Neuroanatomia

CÉLULAS NERVOSAS E CONDUÇÃO DO IMPULSO NERVOSO

• CÉLULAS DO SISTEMA NERVOSO

No sistema nervoso encontramos os neurônios e as células da glia (ou neuró-glia). Enquanto a função do neurônio é receber, transmitir e processar estímulos nervosos, as células da glia são essenciais para garantir um microambiente neural adequado. Neurônios São as células chave para a complexa funcionalidade do sistema nervoso. Após o período embrionário, não há formação de novos neurônios, com exceção dos neurônios do bulbo olfatório e no hipocampo. Inclusive, essas regiões são in-tensamente estudadas, em especial o bulbo olfatório pelo fácil acesso, em bus-ca de melhor entendimento do processo de proliferação neuronal. Esse conhe-cimento tem potencial de mudar toda a abordagem de pacientes com doenças neurológicas, oferecendo a eles tratamentos eficazes, modificadores do curso da doença.

Patrick J. Lynch, 2006.

À direita, temos uma representação em vista inferor e anterior do encéfalo com os dois hipo-campos em destaque, localizados no interior do lobo temporal. À esquerda, em corte sagital,

observe o bulbo olfatório, localizado logo abaixo do lobo frontal do cérebro, recebendo as fibras nervosas do nervo olfatório, oriundas da cavidade nasal. Essas regiões são as únicas do sistema nervoso onde há proliferação neuronal após o nascimento. Imagens licenciadas sobre Creative

Commons via Wikimedia Commons. Os neurônios possuem três regiões: corpo celular, dendrito e axônio.

Representação de um neurônio mielinizado. Observe o corpo celular (cell body) em verde con-tendo o núcleo (nucleus), dendritos (dendrite) e axônio (axon). A bainha de mielina (myelin she-

ath)formada pelas células de Schwann (schwann cell) com os nódulos de Ranvier (nodes of Ranvier), que serão abordados neste ebook. Imagem de NickGorton commonswiki, 2005.

1) O corpo celular é o centro trófico do neurônio responsável por nutrir e ga-rantir a integridade da célula nervosa. Apresenta núcleo vesiculoso e nucléolos evidentes, com diversas organelas, com destaque para os corpúsculos de Nissl: diversos pontos basófilos à histologia, formados por retículos endoplasmáticos rugosos e ribossomos, logo, responsáveis pela produção de diversas proteínas neuronais. Os neurônios diferem-se das demais células por possuírem neurofi-lamentos na constituição do esqueleto do corpo celular. O corpo celular pode ter formato e tamanho diferente a depender da especiali-zação e localização do neurônio no sistema nervoso. Por exemplo: 1.1. Células de Purkinje (cerebelo): formato piriforme. 1.2. Neurônios do córtex cerebral: formato estrelado. 1.3. Neurônios sensitivos nos gânglios sensitivos dos nervos espinais: formato esferoidal.

Da direita para a esquerda, neurônio de corpo celular em formato: piriforme, esferoidal e estre-

lado. Imagem de Miguel Iglesias, 2015, licenciada sob Creative commons via Wikimedia Commons.

2) Os dendritos são prolongamentos neuronais curtos e ramificados, especiali-zados em receber estímulos nervosos e conduzi-los em direção ao corpo celu-lar do neurônio a partir da alteração do potencial de membrana plasmática. Na porção inicial dos dendritos existem as espinhas dendríticas, estruturas glo-bosas que se comunicam com 1 a 2 axônios cada uma, formando sinapses axodendríticas. Com a presença das espinhas dentríticas há um aumento do número de sinapses possíveis, tornando mais complexo o processamento de estímulos, o que parece estar intimamente relacionado à memória e à aprendi-zagem. 3) O axônio é a projeção do neurônio originada a partir da região do cone de implantação. É responsável por enviar o estímulo nervoso tanto para outros neurônios, através da sinapse axodendrítica, quanto para músculos e glândulas que irão, respectivamente, contrair e secretar. Axônios de neurônios do hipotá-lamo têm função diferenciada, pois eles são capazes de secretar algumas subs-tâncias neuronais e, por isso, são chamados neurônios neurossecretores, es-senciais para garantir o funcionamento adequado da hipófise.

A partir da disposição dos dendritos e do axônio em relação ao corpo celular, podemos classificar os neurônios em três grupos: 1) Neurônios unipolares Possuem um corpo celular e um axônio. 2) Neurônios multipolares Vários dendritos próximos ao corpo celular e um axônio. Ex. neurônios do cór-tex cerebral. 3) Neurônios bipolares Dois prolongamentos deixam o corpo celular, sendo um dendrito e um axônio. Ex. frequentes em estruturas sensoriais, como retina e mucosa olfatória. 4) Neurônios pseudounipolares Um prolongamento deixa o corpo celular e dele surgem dois prolongamentos em direções opostas: prolongamento periférico com receptores sensitivos e um prolongamento central que segue para o sistema nervoso central. Ambos os prolongamentos têm estrutura axonal, mas o prolongamento periférico é capaz de gerar potencial de ação, logo, é funcionalmente um dendrito. Ex. neurônios sensitivos dos gânglios das raízes dorsais (posteriores) dos nervos espinais.

Representação de neurônio unipolar (unipolar neuron), neurônio multipolar (multipolar neuron), neurônio bipolar (bipolar neuron) e neurônio pseudounipolar (pseudounipolar neuron). Imagem

de CNX OpenStax, 2016, licenciada sob Creative commons, via Wikimedia Communs.

• CONDUÇÃO DO ESTÍMULO NERVOSO

Em condições de repouso, há acúmulo de íons potássio (K+) no meio intracelular do neurônio e maior quantidade de íons sódio (Na+) e de íons cloreto (Cl–) no meio extracelular. Essa condição cria uma diferença de carga elétrica entre os dois meios que chamamos de potencial de membrana em repouso, medido entre -60 mV e -70 mV, em que o meio intracelular é mais negativo, em relação ao meio extracelular. A detecção de estímulos pelos dendritos induz a abertura de canais iônicos es-pecíficos podendo, a depender do íon que está entrando na célula, aumentar ou diminuir o potencial de membrana. Quando gera diminuição (ex. -100 mV) há hiperpolarização da membrana e caracterizamos esse estímulo como inibitório, ou seja, que não induz o estímulo nervoso. Quando um estímulo leva a entrada de íons que aumentam o potencial de membrana (Ex. +40 mV) chamamos de despolarização, capaz de conduzir o impulso. Durante a despolarização, quando o somatório dos potenciais de membrana gerados por cada receptor ativo alcança um valor limiar, geralmente por volta de -55 mV, a zona de disparo (ou zona de gatilho) localizada no cone de im-

plantação é sensibilizada e determina a abertura instantânea e em cadeia de diversos canais locais de Na+ , que transportam o íon sódio para o meio intrace-lular, despolarizando rapidamente o meio intracelular e marcando o início do potencial de ação, com despolarização de membrana de alta amplitude, que pode chegar à +110 mV, conduzindo o estimulo ao longo do axônio. É importante ressaltar que, assim que há sensibilização da zona de disparo, a transmissão já não pode mais ser impedida e o impulso nervoso percorre o axônio mantendo a mesma amplitude, ou seja, o potencial de ação é um even-to tudo-ou-nada. No axônio, a amplitude da despolarização é mantida por abertura de canais sensíveis à voltagem de Na+ que transportam esse íon para o meio intracelular, despolarizando os segmentos de membrana consecutivos. A repolarização da membrana acontece em seguida, em cadeia, com saída de íons K+ para o meio extracelular por meio de canais de abertura lenta e, posteri-ormente, pelas bombas de Sódio/Potássio (Na+/ K+), que reequilibraram as car-gas iônicas do repouso ao transportarem íons K+ para o meio intracelular e, ao mesmo tempo, retirar íons Na+ do meio intracelular transportando-os para o meio extracelular. Os neurotransmissores são exemplos de substâncias capazes de sensibilizar os dendritos gerando tanto resposta de hiperpolarização quanto de despolariza-ção neuronal.

Imagem de CNX OpenStax, 2006, via Wikimedia Commons.

1. Em resposta a um sinal, o cone de implantação torna-se despolarizado. 2. A despolarização se espalha pelo axônio. Enquanto isso, a primeira parte da membra-

na repolariza. Como os canais de Na+ são inativados e os canais K+ adicionais foram abertos, a membrana não pode despolarizar novamente.

3. O potencial de ação continua a percorrer o axônio.

Hiperpolarização Despolarização

Potencial de membrana < -60 mV

Entrada de íons Cl- intracelular

Não ativa zona de disparo

Resposta inibitória = sem impulso nervoso

Potencial de membrana > limiar de despolarização

Entrada de íons Na+ intracelular

Ativa zona de disparo

Resposta excitatória = impulso nervoso

Gera resposta em outro neurônio, músculo ou glândula

• FLUXO AXOPLASMÁTICO

No interior do neurônio há um fluxo de substâncias solúveis e organelas entre o corpo celular e o axônio, chamado de fluxo axoplasmático. 1) Fluxo axoplasmático anterógrado Do corpo celular em direção ao axônio. Dentre outras funções, garante nutrição axonal.

2) Fluxo axoplasmático retrógrado Do axônio em direção ao corpo celular. Dentre suas funções, permite a recicla-gem de organelas vindas do axônio e transporta fatores neurotróficos do meio extracelular, endocitados pelo axônio, para o corpo celular neuronal. Também participa da fisiopatologia de algumas doenças, como a raiva. Através da mordida de cachorro (entre outros animais que podem estar infectados), ocorre a introdução do vírus da raiva no corpo humano, que pode ser endocita-do na porção superficial dos neurônios do sistema nervoso periférico e, assim, alcançar o sistema nervoso central, ascendendo por meio do fluxo axoplasmáti-co retrógrado. Essa doença cursa com alterações cognitivas e comportamentais graves, sem tratamento eficaz, de modo que a prevenção, a partir da vacinação de animais domésticos é uma das principais medidas preventivas.

• SINAPSES

Sinapse é a forma de comunicação entre os neurônios e entre neurônios e célu-las efetuadoras (glândulas e músculos). Para diferenciá-las, a sinapse entre neurônio e célula efetora é chamada de junção neuroefetuadora. Podem ser elétricas ou químicas.

1) Sinapses elétricas Raras, apenas entre interneurônios. O impulso é transmitido por passagem dos íons despolarizantes diretamente de um neurônio ao outro, por meio de junções de membrana plasmática entre os dois neurônios envolvidos. Dessa forma, a transmissão de sinais pode ocorrer nos dois sentidos. É uma sinapse veloz, sempre excitatória, importante, por exemplo, para garantir disparo rápido e sin-crônico de grupos de neurônios, como aqueles que controlam os movimentos ventilatórios da respiração.

2) Sinapses químicas Maioria das sinapses. É a comunicação em que o estímulo para despolarização

ocorre por meio de liberação de substâncias no ambiente extracelular, seja na fenda sináptica, quando o receptor é outro neurônio, ou na junção neuroefetua-dora, quando o receptor é músculo ou glândula. Essas substâncias são os neu-rotransmissores, dentre eles, acetilcolina, ácido gama amino-butírico (GABA), e as aminas como: histamina, noradrenalina, adrenalina, serotonina, dopamina. Os neurotransmissores podem ter efeito excitatório ou inibitório a depender da resposta dos receptores presentes, variando entre diferentes regiões do siste-ma nervoso. A título de generalização, a acetilcolina é importante neurotrans-missor excitatório e o GABA é o principal neurotransmissor inibitório.

A sinapse química é mais lenta em relação à elétrica, mas permite modulação da atividade neuronal, ou seja, permite que exista hiperpolarização ou despola-rização. A comunicação é polarizada, ou seja, a mensagem segue apenas uma direção: sai do neurônio pré-sináptico a partir do neurotransmissor e cria res-posta no neurônio pós-sináptico ou no órgão efetor.

As sinapses químicas podem ser axodrendríticas em que o dendrito é a porção que recebe a mensagem no neurônio pós-sináptico como no exemplo acima, mas elas também podem acontecer diretamente no corpo celular (axossomáti-cas) ou gerarem resposta no axônio pós-sináptico (axoaxônicas).

As junções neuroefetuadoras musculares, também chamadas de junções neu-romusculares, acontecem na placa motora, uma fenda sináptica complexa, es-pecializada para o melhor funcionamento muscular, e o neurotransmissor en-volvido é a acetilcolina. As junções neuroefetuadoras de vísceras são mais sim-ples e, por isso, não há placa motora.

Junção neuromuscular é a junção entre a parte terminal do axônio motor com a placa motora , que é a região da membrana plasmática da fibra muscular que envolve o terminal do axônio e

recebe o estimulo nervoso de modo direcionado. Na junção neuromuscular o neurotransmissor utilizado é a acetilcolina, com resposta excitatória, de ativação muscular. Imagem de Jim Davis de Oliveira, 2002, licenciada sob domínio público via Wikimedia Com-

mons.

A exocitose de neurotransmissores na sinapse química ocorre da seguinte ma-neira: ao chegar à membrana pós-sináptica, o impulso induz abertura de canais de íons cálcio, aumentando sua concentração no meio intracelular, que induz a exocitose das vesículas de neurotransmissores na fenda sináptica. Se interação do neurotransmissor com os receptores for excitatória ela provo-cará entrada de Na+, cursando com despolarização. A partir desse ponto, já sa-bemos que essa alteração de potencial alcança a zona de gatilho desencadean-do o potencial de ação pelo axônio. No terminal axônico, o neurônio transmitirá a informação por meio de junção neuroefetuadora ou pela fenda sináptica.

Após a sinapse, o neurotransmissor deve ser destruído por ação enzimática ou recaptado pela membrana pós-sináptica, para ser reutilizado em uma próxima sinapse. Esse mecanismo é importante alvo farmacológico. Para o tratamento da de-pressão, por exemplo, podem ser usadas drogas que diminuam a receptação de monoaminas, como a serotonina, dopamina e noradrenalina, mantendo-as na fenda sináptica. Dessa forma, há maior ativação do sistema de prazer do siste-ma nervoso, além de melhorar a ativação cerebral, controlando os sintomas de-pressivos. Drogas como a cocaína também diminuem a receptação de monoaminas, mas

de modo muito mais intenso que os antidepressivos. Por isso, podem causar dessensibilização dos receptores pós-sinápticos, levando ao longo do tempo à necessidade de maior quantidade da droga para atingir o mesmo efeito, ou se-ja, causando dependência química.

• CÉLULAS DA GLIA (NEURÓGLIA)

As células da glia, diferente dos neurônios, podem se multiplicar e apresentam funções de: A. Sustentação e revestimento neuronal; B. Modulação da atividade dos neurônios; C. Defesa do sistema nervoso. 1) Neuróglia do sistema nervoso central 1.1. Astrócitos São células com formato de estrela que possuem prolongamentos, os pés vas-culares, que se apoiam nos vasos sanguíneos locais. São responsáveis por sus-tentar os neurônios e isolar suas sinapses, protegendo-as. Também garantem a homeostase do microambiente neural, ao captar neurotransmissores e molécu-las em excesso no meio extracelular. São os principais reservatórios de glicogê-nio do sistema, promovendo nutrição dos neurônios e também secretem fatores neurotróficos. Em caso de lesão tecidual, adquirem função fagocítica, mantendo a integridade do meio. 1.2. Oligodendrócitos São células do sistema nervoso central responsáveis pela formação da bainha de mielina dos axônios, garantindo seu isolamento elétrico.

1.3. Microgliócitos São células originadas de monócitos, presentes no sistema nervoso central, que apresentam função de defesa, a partir da fagocitose de células mortas e micro-organismos invasores. 1.4. Células ependimárias São células responsáveis pela produção do líquido cerebrospinal, ou líquor, lo-calizadas nas paredes dos ventrículos e nos plexos corióideos. 2) Neuróglia do sistema nervoso periférico 2.1. Células satélites (anfícitos) São células que envolvem o corpo celular dos neurônios. 2.1. Células de Schwann São responsáveis pela formação da bainha de mielina nos axônios do sistema nervoso periférico, garantindo isolamento elétrico do neurônio. Em caso de le-são dos nervos, essas células guiam a regeneração do axônio lesionado, indu-zindo a secreção de fatores tróficos e também fagocitam os restos celulares.

Observação: a regeneração ocorre apenas na porção axonal, logo, lesão no ní-vel do corpo celular impede o processo. A regeneração axonal também é restri-ta ao sistema nervoso periférico.

• FIBRAS NERVOSAS

São conjuntos de axônios possuindo ou não envoltórios mielínicos. Podem es-tar organizados em tratos, fascículos ou nervos no sistema nervoso.

1) Fibras nervosas mielínicas Possuem envoltório mielínico de oligodendrócitos (no sistema nervoso central) ou de células de Schwann (no sistema nervoso periférico). São exemplos a substância branca do cérebro e os nervos espinais. Nas regiões mielinizadas, não há troca de íons com o meio externo. Contudo, há espaços não mielinizados ao longo da fibra mielínica, os nódulos de Ranvier, onde há canais iônicos que geram o impulso nervoso que é conduzido no axô-nio mielinizado até alcançar o nódulo de Ranvier consecutivo. O isolamento elétrico promovido pela bainha torna o impulso nervoso das fibras mielínicas saltatório e de alta velocidade.

Esquema representando o impulso nervoso saltatório da fibra mielínica do sistema nervoso periférico (mielinizado por células de Schwann – Schwann cells). Há abertura dos canais iônicos (open íon channels) nos nódulos de Ranvier (Node of Ranvier) e impulso saltatório até o próxi-mo nódulo. Imagem de Min Y, 2015, licenciado como Creative Commons, via Wikimedia Com-

mons.

2) Fibras nervosas amielínicas

Sem envoltório mielínico. Ex. substância cinzenta do cérebro. O impulso nervo-so é lento, por não haver bom isolamento elétrico, com fluxo contínuo não sal-tatório.

• CORRELAÇÕES ANATOMOCLÍNICAS

Anestésicos locais impedem a transmissão de impulso nervoso ao se ligarem a canais de Na+, impedindo a despolarização do neurônio pré-sináptico e que a informação sensitiva, principalmente de dor, alcance o sistema nervoso central. Por tanto, ela não pode ser processada e tem-se o efeito anestésico.

A esclerose múltipla é uma doença neurodegenerativa desmielinizante do sis-tema nervoso central de caráter autoimune que cursa com destruição progres-siva da bainha de mielina, causando diminuição da velocidade do impulso até sua extinção completa. A sintomatologia e evolução clínica são variáveis e pode ser do tipo remitente recorrente ou progressiva, com incoordenação motora e fraqueza.

A síndrome de Guillain-Barré é uma doença neurodegenerativa desmielinizan-te do sistema nervoso periférico de caráter autoimune, em geral, desencadeada por processos infecciosos, de evolução aguda. Pode levar à morte por parada cardiorrespiratória, caso acometa a inervação diafragmática, mas que pode cur-sar com resolução completa dos sintomas.

As epilepsias são causadas por grupo de neurônios com baixo limiar de despo-larização, devido à disfunção dos canais iônicos de sódio e cálcio que tornam essas células hiperexcitáveis. Anticonvulsivantes buscam estabilizar esses ca-nais ou ativar receptores de hiperpolarização a fim de controlar os sintomas, que podem ser focais ou generalizados, com perda de consciência momentâ-nea.