Neurofisiologia: Neurônios, Células Gliais e Transmissão Nervosa

Classificação Funcional dos Neurônios

1. Neurônios Aferentes

   • Conduzem informações dos tecidos para o SNC (Sistema Nervoso Central).
   • Receptores terminais: respondem a alterações físicas ou químicas, gerando sinais elétricos no neurônio.

2. Neurônios Eferentes

   • Conduzem informações do SNC para as células efetoras (células musculares, glandulares, outros neurônios).

3. Interneurônios

   • Conectam neurônios dentro do SNC.
   • Exemplo: Conectam neurônios aferentes que entram no SNC.

Estrutura do Neurônio

• Dendritos

  • Projeções arborizadas do corpo celular.
  • Recebem a maioria dos impulsos dos outros neurônios.
  • A arborização aumenta a área de superfície, permitindo receber sinais de muitos outros neurônios.

• Corpo Celular

  Composto por:

  • Membrana celular
  • Núcleo
  • Ribossomos: responsáveis pela síntese proteica.

• Axônio (Fibras Nervosas)

  • Prolongamentos que se estendem do corpo celular e conduzem os impulsos.
  • Comprimento: de milímetros até 1 metro.
  • Segmento inicial: porção que se projeta do corpo celular.
  • Terminal axônico: porção final do axônio, responsável pela liberação de neurotransmissores em contato com o líquido extracelular.

• Bainha de Mielina

  • Cobre grande parte dos axônios.
  • Formada por 20 a 200 camadas de membrana plasmática que envolvem o axônio.
  • Células de Schwann: revestem os axônios do SNP (Sistema Nervoso Periférico).
  • Nós de Ranvier: locais onde a bainha de mielina é interrompida (essenciais para a condução saltatória).

Células Gliais (Neuroglia)

• Astrócitos

  • Regulam a composição do LEC (Líquido Extracelular), incluindo a remoção dos íons K+ e de neurotransmissores (NT) nas proximidades das sinapses.
  • Barreira Hematoencefálica: formam uma barreira em torno dos capilares cerebrais, evitando o ingresso de toxinas e outras substâncias no SNC.
  • Regulam o metabolismo: fornecem glicose e retiram NH3 (amônia).

• Células Ependimais ou Epêndima

  • Epitélio que reveste os ventrículos e o canal central da medula espinhal.
  • Dispostas em uma camada única, com formato cuboide-colunar.
  • Unidas à pia-máter e aos capilares nos ventrículos laterais, 3º e 4º, formando o plexo coroide, responsável pela produção do liquor (líquido cefalorraquidiano).

• Micróglia

  • Macrófagos residentes no SNC (células de defesa do SN).
  • Em caso de lesões: proliferação, aumento de tamanho e propriedades fagocíticas.

• Oligodendrócitos

  • Célula glial que forma a mielina no SNC.

Transmissão de Informações e Potencial de Ação

Junções Sinápticas e Estado de Repouso

• O impulso elétrico é gerado após a ativação de receptores sensoriais.
• Estado de Repouso: O neurônio não está estimulado. As membranas celulares estão eletricamente polarizadas.

Fases do Potencial de Ação

• Despolarização

  • Estímulo através de receptores sensoriais abre canais de Na+.
  • Passagem do Na+ para o meio intracelular (influxo).
  • As cargas intracelulares ficam positivas devido ao influxo de Na+.

• Repolarização

  • Canais de Na+ se fecham à medida que os canais de K+ se abrem.
  • K+ difunde-se para fora da célula (efluxo).
  • Canais de K+ se fecham à medida que há um retorno de carga negativa no interior da célula.
  • O Estado de Repouso é restabelecido ao final da repolarização (ação da bomba de Na+-K+ para regularizar os íons).

Condução do Potencial de Ação

• Impulso Limiar

  Estímulo suficiente para que haja despolarização com força uniforme.

• Princípio do Tudo ou Nada

  O neurônio despolariza ou não; não existem despolarizações parciais.

Axônios Mielinizados e Não Mielinizados

• A onda de despolarização em axônios não mielinizados torna o impulso nervoso muito lento.
• A camada de mielina serve como um isolante para o impulso nervoso.
• Nós de Ranvier: locais onde ocorre a despolarização.
• Condução Saltatória: A onda de despolarização "pula" de nódulo a nódulo, acelerando a transmissão.

Sinapse e Tipos de Transmissão

Sinapse: Junção entre dois neurônios ou entre um neurônio e uma célula-alvo.

Tipos de Sinapses

• Sinapse Elétrica

  • Transmissão do Potencial de Ação (PA) através de junções comunicantes.
  • Mediante canais para a passagem de íons e pequenas moléculas.
  • Rara no organismo (comum em células da musculatura cardíaca e lisa).

• Sinapse Química

  • Envolve: Membrana pré-sináptica (com vesículas sinápticas), Fenda sináptica e Membrana pós-sináptica.

Liberação de Neurotransmissores (NT)

• Os NT são armazenados nas vesículas pré-sinápticas.
• A liberação é dependente da chegada de um PA na membrana axonal.
• O PA abre canais de Ca++ dependentes de voltagem na membrana pré-sináptica.
• O Influxo de Ca++ é necessário para iniciar a exocitose (ligação com a calmodulina).

Ativação da Célula Pós-Sináptica

1. Liberação de NT através da fenda sináptica.
2. NT ligam-se a receptores da membrana pós-sináptica (Sistema chave-fechadura).
3. Abertura de canais iônicos (canais dependentes de ligantes).

• Abertura de canais de Na+: Despolarização (PPSE - Potencial Pós-Sináptico Excitatório).
• Abertura de canais de Cl-: Hiperpolarização (PPSI - Potencial Pós-Sináptico Inibitório).

Regulação e Classificação dos Mediadores Químicos

Regulação dos Neurotransmissores

A permanência do NT na fenda sináptica ou ligado ao receptor pós-sináptico pode causar excitação ou inibição contínua da célula pós-sináptica.

A regulação ocorre mediante:

• Regulação pré-sináptica.
• Degradação Enzimática: Exemplo: hidrólise da Acetilcolina (ACh) pela Acetilcolinesterase.
• Recaptura: Exemplo: Norepinefrina (NE), transportador sensível à cocaína.
• Difusão: Exemplo: NE.

Neurotransmissores (NT) vs. Neuromoduladores (NM)

• Neurotransmissores

  • Influenciam diretamente os canais iônicos da membrana.
  • Promovem ativação ou inibição da membrana pós-sináptica.
  • Mecanismos rápidos (milissegundos): comunicação rápida.

• Neuromoduladores

  • Modificam processos metabólicos dos neurônios.
  • Modulação dependente de segundos mensageiros (ex: proteína G).
  • Causam alterações lentas (atividade enzimática, transcrição de DNA, síntese proteica).
  • Associados a eventos lentos: aprendizagem, desenvolvimento, estados motivacionais, atividades motoras ou sensoriais.

Receptores Neurais

Receptores são proteínas ou complexos de subunidades proteicas com um local de ligação externa para um ligante.

• Receptores Ionotrópicos

  • Induzem uma alteração rápida e direta na permeabilidade iônica da membrana.
  • Causam alteração direta no potencial de membrana.
  • Exemplos: Receptor nicotínico para acetilcolina, Receptor GABA, Receptor NMDA para glutamato.

• Receptores Metabotrópicos

  • Produzem uma alteração indireta e lenta na resposta biológica da célula.
  • Provocam alterações funcionais e biológicas.
  • Podem alterar o potencial de membrana celular.
  • Acoplados à Proteína G: Localizadas na porção interna da membrana neuronal.

Mecanismos Enzimáticos Associados

• Atividade Intrínseca de Guanililciclase

  Associados aos receptores dos neuropeptídeos. A ligação do peptídeo altera a configuração do receptor, ativando o local enzimático para a guanililciclase, que converte trifosfato de guanosina (GTP) em monofosfato de guanosina cíclico (GMPc). O GMPc age como segundo mensageiro em reações fisiológicas dos neurônios.

• Atividade Intrínseca da Tirosinocinase

  Semelhante aos receptores ligados à guanililciclase. Hormônios (ex: GH) ativam esses receptores, resultando na ativação do local enzimático para a Tirosinocinase e subsequente fosforilação da molécula de tirosina.

Neurotransmissores Específicos

• Acetilcolina (ACh)

  • Principal neurotransmissor do SNP, junções neuromusculares e encéfalo.
  • Fibras colinérgicas: fibras que liberam ACh.
  • Sintetizada a partir da colina e da acetil-coenzima A no citoplasma das terminações sinápticas.
  • Acetilcolinesterase (AChE): hidrolisa a ACh na fenda sináptica, liberando colina e acetato. A colina é reciclada no terminal axônico pré-sináptico.
  • Receptores:
    • Nicotínicos: Canais catiônicos controlados por ligantes (aumentam a permeabilidade celular para íons).
    • Muscarínicos: Divididos em 5 subgrupos (M1 ao M5).

• Aminas Biogênicas

  • Sintetizadas a partir de aminoácidos (AA).
  • Incluem: Dopamina, Norepinefrina (Noradrenalina), Histamina e Serotonina.
  • Catecolaminas: Dopamina e Norepinefrina. São formadas a partir do AA tirosina.

• Catecolaminas (Dopamina e Norepinefrina)

  • Armazenamento: Vesículas granulosas, em alta concentração nas terminações dos neurônios adrenérgicos.
  • Liberação: Através da propagação do impulso nervoso (Ca++ necessário para exocitose).
  • Degradação: Retornam ao terminal axônico ou são hidrolisadas pela Monoamino Oxidase (MAO). (Inibidores da MAO são usados no tratamento de depressão e ansiedade).
  • Receptores: α-adrenérgicos, β-adrenérgicos e Dopaminérgicos (D1 a D5).
  • Controlam funções cognitivas (luta/fuga, sono-vigília, agressividade) e a liberação de hormônios hipofisários.

• Serotonina (5-HT)

  • Denominada 5-hidroxitriptamina.
  • Produzida a partir do triptofano (AA essencial). Atua como neuromodulador.
  • Controla atividades musculares (efeito excitatório) e sensações (efeito inibitório).
  • Regula apetite, comportamento reprodutivo, emocional, humor e ansiedade.

• Glutamato

  • Aminoácido sintetizado no SNC a partir de glicose.
  • Principal neurotransmissor excitatório cerebral.
  • Participa de conexões com o sistema límbico.
  • Modula processos relacionados ao aprendizado e à memória.

• Ácido Gama-Aminobutírico (GABA)

  • Principal neurotransmissor inibitório do SNC.
  • Neurônios GABAérgicos modulam a atividade no circuito neural.
  • Receptores ionotrópicos: aumentam o fluxo de Cl- para dentro da célula, causando hiperpolarização da membrana pós-sináptica (PPSI).
  • Barbitúricos e benzodiazepínicos: ligam-se a receptores do GABA, diminuindo a ansiedade, protegendo contra crises convulsivas e induzindo ao sono.

• Neuropeptídeos

  • Compostos de dois ou mais aminoácidos, unidos por ligações peptídicas.
  • Produzidos no corpo celular e nos dendritos dos neurônios.
  • Ação desses neuromoduladores é de longa duração.
  • Exemplos de Opióides Endógenos: β-endorfinas, Dinorfinas, Encefalinas.

Composição do Sistema Nervoso Central (SNC)

• Substância Cinzenta

  • Composta por corpos celulares neuronais, prolongamentos e contatos sinápticos.
  • Localização: Externa no encéfalo.

• Substância Branca

  • Composta por axônios mielinizados.
  • Localização: Interna no encéfalo.

Organização da Medula Espinhal

• Externa: Substância Branca.
• Interna: Substância Cinzenta.

Sistema Nervoso Periférico (SNP)

Dividido em dois grandes sistemas:

1. Sistema Nervoso Somático (SNS)
2. Sistema Nervoso Autônomo ou Vegetativo (SNA)

Sistema Nervoso Somático (SNS)

• Comanda os músculos esqueléticos (locomoção, movimentos corporais e respiração).
• Recebe informações de receptores sensoriais somáticos (táteis, auditivos, visuais, do paladar e olfato).

Comunicação do SNS com o SNC

• Nervos Cranianos

  • 12 pares de nervos.
  • Funções sensoriais, motoras ou mistas.
  • O Nervo Vago (X) possui função tanto somática quanto autônoma.

• Nervos Espinhais

  • 31 pares de nervos (aproximadamente 1 par de nervos por vértebra ao longo da coluna espinhal).
  • Contêm fibras nervosas que são axônios de neurônios aferentes, eferentes ou de ambos.
  • Incluem nervos somáticos sensoriais e motores.

Sistema Nervoso Autônomo (SNA)

Realiza a inervação de outros tecidos, exceto os músculos esqueléticos (ex: paredes do TGI).

Estrutura do SNA

Composto por dois neurônios que conectam o SNC e as células efetoras:

• Corpo celular no SNC (Fibras Pré-Ganglionares).
• Gânglio Autonômico (Fibras Pós-Ganglionares).

Divisões e Localização

• Fibras Simpáticas: Deixam o SNC na região toracolombar.
• Fibras Parassimpáticas: Deixam o SNC na região craniossacral.

Neurotransmissores do SNA

• Fibras Pré-Ganglionares (Simpáticas e Parassimpáticas): Acetilcolina (ACh).
• Fibras Pós-Ganglionares Parassimpáticas: Acetilcolina (ACh).
• Fibras Pós-Ganglionares Simpáticas: Noradrenalina (NE).

Funções do SNA

• Sistema Simpático

  • Resposta a condições de estresse físico ou psicológico (Resposta Fuga-Luta).
  • Exemplo de resposta: Aumento da Frequência Cardíaca (FC).

• Sistema Parassimpático

  • Resposta relacionada ao repouso ou restauração (Repouso e Digestão).
  • Antagoniza uma parte dos efeitos do SNA simpático.

Reflexos e o Arco Reflexo

Reflexos são respostas automáticas rápidas a estímulos. Protegem o organismo e mantêm a homeostase. Podem ser somáticos ou autonômicos.

Componentes do Arco Reflexo

1. Receptor Sensorial: Detecta uma alteração interna ou externa.
2. Transmissão: A informação é transmitida a um interneurônio da medula espinhal (ou diretamente ao neurônio motor).
3. Resposta Integrada: A resposta é enviada ao órgão efetor pela medula espinhal ou tronco encefálico.

Reflexo do Estiramento

• É um reflexo monossináptico (somente 1 neurônio sensorial e 1 neurônio motor, sem a necessidade de interneurônios).
• Fuso Muscular: Atua como receptor sensorial.
• O estiramento muscular estira o fuso muscular, gerando um PA que estimula o neurônio motor, resultando na contração muscular.