CURSO DE EXTENSÃO. Neurofisiologia I. Prof Ana Paula Konzen Riffel

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1 CURSO DE EXTENSÃO Neurofisiologia I Prof Ana Paula Konzen Riffel

2 CURSO DE EXTENSÃO BIOELETROGÊNESE Prof Ana Paula Konzen Riffel

3 ESTRUTURA DA MEMBRANA Barreira Permeabilidade seletiva Hill, 2012.

4 CANAIS IÔNICOS Proteínas integrais da membrana Kandel, 2014

5 Os canais iônicos podem ser não reguláveis ou sujeitos a regulação: Conduzem íons; São específicos; Abrem e fecham em resposta a estímulos específicos. Kandel, 2014

6 Filtro de seletividade Kandel, 2014

7 Os íons são distribuídos de forma desigual dos dois lados da membrana; Moyes, 2010

8 A diferença iônica cria uma diferença de voltagem através da membrana. Moyes, 2010

9 Bear, 2015

10 Composição e concentração iônica intra e extracelular e o respectivo potencial de equilíbrio. Bear, 2015

11 O potencial de equilíbrio para qualquer íon pode ser calculado pela Equação de Nernst: R - constante dos gases T - temperatura (em Kelvin) Z valência do íon F Constante de Faraday [X] o [X] i - Concentrações dos íons dentro e fora das células

12 POTENCIAL DE MEMBRANA Permeabilidade da membrana a íons; Separação de cargas através da membrana plasmática; Proteínas aniônicas não difusíveis; É a diferença de potencial elétrico que existe entre a face interna e a face externa da membrana, durante período em que não está sendo excitada. Kandel, 2014

13 A bomba Na + K + ATPase estabelece os gradientes de concentração manutenção do potencial de membrana. Moyes, 2010

14 A contribuição de diferentes íons ao potencial de repouso da membrana pode ser quantificada pela Equação de Goldman: Kandel, 2014

15 Como são células excitáveis, os neurônios podem alterar rapidamente seu potencial de membrana em resposta a um sinal de entrada, e essas alterações de membrana atuar como um sinal elétrico, conduzindo informação para locais distantes.

16 Os neurônios podem alterar rapidamente seu potencial de membrana em resposta a um sinal de entrada, e essas alterações de membrana atuar como um sinal elétrico, conduzindo informação para locais distantes. Silverthorn, 2003

17 POTENCIAL DE AÇÃO Hill, 2011

18 Silverthorn, 2003

19 Canais de Na + dependentes de voltagem Kandel, 2014

20 Silverthorn, 2003

21 Princípio tudo ou nada Vander, 2001

22 PROPAGAÇÃO DO POTENCIAL DE AÇÃO Silverthorn, 2003

23 Unidirecionalidade; Silverthorn, 2003

24 Axônios mielinizados e não mielinizados Silverthorn, 2003

25 CURSO DE EXTENSÃO SINAPSES Prof Ana Paula Konzen Riffel

26 SINAPSES Unidade processadora de sinais do sistema nervoso

27 SINAPSES ELÉTRICA QUÍMICA SINAL ELÉTRICO SINAL ELÉTRICO SINAL ELÉTRICO SINAL ELÉTRICO SINAL QUÍMICO SINAL ELÉTRICO Purves, 2004

28 Localização e tipos de sinapses

29 As sinapses neuromusculares são diferentes das sinapses entre neurônios. Hill, 2012

30 Figura 4.4. A sinapse neuromuscular tem características estruturais especiais, visíveis ao microscópio eletrônico. As mais evidentes são as dobras juncionais da membrana pós-sináptica (muscular), e a presença da lâmina basal na fenda sináptica. Na foto em A, o terminal nervoso está delineado em amarelo. Os filamentos contráteis da célula muscular são vistos à direita, embaixo. Na foto em B a ampliação foi maior, tornando possível visualizar detalhes. Neste caso, os filamentos contráteis foram cortados obliquamente. Fotos de Jorge E. Moreira e Gabriel Arisi, do Departamento de Morfologia e Biologia Celular da Faculdade de Medicina de Ribeirão Preto (USP).

31 Junções comunicantes; Bidirecional.

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33 Flexibilidade funcional; Neurotransmissores.

34 Como ocorre a transmissão sináptica? Purves, 2004

35 1. Síntese, transporte e armazenamento do neurotransmissor Purves, 2004

36 O que define um neurotransmissor?

37 O que define um neurotransmissor? A substância deve estar presente no interior do neurônio pré-sináptico; A substância deve ser liberada em resposta a estimulação pré-sináptica; A substância deve possuir receptores específicos na membrana pós sináptica e um mecanismo de remoção da fenda. Aminoácidos Aminas Purinas Peptídeos Gases GABA Acetilcolina Gastrinas Adrenalina Adenosina Hormônios neurohipofisários Glicina Dopamina Óxido nítrico Glutamato Histamina Serotonina Trifosfato de adenosina Opióides Secretinas

38 2. Liberação do neurotransmissor na fenda sináptica Silverthorn, 2003 Purves, 2004

39 3. Difusão e reconhecimento do neurotransmissor pelo receptor pós-sináptico 4. Deflagração do potencial pós-sináptico Figura A integração de sinapses excitatórias e inibitórias ( A) produz na zona de d is par o d o neurônio um potencial póssináptico resultante ( B) que representa a soma algébrica dos PPSEs e PPSIs provocados pelas várias fibras aferentes. Modificado de M. Bear e c o l a b o r a d o r e s ( ) Neuroscience: Exploring the Brain. Williams & Wilkins, EUA.

40 Figura Quando se registra o potencial de membrana do terminal axônico, sempre se obtém um potencial de ação cuja forma de onda é semelhante em todos os neurônios (gráficos de cima em A e B). Mas quando se registra o potencial pós-sináptico que ocorre como conseqüência da transmissão sináptica, em alguns neurônios a resposta é despolarizante (gráfico de baixo em A) e o potencial pós-sináptico é dito excitatório (PPSE), enquanto em outros é hiperpolarizante (gráfico de baixo em B) e o potencial pós-sináptico é inibitório (PPSI). Isso resulta da combinação do neurotransmissor específico com o receptor correspondente, que no primeiro caso deixa passar _ + cátions de fora para dentro da célula, e no segundo deixa passar Cl (ou K no sentido contrário).

41 5. Desativação do neurotransmissor Silverthorn, 2003

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43 A comunicação entre neurônios não é sempre um evento um para um... INTEGRAÇÃO DAS SINAPSES

44 Estímulos em rápida sucessão em um mesmo terminal produzem somação temporal. Estímulos simultâneos em terminais distintos produzem somação espacial.

45 CURSO DE EXTENSÃO SISTEMA NEUROVEGETATIVO Prof Ana Paula Konzen Riffel

46 SISTEMA NEUROVEGETATIVO MOTOR VISCERAL AUTÔNOMO Controle de funções involuntárias mediadas pela atividade de fibras musculares lisas, estriadas cardíacas ou glândulas. Equilíbrio das funções corpóreas Figura O sistema nervoso autônomo ( B e C) difere do sistema motor somático ( A) pela existência de uma sinapse periférica entre a fibra eferente de origem central e a que inerva as células efetoras. Essa sinapse periférica se localiza em gânglios e plexos situados fora das vísceras ou em plexos situados no interior da parede visceral. B representa a organização básica da divisão simpática, e C a da divisão parassimpática.

47 Principal local de controle central do sistema neurovegetativo: hipotálamo. Silverthorn, 2003

48 Figura Os axônios autonômicos pós-ganglionares não formam sinapses típicas com as células efetoras, como é o caso do sistema motor somático. Próximo a elas os axônios se ramificam bastante, e cada ramo terminal forma varicosidades com muitas vesículas que contêm neurotransmissores e neuromoduladores. Essas substâncias são liberadas no meio extracelular sob comando neural, mas têm que se difundir a uma certa distância para encontrar os receptores moleculares específicos na membrana das células efetoras.

49 Mobilização de recursos para atuar em alterações Restauração de recursos; quiescência

50 DIVISÃO SIMPÁTICA Neurônios pré-ganglionares em segmentos torácicos e lombares da medula espinal Figura Quase todos os órgãos do corpo são f u n c i o n a l m e n t e influenciados pelas fibras p ó s - g a n g l i o n a r e s simpáticas (em vermelho). Estas se originam de neurônios situados na c a d e i a d e g â n g l i o s paravertebrais (onde há t a m b é m m u i t o s (T1 L2 ou L3). i n t e r n e u r ô n i o s, n ã o Gânglios para ou pré-vertebrais. representados), e em gânglios pré-vertebrais. Os gânglios que parecem vazios na verdade alojam o s n e u r ô n i o s p ó s - ganglionares que inervam os vasos sangüíneos de todo o corpo, bem como as glândulas sudoríparas e f o l í c u l o s p i l o s o s d a superfície cutânea. Os n e u r ô n i o s p r é - ganglionares simpáticos (em azul) situam-se em segmentos torácicos e lombares d a m e d u la espinhal. Compare com a Tabela 14.1.

51 Inervação simpática

52 Tabela Os gânglios simpáticos e seus alvos* Cadeia ou grupo Gânglio Principais alvos Cervical superior ou plexo solar Musculatura lisa dos olhos, vasos dos músculos cranianos e vasos cerebrais; glândulas salivares, glândulas lacrimais Cervical médio Cervical inferior ou estrelado Musculatura estriada do coração, musculatura lisa dos pulmões e brônquios Para-vertebral Musculatura estriada do coração; musculatura lisa Torácicos dos pulmões, brônquios, vasos sangüíneos e pelos do tórax e membros superiores; glândulas sudoríparas Lombares Musculatura lisa dos vasos sangüíneos e pelos do abdome e membros inferiores; glândulas sudoríparas Sacros Musculatura lisa dos vasos sangüíneos e pelos da pelve; glândulas sudoríparas Celíaco Musculatura lisa e glândulas do estômago, fígado, baço, rins e pâncreas Mesentérico superior Musculatura lisa e glândulas do intestino delgado e colo ascendente Pré-vertebral Mesentérico inferior Musculatura lisa e glândulas de parte do colo transverso Pélvico-hipogástrico Musculatura lisa e glândulas do colo descendente e vísceras pélvicas Medula adrenal ---

53 DIVISÃO PARASSIMPÁTICA Neurônios préganglionares no tronco encefálico e em segmentos sacrais da medula espinal (S3-S4). Gânglios próximos ou na parede do órgão inervado. Figura Da mesma forma que no caso da divisão simpática, quase todos os órgãos do corpo s ã o f u n c i o n a l m e n t e influenciados pelas fibras p ó s - g a n g l i o n a r e s p a r a s s i m p á tic a s ( e m v e r m e l h o ). E s tas s e originam de neurônios situados em gânglios ou plexos situados próximo aos efetores. Os neurônios p r é - g a n g l i o n a r e s parassimpáticos (em azul) s i t u a m - s e n o t r o n c o encefálico e em segmentos sacros da medula espinhal. P o r i s s o a d i v i s ã o p a r a s s i m p á t i c a é conhecida também como crânio-sacra. Compare com a Tabela 14.1.

54 Tabela 14.2 Os núcleos parassimpáticos, seus gânglios e seus alvos Núcleo pré-ganglionar Nu. Edinger-Westphal Nu. salivatório superior Nu. salivatório inferior Nu. dorsal do vago e Nu. ambíguo ou ventral do vago Fibra préganglionar Gânglio N. oculomotor Ciliar (III) Ptérigo-palatino N. facial (VII) Submandibular N. glossofaríngeo Ótico (IX) N. vago (X) Gânglios parassimpáticos e plexos intramurais Alvos Músculos ciliar e circular da íris Glândulas lacrimais e mucosas nasais e palatais Glândulas salivares e mucosas orais Parótida e mucosas orais Musculatura lisa e glândulas das vísceras torácicas (respiratórias e digestivas) e abdominais (digestivas até o colo ascendente), musculatura estriada da faringe, laringe e esôfago; musculatura estriada do coração Coluna intermédiolateral sacra (S2 a S4) N. esplâncnicos pélvicos Plexo pélvico Colo transverso e descendente, vísceras pélvicas

55 NEUROTRANSMISSÃO Silverthorn, 2003

56 Tabela 14.3 Ações do simpático e do parassimpático Órgão ou tecido Ativação simpática Ativação parassimpática Mecanismo Bexiga Brônquios Enchimento (relaxamento da musculatura lisa e contração do esfíncter interno) Broncodilatação (relaxamento da musculatura lisa) ou broncoconstrição Taquicardia e aumento da força contrátil Acomodação para longe (relaxamento do músculo ciliar) Fechamento (contração da musculatura lisa) Esvaziamento (contração da musculatura lisa e relaxamento do esfíncter interno) Broncoconstrição (contração da musculatura lisa) Antagonista Antagonista Coração Bradicardia e diminuição da Antagonista força contrátil Cristalino Acomodação para perto Antagonista (contração do músculo ciliar) Esfíncteres Abertura (relaxamento da Antagonista digestivos musculatura lisa) Fígado Aumento de liberação de glicose Armazenamento de glicogênio Antagonista Glândulas digestivas Diminuição da secreção Aumento da secreção Antagonista Glândulas lacrimais Lacrimejamento (vasodilatação e Diminuição do lacrimejamento Antagonista secreção) (vasoconstrição) Glândulas salivares Salivação viscosa Salivação fluida Sinergista Glândulas Sudorese* --- Sinergista ou sudoríparas exclusiva Íris Midríase (contração das fibras Miose (contração das fibras Antagonista radiais) circulares) Órgãos linfóides Imunossupressão (redução da Imunoativação (aumento da Antagonista (timo, baço e nodos) produção de linfócitos) produção de linfócitos) Pâncreas endócrino Redução da secreção de insulina Aumento da secreção de insulina Antagonista Pênis e clitóris Supressão da ereção e do Ereção e entumescimento Antagonista entumescimento após o orgasmo (vasodilatação) Tecido adiposo Lipólise e liberação de ácidos --- Exclusivo graxos Trato gastrointestinal Diminuição do peristaltismo Ativação do peristaltismo Antagonista (relaxamento da musculatura (contração da musculatura lisa) Vasos sangüíneos em geral Vasos sangüíneos pélvicos e de algumas glândulas (salivares, digestivas) lisa) Vasoconstrição -- Exclusivo Vasoconstrição Vasodilatação Antagonista

57 DIVISÃO ENTÉRICA Figura Para muitos neurobiólogos, a rede de neurônios dos plexos intramurais das vísceras digestivas é tão complexa que merece ser considerada uma terceira divisão autonômica - a divisão entérica. Os plexos se situam entre as camadas circular e longitudinal de músculo liso (plexo mioentérico), ou adjacente à mucosa (plexo submucoso). A e B representam esquematicamente cortes transversais de uma víscera digestiva, mas em A as camadas foram separadas para melhor visualização da posição dos plexos. Modificado de J. Furness e M. Costa (1980) Neuroscience, 5: 1-20.

58 Figura O controle do sistema digestivo pelo SNA envolve diferentes etapas (numeradas de acordo com a descrição no texto).

59 REFERÊNCIAS GANONG'S REVIEW OF MEDICAL PHYSIOLOGY. 24ª ed., McGraw-Hill, KANDEL, E. Princípios de Neurosciências 5ª ed. Artmed, LENT, R. Cem Bilhões de Neurônios Conceitos Fundamentais de Neurosciências. Atheneu, MOYES, C.D., SCHULTE, P.M. Princípios de Fisiologia animal. 2ª ed. Artmed, PURVES, D., E COLS. Neurosciências. 4 ed. Artmed SILVERTHORN, D.U. Fisiologia Humana. Uma Abordagem Integrada. 2 ed. Manole