Curso de Fisiologia 2007 Ciclo de Neurofisiologia
Departamento de Fisiologia, IB Unesp-Botucatu Profa. Silvia M. Nishida
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  1. 1. Curso de Fisiologia 2007 Ciclo de Neurofisiologia Departamento de Fisiologia, IB Unesp-Botucatu Profa. Silvia M. Nishida 166 HIPOTÁLAMO HIPOTÁLAMO: O ALTO COMANDO SOBRE AS FUNÇÕES VISCERAIS A estabilidade do meio interno é garantida mantendo-se ajustados vários parâmetros biológicos (temperatura corporal, a pressão arterial, o pH do plasma, os níveis de hormônios circulantes, de glicose, etc). Através de influências sobre o SNA e o sistema endócrino o HIPOTÁLAMO orquestra inúmeras funções neurovegetativas conforme as demandas do organismo. O hipotálamo exerce uma multiplicidade de controles e coerente com isso, recebe aferências dos órgãos que controla através de conexões neurais e humorais e de amplas áreas do cérebro. As expressões viscerais e somáticas de um determinado estado emocional são organizadas pelo hipotálamo. O hipotálamo situa-se no diencéfalo, sob o tálamo. Situa-se bilateralmente nas paredes do III ventrículo e apresenta algumas formações anatômicas visíveis na sua face inferior como o quiasma óptico, túber cinéreo, o infundíbulo e os corpos mamilares. Praticamente constituído de substância cinzenta, possui vários núcleos, muitas vezes de difícil individualização. As informações que chegam ao hipotálamo O hipotálamo possui muitas conexões difusas, mas podemos reconhecer feixes distintos de fibras anatomicamente como o feixe prosencefálico medial; o fascículo longitudinal dorsal, o fórnix; a via amigdalo-fugal e o feixe mamilo- talâmico. O feixe prosecefálico medial origina-se na área septal e áreas olfátorias e dirige-se para a FOR passando pelo hipotálamo onde deixa fibras colaterais. Enquanto as informações sensoriais olfatórias chegam ao hipotálamo por esse caminho, as informações sensoriais dos nervos VII, IX e X chegam pelo fascículo longitudinal dorsal, vindos do núcleo do trato solitário, núcleo parabraquial e da região paraventral do bulbo. As informações veiculadas pelo feixe prosencefálico medial são particularmente essenciais para a organização de comportamentos motivados como a atividade sexual e a de ingestão de alimento. O sistema límbico forma um conjunto de estruturas corticais e subcorticais responsáveis pela interpretação e expressão das emoções, cujo circuito é conhecido como circuito de Papez. O hipotálamo faz parte do circuito recebendo informações do sistema límbico, especificamente do hipocampo (subículo) via fornix. Dos corpos mamilares o hipotálamo conecta-se com o tálamo (feixe mamilo-talamico). Outra área do sistema límbico chamado área septal também conecta-se ao hipotálamo (fórnix e do feixe prosencefálico medial) e, finalmente, recebe da amígdala (via amigadlo-fugal), o botão disparador das emoções. Esse conjunto de informações possibilita ao hipotálamo organizar as expressões viscerais e somáticas das emoções. Assim quando ficamos ansiosos (“nervosos”) ou com medo com uma prova, o hipotálamo realiza uma serie de ajustes autonômicas.
  2. 2. Curso de Fisiologia 2007 Ciclo de Neurofisiologia Departamento de Fisiologia, IB Unesp-Botucatu Profa. Silvia M. Nishida 167 Graças a essas conexões o hipotálamo organiza os ajustes viscerais e endócrinos adequados durante uma reação emocional. Éimportante mencionar as aferências que o hipotálamo recebe diretamente da retina através do trato retino-hipotalâmico. Graças à detecção do ritmo de luminosidade circadiana pelo núcleo supra-quiasmatico, o hipotálamo pode sincronizar ritmicamente várias atividades que controla como, por exemplo, a termorregulaçâo, a secreção de hormônios da adeno- hipófise, o ciclo sono-vigilia, etc. No ciclo sono-vigilia o hipotálamo participa através de grupos de neurônios histaminergicos do hipotálamo posterior os quais recebem aferências do sistema de modulação difuso (feixe prosencefálico medial). Os núcleos do hipotálamo O hipotálamo é praticamente uma massa de substância cinzenta com inúmeros núcleos. Uma maneira de reconhecer esses núcleos é usando o III ventrículo como referência. Assim, podemos identificar três colunas longitudinais de cada lado: periventricular, medial e lateral. Outra forma é identificar os núcleos é no sentido rostro-caudal conforme a região: área pré-optica; hipotálamo anterior, tuberal e hipotálamo posterior (ou mamilar). Como os sinais químicos (humorais) chegam ao hipotálamo? O hipotálamo recebe não só aferências neurais como também humorais (sinais químicos circulantes) para realizar ajustes homeostáticos do meio interno. Em torno dos ventrículos estão os órgãos circunventriculares. Nessas regiões a barreita hematoencefalica é permeável (capilares fenestrados) e os neurônios aí situados possuem receptores moleculares para os sinais químicos circulantes. A Hipotálamo posterior ( Mamilar) HIPOTÁLAMO Área pré-ótica Tuberal Hipotálamo anterior
  3. 3. Curso de Fisiologia 2007 Ciclo de Neurofisiologia Departamento de Fisiologia, IB Unesp-Botucatu Profa. Silvia M. Nishida 168 grande maioria desses órgãos circunventriculares fica no hipotálamo como a eminência mediana e a lâmina terminal. O órgão subfornical (associado a regulação da osmolaridade) e a área postrema (sitiada próxima ao NTS está associada ao reflexo do vômito) não ficam no hipotálamo mas além de possuirem conexões recíprocas entre si, enviam axônios para o hipotálamo. Isso significa que o hipotálamo recebe informações neurais e humorais das visceras. Finalmente é interessante mencionar a natureza da neurohipofise e da glândula pineal: ambas são de origem neural, mas funcionam como glândulas nervosas que secretam seus mediadores na circulação sob o comando do hipotalamo. O que o hipotálamo faz com tanta informação? Afinal que funções desempenha? De posse dessas informações neurais e humorais o hipotálamo está plenamente apto para exercer o controle e a coordenação das funções viscerais através do SNA e do sistema endócrino. De maneira bastante geral, podemos agregar ao hipotálamo várias funções integrativas como regulação da ingestão de alimentos; regulação da ingestão de água, regulação da diurese, termorregulação, regulação do comportamento emocional, regulação do comportamento sexual e do ciclo-sono-vigilia. Função neuroendócrina do hipotálamo No hipotálamo há neurônios que ao invés de realizar sinapses químicas típicas, liberam os seus mediadores químicos diretamente na corrente sanguínea, ou seja, realizam neurossecreçâo. Por isso esses mediadores hipotalâmicos foram chamados de neuro- hormonios, ou simplesmente hormônios hipotalâmicos. Lembre-se: uma célula endócrina caracteriza-se por sintetizar, armazenar e secretar para a circulação sangüínea, moléculas mensageiras altamente específicas que atuam em células-alvo, modificando suas funções. Estas moléculas mensageiras são coletivamente denominadas de hormônios e as células secretoras, glândulas endócrinas. Pois bem, no hipotálamo existe a possibilidade dos sinais neurais (impulsos elétricos) serem convertidos em secreções endócrinas. Para compreendermos os mecanismos de ação desses neuro-hormonios hipotalâmicos vejamos como a hipófise com o qual o hipotálamo tem intima conexão anatômica e funcional está organizado. Hipófise A hipófise é uma estrutura peduncular que se localiza na base do cérebro e é anatomicamente dividida em três partes: adenohipófise (de origem não nervosa) pars intermédia neurohipófise (origem nervosa). A adenohipófise é responsável pela síntese, armazenamento e secreção de vários hormônios, entre eles Hormônio estimulante da tireóide (tireotropina,TSH), Hormônio adenocórticotrofico (ACTH), Hormônio folículo estimulante (FSH), hormônio luteinizante (LH), Prolactina (PRL) e Hormônios de crescimento (GH). Para que estes sejam liberados para a corrente sangüínea e atuem nos respectivos órgãos-alvo, depende da influência de neurônios hipotalâmicos. Como o hipotálamo controla a hipófise?
  4. 4. Curso de Fisiologia 2007 Ciclo de Neurofisiologia Departamento de Fisiologia, IB Unesp-Botucatu Profa. Silvia M. Nishida 169 A atividade de síntese e liberação dos hormônios hipofisários depende de controle hipotalâmico. Os neurônios hipotalâmicos neurossecretores são de dois tipos: 1) Células parvicelulares do núcleo arqueado que secretam no sistema porta-hipofisario, hormônios hipofiseotrópicos (com destino à adeno-hipófise) que determinarão a síntese/ liberação ou não de seus hormônios. A figura abaixo ilustra os vários tipos de hormônios hipotalâmicos que agem sobre a adeno-hipófise. Cada um dos hormônios adeno-hipofisários agirão a distancia nos respectivos órgãos alvo, causando efeitos específicos que serão detalhadamente estudado no ciclo de Endocrinologia. 2) Células magnocelulares do núcleo paraventricular que secretam o hormônio anti- diuretico (ADH) que age diretamente nos túbulos renais e dos núcleos supra-oticos que secretam a ocitocina que agem diretamente no útero e nas glândulas mamarias, são liberadas para a grande circulação. Desta maneira, estímulos originados no ambiente externo (como luz, som, substâncias químicas voláteis, estímulos nociceptivos, etc) ou originados no meio interno podem influenciar o sistema endócrino e as funções dos tecidos alvos através do hipotálamo. Estados psicológicos alterados como medo, ansiedade, ira, libido sexual, depressão, etc. também podem influenciar o hipotálamo e alterar o nível de atividade do sistema endócrino. Assim CRH: hormônio liberador de corticotrofina; TRH: hormônio liberador de tireotrofina; GnRH: hormônio liberador de gonadotrofina; GRH: hormônio liberador de GH; GIH:hormônio inibidor de GH; PRH hormônio liberador de prolactina; PIH: hormônio inibidor da prolactina.
  5. 5. Curso de Fisiologia 2007 Ciclo de Neurofisiologia Departamento de Fisiologia, IB Unesp-Botucatu Profa. Silvia M. Nishida 170 esses neurônios hipotalâmicos funcionam como transdutores neuroendocrinos: excitam-se eletricamente e secretam seus mediadores na corrente sanguinea que agem em células-alvo distantes. Controle do hipotálamo sobre o SNA O hipotálamo é o centro suprassegmentar mais importante do Sistema Neurovegetativo juntamente com o Sistema Límbico. As estimulações do hipotálamo anterior causam respostas parassimpáticas e do hipotálamo posterior, respostas simpáticas. Durante uma alteração emocional, é o hipotálamo que através do SNA expressa as respostas viscerais. O hipotálamo estabelece conexões com os neurônios pré-ganglionares autonômicos simpáticos e parassimpáticos através do fascículo longitudinal dorsal e de outras vias descendentes, através da formação reticular.
  6. 6. Curso de Fisiologia 2007 Ciclo de Neurofisiologia Departamento de Fisiologia, IB Unesp-Botucatu Profa. Silvia M. Nishida 171 EXEMPLOS DE FUNÇOES INTEGRATIVAS DO HIPOTALAMO TERMORREGULAÇÃO Denominamos de termorregulação o conjunto de mecanismos que procuram manter constante a temperatura corporal. Os seres humanos são animais homeotérmicos e necessitam regular delicada e precisamente a temperatura corporal em torno de 37ºC que é ideal para estabilizar a configuração das proteínas e suas atividades. Essa temperatura ideal é o ponto de ajuste e é determinado pelo hipotálamo. Embora característico de cada espécie o ponto de ajuste da temperatura oscila conforme o ritmo de atividade do núcleo supraquiasmatico que se sincroniza ao ritmo dia-e-noite. Quando “pegamos” infecções o ponto de ajuste pode ser alterado e podemos ficar com febre. Isso ocorre porque durante o processo inflamatório, as células de defesa produzem citocinas pirogênicas e através da circulação, passam a barreira hematoencefálica e chegam até a área preotica onde “reprograma” o ponto de ajuste, nesse caso para cima. Assim primeiro sentimos calafrio e depois calor. Quando a temperatura do ambiente está em torno de 20º a 35ºC nos encontramos termicamente confortáveis. Mas quando a temperatura varia aquém e além desse intervalo, começamos a sentir desconforto (sentimos com frio ou calor demais) e uma série de reações homeostáticas são desencadeadas: no frio nos agasalhamos e no calor usamos roupas leves, ligamos o ventilador, etc. A temperatura corporal em torno de 37ºC é precisamente ajustada pelo hipotálamo que comanda os reajustes necessários. A detecção da temperatura ambiental é feita por termorreceptores periféricos e os termorreceptores hipotalâmicos monitoram a temperatura central do corpo. Os termorreceptores hipotalâmicos situam-se na área pré-optica (região anterior do hipotálamo) e são tão sensíveis que respondem a aumentos e decréscimos de temperatura na ordem de 1 a 2ºC!. O hipotálamo compara a temperatura central com a periférica e determina se organismo deve perder (hipotálamo anterior) ou produzir e conservar calor (hipotálamo posterior). Modelos de lesões experimentais do hipotálamo anterior induzem um estado crônico de febre e o animal não consegue mais reajustar a temperatura. E se a lesão for no hipotálamo posterior, o animal fica com a mesma temperatura do ambiente não conseguindo mais produzir calor (torna-se um animal ectotérmico). Os experimentos com estimulação elétrica corroboram os efeitos das lesões: a estimulação no hipotálamo anterior desencadeia respostas de perdas de calor (vasodilatação cutânea, sudorese, ofegaçao). Resposta ao frio Resposta ao calor Hipotálamo posterior: controla os mecanismos que aumentam a produção e a conservação de calor. Hipotálamo anterior: controla os mecanismos que favorecem a perda de calor. Ativação da tireóide Taquipnéia Aumento do metabolismo lipídico Sudorese Tremores musculares Vasodilatação cutânea Vasoconstriçâo periférica Anorexia Aumento da ingestão de alimento Inércia, apatia Aumento das atividades voluntárias Febre A febre é um sintoma sempre associado a alguma doença. É como se, ao invés da temperatura estar regulada para 37o C, fosse regulada para um valor mais alto. Esse novo ponto de ajuste artificial faz com que os mecanismos produtores de calor sejam acionados, mas até lá sentimos calafrios e tremores. Mas o que fato causa o desajuste? Durante uma infecção, toxinas bacterianas atuam sobre monócitos, macrófagos e células de Kpffer para produzir citocinas que agem como pirógenos endógenos (PE). Ao atingirem o hipotálamo, causem alterações no ponto de ajuste da temperatura, elevando-o. A evidência de que as prostaglandinas são as responsáveis pela alteração do termostato hipotalâmico, pode ser demonstrada pela indução de febre com a injeção da mesma no hipotálamo. A aspirina, que é um anti-inflamatório, bloqueia a produção de PG e age como anti- pirético.
  7. 7. Curso de Fisiologia 2007 Ciclo de Neurofisiologia Departamento de Fisiologia, IB Unesp-Botucatu Profa. Silvia M. Nishida 172 O papel da febre como sendo benéfico é um assunto controvertido: supõe-se que o benefício está no fato do próprio organismo infectado produzir o aumento da temperatura corporal e impor um ambiente térmico hostil aos microrganismos e reduzir a sua taxa de crescimento. Adicionalmente ao fato, o aumento da temperatura estimula a produção de anti- corpos. Mas quando a temperatura retal alcança os 41 o C e persiste, ocorre alguma lesão permanente no cérebro e acima dos 43o C, a morte é iminente. ESTRESSE O medo é uma sensação de desconforto e insegurança que é causado por motivos objetivos e subjetivos. Esse medo pode ser rápido e passageiro (um susto ou sobressalto) ou então ser lento e duradouro. Quando experimentamos um estado de medo crônico nos encontramos sob estresse que poderá ou não evoluir para um estado de ansiedade. Essas sensações emocionais são reconhecidas no complexo amigdaloide que fica situado no lobo temporal; desse partem axônios para o hipotálamo e para o tronco encefálico que se responsabilizam respectivamente na organização visceral e comportamento somático do medo. No hipotálamo, os estímulos alertantes causam a liberação de CRH (hormônio hipotalâmico hipofiseotrópico) e a secreção de ACTH pela adeno-hipofise. O ACTH alcança as células corticais da glândula supra-renal e estimula a secreção de cortisol. O cortisol é um hormônio endócrino que age aumentando a taxa metabólica nos tecidos. Assim durante um estado de estresse, alem de uma ação endócrina, ocorre um aumento da atividade autônoma simpática: Sistema Límbico Estímulos alertantes SNA Simpático Adrenalina, Noradrenalina ↑ ↓ ↑ ! ! " # $ % & % ' ( ) " * " + ↑ ↑ ↓ ↑ ! " , ↑ # ↑ $

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