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Gabriela Bordignon – T5 AULA DE FISIOLOGIA, PROF. MARCELO – BBPM IV Dando continuidade aos sentidos químicos, temos o sistema gustativo que irá detectar principalmente as moléculas hidrossolúveis que são ingeridas durante a nossa alimentação, as quais são conhecidas como sabores. Logo, o sistema gustativo será responsável pela detecção dos sabores presentes em cada alimento que é ingerido. O sistema gustativo atua juntamente com o sistema olfatório e o sistema trigeminal quimiossensível. Esse sistema gustativo, ou, melhor dizendo, o nosso paladar, irá indicar se o alimento deve ou não ser ingerido (quais são as características desse alimento? Qual a identidade desse alimento? Quais são as concentrações de determinadas substâncias? Qual é a qualidade desse alimento? É agradável ou não?), toda essa percepção acerca do alimento ingerido é detectada através do paladar. Na verdade, existem células especializadas presentes nos chamados botões gustativos e em outras regiões da cavidade oral. Essas células especializadas são conhecidas como células gustativas, sendo elas as responsáveis por receber a informação desse alimento presente na boca e por meio disso enviar, através de potenciais de ação, as informações até o SNC. A partir disso haverá o preparo para o sistema gastrointestinal receber o alimento, com aumento da salivação e até a própria deglutição, ou então, haverá a preparação do sistema gastrointestinal para a remoção desse alimento presente na boca ou que já foi deglutido, sendo causa de náuseas e até regurgitação, obviamente, isso ocorrerá se essa substância for nociva para o organismo. Ou seja, ou o alimento será ingerido para a digestão ou então será regurgitado, no caso dele ser uma substância nociva para o corpo. Tanto as informações presentes nos alimentos que são sentidas, como a temperatura e textura do alimento, são informações detectadas por receptores somatossensoriais, principalmente pelo nervo trigêmeo (percepção quimiossensorial), porém, quando falamos do gosto, da percepção do valor nutritivo do alimento, ou do valor que não é nutritivo, falamos de outros nervos cranianos participando dessa detecção feita primeiramente pelas células gustativas. Quando pensamos em alguns alimentos específicos, não nos vem a mente somente seu valor nutritivo, mas também outras sensações, e é claro que aqui há uma correlação forte com a cultura e fatores psicológicos, o que nos remete a alguma sensação boa de nos alimentarmos com esse tipo de alimento. Desse modo, a busca pelo alimento não esta somente ligada ao fator de nutrição, mas também apresenta relação cultural que envolve o alimento e remete a outras regiões encefálicas (principalmente o sistema límbico), porém, pensando mais no sistema gustativo, no nosso paladar - especializado nas informações nutritivas do alimento – temos que desde os organismos mais simples, tais como uma bactéria, já existe algumas estruturas especializadas para que se dirijam a alguma fonte de alimento e selecionem esse alimento como bom ou ruim, para que seja digerido ou removido do sistema, obviamente a seleção do ser humano é muito mais refinada e processada do que a desses outros organismos. Desde as bactérias existem estruturas especializadas para dirigir-se até uma fonte de alimento e para seleção nutricional deste. Apesar da possibilidade de distinguirmos uma variedade enorme de sabores diferentes, eles serão separados e agrupados em 5 modalidades. Sendo elas: doce, amargo, salgado, ácido/azedo e o sabor umami (encontrado em alguns aminoácidos no geral, sendo bem encontrado no glutamato de sódio, muito usado na culinária japonesa). É claro que cada alimento irá ativar uma combinação diferente desses sabores clássicos/básicos, ativando uma combinação diferente nos receptores presentes nos botões gustativos. Dessa forma, as combinações diferentes desses sabores é que vão poder causar sensações gustativas diferentes. É claro que, para que possamos degustar um prato, existem outros sistemas que vão ser responsáveis por essa degustação, como, principalmente o sistema olfatório, o sistema somestésico, no que diz respeito a Sistema gustativo Gabriela Bordignon – T5 AULA DE FISIOLOGIA, PROF. MARCELO – BBPM IV textura do alimento e o sistema visual. Sendo esses sistemas muito importantes para a alimentação. Só o cheiro em si já pode indicar sobre um alimento ao passo de que não será feita a ingestão de algum alimento mal cheiroso. O sabor de um prato só pode ser apreciado com a participação de outros sistemas como o tato, olfato e visão. Para onde vão as informações detectadas pelo sistema gustativo? Como tudo isso ocorre? Língua, palato, faringe e epiglote. A recepção gustativa, ou seja, a percepção dos sabores irá acontecer em células especializadas, que como já foi dito, são as células receptores dos sabores, conhecidas como células receptoras gustativas. Essas células receptoras gustativas estarão em regiões presentes nas papilas gustativas, principalmente na língua, mas podendo ser encontrada em outras regiões da cavidade oral, como o palato, a faringe e a epiglote. Como representado na figura acima, nos botões gustativos poderão ser encontrados várias células receptoras gustativas, em torno de 50 a 100 células gustativas. Existem outros tipos celulares além das células gustativas, como observado na figura, que serão responsáveis ou pela produção de mais células gustativas ou irão participar de outros mecanismos para a transdução de sinal, além de um poro conhecido como poro gustativo, através dele as moléculas provenientes dos alimentos contendo sabores serão recebidas. O receptor sensorial do paladar é a PAPILA GUSTATIVA. É constituída por células epiteliais localizadas em torno de um poro central na membrana mucosa basal da língua. Na superfície de cada uma das células gustativas observam-se prolongamentos finos como pelos, projetando-se em direção da cavidade bucal; são chamados de microvilosidades. Essas estruturas fornecem a superfície receptora para o paladar. No esquema acima podem ser observados os diferentes tipos celulares presentes no botão gustativo, então, vemos em roxo as células de suporte. O botão gustativo, pensando naquilo que foi visto no sistema olfativo, se assemelha muito a esse sistema devido ao seu formato e arranjo. Existem também as células basais, essas células basais se transformam em células receptoras, então são células que se modificam. Essas células receptoras, ou seja, as células quimiossensíveis, se assemelham com as células que fazem a percepção gustativa (as células da percepção gustativa possuem um tempo de vida limitado, então Gabriela Bordignon – T5 AULA DE FISIOLOGIA, PROF. MARCELO – BBPM IV precisam ser renovadas a cada ciclo celular justamente pelas células basais que se modificam e se transformam em células gustativas). Também podemos observar as sinapses que estão presentes nessas células quimiossensíveis e que irão levar até o SNC através de fibras aferentes as informações sobre a percepção de determinada substância na nossa boca. Nesse botão gustativo existe também o poro gustativo, que é onde justamente estão direcionadas as microvilosidades das células gustativas. São nessas microvilosidades em que os receptores específicos/ receptores gustativos propriamente ditos estarão ancorados. Essas microvilosidades são, na verdade, proteínas de membrana que vão detectar a especificidade de cada molécula e aí dar a resposta gustativa em específico. Por ex. o receptor de sódio estará nessas microvilosidades. E o que é o receptor de sódio? O receptor de sódio nada mais é do que um canal de sódio. Então, esses receptores específicos (sódio, umami, doce, íons de hidrogêniodo azedo, etc.) estarão presentes nessas microvilosidades e irão responder a determinados estímulos. As células gustativas presentes nos botões gustativos estão em algumas proemineêcias da cavidade oral, presentes principlamente na língua e sendo chamadas de papilas gustativas. Na região posterior da língua serão encontradas as papilas circunvaladas/valadas que são as maiores que temos na superfície da língua, sendo aproximadamente 9 papilas circunvaladas dispostas em forma de “V”. é justamente nessa papila circunvalada em que vamos encontrar cerca de 200 a 300 botões gustativos (lembrando que em cada botão pode existir em torno de 50-100 células receptivas). As outras papilas estão localizadas mais lateralemente na língua e são conhecidas como papilas folheadas (possuem forma de “folha”). Cada papila dessa irá conter cerca de algumas centenas de botões gustativos. As papilas circunvaladas levam sua informação principalmente pelo IX par de nervos cranianos (glossofaríngeo), já as folheadas irão levar as informações tanto pelo glossofaríngeo, quanto também pelo nervo facial. Na parte mais anterior da língua são encontradas as papilas fungiformes (forma de “cogumelo”), dispostas nos dois terços da língua principlamente. Elas possuem aproximadamente 300 papilas fungiformes, porém, pensando nos botões gustativos, cada uma delas possuí cerca de 1 botão gustativo apenas. Essas regiões enviam a informação por meio do nervo facial. Existe também a informação sensitiva da detecção dos sabores por meio do nervo vago (principalmente na região do palato e da epiglote). Esses nervos supracitados irão levar as informações acerca do alimento presente na boca, ou seja, a detecção dos sabores, para as regiões mais rostrais e laterais do núcleo do trato solitário, na verdade, essa região que recebe a informação gustativa também é chamado de núcleo gustativo/complexo gustativo. A partir desse local essas informações serão enviadas para várias outras regiões do SNC. Então, as informações que chegaram à cavidade oral e ativaram as células gustativas quimiorreceptoras, serão enviadas por essas células através do nervo vago, glossofaríngeo e facial. Só essas informações contidas nos alimentos e experimentadas na cavidade oral já podem gerar algumas sensações referentes à saciedade, aumento da ingestão alimentar, o preparo para receber Gabriela Bordignon – T5 AULA DE FISIOLOGIA, PROF. MARCELO – BBPM IV esse alimento nutritivo (aumento das secreções do TGI e aumento da motilidade), ou então gerar sentimentos de repulsa ao alimento presente na cavidade oral, e a partir desse sentimento a substância não será ingerida uma vez que essa sensação indica que esse alimento causaria algum prejuízo a hemostasia/funcionamento do corpo. Logo, através dos receptores pode-se identificar a qualidade nutricional do alimento, então, a percepção gustativa presente nessas células é muito importante para guiar o comportamento alimentar. Então, como já foi dito, o sistema gustativo vai tanto codificar a informação a respeito da quantidade e identidade dos estímulos. Logo, quanto maior for a concentração do estimulo, maior irá ser a percepção do gosto (quanto mais sal tiver, mais salgado eu sinto, quanto mais açúcar, mais doce...). Porém, esses limiares de concentração para a maioria dos estímulos gustativos são bastante altos. Por ex. no caso do sal são necessários cerca de 10 nM. Pensando nisso, nosso corpo precisa de concentrações elevadas de sais e carboidratos, então essas células gustativas pode responder a quantidades altas dessas substancias essenciais para o nosso corpo. Quando falamos de agentes perigosos/venenosos, moléculas com sabor amargo (como a tropina, quinino, estricnina), são sabores de repulsa, que são detectados mesmo em valores bem baixos, diferente daqueles sabores referentes a substâncias necessárias ao nosso organismo. Pois, os compostos amargos que são potencialmente perigosos podem trazer algum mal para o nosso organismo e por isso causam repulsa. A água tônica por ex. contém o quinino que é amargo, mas não é algo saboroso, apenas é culturalmente habituado ao paladar de algumas pessoas, outro exemplo disso é a cerveja. Existe uma divisão a respeito, tanto das papilas gustativas, quanto dos sabores sentido, e essa divisão seria de que o sabor amargo é mais sentido na parte posterior da língua (onde existem as papilas circunvaladas), o sabor azedo e salgado é sentido na região mais lateral e anterior da língua (papilas folheadas como principais receptores), e o salgado e o doce na parte anterior da língua (papilas fungiformes). Porém, essa ideia prevista em meados de 1901, hoje já caiu por terra, já que é sabido atualmente que todos os compostos são sentidos em alguma parte da língua, podendo ser sentidos os sabores em diversas regiões da língua. Esse conhecimento se tornou claro quando mesmo as pessoas que perdiam partes anteriores da língua ou sofriam um dano do nervo facial eram capazes de discriminar tanto estímulos doces quanto salgados. O que acontece com essa divisão é que essas regiões da língua possuem mais receptores para esse tipo de sabor, conforme o que havia sido proposto, mas não que cada área seja especializada na detecção desses sabores. Gabriela Bordignon – T5 AULA DE FISIOLOGIA, PROF. MARCELO – BBPM IV Pessoas que perderam a parte anterior da língua, ou tiveram o nervo facial lesado, ainda são capazes de discriminar estímulo doces e salgados. A detecção feita pelas regiões da língua pode gerar respostas comportamentais frente a esses estímulos percebidos nessas regiões, conforme pode ser observado na imagem acima. AMARGO -> protrusão da língua (resposta de repulsa) impedindo a digestão. AZEDO -> careta, enrugamento facial e intensa secreção salivar para promover a diluição do estimulo ácido. DOCE E SALGADO -> movimentos da boca/mastigação, aumento da secreção salivar e do TGI, liberação de insulina e deglutição. Essas respostas diferentes são geradas conforme os estímulos e são imprescindíveis para a nossa sobrevivência. As células gustativas interagem com estímulos químicos/iônicos (sabores) -> Isto promove a abertura (ou fechamento) de canais, iônicos específicos, de Na+, K+ e Ca2+ dependentes de voltagem, promovendo potenciais despolarizantes -> A resultante destes potenciais, é o aumento nos níveis de Ca2+ intracelular promovendo a fusão de vesículas e a transmissão sináptica, desencadeando potenciais de ação nos axônios aferentes. Quanto maior o n° de moléculas estimulantes, maior é a despolarização da célula gustativa. *Quando falamos de ativação de receptor de membrana acoplado a proteína G, esse ativa segundos mensageiros, o que culmina na liberação de cálcio intracelular ou então na abertura ou fechamento de canais específicos que também culmina na despolarização dessas células e consequentemente na entrada de cálcio e na fusão de vesículas na membrana celular. Então, em suma, os estímulos presentes na cavidade oral agem com as microvilosidades ou com os receptores inotrópicos ou metabotrópicos que irá promover a abertura ou fechamento de canais específicos que irá poder gerar os potenciais despolarizantes, e esses potenciais despolarizantes resultam na abertura de canais de cálcio dependentes de voltagem, que por sua vez promovem a entrada de cálcio para o interior da célula, fazendo a fusão vesicular na membrana celular na região sináptica, liberando o neurotransmissor que age promovendo a despolarização do terminal sináptico. Quanto maior o número dessas moléculas presentes na cavidade oral, maior será a despolarização dessa célula quimiorreceptiva, promovendo assim, um maior numero de potenciaisde ação de despolarização no terminal sináptico. SABOR SALGADO E ÁCIDO: Iônicos, pois, agem em canais iônicos! Sendo ativados por canais iônicos de sódio (salgado), que é sensível para a amilorida (inclusive é uma droga usada na reabsorção de sódio para o sistema renal). Já o sabor ácido é a detecção dos íons de hidrogênio, que podem entrar na célula gustativa pelos mesmos canais que detectam o sabor salgado, bem como podem ativar os canais sensíveis ao hidrogênio (catiônicos), ou seja, a concentração de hidrogênio ativa canais específicos, de sódio que promove a despolarização da célula, ou então os canais de potássio que são bloqueados em concentrações altas de hidrogênio, aumentando a concentração de potássio no interior da célula, fazendo com que ela despolarize, então o sabor ácido pode ser detectado pelos canais de sódio sensíveis a amilorida e canais iônicos sensíveis ao hidrogênio. Gabriela Bordignon – T5 AULA DE FISIOLOGIA, PROF. MARCELO – BBPM IV SABOR DOCE – T1R2 e T1R3: Ativação da Adenilato ciclase, aumentando a concentração de AMPc intracelular, que fecha os canais de K+ na membrana basolateral da célula quimiorreceptora (principal via); Outra via é a ativação da fosfolipase C, produzindo IP3 promovendo aumento no Ca+ intracelular (via secundária). O sabor doce por sua vez está ligado a receptores acoplados a uma proteína G chamada de α – gustiducina, com receptores metabotrobicos presentes na membrana fazendo parte da família T1 do tipo 2 e do tipo 3, sendo eles responsáveis pela detecção do sabor doce. Alguns aminoácidos como o umami podem gerar essa percepção de doce também. Esses receptores irão reconhecer tanto a glicose/sacarose quanto alguns adoçantes, como por ex. a sacarina. SABOR AMARGO – T2R/canais de K+: Receptores acoplados à proteina G ativam a Fosfolipase C e a produção de IP3 aumentando o [Ca+] intracelular; Quando falamos do sabor amargo relacionado a quinina, parece que a quinina bloqueia especificamente um canal de potássio (canal de potássio com bloqueio dependente de quinina), aumentando o potássio no interior da células e fazendo com que a célula despolarize, havendo assim a detecção amarga no quinino, sendo então, diferente a detecção desse tipo de sabor amargo quando pensamos em outras subst. amargas que seguem a outra via citada inicialmente. SABOR UMAMI – T1R1 e T1R3: Ativação da Adenilato ciclase, aumentando a concentração de AMPc, que fecha os canais de K+ na membrana basolateral; Ativação da fosfolipase C, produzindo IP3 promovendo aumento no Ca+ intracelular. Esse sabor é encontrado nos alimentos japoneses, e é detectado pelos mesmos receptores que detectam o sabor doce (família T1). Sendo tanto o receptor 1 e 3 da família T1 responsáveis pela detecção do sabor dos aminoácidos. Eles estao acoplados a proteína G, e existe também uma via de percepção desse umami principalmente, que parece ativar um receptor glutamatérgico metabotrópico. Esse receptor é diferente do T1R1 e T1R3 que estão acoplados a gustidicina, parece estar acoplada a alfa transducina, que parece ser responsável pela ativação da adenilato ciclase e o aumento do AMPc que vai culminar com o fechamento de canais de potássio da membrana basolateral, despolarizando a célula, promovendo a abertura de canais de cálcio que promovem a fusão vesicular e a liberação do neurotransmissor na fenda sináptica, podendo também ter a atividade da fosfolipase C, que interfere nas concentrações de cálcio intracelular, culminando com a liberação do neurotransmissor na fenda sináptica. O glutamato de sódio é um receptor especifico glutamatergico metabotrópico que afeta a alfa transducina, que quando pensamos nos receptores que detectam o sabor umami, temos os mesmos receptores do sabor doce que são os T1R1 e T1R3 que ativam a adenilato ciclase por meio da proteína G. Gabriela Bordignon – T5 AULA DE FISIOLOGIA, PROF. MARCELO – BBPM IV Vimos que a partir dessa detecção feita pelas células quimiosensíveis que possuem receptores específicos nas microvilosidades dos botões gustativos nas papilas gustativas, essas detecções são transformadas em potenciais de ação celular que culmina na liberação do neurotransmissor especifico ativando o nervo aferente, tanto referente ao glossofaríngeo, facial e ao vago. Temos na imagem a demonstração desses nervos relacionados a cavidade oral. Sendo que esses nervos levam suas aferências até o núcleo do trato solitário, mais especificamente, na porção conhecida como núcleo gustativo. A parte caudal do NTS também recebe informação dos ramos subdiafragmáticos do N. vago, responsável pelo controle da motilidade gástrica. Ou seja, o mesmo nervo que percebe a qualidade nutricional do alimento é o que é responsável também pela atividade gástrica, podendo promover alguma atividade referente a ingesta de um alimento. Do NTS temos a origem de neurônios de segunda ordem que irão originar axônios de segunda ordem e vão inervar uma parte especifica do tálamo (núcleo ventral posterior medial do tálamo), e a partir desse núcleo ventral posterior medial do tálamo, as projeções vão ser enviadas para várias regiões corticais (entre o córtex insular anterior e perto do frontal – gustativo- que faz parte da região sensitiva primária, em especial da língua). Essas regiões gustativas que ficam na representação da língua, córtex somatossensorial, irão receber essas projeções provenientes do núcleo ventral posterior medial do tálamo. Lembrando que a região insular, está muito mais ligada a parte afetiva do alimento, ou seja, a ligação emocional com o alimento, nessa região do giro da insula. Acima é possível ver um “resuminho” das vias que atuam nas informações gustativas. Projeções recíprocas conectam os NTS através da ponte ao hipotálamo e à amígdala, provavelmente influenciando o apetite, a saciedade e outras respostas associadas com a ingestão. A parte caudal do NTS também recebe informação dos ramos subdiafragmáticos do N. vago, responsável pelo controle da motilidade gástrica.
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