apostila curso de inverno

5/23/2018 Apostila Curso de Inverno

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1 curso de inverno

tpicos emfisiologia

comparada12 a 30 jul 2004

departamento de fisiologiainstituto de biocincias - usphttp://www.ib.usp.br/cursodeinverno


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1 curso de inverno tpicos em fisiologia comparada i

idealizao

alunos de ps-graduao do

departamento de fisiologia ib/usp

elaborao

adriano alonso pereira da cunha

andr frazo helenejames fernando malta da silva

jessica ruivo maximino

jos eduardo de carvalho

marcelo alves da silva

merari de ftima ramires ferrari

rodrigo pavo

apoio

pr-reitoria de cultura e extenso

comisso de ps-graduao

instituto de biocincias

agradecimentos

gustavo eiji kaneto

gisele ortoli


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1 curso de inverno tpicos em fisiologia comparada ii

ndice

NEUROTRANSMISSORES ...................................................................................................1

RECEPTORES E SINALIZAO CELULAR........................................................................3

ROTEIRO DE AULA PRTICA..........................................................................................5

EVOLUO DO SISTEMA NERVOSO.................................................................................6

MECANISMOS CENTRAIS DO CONTROLE CARDIOVASCULAR....................................12

ROTEIRO DE AULA PRTICA........................................................................................15

HIPERTENSO E EXERCCIO FSICO: UMA BREVE INTRODUO...............................19

CONSIDERAES SOBRE A NEUROFISIOLOGIA DA MEMRIA ..................................22

ASPECTOS FISIOLGICOS DAS TOXINAS DE ANIMAIS AQUTICOS E TERRESTRES

.............................................................................................................................................29

AS TOXINAS DE ANMONAS DO MAR COMO FERRAMENTAS PARA ENTENDER A

FISIOLOGIA DE RGOS, TECIDOS E SISTEMAS..........................................................32

ROTEIRO DE AULA PRTICA........................................................................................35

A DEPRESSO METABLICA NOS ANIMAIS..................................................................37

TERMORREGULAO EM INSETOS................................................................................40

A RANA E O RATO: UM ESTUDO COMPARATIVO DAS CAPACIDADES METABLICAS

EM TECIDOS MUSCULARES DE DUAS ESPCIES DE VERTEBRADOS .......................43

ECOFISIOLOGIA DE LAGARTOS......................................................................................49

COMPORTAMENTO E FISIOLOGIA DE FORMIGAS ATTA ..............................................51

RELGIO BIOLGICO DE MAMFEROS: MECANISMOS MOLECULARES E CONTROLE

DA RITMICIDADE INTERNA DO ORGANISMO. ................................................................54

SISTEMA DIGESTRIO......................................................................................................56

MECANISMOS DE OSMORREGULAO EM ANIMAIS. ..................................................59

EXERCCIO TERICO-PRTICO....................................................................................63


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1 curso de inverno tpicos em fisiologia comparada 1

NEUROTRANSMISSORESLotte Marianne Pires Renault

Laboratrio de Neurocincias e Comportamento

Neurotransmissores (NTs) so mensageiros qumicos utilizados na comunicao entre clulas

do sistema nervoso. Podem ser categorizados por sua origem / estrutura qumica (ex: monoaminas,

peptdeos).

Neurotransmissores podem ser excitatrios ou inibitrios, no que concerne s suas aes

imediatas sobre a clula-alvo. Entre os mais comuns NTs excitatrios, esto glutamato e acetilcolina.

Aes inibitrias so mediadas por GABA e peptdeos (como opiides). No entanto, o resultado final

destas aes no necessariamente a ativao ou inibio da projeo.

Como exemplo, podemos considerar que a ao de uma projeo liberando NTs excitatrios,

como glutamato, sobre interneurnios inibitrios, resultar na ativao destes e em ao inibitriasobre as reas-alvo destes interneurnios. Por outro lado, a ao de uma projeo liberando opiides

(portanto, inibitria) sobre interneurnios inibitrios GABArgicos resulta na inibio destes e

conseqente liberao das reas-alvo dos interneurnios.

O resultado final destas aes um mosaico de ativaes / inibies. Isto ocorre em diversos

nveis. Deve-se considerar que uma clula recebe uma enorme quantidade de sinapses, e que o

resultado final sobre sua atividade uma somatria determinada pelo balano de efeitos

intracelulares e pela posio das projees recebidas (sabe-se, por exemplo, que sinapses mais

distantes do corpo celular tm efeito mais pronunciado sobre o disparo final, o que denominadocable effect). Alm disso, ao nvel de um ncleo, a atividade final pode resultar em modulao do

disparo basal (em reas que exibem disparo rtmico espontneo, os chamados marcapassos), ativao

/ inibio generalizada, ou inibio parcial paralelamente ativao seletiva de algumas reas dentro

do ncleo. Ou seja, ativao e inibio convivem lado a lado no SNC. Porque a inibio de uma rea

dentro de um ncleo, ou mesmo de regies como um todo, seria interessante?

A comunicao neuronal resulta na percepo sensorial, codificao de informaes e

planejamento de aes. Estes processos so maciamente dependentes da ativao e inibio de

clulas ao longo de diferentes vias por diversos NTs. Sabe-se que informaes so mantidas no SNCpelo reforo das sinapses em projees neuronais, e que sua codificao dependente de como estes

neurnios disparam ao longo do tempo. Estas projees formam uma gigantesca rede, o que permite

a ocorrncia de associaes.

Se necessrio ao indivduo, no entanto, comparar a situao em que se encontra

presentemente com outras vivenciadas no passado que contenham elementos semelhantes,

necessrio que apenas uma parcela desta rede seja ativada, enquanto que muitas outras seriam

mantidas silentes pela ao de interneurnios inibitrios. De fato, estudos de neuroimagem em tempo

real em fatias cerebrais demonstraram que o hipocampo, uma rea do SNC que pea crucial no

processamento de memria, permanece sob inibio a maior parte do tempo, e apenas sinais


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excitatrios recorrentes atravs de uma das suas maiores aferncias levam sua subseqente

ativao. Porm, esta ativao no generalizada: algumas reas so mantidas sob inibio,

enquanto outras encontram-se ativas. Ou seja, ocorre uma ativao seletiva. Ativaes seletivas em

regies do cerebelo, gnglios da base e medula tambm esto relacionadas preciso de

movimentos. Na percepo visual, o processo de inibio lateral permite a definio das bordas deuma imagem. Assim, a presena de atividade inibitria est na base da coordenao refinada da

atividade nervosa. Por outro lado, a liberao de interneurnios inibitrios previne ativaes

patolgicas, como atividade epilptica. Alm disso, devemos recordar que o custo energtico da

atividade neuronal representa uma porcentagem alta do metabolismo basal de um indivduo, o que

torna interessante queda neste gasto, mantendo uma parte deste sistema silente.

A coordenao refinada definida por este mosaico de ativao / inibio foi definida ao longo

de um lento processo de evoluo do sistema nervoso. Sabe-se que alguns NTs, como acetilcolina,

GABA, serotonina e peptdeos (como substncia P) j se encontravam presentes em estgios iniciaisda escala evolutiva. Alguns receptores, como o colinrgico do tipo nicotnico, com seus caractersticos

sete domnios transmembrnicos, so altamente conservados ao longo da escala evolutiva. Em

aneldeos e artrpodes, cujo sistema nervoso ganglionar, possvel observar neurnios ativados e

inibidos por diferentes NTs. Em um estudo clssico, Kandel e col. mapearam um circuito neural em

neurnios gigantes de lula, demonstrando a modulao sobre clulas marcapasso e controle inibitrio.

Sabe-se que a modulao de gnglios marcapasso pela rede de interneurnios j ocorre em cnidrios.

A necessidade por esta modulao refinada tornou-se ainda maior, conforme aumentou o

tamanho do sistema nervoso, ao longo da escala evolutiva, com o processo de encefalizao, oagrupamento de clulas em ncleos, at o surgimento dos sistemas nervosos de vertebrados. Neste

grupo, o agrupamento de gigantescas populaes de neurnios em ncleos, respondendo a mltiplos

sistemas de neurotransmissores, aumentou consideravelmente a flexibilidade de aes, percepo

sensorial e capacidade de arquivamento de informaes. Em uma comparao algo grosseira, poder-

se-ia dizer que, em sistemas mais complexos, a ativao macia sinalizaria um estado de alerta,

enquanto ativaes mais seletivas e precisas levariam seleo dos sinais sensoriais.


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RECEPTORES E SINALIZAO CELULAR

Merari de Ftima Ramires Ferrari

Laboratrio de Neurotransmisso

Este tpico abordar algumas das possveis vias de transmisso da informao de uma clula

para a subseqente, assim como a sinalizao celular com nfase no sistema nervoso central. Sem

pretenso de esgotar o assunto, trataremos tambm das vias de sinalizao intracelular at a

regulao da transcrio gnica, assim como interaes entre receptores e alguns sistemas de

neurotransmisso. Alm de discutirmos alguns fatores que modulam a resposta final, particularmente

no que diz respeito regulao neural da presso arterial.

Para que o transmissor obtenha sucesso em transmitir a informao para as clulas

subseqentes, necessria a interao deste com seu receptor especfico.

Existem basicamente 4 tipos de receptores: os ionotrpicos, os metabotrpicos, os acoplados

a enzimas (como a tirosina-quinase) e os intracelulares

A forma de ao destes receptores varia enormemente:

1- Os ionotrpicos so mais rpidos e geralmente atuam na despolarizao celular embora

tambm possam agir modulando a transcrio gnica.

2- Os receptores acoplados protena G (metabotrpicos) desencadeiam cascatas

intracelulares envolvendo a adenilil ciclase ou a fosfolipase C.

3- Os receptores associados a enzimas, seja com atividade enzimtica intrnseca ou

acoplados tirosina quinase, tambm desencadeiam cascatas intracelulares podendo

fosforilar as MAP quinases e agir sobre fatores de transcrio.

4- Os receptores intracelulares so ativados por substncias capazes de atravessar a

membrana citoplasmtica como os estrgenos e o xido ntrico.

Todos os receptores mencionados podem atuar tanto na resposta rpida, que a

despolarizao celular, e/ou agir nas respostas a longo prazo, atravs de regulao da transcrio

gnica, por meio dos fatores de transcrio.

A localizao dos receptores muito importante para a eficincia da transmisso do estmulo.

Existem os receptores na membrana ps e pr-sinptica, alm dos j mencionados intracelulares.

Os receptores na membrana ps-sinptica podem transmitir a resposta ao ncleo das clulas,

regular a atividade de receptores vizinhos e/ou regular a despolarizao neuronal. Na membrana pr-

sinptica, os receptores podem controlar a liberao de neurotransmissores, e os receptores

intracelulares medeiam a resposta a longo prazo.

A presena de receptores muito importante para a interao da clula com o meio em que

se encontra. Desta forma, todos os grupos celulares conhecidos possuem molculas receptoras de

alguma natureza. Existem muito poucos estudos filogenticos com nfase nos diversos tipos de

receptores. Sabe-se que receptores ionotrpicos esto presentes em clulas pertencentes aos trsgrupos filogenticos (eucariontes, bactrias e arqueobactrias). Os estudos da evoluo de receptores


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metabotrpicos restringem-se a poucos trabalhos que demonstraram protenas com 7 domnios

transmembrnicos e que se utilizam de fosforilao para transmitir o sinal, anlogas aos receptores

acoplados protena G, identificadas em protozorios e em metazorios ancestrais.

Bibliografia:Receptores Acoplados Protena G:Bennett, M.R. (2000) The concept of transmitter receptors:100 years on. (2000) Neuropharmacology

39:523-540.Milligan, G. & White, J.H. (2001) Protein-protein interations at G-protein-coupled receptors. Trends in

pharmacological sciences22(10): 513-518.Clapham, D. E. & Neer, E.J. (1997) G protein subunits. Annu. Rev. Pharmacol. Toxicol. 37:167-203.

Receptores Ionotrpicos:Engelman H.S. & MacDermott, A.B. (2004) Presynaptic ionotropic receptors and control of transmitter

release. Nat. Rev. Neurosci. 5(2):135-45.

Evoluo de Receptores:Martinac,B. & Kloda, A. (2003) Evolutionary origins of mechanosensitive ion channels. Prog. Biophys.

Mol. Biol.82(1-3):11-24.Parmentier, M.L.; Galvez T.; Acher F.; Peyre B.; Pellicciari R.; Grau Y.; Bockaert J. & Pin, J.P. (2000).

Conservation of the ligand recognition site of metabotropic glutamate receptors duringevolution. Neuropharmacology39(7):1119-31.

New, D.C. & Wong, J.T. (1998)The evidence for G-protein-coupled receptors and heterotrimeric Gproteins in protozoa and ancestral metazoa. Biol. Signals Recept.7(2):98-108.

Fatores de Transcrio:Papavassilov, A.G. (1995) Transcription factors. N. Engl. J. Med.332(1):45-47.Wang, L.L.; Chan, S.H.H. & Chan, J.Y.H. (2001) Fos protein is required for the re-expression of

angiotensin II type 1 receptor in the nucleus tractus solitraiui after baroreceptor activation inthe rat. Neuroscience103(1): 143-151.

Revises sobre o controle cardiovascular pelo SNC:Lawrence, A.J. & Jarrott,B. (1996) Neurochemical modulation of cardiovascular control in the nucleus

tractus solitarius. Progress in Neurobiology 48:21-53van Giesbergen, P.L.M.; Palkovits, M. & de Jong, W. (1992) Involvement of neurotransmitters in the

nucleus tractus solitarii in cardiovascular regulation. Physiological Reviews72(3):791-824.

Sitesrelacionados:http://www.cis.upenn.edu/~krice/receptor.htmlhttp://www.gene-regulation.com

http://www.cerebronosso.bio.br


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ROTEIRO DE AULA PRTICAAVALIAO DE NEUROTRANSMISSORES E SEUS

RECEPTORESMerari de Ftima Ramires Ferrari


1. Analisar o padro de marcao dos seguintes neurotransmissores em tecido nervoso:

- Tirosina hidroxilase (enzima da cadeia de sntese das catecolaminas

dopamina, noradrenalina e adrenalina).

- Neuropeptdeo Y

- Oxido Ntrico Sintase (enzima que converte l-arginina em citrulina e xido

ntrico, um neurotransmissor no convencional).

- Glutamato

- GABA

- Colina acetil transferase (enzima de sntese da acetilcolina)

- Vasopressina

- Protena Fos (produto do gene de expresso primria c-fos)

2. Observar filmes radioautogrficos com a marcao de receptores no sistema nervoso

central:- Receptor alfa-2 adrenrgico

- Receptores Y

- Receptores nicotnicos

3. Observar a marcao do RNAm em filme radioautogrfico:

- Tirosina hidroxilase

- Neuropeptdeo Y e seus receptores

- Oxido ntrico sintase- Colina acetil transferase

- Receptores nicotnicos

- Protena Fos

Questes para reflexo:

1. Quais as vantagens de estudar o RNA, o neurotransmissor e o receptor?

2. Havendo alteraes em um dos componentes do sistema, haver necessariamente

alterao na resposta final?


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EVOLUO DO SISTEMA NERVOSOAdriano Alonso Pereira da Cunha

Rodrigo Pavo


INTRODUO

Neste mdulo discutiremos a evoluo do sistema nervoso atravs de uma abordagem

comportamental e neuroanatmica. Sero apresentados experimentos que avaliam as capacidades

sensoriais, motoras e cognitivas de animais de diferentes nveis da escala filogentica. Ao mesmo

tempo em que apresentaremos as estruturas neuroanatmicas que estariam diretamente relacionadas

com essas funes. Uma vez descritos e comparados os sistemas nervosos desses diferentes grupos,

sero apresentadas as teorias mais consistentes sobre seus padres evolutivos.

Antes de iniciarmos a discusso relacionada ao sistema nervoso, faamos uma breve reviso

dos conceitos evolutivos. A evoluo estaria ocorrendo de uma forma natural e no determinada, pois

no sabemos qual ser a caracterstica que ir acrescentar valor adaptativo aos indivduos, ou seja,

quais caractersticas sero filogeneticamente conservadas. Podemos comparar a evoluo a gotas

sucessivas de gua que percorrem caminhos diferentes ao serem jogadas em uma rocha, no se pode

prever qual caminho elas iro percorrer e nem onde iro cair devido a mudanas na umidade, vento,

etc. Cada caminho diferente, nessa analogia, seria uma linhagem que pode ter originado os animais

atuais, mostrando toda a diversidade de seres que existem hoje.

Cada organismo tem feies neuroanatmicas distintas que, em ltima instncia, refletem suarelao com o meio. O estudo evolutivo do sistema nervoso feito essencialmente atravs de

evidncias indiretas. Isso porque esse sistema no fossilizvel e o comportamento de seres extintos

pode apenas ser inferido. As caractersticas do sistema nervoso desses seres, como complexidade dos

circuitos, conexes sinpticas, organizao cortical e subcortical so inacessveis; o que observvel

o volume da caixa craniana e as impresses nela gravadas. Assim, o estudo do sistema nervoso e do

comportamento baseiam-se na premissa de que capacidades funcionais de sistemas filogeticamente

mais antigos so refletidas em animais originrios dessas linhagens primitivas.

Imagem de crnio fossilizado de Captorhinus aguti: informaes sobre osistema nervoso so restritas em registros dessa natureza.

Vale a pena lembrar que essa concepo sobre animais primitivos e derivados, que parece

estar intimamente relacionada com a capacidade de processar informao e de agir favoravelmente

para beneficio individual, no pode ser diretamente interpretada como superioridade. Uma pequena


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massa cerebral pode ser mais vantajosa do que uma grande, dependendo das circunstncias

envolvidas. Um crebro grande e capaz de lidar com muita informao tem gasto energtico maior,

ampla necessidade de O2. Limitaes a esses fatores podem beneficiar animais com crebros

pequenos e mais econmicos.

Dois princpios nortearam a configurao dos sistemas nervosos dos grandes grupos deanimais: (1) a capacidade de integrar mais informao sensorial e motora e (2) o sistema ter

dimenses reduzidas, com menor nmero de neurnios envolvidos. O resultado da atuao conjunta

desses padres resultou em sistemas eficientes, capazes de processar informaes diversas e de gerar

comportamentos complexos.

Definidos os elementos bsicos da evoluo do sistema nervoso, apresentaremos agora uma

discusso filogentica do tema, apresentando alguns grupos, suas estruturas enceflicas e

comportamentos.

Um ser vivo que capaz de coletar as informaes do meio em que vive, e, em seguida,demonstrar uma resposta interna ou externa. Esse ser vivo apresentaria portanto ao menos um

sistema sensorial e um sistema efetor. Esse ser vivo poderia ser um homem, que ao sair de casa,

entra em contato com vento, e ao sentir essas condies do meio, efetua respostas, sejam estas

internas (apresenta um temor involuntrio e piloereo) ou externas (decide voltar para o interior de

sua casa para buscar um agasalho). Mas no, quem descreveu esse ser vivo no estava se referindo a

um ser humano, mas sim a um organismo unicelular, uma ameba. O estmulo era substncia p que

est usualmente associada a bactrias, das quais as amebas se alimentam. A resposta foi citocinese,

os pseudpodos da ameba direcionavam-se no sentido do gradiente de concentrao da substncia p,ou seja, em direo a bactria. Integrao funcional entre estmulo e resposta, funo exercida pelo

sistema nervoso. Porm, o termo sistema nervoso no pode ser adotado para esse organismo. Esse

termo s ser aplicvel em nveis superiores da escala filogentica.

O primeiro organismo a apresentar um sistema nervoso verdadeiro pertenceu ao grupo dos

cnidrios. considerado um sistema nervoso verdadeiro porque apresenta clulas especializadas para

a conexo entre reas diferentes, os neurnios. O sistema desses animais permitiu uma comunicao

efetiva entre as diferentes partes do animal. Apresenta alta densidade de clulas sensoriais,

principalmente nos tentculos, e integra estmulos apresentados aos quimiorreceptores com respostas

musculares, proporcionando a esse animal uma movimentao adequada no sentido de alcanar

sucesso em suas atividades.

Dentro dos invertebrados, um grupo bastante interessante o dos insetos himenpteros.

Peguemos por exemplo, a formiga. So animais que apresentam alto grau de cefalizao, com

conexes razoavelmente densas para receptores sensoriais (existem receptores complexos acoplados

a olhos compostos altamente eficientes pelo menos nas castas aladas, rainha e macho). Alm disso,

estes animais apresentam organizao social complexa, com a existncia de diversas castas com

tarefas especficas. Toda essa complexidade foi possibilitada pelo desenvolvimento de uma estrutura

nervosa ampla e eficiente.


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O anfioxo pertence ao grupo do protocordados, grupo que considerado originrio dos

cordados. O sistema nervoso desse animal bastante reduzido: o encfalo minsculo e est ligado

rgos sensoriais rudimentares ou ausentes. Os estmulos processados por esse sistema so

essencialmente tteis; no consegue reconhecer comida ou perigo distncia.

Os cordados (grupo que inclui todos os vertebrados e grupos mais primitivos comourocordados e cfalocordados) apresentam a maior riqueza de estruturas neuroanatmicas e de

comportamentos. Grupo originrio de ancestral invertebrado (no se sabe de qual grupo, diversas

teorias consistentes afirmam a origem em diferentes grupos), teve obviamente alterao do seu

sistema nervoso. Organizaes neuronais do grupo filogeneticamente mais antigo (invertebrado)

foram reorganizadas e possivelmente suplementadas por estruturas adicionais. Os vertebrados

apresentam um plano nervoso comum, com concentrao de reas sensoriais na cabea

(=cefalizao, j presente no ancestral invertebrado) e organizao de tecido nervoso juntamente ao

eixo cordal (estrutura que mais adiante na escala filogentica ser denominada medula espinhal).Os sistemas nervosos dos vertebrados foram alterados progressivamente na escala

filogentica. Apesar de contarmos com um registro fssil incompleto para propor estudos evolutivos

mais consistentes, provvel que tenham existido ancestrais em que os sentidos de olfato e viso

surgiram consecutivamente, permitindo que o sistema percebesse estmulos distantes. So

desconhecidos tambm os ancestrais em que apareceram os sentidos de gustao, equilbrio, dor e

temperatura. Sabe-se que a audio apareceu mais recentemente.

Os peixes atuais mais primitivos, os ciclostomados, tem um sistema nervoso com o padro

bsico de componentes motores e sensoriais, tronco cerebral, corpo estriado e telencfalo. Conformeos organismos se tornaram mais complexos (complexidade aqui pode ser entendida como um maior

nmero de palavras para se descrever o animal), cada nova capacidade sensorial teve que ser

integrada centralmente com as outras sensaes. E o encfalo teve seu tamanho aumentado. Os

peixes primitivos tornaram-se predadores mveis. Essa maior mobilidade deve ter exercido presso

evolutiva para o aumento de algumas regies do encfalo. O sistema nervoso e o comportamento dos

peixes eram simples, mas superior ao dos grupos primitivos devido a maior quantidade de informao

e de movimento que estava sendo integrada. Acredita-se que as alteraes observveis no sistema

nervoso de peixes caverncolas (que tiveram reduo das reas relacionadas com o processamento

visual, como o tecto ptico, e aumento de reas relacionadas com o olfato, como o trato olfativo e as

reas telenceflicas associadas) sejam semelhantes s alteraes que teriam ocorrido nesses peixes

primitivos que se tornaram mveis: a alterao do padro de estmulos e respostas que tem que ser

processado diferenciada, e o sistema acaba sendo moldado pelo processo evolutivo para atender

esse processamento e aumentar a eficincia. como se houvesse uma conversa entre o processo

evolutivo e os sistemas sensoriais e sistema nervoso.


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Representao de encfalos de vertebrados: peixe (bacalhau), anuro (sapo), rptil (crocodilo), ave

(ganso) e mamferos (gato e homem)

Os anfbios foram o grupo vertebrado que conquistou ambientes terrestres. As barbatanas

transformaram-se em membros. O encfalo ainda era pequeno, simples e cilndrico. Olfato continuou

sendo importante e a viso era til para reconhecimento de padres. Tato, equilbrio e audio foram

retidas.Os rpteis apareceram posteriormente e desenvolveram ampla gama de estruturas. Alguns

desenvolveram uma armadura para proteo, como nas tartarugas; outros atingiram tamanhos

enormes, como os dinossauros. Suas respostas comportamentais eram estereotipadas e limitadas,

mas seus encfalos tubulares eram capazes de processar maior integrao sensrio-motora do que o

de anfbios. Uma pequena quantidade de neocrtex foi adicionada ao paleocrtex. Alguns rpteis

podiam agarrar objetos, usar os membros como armas e ficar de p e correr sobre as pernas

traseiras. O julgamento dos rpteis em resposta s necessidades de comida e de defesa contra

inimigos era superior a dos anfbios. Os arcossauros, dinossauros e seus descendentes, os crocodilos e


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aves, em muitos aspectos eram superiores aos rpteis modernos como lagartos e cobras, em

relao ao tamanho do crebro e comportamento.

Os rpteis dependem principalmente da viso e do olfato, pouco da audio, para informao

distante. Muito dos dados da viso so processados na retina e no tronco cerebral, e relativamente

menos no prosencfalo, dessa forma o crebro propriamente dito ainda pequeno em relao aosmamferos.

Rpteis da linhagem que deu origem aos mamferos, os sinpsidas, de tamanho prximo ao

de um camundongo, foi um dos primeiros grupos rpteis a aparecer. Eles esto extintos agora, e j

tinham passado sua densidade e diversidade mxima antes de aparecerem os primeiros dinossauros.

Mais tarde, os terpsidas surgiram. Eles existiram durante o tempo desde os primeiros rpteis at os

mamferos, e tinham caractersticas anatmicas desses dois grupos. Em um mundo ocupado pelos

rpteis andando durante o dia e descansando durante a noite, sinpsidas e terpsidas tornaram-se

noturnos. Eles expandiram seus sentidos de olfato e audio distncia, pois eles andavamgeralmente noite. Viso por cones provavelmente regrediu parcialmente, mas os bastonetes foram

preservados, assumindo o mesmo padro de viso observado em mamferos modernos. A melhora da

audio necessria para a sobrevivncia resultou em aumento da rea responsvel pelo

processamento desse tipo de informao, e por uma encfalo maior com sinapses no tronco cerebral,

tlamo e crebro propriamente dito. O olfato, porm, diferenciado em relao aos demais sentidos,

pois no tem retransmisso com o tronco cerebral e tlamo. Os animais fazendo a transio entre

rpteis e mamferos tiveram que integrar os sentidos de olfato, viso e audio, e mais uma vez

houve presso para aumentos relativos e absolutos do crebro.As aves originaram-se de grupos reptilianos, podem ser considerados rpteis com penas ao

invs de escamas crneas. Seus encfalos so relativamente maiores aos de rpteis do mesmo

tamanho, mas esse aumento no de neocrtex (relativo aos mamferos). O neocrtex primordial das

aves pode ser incorporado a ncleos telenceflicos subcorticais. A estratgia evolutiva observada nas

aves diverge da estratgia dos mamferos.

A maior parte das aves tem boa viso, mas olfato menos importante para criaturas

voadoras do que para criaturas terrestres. Os centros visuais apresentam-se aumentados, assim como

reas relacionadas coordenao do vo. Tecido neural adicional foi necessrio para o

desenvolvimento de comportamentos definidos geneticamente de naturezas complexas. A habilidade

dos pssaros para voar milhares de quilmetros para refgios de inverno e para voltar toda primavera

um exemplo desse comportamento inato, assim como a construo de ninhos, comportamentos de

corte e hbitos alimentares.

Com o declnio do nmero de rpteis, mamferos placentrios de hbito insetvoro ganharam

espao. Esses animais e os que deles derivaram tornaram-se diurnos. A necessidade de reintegrar o

sistema visual de alto desempenho e o novo desenvolvimento dos cones resultaram em aumento de

entrada de informaes, e um encfalo maior. Mamferos mantiveram o tamanho do crebro estvel

durante longo perodo.


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Essas informaes geram uma impresso de evoluo progressiva, de que animais cada vez

mais desenvolvidos foram originados conforme o passar do tempo. A evoluo, porm, seguiu

caminhos diferenciados, no s progressivamente (pelo aumento da capacidade integrativa sensrio-

motora), mas tambm regressivamente (reduo dessa capacidade) e estavelmente, de acordo com

as presses seletivas exercidas pelo meio. Existem animais que mantiveram sua estrutura bsica porlongos perodos de tempo, mesmo que algumas delas tivessem encfalos pouco desenvolvidos, mas

que eram capazes de manter-se em ambientes diferentes, resistentes e flexveis a alteraes efetivas

do meio.

Os mamferos possuem hoje grande diversidade e habitam os mais variados ambientes com

uma ampla gama de comportamentos. O encfalo de mamferos aumentou enormemente, permitindo

que o homem tenha se tornado o vertebrado dominante no planeta, mas o aumento do tamanho total

no significa o mesmo tenha ocorrido com cada parte. A maioria dos mamferos no-humanos tem um

sistema olfatrio aumentado medido pelo tamanho do bulbo olfatrio, cheirar relativamente maisimportante para esses animais do que para os primatas mais prximos ao homem, nos quais essa

rea regrediu. Em seres humanos temos uma regio neocortical muito desenvolvida, acompanhada

por uma expanso do cerebelo e tronco.

Bibliografia:Sarnat, B H & Netsky M G (1981). Evolution of Neurvous System. Oxford University

Press.Maturana H R & Varela F J (1988). The Tree of Knowledge: The biological roots of

Human Understanding.New Science Library Shambhala.Bullock T H (1977). Introduction to Nervous Systems. W.H. Freeman and CompanyAnderson P A V (1989). Evolution of the First Nervous Systems. Plenum Press.

Siteshttp://www.ib.usp.br/~gfxavier/geoclima.html (texto sobre evoluo utilizado no curso

Fisiologia I do curso de Biologia)http://www.fortunecity.com/campus/biology/752/snc.htm (Anatomia Comparada do Sistema

Nervoso Central Humano e de Ratus norvegicus)


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MECANISMOS CENTRAIS DO CONTROLE

CARDIOVASCULAR

Jessica Ruivo Maximino


1. INTRODUO

A perfuso tecidual garantida pela manuteno da fora motriz da circulao em nveis

adequados e razoavelmente constantes ao longo de toda a vida dos indivduos, estejam eles em

repouso ou desenvolvendo diferentes atividades comportamentais. Os nveis de presso arterial (PA),

gerados pela atividade cardaca e vascular so controlados por diversos sistemas inter-relacionados

que realizam funes especficas.Assim, conhece-se alguns mecanismos de ajuste da PA:

- Mecanismo de controle a curto-prazo da PA (Mecanismos neuro-humorais)

- Mecanismos de controle a longo-prazo da PA (Mecanismos de fluidos corporais)

2. CONTROLE DA PRESSO ARTERIAL PELO SISTEMA NERVOSO CENTRAL

O Sistema Nervoso Central (SNC) tem um papel importante na regulao do sistema

cardiovascular, por controlar tanto a atividade do sistema nervoso autonmico quanto a liberao defatores hormonais circulantes. O SNC modifica agudamente a PA e os batimentos cardacos,

facilitando a homeostase e as respostas apropriadas ao meio ambiente (WYSS et al

tem um papel fundamental na regulao a curto-prazo da PA.

iniciado em terminaes nervosas localizadas no seio carotdeo e no arco artico, as quais captam

K ., 1990).

W et al

1990) e algumas reas enceflicas parecem ter uma grande importncia na regulao cardiovascular.

envolvido na recepo e integrao de mltiplos processos viscerosensoriais, incluindo o controle

L & J , 1996). Ele o principal

no arco artico, dos quimiorreceptores dos corpos carotdeos e das aferncias provenientes do

(M & R , 1971; IPSKI ., 1975 ; IRIELLO ALARESU

1981).


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O NTS influencia o controle cardiovascular atravs de suas projees para ncleos medulares

(OTAKE, 1993), rea postrema (SAPER et al.,1983), locus coeruleus (LC) e ncleos hipotalmicos, como

o ncleo paraventricular do hipotlamo (PVN) (SAWCHENKO &SWANSON, 1982).

Assim, alm do NTS outros centros bulbares esto envolvidos no controle cardiovascular,

como neurnios da poro caudal (CVL) e da poro rostral (RVL) da medula ventrolateral (VLM),reas da formao reticular nesta regio do SNC. A CVL recebe projees diretas do NTS que, por sua

vez, envia projees inibitrias RVL. A RVL envia projees para os neurnios pr-ganglionares

simpticos na coluna intermdio lateral da medula espinhal exercendo dessa forma, efeito modulatrio

sobre o tono do sistema nervoso simptico (revisado por DAMPNEY, 1994). Essas projees constituem

o barorreflexo, assim, a circuitaria do barorreflexo ativada em decorrncia da variao da PA.

O NTS rico em variedade e quantidade de neurotransmissores, sendo que a participao

destes no controle neural da PA vem sendo muito discutida (VAN GIERSBERGEN et al., 1992; LAWRENCE &

JARROT, 1996). Mais de trinta neurotransmissores bem como seus respectivos receptores so descritosno NTS, sendo que o papel funcional de cada um deles ainda no foi adequadamente demonstrado.

Alm disso, possvel que interaes entre sistemas de neurotransmisso neste ncleo ampliem a

capacidade de modulao das respostas que acontecem aps determinado estmulo pressrico.

O LC, localizado na ponte tambm tem participao relevante nas respostas reflexas

autonmicas e neuroendcrinas em decorrncia de alteraes da PA. O LC envia projees para

diversas reas do encfalo e medula espinhal (FOOTE et al., 1983), recebendo aferncias

principalmente da medula oblonga (ASTON-JONESet al., 1986).

Outro ncleo importante no controle da PA o PVN, localizado bilateralmente ao terceiroventrculo, o PVN recebe e envia projees diretas para o NTS podendo modular o processamento

bulbar do controle cardiovascular (SAWCHENKO & SWANSON, 1982). A estimulao deste ncleo pode

causar tanto efeito pressor quanto depressor. O efeito difere para cada rgo alvo. O fato de existir

projees diretas do PVN para a coluna intermdio lateral e do NTS para o PVN, pode-se relacionar

esse circuito com o barorreflexo (SAWCHENKO & SWANSON, 1982).

No SNC diversos mediadores qumicos participam do controle/modulao da PA, tais como as

catecolaminas, o neuropeptdeo Y (NPY), a angiotensina II (Ang II), o gaba, o glutamato, a

vasopressina entre outros.

Referncias Bibliogrficas:

ASTON-JONES, G., ENNIS, M., PIERIBONE, V.A., NICKELL, W.T., SHIPLEY, M.T. The brain nucleuslocus coeruleus: restricted afferent control of a broad efferent network. Science , 7;234(4777):734-737, 1986.

CIRIELLO, J. & CALARESU, F.R. Projections from buffer nerves to the nucleus of the solitary tract: ananatomical and electrophysiological study in the cat. J. Aut on. Ner v . Syst., 3(2-4): 299-310,1981.

DAMPNEY, R.A.L. Functional organization of central pathways regulating the cardiovascular system.Physiol . Rev., 74(2): 323-364, 1994.

FOOTE, S.L., BLOOM, F.E. & ASTON-JONES,G. Nucleus locus coeruleus: new evidence of anatomicaland physiological specificity. Physiol . Rev.,63(3): 844-914, 1983.


17/72


KUMADA, M., TERUI, N. & KUWAKI, T. Arterial baroreceptor reflex: its central and peripheral neuralmechanisms. Prog. Neurob io l ., 35(5):331-61, 1990.

LAWRENCE, A.J. & JARROTT, B. Neurochemical modulation of cardiovascular control in the nucleustractus solitarius. Prog. Neuro b io l., 48(1): 21-53, 1996.

LIPSKI, J., MCALLEN, R.M. & SPYER, K.M. The sinus nerve and baroreceptor input to the medulla ofthe cat.J. Phy sio l., 251(1): 61-78, 1975.

MIURA, M. & REIS, D.J. The paramedian reticular nucleus: a site of inhibitory interaction betweenprojections from fastigial nucleus and carotid sinus nerve acting on blood pressure. J.Phys io l., 216(2): 441-460, 1971.

OTAKE, K., NAKAMURA, Y. & EZURE, K. Projections from the commissural subnucleus of the solitarytract onto catecholamine cell groups of the ventrolateral medulla. Neurosc i . Let t .,12;149(2):213-216, 1993.

SAPER, C.B., REIS, D.J. & JOH, T. Medullary catecholamine inputs to the anteroventral thirdventricular cardiovascular regulatory region in the rat. Neurosc i . Let t.,11;42(3):285-291,1983.

SAWCHENKO, P.E. & SWANSON, L.W. Immunohistochemical identification of neurons in theparaventricular nucleus of the hypothalamus that project to the medulla or to the spinal cord inthe rat. J. Com p. Neuro l . , 1;205(3):260-272, 1982.

VAN GIERSBERGEN, P.L., PALKOVITS, M. & DE JONG, W. Involvement of neurotransmitters in thenucleus tractus solitarii in cardiovascular regulation.Physiol . Rev., 72(3):789-824, 1992.WYSS, J.M., OPARIL, S. & CHEN, YUI-CHEN The role of the central nervous system in hypertension.

In: Hyper tens ion : Pathoph ys io logy , D iagnosisand Managem en t,edited by J. H. Laraghand B.M. Brenner. New York: Raven, p.679-701, 1990.

Site interessante:www.pubmed.com


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ROTEIRO DE AULA PRTICANEUROANATOMIA

Jessica Ruivo Maximino


OBJETIVO:Apresentar o Sistema Nervoso (SN) e suas possveis divises didticas.

O SN um todo. Sua diviso em partes tem um significado exclusivamente didtico, pois vrias delas

esto intimamente relacionadas do ponto de vista morfolgico e funcional. O SN pode ser divido

levando-se em conta critrios anatmicos, funcionais e embriolgicos.

DIVISO DO SISTEMA NERVOSO COM BASE EM CRITRIOS ANATMICOS

DIVISO DO SISTEMA NERVOSO COM BASE EM CRITRIOS EMBRIOLGICOS

1) Crnio:sustentao e proteo para o Sistema Nervoso Central.

Sistema Nervoso

C

CerebeloTronco Encef lico Mesenc faloPonte

NervosGngliosTerminaes Nervosas

EspinhaisCranianos

Sistema Nervoso

Sistema Nervoso

Sistema NervosoPerif rico

Enc falo

Medula espinhal

C rebro

Cerebelo lico faloBulbo

Nervosnglios

es Nervosas

Espinhais

Sistema NervosoSomtico

Sistema NervosoVisceral

AferenteEferente

AferenteEferente

SimpticoParassimptico

Sistema NervosoSomtico

Sistema NervosoVisceral

AferenteEferente

AferenteEferente

SimpticoParassimptico

Prosencfalo

Mesencfalo

Rombencfalo

TelencfaloDiencfalo

MetencfaloMielencfalo

Crebro

Mesencfalo

Rombencfalo

Prosencfalo

Mesencfalo

Rombencfalo

TelencfaloDiencfalo

MetencfaloMielencfalo

Crebro

Mesencfalo

Rombencfalo


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2) Encfalo(crebro, cerebelo e tronco enceflico).

a) Para o tecido sseo no entrar em contato com o tecidonervoso existem membranas fibrosas chamadas

meninges, que so: dura-mter, pia-mter e aracnide.

b) Crebro (Telencfalo + Diencfalo): giros e sulcos(as artrias e veias ficam localizadaspreferencialmente nos sulcos).Lobos (frontal, parietal, temporal e occipital)

c) Cerebelo

d) Tronco Enceflico: mesencfalo, ponte e bulbo

e) Tlamos: Comunicao


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3) Pares de Nervos Cranianos

I - bulbo olfatrio / trato olfatrioII - nervo ptico / trato pticoIII - nervo culomotorIV - nervo troclear

V - nervo trigmeoVI - nervo abducenteVII - nervo facialVIII - nervo vestbulo coclearIX - nervo glossofarngeoX - nervo vagoXI - nervo acessrioXII - nervo hipoglosso


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4) Cauda eqina

5) Vrtebra: Msculo e medula

6) Observar a reconstituio do encfalo

Referncias:

Machado, A.B.M. Neuroanatomia Funcional. 2aedio. So Paulo. Ed. Atheneu, 2000.


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HIPERTENSO E EXERCCIO FSICO: UMA BREVEINTRODUO

Regiane Xavier de Moraes


Neste tpico ser sucintamente abordado a interao do exerccio fsico com a hipertenso,

alm de atualidades e tendncias em pesquisa na rea da fisiologia do exerccio e doenas

cardiovasculares.

O sedentarismo pode contribuir para o aparecimento e/ou agravamento de doenas

cardiovasculares como a hipertenso. De acordo com 3 Consenso brasileiro de hipertenso (1998),

15 a 20% da populao brasileira est acometida. Atualmente 90 a 95% dos idosos so hipertensos.

Durante os ltimos tempos, o exerccio fsico, bem como as suas implicaes e conseqncias,tem sido extensamente estudado por cientistas de todo o mundo. Usualmente, os exerccios,

aerbicos e/ou de resistncia, mais recomendados e utilizados so a caminhada e corrida em esteiras

rolantes, a natao em piscinas, a musculao com pesos e pedalar em bicicletas ergomtricas. Em

animais normalmente so utilizados a roda de corrida espontnea, a esteira para corrida induzida e a

natao. Estas pesquisas buscam compreender as aes do exerccio no organismo, quais os

mecanismos centrais e perifricos que as norteiam e, principalmente, quais os benefcios que poucas

horas de mudana na rotina diria podem causar tanto para uma pessoa ou animal saudvel como

para os acometidos por patologias.

A realizao do exerccio fsico provoca uma srie de respostas fisiolgicas nos diversos

sistemas corporais, em particular no cardiovascular e nervoso. Objetivando manter a homeostasia

celular, diante do aumento das necessidades metablicas, h incremento do dbito cardaco,

redistribuio do fluxo e aumento da perfuso sangunea para a musculatura em atividade.

Sabe-se que exerccios fsicos regulares, quando so adequadamente prescritos, e de baixa

intensidade podem provocar alteraes autonmicas importantes que influenciam o sistema

cardiovascular. Dentre estas, a atenuao da hipertenso arterial tanto em humanos quanto em ratos

espontaneamente hipertensos (SHR). A atividade fsica contribui para a melhora do controle

barorreflexo e reduo de 8 a 11 mmHg da presso arterial sistlica e diastlica, respectivamente, em

indivduos hipertensos (Hagberg, et al.,2000). Estudos mostram que a diminuio da presso arterial

deve-se diminuio do dbito cardaco que est associado diminuio da frequncia cardaca ps

exerccio (bradicardia de repouso) (Vras-Silva, et. al.,1997). Entretanto, alguns autores propem que

exerccios crnicos provocam queda na resistncia vascular sistmica e, consequentemente na

reduo da presso arterial (Nelson, et al.,1986). O treinamento fsico normaliza o tnus simptico,

que controla a frequncia cardaca em SHRs (Gava, et al.,1995) e diminui a atividade nervosa

simptica em humanos, ou seja, estes resultados sugerem que a atividade fsica pode modular a

atividade nervosa simptica para o corao e vasos perifricos, explicando, em partes, a queda

pressrica.


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Modulaes especficas da frequncia cardaca durante o exerccio constituem um mecanismo

muito preciso de manuteno do suprimento do fluxo sanguneo para o crebro, corao, pele e

msculos em atividade.

Os neurotransmissores vasopressina (AVP) e ocitocina (OT) so produzidos em neurnios

magnocelulares do Ncleo Paraventricular do Hipotlamo (PVN) que envia e recebe projees doNcleo do Trato Solitrio (NTS). O PVN e o NTS so importantes centros de controle cardiovascular

(Michelini e Morris, 1999).

A AVP facilita a resposta taquicrdica durante a atividade fsica. Contraditoriamente, a OT

diminui a taquicardia e contribui para a bradicardia. Desta forma, estes neurotransmissores possuem

efeitos especficos e opostos no controle da frequncia cardaca. Este balano entre o estmulo

excitatrio (AVP) e inibitrio (OT) prov a eficincia do ajuste fisiolgico requerido

momentaneamente, j que a taquicardia necessria para suprir a maior demanda de fluxo

sanguneo e metablica da musculatura em atividade durante o exerccio. Assim, no NTS de indivduostreinados, a AVP e OT atuam como moduladores da frequncia cardaca durante a atividade fsica por

potencializar ou moderar, respectivamente, a taquicardia (Michelini, 2001).

importante enfatizar que as vias vasopressinrgicas e ocitocinrgicas do tronco enceflico

no so os nicos mecanismos centrais envolvidos na gnese da taquicardia. Assim, projees

descendentes vasopressinrgicas e ocitocinrgicas do PVN para o NTS so parte do mecanismo

central de modulao do reflexo barorreceptor no controle da frequncia cardaca durante o exerccio

e outras condies ambientais (Michelini, 2001).

Podem ser observadas ainda outras alteraes cardiovasculares decorrentes do treinamentofsico tais como a hipertrofia cardaca. Exerccios aerbicos, por meio do aumento de volume

sanguneo, podem estimular adaptaes na morfologia cardaca, metabolismo energtico e funes.

Estes podem produzir hipertrofia cardaca ecntrica, na qual o aumento da massa ventricular

proporcional ao aumento da cmara cardaca (Frohlic, et al.,1992). Trata-se de uma resposta

fisiolgica e compensatria fundamental para suportar o aumento da carga de trabalho. Para que tal

modificao acontea ocorre no msculo cardaco aumento da sntese proteica, aumento da espessura

das miofibrilas, aumento de filamentos contrteis dentro da fibra muscular, etc. Estas alteraes

estruturais, morfo-funcionais e metablicas do corao induzidas pelo exerccio resultam em maior

volume de ejeo sistlica, que torna-se mais vigorosa, e maior esvaziamento ventricular.

Entretanto, a hipertrofia cardaca pode se instalar em resposta a certos estados patolgicos

crnicos como e hipertenso arterial. Na hipertrofia concntrica o aumento da massa ventricular no

proporcional ao aumento da cmara cardaca. Desta forma o trabalho cardaco feito contra uma

excessiva resistncia ao fluxo sanguneo. O corao hipertrofiado pode falhar e tornar-se incapaz, em

casos mais graves, de prover o fluxo sanguneo normal para o indivduo hipertenso.

Em suma, o exerccio fsico crnico de intensidade baixa a moderada possui implicaes

clnicas importantes j que pode reduzir ou mesmo abolir a necessidade de uso de medicamentos

anti-hipertensivos, diminuindo, desta forma, o custo do tratamento, extinguindo efeitos colaterais e


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principalmente promovendo melhora na qualidade de vida de indivduos hipertensos. Assim pode ser

tido como uma importante conduta no farmacolgica no tratamento da hipertenso arterial.

Referncias Bibliogrficas Citadas

FROHLIC, E.D., et al. The Heart in Hypertension. N. England. J. Med. v.327, p. 998-1008, 1992.GAVA, N.S.; VRAS-SILVA, A.S.; NEGRO, C.E.;et al. Low-Intensit Exercise Training Attenuates

Cardiac -adrenergic Tone During Exercise in Spontaneously Hypertensive Rats.Hypertension. v.26 (2), p.1129-1133, 1995.

HAGBERG, J.M.; PARK, J.J.; BROWN, M.D. The Role of Exercise Training in the Treatment ofHypertension: an Update. Sports Med, v. 30, p. 193206,2000.

MICHELINI, L.C. Oxytocin in the NTS - a New Modulator of Cardiovascular Control During Exercise.Annals New York Acad. Sci. v.940,p.206-220,2001.

MICHELINI, L.C.; MORRIS, M. Endogenous Vasopressin Modulates the Cardiovascular Responses toExercise.Annals New York Acad. Sci.v.897, p. 198-221,1999.

NELSON, L.; JENNINGS, G.L.; ESLER, M.D.; et al. Effect of Changing Levels of Physical Activity onBlood-pressure and Haemodynamics in Essential Hypertension. Lancet,v. 2, p. 473476, 1986.

VRAS-SILVA, A.S.; MATTOS, K.C.; GAVA, N.S.; et al. Low-intensity Exercise Training DecreasesCardiac Output and Hypertension in Spontaneously Hypertensive Rats. Am J Physiol: HeartCirc Physiol, v.273(6 Pt2), p. H2627-H2631, 1997.

Referncias Bibliogrficas SugeridasDUFLOTH, D.L.; MORRIS, M.; MICHELINI, L.C. Modulation of Exercise Tachycardia by Vasopressin in

the Nucleus Tractus Solitarii.Am.J.Physiol. v.273,p.R1271-R1282, 1997.KRAMER, J.M.; BEATTY, J.A.; PLOWER,E.D.; WALDROP, T.G. Exercise and Hypertension: a model for

Central Neural Plasticity. Clin. Exp. Pharmacol. Physiol. v.29(1-2), p.122-6, Jan, 2002.KRAMER, J.M.; PLOWEY,E.D.; BEATTY,J.A.; LITTLE,H.R.; WALDROP,T.G. Hypothalamus, Hypertension

and Exercise. Brain Res Bull. v.53(1), p.77-85,2000.McARDLE, W.D.; KATCH,F.I.; KATCH, V.L. Fisiologia do Exerccio: Energia, Desempenho e Funo.

p190-225.Guanabara Koogan: RJ.

NEGRO, C.E.; RONDON,M.U.P.B. Exerccio Fsico, Hipertenso e Controle Barorreflexo da PressoArterial. Rev Bras Hipertens. v.8(1),p.89-95,jan-mar,2001.NEGRO, C.E.; RONDON,M.U.P.B; KUNIYOSHI,F.H.S.; LIMA, E.G. Aspectos do Treinamento Fsico na

Preveno de Hipertenso Arterial. Rev Hipertenso. v.4 (3), 2001.SILVA, G.J.J.; BRUM,P.C.; NEGRO,C.E.; KRIEGER,E.M. Acute and Chronic Effects of Exercise on

Baroreflexes in Spontaneously Hypertensive Rats. Hypertension.v.30(3),p. 1997.TURNER, D.L. Cardiovascular and Respiratory Control Mechanisms During Exercise: an Integrated

View.J.Exp.Biol. v.160, p.309-340, 1991.

Sites Relacionadoswww.cardiol.brwww.sbh.org.br


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CONSIDERAES SOBRE A NEUROFISIOLOGIA DAMEMRIA

Andr Frazo Helene


1. Proposta:

aula terica com durao de uma a duas horas

2. Objetivo:

tratar de forma sucinta da expresso da memria no SNC

3. Conceitos:

bases de neuroanatomia funcional

tcnicas de abordar experimentalmente o problema da relao crebro-funo

sistemas de memria

4. Material didtico:

apenas aula com utilizao de projetor digital

Texto de apoio

A atividade e o funcionamento do SNC esto diretamente ligados sua capacidade de gerar a

partir basicamente da ativao individual de clulas neuronais processos que em ltima instncia

permitem gerar atitudes to sofisticadas quanto dirigir um carro, lembrar o nome de uma cidade ou

tomar uma deciso, considerando diferentes informaes e expectativas simultaneamente.

A proposta presente aqui pretende abarcar estas questes, tentando aproximar propostas

experimentais e a vida cotidiana, sempre com um enfoque de anlise formal da natureza antomo-

funcional das funes expressadas pelo SNC.

Sistemas de memria

O uso de um termo nico pode sugerir que memria um sistema unitrio, uma entidade

independente qual um nico sistema responde. No entanto, quando falamos de memria temos de

nos referir a muito mais do que apenas um sistema simples e unitrio. Sob o termo "memria" esto

presentes todos os processos de reteno, gerenciamento e evocao de informaes, sejam estes

por perodos de tempo que podem ser to curtos quanto fraes de segundo at perodos to longos

como uma vida inteira. Informaes estas que abarcam a capacidade de arquivar informaes as mais

variadas: sobre ns mesmos e sobre nosso ambiente.

A noo de que memria pode ser dividida em diferentes componentes antiga e muito

baseada na observao de casos clnicos neurolgicos, que sempre tiveram papel vital ao longo da

histria dos estudos da memria. Um dos mais clssicos casos clnicos foi estudado e descrito por

Brenda Milner e William Scoville e publicadas em 1957, sobre o paciente H.M.. Aps passar por uma

cirurgia realizada por Scoville para extirpao de um foco epilptico grave, que envolveu a remoo

bilateral de parte considervel de seu crtex temporal medial e hipocampo (Figura 1), o paciente H.M.

apresentou um caso de perda de suas capacidades de formao de novas memrias (amnsia).Apesar desta no ser a nica origem possvel de casos de amnsia (pacientes com a doena de


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Korsakoff tambm apresentam um quadro de amnsia, apesar de terem leses em estruturas no

corticais), as sndromes amnsicas se mostram de natureza extremamente seletiva. Pacientes

amnsicos embora no consigam se lembrar da maioria dos eventos que experienciam tem muitas de

suas funes de memria preservadas. Por exemplo, a capacidade de aprendizagem de novas

habilidades, motoras ou perceptuo-cognitivas esto mantidas, mesmo que no acompanhadas dacapacidade de reconhecer isto por parte do paciente, exatamente pela seletividade apontada. Da

mesma forma, a capacidade de manter informaes por curtos perodos de tempo tambm est

mantida, favorecendo o conceito de modularidade de funes presente no sistema (Figura 2).

Quantos tipos de memria existem?

O estudo dos processos de memria vem se beneficiando do conceito de modularidade defunes, isto , da noo de que memria compreende um conjunto de habilidades mediadas por

diferentes mdulos do sistema nervoso, que funcionam de forma independente, porm cooperativa. O

processamento de informaes nesses mdulos dar-se-ia de forma paralela e distribuda, permitindo

que um grande nmero de unidades de processamento influencie outras em qualquer momento no

tempo, e que grande quantidade de informaes seja processada concomitantemente.

Memria de longa durao

Memria de longa durao se refere a qualquer reteno de natureza perene e duradoura.

Esta pode ser dividida em duas diferentes modalidades, ou mdulos. A primeira, chamada dedeclarativa, se refere habilidade de armazenar e recordar ou reconhecer de maneira consciente e

passvel de declarao fatos e eventos. Esta tipicamente descrita pela declarao verbal (de onde

advm o nome declarativa) mas tambm pode se dar atravs de reconhecimento ou de uma imagem.

No exemplo do caso H.M. exatamente esta modalidade de memria que foi perdida, fazendo com

que o paciente no se "lembre". Assim esta modalidade de memria poderia ser descrita como um

"saber que" (Figura 3).

Diferentemente, a memria implcita (ou procedimental), se refere capacidade de

aprender novas habilidades motoras ou perceptuo-cognitivas (Figura3). Estas, por seu carter no

consciente de execuo e aquisio, so tarefas que demandam treino longo e repetitivo e que muito


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dificilmente podem ser adquiridas de outra forma que no pela execuo em si da tarefa em questo.

Sua evocao se d, necessariamente, pela execuo da habilidade e poderia ser descrita como

"saber como". exatamente esta habilidade que est preservada em pacientes amnsicos, tal como

o caso do paciente H.M..

Memria Operacional (inicialmente descrito como "de curta durao")

Memria operacional um conceito hipottico que refere-se ao arquivamento temporrio da

informao para o desempenho de uma diversidade de tarefas cognitivas. Embora ela seja

usualmente identificada com (e mesmo tratada como sinnimo de) memria de curta durao, estaltima mostrou-se por demais simples para lidar com os tipos de reteno de informao por curtos

perodos de tempo evidenciados experimentalmente. Assim, desenvolveu-se o conceito de memria

operacional como um sistema de capacidade limitada e com mltiplos componentes, responsveis no

s pela manuteno de informaes por curtos perodos mas tambm pela capacidade de selecionar

estmulos relevantes no ambiente e entre as informaes de longa durao (Figura 4).


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A essncia da memria

Sabe-se hoje que a aquisio de memria basicamente se d pela modulao das sinapses,

nome dado ao processo pelo qual duas clulas nervosas se conectam (Figura 5). A partir da descrio

das sinapses, conceito primeiramente proposto por Wilhem Waldeyer e posteriormente demonstrado

por Ramn y Cajal, mudanas na organizao de conexes sinpticas tm sido exaustivamente

associadas aos processos de aprendizagem e memria em uma diversidade de espcies de

invertebrados e vertebrados, favorecendo a interpretao sobre a ubiqidade destes mecanismos nos

processos de arquivamento de informaes. Sendo assim, podemos descrever memria pela

facilitao - e pela eliminao seletiva - de ligaes entre clulas neuronais, que desta forma se

agrupam funcionalmente em agregados (ns) e propiciam a conexo posterior destes entre si,

tambm por modulao de conexes sinpticas, gerando a possibilidade destes ns representarem em

si o arquivamento de uma informao.

Para termos uma idia do que representa na prtica esta caracterstica associativa do

funcionamento do sistema nervoso na gerao de memrias, assim como para vislumbrarmos o poder

de arquivamento de informaes deste sistema, vale ressaltar que estima-se que tenhamos cerca de

cem bilhes de clulas neuronais (ou neurnios) no nosso sistema nervoso. Mais ainda, que cada uma

destas clulas tem em mdia vinte mil conexes (sinapses) com outras clulas. Ou seja, sendo osistema nervoso um sistema que traz em si a riqueza de poder arquivar informaes atravs de

conexes entre cada uma de suas clulas componentes, o sistema nervoso humano tem em si uma

ordem de grandeza inimaginvel resguardada em sua estrutura.

Levando adiante o fato de sabermos que memrias se estruturam em redes de conexes

sinpticas de neurnios podemos montar um mapa mais claro do que estamos falando. Haveria, no

sistema nervoso, uma grande quantidade de unidades dedicadas de processamento inerentemente

plstico, cada qual devotada a uma tarefa especfica mas simples. Quando ativadas, essas unidades

excitam e inibem outras ao longo de uma rica rede de conexes. Algumas acabam por gerar ligaes

associativas cuja fora pode ser alterada em funo de diferentes fatores. Seguindo o raciocnio,


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novas informaes geram novas ativaes, gerando novas conexes que sero somadas quelas j

existentes, tornando-se assim um novo "ramo" de ativao a partir de um n anterior. Nessas redes,

conjuntos de ns podem representar informaes da memria compartilhadas entre diferentes

arquivamentos (Figura 6).

Topologia da Memria

Para entender melhor a formao e a topografia de memrias til pensar que o crtex

sensorial primrio e as reas motoras do crtex so repositrios de uma forma em muito inata de

memria, chamada de memria filtica, ou "memria das espcies". No nascimento estas reas j

contm em sua estrutura de conexes sinpticas as "experincias" essenciais selecionadas

evolutivamente ao longo do tempo, sendo basicamente informaes de natureza simples sobre

sensao e movimento. Sem dvida podemos chamar esta estrutura bsica de conexes sinpticas de

memria, uma vez que so informaes que adquiridas, esto armazenadas e podem facilmente ser

evocadas. Um bom exemplo disso pode ser visto no comportamento de mamar dos bebs, um

comportamento extremamente complexo, que envolve a utilizao de grande nmero de msculos

sincronizadamente e que certamente ser evocada pela estimulao correta.

Poder caracterizar memria frente observao da forma como esta se estrutura

topologicamente no sistema nervoso traz em si a possibilidade de ampliarmos a abrangncia do

debate sobre memria. O sistema nervoso, em seu processo histrico de interao com o ambiente,

reage no apenas a estmulos, mas tambm s contingncias espaciais e temporais entre os

estmulos, e tambm destes com suas respostas - inicialmente seguindo regras bsicas j

determinadas em suas estruturas sinpticas inatas e colhendo informaes de resposta de maneira

muito abrangente e inespecfica. Com o acmulos destes registros sobre ocorrncias anteriores o

sistema passa a ser treinado, identificando regularidades na ocorrncia desses eventos, formando

memrias e, conseqentemente, passando a poder gerar previses (probabilsticas) sobre o ambiente.

Desta forma, passa a agir antecipatoriamente frente ao ambiente. Uma das conseqncias deste

processo o desenvolvimento de intencionalidade; ou seja, como resultados almejados podem ser

previstos com base em registros sobre regularidades passadas, o sistema pode gerar aes que levem


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a resultados desejados, ao invs de simplesmente esperar que eles ocorram desta forma quase que

aleatoriamente.

Consideraes possveis

A busca por regularidades no ambiente gera a possibilidade de previso que se identificadas

adequadamente agiro diretamente no sucesso das decises que sero tomadas. Por outro lado,centrar esforos na busca de regularidades observando pistas no informativas no ambiente tero o

resultado oposto: tomadas de deciso equivocadas. No entanto muitas vezes a deteco de

regularidades se torna extremamente difcil, seja por uma inadequao do treino ao que fomos

expostos, seja pela prpria natureza do estmulo em questo. Por exemplo, um indivduo neurtico,

em ltima anlise no capaz de discriminar entre estmulos realmente perigosos e aqueles

inofensivos. Exatamente por isso tem medo de gatos, cachorros, elevador, de outras pessoas, ou as

mais variadas condies de estimulao incua. Da mesma forma, o neurtico pode se tornar incapaz

de escolher entre ocupaes realmente importantes e desnecessrias, dedicando um tempo enorme aatividades como lavar as mos ou no pisar em faixas na rua.

Este efeito, de produo de neuroses, possvel de ser replicado em animais de laboratrio.

Ivan Pavlov, cientista russo nascido em 1849 e que teve importncia decisiva nos estudos da

psicologia experimental, produziu animais neurticos. Aps condicionar cachorros a salivarem frente

apresentao de um crculo mas no de uma elipse (associando temporalmente estes estmulo

oferta e no oferta de alimento), Pavlov passou a aproximar a forma da elipse ao do crculo (Figura

7). O limite ao qual os animais conseguiam diferenciar adequadamente os dois estmulos era de

elipses quase circulares de proporo entre o tamanho dos eixos que a compunham de 7 para 8. Apartir deste ponto, elipses mais circulares (no caso com propores de 8 para 9, por exemplo) se

tornaram indissociveis dos crculos, para os animais. Esta exigncia era demasiada para a capacidade

de discriminao do animal. A saliva punha-se a correr inicialmente diante da elipse, depois diante do

crculo e, finalmente, diante de qualquer um deles ou mesmo de ambos, sem distino. O co punha-

se a ganir e latir ferozmente para a tela, tentava saltar da mesa e cortar as amarras com os dentes.

Da por diante o animal passou a ser intil para experimentao. Salivava ao ver a experimentadora, a

sala de experincias ou ainda qualquer outro estmulo. Aparentemente a capacidade de discriminao

do animal sofrera colapso quase completo, tornando-o, dessa forma, um animal neurtico.


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No entanto este um exemplo simplista do que passamos no dia a dia ao longo de nossas

vidas. Apesar de ser importante identificarmos situaes simples e especficas possivelmente

perigosas, tais como mentir na frente de crianas apesar de repreend-las severamente quando

mentem (fazendo com que a criana no consiga detectar qual o estmulo importante na situao, j

que mentir no parecer ser), as preocupaes validas so em geral de natureza muito mais

abrangentes.

Diferente de outros animais, temos crebros extremamente generalistas. Ou seja, estamos

aptos a desenvolver diferentes habilidades frente s demandas de nosso ambiente. Na prtica talvezjamais sejamos to bons para lembrar onde guardamos as coisas como os animais especialmente

adaptados a guardar alimento antes do inverno o so, de maneira a poder ach-los durante a poca

de frio. No entanto seremos muito melhores em tarefas variadas nas quais estes animais no teriam

sucesso algum, ao mesmo tempo em que teremos um desempenho satisfatrio em uma tarefa de

recordao. Isto depende somente do treino ao qual seremos expostos para tanto, e aqui temos de

entender treino como muito mais do que apenas uma vivncia curta para desempenho de uma tarefa,

temos de considerar todos os estmulos aos quais passamos ao longo de nossa vida.


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ASPECTOS FISIOLGICOS DAS TOXINAS DE ANIMAISAQUTICOS E TERRESTRES

Dr. Joacir Stolarz de Oliveira

Laboratrio de Imunoqumica do Instituto Butant

O fascnio apresentado por animais aquticos e terrestres devido, em grande parte, pela

imensa variedade de formas anatmicas e matizes de cores apresentados por seus corpos e tambm

pela grande capacidade de adaptao aos diferentes ambientes em que vivem, seus diferentes

hbitos de vida e suas relaes com os outros seres. Outra caracterstica bastante marcante e que

aparece desde microorganismos at alguns vertebrados a capacidade de produzir e/ou acumular

substncias txicas, as toxinas1, que so empregadas em diversas estratgias envolvidas na defesa

contra predadores, no ataque a presas potenciais, alm da sua utilizao na comunicao qumica

intra e interespecfica.Dentro deste contexto, atualmente conhecido uma enorme diversidade e complexidade de

toxinas que compem os venenos2 e as peonhas3 de organismos, tanto aquticos (marinhos e de

gua doce) como terrestres. Algumas peonhas foram desenvolvidas para a captura de presas como

ocorre, por exemplo, nas glndulas de serpentes, escorpies e aranhas, nos nematocistos de guas

vivas e anmonas do mar e nos arpes (ferres) de moluscos marinhos do gnero Conus. Outras,

esto voltadas quase que exclusivamente para a defesa em ambientes altamente competitivos, como

por exemplo quelas que so encontradas em peixes (peixe-pedra, peixe-escorpio, etc.) e em alguns

anfbios. J os venenos so encontrados desde organismos unicelulares, como algas e dinoflagelados,e ao longo dos muitos filos que compreendem os metazorios como os chaetognatos, nemertneos,

esponjas, moluscos, muitos peixes (peixe-porco, balistes, baiacus, etc.) e mesmo em aves, como s

pertencentes ao gnero Pithoui (Pitus da Papua Nova Guin) e mamferos monotremados, o

ornitorrinco (Ornithorhynchus anatinus).

No que diz respeito natureza qumica das toxinas, tanto de peonhas quanto de venenos,

esta pode ser a mais diversa possvel, variando desde compostos de baixos a elevados pesos

moleculares, proticos ou no, polares ou apolares, termoestveis ou termolbeis, etc. Muitos

compostos no proticos podem ser encontrados, como por exemplo os politeres produzidos pordinoflagelados marinhos e que acumulam-se em moluscos bivalves filtradores, e as molculas

heterocclicas como as toxinas guanidnicas (tetrodotoxina e saxitoxina) encontradas em moluscos,

1Toxinas so substncias txicas com maiores ou menores aes especficas em sistemasbiolgicos e que ocorrem em peonhas e venenos (Meier & Stocker, 1989).

2Venenos (do ingls, poison) so produtos metablicos produzidos ou armazenados emrgos de um determinado organismo e que afetam a um outro quando estes so ingeridos, podendotambm atuar de modo artificial por via parenteral. (Freyvogel & Perret, 1973).

3Peonhas (do ingls, venom) substncias originadas em glndulas especializadas e queesto associadas a ductos excretores, possuindo ou no uma estrutura inoculadora (Freyvogel &Perret, 1973).


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crustceos, equinodermos e peixes. Estas substncias, algumas vezes podem chegar ao homem

atravs da cadeia alimentar, podendo provocar srios casos de envenenamentos alimentares.Tambm

so conhecidas aminas, presentes nas peonhas de aranhas, alcalides encontrados nas peles de

anfbios, etc. De uma maneira em geral, compostos proticos apresentam-se mais freqentemente e

em maior quantidade nas peonhas e venenos, e por sua vez, so as molculas mais investigadas doponto de vista farmacolgico. Muitos peptdeos e protenas so encontrados em escorpies, aranhas,

anmonas moluscos e anfbios.

Devido imensa diversidade qumica encontrada nas toxinas muitas estratgias e tecnologias

de purificao e elucidao estrutural tiveram que ser desenvolvidas, sendo que somente mais

recentemente com a popularizao e um maior acesso a equipamentos de elevado custo (como os

empregados em espectrometria de massas e na anlise protemica) e a busca por novas molculas

visando ao emprego na biotecnologia que muitas toxinas puderam ser caracterizadas. Alm disto,

no que diz respeito s toxinas proticas, o avano da biologia molecular veio possibilitar a clonagem,expresso e a conseqente obteno de tais substncias em grandes quantidades, permitindo a

realizao de estudos estruturais e de estrutura-funo, empregando tcnicas de ressonncia nuclear

magntica e de cristalografia.

Do ponto de vista fisio-farmacolgico as aes das toxinas podem ser as mais variadas.

Dentre elas destacam-se as aes neurotxicas, hemolticas, cardiotnicas, necrticas,

antimicrobianas, enzimticas, etc.

A cincia que trata das substncias txicas produzidas ou acumuladas em organismos vivos,

suas propriedades e seu significado biolgico para o organismo envolvido a Toxinologia (Meier &Stocker, 1989)4. A Toxinologia emprega muitos dos conhecimentos desenvolvidos em diferentes sub-

reas da Biologia como a Fisiologia, Farmacologia e a Ecologia para auxiliar na investigao das

toxinas, visando elucidao dos mecanismos de ao destas substncias, suas aplicabilidades tanto

na cincia como medicina ou na indstria e, em alguns casos, busca por terapias cada vez mais

eficazes a serem empregadas em casos de envenenamentos.

A presente aula tratar dos principais grupos de animais considerados venenosos e/ou

peonhentos, sejam eles terrestres ou aquticos, destacando suas principais toxinas produzidas e/ou

acumuladas, bem como alguns aspectos relativos aos mecanismos de ao e interaes fisio-

ecolgicas envolvidas.

Bibliografia:Freitas, J. C. Nomenclatura em Toxinologia. Relaes com a comunicao qumica entre organismos e

propriedades biolgicas das toxinas. Mem. Inst. Butantan, 53(2): 191-195.Freyvogel, T. A. & Perret, B. A., 1973. Notes on Toxinology. Experientia, 29 (11): 1317-1452.Meier, J. & Stocker, K. 1989. Review article: On the significance of animal experiments in Toxinology.

Toxicon, 27(1): 91-104.

Sugestes de leitura:

4Freitas (1991) simplifica: Toxinologia refere-se ao estudo das toxinas.


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Freitas, J. C.; Rangel, M.; Oliveira, J. S.; Zaharenko, A. J. & Rozas, E., (2003) An outline on marinetoxinology studies in the Brazilian coast. Comments on Toxicology,9: 1-22.

Halsted, B. (1967). Poisonous and venomous animals of the world, vol. 2. US Governmental PrintingOffice, Washington. 844p.

Kaul, P. N. (1990). Drugs Molecules of Marine Origin. Progress in Drug Research, 35: 521-557.Lozoya, A. V. (1994). Envenenamientos por animales - animales venenosos y urticantes del mundo.

Ediciones Diaz de Santos S.A., Madrid. 342p.Oliveira, J. S. & Freitas, J. C. (2001). Produtos Naturais Marinhos: caractersticas dos envenenamentos

alimentares e substncias de interesse farmacolgico. Higiene Alimentar, 15 (80/81): 22-33.Rash, L. D. & Hodgson, W. C. (2002). Pharmacology and biochemistry of spider venoms. Toxicon,40:

225-254.Rochat, H. & Martin-Euclaire, M. F. (2000). Animal Toxins Facts and Protocols. Birkhuser Verlag,

Berlin. 365p.


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AS TOXINAS DE ANMONAS DO MAR COMOFERRAMENTAS PARA ENTENDER A FISIOLOGIA DE

RGOS, TECIDOS E SISTEMAS.Andr Junqueira Zaharenko

Laboratrio de Produtos Naturais Marinhos

As anmonas do mar so animais que pertencem ao filo Cnidaria e a classe Anthozoa. Todas

as anmonas, assim como os celenterados em geral, possuem estruturas celulares microscpicas,

similares a arpes, denominadas de nematocistos, responsveis pelo papel de paralisar presas e

tambm atuam na defesa dos animais. Estas estruturas contm potentes neurotoxinas paralisantes

que agem sobre crustceos e peixes pelo simples contato com esses animais. Essa estratgia de

vital importncia para os mais distintos animais, desde esses cnidrios, passando por moluscos

predadores, escorpies, aranhas e at serpentes.Todos esses tipos de animais produzem toxinas proticas e peptdicas em glndulas

especializadas e as injetam, a partir de estruturas tambm especializadas na inoculao, como

ferres, presas e, no caso dos cnidrios, nematocistos. Durante muitos anos os cientistas em geral se

debruaram em tentativas de purificar e elucidar os mecanismos de ao das toxinas, ainda que por

dcadas as limitaes tecnolgicas e operacionais dificultassem essa tarefa.

Um dos aspectos mais importantes que devemos nos focar, quando vamos tentar investigar

quais so os possveis mecanismos de ao e alvos das toxinas, exatamente qual o tipo de animal

predado pelo nosso objeto de estudo. As anmonas, por exemplo, predam em geral peixes ecrustceos planctnicos. Essas presas, por sua vez, so de rpida locomoo e poderiam facilmente

escapar de um predador que tambm no fosse rpido na captura.

Quando pensamos nos ambientes ocupados pelas anmonas, logo devemos nos ater ao fato

de que esses animais so ssseis, ou seja, vivem fixos em um substrato rochoso e basicamente no

se movem. Se as presas das anmonas so animais de rpida locomoo, as toxinas direcionadas a

sua captura devem ter um efeito o mais efetivo e letal possvel. Seguindo nessa linha de raciocnio, os

alvos mais conhecidos onde as toxinas anmonas atuam so: na conduo nervosa e na contrao

muscular das presas. Toxinas que bloqueiam a neurotransmisso, levando a paralisia seguida demorte, so as molculas mais investigadas nesse grupo de animais at hoje.

Remetendo aos conhecimentos bsicos de fisiologia e biologia celular, sabemos que um

potencial de ao (PA) evocado basicamente pela mudana de voltagem do interior de uma clula

nervosa atravs da entrada de ons sdio (despolarizao) e a sada de ons potssio na mesma. Este

ltimo processo um pouco mais tardio e permite o restabelecimento da voltagem inicial no interior

da clula (repolarizao), o chamado potencial de membrana. A seqncia desses eventos,

controlados refinadamente pelos canais para Na+e K+dependentes de voltagem, leva a transmisso

do impulso eltrico, com consequncias fisiolgicas importantes para a comunicao neuronal e a

contrao muscular. Para uma reviso completa, a leitura do captulo 11 (pginas 523-547) do livro


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MOLECULAR BIOLOGY OF THE CELL (Alberts et al., 3a e 4a edies; 1994, 2002) bastante

recomendada.

Durante a passagem de um PA de um neurnio a outro, temos no neurnio pr-sinptico,

durante a despolarizao, a abertura de canais para Ca2+ dependentes de voltagem prximos ao

boto sinptico. Quando se abrem, esses canais permitem o influxo de Ca2+ que provoca,subsequentemente, a alterao da concentrao intracelular desse on e a ativao de maquinarias

secretrias de neurotransmissores. Vesculas contendo neurotransmissores so liberadas na fenda

sinptica e estes ligam-se aos respectivos receptores ps-sinpticos, propagando o PA ou

desencadeando eventos secundrios importantes para a fisiologia celular. A contrao muscular

desencadeia-se da mesma maneira, apenas diferindo na sequncia de eventos ps-sinpticos

desencadeadas pela ligao da acetilcolina (no caso de mamferos, por exemplo) ou do glutamato (no

caso de crustceos e invertebrados) nos respectivos receptores das fendas sinpticas. importante

ressaltarmos que nesse caso no h um neurnio ps-sinptico e sim uma musculatura inervada porum neurnio pr-sinptico.

Essa reviso de conceitos bsicos importante quando nos deparamos com os mecanismos

de ao de neurotoxinas de anmonas e de outros animais peonhentos. A maioria dos peptdeos de

anmonas descritos e estudados age em canais para Na+ ou para K+ dependentes de voltagem.

Retardam o processo de inativao dos canais de Na+e bloqueiam os canais de K+, produzindo um

influxo enorme de ons Na+e uma diminuio drstica da sada de ons K+nas clulas. Isso faz com

que o PA tenha sua amplitude e durao aumentadas dramaticamente.

Para a fisiologia celular, a liberao de neurotransmissores passa a ser tremenda, levando acontraes musculares que no cessam, paralisando um animal que tenha sofrido injees diretas

dessas toxinas em seus tecidos.

Existem, atualmente, cerca de 10 subtipos de canais de Na+ dependentes de voltagem (os

chamados, Nav) distribudos nos sistemas nervosos central e perifrico, tecido cardaco, medula

espinhal e msculo esqueltico. So protenas transmembranares que diferem levemente em termos

de seqncias primrias e parmetros cinticos.

Como nosso grupo de pesquisa vem trabalhando h longos anos com neurotoxinas de

anmonas do mar, recentemente publicamos um trabalho no qual a comparao dos efeitos de 3

toxinas praticamente idnticas difere pouco dependendo dos subtipos de Nav ensaiados (Oliveira et

al., 2004). Ou seja, isso mostra que a atuao das molculas em seus stios de ligao sutilmente

modulada por alguns aminocidos em suas estruturas. Dependendo do subtipo de Nav ensaiado,

havia efeitos preferenciais ou no de cada uma das toxinas. Durante a aula expositiva os resultados

sero apresentados e discutidos com os alunos. A leitura do trabalho de Oliveira et al., 2004- EM

PUBLICAO, tambm requerida.

Conforme os diferentes tipos de toxinas so purificados e caracterizados, cada vez mais essas

molculas so empregadas como ferramentas farmacolgicas, para em laboratrio induzirem seus

efeitos e ajudarem os cientistas a investigar diferentes aspectos da fisiologia.


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Muitas companhias farmacuticas revendem toxinas com esse propsito, a preos

elevadssimos. Acessando o site www.alomone.com e clicando em Ion Channel Modulators e

Neurotoxins, podemos ver a lista de diferentes toxinas com seus respectivos preos.

Embora companhias farmacuticas forneam toxinas como substncias para pesquisa bsica,

muitas delas vm investindo milhes de dlares no desenvolvimento de frmacos a partir dessasmolculas. Como exemplo, existem peptdeos que bloqueiam especificamente canais de K+

dependentes de voltagem expressos em linfcitos-T. Esse tipo de bloqueio leva a uma supresso do

sistema imune e, conseqentemente, esse tipo de toxina torna-se altamente atrativo como um

remdio para tratar artrite reumatide e rejeio a rgos transplantados. Na reviso apresentada por

Chandy et al., 2001, os alunos podem acompanhar os avanos recentes nesse sentido.

Finalizando, queremos mostrar que a partir de prottipos naturais pode-se obter substncias

altamente eficazes para o estudo da fisiologia e que sirvam tambm como modelos para o

desenvolvimento de medicamentos.

Bibliografia:Alberts, B. et al. 1994. Molecular Biology of the Cell. Garland Publishing. New York. 3rdedition. 1294p.Chandy, K.G.; Cahalan, M.; Pennington, M.; Norton, R.; Wulff, H. & GUTMAN, G.A. (2001). Potassium

channels in T lymphocytes: toxins to therapeutic immunosupressants. Toxicon. 39: 1269-1276.Oliveira, J. S.; Redaelli, E.; Zaharenko, A. J.; Cassulini, R. R.; Konno, K.; Curia, G.; Pimenta, D.C.;

Freitas, J. C.; Clare, J. J. & Wanke, E. (2004). Binding of sea anemone toxins to Nav 1.1-1.6Sodium Channels: Unexpected Contributions from Differences in the IV/ S3-S4 Outer Loop.Journal of Biological Chemistry.ARTIGO ACEITO, EM PUBLICAO.


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ROTEIRO DE AULA PRTICAAndr Junqueira Zaharenko

Laboratrio de Produtos Naturais Marinhos

Durante a aula prtica, os alunos acompanharo procedimentos de fracionamento de peonhastotais pela tcnica cromatogrfica de gel-filtrao. Basicamente, a metodologia consistir conforme

descrito abaixo:

Pur if icao da p eon ha p or g el- f i l t rao em gel d e Sephad ex G- 50 e est im at iv a do

con t edo pr otico :

O fracionamento da peonha liofilizada de anmona ser realizado atravs de uma coluna (1,9cm

X 131cm) empacotada com gel Sephadex G-50 (Pharmacia LKB- Biotechnology, Uppsala, Sweden),

para se obter as fraes neurotxicas e hemolticas j detectadas neste tipo de fracionamento. A

peonha previamente centrifugada e liofilizada (cerca de 1-2g de material seco; 200mg de protena)ser dissolvida em 10-20mL de tampo acetato de amnio 0,1M, pH 7,0 e aplicada ao topo da coluna,

equilibrada e eluda por gravidade com o mesmo tampo. Cerca de 60 fraes de 10mL cada uma

foram coletadas, agrupadas e liofilizadas.

A absorbncia de cada frao, uma medida relativa da quantidade de protena contida em

cada uma, ser registrada diretamente na sada da coluna, atravs da passagem do efluente por um

detector de UV (Spectra/ ChromTMFlow Thru UV Monitor com unidade ptica de 280nm e UV Monitor

Controller, Spectrum, Austria) antes de entrar no coletor de fraes. A informao, captada pelo

detector, integrada e registrada permanentemente em papel (Spectra/ Chrom TM 1 Channel

Recorder, Spectrum, ustria). O registro direto na sada da coluna permite o acompanhamento

constante do processo de filtrao em gel, desta maneira, otimizando o processo de coleta.

Para estimar-se a quantidade de protena presente na peonha e nas fraes obtidas, durante

esta etapa e nas subseqentes, ser empregado um kit que se baseia no mtodo de dosagem do

cido bicinconnico (BCA) seguindo-se o protocolo do manual do fabricante (Pierce, Rockford, USA).

Utiliza-se albumina srica bovina como padro.

Pur if icao po r cro m at og raf ia de f ase rev ersa ( RP-HPLC) da f rao neu ro t xica

( FR I I I ) :

Esta etapa ser realizada no Laboratrio Especial de Espectrometria de Massa (LEEM) do

Centro de Toxinologia Aplicada (CAT/CEPID- FAPESP) do Instituto Butantan.

O conjunto da frao neurotxica (FR III) obtida de cromatografias por filtrao em gel vai ser

ressuspendido em gua Milli-Q (Millipore Inc.) e injetado em um sistema de purificao Shimadzu de

HPLC constitudo por um detector UV-VIS SPD-10A VP, bombas LC-10AD VP e um sistema controlador

SCL-10A VP (Shimadzu Corp., Japan). As amostras so ento cromatografadas em uma coluna C-18

de fase reversa ODS (4.6 x 150 mm, 5m; Hi-Q) com um gradiente linear de 10 a 60% do solvente

B composto de acetonitrila + 0,1% de cido trifluoroactico (CH3CN / 0,1%TFA) com fluxo de 1,0

mL/min durante 40min, atravs de monitoramento em UV 214 nm. O solvente A composto de

0,1% de TFA em gua Milli-Q.


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Todos os picos obtidos so coletados manualmente e individualmente ou agrupados em fraes

para serem posteriormente submetidos espectrometria de massa e ensaios biolgicos.

Mon i to ramen to de a t i v idade neuro tx ica das amos t ras em nervo senso r ia l de

cr ust ceo . Tcn ica de su cr ose -g ap :

A preparao ser realizada utilizando-se nervos sensoriais de crustceos decpodos braquirosda espcie Callinectes danae(siri azul), coletados no canal de So Sebastio. Testaremos o efeito de

neurotoxinas isoladas de peonhas de anmonas sobre o potencial de ao axonal de nervo de siri.

O procedimento consiste na separao do 2o ou 3o par de patas provocando-se autotomia por

compresso do artculo proximal (base-squio). Como o nervo ocupa uma posio aproximadamente

central no pereipodo, o mesmo exposto at o dctilo, removendo-se um a um os artculos por

seco das membranas artrodiais, apdemas musculares e separao dos cndilos articulares.

Tcn ica de suc ro se- ga p - Essa tcnica consiste no isolamento eltrico de uma rea

superficial do nervo, na regio entr

apostila curso de inverno

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