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O sistema nervoso humano pode ser dividido em dois subsistemas que interagem: o sistema nervoso periférico (SNP) e o sistema nervoso central (SNC). O SNC consiste no cérebro e na medula espinhal. O sistema nervoso periférico é uma extensa rede de nervos que liga o SNC aos músculos e estruturas sensoriais. A relação destes sistemas é ilustrada na Figura 1.

Figure 1. Os componentes essenciais do sistema nervoso humano são mostrados nesta ilustração. O sistema nervoso central (SNC) é constituído pelo cérebro e pela medula espinhal. Ele se conecta ao sistema nervoso periférico (SNP), uma rede de nervos que se estende por todo o corpo.

O Sistema Nervoso Central

O cérebro é o órgão mais complexo e sensível do corpo. Ele é responsável por todas as funções do corpo, incluindo servir como centro coordenador de todas as sensações, mobilidade, emoções e intelecto. A proteção para o cérebro é fornecida pelos ossos do crânio, que por sua vez são cobertos pelo couro cabeludo, como mostrado na Figura 2. O couro cabeludo é composto por uma camada externa de pele, que está frouxamente ligada à aponeurose, uma camada tendinosa plana e larga que ancora as camadas superficiais da pele. O periósteo, abaixo da aponeurose, encerra firmemente os ossos do crânio e proporciona proteção, nutrição ao osso e capacidade de reparação óssea. Abaixo da camada óssea do crânio estão três camadas de membranas chamadas meninges que circundam o cérebro. As posições relativas destas meninges são mostradas na Figura 2. A camada meníngea mais próxima dos ossos do crânio é chamada dura-máter (literalmente significa mãe dura). Abaixo da dura-máter encontra-se a dura-máter aracnóide (literalmente mãe aranha). A camada meníngea mais interna é uma membrana delicada chamada pia mater (literalmente mãe tenra). Ao contrário das outras camadas meníngeas, a pia mater adere firmemente à superfície convoluta do cérebro. Entre a aracnoide e a pia mater está o espaço subaracnoideo. O espaço subaracnoideo dentro desta região é preenchido com líquido cefalorraquidiano (LCR). Este fluido aquoso é produzido por células das áreas do plexo coróide em cada ventrículo do cérebro que consistem de células epiteliais cubóides que circundam os leitos capilares densos. O LCR serve para fornecer nutrientes e remover resíduos dos tecidos neurais.

Figure 2. As camadas de tecido que envolvem o cérebro humano incluem três membranas meninges: a dura-máter, a aracnoide mater e a pia mater. (crédito: modificação do trabalho pelos Institutos Nacionais de Saúde)

A Barreira Hemato-Cérebro

Os tecidos do SNC têm proteção extra, pois não são expostos ao sangue ou ao sistema imunológico da mesma forma que os outros tecidos. Os vasos sanguíneos que abastecem o cérebro com nutrientes e outras substâncias químicas encontram-se no topo da pia-máter. Os capilares associados a estes vasos sanguíneos no cérebro são menos permeáveis do que os de outros locais do corpo. As células capilares endoteliais formam junções estreitas que controlam a transferência dos componentes sanguíneos para o cérebro. Além disso, os capilares cranianos têm muito menos fenestras (estruturas semelhantes a poros que são seladas por uma membrana) e vesículas pinocitóticas do que outros capilares. Como resultado, os materiais do sistema circulatório têm uma capacidade muito limitada de interagir diretamente com o SNC. Este fenômeno é referido como a barreira hematoencefálica.

A barreira hematoencefálica protege o líquido cefalorraquidiano da contaminação, e pode ser bastante eficaz na exclusão de potenciais patógenos microbianos. Como conseqüência destas defesas, não há microbiota normal no líquido cefalorraquidiano. A barreira hematoencefálica também inibe o movimento de muitas drogas no cérebro, particularmente compostos que não são lipídicos solúveis. Isto tem ramificações profundas para tratamentos envolvendo infecções do SNC, porque é difícil para os medicamentos atravessarem a barreira hemato-encefálica para interagir com patógenos que causam infecções.

A medula espinhal também tem estruturas protetoras semelhantes às que envolvem o cérebro. Dentro dos ossos das vértebras estão meninges da dura-máter (às vezes chamadas de bainha dural), aracnoide mater, pia mater e uma barreira sangue-espinal-medula que controla a transferência de componentes sanguíneos dos vasos sanguíneos associados à medula espinhal.

Para causar uma infecção no SNC, os agentes patogénicos devem romper com sucesso a barreira sangue-cérebro ou a barreira sangue-espinal-medula. Vários agentes patogénicos empregam diferentes factores de virulência e mecanismos para o conseguir, mas geralmente podem ser agrupados em quatro categorias: intercelular (também chamada paracelular), transcelular, facilitada por leucócitos e não-hematogénica. A entrada intercelular envolve o uso de fatores de virulência microbiana, toxinas ou processos mediados por inflamação para passar entre as células da barreira hemato-encefálica. Na entrada transcelular, o patógeno passa através das células da barreira hemato-encefálica usando fatores de virulência que lhe permitem aderir e desencadear a absorção por mecanismos mediados por vacúolos ou receptores. A entrada facilitada por leucócitos é um mecanismo do cavalo de Tróia que ocorre quando um patógeno infecta leucócitos do sangue periférico para entrar diretamente no SNC. A entrada não hematogênica permite a entrada de patógenos no cérebro sem encontrar a barreira hematoencefálica; ela ocorre quando os patógenos viajam ao longo dos nervos cranianos olfatórios ou do trigêmeo que levam diretamente ao SNC.

O Sistema Nervoso Periférico

O SNP é formado pelos nervos que ligam os órgãos, membros e outras estruturas anatómicas do corpo ao cérebro e à medula espinal. Ao contrário do cérebro e da medula espinhal, o ENP não é protegido por ossos, meninges ou uma barreira sanguínea e, como consequência, os nervos do ENP são muito mais susceptíveis a lesões e infecções. Os danos microbianos aos nervos periféricos podem levar a formigamento ou entorpecimento, conhecido como neuropatia. Estes sintomas também podem ser produzidos por trauma e causas não infecciosas, como drogas ou doenças crônicas como diabetes.

As células do sistema nervoso

Os tecidos do SNP e SNC são formados por células chamadas células gliais (células neuroglionares) e neurônios (células nervosas). As células giais ajudam na organização dos neurônios, fornecem um andaime para alguns aspectos da função neuronal e ajudam na recuperação de lesões neurais.

Neurônios são células especializadas encontradas em todo o sistema nervoso que transmitem sinais através do sistema nervoso usando processos eletroquímicos. A estrutura básica de um neurônio é mostrada na Figura 3. O corpo celular (ou soma) é o centro metabólico do neurônio e contém o núcleo e a maioria das organelas da célula. As muitas extensões finamente ramificadas do soma são chamadas dendritos. O soma também produz uma extensão alongada, chamada axônio, que é responsável pela transmissão de sinais eletroquímicos através de processos elaborados de transporte de íons. Os axônios de alguns tipos de neurônios podem se estender até um metro de comprimento no corpo humano. Para facilitar a transmissão de sinais eletroquímicos, alguns neurônios possuem uma bainha de mielina ao redor do axônio. A mielina, formada a partir das membranas celulares de células glial como as células de Schwann no SNC e oligodendrócitos no SNC, envolve e isola o axônio, aumentando significativamente a velocidade de transmissão do sinal eletroquímico ao longo do axônio. A extremidade de um axônio forma numerosos ramos que terminam em lâmpadas chamadas terminais sinápticos. Os neurônios formam junções com outras células, como outro neurônio, com o qual trocam sinais. As junções, que na verdade são lacunas entre neurônios, são chamadas de sinapses. Em cada sinapse, há um neurônio pré-sináptico e um neurônio pós-sináptico (ou outra célula). Os terminais sinápticos do axônio do terminal pré-sináptico formam a sinapse com os dendritos, soma, ou às vezes o axônio do neurônio pós-sináptico, ou uma parte de outro tipo de célula, como uma célula muscular. Os terminais sinápticos contêm vesículas preenchidas com produtos químicos chamados neurotransmissores. Quando o sinal eletroquímico descendo o axônio chega à sinapse, as vesículas se fundem com a membrana, e os neurotransmissores são liberados, que se difundem através da sinapse e se ligam aos receptores na membrana da célula pós-sináptica, potencialmente iniciando uma resposta nessa célula. Essa resposta na célula pós-sináptica pode incluir a propagação de um sinal eletroquímico para transmitir informação ou contração de uma fibra muscular.

Figure 3. (a) Um neurônio mielinizado está associado a oligodendrócitos. Os oligodendrócitos são um tipo de célula glial que forma a bainha de mielina no SNC que isola o axônio para que os impulsos nervosos eletroquímicos sejam transferidos de forma mais eficiente. (b) Uma sinapse consiste na extremidade axonal do neurônio pré-sináptico (topo) que libera neurotransmissores que atravessam o espaço sináptico (ou fenda) e se ligam aos receptores nos dendritos do neurônio pós-sináptico (fundo).

Meningite e Encefalite

Embora o crânio forneça ao cérebro uma excelente defesa, ele também pode se tornar problemático durante infecções. Qualquer inchaço do cérebro ou meninges que resulte de inflamação pode causar pressão intracraniana, levando a graves danos nos tecidos cerebrais, que têm espaço limitado para se expandir dentro dos ossos inflexíveis do crânio. O termo meningite é usado para descrever uma inflamação das meninges. Os sintomas típicos podem incluir dor de cabeça grave, febre, fotofobia (aumento da sensibilidade à luz), pescoço rígido, convulsões e confusão. Uma inflamação do tecido cerebral é chamada de encefalite, e os pacientes apresentam sinais e sintomas semelhantes aos da meningite, além de letargia, convulsões e mudanças de personalidade. Quando a inflamação afeta tanto as meninges quanto o tecido cerebral, a condição é chamada de meningoencefalite. Todas as três formas de inflamação são graves e podem levar à cegueira, surdez, coma e morte.

Meniningite e encefalite podem ser causadas por muitos tipos diferentes de patógenos microbianos. No entanto, estas condições também podem surgir de causas não infecciosas, tais como traumatismo craniano, alguns cancros e certas drogas que provocam inflamação. Para determinar se a inflamação é causada por um patógeno, é realizada uma punção lombar para obter uma amostra do LCR. Se o LCR contiver níveis aumentados de glóbulos brancos e níveis anormais de glicose e proteínas, isso indica que a inflamação é uma resposta a uma infecçãoinflinina.

Células nervosas formam longas projecções chamadas __________.

1. soma
2. axões
3. dendritos
4. sinapses

Químicos chamados __________ são armazenados em neurônios e liberados quando a célula é estimulada por um sinal.

1. toxinas
2. cytokines
3. chemokines
4. neurotransmissores

O sistema nervoso central é composto por __________.

1. órgãos sensoriais e músculos.
2. o cérebro e músculos.
3. os órgãos sensoriais e medula espinhal.
4. o cérebro e coluna vertebral.

O __________ é um conjunto de membranas que cobrem e protegem o cérebro.>

Pense nisto

1. Descreva de forma breve as defesas do cérebro contra traumas e infecções.
2. Descreva como a barreira hematoencefálica é formada.
3. Identifique o tipo de célula mostrada, assim como as seguintes estruturas: axônio, dendrite, bainha de mielina, soma e sinapse.

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