Fotorrecepção não-formadora-de-imagens e Ritmos Circadianos NIOO-KNAW/Kamiel Spoelstra (NIOO-KNAW/Kamiel Spoelstra) 2017- Prof. Gisele A. Oda
Ritmo Diário Ritmo Circadiano: endógeno (Fuller, Sulzman, Moore-Ede, 1979) Regime de iluminação: CE 12:12
SINCRONIZAÇÃO HUMANA
1 pulso de luz por dia, sempre no mesmo horário, sincroniza o oscilador circadiano! (Pittendrigh and Daan, 1976)
SINCRONIZAÇÃO PARA PERÍODOS DIFERENTES DE 24H (Pittendrigh and Daan, 1976)
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
Oscilador Circadiano Ciclo Claro/escuro T=24h Ritmo Diário T=24h PERÍODO τ E FASE ɸ
BASES ANATÔMICAS DO SISTEMA CIRCADIANO
1968: 1º Oscilador Circadiano identificado anatomicamente: Lobos óticos da barata http://www.walkerpestmanagement.com (Roberts, 1965)
1968: identificação dos osciladores circadianos nos lobos óticos da barata
O que são lobos óticos de insetos? Olho composto (Ito et al, Neuron 2014)
1968: 1º Oscilador Circadiano identificado anatomicamente: lobos óticos da barata (Brady, 1969)
Oscilador Circadiano Ciclo Claro/escuro T=24h aferência eferência Ritmo Diário T=24h Arrítmico
Oscilador Circadiano Ciclo Claro/escuro T=24h aferência eferência Ritmo Diário T=24h Livre-Curso
Oscilador Circadiano Ciclo Claro/escuro T=24h aferência eferência Ritmo Diário T=24h Arrítmico
Oscilador Circadiano Ciclo Claro/escuro T=24h aferência eferência Ritmo Diário T=24h Arrítmico Arrítmico
http://www.earthlife.net/insects Transferência do horário mas não do padrão de movimento de emergência! H cecropia 1hour A pernyi (Truman & Riddiford, 1970)
Vertebrados
CURT RICHTER (Schulkin, 2005)
Curt Richter, 1927 1927
1972 Núcleos Supraquiasmáticos lesão Trato retinohipotalâmico Traçamento nervoso
Hipotálamo formado por vários núcleos nucleus http://bhavanajagat.com/tag/hypothalamus/
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
Trato retinohipotalâmico Núcleos Supraquiasmáticos
(Swanson)
Glândula Pineal em ave Michael Menaker
pinealectomia
(Moore-Ede et al., 1984)
Oscilador Circadiano de Vertebrados
Glândula Pineal em Mamíferos: não é oscilador (Swanson)
Oscilador Circadiano de Vertebrados
Oscilações em cada Neurônio dos núcleos supraquiasmáticos (Welsh et al, 1995)
Oscilador circadiano: exclusivo do Sistema Nervoso? http://animatlab.com
Osciladores circadianos: essencialmente no sistema nervoso? (Herzog, 2007)
http://animatlab.com RITMOS EM PLANTAS RITMOS EM ORGANISMOS UNICELULARES (www.fcps.edu)
Proteína do Relógio : concentração varia de forma circadiana (Yamaguchi, 2008)
Oscilador Circadiano Ciclo CE T=24h AFERÊNCIA eferência Ritmo Diário T=24h
Organismos unicelulares: Claro/escuro percebido diretamente (www.fcps.edu)
Exercício
LUZ VISÃO SINCRONIZAÇÃO OSCILADOR CIRCADIANO com dia/noite ambiental SEPARAÇÃO ANATÔMICA?
Terceiro Olho (Adkins, 1961) Fotorrecepção Não-Retiniana, Não-Formadora-de-Imagens
Diferentes localizações da Glândula Pineal Fotossensível
Diferentes sensibilidades à luz nos Pinealócitos
FOTORRECEPÇÃO EXTRA-RETINIANA
Mamíferos: fotorrecepção exclusivamente retiniana
AFERÊNCIAS CE Fotorreceptores Extra-retinianos CE retina
Rato-toupeira-cego blind mole rat (Spalax ehrenbergi)
Visão:cegos Sincronização intacta
LUZ VISÃO SINCRONIZAÇÃO OSCILADOR CIRCADIANO com dia/noite ambiental
Abolição cirúrgica dos olhos: perda de sincronização por claro/escuro
(Martini, 2001)
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):
Persistência da sincronização!!!
Desenvolvimento de uma linhagem de camundongos transgênicos com ausência total de cones e bastonetes:
Persistência da sincronização!!! Busca pelos novos fotorreceptores, dedicados à sincronização do oscilador circadiano, em mamíferos
(Martini, 2001)
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.
(Martini, 2001) Expressão de homólogo da melanopsina de Xenopus em células ganglionares (1%) da retina de mamíferos, que se projetavam aos NSQs.
(Panda et al, 2003)
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.
LUZ Visão Sincronização Relógio Circadiano Constrição da pupila Humor e atenção
O 2, CO 2 Claro/Escuro 24h (www.fcps.edu) (www.aulete.com.br) www.ocw.unican.es
http://www.renalgenes.org/zebrafish.html