Exercícios: 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.

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

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.

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).

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?).

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

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.