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1 TECIDO NERVOSO VISÃO GERAL O sistema nervoso capacita o corpo a responder às alterações do ambiente externo e interno controlando as atividades dos órgãos. Anatomicamente, o sistema nervoso é dividido em sistema nervoso central e sistema nervoso periférico. O sistema nervoso central (SNC) consiste no cérebro e na medula espinhal localizados, respectivamente, na cavidade craniana e no canal vertebral. O sistema nervoso periférico (SNP) consiste em (1) nervos (conjunto de axônios ou de fibras nervosas) cranianos e espinhais e seus ramos que conduzem os impulsos do SNC para órgãos efetores (fibras eferentes ou motores) e de órgãos ou tecidos para o SNC (fibras aferentes ou sensoriais), (2) conjuntos de corpos celulares de neurônios fora do SNC denominados gânglios e (3) terminações nervosas tanto motoras quanto sensoriais. As interações entre os nervos sensoriais que conduzem impulsos nervosos para o SNC, o SNC que interpreta os impulsos nervosos recebidos e os nervos motores que conduzem os impulsos nervosos para algum órgão ou tecido, criam as vias neurais. Essas vias participam de ações reflexas denominadas arcos reflexos. Funcionalmente, o sistema nervoso é dividido em sistema nervoso somático e sistema nervoso autônomo. O sistema nervoso somático (SNS) é dividido em parte motora e parte sensorial. A parte motora do SNS controla as funções dos músculos esqueléticos. A parte sensorial do SNS é responsável por captar estímulos do ambiente externo sendo, por isso, responsável basicamente pela sensibilidade da pele (tato, pressão, dor, calor e frio) pelos sentidos especiais (visão, audição, olfato, gustação e equilíbrio) e ainda por um tipo de modalidade sensorial denominada propriocepção. O sistema nervoso autônomo (SNA) também é dividido em parte motora e parte sensorial. A parte motora do SNA é formada pelas divisões simpática e parassimpática e controla as funções principalmente de três tecidos: músculo liso, músculo cardíaco e epitélio glandular. O controle do músculo liso, por exemplo, pode ser usado para regular pressão arterial e fluxo sanguíneo ou produzir movimentos peristálticos no trato gastrointestinal. O controle do músculo cardíaco aumenta ou diminui a frequência e a força de contração do coração. Por fim, o controle do epitélio glandular é usado para regular a síntese, a composição e a secreção de diferentes glândulas do corpo. A parte sensorial do SNA é responsável por captar estímulos originados no interior do corpo sendo, por isso, responsável por oferecer informações sobre pressão arterial, condições químicas do sangue e presença de alimento no trato gastro-intestinal entre outras. Uma terceira divisão do SNA, a divisão entérica, serve ao tubo digestivo. Ela se comunica com o SNC através das fibras nervosas simpáticas e parassimpáticas. Entretanto, ela também pode funcionar independentemente dessas duas divisões da parte motora do SNA. O tecido nervoso consiste em dois tipos principais de células: neurônios e células de sustentação também denominadas células da neuroglia ou células da glia. O neurônio, considerado a unidade funcional do sistema nervoso, consiste em um corpo celular, que contém o núcleo, e diversos prolongamentos de comprimento variável. Os neurônios são especializados em transformar os estímulos recebidos em impulsos nervosos (potenciais de ação neuronais) e, através de seus prolongamentos, conduzir esses impulsos para outros neurônios ou para outras células. A comunicação que permite que o impulso nervoso passe de um neurônio para outro ou de um neurônio para outra célula é denominada sinapse e envolve a liberação de neurotransmissores pelos neurônios. As células da neuróglia são células que não podem gerar e nem conduzir impulsos nervosos, no entanto, estão localizadas próximas aos neurônios. O SNC contém quatro tipos de células da neuroglia, referidas como neuroglia central: os oligodendrócitos, os astrócitos, as micróglias e as células ependimárias. No SNP, as células da neuroglia, referidas como neuroglia periférica, incluem as células de Schwann, as células-satélites e uma variedade de outras células localizadas em regiões específicas como as células neurogliais localizadas nos gânglios da divisão entérica e os pituicitos localizados na neurohipófise, entre outras. As funções gerais das células da neuroglia são as seguintes: oferecem suporte físico para os neurônios, isolam eletricamente os prolongamentos dos neurônios aumentando a velocidade de condução dos impulsos nervosos, participam da reparação da lesão neuronal, regulam quimicamente o meio líquido interno do SNC, participam da retirada dos neurotransmissores das fendas sinápticas e participam da troca metabólica entre o sangue e os neurônios. O sistema nervoso, tanto o SNC como o SNP, é intensamente vascularizado. Porém, no SNC existe uma barreira, denominada barreira hematoencefálica, que impede que muitas substâncias do sangue penetrem no tecido nervoso. Uma outra diferença entre o SNC e o SNP é a ausência de tecido conjuntivo no tecido nervoso do SNC. NEURÔNIO Embora se considere que os neurônios não sejam células capazes de se dividirem, alguns como, por exemplo, as células receptoras olfatórias do epitélio olfatório da cavidade nasal que são neurônios sensoriais que captam os estímulos 2 olfatórios, se multiplicam constantemente realizando a reposição natural dessas células nervosas. Além disso, foi demonstrado recentemente a existência de células-tronco neurais no SNC capazes de migrarem para os locais de lesão e se diferenciarem em novas células nervosas. Esses achados podem levar a estratégias terapêuticas que utilizam células neurais para repor células nervosas perdidas ou danificadas por distúrbio neurodegenerativos como as doenças de Alzheimer e de Parkinson. Embora a maioria dos neurônios não se divida, os seus componentes celulares se renovam regularmente. A necessidade constante de repor organelas, enzimas, neurotransmissores, componentes da membrana e outras moléculas explica o alto nível de atividade de síntese dessas células. COMPONENTES DO NEURÔNIO Os componentes de um neurônio incluem o corpo celular, os dendritos, o axônio e o terminal axônico. Corpo Celular O corpo celular de um neurônio tem características de uma célula produtora de proteína. É uma região dilatada que contém um núcleo grande com um nucléolo proeminente e citoplasma circundante. O citoplasma possui retículo endoplasmático rugoso (RER) abundante e ribossomos livres quando observados na microscopia eletrônica, um aspecto condizente com sua intensa atividade de síntese proteica. Ao microscópio óptico são observados os corpúsculos de Nissl que corresponde ao RER. Além dessas organelas, também estão presentes no citoplasma, mitocôndrias, complexo de Golgi, lisossomos, componentes do citoesqueleto e vesículas de transporte. Os corpúsculos de Nissl, os ribossomos livres e, ocasionalmente, o aparelho de Golgi estendem-se até os dendritos, porém não até o axônio. O aglomerado de corpos celulares de neurônios no SNC é denominado núcleo e o aglomerado de corpos celulares de neurônios no SNP é denominado gânglio nervoso. Dendritos A principal função dos dendritos é receber estímulos captados de outros neurônios, do ambiente externo ou do ambiente interno do corpo. Esses estímulos podem gerar impulsos nervosos no segmento inicial do axônio e serem conduzidos em direção aos terminais axônicos. No SNP, os dendritos que captam estímulos do ambiente externo ou do ambiente interno do corpo formam as chamadas terminações nervosas sensoriais. Os impulsos nervosos gerados pela estimulação das terminações sensoriais são conduzidos em direção ao SNC. Alguns dendritos se ramificam intensamente formando arborizações denominadas árvores dendríticas. As árvores dendríticas aumentam significativamente a áreareceptora do neurônio. Axônio e Terminal Axônico Os axônios (também chamados de fibras nervosas) são prolongamentos que transmitem impulsos para outros neurônios ou para outras células. No SNP, os terminais axônicos usados para transmitir impulsos nervosos para outras células do corpo são denominados terminações nervosas motoras. Cada neurônio tem apenas um axônio e ele pode ser extremamente longo. Os axônios motores que se direcionam para os músculos esqueléticos podem possuir mais de um metro de comprimento. O conjunto de fibras nervosas no SNC é denominado trato e o conjunto de fibras nervosas no SNP é denominado nervo. O axônio se inicia no cone axônico onde existe uma região denominada segmento inicial (zona de gatilho) que é o local onde os impulsos nervosos são gerados. Na sua parte final, o axônio se ramifica formando uma terminação nervosa. O terminal de cada ramificação se torna dilatado sendo chamado de bulbo ou botão sináptico cujo interior possui aproximadamente 300.000 vesículas sinápticas contendo várias moléculas de neurotransmissores. CLASSIFICAÇÃO DOS NEURÔNIOS O sistema nervoso humano contém cerca de 100 bilhões de neurônios que podem ser classificados anatomicamente, com base no número de prolongamentos que se estendem a partir do corpo celular, em neurônios multipolares, bipolares e pseudounipolares ou unipolares (Figura 01). Neurônios multipolares têm um axônio e dois ou mais dendritos ligados ao corpo celular. São exemplos de neurônios multipolares os neurônios motores e os interneurônios que são neurônios que se comunicam com outros neurônios no SNC. Os neurônios bipolares são raros possuindo um axônio e um dendrito ligados ao corpo celular. Esse tipo de neurônio está associado aos receptores para os sentidos do olfato, audição e visão. Um exemplo típico de neurônio bipolares são as células receptoras olfatórias encontradas no epitélio olfatório da cavidade nasal. Os neurônios pseudounipolares (unipolares) têm um único prolongamento ligado ao corpo celular que logo se divide em dois ramos axônicos, um longo e outro curto. O ramo longo termina em dendritos formando uma terminação nervosa sensorial. O ramo curto se entende até o SNC formando um terminal axônico. Os neurônios pseudounipolares são neurônios sensoriais cujos corpos celulares estão localizados próximos do SNC, formando os gânglios da raiz dorsal relacionados aos nervos espinhais e os gânglios da cabeça relacionados aos nervos cranianos. 3 Figura 01: Classificação estrutural dos neurônios. As interrupções indicam que os axônios são mais longos do que o mostrado. A. Um neurônio multipolar tem muitos prolongamentos que emergem de seu corpo celular. B. Um neurônio bipolar, dois prolongamentos. C. um neurônio unipolar, apenas um único prolongamento, mas que logo se divide em dois. Os neurônios também podem ser classificados em neurônios motores, sensoriais e associativos ou de integração (Figura 02). Figura 02: Esquema ilustrando diferentes tipos de neurônios. Os corpos celulares dos neurônios motores somáticos e dos neurônios motores autônos pré-ganglionares estão localizados no SNC. Os corpos celulares dos neurônios pseudounipolares (unipolares), bipolares e pós-ganglionares autônomos estão localizados fora do SNC. Os neurônios de integração, célula piramidal e célula de Purkinje, que se localizam integralmente no SNC apresentam arborizações dendríticas elaboradas, que facilitam a sua identificação. 4 Os neurônios motores (Figura 02), que são neurônios multipolares, transmitem impulsos do SNC ou dos gânglios para as células efetoras que recebem as terminações nervosas motoras desses neurônios. A via motora somática é constituída por um único conjunto de neurônios cujos corpos celulares se encontram no SNC e seus terminais axônicos fazem sinapses com as fibras musculares esqueléticas. A via motora autônoma é constituída por dois conjuntos de neurônios denominados neurônios pré-ganglionares e neurônios pós-ganglionares. Os neurônios pré-ganglionares possuem seus corpos celulares no SNC e os seus terminais axônicos fazem sinapses com os corpos celulares dos neurônios pós-ganglionares localizados em um gânglio. Os terminais axônicos dos neurônios pós-ganglionares fazem sinapses com fibras musculares lisas, com fibras musculares cardíacas e com células glandulares. Os neurônios sensoriais (Figura 02) transmitem os impulsos das terminações nervosas sensoriais para o SNC. As fibras sensoriais somáticas conduzem os impulsos nervosos responsáveis pela sensibilidade da pele (tato, pressão, dor, calor e frio), pelos sentidos especiais (visão, audição, olfato, gustação e equilíbrio) e ainda por um tipo de modalidade sensorial denominada propriocepção que fornece ao cérebro informações relacionadas com a orientação do corpo e dos membros. Já as fibras sensoriais autônomas transmitem os impulsos nervosos responsáveis pela dor visceral e por outros tipos de sensações cujos estímulos são captados por terminações nervosas sensoriais localizadas em órgãos internos, como mucosas e vasos sanguíneos. A grande maioria dos neurônios sensoriais é do tipo pseudounipolar, porém existem alguns neurônios sensoriais bipolares como aqueles relacionados ao olfato, audição e visão. Os interneurônios (Figura 02), também denominados neurônios de associação (ou de integração), estão localizados exclusivamente no SNC e formam uma rede de comunicação e de integração entre os neurônios sensoriais e motores. Estima-se que mais de 99,9% de todos os neurônios pertençam a essa rede de integração sendo a maioria neurônios multipolares como as células piramidais do córtex cerebral e as células de Purkinje do cerebelo. SINAPSES As sinapses são junções especializadas que facilitam a transmissão dos impulsos nervosos de um neurônio para outro ou de um neurônio para células efetoras como, por exemplo, as células musculares e as células glandulares. As sinapses entre os neurônios podem ser classificadas morfologicamente como: (1) axodendríticas, ocorrendo entre o terminal axônico de um neurônio e os dendritos de outro neurônio, (2) axossomáticas, ocorrendo entre os terminais axônicos de um neurônio e o corpo celular de outro neurônio e (3) axoaxônicas, ocorrendo entre o terminal axônico de um neurônio e o terminal axônico de outro neurônio (Figura 03). Uma outra forma de classificar as sinapses é considerar o mecanismo de passagem do impulso nervoso de uma célula para outra. Usando esse tipo de classificação as sinapses são divididas em sinapses químicas e elétricas. Os componentes de uma sinapse química típica incluem o botão sináptico do neurônio pré-sináptico, a fenda sináptica e a membrana do neurônio pós-sináptico (ou da célula efetora). O botão sináptico do neurônio pré-sináptico é o local por onde os neurotransmissores são liberados das vesículas sinápticas. A fenda sináptica, um espaço de 20 a 30 nm, separa o neurônio pré-sináptico do neurônio pós-sináptico (ou da célula efetora). Os neurotransmissores então se difundem através da fenda sináptica e se ligam a receptores específicos localizados na membrana do neurônio pós-sináptico (ou na membrana da célula efetora). O tempo necessário para que esses processos ocorram é de cerca de 0,5 ms, razão pela qual as sinapses químicas transmitem sinais mais lentamente em comparação às sinapses elétricas. Nas sinapses químicas, só pode ocorrer a transmissão unidirecional do impulso nervoso, ou seja, do neurônio pré-sináptico para o neurônio pós-sináptico. A razão é porque apenas os botões sinápticos dos neurônios pré-sinápticos podem liberar neurotransmissores e porque apenas a membrana do neurônio pós-sináptico tem receptores específicos Figura 03: Esquema dos diferentes tipos de sinapse. As sinapses axodendríticas representam o tipo mais comumde conexão entre o terminal axônico pré-sináptico e os dendritos do neurônio pós-sináptico. Observe que algumas sinapses axodendríticas contêm espinhos dendríticos. As sinapses axossomáticas são formadas entre o terminal axônico pré-sináptico e o corpo celular do neurônio pós-sináptico, enquanto as sinapses axoaxônicas são formadas entre o terminal axônico do neurônio pré-sináptico e o axônio do neurônio pós-sináptico. A sinapse axoaxônica pode intensificar ou inibir a transmissão sináptica axodendrítica (ou axossomática). 5 para esses neurotransmissores. Como resultado, os potenciais de ação se deslocam, ao longo de suas vias, em apenas uma única direção. As sinapses elétricas, comuns nos invertebrados, contêm junções comunicantes (gap junction) que permitem o movimento de íons entre as células e, consequentemente, permitem passagem direta da corrente elétrica de uma célula para outra. Essas sinapses não requerem neurotransmissores e, por isso, os impulsos elétricos podem ser conduzidos em ambas as direções. Os exemplos de sinapses elétricas nos seres humanos incluem as junções comunicantes entre as células musculares lisas e entre as células musculares cardíacas. CÉLULAS DE SUSTENTAÇÃO DO SISTEMA NERVOSO: A NEURÓGLIA No SNP, as células de sustentação são denominadas neuróglia periférica e no SNC, elas são denominadas neuróglia central. NEURÓGLIA PERIFÉRICA A neuróglia periférica inclui as células de Schwann, células-satélites e uma variedade de outras células associadas a órgãos ou tecidos específicos. Exemplos dessas últimas incluem as células gliais localizadas nos gânglios da divisão entérica e os pituicitos da neurohipófise, entre outras. Células de Schwann A principal função das células de Schwann é dar sustentação aos axônios mielinizados e não mielinizados. As células de Schwann desenvolvem-se a partir das células da crista neural e produzem uma camada rica em lipídios denominada bainha de mielina que circunda os axônios mielinizados. A bainha de mielina isola o axônio do compartimento extracelular assegurando uma rápida condução dos impulsos nervosos. O cone axônico e as porções finais do terminal axônico onde o axônio faz sinapse com outras células, são regiões que não são revestidas por mielina. Os axônios não mielinizados também são envolvidos e nutridos pelas células de Schwann, mas nesse caso, não há formação de uma bainha. Além disso, as células de Schwann ajudam na limpeza de resíduos do e orientam a regeneração dos axônios após lesão no SNP. A formação da bainha de mielina (Figura 04), processo denominado mielinização, começa quando uma célula de Schwann circunda o axônio com sua membrana plasmática. Quando o axônio estiver completamente envolvido pela membrana plasmática da célula de Schwann, aparece uma região formada por dupla membrana da célula de Schwann, denominada mesaxônio. A bainha de mielina se desenvolve a partir de várias camadas de mesaxônios das células de Schwann enroladas concentricamente em torno do axônio. À medida que o enrolamento progride, o citoplasma internamente às membranas dos mesaxônios é espremido, formando entre as várias camadas concêntricas de mesaxônios, um mesaxônio interno e um mesaxônio externo. Figura 04: Axônios mielinizados e não mielinizados. Observe que uma camada de membrana plasmática de uma célula de Schwann envolve axônios não mielinizados. Os axônios do SNP que são descritos como não mielinizados são também envolvidos pelo citoplasma da célula de Schwann que sofre uma invaginação (Figura 04). Um único axônio, ou um grupo de axônios, pode ser incluído em uma 6 única invaginação da superfície da célula de Schwann. Grandes células de Schwann no SNP podem ter 20 ou mais sulcos, cada um contendo um ou mais axônios. A bainha de mielina é segmentada porque é formada por numerosas células de Schwann dispostas sequencialmente ao longo do axônio. Cada célula de Schwann cobre cerca de um milímetro do axônio, mas como os axônios do sistema nervoso periférico são muito mais longos, podendo chegar a metros de comprimento, muitas centenas de células de Schwann são necessárias em cada axônio. O espaço onde duas células de Schwann adjacentes é desprovido de mielina e é denominado nodo de Ranvier (Figura 04). A maior parte da bainha de mielina é formada por lipídio porque, à medida que a membrana das células de Schwann se enrola em torno do axônio, o citoplasma da célula de Schwann sofre uma extrusão. Cada célula de Schwann envolve um segmento de um axônio, enrolando-se em volta dele até cem vezes. Ao se enrolar em volta do axônio, as bicamadas fosfolipídicas ficam praticamente em contacto uma com a outra, em forma de "fatias de cebola" com o axônio no centro. O corpo celular, onde se localizam o núcleo e as organelas ficam limitados à periferia formando o citoplasma externo da célula de Schwann. Os resquícios de citoplasma realizam a comunicação entre os citoplasmas dos mesaxônios de cada uma das “fatias da cebola” estabelecendo a comunicação entre o citoplasma externo da célula de Schwann com o citoplasma interno. Esses resquícios de citoplasma são reconhecidos histologicamente como incisuras de Schmidt-Lanterman. Se as camadas concêntricas de membrana de uma célula de Schwann são desenroladas, as incisuras de Schmidt-Lanterman podem ser observadas (Figura 05). Células Satélites Os corpos celulares de neurônios pertencentes à gânglios são circundados por uma camada de pequenas células cúbicas denominadas células satélites. Embora elas formem uma camada completa em torno do corpo celular, apenas seus núcleos são visualizados nas preparações histológicas utilizando a coloração HE. Nos gânglios motores do SNA, os prolongamentos dos neurônios penetram por entre as células-satélites para estabelecer uma sinapse com os neurônios desse gânglio, porém não existem sinapses nos gânglios sensoriais pois são formados por corpos celulares de neurônios pseudounipolares. As células satélites ajudam a estabelecer e manter um ambiente adequado em torno do corpo celular dos neurônios do gânglio. NEURÓGLIA CENTRAL Existem quatro tipos de neuróglia central: os astrócitos, os oligodendrócitos, as micróglias e as células ependimárias. Astrócitos Os astrócitos são as maiores células neurogliais e formam uma rede de células dentro do SNC que se comunicam com os neurônios para dar suporte e modular suas atividades. Existem dois tipos de astrócitos, os protoplasmáticos (Figura 06) e os fibrosos (Figura 07). Os astrócitos protoplasmáticos têm numerosos prolongamentos citoplasmáticos curtos e ramificantes e são mais prevalentes na substância cinzenta. Já os astrócitos fibrosos têm prolongamentos mais longos, porém em menor número e menos ramificantes e são mais comuns na substância branca. Figura 05: Esquema tridimensional conceitualizando a relação da mielina com o citoplasma de uma célula de Schwann. Este esquema mostra uma célula de Schwann hipoteticamente não enrolada. Observe como o citoplasma interno dessa célula é contínuo com o citoplasma externo por meio das incisuras de Schmidt-Lanterman. 7 Alguns astrócitos estendem seus prolongamentos em direção à capilares sanguíneos e em direção aos axônios de neurônios formando, nas extremidades desses prolongamentos, pés terminais que, quando cobrem a superfície externa dos capilares sanguíneos, são denominados pés vasculares e, quando cobre a superfície do axônio, são denominados pés perineurais. Dessa maneira eles ajudam a manter as zônulas de oclusão entre as células endoteliais dos capilares sanguíneos contribuindo para a formação da barreira hematoencefálica (descrita adiante). Além disso, os astrócitos fornecem uma proteção para os axônios mielinizados. Figura 07: A. Esquema de um astrócito fibroso na substânciabranca do encéfalo. B. Fotomicrografia da substância branca do encéfalo, mostrando os extensos prolongamentos citoplasmáticos que se irradiam do corpo celular dos astrócitos e pelos quais receberam o seu nome (220 X). Os astrócitos também são importantes nos movimentos dos metabólicos e resíduos para os neurônios e a partir deles. Eles podem também confinar os neurotransmissores na fenda sináptica e remover os neurotransmissores em excesso por pinocitose. Os astrócitos protoplasmáticos nas superfícies do encéfalo e da medula espinhal estendem seus prolongamentos, denominados pés subpiais, até a pia-máter para formar uma barreira protetora que circunda o SNC. Uma outra função importante dos astrócitos se relaciona ao controle da concentração de íon potássio (K+) no líquido extracelular do SNC. A membrana dos astrócitos contém bombas e canais de K+ podendo transportar para o Figura 06: Este esquema mostra os prolongamentos do astrócito protoplasmático que terminam em um vaso sanguíneo e os prolongamentos que terminam em axônico de um neurônio. Os prolongamentos que terminam no vaso sanguíneo contribuem para a barreira hematoencefálica. As regiões desnudas do vaso, como mostra o desenho, seriam cobertas por prolongamentos de astrócitos vizinhos, formando, assim, uma barreira completa. 8 citoplasma grande quantidade desse íon mantendo, desse modo, baixa a concentração de K+ no líquido extracelular, condição importante para que os neurônios possam gerar e conduzir impulsos nervosos. Oligodendrócitos O oligodendrócito (Figura 08) é a célula responsável pela produção da bainha de mielina no SNC. São células pequenas com um número menor de prolongamentos quando comparados aos astrócitos. O oligodendrócito emite seus prolongamentos na direção dos axônios, onde cada prolongamento se enrola em uma porção de um axônio, formando uma bainha de mielina. Dessa forma, cada bainha de mielina no SNC é formada por camadas concêntricas da membrana plasmática de um prolongamento do oligodendrócito, entretanto, diferentemente do que acontece com a célula de Schwann, a região que contém o núcleo do oligodendrócito não participa da formação da bainha de mielina. Os vários prolongamentos de um único oligodendrócito podem produzir várias bainhas de mielina em um único axônio ou em axônios diferentes. Uma diferença entre o SNC e o SNP é que os axônios não mielinizados do SNC frequentemente são encontrados desnudos, isto é, eles não estão envolvidos pelos prolongamentos do oligodendrócitos como acontece com as células de Schwann que envolve até mesmo os axônios não mielinizados no SNP. A ausência de células de sustentação ao redor dos axônios não mielinizados, bem como a ausência de tecido conjuntivo dentro do tecido nervoso do SNC, ajuda a distinguir o SNC do SNP nos cortes histológicos. Micróglias As micróglias (Figura 09) são células fagocitárias com núcleos pequenos e alongados. Elas normalmente representam cerca de 5% das células da neuroglia do SNC, porém proliferam e se tornam ativamente fagocitárias nas regiões de lesão. As micróglias são consideradas parte do sistema mononuclear fagocitário e se originam das células progenitoras dos monócitos. As células precursoras da micróglia penetram no SNC a partir do sangue de capilares sanguíneos e se diferenciam em micróglias. A micróglia é fundamental na defesa contra microrganismos invasores, removendo bactérias, células lesionadas e resíduos celulares. Células Ependimárias As células ependimárias são células cilíndricas dispostas em única camada formando o revestimento tipo epitelial dos ventrículos cerebrais e do canal central da medula espinhal. Elas estão firmemente ligadas por complexos juncionais, mas ao contrário de um epitélio típico, as células ependimárias não possuem uma membrana basal. A superfície basal das células ependimárias possui numerosos pregueamentos que se interdigitam com os prolongamentos dos astrócitos adjacentes. A superfície apical dessas células possui cílios e microvilosidades, estruturas envolvidas com a movimentação e produção do líquido cefalorraquidiano. Em algumas regiões dos ventrículos cerebrais, esse revestimento é modificado para produzir o líquido cefalorraquidiano (LCR) pela filtração do sangue derivado das alças capilares adjacentes. As células ependimárias modificadas e os capilares associados que juntos produzem o LCR são denominados plexo coroide. Figura 08: Visão tridimensional de um oligodendrócito e suas relações com vários axônios. Os prolongamentos citoplasmáticos do oligodendrócito formam lâminas citoplasmáticas achatadas, que se enrolam em cada um dos axônios. A relação do citoplasma e da mielina é essencialmente a mesma daquela das células de Schwann. 9 Figura 09: A. Este esquema mostra o formato e as características de uma micróglia. Observe o núcleo alongado e um número relativamente pequeno de prolongamentos que emergem do corpo celular. B. Fotomicrografia da substância cinzenta do encéfalo corada com HE (420 X) mostrando os núcleos alongados característicos das micróglias (setas). ORGANIZAÇÃO DO SISTEMA NERVOSO PERIFÉRICO O sistema nervoso periférico (SNP) consiste em gânglios nervosos contendo corpos celulares de neurônios e em nervos com terminações nervosas sensoriais e motoras. GÂNGLIO Os gânglios contêm aglomerados de corpos celulares neuronais e fibras nervosas que chegam e saem deles. Os gânglios sensoriais são gânglios formados por neurônios pseudounipolares e, por isso não possuem sinapses, podendo pertencer tanto ao sistema nervoso somático (SNS) como ao sistema nervoso autônomo (SNA). Um único neurônio pseudounipolar conecta o SNC e o órgão ou tecido inervado. Os gânglios sensoriais estão localizados nas raízes dorsais dos nervos espinhais (gânglios da raiz dorsal) e em associação aos nervos cranianos trigêmeo (V), facial (VII), vestibulococlear (VIII), glossofaríngeo (IX) e o vago (X). Já os gânglios motores pertencem unicamente ao sistema nervoso autônomo e são gânglios formados por corpos celulares de neurônios pós-ganglionares que fazem sinapses com os terminais axônicos dos neurônios pré-ganglionares. Existem três tipos de gânglios motores autônomos: os gânglios paravertebrais, os gânglios pré-vertebrais e os gânglios terminais. Os dois primeiros pertencendo à divisão simpática e o último pertencendo à divisão parassimpática. Os corpos celulares tanto dos neurônios motores somáticos como dos neurônios motores pré-ganglionares do autônomo não formam gânglios pois estão localizados no SNC. Os axônios dos neurônios motores somáticos deixam o SNC e viajam em nervos diretamente até os músculos esqueléticos. NERVO Um nervo é definido como um feixe de fibras nervosas mantidas unidas por tecido conjuntivo que transportam informação sensorial e motora entre o SNC e os órgãos e tecidos do corpo. Normalmente o termo fibra nervosa se refere ao axônio com os seus revestimentos de mielina formados pelas células de Schwann. Componentes De Tecido Conjuntivo De Um Nervo Um nervo (Figura 10) é formado por um ou mais feixes de fibras nervosas. Cada feixe (ou fascículo) contém uma mistura de fibras nervosas motoras ou sensoriais envolvidas pelas células de Schwann. Os nervos são envolvidos por uma camada externa de tecido conjuntivo denso não modelado, o epineuro, que mantém os fascículos unidos formando uma cápsula resistente ao redor de todo o nervo. Circundando cada fascículo está presente uma membrana, denominada perineuro, formada por algumas fibrilas de colágeno e por várias camadas de fibroblastos modificados conhecidos como células perineurais que se mantém unidas por zônulas de oclusão. Dessa forma, o perineuro pode atuar como uma barreira, denominada barreira hematonervosa, que dificulta a passagem de algumas moléculasdo sangue para o tecido nervoso regulando, dessa forma, o ambiente interno do nervo. Cada fibra nervosa individual e suas células de Schwann estão envolvidas por uma delicada membrana formada por tecido conjuntivo frouxo, o endoneuro. Os vasos sanguíneos que suprem os nervos cursam no epineuro, e seus ramos penetram no nervo pelo perineuro. No entanto, endoneuro é mal vascularizado dependendo dos vasos sanguíneos do perineuro. A fotomicrografia a seguir mostra um nervo com seus componentes descritos. 10 Figura 10: A. Esquema de um nervo em corte transversal mostrando os seus revestimentos de tecido conjuntivo. B Fotomicrografia de um nervo corada com HE (320 X) mostrado os seus revestimentos de tecido conjuntivo. SISTEMA NERVOSO AUTÔNOMO O sistema nervoso autônomo (SNA) regula o ambiente interno do corpo e é classificado em três divisões: (1) divisão simpática, (2) divisão parassimpática e (3) divisão entérica. O SNA é parte do SNP conduzindo impulsos involuntários para músculo liso, músculo cardíaco e epitélio glandular. O termo visceral algumas vezes é usado para caracterizar o SNA e seus neurônios, que são denominados neurônios motores viscerais. Entretanto, os neurônios motores viscerais são frequentemente acompanhados por neurônios sensoriais viscerais que transmitem impulsos nervosos a partir de tecidos ou órgãos viscerais (vasos sanguíneos e mucosas) para o SNC. Os neurônios sensoriais viscerais, igualmente aos neurônios sensoriais somáticos, são também pseudounipolares possuindo o mesmo arranjo de outros neurônios sensoriais, isto é, corpo celular localizado em um gânglio sensorial de onde parte um único axônio que logo se divide em dois segmentos, um segmento periférico longo que termina em dendrito localizado no tecido ou órgão visceral e um segmento curto que termina em terminal axônico localizado no SNC. A principal diferença organizacional entre a condução motora somática e a condução motora autônoma é que os impulsos nervosos motores somáticos são conduzidos do SNC aos músculos esqueléticos por um único conjunto de neurônios, enquanto que os impulsos nervosos motores autônomos são conduzidos do SNC para os efetores viscerais (músculo liso, músculo cardíaco e tecido glandular) por dois conjuntos de neurônios tendo, portanto, um gânglio autônomo onde o terminal axônico de um neurônio pré-ganglionar faz sinapse com os dendritos de vários neurônios pós-ganglionares (Figura 11). Divisões Simpática e Parassimpática Os corpos celulares dos neurônios pré-ganglionares da divisão simpática estão localizados na substância cinzenta das porções torácica e lombar superior (T1 à L2) da medula espinhal. Esses neurônios enviam seus axônios, através dos nervos espinhais, para os gânglios paravertebrais ou para os gânglios pré-vertebrais. Esses gânglios contêm os corpos celulares dos neurônios pós-ganglionares da divisão simpática. Os gânglios paravertebrais estão localizados a cada lado da coluna vertebral formando duas cadeias ganglionares. Já os gânglios pré-vertebrais estão localizados na cavidade abdominal (Figura 11). Os corpos celulares dos neurônios pré-ganglionares da divisão parassimpática estão localizados no tronco encefálico (mesencéfalo, ponte e bulbo) e na região sacral (S2 à S4) da medula espinhal. Esses neurônios enviam seus axônios, através dos seguintes nervos: (1) nervo craniano III (oculomotor) com corpos celulares em núcleo do mesencéfalo, (2) nervo craniano VII (facial) com corpos celulares em núcleo da ponte, (3) nervo craniano IX (glossofaríngeo) com corpos celulares em núcleo do bulbo, (4) nervo craniano X (vago) com corpos celulares em núcleo também do bulbo e (5) nervos espinhais sacrais (S2, S3 e S4) com corpos celulares localizados na substância cinzenta da medula espinhal. Os neurônios pré-ganglionares no interior do nervo craniano III fazem sinapse com os corpos celulares de neurônios pós-ganglionares localizados em um gânglio da cabeça denominado gânglio ciliar. Os neurônios pré-ganglionares no interior do nervo craniano VII fazem sinapse com os corpos celulares de neurônios pós-ganglionares localizados em dois gânglios da cabeça denominados pterigopalatino e submandibular. Os neurônios pré-ganglionares no interior do nervo craniano IX fazem sinapse com os corpos celulares de neurônios pós-ganglionares localizados em um 11 gânglio da cabeça denominado gânglio ótico. E os neurônios pré-ganglionares no interior do nervo craniano X e no interior dos nervos sacrais da medula espinhal fazem sinapse com os corpos celulares de neurônios pós-ganglionares localizados em gânglios localizados próximos do órgão efetor, gânglios denominados terminais ou intramurais. Figura 11: Esquema dos neurônios motores somáticos e motores viscerais. No sistema motor somático, um neurônio conduz os impulsos do SNC para o efetor (músculo esquelético). No sistema motor visceral (autônomo) representado, neste desenho, pela divisão simpática do SNA, uma cadeia de dois neurônios conduz os impulsos: um neurônio pré-sináptico com o corpo celular localizado no SNC e um neurônio pós-sináptico com o corpo celular localizado nos gânglios paravertebrais ou pré-vertebrais. Além disso, cada neurônio pré-sináptico estabelece contato sináptico com mais de um neurônio pós-sináptico. As fibras simpáticas pós-sinápticas suprem os músculos lisos (como nos vasos sanguíneos), no epitélio glandular (como nas glândulas sudoríparas) ou no músculo cardíaco (não mostrado nesse esquema). Os neurônios do SNA que suprem os órgãos do abdome alcançam esses órgãos por meio dos nervos esplâncnicos. Nesse exemplo, o nervo esplâncnico une-se ao gânglio celíaco, loca de ocorrência de sinapses entre os neurônios pré e pós sinápticos. As divisões simpática e parassimpática do SNA frequentemente suprem os mesmos órgãos, porém, na maioria das vezes são antagônicas. Por exemplo, a estimulação simpática aumenta a frequência das contrações musculares cardíacas, enquanto a estimulação parassimpática reduz a frequência. Muitas ações da divisão simpática são semelhantes às da medula da glândula suprarrenal, uma glândula endócrina. Essa semelhança funcional é explicada pois tanto as células da medula da suprarrenal, denominadas células cromafins, como os neurônios simpáticos pós-ganglionares são originados a partir das células da crista neural, inervados por neurônios simpáticos pré-ganglionares e produzem moléculas quimicamente e fisiologicamente semelhantes, as catecolaminas epinefrina (EPI) e norepinefrina (NE). A principal diferença é que os neurônios simpáticos pós-ganglionares liberam NE diretamente no efetor na fenda sináptica, enquanto que as células cromafins liberam EPI e NE na corrente sanguínea. A inervação da medula da suprarrenal pode constituir uma exceção à regra de que a inervação autônoma consiste em dois conjuntos de neurônios partindo do SNC até um efetor, a menos que as células cromafins sejam consideradas como equivalente funcional aos neurônios pós-ganglionares (Figura 12). 12 Figura 12: Esse esquema mostra as células cromafins da glândula adrenal que recebe inervação de neurônios simpáticos pré-ganglionares produzindo epinefrina e norepinefrina (NE) na corrente sanguínea. Divisão Entérica A divisão entérica do SNA consiste nos gânglios e seus prolongamentos que inervam o trato gastro-intestinal (GI). Essa divisão controla a movimentação, as secreções exócrinas e endócrinas e o fluxo sanguíneo através do trato gastrintestinal. O sistema nervoso entérico pode funcionar independentemente do SNC e, por isso, é considerado o “cérebro do intestino”. Entretanto, a digestão requer comunicação entre os neurônios entéricos e o SNC, comunicação realizada pelas divisões simpáticas e parassimpáticas. Os receptores sensoriais localizados no trato GI geram impulsos nervosos que são conduzidosao SNC produzindo informação relacionada à presença de alimento e à distensão da parede do trato GI. O SNC então coordena, através das divisões simpática e parassimpática, a secreção gastrintestinal, a atividade motora, a contração dos esfíncteres gastrintestinais e o fluxo sanguíneo. Os gânglios e os neurônios pós-ganglionares da divisão entérica estão localizados na parede do trato GI desde o esôfago até o ânus. Como a divisão entérica pode atuar independente das divisões simpática e parassimpática, as atividades do sistema digestório continuam ocorrendo mesmo após o nervo vago ou os nervos esplâncnicos pélvicos serem seccionados. Os neurônios da divisão entérica não são sustentados pelas células de Schwann ou pelas células-satélites. Em vez disso, eles recebem suporte das células neurogliais entéricas que se assemelham a astrócitos. ORGANIZAÇÃO DO SISTEMA NERVOSO CENTRAL O sistema nervoso central (SNC) consiste na medula espinhal localizada no canal vertebral e no encéfalo localizado na cavidade craniana. O SNC é circundado por três membranas de tecido conjuntivo denominadas meninges. A medula espinhal e o encéfalo essencialmente flutuam no líquido cefalorraquidiano (LCR) que ocupa o espaço entre as duas camadas meníngeas internas: aracnoide e piamáter. O encéfalo é ainda subdividido em cérebro, cerebelo e tronco encefálico, esse último, é contínuo com a medula espinhal. Tanto na medula espinhal como no encéfalo são encontradas duas regiões bem definidas que, quando dissecadas à fresco, possuem uma coloração branca ou acinzentada e, por isso foram denominadas substância branca e substância cinzenta. A substância branca é um agregado de axônios mielinizados de muitos neurônios, embora contenha também células da neuroglia e vasos sanguíneos, mas nunca corpo celular de neurônio. Já a substância cinzenta contém corpos celulares neuronais, dendritos, axônios, terminais axônicos, células da neuroglia e vasos sanguíneos. As sinapses ocorrem apenas nas regiões de substância cinzenta que tem essa cor por conter pouca ou nenhuma mielina. Aglomerados de corpos de células neuronais localizados na substância branca ou cinzenta são denominados núcleos. Os núcleos do SNC são os equivalentes morfológicos e funcionais aos gânglios do SNP. MEDULA ESPINHAL A medula espinhal é uma estrutura cilíndrica achatada que é contínua com o tronco encefálico. Ela é dividida em 31 segmentos (8 cervicais, 12 torácicos, 5 lombares, 5 sacrais e 1 coccígeo), e cada segmento é conectado a um par de nervo espinhal. Cada nervo espinhal é unido ao seu segmento da medula espinhal por duas raízes, uma dorsal (posterior) e outra ventral (anterior). Em corte transversal, a medula espinhal possui uma substância cinzenta interna em formato de borboleta (ou da letra H) circundando o canal central, e uma substância branca periférica. A substância cinzenta da medula espinhal é subdividida em regiões chamadas cornos: (1) os cornos cinzentos anteriores, (2) os cornos cinzentos posteriores e (3) os cornos cinzentos laterais (ou intermediários). Além dos cornos cinzentos, existe uma outra região de substância cinzenta, denominada comissura cinzenta, que forma a barra horizontal da letra H, cujo centro está o canal central por onde circula o líquido cefalorraquidiano (LCR). Situadas anterior, lateralmente e posteriormente à substância cinzenta se encontram regiões de substância branca denominadas respectivamente de: (1) colunas brancas anteriores (ventrais), (2) colunas brancas laterais e (3) colunas brancas posteriores (dorsais). As colunas brancas contêm diferentes feixes de fibras mielinizadas denominados tratos que se estendem por longas distâncias, ascendendo ou descendendo pela medula espinhal. Os tratos ascendentes, também chamados de sensoriais, consistem em axônios condutores de 13 impulsos nervosos que sobem em direção ao encéfalo. Os tratos descendentes, também chamados de motores, consistem em axônios condutores de impulsos nervosos originados no encéfalo que descem ao longo da medula espinhal. Dois sulcos penetram na substância branca da medula espinhal, dividindo-a em metades direita e esquerda. A fissura mediana anterior é um sulco profundo e largo, na face anterior (ventral), enquanto o sulco mediano posterior é menos profundo e mais estreito, na superfície posterior (dorsal) da medula. Observe a figura a seguir que mostra as diferentes estruturas descritas acima (Figura 13). Figura 13: Esquema de um corte transversal alto da medula espinhal mostrando sua anatomia interna e sua a organização das substâncias cinzenta e branca. Para simplificar, os dendritos não estão mostrados nesse esquema. Setas azuis, vermelhas e verdes indicam o sentido de propagação do impulso nervoso. Os corpos celulares dos neurônios motores somáticos que inervam os músculos estriados esqueléticos estão localizados no corno anterior da substância cinzenta. Os axônios desses neurônios, todos mielinizados, deixam a medula espinhal pela raiz ventral, tornam-se componente do nervo espinhal daquele segmento e, como tal, é conduzido até o músculo esquelético. Próximo da célula muscular, o axônio divide-se em numerosos ramos terminais que formam terminações nervosas motoras denominadas junções neuromusculares. Os corpos celulares dos neurônios motores autônomos pré-ganglionares estão localizados no corno lateral da substância cinzenta. Os axônios desses neurônios, todos mielinizados, deixam a medula espinhal pela raiz ventral e fazem sinapse com um gânglio formado por corpos celulares de neurônios pós-ganglionares. Os axônios desses neurônios pós-ganglionares, todos amielínicos, inervam os efetores do SNA (músculo liso, músculo cardíaco e o epitélio glandular). Já os corpos celulares dos neurônios sensoriais (neurônios pseudounipolares) estão localizados no gânglio da raiz dorsal. Esses neurônios possuem um único prolongamento que se divide em um segmento periférico longo que traz informação da periferia e um segmento curto que transporta informação para a substância cinzenta da medula espinhal. Os impulsos são gerados na arborização dendrítica localizada no final do segmento periférico. ENCÉFALO O encéfalo consiste em quatro partes principais: tronco encefálico, cerebelo, diencéfalo e cérebro. O tronco encefálico é contínuo com a medula espinhal e consiste no bulbo, na ponte e no mesencéfalo (ou cérebro médio). Em posição posterior ao tronco encefálico, fica o cerebelo. Em posição superior ao tronco encefálico fica o diencéfalo consistindo, principalmente, no tálamo e no hipotálamo, mas incluindo também, o epitálamo que contém a glândula pineal. O cérebro se sobrepõe ao diencéfalo, como a cúpula de um cogumelo, ocupando a maior parte do encéfalo. Observe a figura abaixo. Embora a disciplina de histologia não inclua o encéfalo em seu conteúdo, os estudantes geralmente observam as preparações histológicas do cerebelo e do córtex cerebral, ambas coradas com hematoxilina-eosina (HE). Essas duas regiões do encéfalo possuem a substância cinzenta localizada externamente e a substância branca internamente. Já o tronco encefálico não está claramente separado em regiões de substância cinzenta e substância branca. Entretanto, os núcleos dos nervos cranianos localizados no tronco encefálico aparecem como ilhotas de substância cinzenta na 14 substância branca. Os núcleos contêm os corpos celulares dos neurônios motores dos nervos cranianos e são análogos morfológicos quanto funcionais dos cornos anteriores e laterais da medula espinhal. Cerebelo O cerebelo é formado por uma substância cinzenta externa e uma substância branca interna. A substância cinzenta, denominada córtex cerebelar, contém corpos celulares neuronais, axônios, dendritos e células da neuróglia e é o local de ocorrência de sinapses. A substância branca contém células da neurogliae fibras nervosas e não é local de ocorrência de sinapses. O córtex cerebelar é dividido em três camadas: (1) a camada molecular externa, (2) a camada das células de Purkinje média e (3) e a camada granulosa em contato com a substância branca. A camada molecular é a mais externa e formada por neurônios denominados células estreladas e células em cesto. Os terminais axônicos das células em cesto fazem sinapse com os corpos celulares das células de Purkinje. A camada das células de Purkinje, subsequente à camada molecular, é composta pelas células de Purkinje que são os maiores neurônios do SNC, dotadas de uma exuberante árvore dendrítica que se ramifica irradiando-se através da camada molecular. Seus axônios, que são as únicas fibras eferentes do córtex cerebelar, possuem dois destinos possíveis: (1) ou se projetam para os neurônios dos núcleos cerebelares, situados na substância branca do cerebelo ou (2) saem do cerebelo para terminar em núcleos fora do cerebelo. A camada granulosa, a camada mais interna do córtex cerebelar, é formada por neurônios denominados células granulares e células de Golgi. As células granulares, os menores neurônios do corpo humano, são extremamente numerosas, possuindo vários dendritos e um axônio que penetra na camada molecular. As células de Golgi são neurônios cujos dendritos penetram e se ramificam na camada molecular. Cérebro O cérebro também é formado por uma substância cinzenta externa e uma substância branca interna. A substância cinzenta, denominada córtex cerebral, contém corpos celulares neuronais, axônios, dendritos e células da neuróglia e é o local de ocorrência de sinapses. A substância branca, denominada medula, contém células da neuroglia e fibras nervosas e não é local de ocorrência de sinapses. O córtex cerebral é dividido em seis (Figura 14) camadas não muito bem identificadas em cortes histológicos que, da mais externa para a mais interna, são as seguintes (observe a figura a seguir): (I) a camada molecular, (II) camada granular externa, (III) camada piramidal externa, (IV) camada granular interna, (V) camada piramidal interna e (VI) camada fusiforme em contato com a substância branca. Figura 14: Células nervosas nos circuitos cerebrais intracorticais. Esse esquema simples mostra a organização e as conexões entre células em diferentes camadas do córtex, que contribuem para a formação das fibras aferentes corticais (setas apontando para cima) e fibras eferentes corticais (setas apontando para baixo). Os pequenos interneurônios estão indicados em amarelo. 15 A camada molecular, a mais superficial, logo abaixo da piamáter, é rica em axônios horizontais e sinapses, mas tem poucos corpos celulares de neurônios, destacando-se as células horizontais de Cajal. Nas demais camadas, predominam as células que lhes dão nome (granulares, piramidais e fusiformes). As células granulares são os principais interneurônios do córtex recebendo sinapses da grande maioria dos axônios que chegam ao córtex, sendo, portanto, as principais células receptoras de impulsos sensoriais corticais. Células granulares existem em todas as camadas, mas predominam nas camadas granulares externa e interna, consideradas as principais camadas aferentes do córtex cerebral. As células piramidais são assim chamadas devido ao formato triangular do seu corpo celular. Podem ser pequenas, médias, grandes e gigantes (células piramidais de Betz). As células piramidais têm dois tipos de dendritos, o apical (um só por célula) e basais (vários por célula). O apical penetra e se ramifica nas camadas superiores. Os basais são mais curtos e ramificam-se nas proximidades do corpo celular. O axônio (sempre um único por neurônio) tem origem na região basal da célula penetrando na substância branca cerebral (medula) como fibra eferente do córtex. As células piramidais podem ser encontradas em todas as camadas, mas predominam nas camadas piramidais externa e interna, consideradas as principais camadas eferentes do córtex. As células fusiformes, que predominam na camada fusiforme, também possuem axônios descendentes que penetram na substância branca cerebral, sendo esses axônios considerados também fibras eferentes. MENINGES Três membranas constituídas de tecido conjuntivo, denominadas meninges (Figura 15), cobrem o encéfalo e a medula espinhal: (1) a dura-máter, a mais externa, (2) a aracnoide situada abaixo da dura-máter e (3) a pia-máter, uma camada delicada que repousa diretamente sobre a superfície do encéfalo e da medula espinhal. A aracnoide e a pia-máter são originadas a partir de uma única camada de mesênquima que circunda o cérebro em desenvolvimento. Por isso, a pia-máter representa a porção visceral, e a aracnoide a porção parietal da mesma camada. Essa origem comum se torna evidente pela existência de numerosos filamentos de tecido conjuntivo, denominados trabéculas aracnoideas, entre a pia-máter e a aracnoide. Na cavidade craniana, a camada espessa de tecido conjuntivo que forma a dura-máter substitui, na sua superfície externa, o periósteo do crânio. Dentro da dura-máter encontra-se um espaço revestido por endotélio, denominado seio venoso da dura-máter (seio sagital superior), que serve como a principal via para o retorno de sangue do cérebro. Figura 15: Esquema das meninges cerebrais. A camada externa, a dura-máter, é unida ao osso adjacente da cavidade craniana (não mostrado). A camada interna, a pia-máter, adere à superfície cerebral e acompanha todos os seus contornos. Observe que a pia-máter acompanha os ramos das artérias cerebrais quando esses entram no córtex cerebral. A camada interveniente, a aracnoide, é adjacente à dura-máter. A aracnoide envia para a pia- máter numerosas trabéculas semelhantes a uma teia. O espaço subaracnóideo está localizado entre a aracnoide e a pia-máter e contém líquido cerebrospinal. O espaço também contém os vasos sanguíneos de maior calibre (artérias cerebrais) que enviam ramos para o cérebro. 16 A aracnoide é um folheto delicado de tecido conjuntivo aderida à superfície interna da dura-máter. A aracnoide estende delicadas trabéculas até a superfície da pia-máter que recobre o encéfalo e a medula espinhal. Essas trabéculas são compostas de fibras de tecido conjuntivo frouxo contendo fibroblastos alongados. O espaço dessas trabéculas é denominado espaço subaracnóideo e contém o líquido cefalorraquidiano (LCR). A pia-máter, também uma camada delicada de tecido conjuntivo, repousa diretamente na superfície do encéfalo e da medula espinhal e é contínua com o tecido conjuntivo perivascular dos vasos sanguíneos que penetram no tecido nervoso. Tanto as superfícies da aracnoide como da pia-máter e também as trabéculas aracnoideas são revestidas por um epitélio simples pavimentoso. PRODUÇÃO E CIRCULAÇÃO DO LÍQUIDO CEFALORRAQUIDIANO O líquido cefalorraquidiano (LCR), de volume total entre 80 e 150mL, é um líquido claro e incolor que flui continuamente pelo espaço subaracnóideo do encéfalo e da medula espinhal, bem como pelos quatro ventrículos encefálicos e pelo canal central da medula espinhal (Figura 16). O LCR possui três funções principais: (1) atua como meio amortecedor de choques, que protege o delicado tecido do encéfalo e da medula espinhal de choques mecânicos que, de outra forma, poderiam fazê-lo bater contra as paredes ósseas da caixa craniana e do canal vertebral, (2) forma um ambiente químico ótimo para a geração e condução de potenciais de ação e (3) atua como um meio para a troca de nutrientes e de escórias entre o sangue e o tecido nervoso do encéfalo e da medula espinhal. O LCR é produzido pelos plexos coroides na frequência de 20mL/hora, substituindo seu volume total em cerca de quatro a cinco vezes por dia. Os plexos coroides são formados por redesde capilares localizadas no teto dos ventrículos. Próximas a esses capilares, algumas células ependimárias produzem o LCR através da filtração do sangue. O LCR, formado pelos plexos coroides dos ventrículos laterais, flui para o terceiro ventrículo, por meio de um par de orifícios denominados foramens interventriculares. Quantidade maior de LCR é adicionada pelo plexo coroide do terceiro ventrículo. O líquido então flui pelo aqueduto cerebral do terceiro ventrículo até o quarto ventrículo. O plexo coroide do quarto ventrículo contribui com mais LCR. O LCR entra no espaço subaracnóideo passando por três orifícios localizados no quarto ventrículo: a abertura mediana e o par de aberturas laterais. O LCR então circula pelo canal central da medula espinhal e pelo espaço subaracnóideo do encéfalo e da medula espinhal. O LCR é gradualmente reabsorvido para o sangue por meio das vilosidades aracnoides (Figura 17) que são projeções da aracnoide no seio venoso da dura-máter (seio sagital superior). Figura 16: Esse esquema mostra os quatro ventrículos encefálicos e o início do canal central da medula espinhal pintados de azul preenchidos por LCR. 17 Normalmente, o LCR é reabsorvido pelas vilosidades aracnoides na mesma velocidade em que é produzido pelos plexos coroides (20mL/hora) mantendo constante a pressão do LCR. A Figura 18 mostra o padrão geral de circulação do LCR. A estabilidade química do LCR é mantida pela barreira hemato-liquórica, que é composta por zônulas de oclusão entre as células ependimárias dos plexos coroides. Estas junções de oclusão impedem a passagem de substâncias por entre as células ependimárias, forçando a passagem dos constituintes do plasma por dentro delas. A produção do LCR, desta maneira, depende de difusão facilitada e de transporte ativo através das células ependimárias, resultando em diferenças na composição entre o LCR e o plasma sanguíneo. Figura 17: Esquema mostrando a localização das vilosidades aracnoideas no encéfalo. Figura 18: O LCR formado nos plexos corióideos de cada ventrículo lateral passa para o terceiro ventrículo por meio de duas aberturas estreitas e ovais, os forames interventriculares. Mais LCR é introduzido pelo plexo corióideo do teto do terceiro ventrículo. O líquido cerebrospinal então flui pelo aqueduto do mesencéfalo (aqueduto de Silvio), em direção ao quarto ventrículo. O plexo coroide do quarto ventrículo contribui com mais líquido cerebrospinal, que entra no espaço subaracnoideo por meio de três aberturas no teto do quarto ventrículo: uma única abertura mediana e duas aberturas laterais, uma em cada lado. Na sequência, o LCR circula no canal central da medula espinal e no espaço subaracnóideo que circunda a superfície do encéfalo e da medula espinal. O LCR é gradualmente reabsorvido para o sangue por meio das vilosidades aracnoideas, extensões digitiformes da aracnoide que se projetam nos seios venosos durais, principalmente no seio sagital superior. (Um agrupamento de vilosidades aracnoideas é chamado de granulação aracnoidea.) Normalmente, o LCR é reabsorvido tão rapidamente quanto é produzido pelos plexos coroides, a uma taxa de 20 mℓ /h (480 mℓ /dia). O sangue venoso dos seios é transportado ao coração, vai para o pulmão onde se torna sangue arterial voltando ao coração onde então o ciclo é reestabelecido. 18 BARREIRA HEMATOENCEFÁLICA A observação feita há mais de 100 anos de que os corantes vitais injetados na corrente sanguínea podem penetrar e corar quase todos os órgãos exceto o cérebro forneceu a primeira descrição da barreira hematoencefálica. Mais recentemente, avanços na microscopia e nas técnicas de biologia molecular revelaram a localização precisa dessa barreira e o papel das células endoteliais no transporte de substâncias essenciais ao tecido cerebral. A barreira hematoencefálica (BHE) é inicialmente formada pelas zônulas de oclusão entre as células endoteliais, que formam capilares do tipo contínuo presentes no SNC. Essas zônulas de oclusão eliminam as lacunas entre as células endoteliais e impedem a difusão simples de solutos e líquidos para dentro do tecido nervoso. Além disso, a interação entre os astrócitos e as células endoteliais dos capilares sanguíneos através de seus pés vasculares intimamente associados à lâmina basal endotelial também contribui para a BHE. Evidências sugerem que a integridade das zônulas de oclusão da BHE depende do funcionamento normal dos astrócitos associados. Muitas moléculas que são necessárias à integridade neuronal (como o O2 e certas moléculas lipossolúveis como os hormônios esteroides) penetram facilmente nas células endoteliais e passam livremente para o líquido extracelular do SNC. Devido à alta permeabilidade da membrana plasmática neuronal ao K+, os neurônios são particularmente sensíveis ao aumento da concentração extracelular desse íon. Como descrito anteriormente, os astrócitos são responsáveis pela manutenção da baixa concentração de K+ no líquido extracelular e são auxiliados pelas células endoteliais dos capilares do SNC que limitam efetivamente o movimento de K+ para dentro do líquido extracelular do SNC. Muitas substâncias que atravessam a parede dos capilares são transportadas por difusão facilitada por proteínas transportadoras específicas. Um exemplo típico é a glicose, da qual o neurônio depende quase que exclusivamente para obtenção de energia. A proteína transportadora de glicose no cérebro, denominada GLUT-1 é expressa na membrana plasmática das células endoteliais, sendo responsável pelo transporte de glicose através da barreira hematoencefálica. A permeabilidade da barreira hematoencefálica à glicose é atribuída ao nível de expressão da GLUT-1 na membrana das células endoteliais. Um outro exemplo interessante é a L-dopa (levodopa), o precursor do neurotransmissor dopamina, que atravessa facilmente a barreira hematoencefálica. Entretanto, a dopamina não pode cruzar a barreira hematoencefálica. Clinicamente, isso explica por que a L-dopa é que é empregada no tratamento da deficiência de dopamina (como, por exemplo, doença de Parkinson) e não a dopamina. RESPOSTA DOS NEURÔNIOS À LESÃO A lesão neuronal induz uma sequência complexa de eventos denominada degeneração axônica e regeneração neural (Figura 19). Os neurônios, as células de Schwann, os oligodendrócitos, os macrófagos e a micróglia estão envolvidos nessa resposta. Em contraste com o SNP, no qual os axônios lesionados rapidamente se regeneram, os axônios lesionados no SNC geralmente não podem se regenerar. Essa diferença marcante provavelmente está mais relacionada com a incapacidade dos oligodendrócitos e das células da micróglia de fagocitarem rapidamente os resíduos de mielina e com a dificuldade de macrófagos atravessarem a barreira hematoencefálica. Como os resíduos de mielina contêm diversos inibidores da regeneração axônica, sua remoção é essencial para o progresso da regeneração. A degeneração de um axônio distal após uma lesão axonal é denominada degeneração anterógrada (ou degeneração walleriana. No SNP, a perda do contato axônico causa a desdiferenciação das células de Schwann e a ruptura da bainha de mielina que envolve o axônio. As células de Schwann secretam diversos fatores de crescimento que são potentes estimuladores de proliferação. As células de Schwann dividem-se e se dispõem formando um tubo com um lúmen vazio denominado tubo endoneural. Uma vez que o axônio distal tenha sido reabsorvido por fagocitose, esse tubo formado pelas células de Schwann serve como um guia para a regeneração. No SNC, ao contrário das células de Schwann, os oligodendrócitos perdem contato com os axônios e respondem iniciando uma morte celular programada apoptótica. Também ocorre alguma degeneração retrógradana porção proximal do axônio, que é denominada degeneração traumática, processo que parece ser histologicamente semelhante à degeneração anterógrada. No entanto, a degeneração traumática geralmente estende-se apenas até o próximo nodo de Ranvier. A lesão axônica também inicia a sinalização em direção ao corpo celular do neurônio levando ao aumento da transcrição de genes envolvidos na regeneração axônica. A expressão desses genes inicia, dentro de poucos dias, a reorganização do citoplasma e das organelas perinucleares. O corpo celular do neurônio lesionado se tumefaz e seu núcleo e os corpúsculos de Nissl se movem perifericamente, processo denominado cromatólise. A cromatólise é observada inicialmente dentro de 1 a 2 dias após a lesão e alcança um máximo em cerca de 2 semanas. Como mencionado anteriormente, a divisão das células de Schwann desdiferenciadas é a primeira etapa da regeneração de um nervo periférico seccionado ou esmagado. Inicialmente, essas células se dispõem em cilindro denominado tubo endoneural que orienta o crescimento do axônio em regeneração que crescerá numa velocidade de 3 mm por dia. A regeneração axônica leva à uma nova diferenciação das células de Schwann e se o contato físico entre o neurônio motor e o seu músculo for restabelecido, a função geralmente também será restabelecida. 19 As técnicas microcirúrgicas que rapidamente restabelecem o íntimo contato do nervo e dos vasos sanguíneos seccionados conseguem refixar membros e dedos, com subsequente restabelecimento da função, um procedimento relativamente comum. Figura 19: Resposta de uma fibra nervosa à lesão. A. Uma fibra nervosa normal que sofreu lesão. Observe a posição do núcleo do neurônio e o número e a distribuição dos corpúsculos Nissl. B. Quando a fibra é lesionada, o núcleo do neurônio desloca-se para a periferia da célula, e o número de corpúsculos de Nissl é acentuadamente reduzido. A fibra nervosa distal à lesão sofre degeneração, juntamente com a sua bainha de mielina. As células de Schwann se desdiferenciam e proliferam. Os resíduos de mielina são fagocitados por macrófagos. C. As células de Schwann formam cordões celulares de Bunger, que são penetrados pelo broto axônico em crescimento. O axônio cresce em uma velocidade de 0,5 a 3 mm/dia. Observe que as fibras musculares sofrem atrofia pronunciada. D. Se o broto axônico em crescimento alcança a fibra muscular, a regeneração é bem-sucedida, e novas junções neuromusculares são desenvolvidas; por conseguinte, a função do músculo esquelético é restaurada As células mais importantes na limpeza dos resíduos de mielina no local de lesão neuronal são os macrófagos derivados dos monócitos. Nos SNP, até mesmo antes da chegada das células fagocíticas no local da lesão nervosa, as células de Schwann iniciam a remoção dos resíduos de mielina. Estudos recentes demonstram que os macrófagos residentes (normalmente presentes em pequenos números nos nervos periféricos) se tornam ativados após a lesão nervosa. Outros macrófagos migram para o local da lesão nervosa, proliferam e, em seguida, fagocitam os resíduos de mielina. Essa eliminação eficiente dos resíduos de mielina no SNP é atribuída ao recrutamento maciço de macrófagos derivados de monócitos que migram dos vasos sanguíneos e se infiltram na vizinhança da lesão nervosa. Quando um axônio é lesionado, a barreira hematonervosa é rompida ao longo de toda a extensão do axônio lesionado, o que permite a entrada dessas células ao local da lesão. A presença de grandes números de macrófagos derivados de monócitos acelera o processo de remoção dos resíduos de mielina, o que nos nervos periféricos geralmente é completado dentro de 2 semanas. Uma diferença essencial na resposta do SNC à lesão axônica relaciona-se com o fato de a barreira hematoencefálica ser rompida apenas no local da lesão e não ao longo de toda a extensão do axônio lesionado. Isso limita a infiltração dos macrófagos derivados dos monócitos ao SNC e reduz drasticamente a velocidade de remoção dos resíduos de mielina, que pode levar meses ou até mesmo anos. Embora o número de micróglias aumente nos locais de lesão do SNC, essas células não possuem a capacidade fagocitária dos macrófagos. A ineficiência na eliminação dos resíduos de mielina é também um fator importante na falha da regeneração nervosa no SNC. Outro fator que afeta a regeneração nervosa é a formação de uma cicatriz derivada dos astrócitos que preenche o espaço deixado pelos axônios degenerados (Figura 20). 20 Figura 20: Diagrama esquemático da resposta à lesão neuronal nos sistemas nervosos periférico e central. As lesões dos prolongamentos nervosos (axônios e dendritos) tanto no SNP quanto no SNC induzem degeneração axônica e regeneração neural. Esses processos envolvem não apenas os neurônios, mas também as células de sustentação, como as células de Schwann e os oligodendrócitos, bem como células fagocíticas, como os macrófagos e a micróglia. As lesões dos axônios no SNP levam à sua degeneração, que acompanha divisões e desdiferenciação das células de Schwann e ruptura da barreira hematoneural ao longo de toda a extensão do axônio lesionado. Isso possibilita a infiltração maciça de macrófagos derivados, as células responsáveis pelo processo de remoção da mielina. A rápida depuração dos resíduos de mielina possibilita a regeneração do axônio e a restauração subsequente da barreira hematoneural. No SNC, a ruptura limitada da barreira hematoencefálica restringe a infiltração dos macrófagos e retarda drasticamente o processo de remoção da mielina. Além disso, a apoptose dos oligondendrócitos, uma atividade fagocítica ineficiente da micróglia, e a formação de uma cicatriz derivada dos astrócitos levam à incapacidade de regeneração dos nervos no SNC.