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MODULO IV – SISTEMA NERVOSO PROBLEMA 01 “Da anatomia a função” ABERTURA: 02/02 FECHAMENTO: 05/02 A mãe de Murilo, 1 ano e meio de idade, com histórico de complicações na gravidez, procurou atendimento com neuropediatra pois a criança apresenta um desenvolvimento atrasado. Expõe que ele não consegue ficar sentado sem apoio, não é capaz de andar e vem apresentando crises epilépticas. Nos antecedentes há história de parto cesariano de urgência devido ao descolamento da placenta. Murilo nasceu em morte aparente com APGAR de 2, 5 e 7. Permaneceu internado em UTI neonatal por período prolongado. Dra Nina explica que as crises ocorrem quando um grupamento de neurônios dispara de forma síncrona e excessiva e precisam ser tratadas com medicação adequada. A mãe mostrou exame de ressonância nuclear do encéfalo que evidenciou ampla área de hipossinal no hemisfério cerebral direito, com atrofia associada. Ao exame físico observou atrofia e aumento importante do tônus muscular em todo o hemicorpo esquerdo, sendo que o membro superior deste lado apresentava uma postura em flexão. Dra Nina explica para a mãe que as dificuldades de movimentação apresentadas UNIVERSIDADE VILA VELHA – UVV CURSO DE MEDICINA por Murilo são consequências da lesão isquêmica que sofreu nos seus neurônios motores superiores e também da cicatrização na área da lesão, realizada pelas células da glia, denominada gliose. Para melhorar a funcionalidade do hemicorpo esquerdo está indicada a realização de fisioterapia e a aplicação local de toxina botulínica. Expõe que se trata de uma neurotoxina que atua, bloqueando a liberação do neurotransmissor acetilcolina pelos neurônios na junção neuromuscular onde acontece a comunicação entre os neurônios do sistema motor e os músculos efetores da contração (comunicação neurônio – célula efetora). Este bloqueio ocorre no neurônio pré-sináptico pois impede a liberação deste neurotransmissor na fenda sináptica, desta forma impedindo que este atue no seu receptor no músculo, diminuindo então, o excesso de contração muscular. Esclarece então que é necessário tratar as crises para conter os disparos excessivos de potenciais de ação por grupos de neurônios na região da lesão. O tratamento mais indicado para as crises de João consiste no uso de fenobarbital, fármaco que atua potencializando a via do ácido gama-aminobutírico que é o principal neurotransmissor inibitório assim como inibindo a via do glutamato, que é o principal neurotransmissor excitatório, atuando como depressor no sistema nervoso central. PASSO 1: Palavras desconhecidas APGAR: A escala de APGAR, também conhecida como índice ou escore APGAR, é um teste feito no recém-nascido logo após o nascimento que avalia seu estado geral e vitalidade, ajudando a identificar se é necessário qualquer tipo de tratamento ou cuidado médico extra após o nascimento. Esta avaliação é feita no primeiro minuto de nascimento e é repetida novamente 5 minutos após o parto, tendo em consideração características do bebê como atividade, batimento cardíaco, cor, respiração e reflexos naturais. Área de hipossinal ou hipointensa: Sinal de tonalidade escura, geralmente em imagiologia por ressonância magnética. Hemicorpo (dimídio): Diz-se do nome dado para os lados do cérebro (hemicorpo direito e hemicorpo esquerdo). Toxina butolínica: Toxina botulínica, o famoso Botox®, se origina de uma bactéria chamada Clostridium botulinum. Essa toxina é utilizada para prevenir ou amenizar rugas e linhas de expressão na região dos olhos -como pés de galinha-, região da testa ou no espaço entre as sobrancelhas (glabela). Quando administrada oralmente em grandes quantidades, bloqueia os sinais nervosos do cérebro para o músculo, causando paralisia generalizada, chamada botulismo. No entanto, por injeção, em quantidades muito pequenas, em um músculo facial específico, apenas o impulso que orienta este músculo será bloqueado, causando o relaxamento local. Deste modo, a toxina botulínica atua como um bloqueio da musculatura subjacente das linhas indesejadas. A toxina botulínica age através do bloqueio da liberação desta substância pela terminação do nervo. Se o músculo não recebe a acetilcolina, ele não contrai. Assim, a toxina botulínica paralisa a musculatura, bloqueando a informação do estímulo elétrico de chegar até o músculo. Passo 2: frase resumitiva: A mãe de Murilo, 1 ano e meio de idade, com histórico de complicações no parto, devido ao descolamento de placenta e APGAR de 2, 5 e 7, procurou um neuropediatra pois a criança apresenta atraso no desenvolvimento e crises epilépticas, a ressonância nuclear do encéfalo evidenciou ampla área de hipossinal no hemisfério cerebral direito, e o exame físico indicou atrofia e aumento importante do tônus muscular no hemicorpo esquerdo, consequências da lesão isquêmica nos neurônios motores superiores e gliose, sendo indicado o tratamento com fisioterapia, aplicação de toxina botulínica no local e fenobarbital. Passo 3: Tempestade de Ideias/ Hipóteses 1. O sistema nervoso é dividido anatomicamente em SN Central e SN Periférico. O SN Central é composto pelo encéfalo e pela medula espinhal. O encéfalo é composto pelo cérebro, cerebelo e tronco encefálico. O SN Periférico é composto por nervos, gânglios e terminações nervosas. 2. Gânglios são aglomerados de corpos de neurônios. 3. As células do sistema nervoso são: neurônios, células da glia (astrócito, micróglia, oligodendrócitos, células de Schwann). 4. Os oligodendrócitos (SNC) e células de Schwann (SNP) são responsáveis pela formação da bainha de mielina. 5. O astrócito é responsável pela nutrição, faz controle de potássio e possui função estrutural. O astrócito secreta substâncias e guia os neurônios para onde eles vão se localizar. Algumas doenças estão relacionadas à disfunção dos astrócitos. 6. O neurônio é responsável pela transmissão de impulsos nervosos, mas para isso ele deve ser capaz de gerar a informação, e para isso ele sofre um diferencial no seu potencial de membrana. O neurônio é dividido em corpo celular, também chamado de pericário, dendritos e axônios. 7. No pericário temos organelas, núcleo e a proteína carreadora. As organelas mais abundantes são: mitocôndrias, ribossomos, retículo endoplasmático. 8. Os dendritos recebem o impulso nervoso e os axônios transmitem esses impulsos e a informação é transmitida para outra célula pelas sinapses através dos neurotransmissores. Acetilcolina, noradrenalina, serotonina, dopamina, ácido gama aminobutírico (inibitório) e glutamato são exemplos de neurotransmissores. 9. A despolarização e a polarização participam do processo de transmissão de impulsos nervosos através dos neurotransmissores, e os neurônios possuem receptores para os neurotransmissores. 10. O neurônio pré-sináptico é o que transmite o impulso e o pós-sináptico é o que recebe. A transmissão do impulso para o próximo neurônio é feita pelo neurotransmissor, que é liberado depois da despolarização da membrana. Esse neurotransmissor é recebido por um receptordo neurônio pós-sináptico. Passo 4: Perguntas de aprendizagem (detalhar todas as respostas) 1. O que é o Sistema Nervoso? Quais são as suas divisões anatômicas? O sistema nervoso é o sistema responsável por captar, processar e gerar respostas diante dos estímulos aos quais somos submetidos. É devido à presença desse sistema que somos capazes de sentir e reagir a diferentes alterações que ocorrem em nossa volta e no interior do nosso corpo. .suas divisões anatômicas são: (Machado, pag24) 2. O que é o Sistema Nervoso Central e o que o compõe? O Sistema Nervoso Central se encontra dentro do esqueleto axial, isto é, cavidade craniana e canal vertebral. É nesse sistema que se encontram a maior parte das células nervosas, seus prolongamentos, e os contatos que fazem entre si. Fazem parte desse sistema o encéfalo e a medula, sendo que o encéfalo é ainda subdividido em tronco encefálico, cérebro e cerebelo. O tronco encefálico pode ainda ser composto por mesencéfalo, ponte e bulbo. Sistema Nervoso Central ● É aquele que se localiza dentro do esqueleto axial (cavidade craniana e canal vertebral) i. Encéfalo ● Situada dentro do crânio 1. Cérebro 2. Cerebelo (dorsalmente a ponte e ao bulbo) 3. Tronco encefálico (a ponte separa o bulbo, situado caudalmente, do mesencéfalo, situado cranealmente) ii. Medula Espinhal ● Se localiza dentro do canal vertebral 3. O que é o Sistema Nervoso Periférico e o que o compõe? O Sistema nervoso Periférico é a parte do sistema que se encontra distribuída pelo organismo. Nervos: Cordões esbranquiçados formados por fibras, responsáveis pela ligação SNC -> órgãos periféricos. Nervos cranianos: Encéfalo -> órgãos periféricos Nervos espinhais: Medula -> órgãos periféricos Gânglios: dilatações nervosas formadas por corpos de neurônios, eles podem ser sensitivos ou motores viscerais (SNA). Onde se encontram os corpos celulares. Terminações nervosas: ficam na extremidade das fibras constituintes dos nervos. Podem ser: sensitivas (aferentes) e motoras (eferentes). 4. Quais são as células do Sistema Nervoso? 5. Quais são as principais características e funções de cada uma dessas células? Os neurônios e as células gliais são as células que compõem o sistema nervoso e essas células compartilham muitas características com as células em geral. ● Os neurônios são células altamente excitáveis, que se comunicam entre si ou com células efetoras (células musculares e secretoras), usando basicamente uma linguagem elétrica, qual seja, modificações do potencial de membrana. A maior parte dos neurônios possui três regiões responsáveis por funções especializadas: corpo celular, dendritos e axônio. As células gliais são menos excitáveis, mas suas membranas contêm proteínas transportadoras que facilitam a entrada de íons, bem como proteínas que removem moléculas neurotransmissoras. ● Também temos as células de Schwann e os oligodendrócitos, cuja principal função é fornecer um material isolante que permita a rápida condução de sinais elétricos ao longo do axônio, no caso a bainha de mielina. Essas células produzem finas camadas de mielina que se enrolam muitas vezes em volta do axônio. A mielina do SNC é produzida pelos oligodendrócitos e é semelhante, mas não idêntica, à mielina produzida no SNP pelas células de Schwann. ● Outra célula da glia é o astrócito, que possui formato estrelado e é encontrado em todas as áreas do encéfalo. Constituem cerca de metade do número de células do encéfalo. Desempenham papéis importantes na nutrição dos neurônios e na regulação das concentrações de íons e de neurotransmissores no espaço extracelular. ● Funções dos astrócitos: ● Tem importante função de sustentação e isolamento de neurônios. ● Função neuronal, uma vez que participam do controle dos níveis de potássio extraneuronal. ● Contribuem para a recaptação de neurotransmissores, em especial o glutamato, cujo excesso é toxico para os neurônios. ● É o principal sítio de armazenagem de glicogênio no SNC, havendo evidências de que podem liberar glicose pelos neurônios. ● No caso de lesões do tecido, os astrócitos ativados aumentam localmente e ocupam áreas lesadas à maneira de cicatriz. ● Em caso de degeneração axônica, adquirem função fagocítica nas sinapses, ou seja, qualquer botão sináptico em degeneração é fagocitado por astrócitos. ● Secretam fatores neurotróficos essenciais para a sobrevivência e manutenção de neurônios. ● As células do epêndima (ou ependimárias) e do plexo coróide são derivadas do neuroepitélio imaturo e produzem o líquido cerebrospinal. O epêndima, uma única camada de células cubóides ciliadas, recobre todos os ventrículos encefálicos, ajudando a mover o líquido cerebrospinal (LCS) através do sistema ventricular. Em vários locais nos ventrículos laterais e no quarto ventrículo, o epêndima é contínuo com células do plexo coróide, as quais recobrem os finos vasos sanguíneos que se projetam para o interior dos ventrículos. Essas células epiteliais do plexo coróide filtram o plasma do sangue e secretam este ultrafiltrado como LCS. ● As células da micróglia no encéfalo originam-se da medula óssea. Distintamente dos neurónios, astrócitos e oligodendrócitos, as células da micróglia não pertencem à linhagem neuroectodérmica. Em vez disso, elas derivam da medula óssea. Elas entram no SNC durante o desenvolvimento e estão presentes em todas as regiões do encéfalo durante toda a vida. Suas funções não são bem compreendidas, embora elas provavelmente desempenhem um importante papel na vigilância imunológica no SNC, sendo destinadas a reagir contra invasores estranhos e realizar fagocitose. Ângelo Machado: Neuroanatomia Funcional. 3 a Edição Kandell capítulos: Tipos celulares do sistema nervoso 6. Quais são os tipos de neurônios? ● Neurônios motores: controlam órgãos efetores, tais como glândulas exócrinas e endócrinas e fibras musculares. ● Neurônios sensoriais: recebem estímulos sensoriais do meio ambiente e do próprio organismo. ● Interneurônios: estabelecem conexões entre outros neurônios → circuitos complexos. Neurônios são classificados como unipolares, bipolares ou multipolares, de acordo com o número de processos que se originam do corpo celular. Células unipolares têm um único processo originado da célula. Diferentes segmentos servem como superfícies receptoras ou terminais de liberação e são características do sistema nervoso de invertebrados. Células bipolares têm dois tipos de processos que são especializados funcionalmente. O dendrito recebe sinais elétricos, e o axônio os transmite para outras células. Células pseudounipolares são variantes das células bipolares que transmitem informação somatossensorial para a medula espinal. Durante o desenvolvimento, os dois processos da célula bipolar embrionária se fundem e emergem do corpo celular como um único processo que tem dois segmentos funcionalmente distintos.Ambos os segmentos funcionam como axônios: um se estende para a periferia (pele ou músculo), e o outro, para o centro da medula espinal. Tem um segmento distal (na ponta tem o receptor em contato com aperiferia) e o prolongamento proximal que entra na medula. Células multipolares têm um único axônio e muitos dendritos. Elas são o tipo de neurônio mais comum no sistema nervoso de mamíferos. Três exemplos ilustram a grande diversidade dessas células: os neurônios motores espinhais inervam as fibras dos músculos esqueléticos: as células piramidais têm um corpo celular aproximadamente triangular; os dendritos emergem tanto do ápice (dendritos apicais) quanto da base (dendritos basais). As células piramidais são encontradas no hipocampo e por todo o córtex cerebral. As células de Purkinje do cerebelo são caracterizadas por uma árvore dendrítica rica e extensa, que acomoda uma enorme aferência sináptica. 7. Quais são os componentes do neurônio (tudo o que tem no pericário, axônio, organelas mais abundantes…)? Desenho esquemático de um neurônio motor, mostrando o corpo celular, dendritos e o axônio que, após o segmento inicial, apresenta bainha de mielina, formada por célula de Sxhwann. O axônio, após ramificações, termina em placas motoras nas fibras musculares esqueléticas; em cada placa motora, observam-se vários botões sinápticos. Corpo celular: Contém núcleo e citoplasma, com as organelas citoplasmáticas usualmente encontradas em outras células. O núcleo é geralmente vesiculoso, com um ou mais nucléolos evidentes. Mas encontram-se também neurônios com núcleos densos, como é o caso dos núcleos dos grânulos do córtex cerebelar. O citoplasma do corpo celular recebe o nome de pericário. No pericário, salientam-se a riqueza em ribossomas, retículo endoplasmático granular e agranular e aparelho de Golgi, ou seja, as organelas envolvidas em síntese de proteínas. Mitocôndrias, abundantes e geralmente pequenas, estão distribuídas por todo o pericário, sobretudo ao redor dos corpúsculos de Nissl. Microtúbulos e microfilamentos de actina são idênticos aos de células não neuronais, mas os filamentos intermediários (de 8 μma 11 μm de diâmetro) diferem, por sua constituição bioquímica, dos das demais células; são específicos dos neurônios, razão pela qual são denominados neurofilamentos. O corpo celular é o centro metabólico do neurônio, responsável pela síntese de todas as proteínas neuronais, bem como pela maioria dos processos de degradação e renovação de constituintes celulares. Inclusive de membranas. As funções de degradação justificam a riqueza em lisossomas, entre os quais os chamados grânulos de lipofucsina. Estes são corpos lisossômicos residuais que aumentam em número com a idade. Os ribossomos podem concentrar-se em pequenas áreas citoplasmáticas, onde ocorrem livres ou aderidos a cisternas do retículo endoplasmático. Em consequência, na microscopia óptica veem-se grumos basófilos, conhecidos como corpúsculos de Nissl ou substância cromidial. Mitocôndrias, abundantes e geralmente pequenas, estão distribuídas por todo o pericário, sobretudo ao redor dos corpúsculos de Nissl. Dendritos: Geralmente são curtos (de alguns micrômetros a alguns milímetros de comprimento), ramificam-se profusamente, à maneira de galhos de uma árvore, originando dendritos de menor diâmetro, e apresentam as mesmas organelas do pericário. Os dendritos são especializados em receber estímulos, traduzindo-os em alterações do potencial de repouso da membrana que se propagam em direção ao corpo do neurônio e deste em direção ao cone de implantação do axônio. Axônio: A grande maioria dos neurônios possui um axônio, prolongamento longo e fino que se origine do corpo ou de um dendrito principal em região denominada cone de implantação, praticamente desprovida de substância cromidial O citoplasma dos axônios contém microtúbulos, neurofilamentos, microfilamentos, retículo endoplasmático agranular, mitocôndrias e vesículas. Os axônios, após emitir número variável de colaterais, geralmente sofrem arborização terminal. Através dessa porção terminal, estabelecem conexões com outros neurônios ou com células efetuadoras, músculos e glândulas. Em alguns neurônios especializados em secreção seus axônios se prolongam até próximo a capilares sanguíneos para captação do produto de secreção liberado, em geral, um polipeptídeo. Referência: Machado- 3ª ed- pág 22 8. Onde são produzidos os neurotransmissores e como eles são transportados? Alguns neurotransmissores completam a sua síntese no interior das vesículas, mas outros são levados ao interior delas por moléculas transportadoras embutidas na membrana vesicular, com domínios voltados para fora e outros voltados para dentro. Essas moléculas transportadoras verdadeiramente “agarram” os neurotransmissores, “jogando-os” para dentro da vesícula. Os neuropeptídeos são sintetizados a partir de proteínas precursoras, e transportados dentro de grânulos até o terminal, onde são armazenados e liberados quando necessário. Após a ação sináptica difundem-se e são depois inativados por degradação. (ROBERTO LENT, Neurociência Celular, Pág. 120 a 122) 9. Como se dá o transporte de substâncias dentro do neurônio, do corpo até o axônio (dica de palavras: microtúbulos e microfilamentos)? Os microtúbulos fornecem essencialmente uma trilha estável na qual organelas específicas podem se mover através de motores moleculares. As moléculas motoras para o transporte anterógrado (em direção à extremidade positiva dos microtúbulos) são as cinesinas e uma variedade de proteínas relacionadas a elas. Por não conter ribossomos, os axônios são incapazes de sintetizar proteínas. Portanto, toda proteína necessária à manutenção da integridade axônica, bem como às funções das terminações axônicas, deriva do pericário. Por outro lado, as terminações axônicas necessitam também de organelas, como mitocôndrias e retículo endoplasmático agranular. Assim, é necessário um fluxo contínuo de substâncias solúveis e de organelas, do pericário à terminação axônica. Para renovação dos componentes das terminações, é imprescindível o fluxo de substâncias e organelas com sentido oposto, ou seja, em direção ao pericário. Esse movimento de organelas e substâncias solúveis através do axoplasma é denominado fluxo axoplasmático. Há dois tipos de fluxo, que ocorrem paralelamente: fluxo axoplasmático anterógrado, em direção à terminação axônica, e fluxo axoplasmático retrógrado, em direção ao pericário. As terminações axônicas têm capacidade endocítica. Tal propriedade permite a captação de substâncias tróficas, como os fatores de crescimento de neurônios, que são carreadas até o corpo celular pelo fluxo axoplasmático retrógrado. A endocitose e o transporte retrógrado explicam também por que certos agentes patogênicos, como o vírus da raiva e toxinas, podem atingir o sistema nervoso central, após captação pelas terminações axônicas periféricas. (MACHADO, Neuroanatomia Funcional, Cap. 3, Pág. 34) 10. Quais são as propriedades específicas do neurônio (mudar o potencial de membrana, gerar potencial de ação)? Excitabilidade Capacidade de responder a estímulos com mudanças na diferença de potencial elétrico através da membrana celular. Condutibilidade Conduz ao longo do axônio a mudança do potencial elétrico até o terminal axônicopara que ocorra a transmissão sináptica; Os neurônios são especialmente dotados da capacidade de se comunicarem de modo preciso e rápido com outras células em locais distantes do corpo. Essa capacidade é proporcionada devido ao arranjo estrutural do neurônio, que é a base para a sinalização neuronal unidirecional. Além disso, eles são elétrica e químicamente excitáveis. A membrana celular do neurônio contém proteínas especializadas, canais iônicos e receptores, que facilitam o fluxo de íons inorgânicos específicos, redistribuindo a carga e criando correntes elétricas que alteram a voltagem através da membrana. A mudança de voltagem gera, no axônio, uma onda de despolarização na forma de potencial de ação, promovendo a sinalização. O neurônio é composto pelo dendrito, corpo celular e axônio. (ERIC R. KANDEL, Princípios da Neurociência, Cap. 4) 11. Caracterize o potencial de ação. O que caracteriza o neurônio não é o potencial de repouso que, afinal, existe em todas as células vivas do reino animal e do reino vegetal. É o potencial de ação (PA), um sinal elétrico muito rápido e de natureza digital, como o que os computadores produzem. Como nos computadores, o PA confere ao neurônio a capacidade de transmitir informação, já que o número de sinais emitidos em cada momento pode ser variado proporcionalmente a estímulos vindos de fora, ou mesmo a estímulos gerados dentro do neurônio. Hodgkin e Huxley observaram que, em condições de repouso, seus aparelhos de registro mostravam um potencial de repouso constante de -70 mV. Quando aplicavam um estímulo elétrico à membrana, ocorria uma variação súbita e passageira desse valor, o potencial da membrana aproximava-se de zero rapidamente e o ultrapassava, tomando-se positivo em aproximadamente 40 a 50 mV. Essa fase foi chamada de despolarização. Em seguida, a despolarização parava e o potencial da membrana retomava rapidamente a um valor próximo ao de repouso, essa fase foi chamada repolarização. Concluiu-se que a fase de despolarização do PA era causada por uma súbita abertura dos canais de sódio dependentes de voltagem, que permitia um caudaloso movimento dos íons Na+ para dentro do axônio durante menos de 1 milissegundo. Os canais de Na+, então, tornavam-se inativos, o que fazia cessar em alguns milissegundos a corrente de sódio. A fase de repolarização do PA, entretanto, é mais rápida que a diminuição do fluxo de Na+. A explicação é que entra em cena o potássio, cujos canais dependentes de voltagem se abrem um pouco depois que os do sódio. A saída de K+ restaura a polaridade da membrana para os níveis de repouso, mas durante um certo tempo ela permanece inexcitável, incapaz de gerar outros PAs. Essa fase inexcitável chama-se período refratário, e deve-se ao fato de que, após se abrirem, os canais iônicos passam ao estado inativo ou refratário, e não ao estado de repouso. Mais tarde os canais voltam ao estado de repouso, e a membrana do axônio torna-se outra vez excitável. Além disso, a bomba de Na+/K+ encarrega-se de restaurar o gradiente eletroquímico original. (ROBERTO LENT, Neurociência Celular, Cap. 3, Pág. 91 a 93) 12. O que são as sinapses? A sinapse é a unidade processadora de sinais do sistema nervoso. Trata-se da estrutura microscópica de contato entre um neurônio e uma célula efetora, podendo ser um outro neurônio, músculo ou glândula, através da qual se dá a transmissão de mensagens entre as duas. (ROBERTO LENT, Neurociência Celular, Cap. 4, Pág. 121) 13. Quais são os tipos de sinapses? Cite exemplos. As sinapses elétricas são empregadas principalmente para enviar sinais de despolarização rápidos e estereotipados. Em contrapartida, as sinapses químicas são capazes de uma sinalização mais variável e, assim, podem produzir comportamentos mais complexos. Essas sinapses podem mediar tanto ações excitatórias quanto inibitórias nas células pós-sinápticas e produzem mudanças elétricas nas células pós-sinápticas que duram de milissegundos a muitos minutos. As sinapses químicas também servem para amplificar os sinais neuronais; assim, mesmo um pequeno terminal nervoso pré-sináptico pode alterar a resposta pós-sináptica de células grandes. Referencia: Kandel pág 157 Quando a ultraestrutura das sinapses foi analisada com a utilização da microscopia eletrônica, foi possível identificar que as sinapses químicas e elétricas possuem estruturas diferentes. Nas sinapses químicas, os neurónios pré e pós-sinápticos são completamente separados por um espaço pequeno, chamado de fenda sináptica; não há continuidade entre o citoplasma de uma célula e o da célula seguinte. Em contrapartida, na sinapse elétrica, as células pré e pós-sinápticas comunicam-se por meio de canais especiais, os canais de junção comunicante (gap-junction channels), que diretamente conectam o citoplasma das duas células. Referencia: Kandel pág 158 Quanto à morfologia e ao modo de funcionamento, reconhecem-se dois tipos de sinapses: sinapses elétricas e sinapses químicas. Sinapes elétricas: Elas existem, por exemplo, no centro respiratório situado no bulbo e permitem o disparo sincronizado dos neurônios aí localizados, responsáveis pelo ritmo respiratório. Ao contrário das sinapses químicas, as sinapses elétricas não são polarizadas, ou seja, a comunicação entre os neurônios envolvidos se faz nos dois sentidos. Sinapses químicas: Nos vertebrados, a grande maioria das sinapses interneuronais e todas as sinapses neuroefetuadoras são sinapses químicas, ou seja, a comunicação entre os elementos em contato depende da liberação de substâncias químicas, denominadas neurotransmissores. Referência: Machado- 3ª ed pág 24 A região de contato especializada entre dois neurônios em uma sinapse elétrica é chamada de junção comunicante (gap junction) , que são estruturas proteicas especializadas que conduzem a corrente iônica da célula pré-sináptica para a célula pós -sináptica. Tem um largo diâmetro, o que permite que íons inorgânicos, moléculas orgânicas pequenas e marcadores experimentais, como corantes fluorescentes, passem de uma célula à outra. Essas junções comunicantes exercem um papel na função e nas doenças gliais. A transmissão por sinapses elétricas é extremamente rápida porque resulta na passagem direta de corrente entre as células. As junções comunicantes são encontradas entre as células gliais, bem como entre os neurónios. Na glia, essas junções mediam comunicações tanto intercelulares como intracelulares. 14. Como ocorre a transmissão nas sinapses químicas (detalhar toda hipótese 10)? Sinapse elétrica: Nessas sinapses, as membranas plasmáticas dos neurônios envolvidos entram em contato em pequena região onde o espaço entre elas é de apenas 2 μm a 3 μm. No entanto, há acoplamento iônico, isto é, ocorre comunicação entre os dois neurônios, através de canais iônicos concentrados em cada uma das membranas em contato. Esses canais projetam-se no espaço intercelular, justapondo-se de modo a estabelecer comunicações intercelulares que permitem a passagem direta de pequenas moléculas,como íons, do citoplasma de uma das células para o da outra (Figura 3.7). Tais junções servem para sincronizar a atividade de grupos de neurônios. Elas existem, por exemplo, no centro respiratório situado no bulbo e permitem o disparo sincronizado dos neurônios aí localizados, responsáveis pelo ritmo respiratório. Ao contrário das sinapses químicas, as sinapses elétricas não são polarizadas, ou seja, a comunicação entre os neurônios envolvidos se faz nos dois sentidos. Quando o impulso nervoso atinge a membrana pré-sináptica, origina pequena alteração do potencial de membrana capaz de abrir canais de cálcio sensíveis à voltagem, o que determina a entrada desse íon. O aumento de íons cálcio na membrana pré-sináptica provoca uma série de fenômenos. Alguns deles culminam com a fusão de vesículas sinápticas com a membrana pré-sináptica, e subsequente processo denominado exocitose. Para evitar o aumento da quantidade de membrana pré-sináptica pela exocitose, ocorre o fenômeno oposto, a endocitose, que internaliza a membrana sob a forma de vesículas, as quais podem ser reutilizadas. Por meio da exocitose ocorre a liberação de neurotransmissor na fenda sináptica e sua difusão, até atingir seus receptores na membrana pós-sináptica. Um receptor sináptico pode ser, ele próprio, um canal iônico, que se abre quando o neurotransmissor se liga a ele (canal sensível a neurotransmissor). Um canal iônico deixa passar predominantemente, ou exclusivamente, um dado íon. Se esse íon normalmente ocorrer em maior concentração fora do neurônio, como o Na+ e o CI-, há entrada. Se sua concentração for maior dentro do neurônio, como no caso do K+, há saída. Tais movimentos iônicos modificam o potencial de membrana, causando uma pequena despolarização, no caso de entrada de Na+, ou uma hiperpolarização, no caso de entrada de CJ (aumento das cargas negativas do lado de dentro) ou de saída de ~ (aumento das cargas positivas do lado de fora). Exemplificando, o receptor A do neurotransmissor GABA é ou está acoplado a um canal de cloro. Quando ativado pela ligação com GABA, há passagem de CI para dentro da célula, com hiperpolarização (inibição). Já um dos receptores da acetilcolina, o chamado receptor nicotínico, é um canal de sódio. Quando ativado, há entrada de Na+ com despolarização (excitação). Esses receptores, que se abrem para passagem de íons quando um neurotransmissor se liga a eles, são chamados ionotrópicos. Mas existem também receptores metabotrópicos, que se combinam com o neurotransmissor, dando origem a uma série de reações químicas que resultam na formação, no citoplasma do neurônio pós-sináptico, de uma nova molécula, chamada segundo mensageiro, que levará a modificações na célula pós-sináptica. Resultando, por exemplo, na abertura ou fechamento de canais iônicos. Cada neurônio pode receber de 1.000 a l 0.000 contatos sinápticos em seu corpo e dendritos. Os potenciais graduáveis pós-sinápticos excitatórios e inibitórios devem ser somados ou integrados. A região integradora desses potenciais é o cone de implantação do axônio ou está próxima dele. Se na zona gatilho chegar uma voltagem no limiar de excitabilidade do neurônio, como uma despolarização de 15 mV, gera-se um potencial de ação que segue pelos axônios. Referência: Machado- 3ª ed, pág 27 e 28 As vesículas sinápticas aglomeram-se em regiões especializadas da membrana pré-sináptica, chamadas de zona ativa, que são os locais de liberação dos neurotransmissores. Durante o potencial de ação pré-sináptico, abrem-se canais de Ca2+ dependentes de voltagem nas zonas ativas, permitindo a entrada de Ca2+ no terminal pré-sináptico. O aumento da concentração de Ca2+ intracelular desencadeia uma reação bioquímica que leva as vesículas a se fundirem com a membrana pré-sináptica e a liberarem neurotransmissor na fenda sináptica, um processo denominado exocitose. As moléculas do transmissor então se difundem pela fenda sináptica e se ligam a seus receptores na membrana celular pós-sináptica. Isso, por sua vez, ativa os receptores, levando à abertura ou ao fechamento de canais iónicos. O fluxo iônico resultante altera a condutância da membrana e, assim, o potencial da célula pós-sináptica. Referencia: Kandel pág 163 Existem duas classes principais de receptores sinápticos: (1) ionotrópicos, que são canais iônicos dependentes de ligantes; e (2) metabotrópicos, cujos efeitos sobre o neurônio pós-sináptico são produzidos indiretamente por meio de uma proteína intracelular chamada proteína G, ou através de ação enzimática intracelular efetuada pelo próprio receptor. 15. Como se encerra a transmissão sináptica? A recaptação é possível porque a membrana dos terminais pré-sinápticos frequentemente possui proteínas transportadoras específicas para os neurotransmissores e neuromoduladores que produz. Além disso, também os astrócitos possuem moléculas transportadoras para certos neurotransmissores, particularmente os excitatórios, como ó glutamato e o aspartato, mas também os inibitórios, como o GABA e a glicina. Esse mecanismo, na verdade, constitui um importante mecanismo de proteção contra os efeitos tóxicos (chamados excítotóxicos) dos aminoácidos excitatórios, cuja ação descontrolada, como ocorre lia epilepsia, pode levar à morte neuronal. Além disso, não há dúvida de que a remoção desses neurotransmissores da fenda sináptica pelos astrócitos, em condições normais, desempenha uma função moduladora da transmissão sináptica, conferindo a essas células gliais um papel importante também no processamento da informação neural. As moléculas transportadoras pertencem a uma mesma família, utilizam ATP para sua atividade e dependem da presença de cátions para funcionar. A recaptação dos neuromediadores é um mecanismo muito frequentemente influenciado por drogas de vários tipos, e essa é a base molecular de suas ações maléficas ou benéficas. O segundo mecanismo de desligamento sináptico é o da degradação enzimática, utilizado em sinapses colinérgicas, aminérgicas, histaminérgicas e peptidérgicas. Os peptídeos neuromoduladores, de ações sinápticas lentas e difusas, difundem-se lateralmente e são degradados por peptidases presentes no espaço extracelular, mas não localizadas especificamente nas sinapses. Além disso, os peptídeos não são recaptados, porque as membranas do neurônio, mesmo as dos grânulos de secreção, não possuem moléculas transportadoras específicas para eles. Essas características reforçam a natureza moduladora desses compostos. (ROBERTO LENT, Neurociência Celular, Cap. 4, Pág. 137 a 139) 16. Qual a importância de encerrar a transmissão sináptica? Caso não houvesse o encerramento da transmissão sináptica, o neuromediador permaneceria na fenda sináptica durante longos períodos, ligado ao receptor, e só lentamente, por difusão lateral, seria eliminado da fenda. Ocorreria permanência das ações sinápticas, seguida de dessensibilização dos receptores. Um mecanismo tão ágil e sofisticado no ligar seria lento e ineficaz no desligar. (ROBERTO LENT, Neurociência Celular, Cap. 4, Pág. 137 e 138) A remoção detransmissores da fenda nos tempos adequados é crucial à transmissão sináptica. Se as moléculas de transmissor liberadas em uma ação sináptica permanecessem na fenda após a liberação, isso iria impedir o surgimento de novos sinais. A sinapse iria se tornar refratária, principalmente em razão da dessensibilização dos receptores, resultante da exposição contínua ao transmissor Referência: Kandell pág 269 17. O que são os neurotransmissores? Um neurotransmissor pode ser definido como uma substância que é liberada por um neurônio e que afeta um alvo específico de determinada maneira. Um alvo pode ser tanto um neurônio quanto um órgão efetor, como um músculo ou uma glândula. Assim como outros conceitos operacionais em biologia, o conceito de neurotransmissor não é preciso. Neurotransmissores são multiformes, lembrando outros agentes liberados em muitos aspectos e, ainda assim, diferenciando-se quanto ao sítio de ação e as circunstâncias. Os neurotransmissores costumam agir em alvos que estão próximos ao local de liberação, enquanto os hormônios são liberados na corrente sanguínea para agirem em alvos distantes. 18. Quais são os principais neurotransmissores, suas funções e onde estão localizados? Alguns dos mais conhecidos são: acetilcolina, norepinefrina, epinefrina, histamina, ácido gama-aminobutírico (GABA), glicina, serotonina e glutamato. Acetilcolina É liberada em todas as junções neuromusculares dos vertebrados por neurônios motores espinais. No sistema nervoso vegetativo, ela é o neurotransmissor de todos os neurônios pré-ganglionares e dos neurônios pós-ganglionares parassimpáticos. É o principal neurotransmissor do sistema ativador reticular que modula o alerta, o sono, a vigília e outros aspectos críticos da consciência humana. Transmissores do tipo catecolamina (dopamina, noradrenalina e adrenalina) Serotonina A serotonina e as catecolaminas noradrenalina e dopamina estão envolvidas na depressão, um importante transtorno do humor. É encontrado nos núcleos da rafe do tronco encefálico e distribuído amplamente pelo encéfalo e pela medula espinhal. Obs.: As medicações antidepressivas inibem a recaptação da serotonina, da noradrenalina e da dopamina, aumentando a magnitude e a duração da ação desses transmissores, o que, por sua vez, leva a mudanças na sinalização e na adaptação celular. Histamina Atua quando liberada por mastócitos na reação inflamatória e no controle da vasculatura, do musculo liso e das glândulas exócrinas. Esta concentrada no hipotálamo, um dos centros de controle da secreção de hormônios. Aminoácidos transmissores O GABA está presente em altas concentrações em todo sistema nervoso central, sendo também detectável em outros tecidos. Ele é utilizado como neurotransmissor por uma classe de neurônios inibitórios na medula espinhal. No encéfalo, o GABA é o principal neurotransmissor de vários neurônios e interneurônios inibitórios, como neurônios espinhosos médios do estriado, interneurônios estriatais, células em cesto cerebelares e hipocampais, células de Purkinje do cerebelo, células granulares do bulbo olfatório e células amácrinas da retina. Trifosfato de adenosina (ATP) e adenosina Glutamato Principal neurotransmissor excitatório GABA Principal neurotransmissor inibitório (ERIC R. KANDEL, Princípios de Neurociência, Pág. 261) 19. O que é o potencial pós-sináptico excitatório? Os receptores sinápticos não são tão seletivos para o íon que atravessará a membrana quanto os canais iônicos dependentes de voltagem. Por isso é comum a passagem de íons diferentes através do mesmo receptor. Se predominar o fluxo de Na+ (de fora para dentro da célula), a ligação do mediador com o receptor provoca uma despolarização da membrana pós-sináptica c o receptor é então dito despolarizante ou excitatório, porque a despolarização aproxima a membrana do neurônio pós-sináptico do limiar de disparo de potenciais de ação. O potencial sináptico correspondente é chamado potencial pós-sináptico excitatório (PPSE). (ROBERTO LENT, Neurociência Celular, Cap. 4, Pág. 129) 20. O que é o potencial pós-sináptico inibitório? Em contraste, se predominar o fluxo de Cl- (também de fora para dentro da célula), ou de K ' (de dentro para fora), a reação ligante-receptor provoca uma hiperpolarização e o receptor é então chamado hiperpolarizante ou inibitório, porque a hiperpolarização afasta o neurônio pós-sináptico do limiar, tornando mais difícil o aparecimento de PAs. O potencial hiperpolarizante chama-se potencial pós-sináptico inibitório (PPSI). (ROBERTO LENT, Neurociência Celular, Cap. 4, Pág. 129) 21. Como esses potenciais se somam? SOMA TEMPORAL Quando a mesma fibra pré-sináptica dispara potenciais de ação em rápida sucessão, os potenciais se somam SOMA ESPACIAL Quando dois ou mais sinais de entrada pré-sinápticos são simultâneos, seus potenciais individuais se somam Guia do Tutor 1. Objetivo Principal do Problema: O primeiro problema do módulo IV tem o objetivo principal de fornecer ao aluno do segundo período de medicina uma visão geral da organização do Sistema Nervoso: quais são seus componentes e quais são os fundamentos do seu funcionamento, divisões macroscópicas do sistema nervoso central e periférico. Referências mínimas: 1. Ângelo Machado: Neuroanatomia Funcional. 3 a Edição · Capitulo 2 · Capítulo 3: Tecido Nervoso 2. Kandell capítulos: Tipos celulares do sistema nervoso- capítulo 4 As células do sistema nervoso Sinapses – capítulo 8 Visão geral da Transmissão sináptica Capitulo 12 Liberação de neurotransmissores Capitulo 13 Neurotransmissores 3. LENT, Roberto. Cem bilhões de neurônios? Conceitos fundamentais de Neurociência. 2. ed. São Paulo: Atheneu, 2010. Capítulo 3 As unidades do sistema nervoso Capitulo 4 Os chips neurais 4. Guyton & HALL: Tratado de fisiologia médica. 12ed. 2011. Achei bem ruim essa parte no Guyton! . Capítulo 45: Organização do sistema nervoso central, funções básicas das sinapses e neurotransmissores.
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