HISTOLOGIA E FISIOLOGIA DO SISTEMA NERVOSO CENTRAL

HISTOLOGIA DO SISTEMA NERVOSO

O sistema nervoso advém do ectoderma. A formação da placa neural é seguida do sulco neural e do tubo neural, de onde surgem as diversas estruturas, tais como os neurônios e células da neuroglia, que dão sustentação às anteriores.  Uma parte das células da placa neural que não formou o tubo neural se distancia deste para formar aos neurônios sensitivos do SNP, gânglios e neurônios pós-ganglionares, células de Schwann, células da aracnoide, dentre outras estruturas.

Há duas categorias gerais de células do tecido nervoso: neurônios e células da neuróglia.  O neurônio é dividido em corpo celular, dendritos e axônio. O corpo celular contém o citoplasma do neurônio, os dendritos são projeções que emergem do primeiro, e muitas vezes possuem diversas ramificações. Isso diverge do axônio, pois sempre existirá um para cada neurônio. Esses também possuem prolongamentos, assim como os dendritos, que servem para comunicação com outros neurônios formando sinapses. São os botões terminais.

O citoplasma não contém REG no cone de implantação, mas contém REL em todo o corpo celular. Esses retículos lisos formam cisternas logo abaixo no axolema – plasmalema do neurônio – sequestradoras de cálcio. Mitocôndrias também estão espalhadas por todo o corpo celular, e são ainda mais concentrados nas terminações dos axônios e dendritos. A maioria dos neurônios possuem dendritos múltiplos, sendo que deles partem estruturas denominadas espinhas, que permitem a realização de sinapses com outros neurônios.

Os axônios surgem do cone de implantação e podem ter mais de um metro de comprimento, muitas vezes se dividindo no final. Do local de surgimento até a bainha de mielina existe uma área chamada zona de disparo de pico, onde os impulsos de excitação e inibição se somam para ocorrer ou não o potencial de ação. Esse local se faz determinante para o início do impulso devido ao grande número de canais iônicos – sete vezes mais que o soma. O axônio pode ainda ser mielínico ou amielínico a depender da presença de mielina.

Os neurônios podem ser classificados em unipolares, quando apenas um prolongamento sai do corpo celular; bipolares, quando dois prolongamentos saem do corpo celular; ou multipolares, de onde saem diversos dendritos além do axônio. Os multipolares são a grande maioria. Exemplos de locais de existência dos unipolares são os gânglios dos nervos cranianos, enquanto que os bipolares estarão no epitélio olfatório e os muiltipolares estão em todo o sistema nervoso. Uma peculiaridade do unipolar é que na passagem do impulso, esse vai dos prolongamentos periféricos para os centrais, sem penetrar no corpo celular.

As células da neuróglia compreendem os astrócitos, a micróglia, oligodendrócitos e células ependimárias. Todas elas possuem junções comunicantes que normalmente possibilita a difusão do impulso entre as células, mas não nessas.  Os astrócitos podem ser protoplasmáticos da substância cinzenta ou fibrosos da substância branca, com a denominação branca fazendo alusão à presença de mielina. No geral eles são captadores de íons e neurotransmissores liberados no meio intracelular, além de dar sustentação física e metabólica aos neurônios.

Os produtores de mielina do SNC são os oligodendrócitos. Eles funcionam de maneira análoga às células de Schwann no SNP, com a diferença de que o oligodendrócito pode envolver mais de um axônio para isolá-lo.  Esses são os oligodedrócitos interfasciculados. Existem ainda os oligodendrócitros satélites, situados próximos aos corpos celulares, sem função esclarecida.

As células da micróglia são células do sistema fagocitário mononuclear, ou seja, macrófagos, mantendo as funções de remoção de fragmentos de estruturas lesadas e apresentando antígenos.

As células ependimárias são células colunares ou cuboides que envolvem os ventrículos cerebrais e o canal da medula espinhal. Alguns locais elas também podem ser ciliadas para facilitar a movimentação do LCR.  Em alguns locais essas células formam membranas limitantes, a interna revestindo o ventrículo e a externa abaixo da pia-mater. Em outros locais elas participam da formação do plexo coroide, que mantém o equilíbrio químico do LCR.

FISIOLOGIA DO ESTÍMULO NERVOSO

Há dois tipos de sinapses: elétrica e química, apesar dessa última ser predominante. Outra denominação importante é o neurônio pré-sinaptico, que é aquele que libera os neurotransmissores, e pós-sináptico, que é aquele que possui os receptores para os produtos do primeiro.

Na sinapse química o neurônio secreta um neurotransmissor, que é captado por receptores do neurônio adjacente, possibilitando excitação ou inibição a partir de modificações eletrolíticas. Caso um neurotransmissor liberado por um neurônio cause entrada de cálcio ou de potássio em outro neurônio, esse evento será excitatório. Caso a modificação seja saída de potássio ou entrada de cloreto, o evento será inibitório. As sinapses elétricas conduzem eletricidade de um neurônio para outro, geralmente através das junções gap, que possibilitam a movimentação de íons.

A direção do impulso nervoso é única, ou seja, do neurônio liberador de neurotransmissores (pré-sináptico) para o neurônio seguinte (pós-sináptico), mas é preciso se ater que na sua origem – no começo do axônio, no local chamado de área de disparo de pico –, o impulso se propaga tanto na direção corpo celular, como na direção do seguimento axonal.

A extremidade dos dendritos é chamada de terminal sináptico, onde as substâncias inibitórias ou excitatórias serão secretadas para um espaço que fica entre o primeiro neurônio e o seguinte, chamado de fenda sináptica. Esse terminal possui duas estruturas internas que são as mitocôndrias e as vesículas transmissoras. A importância das mitocôndrias para as vesículas é que irão prover a energia para a síntese dos neurotransmissores.

Os neurotransmissores podem ser de dois tipos: 1- moléculas pequenas, que são sintetizados no terminal sináptico na dependência de ATP. Essas moléculas também são sintetizadas sob gasto energético e armazenadas em vesículas, as quais liberam seu conteúdo cada vez que o potencial de ação atinge o terminal onde se encontram. A liberação ocorre por poucas vesículas de cada vez e tem efeito fugaz. Ela ocorre através da fusão das vesículas com a membrana do neurônio pré-sináptico e é reciclada após certo tempo, mantendo as mesmas estruturas anteriores à fusão, tais como enzimas. 2- neuropeptídios: são partes proteicas produzidas pelos ribossomos do corpo celular. Eles possuem tamanho bem maior que as moléculas pequenas e seu efeito são prolongados por dias, meses ou anos. Sua produção demanda um gasto energético muito maior, mas sua potência chaga até mil vezes mais que as moléculas pequenas. Outra diferença é que as vesículas que liberam os neuropeptídios na fenda sináptica não são recicladas, pois as membranas de suas vesículas vêm dos complexos de Golgi e depois se integram permanentemente ao axolema.

Para que ocorra a liberação de neurotransmissores deve haver primeiro a despolarização na membrana pré-sináptica. Quando isso ocorre íons cálcio penetram no neurônio numa quantidade que determinará a intensidade da liberação de neurotransmissores, ou seja, quanto mais cálcio entra, mais produtos saem. Eles então irão se acoplar em receptores na membrana do neurônio pós-sináptico e assim se dá o avanço do impulso. Já esses receptores possuem dois componentes: o componente de ligação, que se exterioriza para se dispor à ligação; componente ionóforo, que atravessa a membrana até o interior do neurônio. Esse componente ionóforo pode ser de dois tipos: um canal iônico, onde há aqueles que permitem a passagem a passagem de cátions (canais catiônicos) e há aqueles que permitem a passagem de ânios (canais aniônicos); o outro componente ionóforo e o segundo mensageiro, que se projeta para o citoplasma e é capaz de induzir a transformações na célula quando ativado.

Existem ainda os receptores metabotrópicos, que demandam maiores esclarecimentos, mas sabe-se que estão relacionados ao feedback para liberação ou não de mais neurotransmissores.

Os canais catiônicos são revestidos por cargas negativas e por isso só permite a passagem de partículas com cargas positivas, por exemplo, sódio e potássio. Os canais aniônicos são revestidos de cargas positivas e segue leis opostas ao primeiro, permitindo, por exemplo, a passagem do cloreto. Quando um cátion passa pelos canais catiônicos, as cargas em volta deles excitam o neurônio, ocorrendo inibição quando a carga negativa passa pelos canais aniônicos. Por conta disso os primeiro são chamados de canais excitatórios e os segundos são chamados de canais inibitórios.

O sistema de segundos mensageiros é capaz de induzir a mudanças prolongadas nos neurônios. Esse sistema é mediado por proteínas, e um exemplo é a proteína G. Essa proteína possui três porções: alfa, que está ligada aos canais iônicos, beta e gama que estão ligados à porção alfa e a parte do axolema adjacente. Quando há ativação da proteína G, a porção alfa se desprende desse complexo e percorre o citoplasma para exercer funções a depender do tipo de neurônio envolvido. Essas funções podem ser: abertura de canais específicos no axolema, ativar AMP ou GMP e assim comandar atividades intracelulares antes estagnadas, ativação de enzimas, e por fim ativação de transcrição gênica.

Há também estudos que classificam a modificação da expressão genética como terceiro, quarto ou quinto mensageiros. O terceiro mensageiro é capaz de induzir a transcrição de elementos rapidamente. O quarto mensageiro se relaciona com efeitos mais longos, ativando genes relacionados a respostas adaptativas do corpo em resposta a padrões de estimulação. Esse quarto mensageiro pode dar origem a alguma proteína que vai modificar o padrão em alguma outra parte do corpo, sendo chamada de quinto mensageiro.

A respeito da atividade dos canais inibitórios ou excitatórios, podemos afirmar que essas atividades seguem a modificação da eletronegatividade do neurônio, que em repouso tem uma carga interna de -60 mV. Se os canais catiônicos permitem a entrada do sódio ou do potássio, essa eletronegatividade pode decair para -40 mV, que é o suficiente para ativar o impulso nervoso. Ao contrário, se os canais aniônicos permitirem a saída do potássio ou a entrada do cloreto, e assim aumentarem a eletronegatividade, haverá inibição do neurônio.

A indução da eletronegatividade de -60 para -40 mV não é conseguida apenas com um episódio de liberação de produtos na fenda sináptica. Cada liberação tem o potencial de 0,5 a 1 mV no máximo, necessitando por isso, que diversos neurônios pré-sinápticos induzam simultaneamente o pós-sináptico para que o impulso nervoso passe adiante. A “força” de cada liberação num mesmo evento chamado somação. Daí tem-se a excitação, com duração de 1 a 2 milissegundos e posterior regressão lenta, que perdura mais 15 milissegundos. A duração da inibição e sua regressão são idênticas: 1 a 2 milissegundos para efeito máximo e 15 para sua regressão gradual.

A inibição pode ocorrer na membrana pós-sináptica, como já foi descrito, ou na membrana pré-sináptica. Na maioria das vezes o agente inibitório é o ácido Gama-aminobutírico (GABA), que tem efeito específico de abrir os canais aniônicos no terminal nervoso, permitindo a entrada de íons cloreto, diminuindo os efeitos da positividade dos íons sódio. Essa inibição na realidade é uma estratégia do corpo para não permitir a dissipação de impulsos, como ocorre na epilepsia.

Uma peculiaridade do impulso nervoso é que ele se propaga no axônio praticamente sem modificar sua intensidade. Uma diminuição muito mais intensa ocorre nos dendritos, num fenômeno chamado de condução decremental. Isso ocorre principalmente nos dendritos longos, pois como possuem canais iônicos, permitem o extravasamento de potássio e entrada de cloreto e com isso o potencial não chega ao corpo celular. O efeito do impulso inibitório gerado no segmento inicial do axônio (local de deflagração de impulsos), chega até o corpo celular e anula a excitação vinda dos dendritos.

PRODUÇÃO, AÇÃO E METABOLIZAÇÃO DE ALGUNS NEUROTRANSMISSORES

Glutamato

É o mais ativo neurotransmissor do SNC. É sintetizado a partir da glutamina por ação da glutaminase, ou por ação da GABA transaminase a partir de produtos do ciclo de Krebs. Esse neurotransmissor, junto com seus receptores promovem uma despolarização rápida dos neurônios por influxo de sódio ou cálcio. Como o sódio é um íon positivo, o efeito será excitatório. Uma peculiaridade do receptor desse neurotransmissor é que para a excitação deve haver estimulação simultânea dos dois tipos: AMPA e NMDA. O primeiro comanda a entrada de cálcio e o segundo de sódio, devendo vir de mais de um neurônio simultaneamente. Esses receptores estão ligados à memória e a resposta pós-sináptica duradoura.

Após a atividade ele é recapturado da fenda pelos astrócitos. Nessas células o glutamato é novamente transformado em glutamina e então liberada para o meio celular do neurônio pré-sináptico, quando então é transformado em glutamato para ser estocado novamente nas vesículas.

Acetilcolina

Pode ter efeito tato excitatório, como inibitório. Este último ocorre no coração através da liberação pelo nervo vago. É sintetizada a partir da colina pela colina-acetiltrasferase. A fusão das vesículas contendo acetilcolina é dependente do influxo de cálcio, como todas as outras. Após sua ligação com os receptores pós-sinápticos sua metabolização é realizada pela acetilcolinesterase. Como a concentração dessa enzima e alta nas junções neuromusculares, essa degradação é imediata. Tanto que 90% desse neurotransmissor é degradado mesmo antes de chegar a membrana pós-sináptica. O resultado dessa degradação é ácido acético e colina. O primeiro é transportado para o citaplasmas das células em geral e o segundo é recaptado pelo neurônio pós-sináptico para ser novamente transformado em acetilcolina.

Uma segunda enzima ainda é capaz de degradar a acetilcolina: a pseudocolinesterase, que se diferencia da primeira por sua atividade menos intensa.

Os receptores para a acetilcolina são de dois tipos: colinérgicos e muscarínicos. Os colinérgicos levam ao aumento da permeabilidade de sódio e potássio e por isso tem efeito excitatório. Os receptores muscarínicos têm efeitos mais discretos, pois se resumem a diminuição do extravasamento de potássio.

No sistema cardiovascular seus efeitos são: redução da frequência e força de contração cardíaca, além da vasodilatação. Isso ocorre por seu efeito nervoso inibitório. Esses efeitos, no entanto são diferentes do que ocorre no restante do corpo.

Noradrenalina

Sua principal função é induzir o influxo de cálcio e manter os níveis de pressão sanguínea. Causa taquicardia e vasoconstricção periférica. Essa vasoconstricção aumenta a resistência vascular sem aumenta o débito cardíaco e assim a carga do coração. Tem efeito contrário ao da adrenalina, como por exemplo de deprimir o SNC. Na terminação nervosa a noradrenalina é catabolizada pela Moamina oxidade (MAO) e liberada para a corrente sanguínea para ser novamente transformada em noradrenalina no fígado. Sua aplicação clínica pode ser realizada em locais de grande sangramento por conta do seu poder vasoconstrictor, mas pode causar também necrose por seu efeito prolongado.

REFERÊNCIAS

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