos:
- Aumento ou diminuição do calibre do axônio ou célula.
- Maior ou menor isolamento da membrana (ao variar a espessura da
mielina, se houver).
O aumento do calibre do axônio ou célula provoca um aumento da ve-
locidade de propagação do PA, pois há diminuição da resistência longitudi-
nal, provocada por uma maior área de secção transversal.
Em alguns axônios do polvo Atlântico Loligo pealei, a veloci-
dade de propagação do PA alcança velocidades superiores a
100 m/s, em virtude do calibre elevado e da mielina espessa.
28
Fisiologia Básica
BAINHA DE MIELINA E NÓDULO DE RANVIER
A bainha de mielina é uma membrana lipídica modificada e espessa-
da. Ela pode ser sintetizada por duas células: oligodendrócitos, no siste-
ma nervoso central, e células de Schwann, no sistema nervoso periféri-
co. A espessura da bainha de mielina é de acordo com o número de voltas
que a membrana das células de Schwann ou dos oligodendrócitos dão em
torno do axônio (Figura 11 e 13). Em axônios de calibre pequeno, não há
mielina envolvendo; já em axônios de calibre grande, a mielina é mais
espessada que os outros menores que a possuem.
A bainha de mielina fornece um aumento do isolamento celular (au-
mento da resistência de membrana), em virtude de não haver canais de
vazamento de membrana onde há mielina, deste modo, a fase passiva perde
menos íons, o que aumenta a chance do potencial de ação ter sucesso.
Além de não haver canais de vazamento de membrana, não há também
praticamente nenhum tipo de canal de membrana quando há bainha de
mielina (ex.: Na+/K+-ATPase), o que provoca para a célula uma menor
necessidade de síntese protéica, ou seja, menos gasto energético.
A bainha de mielina permite uma maior velocidade da fase passiva
da propagação do potencial de ação (diminui a capacitância de membra-
na e aumenta a resistência de membrana). Além disso, diminui o número
de fases ativas da propagação do potencial de ação, tornando a propaga-
ção mais veloz ainda. As fases ativas da propagação ocorrem em máculas
da bainha de mielina, os nódulos da Ranvier (Figura 11 e 13). Neles,
diferentemente da zona cercada por bainha de mielina, há abundância de
canais de íon sódio voltagem-dependentes (densidade até quatro ordens
de magnitude a mais que nas membranas amielínicas), o que permite a
ocorrência do potencial de ação, que corresponde à fase ativa da propaga-
ção do potencial de ação. A distância entre os nódulos de Ranvier deve
ser muito bem calculada pelas células, de modo que o potencial passivo
chegue com íons suficientes para provocar o potencial de ação.
A conseqüência de a bainha de mielina queimar etapas na propagação
(condução saltatória – Figura 13), ao diminuir o número de potenciais ativos,
são os movimentos saltatórios, que possuem este nome em virtude de haver
a impressão de que os potenciais de ação saltam de nódulo em nódulo.
SINAPSE E NEUROTRANSMISSORES
Para o normal funcionamento do SNC é necessário que as células
que o constituem, os neurônios, se comuniquem entre si, isto é, transmi-
tam o seu PA. Essa comunicação faz-se através de estruturas designadas
por sinapses. Existem dois tipos de sinapses: sinapse química a grande
maioria, e sinapse elétricas.
29
Introdução à Fisiologia, Noções de Eletrofisiologia e Sinapses Aula
1SINAPSE QUÍMICA
Acontece quando o PA, ou seja, impulso é transmitido através mensa-
geiro químico, ou seja, neurotransmissores (NT), que se liga a um recep-
tor (proteína presente, normalmente, na mambrana celular do neurônios
pós-sináptico), o impulso é transmitido em uma única direção, podendo ser
bloqueado e, em comparação com sinapse elétricas, a sinapse química é
muito mais lenta. Quase todas as sinapses do SNC são químicas.
Exemplo: neurotransmissores (histamina, acetilcolina, noradrenalina,
serotoniana, etc.)
A Figura 15, de forma sintética e didática, descreve as principais fa-
ses de uma sinapse química. Portanto, é importante o aluno ir acompa-
nhando as fases que descreveremos da sinapse química através dessa fi-
gura e das outras que descreveremos no texto.
Existem 3 tipos de sinapses químicas de acordo com a estrutura pós-
sináptica: axodendrítica (normalmente excitatória, entre o terminal axonal
e dendritesou suas dilatações chamadas espinhas dendríticas),
axossomática e axoaxonal (normalmente inibitórias).
A transmissão do impulso através de uma sinapse química envolve 4
passos principais:
1. Síntese e armazenamento do NT
2. Libertação do NT
30
Fisiologia Básica
3. Ligação NT aos receptores
4. Inativação do NT
1. Síntese
Todos os NT, com exceção dos NT peptídicos, são sintetizados e
armazenados em vesículas no terminal pré-sináptico (no botão sináptico).
Os NT peptídicos são sintetizados e armazenados em vesículas no soma
(corpo do neurônio), as quais são depois transportadas até ao terminal
pré-sináptico pelo fluxo axonal rápido.
2. Liberação dos NT
A liberação do NT se dá por um processo de exocitose (ver Figura 7)
em que, após a fusão da membrana vesicular com a membrana pré-
sináptica, o NT é libertado para a fenda sináptica. As vesículas que con-
tém NT peptídicos podem fundir-se em múltiplos locais da membrana
pré-sináptica. Por outro lado, as vesículas que contém NT não peptídicos
(noradrenalina, serotonina, etc.) fundem-se apenas em locais especializados
da membrana pré-sináptica chamados zonas ativas.
A fusão das vesículas com a membrana sináptica e a posterior libera-
ção do NT na fenda sináptica dependente do aumento da concentração citoplasmática
local de Ca+2. Este aumento resulta da entrada de Ca+2 proveniente do meio
extracelular através de canais de Ca+2 dependentes da voltagem e ativados
pela chegada do PA (como visto anteriormente nessa aula) ao terminal pré-
sináptico. Após a libertação do NT, a vesícula vazia é rapidamente
internalizada por um processo de endocitose (ver Figura 7).
3. Ligação NT aos receptores
Após a liberação, o NT vai ligar-se a receptores pós-sinápticos pre-
sentes, geralmente, na membrana celular do neurônio pós-sináptico. Em
alguns casos liga-se também a receptores pré-sinápticos, ou autoreceptores,
que regulam a sua própria secreção, muitas vezes inibindo-a (por exem-
plo; receptores a2 adrenérgicos). A ligação do NT ao seu receptor resulta,
em última instância, numa alteração da permeabilidade da membrana a
íons, isto é, do seu potencial de membrana, gerando PAs.
Provavelmente, essa parte molecular da sinapse poderá causar algu-
mas dúvidas no aluno, portanto, aconselho que a leitura seja realizada
com paciência e anotando os principais pontos.
Alguns receptores são os próprios canais iônicos (chamados de
Receptoresionotrópicos) e, como tal, a alteração da permeabilidade
membranar resulta diretamente da ligação do NT ao receptor (que é um
canal iônico). Os efeitos da ativação desses receptores são normalmente
rápidos e transitórios, gerando despolarização (excitando) ou
hiperpolarização (inibindo) do neurônio pós-sináptico (Figura 16).
31
Introdução à Fisiologia, Noções de Eletrofisiologia e Sinapses Aula
1
Por outro lado, outros receptores estão ligados a sistemas de 2º men-
sageiros (mensageiros intracelulares) através dos quais influenciam na
permeabilidade membranar (RECEPTORES METABOTRÓPICOS),
gerando despolarização (excitando) ou hiperpolarização (inibindo) do
neurônio pós-sináptico. A grande diferença desses receptores para os
ionotrópicos é que necessitam da formação de mensageiros intracelulares
(2º mensageiros) para excitarem ou inibirem os neurônios pós-sinápticos.
Por isso, os efeitos destes receptores são mais lentos e duradouros. Uma
propriedade interessante dos receptores metabotrópicos é que eles estão
concentrados em grupos na membrana pós-sináptica.
4. Inativação do NT
Após a ligação do NT ao receptor segue-se a sua inativação. Esta
pode se dar por 3 mecanismos que ocorrem isoladamente ou em conjun-
to: difusão, degradação e recaptação do NT. Este último é talvez o mecanis-
mo mais importante de inativação dos NT, sendo realizado por transpor-
te ativo secundário em que o NT é recaptado, por co-transporte com Na+
e Cl- ou co-transporte com Na+ e contra-transporte com K+, para dentro
do neurônio pré-sináptico e re-armazenado em vesículas.
SINAPSES EXCITATÓRIAS E INIBITÓRIAS
Como falamos anteriormente, a ligação do NT ao receptor pós-
sináptico resulta, em última análise, numa alteração do potencial de mem-
brana da célula pós-sináptica. A essa alteração chamamos potential pós-
sináptico, o qual pode ser excitatório ou inibitório. (Figura 16)
32
Fisiologia Básica
O primeiro corresponde a um deslocamento do potencial de mem-
brana no sentido de valores menos negativos (despolarização), tornando
a célula mais excitável e resulta de um aumento da permeabilidade aos
íons Na+ e/ou Ca+2, ou seja, gerando um PA. O segundo corresponde a
um deslocamento do potencial de membrana no sentido de valores mais
negativos (hiperpolarização), deprimindo o neurônio, tornando a célula
menos excitável e resulta de um aumento da permeabilidade aos íons Cl-
ou K+ ou da diminuição da permeabilidade ao Na+ ou Ca+2.
A excitação do neurônio pós-sináptico gera, normalmente, PEPS (Po-
tenciais Excitatórios Pós-Sinápticos) e a inibição (hiperpolarização) gera PIPS
(Potenciais Inibitórios Pós-Sinapáticos).
Ao contrário do potencial de ação (PA), que é uma resposta de tudo ou
nada e tem condução preservada, ou seja, a amplitude do PA que se propa-
ga por toda fibra não muda (por exemplo, se for 70 mV, permanecerá até o
final da fibra com a mesma amplitude. Isso é verdade em condições fisioló-
gicas), o potencial pós-sináptico tem intensidade variável de acordo com a
freqüência e número de estímulos e tem condução decremental (condução
decremental significa que a amplitude do potencial pós-sináptico vai diminu-
indo à medida que é conduzido pela membrana celular e resulta do fato do
potencial pós-sináptico ser conduzido eletronicamente). Assim quanto maior
for o número de impulsos que simultaneamente atingem uma célula ou
maior freqüência com que um impulso atinge uma célula, maior será a am-
plitude do potencial pós-sináptico. Ao primeiro processo chamamos somação
espacial e ao segundo somação temporal.
Outro conceito importante que deve ser entendido é a distinção en-
tre neurotransmissor (NT) de um neuromodulador. O primeiro é uma subs-
tância capaz de alterar o potencial de membrana da célula pós-sináptica,
enquanto o segundo é uma substância capaz de modular a transmissão
sináptica, alterando a quantidade de NT libertado ou modificando a res-
posta a esse NT. Para que uma substância (X) seja considerada um NT
tem, no entanto, que satisfazer determinados critérios:
1. O neurônio pré-sináptico deve conter e sintetizá-la;
2. A estimulação do neurônio pré-sináptico deve resultar na libertação de X;
3. A microaplicação de X à membrana pós-sináptica deve provocar os
mesmos efeitos que a estimulação do neurônio pré-sináptico;
4. Os efeitos da microaplicação de X e da estimulação do neurônio pré-
sináptico devem ser alterados da mesma forma por drogas (fármacos);
Existem várias classificações dos NT. A mais aceita é aquela que os
divide nos seguintes grupos:
1. Moléculas de baixo peso: acetilcolina;
2. Aminas: catecolaminas (dopamina, noradrenalina, adrenalina),
serotonina e histamina;
33
Introdução à Fisiologia, Noções de Eletrofisiologia e Sinapses Aula
13. Aminoácidos: excitatórios (glutamato e aspartato) e inibitórios (GABA
e glicina);
4. Gases: óxido nítrico (NO) e monóxido de carbono (CO);
5. Peptídeos: substância P e NPY
ACETILCOLINA (ACH)
A ACh é um importante NT que participa no controle motor, na for-
mação da memória, etc. Só para se ter uma idéia da importância da ACh,
a inativação dos seus receptores musculares é a base da miastenia grave
(doença caracterizada por paralisia muscular). A Doença de Alzheimer é
outra patologia causada por distúrbios no sistema colinérgico (sistema
que tem a ACh como principal NT).
CATECOLAMINAS
Deste grupo fazem parte a dopamina, noradrenalina (NA) e adrenalina
(AD); são assim chamadas porque possuem na sua estruturaum grupo catecol.
A NA é o principal NT dos neurônios pós-ganglionares simpáticos, e,
portanto, responsável pelos efeitos da ativação do Sistema Nervoso Sim-
pático (SNS). Está também presente nas células da medula supra-renal e
em neurônios dos SNC. Adrenalina é a principal hormônio libertado pela
medula da supra-renal em situações de estresse (stress), em conjunto com
a ativação do SNS. A dopamina está presente em neurônios do SNC e
também nos gânglios vegetativos. A sua função é ainda mal conhecida,
mas várias doenças têm sido associadas a alterações do sistema
dopaminérgico. A doença de Parkinson está associada a uma deficiência
de dopamina (é uma patologia neurodegenerativa que destrói os neurônios
dopaminérgicos da via nigro-estriatal).
AMINOÁCIDOS
Os NT aminoácidos podem ser divididos em excitatórios (glutamato
e aspartato) e inibitórios (GABA e glicina)
GLUTAMATO (GLT)
GLT é o principal neurotransmissor excitatório no SNC. Vários acha-
dos científicos sugerem que o GLT é o NT envolvido na aquisição de
memória: 1) elevada concentração de receptores NMDA no hipocampo
34
Fisiologia Básica
(zona relacionada com a aquisição de memória); 2) inibição da potenciação
a longo prazo (processo fisiológico subjacente à aquisição de memória)
por antagonistas dos receptores NMDA (N-metil-D-aspartato, principal
receptor de membrana do GLT).
Uma propriedade interessante do GLT é que ele, em concentração
muito elevada, pode provocar um aumento das concentrações de Ca+2
intracelular que provoca a morte dos neurônios (neurotoxicidade). As-
sim, o GLT, juntamente com a isquemia, tem sido implicado na morte
neuronal que ocorre no acidente vascular cerebral (AVC). Além disso, a
hiperatividade do sistema glutamatérgico tem sido associada à epilepsia,
justificando o uso de antagonistas dos receptores do GLT no tratamento
desta doença.
Ácido gama aminobutírico (GABA)
É o principal NT inibitório do cérebro, estando presente em 25% das
sinapses do SNC. Está presente também na retina e é o mediador respon-
sável pela inibição pré-sináptica.
A função inibitória do GABA tem várias implicações: patológicas e
terapêuticas. Uma diminuição de GABA por inibição da enzima responsá-
vel pela sua síntese pode provocar uma doença caracterizada por rigidez e
espasmos musculares dolorosos. Em termos terapêuticos, vários fármacos
utilizados na prática clínica atuam potenciando o efeito inibitório do GABA.
São eles os benzodiazepínicos (por exemplo, diazepam) utilizadas com
ansiolíticos, hipnóticos e antiepilépticos e os barbitúricos (por exemplo,
gardenal e tiopental) utilizados como antiepilépticos e anestésicos.
ÓXIDO NÍTRICO (NO)
Em nível do SNC parece que o NO pode intervir no processo de aqui-
sição de memória (libertação pré-sináptica de GLT), inibir o SNS, por me-
canismos centrais e periféricos, e alterar a motilidade do trato digestório.
PEPTÍDEOS
Os peptídeos neuroativos são um conjunto de 25 a 30 peptídeos que po-
dem funcionar como NT, co-transmissores, neuromoduladores e/ou hormônios.
O quadro abaixo apresenta algumas diferenças importantes entre os
NT não peptídeos e os peptídeos:
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Introdução à Fisiologia, Noções de Eletrofisiologia e Sinapses Aula
1Quadro: Diferenças entre NT não peptídeos e os peptídeos
Os exemplos mais importantes de NT peptídicos são a substância P,
o NPY e os peptídeos opióides.
SUBSTÂNCIA P
A substância P é um polipeptídio com 11 aminoácidos, presente no
intestino, nos nervos periféricos e no SNC. Está presente em grandes
concentrações nos terminais dos neurônios aferentes primários (veja a
Aula 2) e é provavelmente o mediador da 1º sinapse na via da dor. A
injeção de substância P na pele provoca inflamação, e provavelmente é o
mediador da chamada inflamação neurogênica. No intestino está envol-
vido na regulação do peristaltismo.
 SINAPSE ELÉTRICA
Já neste tipo de sinapse as células possuem um íntimo contato atra-
vés junções abertas ou do tipo GAP (junções comunicantes) (Figura 17)
que permite o livre transito de íons de uma membrana a outra, desta
maneira o PA passa de uma célula para outra muito mais rápido que na
sinapse química não podendo ser bloqueado. Ocorre em músculo liso e
cardíaco, onde a contração ocorre por um todo em todos os sentidos.
A resposta de uma célula pós-sináptica a um PA isolado na célula
pré-sináptica é relativamente constante na amplitude e duração. No en-
tanto, a estimulação repetida da célula pré-sináptica pode alterar a res-
posta da célula pós-sináptica, aumentando-a ou diminuindo-a.
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Fisiologia Básica
CONCLUSÃO
Após a extensa aula nos podemos concluir que:
- O termo homeostase é utilizado para definir a manutenção de condições
quase constantes no meio interno;
- O transporte de substâncias através da membrana celular, uma bicamada
lipídica, pode ser realizado por transporte passivo (sem gasto de energia)
ou ativo (com gasto de energia);
- Os canais iônicos têm papel importante na manutenção da homeostase
e no controle do gradiente eletroquímico;
- O gradiente eletroquímico dos íons Na+, K+ e Ca+2 é essencial para
manutenção e geração de alterações nos potenciais elétricos da membra-
na;
- Os potenciais de ação, alterações rápidas do potencial de membrana,
produzem a propagação do estímulo em células excitáveis, tais como os
neurônios e células musculares;
- As sinapses que podem ser químicas ou elétricas, permitem a comunica-
ção entre neurônios;
- Os neurotransmissores têm constituição distinta, mas produzem res-
postas apreciáveis em neurônios pós-sinápticos.
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Introdução à Fisiologia, Noções de Eletrofisiologia e Sinapses Aula
1RESUMO
A fisiologia é uma ciência baseada em evidências e busca explicar os
fatores físicos e químicos que são responsáveis pela origem, desenvolvi-
mento e progressão da vida. Cada tipo de vida, desde um simples vírus
até o complicado ser humano, possui características próprias funcionais.
O conceito de homeostasia é importante, afinal mostra que, em condi-
ções fisiológicas, o meio interno basicamente não se altera, e essa cons-
tância é essencial para manutenção da vida. O transporte ativo e passivo
permite que solutos, tais como glicose e íons, passem pela membrana
através de poros (canais iônicos) ou com o auxílio de proteínas carreadoras.
De acordo com as particularidades das muitas células presentes no corpo
humano, a presente aula mostrou que existem células com capacidade
elétrica, chamadas de células excitáveis, e algumas delas geram impulsos
eletroquímicos que se modificam com grande rapidez em suas membra-
nas, e esses impulsos são utilizados para transmitir sinais elétricos. Den-
tre as células excitáveis destacamos especial descrição sobre o funciona-
mento dos neurônios e suas sinapses. Destacamos que as sinapses podem
ser química (através de neurotransmissor) ou elétrica (através da propa-
gação do estímulo pela abertura de junções comunicantes). Por fim, des-
tacamos que alguns destes neurotransmissores participam de processos
fisiológicos, tais como a acetilcolina na placa motora; ou patológicos, tais
como a ausência de dopamina na Doença de Parkinson.
PRÓXIMA AULA
Após você ter aprendido os conceitos básicos sobre homeostase, trans-
porte através da membrana, potenciais de membrana e características das
sinapses químicas e elétricas; a próxima aula falará sobre o sistema
somatossensorial.
AUTO-AVALIAÇÃO
1. A concentração intracelular de Na+ varia após a inibição da Na+/
K+ATPase? Por que?
2. Qual a fase do potencial de ação nervoso é responsável pela propaga-
ção do potencial de ação para as regiões vizinhas?
3. O potencial de ação (PA) pode ser definido como uma rápida variação
do potencial de membrana (PM). Sobre as principais características do
PA marque a alternativa INCORRETA:
a) Na etapa de repouso do PM diz-se que a membrana está polarizada.
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Fisiologia Básica
b)Na despolarização a membrana se torna muito permeável ao Na+ e
pouco permeável ao K+
c) A repolarização caracteriza-se pelo fechamento dos canais de Na+ do
tipo operado por voltagem (VOCs) e pelo aumento da ativação dos ca-
nais de K+ do tipo VOCs (canais operados por voltagem).
d) O período refratário relativo ocorre porque parte dos canais de Na+
encontram-se na forma inativada.
e) Mudanças na permeabilidade dos canais de K+ do tipo VOCs (canais
operados por voltagem) e o canais de Ca+2 (Ionotrópicos) são os princi-
pais fatores na manutenção do platô do PA.
4. A inativação da bomba Na+/K+ causa:
a) Aumento do volume intracelular
b) Aumento da concentração intracelular de potássio
c) Hiperpolarização do potencial de membrana
d) Aumento da abertura dos canais para IP3
e) Aumento do fluxo de sódio para fora da célula
5. A regulação de canais protéicos representa um meio para o controle da
permeabilidade desses canais. Quais os principais mecanismos de controle?
a) Regulação pela ativação da bomba Na+-K+ e pela cinética iônica de
Na+ e K+
b) Regulação pela cinética iônica de Na+ e K+ e pela voltagem
c) Regulação pelo aumento intracelular do Na+ e pela redução intracelular
do K+
d) Regulação por voltagem e por ligante
e) Regulação metabotrópica e ionotrópica
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Introdução à Fisiologia, Noções de Eletrofisiologia e Sinapses Aula
1REFERÊNCIAS
BERNER RM, LEVY MN, KOEPPEN BM, STANTON BA. Fisiolo-
gia. 5 ed. Editora Elsevier, Rio de Janeiro: 2004.
GUYTON AC, HALL JE. Tratado de Fisiologia Médica. 11 ed. Edito-
ra Elsevier, Rio de Janeiro: 2006.
KANDEL ER, SCHWARTZ JH. Princípios da Neurociência. 4 edi-
ção. Editora Manole, São Paulo: 2002.
NISHIDA SM. Apostilas do Curso de Fisiologia 2007. Aulas: Sentido
Somestésico e Sistema Nervoso Sensorial, 2007. Acessado em:
10.02.2009. Site: www.ibb.unesp.br/departamentos/Fisiologia/
material_didatico
RANG HP, DALE MM, RITTER JM. Farmacologia, 5 ed, Editora
Elsevier, Rio de Janeiro: Brasil, 2004.
RYAN JP. TUMA RF. Fisiologia – Testes preparatórios. 9 ed. Editora
Manole. São Paulo: 2000.
SOARES JB, MOREIRA AL. Aula teórica nº 4: Neutransmissores. Fa-
culdade de Medicina, Universidade do Porto – Portugal, 2006. Acessado
em: 13.02.2009. Site: fisiologia.med.up.pt/Textos_Apoio/outros/
Neurotransmissores.doc
META
Mostrar ao aluno que as informações sensoriais que são enviadas para o sistema nervoso central
(SNC) são fornecidas pelos receptores sensoriais espalhados por todo corpo humano e que
detectam estímulos como tato, som, luz, dor, frio e calor. Discutiremos os mecanismos básicos
pelos quais estes receptores transformam estímulos sensoriais em sinais neurais que serão
processados, pelo Sistema Nervoso Central (SNC), e interpretados como sensações específicas.
OBJETIVOS
Ao final da aula, o aluno deverá:
identificar os principais mecanismos fisiológicos na transmissão das informações;
somatossensoriais e qual sua inter-relação com as sensações. Compreender as;
particularidades da ativação dos receptores sensoriais, as vias centrais, o processo de
transdução e a geração das sensações, tais como a sensação tátil e dolorosa.
PRÉ-REQUISITO
Noções de biologia celular, bioquímica, anatomia e eletrofisiologia.
Aula
2RECEPTORES SENSORIAIS
E SISTEMA SOMATOSSENSORIAL
Lucindo José Quintans Júnior
Márcio Roberto Viana Dos Santos
(Fonte: http://http://www.afh.bio.b).
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Fisiologia Básica
INTRODUÇÃO
Prezado aluno, provavelmente você já ouviu falar de sensibilidade, in-
clusive experimenta esta sensação todo tempo, mas o que é sensibilidade?
Podemos definir sensibilidade como sendo “a capacidade de detectar e pro-
cessar a informação sensorial que é gerada por um estímulo proveniente do
ambiente interno ou externo ao corpo”. O responsável pelo processamento
dessas informações é sistema nervoso sensorial. Portanto, é ele que realiza
a análise dos estímulos oriundos dos diversos tecidos e órgãos do organis-
mo. As informações sensoriais são usadas para atender quatro grandes fun-
ções: percepção e interpretação, controle do movimento, regulação de fun-
ções de órgãos internos e a manutenção de consciência. Para que os estí-
mulos sejam percebidos e transformados em respostas apropriadas é neces-
sário a ativação dos receptores sensoriais. Como veremos mais adiante a
natureza desses receptores varia de uma modalidade sensorial para outra
(dor, tátil, calor, etc.). O processo de conversão, chamado de transdução
sensorial, é uma das principais etapas da percepção dos diversos tipos de
sensibilidade. Após a transdução e a geração do potencial receptor a infor-
mação é transmitida ao SNC, por vias sensoriais, onde é convertida em
uma sensação e interpretado pelos centros cerebrais superiores. A presente
aula tentará levá-lo ao universo da fisiologia somatossensorial, afinal sem
esse sistema não poderíamos sentir a vida que nos cerca: o cheiro, o sabor e
até mesmo a textura de todos os objetos.
(Fonte: http://www.projetos.unijui.edu.br).
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Receptores Sensoriais e Sistema Somatossensorial Aula
2Iniciaremos a aula descrevendo o que são receptores sensoriais, quais
suas funções e seus principais circuitos neuronais.
A primeira pergunta a ser formulada é: o são receptores sensoriais?
Podemos dizer que os Receptores Sensoriais são como uma série de
“janelas” abertas para o meio e que essas estruturas colocam o sistema
nervoso em contato com os estímulos provenientes do ambiente. É atra-
vés dos resceptores sensoriais que podemos “perceber” e sentir a textura,
pressão, cheiro, imagens, sons, etc. Ou seja, interagir com o meio que nos
cerca. Essas estruturas são os chamados órgãos sensoriais (Figura 1).
Na verdade, os receptores sensoriais são terminações nervosas mo-
dificadas especialmente preparadas para “perceber” estímulos específi-
cos: por exemplo, os Corpúsculos de Pacini (veremos com mais detalhe
ainda nessa aula) são estruturas que se encontram nas camadas logo abai-
xo da pele e que permitem informar o SNC sobre qualquer tipo de defor-
mação mecânica causada na pele, tipo tocar em um lápis, uma flor, ou
mesmo, perceber que fortes correntes de ar estão deformando, por mais
leve que seja, a pele.
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Fisiologia Básica
RECEPTORES SENSORIAIS E CIRCUITOS
NEURONAIS
Caro aluno, as terminações sensitivas do sistema nervoso periférico
são encontradas nos órgãos dos sentidos: pele, ouvido, olhos, língua e
fossas nasais. Esses órgãos têm a capacidade de transformar os diversos
estímulos do ambiente em impulsos nervosos. Estes são transmitidos ao
SNC, de onde partem as “ordens” que determinam as diferentes reações
do nosso organismo. Por exemplo: ao tocarmos com as mãos em uma
superfície muito fria de forma reflexa, quase que imediatamente, retira-
mos a mão da superfície, pois um contato com essa superfície por um
tempo prolongado poderá causar uma lesão.
Podemos classificar os receptores sensoriais de acordo com a nature-
za do estímulo que são capazes de captar, sendo classificados em:
a) Quimiorreceptores - Detectam substâncias químicas. Exemplo: na lín-
gua e no nariz, responsáveis pelos sentidos do paladar e olfato;
b) Termorreceptores - Capta estímulos de natureza térmica, distribuídos
por toda pele e mais concentrado em regiões da face, pés e das mãos;
c) Mecanorreceptores - Capta estímulos mecânicos. Nos ouvidos, por
exemplo, capazes de captar ondas sonoras, e como órgãos de equilíbrio;
d) Fotorreceptores - Capta estímulos luminosos, como nos olhos. Por exem-
plo: os cones e bastonetes.
Outra classificação é baseada de acordo com o local onde captam
estímulos:
a) Exterorreceptores - Localizadas na superfície do corpo, especializadas
em captar estímulos provenientes do ambiente, como a luz, calor, sons e
pressão. Exemplo: os órgãos de tato, visão, audição, olfato e paladar;
b) Propriorreceptores - Localizadas nos músculos, tendões, juntas e ór-
gãos internos. Captamestímulos do interior do corpo;
c) Interorreceptores - Percebem as condições internas do corpo (pH, pres-
são osmótica, temperatura e composição química do sangue).
Depois de tudo que foi explicado, você poderia pensar:
Como é que dois tipos de receptores sensoriais detectam tipos dife-
rentes de estímulos sensoriais?
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Receptores Sensoriais e Sistema Somatossensorial Aula
2
A resposta é simples, pela “sensibilidade diferencial”, isto é,
cada tipo de receptor é altamente sensível a um tipo de
estímulo para qual foi desenvolvido e é quase insensível às inten-
sidades normais dos outros tipos de estímulos sensoriais.
É importante que o aluno fixe que os receptores sensoriais são seleti-
vos (ou parcialmente seletivos) em relação aos estímulos que traduzem. Cada
um dos receptores possui uma peculiaridade na maneira de responder aos
estímulos adequados (freqüência de estimulação) e possui campos recep-
tivos de tamanhos diferentes. Ou seja, mecanorreceptores são sensibili-
zados por estímulos mecânicos, os nociceptores são sensibilizados por
estímulos dolorosos e assim sucessivamente.
Para melhor compreensão vamos descrever os principais tipos de re-
ceptores sensoriais.
TIPOS DE RECEPTORES SOMATOSSENSORIAIS:
a) MECANORRECEPTORES:
Os mecanorreceptores são subdivididos em diferentes tipos de re-
ceptores, dependendo do tipo da pressão ou qualidade proprioceptiva
que codificam (“percebem”). Alguns tipos de mecanorreceptores são en-
contrados na pele glabra (sem pêlos) e outros na pele pilosa (com pêlos).
A Tabela 1 descreve os principais mecanorrecepores. Veja as característi-
cas morfológicas na Figura 2.
Tabela 1 - Principais tipos de mecarreceptores
* (isto é, formando um relevo de pontos altos e baixos).
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Fisiologia Básica
1. Corpúsculo de Meissner: são receptores encapsulados encontrados na
pele glabra, mais precisamente nas pontas dos dedos, lábios e outras loca-
lizações onde a discriminação tátil é especialmente apurada. Eles têm
campos receptivos pequenos e podem ser usados para discriminação de
dois pontos (veremos adiante). Ver Figura 2.
2. Corpúsculo de Pacini: são também receptores encapsulados, semelhante
ao Corpúsculo de Meissner, encontrados na pele glabra e no músculo.
Eles são os de mais rápida adaptação entre os mecanorreceptores. Devi-
do a sua rápida resposta “liga-desliga”, ou seja, ativação e desativação do
receptor, podem detectar variações na velocidade do estímulo e codificar
a sensação de vibração.
3. Folículo Piloso: os receptores ligados aos folículos pilosos são feixes de
fibra nervosas que envolvem os folículos pilosos na pele com pêlos. Quan-
do o pêlo é deslocado, ele excita (estimula) o receptor do folículo piloso.
4. Corpúsculo de Ruffini:
Estão localizados na derme, camada abaixo da epiderme, em regiões
pilosas e glabras, e nas cápsulas das articulações. Eles têm grandes cam-
pos receptivos e são estimulados quando a pele é estirada.
5. Receptores de Merkel e discos táteis: Os receptores de Merkel são de
adaptação lenta, encontrados principalmente na pele glabra, e têm cam-
pos receptivos muito pequenos. Esses receptores detectam indentações
da pele. Suas respostas são proporcionais à intensidade do estímulo. Os
discos táteis são similares, mas são encontrados apenas na pele glabra
Para melhor compreensão vamos descrever com mais detalhes os
mecanorreceptores da pele.
47
Receptores Sensoriais e Sistema Somatossensorial Aula
2A pele nos protege do meio ambiente externo contra a continua perda
de água e a invasão de microrganismos indesejáveis e também nos propor-
ciona muitas informações sensoriais. A pele é um órgão sensorial com uma
infinidade de terminações nervosas. Levando-se em consideração as regi-
ões com pêlos e sem (glaba, como nas mãos e nos pés), Os principaiis
mecanorreceptores estão ilustrados nas Figuras 1 e 2. Estes nos possibili-
tam reconhecer sensações como tato, pressão, adejo e vibração.
Cada um dos receptores mecânicos possui uma peculiaridade na manei-
ra de responder aos estímulos adequados (freqüência de estimulação) e possui
campos receptivos de tamanhos diferentes. Veja nas Figuras 9 e 10 que os
tamanhos dos campos receptivos é importante para o tato discriminativo.
Os estímulos mecânicos abrem canais iônicos mecano-dependen-
tes (dependentes de deformação mecânica), geram potenciais receptores
(PR) graduados e excitatórios de baixa voltagem na região do terminal
sensitivo. Ou seja, se a despolarização atingir o limiar na zona de gatilho
dos potenciais de ação (PA) (alterando o comportamento dos canais iônicos
permeáveis aos Na+ e os canais permeáveis aos íons K+ dependentes de
voltagem) serão desencadeados os PAs com freqüências características
(Figura 3 e 6). Os impulsos nervosos são conduzidos ao longo das fibras
aferentes dos neurônios aferentes de primeira ordem até o SNC, seja atra-
vés dos nervos espinhais ou cranianos, conforme a origem no corpo.
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Fisiologia Básica
Experimentamos constantemente a necessidade de examinar ativa-
mente os objetos com as mãos para verificar características como textura,
forma e peso. A pele proporciona ainda sensações agradáveis que uma
leve brisa nos provoca ou de um simples “cafuné” carinhoso.
As sensações mecânicas oriundas da pele dependem de como os dife-
rentes receptores estão espalhados pelo corpo e como respondem aos
estímulos. Uma maneira muito simples permite a pesquisa sobre a sensi-
bilidade dos mecanorreceptores da pele. Com um estimulador mecânico,
são pesquisadas as freqüências dos PA desencadeados nas fibras aferentes
correspondentes ao campo de inervação. Sobre a palma da mão observa-
se que os campos receptivos dos corpúsculos de Pacini são amplos e os de
Meissner, bem pequenos (Figura 3). A tabela 1 mostra comparativamente
as respostas para os demais receptores. Aplicando-se estímulos que au-
mentam progressivamente de intensidade, depois se torna constante e em
seguida, removido rapidamente, observa-se que os receptores de Pacini e de
Meissner respondem APENAS quando o estimulo está sendo aplicado e
removido e durante a sustentação do estimulo, param de responder. Isto
significa que a principal propriedade destes receptores é o de detectar a
presença/ausência de estímulos e ignorar aqueles que se tornam constan-
tes (receptores de adaptação rápida) (Figura 4). Tal propriedade os quali-
fica como excelentes detectores da freqüência com que um estimulo me-
cânico é aplicado na pele.
Por outro lado, os discos de Merkel respondem melhor a taxa de varia-
ção com que o estimulo está sendo aplicado. Quando a intensidade do
estimulo para de variar, a freqüência dos PA diminui, ou seja, adaptam-se
a estímulos constantes, porém, mais lentamente (Figura 4). Os corpúscu-
los de Ruffini respondem tanto à aplicação como à manutenção do esti-
mulo, quase sem nenhuma alteração na freqüência dos PA. Estes recep-
tores de adaptação mais lenta têm como propriedades, detecção da dura-
ção e intensidade dos estímulos mecânicos sobre a pele.
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Receptores Sensoriais e Sistema Somatossensorial Aula
2 TERMORRECEPTORES
Os termorreceptores são receptores de adaptação lenta que detec-
tam a temperatura da pele. Os dois tipos são: os receptores de frio e os
receptores de calor. Cada tipo de receptor funciona em um ampla faixa de
temperatura, com alguns se sobrepondo na faixa de temperatura modera-
das (por exemplo: aos 36 ºC, os dois tipos de receptores estão ativos). No
Quadro 1 está descrito a sobreposição no eixo das temperatura. Veja na
Figura 19 que os eixos da temperatura estão sobrepostos em várias faixas.
Devido essa sobreposição o corpo humano tem dificuldade em
referenciar temperatura com exatidão. Por exemplo: Sem a ajuda de um
termômetro, me diga qual a temperatura exata do ambiente, nesse exato
momento? Dificilmente você irá acertar, visto que os eixos dos recepto-
res que percebem