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02 Trilha 02 Neurônios e Células da Glia Introdução ao estudo da trilha de aprendizagem Obstáculos para o estudo das células Doutrina neuronal, organelas celulares e células do Sistema Nervoso Síntese Referências p. 4 p. 5 p. 6 p. 12 p. 13 1 2 3 4 5 Sumário 4 Os tecidos e órgãos são formados por células e é a função específica de cada célula e a forma como ela se combina com as outras ao seu redor que definem a função de um tecido específico e o diferencia de outros. Dessa forma, para entender o funcionamento do sistema nervoso precisamos começar com suas unidades básicas. Nesta trilha, você vai conhecer de forma detalhada as células que compõem o sistema nervoso, os neurônios e as células da glia, ampliando seu conhecimento sobre quais tipos existem, como eles são estruturalmente e quais suas funções específicas. Começaremos falando sobre os obstáculos para o desenvolvimento dessa ciência: o tamanho dos objetos de estudo, a consistência do tecido e a necessidade de colorações específicas para a visualização das estruturas celulares. Depois, apresentaremos a Doutrina neuronal, retomaremos nomes e funções das organelas celulares e, por fim, nos debruçaremos sobre o estudo das células que compõem o sistema nervoso. Introdução ao estudo da trilha de aprendizagem 5 O que você acredita ser a menor coisa que o olho humano consegue enxergar? Uma formiga pequena? Talvez a marca feita pela ponta de um lápis? Essas coisas ainda são muito grandes quando comparadas com o tamanho de uma célula. Uma célula é de 40 a 120 vezes menor do que a ponta de um lápis. Para ter a dimensão disso, vamos fazer um exercício de imaginação: se a ponta de um lápis tivesse o tamanho de uma bola de vôlei, a maioria das células teria, em comparação, o tamanho de uma ervilha. É por isso que o estudo das células do sistema nervoso só pôde progredir depois da invenção do microscópio, no fim do século XVII. Além disso, no passado havia outros obstáculos para o estudo dessas células: ainda não era possível realizar cortes finos o suficiente no tecido para observar as células, pois o tecido neuronal tem uma consistência que se assemelha a de uma gelatina. Somente no século XIX foi desenvolvida uma técnica para endurecer esse tecido (mergulhando-o no formaldeído) e cortá-lo em lâminas com a espessura do diâmetro de uma célula. Depois de superada essa barreira, havia outra: encontrar colorações que coram apenas uma parte do tecido neuronal para conseguir enxergar diferentes estruturas, e é desse ponto que começaremos nossa trilha. Obstáculos para o estudo das células + 6 Quando vemos imagens representativas de células nos livros didáticos, cada organela tem uma cor e está em um lugar na figura de modo a não se sobrepor a outra. Mas, na vida real, as coisas são um pouco diferentes. Os tecidos não são coloridos e as estruturas se sobrepõem, pois se organizam de forma tridimensional. Como foi possível, então, partir da imagem de um tecido de cor sólida para um esquema super detalhado do interior das células? A resposta é: pigmentação. No fim do século XIX, Franz Nissl mostrou que um corante simples, chamado violeta de cresila, poderia pigmentar o núcleo das células, assim como elementos que são encontrados ao redor do núcleo dos neurônios, que passaram a ser chamados ‘corpúsculos de Nissl’. Essa coloração permitiu que se enxergasse a seguinte imagem: Doutrina neuronal, organelas celulares e células do Sistema Nervoso Conceito: a teoria celular estabelece que a célula é a unidade elementar funcional de todos os tecidos animais. ! Figura 1 - Corte fino de tecido nervoso corado com o método de Nissl. Fonte: BEAR; CONNORS; PARADISO (2002). 7 Em 1873, Camillo Golgi utilizou cromato de prata e verificou que essa coloração deixava preto o neurônio em toda a sua extensão. Desse modo, notou-se que o neurônio vai além da sua região central (onde está o núcleo, chamada de soma, corpo celular ou pericário): tem também vários tubos finos que irradiam dessa região. Esses tubos são chamados neuritos, que podem ser dendritos ou axônios. Em geral, o corpo celular gera apenas um axônio e, como existem axônios que têm mais ou menos 1 metro, estes foram rapidamente reconhecidos como “fios condutores” dos sinais que vêm do corpo celular. Já os dendritos raramente medem mais que 2mm e fazem contato com vários outros axônios, o que fez com que estes fossem percebidos como “antenas” que recebem o sinal para o corpo celular. Contemporâneo de Golgi, Santiago Ramón y Cajal utilizou do método de Golgi para identificar algumas circuitarias na região do encéfalo. Contudo, esses cientistas divergiam em um ponto: enquanto Golgi acreditava na teoria reticularista, ou seja, que os neuritos das células eram fusionados, funcionando como uma rede única (assim como veias), Cajal propôs a doutrina neuronal. Segundo essa doutrina, o sistema nervoso obedecia à teoria celular e os neuritos se comunicavam por contato e não por continuidade. A doutrina neuronal só pôde ser provada com a invenção do microscópio eletrônico, na década de 1950. Agora começaremos a falar dos neurônios. A parte interna da célula é separada da parte externa pela membrana neuronal, que é sustentada pelo citoesqueleto, dando à célula uma aparência tridimensional. A membrana neuronal serve como uma barreira que delimita o citoplasma internamente no neurônio e exclui certas substâncias presentes nos fluidos externos que banham os neurônios. É tão importante para o funcionamento do neurônio, que estudaremos mais sobre ela em uma trilha específica. A seguir, apresentaremos um quadro que resume as funções das principais organelas encontradas no soma: 8 Para compreender completamente o quadro, você precisará se recordar do processo de síntese proteica. Para isso, você pode ler o processo detalhado em BEAR, M. F.; CONNORS, B. W.; PARADISO, M. A. Neurociências: desvendando o sistema nervoso. Artmed Editora, 2002. Também assistir ao vídeo “Do DNA à Proteína” produzido pelo canal Tesla News e disponível em: https://www.youtube.com/ watch?v=6nxRxoGME_I. Organela Descrição Núcleo É delimitado por uma dupla membrana chamada envelope nuclear. Abriga os cromossomos, que são compostos de DNA (ácido desoxirribonucleico). Pode-se dizer, então, que o núcleo abriga o material genético. Retículo Endoplasmático Rugoso É chamado de rugoso pois é cravejado de ribossomos. É nesse RE que ocorre a síntese de proteínas. Foram identificados como corpúsculo de Nissl anteriormente. São muito presentes nos neurônios. Retículo Endoplasmático Liso Tem diferentes funções a depender de sua localização. Alguns são acoplados aos RE rugosos e têm a função de “dobrar” as proteínas, dando a elas sua estrutura tridimensional. Outras controlam a concentração de substâncias (ex.: cálcio) no meio intracelular. Complexo de Golgi Lugar em que ocorre o processamento químico “pós-tradução”. Distribui proteínas destinadas às diferentes partes do neurônio. Mitocôndria É o local da respiração celular, ou seja, a produção de Adenosina Trifosfato (ATP). É a quebra dessa molécula que libera energia para o funcionamento da célula. Para um vídeo divertido que resume as funções e ilustra cada uma das organelas, veja o material do conhecido canal Biologia Total, com o Prof. Jubilut, sobre ‘Organelas Citoplasmáticas’, disponível em: https://www.youtube.com/ watch?v=V_hAOq5iWvA. + Quadro 1 - Descrição das organelas. Fonte: Elaborado pelo autor. + https://www.youtube.com/watch?v=6nxRxoGME_I https://www.youtube.com/watch?v=6nxRxoGME_I https://www.youtube.com/watch?v=V_hAOq5iWvA https://www.youtube.com/watch?v=V_hAOq5iWvA 9 Essas organelas, assim como a membrana celular, existem no soma mas também em todas as células de outros tecidos. Agora falaremos de uma estrutura que é exclusiva do neurônio: o axônio. Axônio: o diâmetro de um axônio é variável, medindo desde menosde 1 microm até cerca de 25 microm nos seres humanos, podendo atingir 1 mm nas lulas. Quanto maior esse diâmetro, mais rápido ele transmite informações. Essa estrutura se liga ao corpo celular por uma região chamada cone de implantação e tem características muito específicas: • não há RE rugoso no axônio e há poucos ribossomos livres. Portanto, não há síntese proteica no axônio; • a composição proteica da membrana do axônio é fundamentalmente diferente daquela observada na membrana do soma e é isso que faz com que ele seja um “fio condutor” capaz de levar informações ao longo de grandes distâncias. Todos os axônios se iniciam no cone de implantação e terminam no botão terminal, ou terminação axonal, ou ainda terminal sináptico, região através da qual o neurônio entra em contato com outras células. Esse ponto de contato é chamado de sinapse. Alguns neurônios possuem ramificações e cada ramificação forma uma sinapse com uma célula diferente. O terminal sináptico contém numerosas bolhas pequenas, envoltas por membranas, chamadas de vesículas sinápticas, que medem aproximadamente 50 nm de diâmetro e contêm também muitas mitocôndrias, o que indica que há grande demanda de energia nessa região. Apesar de a quarta trilha ser dedicada ao estudo das sinapses, daremos aqui algumas informações sobre elas: • têm dois lados, pré-sináptico (geralmente uma terminação axonal) e pós-sináptico, indicando o sentido do fluxo de informação; • o espaço entre a membrana pré-sináptica e a pós- sináptica é chamado de fenda sináptica; + 10 • a transferência de informação através da sinapse de um neurônio para outro é chamada de transmissão sináptica. Dendritos: cada neurônio tem vários dendritos que se ligam a diversos axônios de outras células, recebendo delas as informações, ou seja, as transmissões sinápticas. Pode-se dizer, portanto, que a membrana dos dendritos é pós-sináptica. O citoplasma dos dendritos é similar ao dos axônios. Uma vez conhecendo as estruturas que compõem os neurônios, é possível pensar em classificá-los. Existem algumas maneiras de classificar os neurônios: 1. pela estrutura a. número de neuritos: se possuir um neurito, é unipolar; se possuir dois, é bipolar. A maioria dos neurônios é multipolar; b. conexões: aqueles que apresentam neuritos em superfícies sensoriais são chamados de neurônios sensoriais primários; os que possuem axônios que se ligam a músculos são chamados de neurônios motores; neurônios que só se conectam a outros neurônios são chamados de interneurônios; c. comprimento do axônio: axônios longos caracterizam neurônios de projeção; aqueles com axônio curto são chamados de neurônios do circuito local. 2. pela expressão gênica, ou seja, com base em seus neurotransmissores. Por exemplo: neurônios que liberam acetilcolina (ligados a músculos) teriam sinapses colinérgicas. Até aqui falamos sobre os neurônios. Mas eles não são as únicas células que compõem o sistema nervoso. Existem também as células gliais, ou células da glia que oferecem suporte às funções neuronais. Elas são organizadas em micróglias e macroglias. As micróglias são macrófagos com função de fagocitar e proteger as células. Já as macroglias + Para ter uma outra explicação sobre neurônios, você pode assistir ao vídeo disponível no Youtube e produzido pela equipe do Brasil Escola sobre esse tipo de célula: https:// www.youtube.com/ watch?v=SO2arCfdt G4. https://www.youtube.com/watch?v=SO2arCfdtG4 https://www.youtube.com/watch?v=SO2arCfdtG4 https://www.youtube.com/watch?v=SO2arCfdtG4 https://www.youtube.com/watch?v=SO2arCfdtG4 11 podem ser divididas em astrócitos, oligodendrócitos e células de Schwann. Entre suas principais funções, destacam-se: Para ter uma outra explicação sobre células da glia, você pode assistir ao vídeo disponível no Youtube e produzido pela equipe do Brasil Escola sobre esse tipo de célula. Vídeo disponível em: https://www.youtube.com/watch?v=Ynhbv- sREyY. Acesso em 25 de março de 2020. • astrócitos: mais numerosas no encéfalo, essas células preenchem os espaços entre os neurônios, regulando o conteúdo químico do meio extracelular. Exemplos dessa atuação são a remoção dos neurotransmissores que ficam ao redor de uma fenda sináptica e o controle da quantidade de íons de potássio no líquido extracelular; • oligodendrócitos e células de Schwann: formam a mielina, ou seja, uma camada de membrana que faz o isolamento do neurônio, envolvendo-o como um espiral. As regiões em que a bainha de mielina é interrompida são chamadas de nódulos de Ranvier. A diferença dessas duas células consiste no fato de que os oligodendrócitos são encontrados apenas no sistema nervoso central e apenas uma célula pode contribuir para a mielinização de vários axônios, enquanto as células se Schwann são encontradas apenas no sistema nervoso periférico e cada célula mieliniza um único axônio. No sistema nervoso, existem ainda outras células, chamadas células não neuronais, como as células ependimais, que circundam os ventrículos do encélafo, e a micróglia, que são células fagocitárias que removem resíduos de degeneração celular. + https://www.youtube.com/watch?v=Ynhbv-sREyY https://www.youtube.com/watch?v=Ynhbv-sREyY 12 Nesta trilha, pudemos perceber a dimensão física das células que estamos estudando e falamos mais sobre suas estruturas e funções. Você aprendeu o que é a doutrina neuronal, revisou a função das principais organelas das células, conheceu estruturas que são próprias do neurônio e foi apresentado aos diferentes tipos de células da glia. No livro “Desvendando o Sistema Nervoso”, de Bear, Connors e Paradiso (2002), parte da nossa bibliografia básica, todos esses temas são melhor detalhados e você vai encontrar também muitas curiosidades e desdobramentos dos assuntos estudados para temas como a deficiência intelectual e a doença de Alzheimer, assim como questões de revisão que servirão para fixar os conteúdos aprendidos. Síntese 13 BEAR, M. F.; CONNORS, B. W.; PARADISO, M. A. Neurociências: desvendando o sistema nervoso: Artmed Editora, 2002. Biologia Total com o Prof. Jubilut. 2017. Organelas Citoplasmáticas. Disponível em: <https://www.youtube. com/watch?v=V_hAOq5iWvA>. Acesso em: 30 jul. 2020. BRASIL ESCOLA. Células da glia. 2019. Disponível em: <https://www.youtube.com/watch?v=Ynhbv-sREyY>. Acesso em: 30 jul. 2020. BRASIL ESCOLA. Neurônios. 2019. Disponível em: <https:// www.youtube.com/watch?v=SO2arCfdtG4>. Acesso em: 30 jul. 2020. GAZZANIGA, M. Ciência psicológica. Porto Alegre: ArtMed, 2017. LENT, R. Neurociência da mente e do comportamento. Rio de Janeiro: Guanabara Koogan, 2008. RADANOVIC, M. Neurofisiologia Básica para Profissionais da Área da Saúde. Editora Atheneu, 2016. TESLA NEWS. Do DNA à Proteína. 2017. Disponível em: <https://www.youtube.com/watch?v=6nxRxoGME_I>. Acesso em: 30 jul. 2020. Referências https://www.youtube.com/watch?v=V_hAOq5iWvA https://www.youtube.com/watch?v=V_hAOq5iWvA https://www.youtube.com/watch?v=Ynhbv-sREyY https://www.youtube.com/watch?v=SO2arCfdtG4 https://www.youtube.com/watch?v=SO2arCfdtG4 https://www.youtube.com/watch?v=6nxRxoGME_I Universidade Presbiteriana
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