BIOQUÍMICA DO TECIDO NERVOSO

INTRODUÇÃO

A evolução animal trouxe um problema para os metazoários (animais pluricelulares), “como coordenar suas funções, integrando órgãos e tecidos, fazendo o animal agir como um todo e não como um amontoado de células isoladas?”.

Esse problema foi resolvido por dois sistemas de integração de funções: o endócrino e o nervoso.

O endócrino, através de hormônios, faz a coordenação das diferentes funções por mediação química. É, contudo um mecanismo lento, funcionando por variação de concentração.

O sistema nervoso transmite sinais muito rapidamente e é muito superior em velocidade e seletividade. As células nervosas são capazes de receber e dar instruções por meio de impulsos elétricos, conduzidos por caminhos específicos.

O tecido nervoso é constituído por unidades celulares, chamadas de NEURÔNIOS, capazes dessas funções, levando estímulos da periferia para os centros de comando (neurônio sensitivos) e do centro para a periferia, levando instruções-resposta (neurônio motor). A resposta pode ser uma contração muscular, uma secreção glandular, etc.

Assim através de cadeias de neurônios os impulsos são conduzidos e se promove uma integração entre as ações externas e reações internas correspondentes.

Assim fica uma questão básica a ser respondida:

• De que modo os neurônios recebem ou geram impulsos?
• De que modo o impulso se propaga através da cadeia de neurônios?

Avaliando a questão supra citada, ficou determinado que a divisão do assunto em três partes, facilitaria o entendimento. Sendo assim, assunto foi dividido em:

• A ORGANIÇÃO E ESTRUTURA DO NEURÔNIO;
• A ORIGEM DOS IMPULSOS NERVOSOS E SUA PROPAGAÇÃO NO NEURÔNIO;
• A TRANSMISSÃO DOS IMPULSOS AO LONGO DA CADEIA NEURONAL.

A ORGANIÇÃO E ESTRUTURA DO NEURÔNIO

O neurônio é normalmente uma célula grande, com núcleo central e nucléolo bem evidente. No seu citoplasma, acha-se numerosas mitocôndrias e o retículo endoplasmático forma granulações (corpúsculos de Nissl ou substância tigróide). Também apresenta muitas ramificações, chamadas de DENDRITOS (dentro=árvore) e uma única ramificação chamada de AXÔNIO (axo=eixo). Normalmente os estímulos chegam às células pelos dendritos e saem dela pelo axônio.

O axônio pode estar revestido por uma bainha de mielina, que funciona como material isolante. É longo e termina em novas ramificações (teledendros), comunicando-se com outros neurônios ou placas motoras.

As comunicações entre neurônio chamam-se SINAPSES e guardam sempre um espaço intersináptico, ou seja, não existe uma continuidade física entre dois neurônios. A membrana pré-sinaptico não está fundida a membrana do neurônio pós-sinaptico e a comunicação entre neurônios se dá por substâncias químicas (mediadores) lançadas no espaço intersináptico.

A bainha de mielina é formada por células (células de Schwan) que se enrolam em torno do axônio, protegendo-o, nutrindo-o e facilitando o transporte dos impulsos. Porém se o axônio for separado do corpo celular não conseguirá sobreviver autonomamente.

Quando a célula de Schwan faz um envoltório fino (uma só camada), a fibra nervosa (conjunto de axônio) é dita AMIELINICA. Porém, quando, ocorrem muitas voltas e se compacta, a fibra é dita MIELINIZADA.

A ORIGEM DO IMPULSO NEVOSO E SUA PROPAGAÇÃO NO NEURÔNIO

O impulso nervoso é tipicamente um fenômeno elétrico que se estabelece na membrana do neurônio.

No estado de repouso, a membrana se acha POLARIZADA, apresenta cargas negativas na sua face interna e cargas positivas na sua face externa, numa diferença de potencial. – chamado de “Potencial de repouso” de -90mV.

Essa diferença de potencial ocorre devido a composição iônica do meio interno não ser igual a composição iônica do meio externo. A carga interna negativa se deve ao conteúdo protéico, parcialmente contrabalançado por íons de Na+ e K+, havendo uma maior concentração externa de Na+ e maior concentração interna de K+.

Essa diferença de concentração é mantida por um transporte ativo de bomba de sódio-potássio. Essa bomba, graças à atividade ATPasica da membrana, libera energia para o transporte de íons, mantendo as diferenças de concentração e polaridade da membrana.

Para cada molécula de ATP consumida, gera uma ação eletrogênica da ATPase Na+ e K+ realiza o bombeamento de três Na+ para fora da célula e dois K+ para dentro da célula.

Como esse íons tem quantidades de carga elétrica diferentes mantêm-se potencial de ação na situação de repouso. Se houver interrupção no funcionamento da bomba, o Na invade passivamente a célula e o K a abandona, igualando-se os potenciais e despolarizando a membrana.

Um estimulo nervoso é qualquer estimulo (mecânico, térmico, químico, elétrico e etc.), capaz de modificar o funcionamento da bomba de sódio-potássio.
“Desrregulada” a bomba de Na+ /K+ num único ponto, haverá troca de íons (invasão de Na+ e saída de K+), invertendo-se as cargas naquele ponto e se criando um novo potencial de membrana no local. Quando essa diferença de potencial assumir uma certa carga (+40mV=potencial de ação), o fenômeno se propaga para as regiões vizinhas a ponto de estímulo repetindo-se o fenômeno.

Assim, o fenômeno básico da origem e condução nervosa reside em troca transitória e repentina da permeabilidade da membrana celular, com participação do Na+ e K+.

Na medida em que se propaga para as regiões vizinhas, as regiões de início do processo voltam a situação original. É, pois, uma propagação em “onda”.

Qualquer ponto da membrana neuronal (e do axônio) é excitável e dali se propaga. Se excitarmos um axônio isolado, o impulso se propaga ao corpo celular e dendritos, porém não às células vizinhas.

Esse tipo de propagação é chamado contínuo, pois percorre toda a extensão da membrana. Percebe-se, portanto que, não há arrefecimento do estímulo, pois, o consumo de ATP em cada ponto garante a energia necessária.

Existe ainda um tipo de condução chamado “Condução Saltatória”, que se trata do processo realizado nos axônios que possuem bainha de mielina em forma de segmentos, onde existe pouco contato do axônio com o meio (nódulo de Ranvier). Em cada nódulo cria-se uma diferença de potencial que “salta” para o nódulo seguinte. Deste modo, a condução do impulso é muito mais rápida.

TRANSMISSÃO DO IMPULSO AO LONGO DA CADEIA NEURONAL

Ao longo de uma cadeia de neurônios, a propagação do influxo se dará num único sentido, o DENDRO-AXÔNICO. A condução nervosa é, pois, unidirecional.

Esse fenômeno ocorre porque a passagem dos impulsos de um neurônio para outro é feito por mediadores químicos, liberados pelas terminações dos axônios (teledendros) ao nível das sinapses. Cada neurônio está em contato com milhares de terminações (teledendros) de outros neurônios, recebendo os impulsos, mas, nesses locais, não produz mediadores e apenas recebe a ação química do neurônio anterior.

Este fenômeno ocorre da seguinte forma:

Um estímulo no neurônio induz um potencial de ação de que move a jusante ao longo do seu axônio. A abertura de um cana de Na+ voltagem-dependente permite a entrada de Na+ e leva à despolarização local que causa a abertura do canal de Na+ adjacente e assim por diante. A direcionalidade do movimento do potencial de ação é garantido pelo breve período refratário que se segue à abertura de cada canal de Na+ voltagem-dependênte. Quando esta onda de despolarização alcança a extremidade do axônio, os canais de Ca2+ abertos por voltagem se abrem, permitindo a entrada de Ca2+ no neurônio pré-sinaptico. A aumento da [Ca2+ ] citosólico resultante desencadeia a exocitose do neurotransmissor acetilcolina para o espaço entre os neurônios (a fenda sináptica). A Acetilcolina liga-se ao seu receptor específico na membrana plasmática do corpo celular do neurônio pós-sinaptico, levando à abertura do canal iônico ligante-dependente da qual o receptor é parte. Os Na+ e K+ extracelulares entram através deste canal, despolarizando a célula pós-sinaptica. O sinal elétrico, desta forma, passa para a célula pós-sinaptica e movimentar-se-á ao longo do seu axônio até um terceiro axônio, pela mesma seqüência de eventos.

O fenômeno essencial, portanto, é a liberação de mediadores químicos nas sinapses. Examinando com detalhe ultra-estrutural, os teledendros terminam em dilatações em forma de pêra, apostas à membrana do neurônio seguinte, respeitando, sempre um espaço intersináptico. Nessas dilatações nota-se numerosas mitocôndrias e uma grande quantidade de vesículas que armazenam os mediadores químicos. Essas vesículas “descarregam” seu conteúdo na membrana pós-sinaptica e a propagação do estímulo ao neurônio seguinte da cadeia.

O fenômeno inverso, não ocorre, derivando daí a unidirecionalidade da propagação.

Os mediadores químicos são sintetizados pelos neurônios e armazenados no interior das vesículas. A passagem do influxo nervoso determinará uma rápida migração das vesículas e sua descarga no espaço intersináptico de quantidades definidas (quanto) ao mediador.

O mediador atua na membrana pós-sinaptica e é rapidamente degradado, podendo seus produtos ser absorvido, por transporte ativo, pelo neurônio pré-sinaptico e reutilizado na síntese de novas quantidades do mediador.

Existem dois mediadores químicos principais da condução nervosa: a acetilcolina e a noradrenalina e por isso, as fibras nervosas podem ser classificadas em colinérgicas e adrenérgicas. Existem ainda outros mediadores, mais específicos, como o ácido gama aminobutírico (GABA), importante no tecido cerebral.

A acetilcolina é sintetizada a partir de seus componentes (acetato e colina), armazenada nas vesículas, e lançada no espaço intersináptico (este mecanismo é inibido pela toxina botulínica que, assim interrompe o fluxo).

No espaço intersináptico, exerce sua função sobre a membrana pós-sinaptica (onde existem receptores próprios) e é degradada pela acetil-colina-esterase.

A colina retorna, por transporte ativo ao neurônio pré-sinaptico (este mecanismo é inibido pela reserpina, que também interrompe o fluxo).

A noradrenalina é sintetizada a partir da tirosina por ação de enzimas, regulada por impulsos nervosos.

Associa-se a proteínas e ATP antes de ser armazenada nas vesículas e lançada no espaço intersináptico.

Ali, exerce sua ação sobre a membrana pós-sinaptica, onde existem receptores próprios e o conjunto é decomposto.

Uma parte da noradrenalina é destruída pela enzima COMT (calecol-orto-metil-transferase) e a maior parte retorna, por transporte ativo ao neurônio pré-sinaptico. Este último fenômeno também é inibido pela reserpina.

CONCLUSÃO

Com a realização do estudo dos processos bioquímicos do sistema nervoso, foi possível verificar que existe uma complexibilidade muito grande na realização deste mecanismo.

Além do que, ficou notória a diferenciação existente nas funções das células nervosas em relação à demais células do corpo humano. Porém possibilitou um maior entendimento dos processos de permeabilidade da membrana celular e dos mecanismos do potencial de ação, para que fosse mais amplo o entendimento dos fatores bioquímicos existentes no momento da propagação do impulso nervoso de um neurônio para outro, a fim de completar a cadeia neuronal.

BIBLIOGRAFIA

Lehninger, Albert L, Princípios de bioquímica, 2000, S. Paulo, ed. Sarvier. (p. 184 à 219, 577 à 583).

Ferreira, Carlos Parada, Bioquimica básica, 2000, S. Paulo, ed. (p. 365 à 373).

Murray, Robert K., Harper: Bioquimica, 2002, S. Paulo, ed. Atheneu. (p. 829 à 846).

Este trabalho foi realizado por Marcelo Costa.

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