Fotorrecepção não-formadora-de-imagens e Ritmos Circadianos
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- Marco Antônio Martini Carreira
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1 Fotorrecepção não-formadora-de-imagens e Ritmos Circadianos NIOO-KNAW/Kamiel Spoelstra (NIOO-KNAW/Kamiel Spoelstra) Prof. Gisele A. Oda
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3 Ritmo Diário Ritmo Circadiano: endógeno (Fuller, Sulzman, Moore-Ede, 1979) Regime de iluminação: CE 12:12
4 SINCRONIZAÇÃO HUMANA
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6
7 1 pulso de luz por dia, sempre no mesmo horário, sincroniza o oscilador circadiano! (Pittendrigh and Daan, 1976)
8 SINCRONIZAÇÃO PARA PERÍODOS DIFERENTES DE 24H (Pittendrigh and Daan, 1976)
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10 Ciclo Claro/escuro T=24h Ritmo Diário T=24h Condição constante Ritmo circadiano τ ~ 24h Oscilador Circadiano τ ~ 24h Livre-curso Ciclo Claro/escuro T=24h Ritmo Diário T=24h T=24h sincronizado
11 Oscilador Circadiano Ciclo Claro/escuro T=24h Ritmo Diário T=24h PERÍODO τ E FASE ɸ
12 BASES ANATÔMICAS DO SISTEMA CIRCADIANO
13 1968: 1º Oscilador Circadiano identificado anatomicamente: Lobos óticos da barata (Roberts, 1965)
14 1968: identificação dos osciladores circadianos nos lobos óticos da barata
15 O que são lobos óticos de insetos? Olho composto (Ito et al, Neuron 2014)
16 1968: 1º Oscilador Circadiano identificado anatomicamente: lobos óticos da barata (Brady, 1969)
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18 Oscilador Circadiano Ciclo Claro/escuro T=24h aferência eferência Ritmo Diário T=24h Arrítmico
19 Oscilador Circadiano Ciclo Claro/escuro T=24h aferência eferência Ritmo Diário T=24h Livre-Curso
20 Oscilador Circadiano Ciclo Claro/escuro T=24h aferência eferência Ritmo Diário T=24h Arrítmico
21 Oscilador Circadiano Ciclo Claro/escuro T=24h aferência eferência Ritmo Diário T=24h Arrítmico Arrítmico
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23
24 Transferência do horário mas não do padrão de movimento de emergência! H cecropia 1hour A pernyi (Truman & Riddiford, 1970)
25 Vertebrados
26 CURT RICHTER (Schulkin, 2005)
27 Curt Richter,
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30 1972 Núcleos Supraquiasmáticos lesão Trato retinohipotalâmico Traçamento nervoso
31 Hipotálamo formado por vários núcleos nucleus
32 Sistema Nervoso Periférico: 1- Conjunto de corpos celulares: GÂNGLIOS 2- Conjunto de axônios: NERVOS Sistema Nervoso Central: 1- Conjunto de corpos celulares com função comum: CENTRO 2- Centro com organização anatômica delineada: NÚCLEO 3- Conjunto de axônios com origens e destinações comuns: TRATO 4- Tratos na medula: COLUNA
33 Trato retinohipotalâmico Núcleos Supraquiasmáticos
34 (Swanson)
35 Glândula Pineal em ave Michael Menaker
36
37
38 pinealectomia
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41 (Moore-Ede et al., 1984)
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43 Oscilador Circadiano de Vertebrados
44 Glândula Pineal em Mamíferos: não é oscilador (Swanson)
45 Oscilador Circadiano de Vertebrados
46 Oscilações em cada Neurônio dos núcleos supraquiasmáticos (Welsh et al, 1995)
47 Oscilador circadiano: exclusivo do Sistema Nervoso?
48 Osciladores circadianos: essencialmente no sistema nervoso? (Herzog, 2007)
49 RITMOS EM PLANTAS RITMOS EM ORGANISMOS UNICELULARES (
50 Proteína do Relógio : concentração varia de forma circadiana (Yamaguchi, 2008)
51 Oscilador Circadiano Ciclo CE T=24h AFERÊNCIA eferência Ritmo Diário T=24h
52 Organismos unicelulares: Claro/escuro percebido diretamente (
53 Exercício
54 LUZ VISÃO SINCRONIZAÇÃO OSCILADOR CIRCADIANO com dia/noite ambiental SEPARAÇÃO ANATÔMICA?
55 Terceiro Olho (Adkins, 1961) Fotorrecepção Não-Retiniana, Não-Formadora-de-Imagens
56 Diferentes localizações da Glândula Pineal Fotossensível
57 Diferentes sensibilidades à luz nos Pinealócitos
58 FOTORRECEPÇÃO EXTRA-RETINIANA
59 Mamíferos: fotorrecepção exclusivamente retiniana
60 AFERÊNCIAS CE Fotorreceptores Extra-retinianos CE retina
61 Rato-toupeira-cego blind mole rat (Spalax ehrenbergi)
62 Visão:cegos Sincronização intacta
63 LUZ VISÃO SINCRONIZAÇÃO OSCILADOR CIRCADIANO com dia/noite ambiental
64 Abolição cirúrgica dos olhos: perda de sincronização por claro/escuro
65 (Martini, 2001)
66 OLHOS Vertebrados Abolição cirúrgica dos olhos: perda de sincronização por claro/escuro 1- Camundongos cegos, com mutações genéticas naturais, com degeneração da retina (perda total de bastonetes, alguns cones funcionais):
67 Persistência da sincronização!!!
68 Desenvolvimento de uma linhagem de camundongos transgênicos com ausência total de cones e bastonetes:
69 Persistência da sincronização!!! Busca pelos novos fotorreceptores, dedicados à sincronização do oscilador circadiano, em mamíferos
70 (Martini, 2001)
71 Investigação de pigmentos expressos em fotorreceptores extra-retinianos, em outros grupos vertebrados (Foto Patrizia Corsaro) Jan van der Voort Cultura de células pigmentares dérmicas in vitro: mudança de cor em resposta à luz. Melanopsina: presente em células da derme de Xenopus laevis.
72 (Martini, 2001) Expressão de homólogo da melanopsina de Xenopus em células ganglionares (1%) da retina de mamíferos, que se projetavam aos NSQs.
73 (Panda et al, 2003)
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75 LUZ VISÃO SINCRONIZAÇÃO RELÓGIO CIRCADIANO Transdução por cones e bastonetes Células ganglionares do sistema visual enviam mapeamento da posição espacial precisa da fonte de luz ao córtex visual (Martini, 2001) Células ganglionares intrinsecamente fotossensíveis estão distribuídas aleatoriamente na retina e enviam projeções aleatórias aos NSQs. Apresentam longos dendritos com melanopsina, formando redes de captação da luz, diferente dos cones e bastonetes com captação bem delimitada no espaço.
76 LUZ Visão Sincronização Relógio Circadiano Constrição da pupila Humor e atenção
77 O 2, CO 2 Claro/Escuro 24h ( (
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