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UFAL - UNIVERSIDADE FEDERAL DE ALAGOAS FAMED - FACULDADE DE MEDICINA DE ALAGOAS @tahnamed - MEDICINA 81B AULA 04 - FISIOLOGIA Prof Rafael Silva DOR NOCICEPTORES São as terminações nervosas livres, ramificadas, não mielinizadas que sinalizam lesão ou risco de lesão ao corpo. A informação dos nociceptores segue uma via para o encéfalo. A ativação seletiva dos nociceptores pode levar à experiência consciente de dor. A nocicepção, e a dor, são essenciais à vida. Todavia, é importante esclarecer que a nocicepção e a dor não são sempre a mesma coisa. Dor é a sensação, ou a percepção, de sensações, como irritação, inflamação, fisgada, ardência, latejo, ou seja, sensações insuportáveis que surgem de uma parte do corpo. A nocicepção é o processo sensorial que fornece as sinalizações que disparam a experiência da dor. ANALGESIA CONGÊNITA A dor nos ensina a evitar situações prejudiciais. Mesmo durante o sono, a nocicepção pode ser o estímulo determinante para mudarmos de posição na cama. Pessoas com insensibilidade congênita à dor passam a vida inteira em constante perigo de autodestruição. Essas pessoas comumente morrem precocemente. Entre as possíveis causas do distúrbio estão uma falha no desenvolvimento periférico dos nociceptores, transmissão sináptica alterada nas vias no sistema nervoso central que transmitem a dor e mutações genéticas. Essas pessoas possuem usualmente uma capacidade normal para perceber os demais estímulos somatossensoriais. A mutação no gene SCN9A leva a canais de sódio dependente de voltagem não funcionais, o que determina uma ausência de potenciais de ação nos neurônios nociceptivos e uma profunda insensibilidade à dor. NOCICEPÇÃO E TRANSDUÇÃO DE ESTÍMULOS DOLOROSOS Os nociceptores são ativados por estímulos (estimulação mecânica forte, temperaturas extremas, privação de oxigênio e exposição a certos agentes químicos) que têm o potencial para causar lesão nos tecidos. Mediadores químicos periféricos responsáveis pela sensação de dor e pela hiperalgesia. O simples estiramento ou dobramento da membrana do nociceptor ativa os canais iônicos mecanossensíveis, que levam à despolarização da célula e ao disparo de potenciais de ação. Além disso, as células danificadas no local da lesão podem liberar uma série de substâncias que provocam a abertura de canais iônicos nas membranas dos nociceptores. Dentre as substâncias liberadas estão as proteases, ATP e K+. As proteases podem clivar um peptídeo extracelular abundante, chamado de cininogênio, para formar o peptídeo bradicinina. A bradicinina liga-se a uma molécula receptora específica, que aumenta a condutância iônica de alguns nociceptores. De modo similar, o ATP causa a despolarização dos nociceptores por meio da ligação direta a canais iônicos que dependem de ATP para sua ativação. E o aumento de [K+] extracelular despolariza diretamente as membranas neuronais. BEAR, M. F.; CONNORS, B. W.; PARADISO, M. A. Neurociências: Desvendando o sistema nervoso. 4ª ed. Porto Alegre: Artmed, 2017. UFAL - UNIVERSIDADE FEDERAL DE ALAGOAS FAMED - FACULDADE DE MEDICINA DE ALAGOAS Quando os níveis de oxigênio de seus tecidos forem inferiores à demanda de oxigênio, as suas células utilizam o metabolismo anaeróbio para gerar ATP. Uma consequência do metabolismo anaeróbio é a liberação de ácido láctico. O acúmulo de ácido láctico leva a um excesso de H+ no líquido extracelular. Esses íons ativam canais iônicos dependentes de H+ dos nociceptores. Esse mecanismo está associado à dor cruciante associada ao exercício muito intenso. A pele e os tecidos do ser humano contêm mastócitos que podem ser ativados pela exposição a substâncias exógenas (p. ex., o veneno da abelha), levando-os à liberação de histamina. A histamina pode ligar-se aos receptores específicos na membrana do nociceptor, causando a despolarização da membrana. A histamina também aumenta a permeabilidade dos capilares sanguíneos, levando ao edema e ao rubor no local da lesão. Pomadas contendo fármacos que bloqueiam os receptores histaminérgicos podem auxiliar tanto no alívio da dor como na diminuição do edema TIPOS DE NOCICEPTORES A transdução dos estímulos dolorosos ocorre nas terminações nervosas livres das fibras não mielinizadas C e nas pobremente mielinizadas Aδ. A maioria dos nociceptores respondem a estímulos mecânicos, térmicos e químicos e são chamados, portanto, de nociceptores polimodais. Contudo, muitos nociceptores mostram seletividade nas respostas a estímulos diferentes. Dessa forma, também existem nociceptores mecânicos (mecanonociceptores), que mostram respostas seletivas à pressão intensa; nociceptores térmicos (termonociceptores), que respondem seletivamente ao calor queimante ou ao frio extremo e nociceptores químicos, que respondem de forma seletiva à histamina e a outros agentes químicos. Os nociceptores estão presentes na maioria dos tecidos corporais, como a pele, os ossos, os músculos, a maioria dos órgãos internos, os vasos sanguíneos e o coração. QUENTE E APIMENTADO O ingrediente ativo de uma ampla variedade de pimentas ardentes é a capsaicina. São “quentes” porque a capsaicina ativa nociceptores térmicos, que também sinalizam elevações térmicas que causam dor. A capsaicina ativa um canal iônico específico, denominado TRPV1, o qual também é ativado por aumentos de temperatura que atinjam 43°C. Esse canal iônico permite a entrada de Ca2+ e Na+, despolarizando o neurônio. TRPV1 é um membro de uma família muito numerosa de canais TRP (potencial receptor transitório). A capsaicina parece imitar o efeito de substâncias endógenas liberadas por tecidos lesados. Essas substâncias provocam a abertura do canal TRPV1 em temperaturas mais baixas, o que explica a sensibilidade aumentada de áreas lesadas da pele a aumentos de temperatura. Enquanto todos os mamíferos expressam normalmente o canal TRPV1, as aves não o expressam, o que explica, portanto, o motivo de as aves poderem consumir a mais forte das pimentas. Quando aplicada em grandes quantidades, a capsaicina causa analgesia, a ausência de dor. A capsaicina dessensibiliza as fibras nociceptivas e depleta o neuropeptídeo substância P de seus terminais axonais. BEAR, M. F.; CONNORS,B. W.; PARADISO, M. A. Neurociências: Desvendando o sistema nervoso. 4ª ed. Porto Alegre: Artmed, 2017. UFAL - UNIVERSIDADE FEDERAL DE ALAGOAS FAMED - FACULDADE DE MEDICINA DE ALAGOAS HIPERALGESIA E INFLAMAÇÃO Os nociceptores normalmente respondem apenas quando os estímulos são suficientemente intensos para provocar lesão tecidual. A pele, as articulações ou os músculos que já estão lesionados ou inflamados estão mais sensíveis que o normal. Esse fenômeno é conhecido como hiperalgesia e é o exemplo mais familiar da capacidade corporal de autocontrole da dor. A hiperalgesia primária ocorre na área do tecido lesado, porém os tecidos que envolvem a região da lesão também podem se tornar supersensíveis, pelo processo de hiperalgesia secundária. Muitos mecanismos distintos podem estar envolvidos na hiperalgesia, alguns no nociceptor ou perifericamente no tecido a seu redor e outros no SNC. Quando ocorre lesão na pele, diversas substâncias, que são chamadas algumas vezes de sopa inflamatória, são liberadas. A sopa contém certos neurotransmissores (glutamato, serotonina, adenosina, ATP), peptídeos (substância P, bradicinina), lipídeos (prostaglandinas, endocanabinoides), proteases, neurotrofinas, citocinas, quimiocinas, íons, como K+ e H+. Em conjunto, essas substâncias podem causar inflamação, que é uma resposta natural dos tecidos corporais na tentativa de eliminar a lesão e estimular o processo de cura. Os sinais característicos de inflamação na pele são dor, calor, rubor e edema. Várias daquelas substâncias podem modular a excitabilidade dos nociceptores, tornando-os mais sensíveis aos estímulos térmicos ou mecânicos. BRADICININA Além de despolarizar diretamente os nociceptores, estimula mudanças intracelulares de longa duração, que tornam mais sensíveis os canais iônicos ativados por calor. PROSTAGLANDINAS São substâncias produzidas pela clivagem enzimática dos lipídeos da membrana celular. Apesar de as prostaglandinas não causarem dor diretamente, elas aumentam muito a sensibilidade dos nociceptores a outros estímulos. O ácido acetilsalicílico e outros fármacos anti-inflamatórios não esteroides são um tratamento utilizado para tratar a hiperalgesia, uma vez que inibem as enzimas necessárias à síntese de prostaglandinas. SUBSTÂNCIA P É um peptídeo sintetizado pelos próprios nociceptores. A ativação de uma ramificação do neurito periférico do nociceptor pode levar à secreção de substância P por outras ramificações do neurito do mesmo nociceptor nas áreas vizinhas da pele. A substância P causa vasodilatação e a liberação de histamina dos mastócitos. A sensibilização de outros nociceptores pela substância P em torno do local da lesão é uma das causas da hiperalgesia secundária. Os mecanismos do SNC também contribuem com a hiperalgesia secundária. Após a lesão, a ativação dos axônios mecanorreceptores Aβ por um toque leve pode resultar em dor. Portanto, outro mecanismo de hiperalgesia envolve uma interação sináptica (linha cruzada) entre a via do tato e a via da dor na medula espinhal. BEAR, M. F.; CONNORS, B. W.; PARADISO, M. A. Neurociências: Desvendando o sistema nervoso. 4ª ed. Porto Alegre: Artmed, 2017. UFAL - UNIVERSIDADE FEDERAL DE ALAGOAS FAMED - FACULDADE DE MEDICINA DE ALAGOAS PRURIDO O prurido é definido como uma sensação desagradável que induz um desejo ou um reflexo de coçar. O prurido é, em geral, uma irritação breve e de menor importância, porém pode se tornar uma condição crônica e seriamente debilitante. O prurido crônico pode ser causado por uma grande variedade de condições cutâneas, como reações alérgicas, infecções, infestações e psoríase. A dor e o prurido são sensações mediadas por axônios sensoriais de pequeno calibre. Ambos podem ser ativados por vários tipos de estímulos, como químicos e tátil. Alguns dos fármacos e compostos que regulam a dor também podem desencadear a coceira, e algumas moléculas sinalizadoras transduzem ambas as sensações. A dor e o prurido também interagem. Alguns tipos de prurido são transduzidos por moléculas e circuitos neurais específicos. As fibras axonais C, de menor diâmetro, são seletivamente responsivas à histamina, a substância que naturalmente produz o prurido e que é liberada dos mastócitos na pele durante a inflamação. A histamina desencadeia o prurido por meio de sua ligação aos receptores histaminérgicos que, por sua vez, ativam canais TRPV1; Entretanto, nem todo prurido é mediado por histamina. A coceira pode ser desencadeada por outras substâncias endógenas e exógenas, pois os finos axônios que transmitem o prurido expressam, aparentemente, um grande número de outros tipos de receptores, moléculas sinalizadoras e canais de membrana que desencadeiam a coceira. Anti-histamínicos – fármacos que antagonizam receptores para a histamina – podem suprimir esse tipo de prurido. AFERENTES PRIMÁRIOS E MECANISMOS ESPINHAIS As fibras Aδ e C levam informação ao SNC com velocidades diferentes, em função das diferenças em suas velocidades de condução dos potenciais de ação. Dessa forma, a ativação de nociceptores cutâneos produz duas percepções de dor distintas: uma dor primária, rápida e aguda, seguida de uma dor secundária, lenta e contínua. A dor primária é causada pela ativação de fibras Aδ; a dor secundária é causada pela ativação de fibras C. Assim como as fibras mecanossensoriais Aβ, as fibras de pequeno calibre possuem seus corpos celulares nos gânglios da raiz dorsal segmentar e entram no corno dorsal da medula espinhal. Ao penetrarem na medula, as fibras logo ramificam-se e percorrem uma curta distância nos sentidos rostral e caudal na medula, em uma região chamada de trato de Lissauer, fazendo, depois, sinapse com neurônios da parte mais periférica do corno dorsal, em uma região conhecida como substância gelatinosa. BEAR, M. F.; CONNORS, B. W.; PARADISO, M. A. Neurociências: Desvendando o sistema nervoso. 4ª ed. Porto Alegre: Artmed, 2017. UFAL - UNIVERSIDADE FEDERAL DE ALAGOAS FAMED - FACULDADE DE MEDICINA DE ALAGOAS O neurotransmissor dos aferentes nociceptivos é o glutamato. A substância P fica estocada em grânulos de secreção nas terminações axonais e pode serliberada por salvas de potenciais de ação de alta frequência. É interessante observar que os axônios de nociceptores viscerais entram na medula espinhal pelo mesmo trajeto que os de nociceptores cutâneos. Na medula espinhal, ocorre uma mistura substancial de informação dessas duas fontes de aferências. Essa linha cruzada origina o fenômeno da dor referida, pelo qual a ativação do nociceptor visceral é percebida como uma sensação cutânea. VIA ASCENDENTES DA DOR A via da dor possui apenas terminações nervosas livres. a via da dor é lenta e utiliza fibras de pequeno calibre, fibras pouco mielinizadas Aδ e fibras C não mielinizadas. As ramificações das fibras Aδ e C percorrem pelo trato de Lissauer e terminam na substância gelatinosa. VIA DA DOR ESPINOTALÂMICA A informação sobre a dor corporal é conduzida da medula espinhal ao encéfalo pela via espinotalâmica. Os axônios dos neurônios secundários decussam no mesmo nível da medula espinhal em que ocorreu a sinapse e ascendem pelo tracto espinotalâmico ao longo da superfície ventral da medula espinhal. As fibras espinotalâmicas projetam-se da medula espinhal, passando pelo bulbo, pela ponte e pelo mesencéfalo, sem fazer sinapse, até alcançar o tálamo. À medida que os axônios espinotalâmicos percorrem o tronco encefálico, eles posicionam-se ao longo do lemnisco medial, mas permanecem como um grupo axonal distinto da via mecanossensorial. As informações nociceptivas ascendem contralateralmente. Essa organização pode levar a um curioso, ainda que previsível, tipo de déficit em situações de danos ao sistema nervoso. Por outro lado, déficits de sensibilidade à dor e à temperatura ocorrerão no lado do corpo oposto ao da lesão medular. O conjunto de sintomas sensoriais e motores que se segue a uma lesão unilateral na medula espinhal é chamado de síndrome Brown-Séquard. Um resumo das duas principais vias ascendentes da sensação somática. VIA DA DOR TRIGEMINAL A informação da dor (e da temperatura) da face e do terço anterior da cabeça segue por uma via ao tálamo, análoga à via espinhal. As fibras de pequeno diâmetro do nervo trigêmeo fazem a primeira sinapse com os neurônios sensoriais secundários no núcleo espinhal do trigêmeo no tronco encefálico. Os axônios desses neurônios decussam e ascendem ao tálamo pelo lemnisco trigeminal. REGULAÇÃO DA DOR A percepção da dor é muito variável. Dependendo da atividade concomitante de aferências sensoriais não dolorosas e do contexto comportamental, o mesmo nível de atividade do nociceptor pode produzir mais ou menos dor. BEAR, M. F.; CONNORS, B. W.; PARADISO, M. A. Neurociências: Desvendando o sistema nervoso. 4ª ed. Porto Alegre: Artmed, 2017. UFAL - UNIVERSIDADE FEDERAL DE ALAGOAS FAMED - FACULDADE DE MEDICINA DE ALAGOAS REGULAÇÃO AFERENTE A dor provocada pela atividade dos nociceptores também pode ser reduzida pela atividade simultânea de mecanorreceptores de limiar baixo (fibras Aβ). Presumivelmente, esse é o motivo pelo qual você se sente melhor quando massageia a pele da sua canela logo após contundila. No tratamento elétrico para alguns tipos de dor crônica intratáveis, fios condutores são fixos à superfície da pele, e, quando o paciente simplesmente liga um estimulador elétrico destinado a ativar axônios sensoriais de grande diâmetro, a dor é suprimida. TEORIA DO PORTÃO DA DOR A teoria do portão da dor sugere que certos neurônios do corno dorsal, os quais projetam seus axônios pelo tracto espinotalâmico, são excitados tanto por axônios sensoriais de grande diâmetro como por axônios não mielinizados. O neurônio de projeção também é inibido por um interneurônio, e o interneurônio é simultaneamente excitado pelo axônio sensorial calibroso e inibido pelo axônio nociceptivo. A atividade apenas do axônio nociceptivo resultaria em excitação máxima do neurônio de projeção, permitindo que os sinais nociceptivos cheguem ao encéfalo. Contudo, se os axônios de mecanorreceptores dispararem conjuntamente, eles ativarão o interneurônio que suprimirá a sinalização nociceptiva. REGULAÇÃO DESCENDENTE Emoções fortes, estresse ou determinação estoica podem suprimir de maneira poderosa as sensações dolorosas. Várias regiões encefálicas estão envolvidas na supressão da dor. Uma delas é uma região de neurônios do mesencéfalo, chamada de substância cinzenta periaquedutal (PAG). A estimulação elétrica da PAG pode causar analgesia profunda, que tem sido, algumas vezes, explorada clinicamente. A PAG recebe, normalmente, aferências de várias estruturas do encéfalo, muitas das quais são responsáveis pela transmissão de informações relacionadas ao estado emocional. Os neurônios da PAG enviam axônios descendentes para várias regiões situadas na linha média do bulbo, principalmente para os núcleos da rafe (cujos neurônios liberam o neurotransmissor serotonina). Esses neurônios bulbares projetam os axônios, por sua vez, para os cornos dorsais da medula espinhal, onde podem deprimir de maneira eficiente a atividade dos neurônios nociceptivos. Vias descendentes de controle da dor. Várias estruturas encefálicas, muitas das quais são afetadas pelo estado comportamental, podem influenciar a atividade da substância cinzenta periaquedutal (PAG) do mesencéfalo. A PAG pode influenciar os núcleos da rafe bulbares que, por sua vez, modulam o fluxo de informação nociceptiva nos cornos dorsais da medula espinhal. BEAR, M. F.; CONNORS, B. W.; PARADISO, M. A. Neurociências: Desvendando o sistema nervoso. 4ª ed. Porto Alegre: Artmed, 2017. UFAL - UNIVERSIDADE FEDERAL DE ALAGOAS FAMED - FACULDADE DE MEDICINA DE ALAGOAS OPIÓIDES ENDÓGENOS Essas drogas, e outras com ações similares, chamadas de opióides, produzem analgesia profunda quando administrados de forma sistêmica. Os opioides também podem produzir alterações de humor, sonolência, confusão mental, náusea, vômito e constipação. A década de 1970 trouxe as impressionantes descobertas de que os opióides atuam se ligando de forma firme e especificamente a vários tipos de receptores opióides no sistema nervoso, e que o próprio sistema nervoso produz substâncias endógenas semelhantes à morfina, chamadas coletivamente de endorfinas. As endorfinas são proteínas e seus receptores estão amplamente distribuídos no SNC, e estão particularmenteconcentradas em áreas que processam ou modulam a informação nociceptiva. Pequenas quantidades de morfina ou endorfinas injetadas na PAG, nos núcleos da rafe ou no corno dorsal podem produzir analgesia. No âmbito celular, as endorfinas exercem múltiplos efeitos, os quais incluem supressão da liberação de glutamato das terminações pré-sinápticas e inibição dos neurônios pela hiperpolarização das membranas pós-sinápticas. Em geral, os extensos sistemas de neurônios que contêm endorfinas na medula espinhal e no tronco encefálico reduzem a passagem de sinais nociceptivos no corno dorsal e nos níveis superiores encefálicos, onde é gerada a percepção da dor. DOR E EFEITO PLACEBO Para testar a eficácia de um novo medicamento um grupo de participantes recebe o medicamento, ao passo que o outro grupo recebe uma substância inerte. Ambos os grupos de pessoas acreditam estarem recebendo o medicamento. Surpreendentemente, os pacientes que receberam a substância inerte muitas vezes atribuem a ela os efeitos esperados do medicamento em teste. O termo placebo é usado para descrever essas substâncias e o fenômeno é chamado de efeito placebo. Os placebos podem ser analgésicos muito eficazes. Aparentemente, a crença de que o tratamento funcionará pode ser o suficiente para causar ativação de sistemas endógenos encefálicos de alívio à dor. O efeito placebo é uma explicação provável para o sucesso de outros tratamentos para a dor, como acupuntura, hipnose e, para as crianças, um beijo carinhoso da mãe. TEMPERATURA TERMORRECEPTORES Os termorreceptores são neurônios especialmente sensíveis à temperatura devido a mecanismos específicos de sua membrana. A sensibilidade à temperatura não está distribuída uniformemente por toda a pele. Pequenas áreas da pele situadas entre os pontos sensíveis ao calor ou ao frio são relativamente insensíveis à temperatura. A sensibilidade de um neurônio sensorial a uma mudança de temperatura depende dos tipos de canais iônicos que o neurônio expressa. O ingrediente ativo da menta foi utilizado para identificar o receptor para “frio”. Foi observado que o mentol, que produz uma sensação refrescante, estimula um receptor, chamado de TRPM8, o qual também é ativado por diminuições não dolorosas na temperatura abaixo de 25°C. Existem seis canais TRP distintos nos termorreceptores, os quais conferem sensibilidades diferentes de temperatura. Cada neurônio termorreceptor parece expressar somente um único tipo de canal, o que explicaria, portanto, como diferentes regiões da pele podem mostrar sensibilidades distintas à temperatura. BEAR, M. F.; CONNORS, B. W.; PARADISO, M. A. Neurociências: Desvendando o sistema nervoso. 4ª ed. Porto Alegre: Artmed, 2017. UFAL - UNIVERSIDADE FEDERAL DE ALAGOAS FAMED - FACULDADE DE MEDICINA DE ALAGOAS Assim como nos mecanorreceptores, as respostas dos termorreceptores adaptam-se durante estímulos contínuos de longa duração. A Figura 12.36 mostra que uma queda repentina na temperatura da pele faz o receptor para o frio disparar de modo intenso, enquanto silencia o termorreceptor para o calor. Contudo, após poucos segundos a 32°C, o receptor para o frio diminui a frequência de seus disparos (mas ainda dispara mais rápido do que a 38°C), ao passo que o receptor para o calor passa a emitir impulsos com baixa frequência. Portanto, as diferenças entre a frequência de respostas dos receptores ao calor e ao frio são maiores durante, e logo após, as mudanças de temperatura. Nossas percepções de temperatura frequentemente refletem as respostas desses receptores cutâneos. Adaptações dos termorreceptores. As respostas dos receptores ao frio e ao calor são mostradas durante um período de redução da temperatura da pele. Ambos os receptores respondem melhor a mudanças repentinas de temperatura, mas se adaptam após alguns segundos de temperatura constante. A VIA DA TEMPERATURA Os receptores para o frio estão ligados às fibras Aδ e C, ao passo que os receptores para o calor estão ligados apenas às fibras C. Os axônios de diâmetro menor fazem sinapse na substância gelatinosa do corno dorsal. Se a medula espinhal for seccionada unilateralmente, haverá uma perda da sensibilidade à temperatura do lado oposto do corpo, daquelas regiões inervadas pelos segmentos espinhais que estão abaixo do nível da secção. BEAR, M. F.; CONNORS, B. W.; PARADISO, M. A. Neurociências: Desvendando o sistema nervoso. 4ª ed. Porto Alegre: Artmed, 2017.