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1 Introdução e histórico Fisiologia vem da palavra Physis, ou seja, significa natureza, o que é natural. Quando falamos em fisiologia temos que pensar em uma integração e aos níveis de relação e complexidade que cada coisa tem no organismo assim como acontece na natureza. Portanto, a physis, ou seja, a natureza, é o objeto de estudo da fisiologia (a parte vida da physis). Um dos conceitos importantes na fisiologia é o de equilíbrio dinâmico, ou seja, em momentos diferentes vamos precisar de equilíbrios entre as coisas diferentes, em algum determinado momento algo estará em maior concentração e outra coisa diminuirá, e em outro momento isso pode mudar, mas mesmo assim mantendo o funcionamento normal, ou seja, estabelecendo um equilíbrio, que pode mudar os componentes, por isso dinâmico, mas no final sempre será um equilíbrio. Sistema dissipativo: Quando a energia gerada pela relação funcional dos elementos do sistema se perde, ou seja, vai para fora do sistema, alimentando elementos de outro sistema. Sistema conservativo: A energia produzida pelo sistema é utiliza para manter o próprio sistema em funcionamento, sem dissipar energia. Porém, na natureza só existem sistemas dissipativos. Sistema estável: Um sistema estável é aquele que mantem sua configuração ao longo do tempo e a despeito de variações do meio, ainda que, longo de um equilíbrio cm este meio que o circunda. Então, os sistemas biológicos precisam manter essa constância de seus parâmetros às custas de um gasto energético. Conceitos citados Autonomia: É a capacidade do sistema de se adaptar ao meio e buscar, através, do seu metabolismo e do seu comportamento e, principalmente, através da sua capacidade de adaptação. Ser vivo Se caracteriza por ser um sistema dissipativo, estável dinamicamente, que seja capaz de manter, com relativa autonomia, esta sua estabilidade longe do equilíbrio com o meio que o circunda. Para que isso seja possível, existe uma série de processos, como digestão, memória, cognição, movimento, essas coisas, esses processos são chamados de processos vitais. Para que esses processos vitais precisamos de condições boas, ou seja, preciso de condições, que tenham que ser mais ou menos as mesmas, para que eu consiga fazer os meus processos vitais com uma certa constância, a exemplo disso temos o pH, osmolaridade, pO2, pressão osmótica, pressão sanguínea, etc. Essas constâncias que podem ter uma certa dinamicidade, mas ficam mais constantes a despeitos das alterações extra-sistema damos o nome de homeostase, ou seja, homeostase da temperatura, da pressão, da quantidade de sódio, essas coisas. Homeostase É o macroestado mais provável de acontecer como o resultado dos diferente microestados que influenciam nessa característica, se ele é o mais provável, é o que mais acontece, por isso consideramos o que é o “normal”. Alostase Processo fundamental através do qual os organismos podem ajustar eles mesmos, ativamente, frente a eventos previsíveis e imprevisíveis para a manutenção do seu estado interno constante. Pode ser corretiva, ou seja, quando vamos para um lugar frio e precisamos gerar distribuir melhor o nosso sangue para evitar perdas desnecessárias e conservar algumas estruturas, sentindo inconscientemente frio por exemplo. Retroalimentação (feedback) É o resultado da ação de um sensor de homeostase e um processo alostático que busca estabilizar o sistema orgânico em questão. Estresse x doença Estresse é um evento real ou imaginário que ameaça a homeostase, exigindo uma resposta alostática (adaptativa), ou seja, todo estresse gera uma carga alostática. Normalmente o estresse não é de todo mal, pois é útil para rearranjar os dados ou os microestados do nosso sistema a fim de manter um macroestado constante. Quando a energia que vem pela carga alostática é maior do que o suportado, levando uma sobrecarga, que é obrigada a recrutar outros sistemas alostáticos que ativem outros microestados, para que liberem energia para manter esse macroestado em questão funcionando bem, isso caracteriza uma doença. 2 EX: Quando eu perco 500 ml de sangue, eu tive um impacto, ou seja um estresse, mas eu consigo me recuperar rapidamente com a alimentação certa e repouso, porém, se eu, com 500 ml de sangue a menos, for jogar uma partida de futebol eu vou dar um impacto maior do que eu poderia ter, e não consigo suprir muita coisa, então o meu corpo já começa a desviar a circulação sanguínea para órgãos vitais e essas coisas, ou seja, já caracteriza uma doença. Conceito final Fisiologia Estuda os sistemas e os processos internos que atuam objetivando a homeostase, respondendo não só as cargas alostáticas, mas também às sobrecargas alostáticas (estresse), portanto, ela nada mais é do que o estudo da alostase. 3 A substância preponderante do nosso corpo é a água, mais ou menos 70 % da nossa constituição (mais isso varia ao longo do ciclo vital). Líquidos corporais A água corporal se encontra no meio intracelular e extracelular, sendo 2/3 em um e 1/3 no outro, respectivamente, e representa 60% do nosso peso corporal. O compartimento extracelular é dividido em 2, o tissular e o sangue (plasma), o sangue faz a distribuição dos componentes nos compartimentos intracelular e extracelular, ou seja, ele comunica os líquidos desses dois meios (7% do peso corporal é sangue). OBS: Os danos na pressão arterial são a partir da perda de 20% da quantidade total de sangue, até 10% de perda os nosso mecanismos homeostáticos conseguem manter, ou seja, essa perda de 10% não produz efeito fisiológico sobre os mecanismos do corpo. O local de comunicação entre o sangue e os tecidos são os capilares, ou seja, se não há um bom funcionamento desses capilares, você não tem um bom intercâmbio entre o líquido tissular e o sangue (esse intercâmbio ocorre por meio de filtração), e como esse liquido tissular vai se comunicar com o intracelular, não há um intercâmbio legal também. Então, a função dos capilares é de renovação do liquido tissular, e quando este se renova, propicia a renovação do liquido intracelular também. As 3 variáveis físicas que precisamos manter uma constância na celula para que o intercâmbio de moléculas ou íons seja propício são temperatura, pH e osmolaridade. Quando uma dessas coisas não está legal é sinal de que existe um doença, ou seja, distúrbios de temperatura (medidos com o termômetro, por exemplo quando em estado febril), distúrbios de pH (medidos na análise sanguínea) e distúrbios de osmolaridade (esses podem ser observados em situações de desidratação por exemplo). As variáveis químicas são a pO2, pCO2, quantidade de cálcio dentro da célula (que deve ser baixa, se o cálcio se eleva, causa um rompimento da membrana dos lisossomos, pois se liga a proteínas que interagem com o cálcio e se encontram ali, isso causa uma liberação de proteases que tem como função digerir, ou seja, acabam digerindo a célula em resposta ao aumento da quantidade de cálcio dentro da célula), quantidade de glicose, ou seja, deve haver uma constância na distribuição de íons, pois os íons são sinalizadores importantes de membrana e mudanças podem afetar a célula como um todo. Balanço de água Quando usamos o termo balanço, significa ganho – perda. EX: Durante o processo de dar aula, o professor estava em balanço negativo de água, pois estava falando, suando, andando pela sala, isso tudo aumenta a perda de água. No exemplo citado, a perda de água do organismo causa um aumento na osmolaridade do plasma sanguíneo, pois é como se oque há no sangue fosse ficando menos dissolvido, ou seja, hipertônico. Essa diferença na osmolaridade deve ser captada e corrigida, quem faz isso são os neurônios osmorreceptores. Os neurônios osmorreceptores estão no núcleo paraventricular do hipotálamo, e são responsáveis por detectar os níveis de osmolaridade, e quando ativados estimulam os mecanismos que impedem a perda de água, que ocorre, principalmente, na respiração, transpiração, formação da urina. Nessa parte da aula o professor disse que não podemos controlar a perda de água pela pele, pois faz parte do mecanismo de controle da temperatura interna, então há um processo de desidratação (está perdendo água) com o aumento da osmolaridade do plasma sanguíneo, ou seja, uma desidratação hipertônica/hiperosmolar. Nessa situação o nosso corpo é bem espertinho, ou seja, ele nos induz a vontade de beber água (famosa sede), daí repomos a água que foi perdida, voltando a osmolaridade ao normal. A osmolaridade normal do plasma é mais ou menos 310 miliosmol, a diferença de 1 miliosmol já causa a ativação de mecanismos para impedir a perda de água. Se eu mantiver o estado de desidratação hiperosmolar, ou seja, vai aumento a osmolaridade do plasma, então, há o deslocamento de água do meio intra para o meio extracelular, a fim de “dissolver” o sangue e não deixar ele ficar hipertônico. Se uma célula perde as condições normais para seu funcionamento, ela deixa de funcionar, se isso acontece em um neurônio, faz com que o indivíduo entre em inconsciência, pois o neurônio para de funcionar. Em uma pessoa com coma diabético, a glicemia do sangue aumento muito, e isso causa um aumento de osmolaridade. Os neurônios osmorreceptores detectam essa alteração de osmolaridade, porém, como a pessoa está em coma, ela não tem como levantar e ir beber água sozinha, então por isso precisa ser feita uma reposição com soros isotônicos. Uma pessoa com balanço energético negativo ele está perdendo alguma coisa, por exemplo, um balanço 4 energético negativo quer dizer que ele está perdendo peso. O fluxo de água entre o tissular e intracelular é por osmose e o de solutos é por transporte ativo ou passivo. O fluxo entre o liquido tissular e o plasma são por meio de filtração ou reabsorção, que é feito por poros, ou seja, a filtração é uma difusão por poros. Dos 20% do liquido extracelular há o intersticial (15%), o sangue (7% do peso corporal, pois é formado por um componente liquido – que é o plasma – e o componente celular, que entram na contagem do peso), de 1 – 3 % é linfa e de 1 – 3 % é liquido transcelular, ou seja, líquidos que se encontram em cavidades, por exemplo, liquido cerebroespinal, liquido do pericardio, liquido peritoneal (principal função desse liquido é proteção dos órgãos envolvidos por ele). Como medimos o volume de plasma? A partir de um exame chamado hematócrito 45%, ou seja, 45% do volume de sangue do individuo é ocupado por células, composto principalmente por hemácias, e os outros 55% é de plasma. Em um individuo com anemia, o volume do componente sedimentado é menor. Composição dos líquidos intra e extracelular As cargas totais de cátions e ânions têm que ser equivalentes entre os dois meios. ▪ O principal cátion do meio EC (tissular e plasma) é o sódio e do meio IC é o potássio. ▪ O cloreto é pouco representado no IC, pois este possui uma grande quantidade de ânions fixos, como fosfatos e sulfatos. ▪ A concentração de glicose é de 70-90 mg/dl e dentro da célula é menos pois está sendo continuamente utilizada, ou seja, de 0 – 20 mg/dl. ▪ Os aminoácidos dentro da célula estão em uma maior quantidade do que fora. Fatores que influenciam na distribuição de células e macromoléculas nos compartimentos líquidos Difusão É o processo passivo (não requer uso direto de energia) que é governado pelo gradiente de concentração das moléculas eletricamente neutras. A difusão (J) é dada pelo princípio de Fick, calculado pelo coeficiente difusão (D), vezes a área disponível para a difusão (A), vezes o gradiente de concentração 5 (delta c), dividido pela distância da difusão (delta x – é o espaço que você tem para passar). Coeficiente de partição é a capacidade que a substancia tem de se difundir por membranas, quanto mais alto ele for, quer dizer que se difundem facilmente, quanto mais baixo ele for, quer dizer que tem uma capacidade pequena de se difundir por membranas. Se considerarmos a membrana plasmática, que tem uma característica lipídica, as moléculas apolares, por exemplo, possuem uma capacidade grande de passar por ela, ou seja, possuem um alto coeficiente de partição. Já moléculas polares, como o K+, não passam pela membrana tão facilmente, por isso possuem um baixo coeficiente de partição e precisam de uma ajuda para entrar na célula, como as proteínas transportadoras, a exemplo disso temos a família das GLUT, que são transportadoras de glicose para dentro da célula. OBS: Nessa imagem, a água está passando pois as aquaporinas estão sendo consideradas. Osmose Fluxo de solvente por uma membrana semipermeável, de um compartimento onde a concentração de solutos é mais baixa para onde é mais alta, mas termodinamicamente, é de onde a concentração de água livre é maior para onde a concentração de água livre é menor. A pressão osmótica é a pressão necessária para deter o fluxo de água através da membrana, ou seja, é a força necessária para evitar a osmose. A pressão osmótica é proporcional a osmolaridade do plasma, que é medida por engenhocas segundo o professor, e é em torno de 310 mOsm/L. Na clínica a medição da osmolaridade é calculada pelas alterações na volemia. Quando nos referimos a algo isotônico, hipotônico e hipertônico estamos nos referindo a relação das osmolaridades de dentro da célula com a da solução que está do lado de fora. Considerando que a osmolaridade do plasma é 310, uma solução com essa mesma osmolaridade é chamada de isotônica ao plasma. Se a osmolaridade da solução for menor que a do plasma, ela é hipotônica ao plasma, e se for maior, ela é hipertônica ao plasma. Nessa hora da aula o professor mostrou por meio de vários cálculos que o soro preparado para infundir na veia de alguém é isotônico ao plasma, ou seja, não influi sobre os mecanismos de controle do corpo. Osmolalidade: A osmolalidade é muito parecida com a osmolaridade, porém, ela é medida em relação a 1 kg de solvente, já a osmolaridade é medida em relação a 1L de solvente, ou seja, variações no volume interferem no valor da osmolaridade, e o volume pode ser variado pela temperatura, portanto, variações de temperatura provocam alterações na osmolaridade. Filtração É a difusão por poros (possuem baixa seletividade), que são estruturas da membrana dos vasos capilares e o que interfere na filtração são as forças de Starling, como a pressão hidrostática sanguíneo e tecidual, e a pressão oncótica sanguínea e tecidual. Pressão oncótica: é a pressão osmótica gerada por grandes moléculas na solução, como as proteínas do sangue. Isso significa dizer que a pressão oncótica meio que puxa água para ela. 6 As 4 forças principais que atuam sobre a filtração são: Como no líquido tissular não tem muita proteína dissolvida, sua pressão oncótica é baixa, exceto em um estado de inflamação, onde há uma grande quantidade de proteínas dissolvidas. A pressão hidrostática do tecido (a pressão do líquido dentro do tecido) também é muito pequena. No fim de tudo as duas forças que influem muito sobre a filtração são a pressão hidrostática do sangue e a pressão oncótica do sangue. Quando o capilar filtra, o líquido vai para fora, então a pressão hidrostática do dentro dele diminui, mas ao mesmo tempo, quandoo liquido vai para fora e a proteína não, há um aumento da pressão oncótica, que faz a reabsorção de líquido, por isso dizemos que o capilar filtra e absorve. A pressão oncótica do sangue é calculada principalmente pela concentração de albumina, que é a proteína mais abundante no sangue, por isso, uma hipoalbuminemia (hipo = baixa, albuminemia = deficiência de albumina, hipoalbuminemia = baixa concentração de albumina) causa edema, pois o sangue não tem mais a sua pressão oncótica para puxar liquido de volta do tecido, então o polo de reabsorção do capilar encontra-se prejudicado. Fome crônica (edema da fome – falha na produção da albumina) é uma doença que causa hipoalbuminemia, ela afeta o fígado, que é o principal sítio de fabricação da albumina. Além disso, temos as nefropatias (perda da albumina produzida), que permitem a passagem de albumina para o sangue, o que causa proteinúria, o que causa uma diminuição da pressão oncótica do sangue, propiciando o surgimento de edemas. OBS: O contrário de hipoalbuminemia quase não existe, ou seja, não vai haver uma alta quantidade de albumina no seu sangue (de uma forma anormal é claro), pois o nosso fígado produz o tanto que precisamos, o substrato que sobra não é desviado para a produção de albumina e sim para a produção de outras coisas a fim de armazenar essa energia, como gordura. 7 Introdução Surto fisiológico com muitas fórmulas... Existem 4 grandezas termodinâmicas fundamentais, a entalpia, a entropia, a energia livre e a temperatura. Quanto maior a temperatura, maior a movimentação das moléculas no sistema, isso significa que ela possui uma chance maior de se deslocar em uma temperatura maior (claro que tudo possui um limite), por meio disso, concluímos que a energia livre é proporcional a temperatura, e a entropia também é proporcional a temperatura, ou seja, quanto maior a temperatura, maior vai ser o grau de desorganização das moléculas. Um outro componente é a energia elétrica, ou seja, o conteúdo de energia elétrica depende da quantidade de cargas elétricas que o seu ambiente analisado possui. No meio EC há uma grande quantidade de sódio, que se comparado com o meio IC é muito maior, então o gradiente de energia elétrica é maior fora, isso influi sobre processos de difusão por exemplo (esse gradiente elétrico é como se fosse um gradiente de concentração, porém a grande analisada é a energia elétrica). OBS: É importante lembrar que energia elétrica não é a mesma coisa que energia gerada por ATP na célula, essa energia que influi nos processos de difusão como se fosse um gradiente de concentração, é a energia da matéria. Quando falamos sobre difusão, temos que levar em consideração a natureza da molécula que tende a passar pela membrana plasmática. Se essa molécula não possuir uma natureza lipídica ou apresentar carga elétrica, ela vai precisar de proteínas integrais de membrana que possibilitem a sua entrada na célula. Poro e canal iônico O poro é um ambiente hidrofílico passivo, ou seja, não possui nenhuma barreira e ao moléculas que passam por ele podem fazer isso livremente, como exemplo temos as aquaporinas, que permitem a passagem passiva de água entre o ambiente externo e o ambiente interno da célula. Já um canal iônico é diferente, um canal iônico é um poro que possui seletividade, ou seja, ele é sempre mais permeável a um determinado íon, como os canais de sódio, potássio, essas coisas. Além disso, ele possui portões, então ele vai se apresentar em situações diferentes, que determinam um nível de seletividade diferente, ou seja, ele pode se apresentar ativado em um momento e em outro desativado. Os portões desses canais são proteínas que assumem conformações diferentes de acordo com sua ativação ou não. EX: Num estado de repouso, a concentração de sódio fora da célula é bem maior que dentro, fora está na ordem de 140 e dentro na ordem de 10, ou seja, há um grande gradiente de concentração que tende a induzir a entrada de sódio dentro da célula. Mas, o canal encontra-se fechado, então não há a entrada de sódio. Entretanto, se houver um estímulo (que é um sinal que possui a capacidade de mudar a conformação do canal), como um choque elétrico, ou um neurotransmissor, por exemplo. Quando isso acontece, há a alteração da conformação das proteínas do portão do canal, possibilitando a entrada de sódio dentro da célula, pois, agora o portão está aberto e há um gradiente que induz o influxo de sódio. A entrada de sódio na célula desloca cargas positivas para um local onde antes era mais negativo, ou seja, isso altera o potencial de repouso da membrana, e é nessa mudança de potencial que está a origem dos potenciais de ação, por exemplo. OBS: A toxina de escorpião faz a abertura do canal de sódio, e impede o seu fechamento, ela trava o portão no estado aberto, ou seja, isso causa um aumento na liberação de neurotransmissores, já que o potencial de ação passa mais lentamente pelo neurônio (isso foi a explicação didática que ele deu, como o portão fecha com mais lentidão, o potencial de ação fica mais tempo na célula, estimulando mais). Isso hiperativa o componente simpático cardíaco, ou seja, há um aumento da frequência cardíaca, que vem a causar arritmias, que é a principal causa de morte relacionada a toxina de escorpião. Isso é tratado facilmente com betabloqueadores, que bloqueiam o receptor beta no tecido do coração e impede que a toxina se ligue. Além disso, no local onde houve a picada o individuo relata hiperalgesia, ou seja, como os canais de sódio estão abertos por mais tempo e está acontecendo uma hiperestimulação, um toque na região pode ser interpretado como dor. Transporte ativo É aquele transporte mediado por energia, ou seja, ATP, o mais importante é a bomba de sódio e potássio, e ela manda 3 sódios para fora e 2 potássio para dentro, gastando energia para isso. Após a entrada de sódio para a geração de um potencial de ação, quem reequilibra as cargas de íons é a bomba de sódio e potássio, principalmente, usando ATP para isso, fazendo isso contra o gradiente de concentração e elétrico, em relação ao sódio, já que a célula dentro é negativa e a maior concentração de sódio é do lado de fora, e fazendo isso contra o gradiente de concentração mas a favor do gradiente elétrico em relação ao potássio. Transportador eletrogênico: é aquele que contribui com a positividade do meio EC e a negatividade do meio IC. Vemos um exemplo disso no caso da bomba de sódio e potássio, pois ela retira 3 cargas positivas de dentro, mas só coloca duas. 8 Quando falamos desse processo de transporte ativo é importante falar do processo do cálcio também (cálcio ATPase). O cálcio dentro da célula tem que estar muito baixo, se não ele quela a membrana, traduzindo, ele ativa ATPases e lisossomos, o que pode resultar numa autofagia. Então pe necessário remover o cálcio de dentro da célula, para isso ele tem que ir contra o gradiente elétrico (indo de um lugar onde é negativo, para um lugar onde é positivo – o cálcio é positivo, por isso a tendência dele é ir para onde está negativo) e contra o gradiente de concentração (a concentração de cálcio no meio EC é maior que no IC), para esse processo acontecer é necessário um gasto de energia. Exemplo de um canal iônico com portões. Trocadores ou contratransporte São aqueles que vão utilizar a energia de um processo para a realização de outro, ou seja, na retirada de dois íons de sódio (que a soma dá 2+) eu consigo gerar energia o suficiente para entrar com um íon de cálcio dentro da célula (um íon de cálcio corresponde a 2+). É como se fosse estivesse substituindo os íons, mas sem mudar o balanço energético final. EX: Trocador sódio e hidrogênio é um exemplo, pega2 sódios de dentro e substitui por 2 hidrogênios de fora. Co-transporte Quando você transporta uma molécula que teria dificuldade de atravessar a membrana utilizando a energia gerada pelo transporte de um íon a favor do seu gradiente de concentração e elétrico, por exemplo o transporte de glicose para dentro da célula associada ao íon sódio. Quem faz esse processo é uma proteína integral de membrana. OBS: Surto informativo sobre as 3 principais moléculas que fornecem energia química para os processos biológicos: 1. ATP. 2. GTP. 3. ITP. O gasto de ATP nas nossas células neuronais é muito alto, pois você dispende muita energia para manter o sódio intracelular baixo, para que ocorra a transdução adequada dos sinais e a geração dos potenciais de ação e o estímulo seja gerado. Para entender a bioeletrogênese do sistema nervoso precisamos compreender alguns conceitos fundamentais como: Distribuição dos íons na célula em repouso: Não precisamos decorar todos os íons, é importante saber a relação do sódio e potássio, pois possui muita relação com os potenciais de ação. O sódio está no meio EC na ordem de 140 e no meio IC na ordem de 10, já o potássio está no meio EC na ordem de 5 e no meio IC na ordem de 150. O exame utilizado para ver a concentração de ions no liquido extracelular é o exame de sangue, pois os íons passam livremente entre o seu liquido tissular e o seu plasma através da parede do capilar (a única concentração que não equivale nessa analise é a concentração de ions do transcelular, pois esse líquido é produzido por um epitélio específico). Medir as concentrações dos ions intracelulares é bem difícil, por isso usamos números pré-estabelecidos. Potencial de equilíbrio O potencial de equilíbrio pode ser químico ou elétrico, o equilíbrio químico ocorre quando as concentrações da sua molécula analisada são iguais nos dois meios em questão (nem sempre só são iguais, significa dizer também que além de possuir a mesma concentração, também está passando a mesma quantidade de A para B, e de B para A). O equilíbrio elétrico ocorre quando as cargas nos dois ambientes analisados são equivalentes. O equilíbrio eletroquímico acontece quando o deltaG da concentração for igual ao deltaG elétrico. DeltaGC – DeltaGE = 0 Para realizar essa conta, você deve ter as concentrações do meio interno e externo e colocar isso na equação de nernst, o professor definiu tudo isso na sala de aula com vários cálculos, mas creio que não seja necessário. 9 Por meio desses cálculos chegamos no potencial de equilíbrio de cada íon separadamente, mas agora como que eu calculo o potencial de equilíbrio da membrana. É importante saber que o esse equilíbrio da membrana recebe a contribuição de cada potencial de cada íon que possui alguma relação com a membrana, para isso utiliza-se a equação de HGK. Se todos os íons fossem permeáveis na membrana, o seu potencial de equilíbrio seria zero, pois não haveria diferença de voltagem. Se só o potássio fosse impermeável a membrana, o potencial de equilíbrio da membrana seria igual ao potencial de equilíbrio do potássio. O potencial de repouso da membrana das células segue algumas regrinhas: 1. Todas as células exibem diferença de potencial no estado de repouso, com o interior apresentando excesso de cargas negativas. Isso acontece pois a maior concentração de cargas positivas está no meio EC, em uma situação de repouso, a maioria dos canais estão fechados, o que se encontra aberto é o do potássio, que vai entrando, mas se comparado ao meio EC que é muito positivo, esse potássio entrando não consegue mudar muita coisa não. 2. Células diferentes apresentam potenciais de equilíbrio de membrana diferentes, com valores variando desde -10 mV até -90 mV, pois elas possuem uma permeabilidade ao potássio diferente de célula para célula, ou seja, umas tem mais canais para potássio, outras menos, essas coisas. 3. O que determina o valor do potencial de equilíbrio de membrana é a maior ou menor permeabilidade ao K no estado de repouso. Quanto maior a permeabilidade do potássio para dentro da célula no estado de repouso, mais próximo o equilíbrio dessa membrana vai ser do equilíbrio do potássio, pois quanto mais móvel o íon entre o meio IC e o EC da membrana, mas ele vai influenciar no cálculo do potencial de equilíbrio da membrana. Potencial de ação Inversão transitória do potencial de equilíbrio de membrana, ou seja, o interior era negativo e se torna positivo. Essa inversão pode acontecer por dois mecanismos, colocando ânions para fora, ou cátions para dentro. A vida escolheu a segunda opção. Em resposta a um estímulo, os canais de sódio se abrem, permitindo a entrada de sódio dentro da célula, isso faz com que o potencial de equilíbrio da membrana mude temporariamente, então a célula fica positiva dentro e negativa fora, fazendo com que o potássio siga o seu gradiente elétrico (se ele é positivo, ele vai para onde pe negativo, nesse momento o lugar negativo é fora, então ele sai), esse fenômeno é chamado de despolarização, que é a perda da polaridade de repouso. O mesmo estimulo que produz a despolarização produz a repolarização, ou seja, a entrada de potássio e a saída de sódio, reestabelecendo o potencial de equilíbrio de membrana que era bastante influenciado pelo potássio. OBS: Anestésicos locais bloqueiam os canais de sódio, ou seja, eles impedem a formação dos potenciais de ação que vão ser transmitidos pelos neurônios até chegar no SNC, então você não sente nada no local. 10 Introdução Os canais iônicos funcionam como a teoria de Omn, onde os íons tem a capacidade de passar pela membrana plasmática das células, para que isso aconteça, precisa da diferença de voltagem. Além de se difundirem pelo seu gradiente de concentração, eles também precisam de uma diferença de potencial para entrar ou sair pela membrana plasmática. Potencial de ação é a alteração rápida, do tipo tudo- ou-nada, do potencial de membrana, seguido por retorno ao potencial de equilíbrio da membrana. Potencial de ação serve para a transferência de sinal primeiramente, ou seja, os sinais (químicos, mecânicos e eletromagnéticos) são captados por receptores no organismo (seja pelas celulas ciliares, gustatórias, olfatórias, que são os transdutores que pegam isso e transformam), transformando os sinais em potencial de ação que vão caminhar pelos neurônios até chegar no córtex cerebral. OBS: A retina é uma exceção, ela não possui potencial de ação, as camadas são tão pequenas e próximas ali que o que acontece é um corrente eletrotônica. Todo o nosso organismo funciona através de potenciais de ação, então, temos os nossos receptores, que são transdutores e convertem a energia em estimulo, que vai ser interpretado no nosso SNC como tato, pressão, dor, calor, etc. Então, concluímos que precisamos dos potenciais de ação para realizar todas as nossas tarefas diárias. OBS: Os potenciais de ação são diferentes quando comparamos diferentes regiões do nosso corpo, ou seja, o potencial de ação de um miócito cardíaco é diferente de um potencial de ação de um nervo, já que no miócito cardíaco há uma maior quantidade de canais iônicos, por exemplo. Tipos de canais iônicos Sensíveis a voltagem: São abertos ou fechados por uma relação com a geração de um potencial de ação, como os canais de sódio, potássio e cálcio. Sensíveis a ligantes: São aqueles que mudam sua conformação quando estão associados a alguma ligante, ficando abertos ou fechados, esses ligantes podem ser neurotransmissores (glutamato, GABA, acetilcolina), sensores químicos (pH, oxigênio), ou canais ativados por GMPc dos fotorreceptores. Sensíveis a estímulos físicos: São aqueles que podem ser abertos ou fechados na presença de alterações físicas, como pressão, tensão (canais sensíveis a tensãona cóclea), temperatura (canais sensíveis a calor e frio). Canais de esvaziamento: São aqueles que estão presentes na membrana em geral e servem para estabelecer os gradientes de equilíbrio. Potencial de ação no nervo A despolarização produzida por neurotransmissores se soma na região do cone axônio dos neurônios e isso acontece por alguns fatores, produzindo uma resposta despolarizante no neurônio seguinte, e se ela despolarizar a celula até mais ou menos -65mv (limiar) ela consegue abrir a os canais de sódio voltagiodependentes, que se concentram na cone axônio, se o potencial conseguir abrir esse canal, quando ele abre o sódio entra pois a sua concentração fora da celula é dez vezes maior do que dentro, a entrada de sódio faz uma despolarização que chega até mais ou menos +35mV. O canal de sódio tem duas comportas, uma na face interna e outra na face externa, quando o potencial faz com que ele abra, entra uma grande quantidade de sódio, portanto, ele é chamado também que canal rápido de sódio, pois ao mesmo tempo que ele se abre rápido ele se fecha também. Quando chega um estimulo, o canal de sódio se abre, deixando ocorrer um grande influxo de sódio, à medida que esse influxo vai ocorrendo e eu vou despolarizando a membrana, a comporta intracelular do canal de sódio se fecha, parando o influxo, se tornando inativo. Para ele voltar a ter a capacidade de abrir, eu tenho que esperar um tempo, é como se ele se regenerasse. O potencial de equilíbrio do sódio é +60mV, mas ele não consegue chegar lá pois a célula fecha quando chega em +35mV. À medida que a célula vai despolarizando com o influxo de sódio, outro canal começa a se abrir, esses são os canais de potássio. Os canais de potássio têm uma ativação lenta, então eles se abrem, permitindo um efluxo de potássio, repolarizando a minha celula. Porem, como esses canais de potássio são lentos, ele acaba conseguindo fazer com que entre K+ o suficiente para chegar no ponto de equilíbrio do potássio, que é -90mV, então há um processo de hiperpolarização (a célula polarizou mais do que seu ponto de equilíbrio, que é -70mV). A abertura dos canais de sódio permite o influxo de sódio, e é chamada de despolarização, a medida que o sódio vai entrando e despolarizando os canais vão ficando no seu estado inativo, ou seja, impedem que entre mais sódio dentro da célula, nesse mesmo momento, o canal de potássio começa a abrir, mas a abertura dele predomina quando chega em +35mV, então há um efluxo de potássio, sendo essa fase chamada de repolarização. Pelo fato desses canais de potássio serem lentos, eu consigo alcançar o potencial de equilíbrio do potássio que é – 90mV, isso faz com que a célula fique mais negativa do seu estado de repouso original, que é -70mV, sendo essa fase chamada de hiperpolarização. Quando o potássio 11 chega no seu ponto de equilíbrio ele para de entrar, por conta de uma repulsão eletrostática. EX: Quando em uma atividade física, liberamos endorfina, quando nos machucamos em uma atividade física, sentimos menos dor na hora do que se tivéssemos machucado normalmente. Na coluna aferente da dor, há um interneurônio pequeno que libera cefalina, que meio que modula a dor, diminuindo os potenciais de ação dessa dor que o seu neurônio está transportando, então chega no seu cérebro que você não está sentindo tanta dor. Ai quando o seu interneurônio para de liberar a cefalina, a dor vem com tudo, pois não está modulando mais. Período refratário absoluto: é o período no qual os canais de sódio estão inativos, nesse período pode chegar qualquer estimulo que não vai haver a formação de potencial de ação por maior que seja o estímulo, os canais de sódio têm que se recuperar antes de serem susceptíveis a outro potencial de ação (meio que um período de regeneração). OBS: No tecido cardíaco, esses canais tem um maior período refratário, o que impede a arritmia cardíaca, pois não consigo incidir um estimulo em outro que já está ativo. Período refratário relativo: É o período no qual os canais de sódio já estão mais recuperados, mas como houve um grande efluxo de potássio, a minha células ainda está perdendo sua hiperpolarização, então, para que seja gerado um potencial de ação, o estimulo tem que ser maior do que o limiar (que é aquele quando a célula se encontra em -70mV), ou seja, um estimulo supralimiar. OBS: Quando há várias entradas de estímulos dentro do neurônio, pode haver uma entrada inibitória junto com as excitatórias, isso provoca uma reduzida na soma do potencial no cone axônio (lembrar que o cone é o local onde há a maior concentração de canais de sódio), aí provavelmente não irá atingir o limiar para gerar o potencial de ação. O fluxo de corrente elétrica na celula é bidirecional, mas se os canais estão inativos e ficam em período refratário absoluto, esse potencial de ação no neurônio não volta, ou seja, o potencial de ação continua para a terminação sináptica, conduzindo o impulso nervoso. OBS: Somação espacial é quando diferentes fibras de diferentes neurônios chegam em um determinado neurônio, levando um potencial de ação, como é mais de uma fibra, esses potenciais se somam no cone axônico. Essas fibras podem trazer potenciais excitatórios ou inibitórios. Além disso, há a somação temporal, que é quando a mesma fibra dispara repetidas vezes sobre um mesmo neurônio. Essas somações são importantes para identificar a intensidade do estimulo, por exemplo, como que o meu corpo sabe que estou apertando fraco ou forte meu braço, por meio das somações temporais e espaciais. Ação da tetrodotoxina: É uma toxina termoresistente, inibe os canais de sódio voltagiodependentes, principalmente dos nervos periféricos, pois não ultrapassa a barreira hematoencefálica, um dos efeitos é a hipotonia, sendo uma complicação mais grave a parada respiratória, pois os músculos não vão funcionando, então vai parando de funcionar. Se o cara não falar que comeu baiacu pode ser confundido com a doença de glam barret. Velocidade e amplitude do potencial de ação variam de acordo com o diâmetro e a mielinização dos axônios. A bainha de mielina é um isolante, não há uma condução de potencial nessa parte, o estimulo salta pelos nódulos de ranvier, onde há os canais de sódio voltagiodependentes, fazendo com que ela caminhe mais rápido. A desmielinização dos axônios causa esclerose lateral amiotrófica, quando essa mielinização é no SNC, e quando é no SNP é a doença de glam barret. 12 Em relação a mielinização os neurônios são divididos em Aalfa, Abeta e Agama, e C, sendo o C o amielínico, ou seja, uma transmissão mais lenta. Quanto mais mielinizado, mais rápido a condução dele será. Por meio dessa imagem conseguimos ver a origem saltatória do estimulo em um neurônio mielinizado. Se relacionarmos a velocidade de condução do estimulo, com o diâmetro dos nervos e se eles são mielinizados ou não, teremos o seguinte gráfico: Mostrando que axônios sem mielina conduzem estímulos nervosos em uma velocidade menor do que axônios mielinizados, de mesmo diâmetro. 13 Introdução É a região especializada onde temos a transmissão de uma informação de uma celula para outra, pode ser elétrica pelas junções comunicantes ou química que é feita pela liberação de um neurotransmissor. Neurônio pré-sináptico é aquele que conduz a informação e o pós-sináptico recebe a informação. A sinapse pode ser de 1 para 1, como o motoneurônio na celula muscular. De uma para muitas, divergência do sinal, por exemplo na medula, ou de muitas para uma só, que é a convergência do sinal, temos o exemplo do nucleo olivar inferior. Quanto a sua localização, as sinapses podem ser centrais (localizadas no cérebro e medula espinal) ou periféricas(localizadas no gânglios e placas motoras). Quanto a sua função, as sinapses podem ser excitatórias ou inibitórias Quanto as estruturas envolvidas temos: 1. Axo-somática. 2. Axo-dendrítica 3. Axo-axônica. 4. Dendro-dendríticas. 5. Axo-somática-dendrítica. Sinapse elétrica A sinapse elétrica, que é menos comum no SNC, acontece por meio de um acoplamento elétrico da membrana da celula pré-sináptica com a pós, por meio da junção de dois conéxons, através das proteínas conexinas, que ligam dois conéxons e fazem uma junção tipo gap (gap junction), lembrar que há conexinas voltagiodependentes, isso acontece nos miócitos cardíacos e celulas musculares lisas. O sinal nesse tipo de sinapse é bem mais rápido, pois não precisa de um mediador que faça com que isso ocorra. Sinapses elétricas podem ser recíprocas, ou seja, bidirecionais, ou retificadoras, que são aquelas que passam sinal em uma direção só. Sinapse química Sinapses químicas são um pouco mais reguladas, ou seja, depende da liberação de um neurotransmissor, que é lançado na fenda sináptica e no neurônio pós- sináptico temos os receptores, onde os NT vão agir, isso significa que tem uma sinapse mais refinada/mais bem regulada, pois consiste na interação especifica entre um NT e o seu receptor. Embora os livros falem que ela é unidirecional, os elementos pós-sinápticos podem modular o neurônio pré-sináptico para haver ou não a liberação dos NT. Por exemplo, tenho neurônios pós-sinápticos que liberam 14 oxido nítrico que controla a liberação de NT nos neurônios pré-sinápticos. Geralzão: O potencial de ação vem pelo axônio do neurônio, chega na terminação sináptica e faz a abertura de canais de cálcio voltagiodependentes, o cálcio entra na célula estimulando a exocitose das vesículas com neurotransmissores, que são jogados na fenda sináptica, repassando o estímulo. Produção dos NT e vesículas Há NT de peso molecular mais alto sintetizados na região do corpo celular do neurônio, junto com as vesículas, a produção depende do RER e do complexo de golgi e são transportados pelos microtúbulos até a terminação sináptica, as duas proteínas que fazem esse transporte são a dineína e cinesina, e fazem tanto o transporte do corpo para a terminação sináptica, tanto da terminação para o corpo (essa segunda é se a vesícula que está lá na terminação precisam ser recicladas e tals). NT de origem peptídica (ocitocina, ADH) já são sintetizados e empacotados no corpo e aí vão para a terminação nervosa, ao mesmo tempo que muitos NT não peptídicos, que são de peso molecular mais baixo já são produzidos na terminação sináptica, a exemplo disso temos a acetilcolina. Acetilcolina: vesícula vem vazia para a sinapse, pois a acetilcolina é produzida na terminação sináptica, essa vesícula tem uma bomba de hidrogênio e um receptor que capta a acetilcolina do citoplasma, esse receptor é ativado pela diferença de pH causada pela bomba hidrogênio, desse modo eu consigo empacotar a acetilcolina. Depois da formação da vesícula, ela é acoplada na membrana por meio de uma sinapsina, o influxo de cálcio faz com que a sinapsina libere essas vesículas para a zona ativa, onde a clatrina envolve a vesícula que vai ser exocitada e ancora as vesículas, depois da exocitose a clatrina coloca a vesícula para dentro de novo, ou seja, a vesícula é reaproveitada. Quando o cálcio aumenta dentro da celula ele se liga a calmodulina, e esse complexo ativa a quinase dependente de calmodulina, que fosforila a sinapsina e isso ativa a exocitose das vesículas, essa fosforilação acontece na sinapsina que está na membrana plasmática das vesículas. Na membrana da vesícula, eu tenho a bomba de hidrogênio, que joga hidrogênio para dentro e vai fazer com que haja um pH favorável para a ativação do meu transportador de neurotransmissor para dentro da vesícula. Além disso, temos algumas proteínas: 1. Sinaptobrevina → proteína da vesícula sináptica essencial para a liberação do NT. É alvo da toxina tetânica ou botulínica B, D, F e G digerem essa proteína impedindo a exocitose do NT e impedem a passagem do estimulo para a contração muscular. 2. Sinaptogamina → receptor de Ca2+ da vesícula. Desencadeia a exocitose das vesículas ancoradas. 3. Sinaptofisina → envolvida na formação do poro de fusão durante a exocitose. 4. Sinapsina → Interage com proteínas do citoesqueleto. Fosforilada por PKA e CAMKII. Com o aumento do cálcio, a sinapsina é fosforilada, se destaca e permite que a vesícula se mova para as zonas ativas. 15 OBS: Acetilcolinesterase é a enzima que degrada a acetilcolina. Os receptores onde os neurotransmissores se ligam podem ser de dois tipo: ionotrópicos, ou seja, o próprio receptor é um canal iônico, ou pode ser um receptor metabotrópico, que é acoplado a proteína G, que inicia uma cascata de segundos mensageiros que afetarão os canais iônicos. Três vias principais da proteína G, é importante saber pois quase todos os neurotransmissores utilizam receptores acoplados a proteína G. • GalfaQ – ativação da fosfolipase C, que vai degradar fosfolipídios de membrana. • GalfaS – adenilato ciclase é ativada, gera AMPc que ativa a proteína quinase A. • GalfaI – adenilato ciclase é inibida, diminuindo o AMPc. Principais neurotransmissores Os neurotransmissores podem atuar sobre receptores ionotrópicos, que quando ativados permitem um fluxo 16 de íons. Ou eles podem atuar sobre os receptores metabotrópicos, que são aqueles associados a proteína G, e quando ativados vão gerar uma cascata de segundos mensageiros, e esses segundos mensageiros vão fazer a abertura dos canais de íons. Acetilcolina Temos os neurônios colinérgicos, que quando liberam acetilcolina ela se liga em receptores metabotrópicos, que são chamados de receptores muscarínicos. Temos alguns neurônios colinérgicos que quando liberam a acetilcolina ela se liga em receptores ionotrópicos, esses receptores são chamados de receptores nicotínicos. OBS: É importante dizer que a acetilcolina é produzida pela acetilcolinesterase usando como substrato coenzima A e colina, isso acontece dentro da célula. Após ser liberada e realizar a sua função, a acetilcolina deve ser degradada pela mesma enzima, acetilcolinesterase, só que fora da célula, e gera como produtos acetato e colina (essa colina volta para dentro da célula para virar acetilcolina de novo). O receptor nicotínico é estimulado quando em presença de nicotina e inibido quando em presença de crurare (que é uma substância obtida através de uma planta, muito utilizada por tribos indígenas na caça, já que essa substância impede a abertura dos canais ativados pela acetilcolina, o que causa uma para respiratória no animal). O receptor muscarínico é estimulado quando em presença de muscarina, mas inibido quando em presença de atropina (essa substância está presente em alguns medicamentos e devemos tomar um pouco de cuidado, por exemplo, o componente parassimpático libera acetilcolina para estimular os movimentos peristálticos do trato gastrointestinal, então, em alguns remédios para cólica intestinal há a atropina, que inibe um pouco esses movimentos peristálticos, e um medicamento desse tipo não é aconselhável tomar depois do almoço, pois seu estômago vai estar cheio e como você tomou algo que inibe a peristalse, você não vai ter a condução do alimento pelo trato, então seu estômago vai embrulhar e você vai acabar vomitando). Noradrenalina O que vai definir se um neurônio é dopaminérgico ou noradrenérgico vai ser as enzimas que ele contém, pois as vias de síntese são bem parecidas. É necessária uma enzima que converte dopamina em noradrenalina, se o neurônio possui essa enzima, a via de síntese vai se encerrar naprodução de noradrenalina, se ele não possui essa enzima a sua via de produção vai se encerrar na dopamina. OBS: Não há degradação da noradrenalina nem da dopamina na fenda sináptica, elas são recaptadas e metabolizadas dentro do neurônio. Quando entendemos que a dopamina deve ser recaptada para parar o estimulo, conseguimos entender o efeito da cocaína. A cocaína impede a recaptação desse neurotransmissor, fazendo com que ele fique estimulando na fenda sináptica por um tempo maior, fazendo com que a pessoa fique mais elétrica, acelerada e inquieta. Esse estado de inibição da bomba de recaptação de dopamina pode levar o indivíduo a um surto psicótico, que é o aumento da atividade dos neurônios dopaminérgicos. A psicose pode ser congênita também, que é o aumento dessa atividade por algum mutação ou expressão de algo por exemplo, mas as pessoas podem contrair esse estado de surto psicótico por meio do uso de cocaína por exemplo. Ao contrário da hiperatividade dos neurônios dopaminérgicos, temos a degradação desses neurônios, principalmente na área dos núcleos da base, que caracteriza a sindrome de Parkinson, gerando tremores e paralisia espástica. 17 Serotonina Serotonina está relacionada ao humor, mas, além disso, está ligada a regulação da temperatura corpora, percepção sensorial, indução do sono, etc. Existem alguns medicamentos que inibem a recaptação de serotonina, o que é um princípio de alguns remédios antidepressivos, como o Prozac. Além de ajudar na depressão, a serotonina acaba por reduzir o apetite, algumas pessoas se aproveitam disso, usando medicamentos antidepressivos para controle do apetite, mas um dos efeitos colaterais disso é a redução da libido. Potenciais pós-sinápticos excitatórios e inibitórios Os neurotransmissores não são puramente excitatórios e inibitórios, é o receptor com o qual ele vai reagir que vai produzir uma resposta excitatória ou inibitória, por exemplo, a acetilcolina é excitatória no músculo liso vascular, causando contração, mas no tecido cardiaco ela é inibitória, ou seja, impede a contração. O NT quando se liga com o receptor pode desenvolver um potencial pós-sináptico excitatório, causando uma despolarização por meio da entrada de cátions, que são principalmente o sódio e o cálcio, que são os cátions em maiores concentrações no meio extracelular. O NT pode produzir um potencial pós-sináptico inibitório, ou seja, uma hiperpolarização deixando a célula mais negativa pela entrada de ânions, como o cloreto, ou a saída de cátions, como a saída de potássio da celula. No exemplo da imagem abaixo, temos a primeira célula com o seu potencial de equilíbrio de membrana. A segunda célula com o influxo de sódio, o que torna o potencial da célula mais positivo do que antes, configurando uma despolarização. A terceira célula com o influxo de cloreto ou o efluxo de potássio, fazendo com o que o potencial da célula fique mais negativo do que o normal, caracterizando uma situação de hiperpolarização. A função do potencial pós-sináptico excitatório é produzir um potencial de ação na próxima celula, para que isso ocorra é necessário a abertura de canais de ions voltagiodependentes, então quanto mais despolarizante for o estimulo, maior a probabilidade de ocorrer um potencial de ação. A soma das entradas excitatórias, se não chegar ao limiar de ativação dos canais de sódio, não vai haver a geração e um potencial de ação. Somação espacial são vários sinais chegando no mesmo neurônio e isso se soma, se há várias entradas excitatórias, elas vão se somar, e se há entradas excitatórias e inibitórias, o balanço final disso que nos diz se vai ser inibitório ou excitatório. Também há a situação de um único neurônio disparando várias vezes, isso se soma temporalmente e amplia o potencial, caracterizando uma somação temporal. 18 Tanto a somação temporal quanto a espacial vão determinar a intensidade do estimulo, em termos de função, quando você está sentindo mais ou menos uma coisa, isso significa que está havendo uma somação temporal ou espacial, em algumas situações, quando o disparo é muito grande pode acontecer fadiga sináptica, ou seja, quando os NT acabam, ai não passa o estimulo, tem que esperar se recuperar primeiro. 19 Introdução É composto por receptores sensoriais que estão na superfície corpórea, em algumas vísceras ocas, arco aórtico, ou seja, exteroceptivos (são responsáveis pela sua percepção e reação sobre o ambiente que você vive) e interoceptivos (esses funcionam mais para o controle da homeostase, basicamente). Além dos receptores, nesse sistema temos as vias ascendentes, que são representadas pelos neurônios de 1ª, 2ª e 3ª ordem. Os circuitos neuronais, que são integrados pelos neurônios, e os centros superiores de integração, que fazem a sua construção perceptiva. Receptores Os receptores exteroceptivos estão relacionados a sensações somáticas e vão proporcionar alguns sentidos, como visão, audição, gustação, olfato, tato- pressão, temperatura, dor e equilíbrio. Além disso, temos os receptores proprioceptivos, que estão localizados nos músculos esqueléticos, articulações, tendões, e nos dão a orientação do nosso corpo no espaço. Os receptores interoceptivos são responsáveis por captar a sensibilidade visceral, dessa forma ele propicia a captação de informações que mostram como o nosso corpo está, ou seja, são responsáveis também por regular a homeostasia, como a regulação da pressão arterial, pH e osmolaridade. Para produzir as diversas sensações temos diversas modalidade de receptores: 1. Mecanorreceptores: Vão responder a deformação mecânica, seja da pele ou dos vasos sanguíneos. são integrados a membrana plasmática por meio de proteínas de citoesqueleto, que atuam na abertura ou fechamento dos canais iônicos para possibilitar o estímulo. 2. Termorreceptores: Vão detectar a modificação de temperatura, tanto interna quanto externa, e temos uns para calor e outros para frio (acima de 46 graus os seus receptores já trabalharam o máximo para fazer a percepção da sensação de calor, a partir dai o que você sente é dor, a mesma coisa acontece com os receptores para frio, porém só abaixo de 8 graus a sensação é de dor). 3. Nociceptores: São responsáveis por produzir a dor e informar sobre a lesão tecidual. 4. Eletromagnéticos: Que estão na retina e vão determinar o comprimento de onda e gerar a visão. 5. Quimiorreceptores: Que percebem alterações químicas, como pH, osmolaridade, olfato, gustação e níveis de O2 e CO2, por exemplo. Temos diversas modalidades de receptores, mas o SN só entende a energia eletroquímica, ele não entende a energia eletromagnética, mecânica, etc. Então os nosso receptores são transdutores, ou seja, transformam o estímulo, seja ele qual for, em potencial eletroquímico propagável ou não, ou seja, pega esse sinal e produz uma alteração do potencial de membrana do neurônio. O potencial gerador é uma alteração do potencial de membrana no neurônio sensitivo causada pelo meu estimulo detectado pelo receptor. OBS: A retina é um dos únicos lugares que não precisa dessa despolarização, pois suas camadas são bem próximas, então o que propaga ali é uma corrente eletrotônica. Na maioria dos casos, o potencial gerador tem que atingir o limiar, para causar a abertura de canais de sódio, fazendo com que ocorra uma despolarização e a geração de um potencial de ação, ai sim o estimulo é conduzido até o SNC para ser interpretado. Se o potencial gerador não atingir o limiar, o estimulo nãoé gerado e você “não sente nada”. Os receptores são específicos para o estimulo, ou seja, um receptor de tato nunca vai interpretar calor, ou um receptor de frio nunca vai interpretar calor. Conclusão: Todos os receptores, na presença do seu determinado estímulo, devem fazer com que aconteça uma alteração na permeabilidade da membrana do neurônio, para mudar o balanço iônico, permitindo a transformação do estimulo em um potencial de ação. OBS: A terminação de um nervo sensitivo pode se modificar e transformar-se em seu próprio receptor, como o corpúsculo de Paccini, já outros receptores vão se comunicar com as terminações nervosas do neurônio de primeira ordem. A frequência com que o potencial de ação é desenvolvido vai determinar a intensidade do estimulo, ou seja, uma somação temporal, essa é uma das formas que o seu SNC tem de interpretar a intensidade de um estímulo. Outra forma é a somação espacial, ou seja, a quantidade de receptores que eu tenho recrutados na geração do estímulo, quanto maior a quantidade de receptores recrutados para passagem 20 do estimulo, o cérebro vai interpretar com maior intensidade. OBS: As endorfinas diminuem a capacidade do seu cérebro de interpretar os potenciais de ação, ou seja, em situações de dor, há uma redução dessa percepção, o que provoca a sensação de diminuição da quantidade de dor. Outras substância reduzem o limiar para a geração do seu estimulo, então, nessas situações, o cérebro vai interpretar como um amento da dor, ou seja, analgesia e hiperalgesia. Na primeira imagem, o prego na pele representa uma somação espacial, ou seja, quanto mais eu afundo ele na pele, mais receptores são recrutados para o estímulo. Na segunda imagem, é possível ver que antes do estimulo acabar completamente, outro estimulo foi gerado, ou seja, uma somação temporal. Adaptação dos receptores Os receptores fásicos são aqueles que detectam o início e o término do estimulo, mas não a manutenção dele, como o corpúsculo de Paccini, que detecta quando você cola uma blusa, mas depois não fica detectando que a blusa está em você, na hora de tirar a blusa ele detecta de novo, ou seja, enquanto você usava a blusa você meio que não sentia ela, só sentiu quando colocou ou tirou, isso significa que o receptor se adaptou. Os receptores tônicos são aqueles que não se adaptam, ou possuem uma adaptação lenta em relação ao estimulo, eles fazem essa manutenção da sensação do estimulo para que não aconteça uma lesão, por exemplo, quando sentamos os nossos corpúsculo de merkel estão ativados o tempo todo, e por sentirmos que estamos muito tempo sentado na mesma posição, trocamos essa posição para aumentar a irrigação sanguínea da área que estava com pressão em cima, quando não nos movemos isso pode gerar uma lesão, que são as escaras, que acontecem nos pacientes em leitos que não tem uma devida movimentação, ou seja, em algumas áreas o suprimento sanguíneo é interrompido. Campo receptivo O conjunto de receptores inervados por uma fibra sensitiva, ou a fibra sensitiva modificada em receptores nas suas “pontas” são os campos receptivos. Temos vias sensoriais que tem campos receptivos maiores, e vias com campos receptivos menores, via de regra quanto menor for o campo receptivo, maior vai ser a precisão da localização do estímulo, quanto maior o campo receptivo, menor vai ser a precisão da localização do estímulo. Quando eu aplico 2 estímulos no mesmo campo sensitivo, são interpretados como um só, e 2 estímulos em diferentes campos sensitivos produzem diferentes estímulos. Na imagem do compasso, as duas pontas estão em campos diferentes, ou seja, serão percebidos estímulos diferentes. Na outra imagem estão sendo aplicados 3 estímulos no mesmo campo receptivo, porém eles vão ser interpretados como um estímulo só. O homúnculo sensorial é proporcional a quantidade campos receptivos daquela área, ou seja, quanto maior a quantidade de campos receptivos, maior vai ser a representação dessa área no córtex cerebral. Esse limiar de discrição entre dois pontos foi muito importante para a elaboração da escrita em braile, se não houvesse uma distância adequada entre os dois pontos, o córtex cerebral dos cegos iria interpretar um estimulo só, ao invés de dois, por exemplo, e assim não iria conseguir discriminar as letras do alfabeto braile. 21 Focalização de um estimulo sensorial A via de percepção é uma via divergente, ou seja, ela começa no receptor e vai divergindo nos neurônio até chegar no cérebro, então se não houver um mecanismo de inibição lateral, o estímulo fica tão divergente que não é percebido pelo SNC. Então, em torno de um campo receptivo vamos ter neurônios inibidores que vão impedir a divergência desse estímulo e proporcionar a chegada dele numa intensidade adequada para ser interpretado no córtex. Vias somestésicas Uma vez ativado os receptores, eles ascendem até o SNC e ativam vias sensoriais ascendentes. OBS: Nesse momento da aula a professora pediu para nos atentarmos onde a fibra tátil estava entrando na coluna e a proximidade dessa entrada da fibra com a entrada das fibras de dor, ou seja, temos a fibra tátil e a fibra da dor entrando por lâminas vizinhas. Toda informação somestésica ascende por duas vias até o córtex somatossensorial, uma via que decussa na região da medula, e outra via que decussa na região do bulbo do tronco encefálico. A via da coluna dorsal é a que neurônio sensitivo ativa o neurônio de segunda ordem no bulbo, onde ele decussa e segue ao outro lado, levando a informação de tato epicrítico, propriocepção consciente e vibração. Nessa via, as informações passam pelos núcleos grácil e cuneiforme para chegar no córtex, a única diferença é que o grácil leva as informações da metade inferior do corpo e o cuneiforme da metade superior do corpo. A via anterolateral é a que o neurônio sensitivo ativa o neurônio de segunda ordem na medula, decussa ali mesmo, e levas as sensações de tato protopático, dor e temperatura. Dentro dessa via possuímos divisões para condução de diferentes tipos de dor: A sensibilidade somestésica da cabeça é conduzida principalmente pelo nervo trigêmeo, ou seja, trato trigeminal. O córtex somestésico primário é a área de projeção primária das fibras da metade contralateral do corpo, ou seja, as fibras projetadas no córtex direito trazem a informação do lado esquerdo, ou seja, ele representa o sentir. O córtex somestésico secundário é onde as informações que chegam no córtex primário são projetadas para o lobo temporal e o córtex insular, ou seja, ele faz uma associação, portanto começa a te dar a percepção (processo através do qual as informações sensoriais são interpretadas). O córtex parietal posterior é responsável por receber várias informações e conectar elas com o mundo exterior, ou seja, promove a integração sensorial. Em casos de lesão do córtex parietal posterior esquerdo, por exemplo, o paciente ignora todo o seu lado direito 22 do corpo, ou seja, todas as informações que chegam desse lado são ignoradas. Assim, o paciente não lava ou não veste este lado do corpo e nem faz ideia de que existe um espaço extracorpóreo correspondente. Se solicitado para desenhar a cópia das figuras do lado esquerdo (modelo), o paciente negligencia as informações contidas no campo visual esquerdo e não completa os desenhos. Introdução Nocicepção é a via que conduz a informação dolorosa e a dor é a experiencia emocional desagradável que acompanha a nocicepção, essas duas nem sempre são lineares, ou seja, quanto maior a nocicepção, maior será a sensação de dor, pois a dor também sofre interferência de experiencias passadas, por isso que uma mesmaquantidade de estímulo doloroso pode causar diferentes graus de dor em diferentes pessoas. Nessa percepção da dor temos a transdução, que é a ativação do receptor, a transmissão dessa dor, a percepção e a modulação descendente da dor, que é a analgesia. Receptores Os nociceptores são terminações nervosas livres que estão na superfície corporal, tecido ósseo, parede arterial, articulações, etc. São ativados por estímulos mecânicos, térmicos ou químicos. Dentro desses receptores, temos diferentes tipos para cada tipo de dor, ou seja, não é um receptor de dor universal. A maioria dos canais de condução da dor são os TRP (receptor de potencial transiente). Por exemplo, os TRPV4, que estão relacionados a dor visceral, estão presentes nos nociceptores viscerais para receber essa informação de dor e possibilitar a condução dela. Temos dois tipos de dor, a rápida, que é aquela que você sente e passa, e a crônica, que vem logo em seguida da rápida e acontece por causados mediadores químicos liberados pelo processo inflamatório da lesão. As fibras da dor rápida que são mielinizadas, ou seja, a sensação dolorosa é sentida após a aplicação do estimulo. A via de dor lenta possui fibras amielinicas que transmitem a dor mais lentamente, são chamadas de fibras C ou receptores polimodais, com 1 segundo de diferença, a dor lenta possui conexões com o sistema límbico e hipotálamo. 23 Esses receptores polimodais (que conduzem a dor lente) são ativados por uma variedade de estímulos, como a bradicinina, serotonina, histamina, íons potássio (K+), ácidos, acetilcolina, enzimas proteolíticas. Além disso, há outras substâncias que não só ativam esses receptores, mas aumentam a sensibilidade, como as prostaglandinas e a substância P (essa substância P estimula a liberação de histamina, que faz com que haja a ativação de receptores silientes que ficam ao redor da lesão, ou seja, como há uma maior quantidade de nociceptores recrutados, a dor é aumentada, como se fosse uma somação espacial, levando uma hiperalgesia, que é o aumento da sensibilidade dolorosa). Os receptores de dor não se adaptam ao estimulo, ou seja, você sente dor o tempo todo, mas a via pode ser alterada por algumas moléculas, como as endorfinas, induzindo uma sensação de analgesia. Via da dor rápida e lenta Usando a imagem abaixo a professora explicou uma sequência dessas duas formas de dor: Quando lesionamos, por exemplo, a pele, essa lesão pe captada pelos nossos nociceptores de dor rápida, que são mielinizados e com um diâmetro bem pequeno, chegando no nosso SNC e sendo interpretada como dor, essa é aquela primeira dor do corte, por exemplo. Após isso, essa destruição tecidual libera substâncias químicas que ativam os receptores polimodais, que estão relacionados a via da dor lenta, além de ativar, outras substâncias, como a prostaglandina e a histamina exacerbam a sinalização dessa via, causando uma hiperalgesia. Da imagem anterior, ela destacou a substância P, que estimula os mastócitos a liberarem histamina, essa histamina amplifica a sensibilidade, gerando uma hiperalgesia, e as prostaglandinas, que amplificam a sensibilidade, mas vem do processo inflamatório da lesão. Ao contrário da maioria dos outros receptores, os receptores de dor têm uma natureza inadaptável, eles não se adaptam, e podem até aumentar sua sensibilidade (como nos casos de hiperalgesia). O gráfico acima mostra duas respostas dolorosa, na resposta normal, eu vejo que quanto maior a intensidade do estímulo, maior será a minha dor. Na curva da hiperalgesia, ou seja, com intensidades de estímulos menores eu produzo uma dor maior, isso se deve as substância químicas que aumentam a sensibilidade da via sensitiva. Por meio desses conceitos, podemos descrever alodínia, que é a sensação dolorosa causada por estímulos que habitualmente não causam dor, isso ocorre nas situações de hiperalgesia, por exemplo. Na via da dor rápida, o glutamato que é o neurotransmissor excitatório. Assim como na via da dor rápida, na via da dor lenta o glutamato também é um neurotransmissor, mas ainda há a substância P. A partir das descrições anteriores, podemos observar na imagem acima a via da dor rápida em azul, sendo ativada pelo processo mecânico do corte, e a via da dor lenta em vermelho, sendo ativado por mediadores liberados a partir da lesão. 24 Dor rápida É conduzida pelo trato neoespinotalâmico, ela é facilmente localizada, pois quase sempre existe uma estimulação simultânea dos receptores táteis quando a lesão é feita. Dor lenta É difusa e divergente, você não consegue reconhecer exatamente o local da dor. Além disso, ela passa pela substância cinzenta periaquedutal, que é muito importante, pois é por essa substância que passa um dos componentes das vias, que é a via descendente, então, quando a via ascendente passa pela substância periaquedutal, ela ativa a via descente que vai levar uma sensação de analgesia para o local da dor, é como se fosse um arco reflexo. Em uma melhor descrição da via de analgesia, a dor ascende passando pela substância cinzenta periaquedutal, estimula neurônio que vão até o nucleo magno da rafe, neurônios partem desse núcleo até o ponto na medula em que as fibras de dor ascendente entraram, lá eles liberam adrenalina e serotonina. Essas duas substâncias estimulam interneurônios que liberam encefalina, isso produz um potencial pós- sináptico inibitório no trato neoespinotalâmico, que é a via aferente da dor, diminuindo a frequência dos disparos, dando uma certa sensação de analgesia. A dor lenta passa pela formação reticular, ao passar por aí ela se conecta com inúmeras partes do SNC, uma delas é o sistema límbico, que vai gerar a resposta emocional e comportamental a dor. Além do sistema límbico, a formação reticular, tálamo e córtex são responsáveis pela apreciação da dor, ou seja, a formação reticular e o tálamo fazem a percepção consciente da dor e avaliação dos tipos de dor sofridos, lembrar que a formação reticular está ligada ao nosso sistema de alerta, então, quando estamos sentindo dor, ficamos mais alertas a certas coisas. Teoria da comporta O neurônio que traz a informação dolorosa entra numa lâmina na medula próxima a lâmina onde entram as fibras táteis. Se o receptor excitatório liberado pela fibra tátil agir de forma parácrina agir na lâmina vizinha, ativando o interneurônio que libera encefalina, isso causa uma analgesia. Numa situação onde não há nenhuma lesão, o portão da dor está fechado, pois não a potencial para que ele se abra. A partir do momento que há uma lesão, a fibra de dor lenta inibe o interneurônio e excita o próximo neurônio que vai conduzir a dor até o SNC. Quando colocamos a mão em cima ou friccionamos ao redor da lesão, ativamos as fibras de tato, que fazem todo aquele processo e causam uma analgesia temporária. OBS: Outra forma de diminuir essa dor é colocando o gelo, que além de fazer a ativação da teoria da comporta, ele diminui o processo inflamatório, diminuindo a liberação de mediadores que iriam amplificar a sensibilidade. Dor visceral Temos receptores de dor nas vísceras, mas a ativação desses receptores é feita pelo SN autônomo, ou seja, por meio de uma distensão, inflamação, isquemia ou uma contração exagerada da musculatura. A dor pode ser projetada por vários níveis na parede abdominal e projetada na pele, sendo chamada de dor visceral referida, ou seja, aquela iniciada num órgão e projetada numa superfície cutânea, por exemplo o infarto do miocárdio que é projetado no peito e membro superior, ou algo relacionado aos rins, que é projetado na parte inferior do dorso, essas referências de dor estão relacionadas com os dermátomos, pois existe uma convergência dasfibras nociceptivas (de um mesmo dermátomo) para um único trato ascendente. 25 Existe ainda a dor parietal causado por uma dor visceral, essa dor parietal é provocada, normalmente, por um processo inflamatório ou por algo mecânico, e como os receptores desse tipo de dor estão relacionados a dor rápida, a sensação dolorosa é de um agulha, em pontada e bem localizada. Apendicite A apendicite começa com uma dor bem grosseira, chamada de protopática, na região do umbigo, podendo ser confundida com outras coisas, como uma dor de estômago, azia, má digestão. Essa inflamação se torna preocupante quando a dor passa a ser localizada em cima da víscera, isso se dá, pois, a inflamação já chegou no peritônio, ou seja, não é mais uma dor referida, e sim uma dor parietal, que é aguda e bem localizada. Experiencias da dor Esses sinais nos ajudam a definir o grau de dor de um paciente: 26 Sensações táteis Dentro das sensações táteis temos o tato, pressão (tato com deformação na pele e uma força maior) e vibração (que é um tato repetitivo em altíssimas frequências). Temos um grande número de receptores que vão transformar essa energia mecânica em um potencial de ação. Tríade da fisiologia sensorial Na fisiologia temos uma tríade (tripé) para o funcionamento do sistema, ou seja, os receptores (por mais simples ou complexos que sejam) que transformam qualquer energia, seja ela química, física, mecânica, em potenciais de ação, que se direcionam ao córtex. Nosso organismo fala a língua dos potenciais de ação, ou seja, o receptor é fundamental para o bom funcionamento do organismo. Tenho mecanorreceptores (transformam as alterações mecânicas em potenciais de ação), temos os quimiorreceptores (que transformam alterações químicas de determinadas substâncias na única linguagem que o corpo usa, os potenciais de ação), e outros inúmeros tipos de receptores, como os de temperatura, os eletromagnéticos, etc. O potencial de ação gerado vai caminhar por uma cadeia de neurônios, que podem ser simples ou complexas, chegando até o SNC, a isso chamamos de via de tráfego, que vai ser interpretada no nosso córtex, onde haverá o processamento dessa percepção, e pode se comunicar com outras áreas do córtex, podendo ter uma relação com emoções, por exemplo. 1. Receptores. 2. Vias de tráfego. 3. Córtex sensorial. Esse tripé é importante, pois sem um desses componentes o nosso sentido perde um pouco a razão, ou seja, perde a integração de todas essas informações. Os receptores táteis, por exemplo, têm capacidade diferente de adaptação, quando ele é de rápida adaptação, ele age em picos, quando eu encosto eu consigo sentir que encostou, mas depois acaba, e quando eu tiro eu percebo, ou seja, você não fica sentindo o tempo todo, o principal exemplo disso é o corpúsculo de Paccini. Quando ele é de lenta adaptação, ele percebe durante o tempo todo que a coisa que está fazendo a pressão está ali ainda. Observando a imagem acima podemos ver que o corpúsculo de meissner e merkel estão mais superficialmente na pele, ou seja, eles são responsáveis por captar estímulos mais leves. Além disso, desses dois que estão superficialmente, os que se adaptam de forma mais rápida (corpúsculo de meissner) tem a capacidade de transdução do sinal de vibração superficial e toque leve. Em contrapartida, os receptores que ficam mais profundos, como o corpúsculo de Paccini e as terminações de ruffini, quando em presença de estímulos mais leves, eles não são ativados, mesmo sendo muito sensíveis, pois não tem “informação” o suficiente para traduzir em potencial de ação, mas eles são ativados em presença de toques mais profundos e uma pressão maior. O corpúsculo de Paccini possui uma adaptação rápida, então, ele vai detectar vibração, porém mais profunda. Outros receptores mais profundos de adaptação lenta (ruffini) vão mandar informação dessa pressão mais profunda o tempo todo, ou seja, contínua, informando sobre o que se passa na superfície. 27 Normalmente, os receptores de meissner e merkel convergem pouco, isso significa que eu tenho poucos receptores ligados a apenas uma fibra nervosa. Já Paccini e ruffini convergem muito, ou seja, eu tenho muitos receptores ligados a apenas uma fibra nervosa. Seguindo esse raciocínio é possível concluir que meissner e merkel possuem um capacidade discriminativa maior, já que seus campos receptivos são menores, se comparados a Paccini e ruffini. As vias de tráfego relacionadas a tato, vibração, pressão, coceira, essas coisas, seguem basicamente dois caminhos até chegar no tálamo (que é nossa grande estação de sinapses). O tato epicrítico segue em um caminho, que é a coluna dorsal da medula (também chamada de sistema lemniscal), enquanto o trato protopático e pressão, compartilhando com temperatura e dor outro caminho, seguindo pela coluna anterolateral da medula. Independente do meio como essas sensações chegam no SNC, lá elas fazem sinapse no tálamo e são dirigidas ao córtex. A diferença entre essas vias é que uma possui a decussação em um nível diferente da outra, ou seja, a coluna dorsal possui decussação na região do bulbo, enquanto a coluna anterolateral possui decussação na medula. Além disso, a coluna dorsal é mais espessa em questão de mielinização do que a outra. A via da coluna dorsal tem uma organização topográfica muito mais definida do que a via da coluna anterolateral. Se a coluna dorsal traz a sensação de tato fino, é preciso que ela seja bem localizada e mais rápida, ou seja, a topografia dela é bem delimitada (como ela tem uma relação topográfica bem delimitada, se eu investigar um estímulo perto de onde eu estou, topograficamente no corpo, a relação entre o tato dessas áreas é próxima, se eles são longes na coluna dorsal, as áreas de origem desses tatos vão ser longes também) e possui um nível a mais de mielinização (para que a condução do potencial de ação seja mais rápido). A coluna anterolateral possui neurônios menores em relação ao seu diâmetro que a coluna dorsal, mas ainda sim são mielinizados, não com a mesma quantidade de mielinização. Assim há uma menor localização das fibras, o que gera uma menor localização do estimulo. Características das colunas - slide Coluna dorsal: Coluna anterolateral: Córtex somatossensorial O córtex sensorial é formado pela associação do córtex somestésico primário (S1), córtex somestésico secundário (S2), área parietal posterior. O córtex sensorial primário é o primeiro a receber os neurônio que chegaram com as informações do tálamo para a região. Algumas informações de localização mais difusa podem chegar diretamente no córtex somestésico secundário, sem a necessidade de passar pelo primário, mas isso é uma exceção, portanto as informações de localizações especificas passam primeiramente por S1, para depois serem transmitidas para S2. 28 Geralmente, os neurônios de terceira ordem que vem da coluna dorsal e trazem informação de tato fino de localizações especificas se projetam em duas subdivisões de S1, que é a área 3b e a área 1. Ao longo de S1, essas são as duas áreas com a melhor precisão somatotópica do nosso corpo, e nelas podemos construir uma projeção do nosso corpo no córtex sensorial, a isso chamamos de homúnculo sensitivo. Sensações térmicas Relacionadas a distinção da quantidade de calor entregue a um receptor, que converte essa energia em um determinado potencial de ação. Essa sensação, assim como a tátil, vai ter uma tríade (receptores, vias de tráfego e representação no córtex – essa representação no córtex vai ser menos organizada do que a representação das sensações táteis). Essa quantidade de calor é uma forma
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