Os sistemas nervoso e endócrino

Compare o sinal nervoso e o sinal hormonal considerando a sua velocidade, a sua duração, a sua via de transmissão e a precisão do seu destino, e apresente um exemplo de resposta típica de cada um.

No tratamento médico de crianças com puberdade precoce central (desenvolvimento puberal anômalo antes dos 8 anos devido à ativação prematura do eixo hipotalâmico), utiliza-se como fármaco um agonista potente do hormônio liberador de gonadotropinas (GnRH) administrado por meio de um implante subcutâneo de liberação contínua.

1. a) Sabendo que, em condições fisiológicas normais, o hipotálamo secreta GnRH em pulsos intermitentes a cada 60 a 90 minutos para induzir a síntese de LH e FSH na adeno-hipófise, explique a aparente contradição: por que razão a administração ininterrupta e constante de um ativador (agonista) do GnRH trava a puberdade em vez de acelerá-la? Justifique o mecanismo celular que sofrem os receptores da adeno-hipófise.
2. b) Nas últimas décadas, a idade de início puberal adiantou-se de forma significativa nas populações com dietas hipercalóricas e maior taxa de obesidade infantil. Formule uma hipótese biológica que relacione a massa de tecido adiposo corporal, o hormônio leptina e o gerador de pulsos de GnRH, e preveja por que razão uma atleta juvenil com uma porcentagem de gordura corporal extremamente baixa pode apresentar amenorreia ou atraso puberal.

Descreva as partes de um neurônio (dendritos, corpo celular ou soma, axônio e terminais axônicos) e explique a função de cada uma na recepção, condução e transmissão do impulso nervoso.

O que é uma sinapse? Explique por que razão o sinal não passa eletricamente de um neurônio para outro na maioria delas e que vantagem pode ter a utilização de um mensageiro químico (modulação, amplificação).

Explique de forma qualitativa o que é o potencial de ação: quais íons entram e saem do neurônio, por que se diz que ele funciona segundo a lei do «tudo ou nada» e como a bainha de mielina permite a condução saltatória que acelera o impulso.

Observe a imagem do neurônio e da sinapse química. a) Descreva o caminho do sinal desde a estrutura 2 até a 8, explicando o que ocorre em cada passo. b) Justifique que vantagem a estrutura 4 traz para a velocidade de condução. c) Explique por que razão o sinal na sinapse só pode se propagar de 5 para 8 e nunca no sentido inverso.

Uma equipe de neurofisiologia estimula eletricamente um neurônio motor pré-sináptico e registra a atividade na fibra muscular que ele inerva após aplicar duas neurotoxinas distintas de forma independente:

• Com a Toxina 1: o potencial de ação se propaga pelo axônio a 75 m/s até o botão terminal sem alteração, mas não se registra nenhuma alteração de potencial na membrana muscular nem se detecta acetilcolina na fenda sináptica.

• Com a Toxina 2: o potencial de ação axonal diminui drasticamente e sua amplitude decai até desaparecer antes de atingir o terminal sináptico; contudo, se os pesquisadores aplicarem acetilcolina diretamente com uma micropipeta sobre a membrana muscular, ela se despolariza e se contrai com total normalidade.

1. a) Deduza e justifique que tipo específico de canal iônico dependente de voltagem é bloqueado por cada toxina, discriminando entre a propagação elétrica axonal e as etapas moleculares da transmissão química sináptica.
2. b) Se a transmissão puramente elétrica (por meio de junções comunicantes ou gap) é praticamente instantânea e não sofre atraso sináptico, argumente qual vantagem adaptativa determinante representou para o sistema nervoso central dos vertebrados basear a maior parte de seus circuitos em sinapses químicas com atraso.

Distinga o sistema nervoso central do periférico: que órgãos cada um inclui, que função geral desempenha e como se comunicam entre si.

1. a) Nomeie as três partes principais do encéfalo.
2. b) Indique uma função característica de cada uma delas.

Diferencie nervos sensitivos e motores, e justifique que perda funcional produz a lesão de cada tipo em uma mão (o que acontece com a sensibilidade e com o movimento?).

Ao tocar em um objeto muito quente, retira-se a mão antes de sentir dor. Descreva o trajeto do impulso nervoso nesse arco reflexo, nomeando os neurônios envolvidos e explicando por que a resposta não passa primeiro pelo encéfalo.

A medula espinhal é simultaneamente centro reflexo e via de condução da informação. Explique o que acontece após uma lesão medular completa de acordo com a sua altura (paraplegia se for lombar ou torácica, tetraplegia se for cervical) e justifique por que os neurônios do sistema nervoso central praticamente não se regeneram.

Compare o sistema nervoso simpático e o parassimpático: efeitos sobre o coração, a digestão, as pupilas e os brônquios, e explique por que são resumidos como «luta ou fuga» e «repouso e digestão», indicando em que situações predomina cada um.

O que é um hormônio e onde é produzido? Cite duas glândulas endócrinas humanas, o hormônio que cada uma secreta e o seu efeito principal.

Indique três hormônios humanos (insulina, tiroxina, adrenalina, hormônio do crescimento), a glândula que os secreta e o efeito principal de cada um.

Explique o que é a retroalimentação negativa (feedback negativo) na regulação hormonal, descrevendo um exemplo concreto: a regulação da glicemia pela insulina e pelo glucagon, ou a do eixo tireoidiano.

O bócio é o aumento da tireoide por carência de iodo. Explique, utilizando o feedback negativo do eixo hipófise-tireoide, por que a glândula aumenta de volume quando não consegue produzir hormônio tireoidiano, e por que o sal iodado praticamente erradicou esse problema.

A melatonina regula o ritmo circadiano. Explique que sinal ambiental a controla (a luz), o que acontece com a sua secreção quando usamos telas brilhantes à noite e que consequências o desajuste de horário crônico tem para o sono e para o rendimento.

Em uma prova de diagnóstico de sobrecarga oral de glicose, monitoram-se a glicemia e a concentração plasmática de insulina de duas pessoas (sujeito A e sujeito B) em jejum e aos 60 e 120 minutos após ingerirem 75 g de glicose diluída:

• Sujeito A: parte de 85 mg/dL de glicose; aos 60 min atinge 135 mg/dL e aos 120 min volta a 90 mg/dL. A insulina plasmática dele passa de 8 µU/mL para 70 µU/mL e depois desce para 12 µU/mL.

• Sujeito B: parte de 170 mg/dL de glicose; aos 60 min sobe para 290 mg/dL e aos 120 min fica em 265 mg/dL. A insulina dele permanece constante e indetectável (< 2 µU/mL) em todas as coletas.

1. a) Justifique qual dos dois sujeitos tem diabetes mellitus tipo 1, relacionando os dados com os mecanismos de retroalimentação negativa e os transportadores de glicose no tecido muscular e hepático.
2. b) Se o sujeito B injetar por engano o triplo da dose estipulada de insulina exógena sem ingerir carboidratos, preveja o que acontecerá no tecido adiposo, no tecido muscular e no encéfalo. Justifique por que uma hipoglicemia severa compromete a vida em questão de minutos, ao contrário de uma hiperglicemia moderada mantida.

Durante um experimento de resposta ao estresse agudo, submetem-se dois grupos de pessoas a um teste estressante imprevisto de 30 minutos de duração:

• Grupo de Controle: experimenta um aumento imediato da frequência cardíaca (de 70 para 135 bpm em apenas 6 segundos), dilatação pupilar e um pico precoce de glicemia, seguido a partir dos 15-20 minutos de um aumento sustentado da gliconeogênese hepática e diminuição da síntese proteica.

• Grupo Tratado: recebeu previamente um fármaco bloqueador específico dos receptores beta-adrenérgicos.

1. a) Preveja de forma justificada que diferenças o Grupo Tratado registrará em relação ao Grupo de Controle na frequência cardíaca, na pressão arterial e na glicemia durante os primeiros 60 segundos após o início do estímulo.
2. b) Explique por que a resposta mediada pela adrenalina (sistema nervoso simpático e medula suprarrenal) desencadeia efeitos celulares em segundos, enquanto a resposta coordenada pelo cortisol (eixo hipotálamo-hipófise-córtex suprarrenal) demora dezenas de minutos para se consolidar. Fundamente sua justificativa na natureza química de cada hormônio e nos respectivos mecanismos de transdução celular.

Um paciente sofre um traumatismo cranioencefálico que provoca a secção traumática total da haste hipofisária (infundíbulo), interrompendo tanto a rede vascular do sistema porta hipotálamo-hipofisário quanto as fibras nervosas axonais procedentes dos núcleos supraóptico e paraventricular.

1. a) Preveja, de maneira fundamentada, como variará a concentração no sangue (aumentará, cairá drasticamente ou permanecerá igual) de cada um dos seguintes hormônios:

1. Hormônio estimulante da tireoide (TSH) e Hormônio do Crescimento (GH).

2. Prolactina (considerando que o hipotálamo exerce um controle tônico inibidor mediado por dopamina).

3. Ocitocina e Hormônio Antidiurético (ADH ou vasopressina).

1. b) Durante as primeiras 24 horas de internação hospitalar, o paciente elimina mais de 12 litros de urina muito diluída (densidade 1,002 g/mL, semelhante à água pura) e refere uma sede extrema e insaciável. Identifique qual patologia endócrina específica ele sofre, justifique qual hormônio é responsável por esse equilíbrio hídrico e descreva a falha de feedback homeostático que ocorreu.

Um homem de 23 anos vai a uma consulta médica por infertilidade com um ano de evolução e ginecomastia (desenvolvimento de tecido mamário). Os exames de sangue e o espermograma apresentam os seguintes resultados:

• Androgênios plasmáticos (testosterona total): 36 ng/mL (intervalo normal de referência: 3,0 a 10,0 ng/mL).

• LH (hormônio luteinizante): < 0,1 mUI/mL (intervalo normal: 1,5 a 9,0 mUI/mL).

• FSH (hormônio folículo-estimulante): < 0,1 mUI/mL (intervalo normal: 1,4 a 14,0 mUI/mL).

• Espermograma: azoospermia total (zero espermatozoides viáveis no ejaculado) e marcada atrofia testicular bilateral.

1. a) Interprete estes resultados deduzindo se a origem dos androgênios é endógena ou exógena (consumo de anabolizantes sintéticos). Justifique como responde o circuito de retroalimentação negativa hipotálamo-hipófise e por que razão, apesar de ter uma concentração de androgênios quatro vezes superior ao valor normal, o paciente não produz espermatozoides.
2. b) Se o paciente interromper de forma brusca o consumo de anabolizantes sem acompanhamento médico, preveja de forma fundamentada que valores hormonais e sintomas físicos e emocionais ele sentirá durante as semanas seguintes. Justifique por que razão o eixo endócrino não se normaliza de forma instantânea.