Apostila - IB-USP

VII Curso de Inverno: Tópicos em Fisiologia Comparativa
Comissão Organizadora
Amanda de Moraes Narcizo
Camila H. de Souza Queiroz
Camila Lopes Petrilli
Claudia Emanuele Carvalho de Sousa
Diego Jose Belato y Orts
Kelly Dhayane Abrantes Lima
Leopoldo Barletta
Maria Nathália de C. M. Moraes
Marina Marçola Pereira de Freitas
Marco Antonio Pires Camilo Lapa
Tatiana Hideko Kawamoto
Professor Responsável
Márcio Reis Custódio
Realização
Patrocinadores
VII Curso de Inverno: Tópicos em Fisiologia Comparativa
VII Curso de Inverno: Tópicos em Fisiologia Comparativa
APRESENTAÇÃO
O Curso de Inverno: Tópicos em Fisiologia Comparativa é uma iniciativa dos alunos
da pós-graduação do Departamento de Fisiologia Geral do Instituto de Biociências da
Universidade de São Paulo. O curso é voltado para alunos de graduação e recémgraduados originários das diversas áreas do conhecimento que tenham interesse em
Ciências Fisiológicas, mais especificamente em Fisiologia Comparativa. Seu principal
objetivo é promover discussões de conhecimentos fundamentais para uma boa formação
em Fisiologia, envolvendo tópicos que nem sempre são ministrados nos cursos regulares de
graduação.
Desde 2003, ano de sua criação, o curso mantém e vem aperfeiçoando, a cada ano,
sua ideologia de proporcionar uma rica oportunidade de aprendizado, não somente aos
alunos inscritos, como também aos próprios alunos de pós-graduação envolvidos em sua
realização. Promovendo uma discussão de conceitos fundamentais necessários para uma
boa formação em Fisiologia Comparativa, bem como proporcionar uma vivência no dia-a-dia
da pesquisa dentro do Departamento de Fisiologia do Instituto de Biociências - USP.
Tradicionalmente o curso é dividido em aulas teórico-práticas que são ministradas
pelos pós-graduandos do Departamento de Fisiologia nas duas primeiras semanas do curso
(5 a 16 de julho). Na tentativa de sempre melhorar a qualidade das aulas e a comunicação
dos pós-graduandos, a edição do Curso de Inverno: Tópicos em Fisiologia Comparativa de
2010 está organizada em módulos conforme delineamento sugerido por um mapa
conceitual. Possibilitando uma maior integração entre as propostas de aulas sugeridas pelos
pós-graduandos do Departamento.
Ao fim das duas primeiras semanas de curso, os módulos servirão como temas-base
para os estágios que serão realizados durante a terceira semana de curso (19 a 23 de
julho). O estagiário deverá envolver-se nas atividades do laboratório escolhido e receber
suporte científico e técnico adequado sobre a linha de pesquisa do mesmo. Além disso, o
aluno participará de um projeto a ser desenvolvido durante a semana do estágio. Para tal,
vai aprender noções de como elaborar, executar e analisar um projeto de pesquisa e os
resultados obtidos serão apresentados pelos estagiários em apresentação oral no último dia
do curso.
Comissão Organizadora
VII Curso de Inverno: Tópicos em Fisiologia Comparativa
Universidade de São Paulo
5 a 23 de Julho de 2010
VII Curso de Inverno: Tópicos em Fisiologia Comparativa
REGULAMENTO
ALUNOS PLENOS
VII Curso de Inverno – Tópicos em Fisiologia Comparativa
O curso terá um período de três semanas e será dividido em aulas teórico-práticas e
desenvolvimento de estágio. As aulas teórico-práticas serão realizadas entre os dias 5 e 16
de julho e o estágio entre os dias 19 e 23 de julho. Durante o estágio, os participantes
desenvolverão um projeto de pesquisa em um dos laboratórios do Departamento, sendo os
resultados apresentados no dia 23 de julho. Todas as atividades do curso serão realizadas
de segunda a sexta-feira, das 8h às 18h.
Apresentação do Departamento e das Linhas de Pesquisa dos Laboratórios
Para que os alunos tomem conhecimento das linhas de pesquisas e dos trabalhos
desenvolvidos no Departamento, no primeiro dia do curso haverá uma sessão de pôsteres
sobre os projetos em andamento.
Aulas teórico-práticas
As aulas teórico-práticas estão organizadas em módulos. Cada modulo será
constituído por uma aula inaugural, com abordagem ampla e os principais pré-requisitos dos
conteúdos das demais aulas do modulo. Na sequência serão apresentadas aulas com
temas mais específicos dentro do eixo-temático do modulo. Ao final do módulo haverá
avaliação que abordará os conceitos tratados. Essa prova poderá ser individual ou em grupo
e poderá ser constituída de questões de múltipla escolha ou dissertativa ou então um
exercício teórico-prático.
Estágio
Durante a realização do projeto de pesquisa, o aluno deverá se envolver nas
atividades do laboratório e receber suporte cientifico e técnico do aluno-orientador. O projeto
deverá obrigatoriamente consistir de atividades de elaboração, execução, análise e
apresentação.
Definição dos projetos de pesquisa e orientadores
Cada aluno deverá elaborar no mínimo três projetos de pesquisa em laboratórios
diferentes. O projeto deverá conter hipótese, justificativa e metodologia, descrito em até
1000 caracteres. Os projetos devem ser ordenados de acordo com a preferência do aluno.
VII Curso de Inverno: Tópicos em Fisiologia Comparativa
Os formulários com a descrição dos projetos devem ser entregues à Comissão
Organizadora na sexta-feira dia 16/7 ate as 14h.
A definição dos projetos e orientadores atenderá às preferências dos alunos, mas
poderão ocorrer casos em que isso não será possível. Sendo assim, serão respeitadas as
limitações dos orientadores e seus respectivos laboratórios. Para os casos onde haja um
maior número de interessados do que de vagas, os seguintes critérios de desempate serão
aplicados:
1) Interesse em primeira opção;
2) Menor número de faltas nas aulas;
3) Maior média de notas de provas.
Os alunos devem utilizar os horários pré-determinados, durante as duas primeiras
semanas do curso, para buscar os estágios e formular suas propostas de projeto. Sendo
que os orientadores dos estágios estão proibidos de orientá-los durante o período das aulas
teórico-práticas.
Avaliação do projeto
Desenvolvimento do projeto: o orientador atribuirá uma nota ao aluno de acordo com
o seu aproveitamento.
Apresentação: o projeto deverá obrigatoriamente ser apresentado oralmente com
slides do PowerPoint na sexta-feira dia 23/7 a partir das 8h. A apresentação deverá conter
contextualização do problema, justificativa, objetivos, métodos, resultados e discussão. A
duração máxima será de 10 minutos.
Avaliação: Uma comissão avaliadora julgará os trabalhos e questionará os alunos
sobre o aprendizado adiquirido ao longo do estágio.
Notas e frequência
Será considerado aprovado o aluno com presença de pelo menos 85% e que obtiver
aproveitamento igual ou maior que 7,0 (sete).
O aproveitamento é dado pela:
(1) média das notas dos módulos teórico-práticos – 50%
(2) nota do orientador – 25%
(3) nota da comissão avaliadora das apresentações dos estágios – 25%
VII Curso de Inverno: Tópicos em Fisiologia Comparativa
REGULAMENTO ALUNOS ESPECIAIS
Todas as normas referentes aos Alunos Regulares se aplicam aos Alunos Especiais,
exceto pela realização do estágio e respectiva nota que não haverá. Sendo assim, o
aproveitamento dos Alunos Especiais se dará somente através das notas das provas e da
frequência nos módulos teórico-práticos. Sendo considerado aprovado o aluno com
presença de pelo menos 85% e que obtiver aproveitamento igual ou maior que 7,0 (sete).
VII Curso de Inverno: Tópicos em Fisiologia Comparativa
SUMÁRIO
Pré-avaliação
pág. I
Módulo 1
Método Científico Aplicado a Estudos em Fisiologia Comparativa
O que é ciência e como praticá-la
pág. 01
Formulando perguntas em fisiologia comparativa
pág. 01
Evitando confundir-nos: aspectos fundamentais do desenho experimental e a estatística
inferencial
pág. 02
O Fim da Picada: Comunicando Ciência
pág. 02
Módulo 2
Sinalização Celular
Comunicação celular: entendendo a ritmicidade endógena
pág. 03
Fisiologia celular do plasmodium durante a fase assexuada
pág. 04
RNAi: ouvindo a voz do silêncio
pág. 05
Palestra – Detecção e quantificação real de proteínas utilizando fluorescencia infravermelha
próxima
pág. 06
Módulo 3
Neurociências
História da neurociência
pág. 07
Bases biofísicas da célula nervosa
pág. 08
Princípios básicos em fisiologia do sistema nervoso
pág. 09
Fisiologia sensorial
pág. 10
Neurofisiologia da visão
pág. 10
Causa e função
pág. 11
Percepção
pág. 11
Memória e seus aspectos evolutivos
pág. 11
Modelos teóricos da dinámica neural
pág. 12
Introdução à neurocomputação
pág. 13
Navegação espacial
pág. 14
VII Curso de Inverno: Tópicos em Fisiologia Comparativa
Neurobiologia das emoções
pág. 15
Neurofisiologia da linguagem
pág. 16
Neurofisiologia da música
pág. 16
Módulo 4
Metabolismo
Metabolismo e Temperatura: Conceitos e Implicações
pág. 19
Medindo a chama da vida
pág. 20
Ectotermia: um acesso de baixo custo à vida
pág. 21
Termorregulação em endotérmicos: febre e anapirexia. “Ana” o quê?
pág.22
Metabolismo energético em câmera lenta: mecanismos de depressão metabólica sazonal
pág. 23
Custos e benefícios da reprodução: papel dos lipídios
pág. 24
A ecofisiologia no cenário das mudanças climáticas globais
pág. 25
Aula Prática – Respirometria
pág. 26
Módulo 5
Neuroendocrinologia Comparada
Neuroendocrinologia comparada: análise comparativa entre o encéfalo e a hipófise de
peixes e mamíferos
pág. 27
Neuroendocrinologia comparada: o encéfalo e a hipófise de anfíbios, répteis e aves
pág. 28
Sistema neuroimunoendócrino
pág. 29
Módulo 6
Ecotoxicologia Aquática
Metal não essencial: o cádmio e seus efeitos
pág. 31
Transporte de Metais Essenciais em Organismos Aquáticos: o cobre e o zinco
pág. 32
Efeitos da toxicidade de metais no metabolismo de organismos aquáticos
pág. 33
Alterações neuroendócrinas resultantes da exposição a metais
pág. 34
VII Curso de Inverno: Tópicos em Fisiologia Comparativa
Módulo 7
Fisiologia Comparada de Invertebrados Marinhos: Trocas Gasosas,
Digestão e Sistema Imune
Trocas gasosas em invertebrados marinhos
pág. 37
Adquirindo energia: formas de alimentação e digestão em inverte-brados marinhos
pág. 38
Sistema Imune de Invertebrados marinhos: mecanismos, funções e similaridades
pág. 39
Módulo 8
Fundamentos de Toxinologia
Co-evolução entre peçonhas e seus albos
pág. 41
Produtos naturais e sua função como defesa química
pág. 42
Invertebrados marinhos: toxinas e seus mecanismos de ação
pág. 43
Lepidópteros: aspectos biológicos e toxinológicos
pág. 44
Raias – biologia e envenenamento
pág. 44
Serpentes peçonhentas do Brasil: biologia, fisiologia e epidemiologia
pág. 45
Módulo 9
Quantificação e Análise de Dados
Quantificação de Fenômenos Fisiológicos
pág. 47
Avaliação da proposta pedagógica
pág. a
Estágios
pág. g
Avaliação Geral
pág. q
VII Curso de Inverno: “Tópicos em Fisiologia Comparativa
Método Científico e Estatístico Aplicados a Estudos em Fisiologia Comparativa
Método Científico e Estatístico Aplicados a Estudos
em Fisiologia Comparativa
Este módulo tem 4 objetivos. A) Apresentar aos leitores os principais métodos usados para
gerar conhecimento científico, B) Mostrar como a fisiologia comparativa vale-se de dois
destes métodos: o método indutivo e o hipotético-dedutivo, C) Revisar o processo de
geração de conhecimento, desde o levantamento de perguntas científicas até a
comunicação dos resultados de um projeto de pesquisa, apresentando as bases do desenho
experimental e análises estatísticas. As aulas deste módulo estão divididas em duas fases.
A primeira, no primeiro dia de aulas, introduz os leitores ao processo de obtenção e
comunicação de conhecimento científico.
O que é ciência e como praticá-la
Agustín Camacho Guerrero
[email protected]
Nesta aula é apresentado o conceito de ciência e um pequeno resumo histórico dos modos
de obter conhecimento do mundo natural: a lógica aristotélica, o indutivismo, o
falsificacionismo e o verificacionismo. Apesar das grandes diferenças filosóficas entre estes
métodos, a fisiologia comparativa é apresentada como uma disciplina que pode fazer uso de
todos eles durante o processo de geração de conhecimento.
Formulando perguntas em fisiologia comparativa
Agustín Camacho Guerrero
Nesta aula é apresentada a problemática de realizar perguntas testáveis e com relevância
científica. Durante a aula são apresentadas dicas para fazer buscas bibliográficas, derivar
perguntas pássiveis de serem respondidas e representá-las gráficamente.
1
VII Curso de Inverno: “Tópicos em Fisiologia Comparativa
Evitando confundir-nos: aspectos fundamentais do desenho
experimental e a estatística inferencial
Agustín Camacho Guerrero
Nesta aula, os testes de hipótese são introduzidos como a comparação da variação total
apresentada pelos resultados de experimentos com a variação que esperariamos caso não
houvesse efeito dos fatores estudados. São apresentados os conceitos de repetição e
pseudorepetição.
O Fim da Picada: Comunicando Ciência
Agustín Camacho Guerrero
Nesta aula é apresentado um guia para a redação de um manuscrito científico. Para isso
são apresentadas as partes comuns dos manuscritos de pesquisa (título, resumo,
introdução, métodos, resultados e discussão) e as relações lógicas que necessariamente
devem guardar estas partes.
2
Sinalização Celular
Sinalização Celular
A sobrevivência dos organismos multicelulares depende de uma rede elaborada de
comunicação inter e intracelular, que coordena o crescimento, a diferenciação e o
metabolismo das células em diversos tecidos e órgãos. Neste módulo, serão abordados os
aspectos da evolução da multicelularidade e os mecanismos básicos da transdução de
sinais, bem como a contextualização desses mecanismos dentro de patologias, como é o
caso da malária. Além disso, será apresentada a técnica do RNAi (RNA de interferência)
como ferramenta de estudo para a fisiologia, com destaque para as vias de transdução do
sinal em diversos modelos.
Comunicação celular: entendendo a ritmicidade endógena
Maria Nathália de Carvalho Magalhães Moraes
[email protected]
A habilidade da célula em responder a sinais ambientais e de crucial importância
para sua sobrevivência. Em organismos pluricelulares, elas precisam se comunicar umas
com as outras para formação e preparação dos tecidos, defesa do organismo e
coordenação do metabolismo, entre outras funções. Esta comunicação e necessária para
que as células recebam as informações oriundas do meio ambiente e informem para outras
células, no intuito de produzir uma adaptação ao meio e, assim, o ajuste homeostático. A
comunicação celular pode ser feita por diferentes processos, os mais amplamente usados
são por meio de substancias químicas, as quais transmitem as informações célula a célula.
As moléculas-alvos de substancias químicas são fundamentalmente de quatro tipos:
enzimas, moléculas transportadoras, canais iônicos e receptores. Os receptores podem ser
definidos como elementos protéicos complexos que funcionam como sensores no sistema
de comunicações químicas, coordenando a função de todas as células. Segundo a estrutura
molecular e a natureza do mecanismo de transmissão, os receptores são agrupados em
quatro superfamílias, a saber: (1) superfamília tipo 1 - receptores-canal (ou inotrópicos):
receptores de membrana que formam o próprio canal iônico; (2) superfamília tipo 2 receptores acoplados a proteína G (GPCRs ou 7-TM ou metabotrópicos): receptores de
membrana acoplados a sistemas efetores intracelulares por meio de proteína G; (3)
superfamília tipo 3 - receptores quinase: receptores de membrana com domínio intracelular
de proteína quinase (em geral, tirosina quinase) e, (4) superfamília tipo 4 - receptores
reguladores da transcrição de genes (ou receptores nucleares ou receptores intracelulares):
3
VII Curso de Inverno: “Tópicos em Fisiologia Comparativa
receptores solúveis no citosol ou intracelularmente. Nesta aula serão abordados os
principais receptores envolvidos no processo de ritmicidade endógena.
Fisiologia Celular do Plasmodium durante a fase assexuada
Laura Nogueira da Cruz
[email protected]
A aula pretende elucidar mecanismos intracelulares da malária que é uma infeccção
causada por protozoários e leva a morte de mais de 2 milhões de pessoas anualmente, a
maioria crianças menores de 5 anos.
É conhecido há aproximadamente 100 anos a existência de ritmo circadiano na
infecção da malária. Em 2000 foi demonstrado que o hormônio melatonina sincroniza o ciclo
do parasita através de uma cascata de reações que leva a um aumento da concentração de
cálcio livre no citossol do Plasmodium.
O cálcio, por sua vez, é um sinalizador ubiqüitário, fundamental para os processos de
sinalização e participa, direta ou indiretamente, da maioria dos processos celulares. Sabe-se
ainda que em P. falciparum (parasita da malária humana), o cálcio é indispensável no
processo de invasão do eritrócito e sinalização durante a maturação do Plasmodium. Um
dos problemas no combate a malária é a resistência dos parasitas aos medicamentos já
desenvolvidos o que leva a necessidade urgente de desenvolvimento de novos
quimioterápicos.
Neste contexto a aula pretende ainda apresentar o trabalho do laboratório a respeito
de enzimas proteolíticas. Estas apresentam importante função no ciclo de vida de
protozoários medicamente importantes e especificamente na malária participam de
processos chaves do ciclo intraeritocítico do Plasmodium, podendo ser ulitilizadas como
novos alvos quimioterápicos
Deste modo serão apresentados resultados de microscopia confocal e utilização de
peptídeos de FRET (fluorescência por transferência de energia ressonante) para demonstrar
em Plasmodium chabaudi a existência de tiol proteases ativadas por cálcio.
4
Sinalização Celular
RNAi: ouvindo a voz do silêncio
Maísa Costa
[email protected]
A inativação de genes por knock-out ou por bloqueio da tradução de seus transcritos
(silenciamento) constitui uma estratégia extremamente poderosa tanto para atribuir função
aos genes como para mapear a inter-relação dos diferentes componentes das vias
regulatórias intracelulares. Um dos meios para se obter o silenciamento pós-transcricional
consiste na ativação de um mecanismo mediado por RNAs fita-dupla (dsRNA) conhecido
como RNA interferência (RNAi).
O RNA dupla-fita é importante no processo de silenciamento porque ele é clivado
dentro da célula em fragmentos de 21-25 nucleotídeos por uma nuclease conhecida como
Dicer. Essa enzima é homóloga à RNAse III de E. coli e apresenta um domínio de ligação a
dsRNAs e domínios helicase. Os pequenos fragmentos de dsRNA, conhecidos como small
interfering RNAs (siRNAs), correspondem às fitas sense e antisense do RNA alvo e se
associam a proteínas celulares formando um complexo multimérico chamado RISC (RNA
Interference Specificity Complex). Uma helicase presente no complexo abre a dupla-fita dos
siRNAs, de forma que a fita antisense do duplex guia o complexo até o mRNA alvo. Uma
endorribonuclease, também presente no complexo, cliva o referido mRNA, degradando-o.
A interferência mediada por RNA é um fenômeno que ocorre nos organismos
eucariotos e parece exercer, primordialmente, um papel na eliminação de RNAs
mensageiros anômalos, na defesa do organismo contra ácidos nucléicos exógenos e contra
parasitas moleculares, como transposons e vírus.
O RNAi se mostrou um instrumento extremamente versátil em pesquisa biomédica,
podendo ser utilizado em experimentos de silenciamento pontual de genes ou ser adaptado
para estudos em larga escala de genômica funcional, podendo, inclusive, ser utilizado como
meio de terapia gênica.
5
VII Curso de Inverno: “Tópicos em Fisiologia Comparativa
PALESTRA
Detecção e Quantificação Real de Proteínas Utilizando
Fluorescência Infravermelha Próxima
Michael van Waes
A aquisição de imagens fluorescentes no espectro do infravermelho próximo (NIR) oferece
grandes benefícios para a detecção quantitativa de proteínas por Western Blot,
imunohistoquímica e mesmo em células em cultura. A utilização de anticorpos secundários
conjugados com fluoróforos que emitem na faixa do NIR permite a quantificação precisa e
altamente reprodutível de proteínas-alvo em membranas ou outras matrizes, além de
oferecer a vantagem da detecção direta sem a necessidade de substratos específicos,
filmes ou quarto escuro. Detecção de fluorescência NIR tem sido amplamente utilizada na
detecção de alterações quantitativas da proteína, tais como fosforilação e glicosilação e para
estudos de transdução de sinal, reciclagem de receptoros, e praticamente todos os aspectos
da biologia celular.
Nesta apresentação, discutiremos muitas dessas aplicações e os princípios pelos quais os
fluoróforos infravermelhos e sobre como a instrumentação para detecção do NIR pode
ajudá-lo com sua pesquisa.
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Neurociências
Neurociências
O entendimento atual sobre origem, funcionamento e capacidade do sistema
nervoso é resultado do esforço de múltiplas áreas do conhecimento, denominadas
genericamente por neurociências. Esta ampla área inclui disciplinas como neuroanatomia
(estudo da estrutura do sistema nervoso), neurofisiologia (estudo do funcionamento de
células nervosas e conjuntos de células nervosas), neuropsicologia (estudo dos processos
cognitivos e suas relações com anatomia e fisiologia) e até mesmo a engenharia
(modelagem analítica e computacional de versões simplificadas de células neurais,
chegando a simulação de redes de milhares de neurônios).
Baseado no conhecimento de todas essas disciplinas, apresentaremos as
neurociências desde seus primórdios até o conhecimento atual. Abordaremos as principais
funções cognitivas no estudo das neurociências como atenção, percepção, ação, memória e
emoção, empregando o conceito de modularidade do funcionamento do sistema nervoso.
Também
abordaremos
modelos
de
processos
biofísicos
e
métodos
de
análise
quanti/qualitativa da dinâmica neural, mas utilizando os conhecimentos da engenharia, que
busca obter estruturas teóricas básicas que delineiam o funcionamento global desses
sistemas.
História da Neurociência
Camile Maria Costa Corrêa
[email protected]
A visão histórica da neurociência permite vislumbrar de que formas a
humanidade vem formulando suas perguntas fundamentais; dentre elas, uma das mais
inquietantes gira em torno da questão da mente humana e as hipóteses elaboradas sobre
sua essência, estrutura e leis de funcionamento. Traçar um percurso que data de milênios,
apontando os principais nomes que pensaram as idéias sobre os fenômenos mentais
possibilita a comparação das metodologias usadas para responder a essas perguntas.
Pistas sobre as hipóteses desenvolvidas conduzem a registros de papiros cirúrgicos,
passando por rituais de civiliações antigas, pela produção do pensamento filosófico e
médico ocidentais, chegando às observações clínicas e aos experimentos científicos
destinados à abordagem dessa questão. Todas essas aproximações contribuíram direta ou
indiretamente para desvendar o funcionamento do próprio corpo humano (nossa anatomia,
fisiologia, psiquismo) e sobre o mistério das emoções e sentimentos. É pela via histórica,
portanto, que se percebem diferenças quanto ao tratamento especulativo, empírico, clínico
ou experimental que marcou verdadeiros paradigmas das idéias sobre a vida mental ao
7
VII Curso de Inverno: “Tópicos em Fisiologia Comparativa
longo do tempo. Atualmente, a neurociência propõe metodologias para a compreensão das
bases do funcionamento cerebral e do comportamento, as quais são desenvolvidas levando
em conta o conhecimento acumulado aliado ao rigor científico do tratamento de suas
observações.
Bases biofísicas da célula nervosa
Breno Teixeira Santos
[email protected]
A maioria das células é capaz de estabelecer uma comunicação intercelular,
contudo, somente nervos e células dos músculos são especializados em produzir uma
comunicação rápida através de longas distâncias- estas células apresentam características
físicas que permitem que a mensagem seja codificada e transmitida para outras células
através de alterações dos seus potenciais de membrana.
Esse processo foi sistematicamente estudado através de experimentos de patchclamp, o que resultou em modelos matemáticos que descrevem o processo de comunicação
celular, que, por sua vez, são comumente utilizados em diversas áreas da neurofisiologia.
Para entender os modelos que descrevem essa comunicação, é necessário
discutir alguns conceitos fundamentais: equilíbrio iônico, movimento aleatório, correntes
iônicas e potenciais de ação, de forma um pouco mais aprofundada.
Trataremos, inicialmente, de equilíbrio iônico e movimento aleatório. A forma
com a qual íons se distribuem, interna ou externamente à membrana celular, baseia-se em
fenômenos físico-químicos básicos. Partiremos da conceituação do fenômeno de difusão e,
adicionando restrições, como a presença de uma membrana semi-permeável e íons
incapazes de atravessá-la, conceituaremos pressão osmótica, equilíbrio de Donnan,
estabelecimento de campos elétricos e como esses influenciam o movimento dos íons.
Alguns desses efeitos, quando combinados, dão origem ao que chamamos de potencial
eletroquímico, o qual culmina na famosa equação de Nernst que, por sua vez, ao ser
generalizada para diversos íons, leva-nos à equação de Goldman-Hodgkin-Katz. Esta,
finalmente nos fornece uma forma de prever o potencial de repouso de membrana,
importante na comunicação intercelular, pois configura a linha base contra qual todas as
sinalizações são expressas.
Todos esses processos são passivos, ou seja, não há consumo de energia para
que ocorram ou, colocado de outra forma, ocorrem devido ao estabelecimento de gradientes
químicos, elétricos ou hidrostáticos. Porém, a comunicação celular baseada em impulsos
elétricos demanda das células nervosas a capacidade de alterar seu potencial de membrana
8
Neurociências
por um determinado tempo, i. e., estabelecer potenciais de ação ou spikes. Isso só pode ser
obtido as custas de movimentação de cargas elétricas através da membrana o que nos leva
aos conceitos de correntes iônicas, bombas (transporte ativo) e canais.
Finalizaremos a aula mostrando que a abertura e fechamento de canais iônicos
são processos probabilísticos e não determinados por um limiar específico, seja ele
voltagem, pH, estiramento ou outros.
Princípios básicos em fisiologia do sistema nervoso
Renata Pereira Lima
[email protected]
A proposta desta aula é discutir a integração neural envolvida desde o momento
em que um indivíduo recebe um estímulo periférico até o momento em que uma resposta é
gerada - seja ela simples (reflexo) ou mais complexa (formação da memória), além de
comportamentos gerados volitivamente.
A arquitetura do sistema nervoso, apesar de complexa, segue um conjunto relativamente
simples de princípios funcionais e organizacionais. O neurônio, unidade fundamental deste
sistema, é o responsável por receber, propagar e transmitir impulsos eletroquímicos que
constituem a informação. Tipicamente, um neurônio recebe cerca de 10.000 conexões e faz
outras 10.000 com outros neurônios e, já que o cérebro humano contém cerca de 100
bilhões de neurônios, isto significa dizer que em torno de 1017 conexões sinápticas são
formadas no cérebro. Estas conexões formam no sistema nervoso, várias redes de
neurônios interconectados que são construídas de acordo com a interdependência e a
necessidade de integração constante de suas informações frente aos mais simples
comportamentos e, devido à plasticidade do sistema nervoso, a cada nova experiência do
indivíduo, estas redes são rearranjadas, outras tantas sinapses são reforçadas e múltiplas
possibilidades de respostas ao ambiente tornam-se possíveis. De acordo com a
funcionalidade destas redes, circuitos e vias são formados a fim de produzir funções
fisiológicas específicas, tais como: reflexos, memória, integração sensorial, coordenação
motora, aprendizado, etc.
9
VII Curso de Inverno: “Tópicos em Fisiologia Comparativa
Fisiologia sensorial
Felipe Viegas Rodrigues
[email protected]
Os receptores sensoriais existentes nos animais, ponto de contato entre o
mundo físico externo e o sistema nervoso, permitem a captação e a transdução de todo tipo
de estímulos ambientais, sejam ondas eletromagnéticas, ondas mecânicas ou moléculas
(estímulos químicos). Os mecanismos de transdução das diferentes modalidades sensoriais
serão revistos, juntamente com as regiões encefálicas envolvidas com o processamento
primário dos estímulos ambientais, ainda evidenciando a relação do habitat e estilo de vida
de diferentes organismos com seus sistemas sensoriais.
Neurofisiologia da visão
Antônio Carlos da Silva
[email protected]
O sistema sensorial exerce um papel extraordinário de permitir ao organismo a
percepção de informações a respeito do mundo exterior e de alterações no meio interno. A
capacidade de transformar a energia do estímulo inicial em sinais eletroquímicos se destaca
como meio de transmissão dessas alterações. Entre as variedades de estímulos existentes,
a percepção de ondas eletromagnéticas de diferentes freqüências proporciona a
identificação de comprimentos de ondas específicas que são conhecidas pelas cores
vermelho, verde e azul. A visão, em muitos grupos animais é de fundamental importância
para a sobrevivência como, por exemplo, em águias, que possuem uma excelente
capacidade visual o que lhes permite a identificação de presas a grandes distâncias. Em
muitos insetos, a visão exerce o papel de selecionar um melhor recurso para sua
alimentação ou um melhor local para nidificação. Em aves e mamíferos a visão influência,
em muitos casos, a escolha dos futuros parceiros de acasalamento. Estudos filogenéticos
revelaram que todos os filos animais já apresentaram de alguma forma um “órgão sensível a
luz”, o que nos leva a tentar compreender quais as soluções encontradas por cada grupo de
animais durante o
processo de evolução no qual resulta essa enorme diversidade de
formatos de órgão visuais. Como estes sinais são transduzidos? Como percebemos a cor?
Quais estruturas envolvidas no processo de formação do olho?
Esta aula se propõe a realizar uma breve revisão das estruturas básicas na formação do
olho em diferentes grupos animais, bem como os processos de transdução neles contidos.
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Neurociências
Causa e função
Pedro Leite Ribeiro
[email protected]
A razão causal do comportamento nem sempre é parecida com sua razão funcional. Por
exemplo, o que faz com que o comportamento sexual aconteça é, na maioria das vezes, a
atração que a fêmea sente pelo macho e vice e versa, enquanto que sua razão funcional é
bem diferente e distante; a reprodução. O estudo do comportamento deve, portanto,
necessariamente levar em consideração as suas razões causais e funcionais.
Percepção
Felipe Viegas Rodrigues
[email protected]
O estudo da percepção está intimamente relacionado com o entendimento dos
sistemas sensoriais, mas entender percepção é ir além destes sistemas. Esse campo de
estudo busca as razões pelas quais um determinado padrão de estimulação gera um
percepto ou, até mesmo, mais de um percepto e também quais as implicações para com
outros aspectos da Cognição como a memória ou a atenção. Falar em percepção é falar
sobre os córtices associativos. Pretende-se nesta aula: (1) mostrar que diferentes aspectos
de uma determinada modalidade sensorial são codificados em regiões corticais diferentes
(por exemplo: cor, forma, movimento para visão; intensidade, timbre, altura para audição) e
(2) explicar como todos esses aspectos são entendidos em conjunto, uma vez que são
codificados em diferentes regiões do córtex. A sinestesia, um caso particular de percepção
onde a estimulação de uma determinada modalidade sensorial gera a percepção de outra
modalidade, será também discutida.
Memória e seus aspectos evolutivos
Leopoldo Francisco Barletta Marchelli
[email protected]
Das propriedades que emergem da organização e funcionamento do sistema
nervoso, a memória é tida como um dos resultados mais fascinantes da evolução biológica.
Os sistemas de memória não só permitem que a gente se lembre de eventos marcantes,
11
VII Curso de Inverno: “Tópicos em Fisiologia Comparativa
locais específicos e pessoas conhecidas, mas também nos torna capaz de desempenhar
habilidosamente uma ação motora. A grande capacidade de interagir com o meio e
armazenar informações provenientes dele, permite que determinados organismos
eventualmente flexibilizem seus comportamentos e encontrem soluções para os mais
diversos problemas impostos pela sobrevivência. Em outras palavras isso quer dizer que:
baseado em experiências pregressas, organismos portadores de memórias são capazes de
antecipar eventos e selecionar quais informações receberão um processamento preferencial
através do direcionamento da atenção. Assim sendo, a resolução de problemas e a emissão
de comportamentos antecipatórios, ações essas baseadas em experiências anteriores,
conferem ao repertório comportamental do organismo alto valor adaptativo.
Como podem estar os sistemas de memória relacionados com tal fato? Quais
são os ganhos adaptativos que isso pode trazer? Como os módulos de memórias estão
organizados? Qual o suporte oferecido pelo sistema nervoso? Para o entendimento dessas
e outras questões se faz necessário a abordagem de alguns aspectos dos sistemas de
memória. Primeiramente a organização e as bases neurofisiológicas do sistema nervoso
que suportam os módulos de memória e garantem a comunicação de vias e circuitos
neurais, armazenamento e evocação posterior de informações. Sem dúvida os mecanismos
de sinapses desempenham importantes papeis no que diz respeito às bases fisiológicas dos
sistemas de memórias, pois além de aumentar a possibilidade de comunicação do próprio
sistema, confere a ele enorme plasticidade, ou seja, capacidade de alterar circuitos neurais
conforme as experiências vividas. Outros dois aspectos necessários ao entendimento dos
sistemas de memória são a manutenção e gerenciamento das informações, isto é, cada vez
que circuitos são mobilizados, o processamento dessas informações muda em relação à
experiência anterior. Tal fato trás conseqüências para percepções e habilidades adquiridas
ao longo da vida. Ainda sim, é necessário levar em conta de que forma estão armazenadas
e como estão organizadas as informações. Tendo em vistas as bases apresentadas até aqui
é possível discutir os diversos modelos de memória que teriam evoluído no sistema nervoso
e os estudos que permitiram chegar a essas definições.
Modelos teóricos da dinâmica neural
Breno Teixeira Santos
[email protected]
Um sistema é um conjunto de componentes agrupados por conexões de
interação e interdependência, de forma que existem relações de causa e efeito nos
processos que os envolvem. Um sistema é considerado dinâmico quando as grandezas de
12
Neurociências
seus componentes variam no tempo. Um dos objetivos do estudo de um sistema dinâmico
(SD) é prever para “onde o sistema está indo”, ou seja, dada uma condição inicial,
buscamos determinar o comportamento do sistema. Os SDs são amplamente utilizados em
estudos biológicos, desde o nível molecular até o de comunidade, passando pelo nível do
indivíduo e seus sistemas componentes. O objetivo dessa aula é explicar e exemplificar
como essas análises, envolvendo conceitos bem definidos e de caráter quantitativo, podem
contribuir diretamente para a melhor compreensão de sistemas biológicos.
Com exemplos unidimensionais (eixo x) embasados na dinâmica neural e uma
boa dose de bom senso, em detrimento de formalismo matemático mais rigoroso,
apresentaremos alguns conceitos fundamentais no estudo de sistemas dinâmicos: pontos
de equilíbrio, estabilidade, bacias de atração, retratos de fase e bifurcações.
Os modelos unidimensionais, embora didáticos, são “simples”, então, para
obtermos modelos dos processos neurais que sejam mais próximos da realidade,
expandiremos nosso raciocínio para duas dimensões (eixos x e y).
Porém, antes de atacarmos os sistemas em duas dimensões, faremos a
apresentação do modelo clássico proposto em 1952 por Hodgkin e Huxley (modelo HH),
como forma de exemplificar o poderio dos modelos matemáticos no entendimento dos
processos biológicos e como base para apresentação dos sistemas dinâmicos
bidimensionais.
O modelo HH é um modelo com dimensão 4 e, portanto, complexo para ser
simulado em plataformas computacionais. Por complexo entenda demorado. Dessa forma, o
final dessa aula, além de reapresentar os conceitos básicos dos SDs, agora em uma
dimensão superior, nos mostrará como é possível reduzir um sistema que, originalmente
possuía dimensão 4, em um sistema de dimensão 2, preservando suas características
marcantes.
Introdução a neurocomputação
Breno Teixeira Santos
[email protected]
Sem a obrigatoriedade de entrarmos na seara de obter uma definição do que
vem a ser neurocomputação, uma vez que existem diversas delas, iremos focar nos
princípios básicos das estruturas computacionais que nos permitem analisar problemas
como (do texto de apresentação do periódico Neurocomputing da Elsevier): arquiteturas,
métodos de aprendizado, análise de dinâmica de redes, teorias de aprendizado, autoorganização, modelagem de redes neurais biológicas, transformações sensoromotoras,
13
VII Curso de Inverno: “Tópicos em Fisiologia Comparativa
inteligência artificial, vida artificial, ciência cognitiva, teoria de aprendizagem computacional,
lógica fuzzy, algorítimos genéticos, teoria da informação, neurobiologia e reconhecimento de
padrões.
Esses princípios básicos baseiam-se nas famosas redes neurais. Iremos,
portanto, apresentar um breve histórico do nascimento das redes neurais, como estas
inspiraram-se nas redes biológicas e posteriormente especiaram-se no que hoje
conhecemos como Redes Neurais Artificiais (ANNs do inglês). As ANNs se tornaram um
objeto de estudo completamente diferente das Redes Neurais Biologicas (BNNs do inglês).
As primeiras ganharam todo um arcabouço teórico próprio com algorítimos de “aprendizado”
e arquiteturas específicas, que tiveram (e continuam tendo), enorme sucesso em áreas
como reconhecimento de padrões e controle. As últimas possuem como característica
primária o compromisso entre simulação do comportamento mais próximo possível de
neurônios reais, com a representação computacionalmente menos custosa.
Relembrando o conteúdo da aula anterior, o modelo HH pode apresentar 19
comportamentos distintos como, por exemplo, disparos unitários, salvas, adaptação de
frequência de disparos e até mesmo caos. Porém isso custa 1200 FLOPS! FLOPS, Floating
point Operations Per Second (Operações de Ponto Flutuante por Segundo), é um número
que expressa a quantidade de operações (somas, multiplicações e etc) executadas pelo
processador de um computador, ou seja, fornece uma aproximação do custo computacional
envolvido. Comparativamente, um modelo mais simples, conhecido como modelo de
integração e disparo, tem custo de apenas 5 FLOPS, mas é capaz de apresentar apenas 3
comportamentos diferentes em sua dinâmica.
Dessa forma, o custo computacional é importante na elaboração de modelos que
representam dinâmicas biológicas. Abordaremos, também, como e quando é indicada a
utilização de cada modelo e quais conclusões podem ser obtidas.
Navegação espacial
Cyrus Villas-Boas
[email protected]
Serão abordados neste tema mecanismos fisiológicos que envolvem a
navegação espacial em indivíduos, com enfoque em mamíferos. Veremos, através da
análise de estudos eletrofisiológicos, como esses mecanismos formam o processo de
navegação espacial e como isso se relaciona com a memória episódica, importante para
diversos processos, entre eles a busca eficiente de alimento.
14
Neurociências
Neurobiologia das emoções
Bárbara Onishi
[email protected]
Um sistema nervoso que produz respostas comportamentais que maximizam o
sucesso reprodutivo do indivíduo dentro do seu ambiente é favorecido pelo processo de
seleção natural. Assim como as estruturas físicas, as capacidades cognitivas e emocionais
são resultado do processo de seleção natural e evoluíram para resolver problemas de
significado adaptativo (Brüne, 2002). Os mecanismos de emoção no sistema nervoso
operam através da atribuição de valor a estímulos do meio ambiente. A codificação dos
valores de recompensas e punições é um mecanismo do sistema nervoso na interface entre
os sistemas sensoriais e a produção de comportamentos e respostas autonômicas – a
seleção de recompensas e a esquiva de punições tende a aumentar a chance de
sobrevivência e o sucesso reprodutivo do indivíduo.
Após um longo período negligenciado, o estudo das emoções intensificou-se a partir da
segunda metade do século XX. As pesquisas iniciais deram origem à teoria de que as
emoções seriam mediadas pelo sistema límbico. Atualmente, tanto essa idéia quanto o
próprio conceito de sistema límbico são bastante questionados. Fortes evidências apontam
o envolvimento da amígdala, do estriado ventral, de porções do córtex frontal, do
hipotálamo, do mesencéfalo, do prosencéfalo basal e ainda de outras estruturas no
processamento de ordem emocional.
O estudo das emoções até recentemente havia se concentrado nas emoções de caráter
“negativo” ou aversivo, tais como medo e ansiedade. Tem sido crescente o número de
pesquisas sobre emoções de caráter “positivo” ou apetitivo, e até mesmo relativas à
interação social. As ferramentas comportamentais mais comuns utilizadas no estudo de
emoções em animais não-humanos e humanos compreendem os procedimentos
envolvendo a apresentação de estímulos aversivos ou apetitivos em tarefas de
condicionamento clássico e operante. Além disso, a técnica de apresentação de estímulos
de natureza emocional como figuras e palavras com conteúdo emotivo não raro é
empregada em pesquisas com seres humanos.
Além dos processos inatos subjacentes às emoções, essas também estão sujeitas a
aprendizagem e memória. Por exemplo, organismos não somente atribuem valor a
estímulos que intrinsicamente possuem significância biológica (e.g., alimento, parceiros
sexuais, fonte de perigo etc), como são capazes de modificar o valor de estímulos outrora
considerados neutros que predizem a ocorrência dos primeiros – através de uma
aprendizagem associativa – e de se recordar do conteúdo aprendido.
15
VII Curso de Inverno: “Tópicos em Fisiologia Comparativa
Além de atuarem diretamente na produção de comportamentos e respostas autonômicas,
estados emocionais interferem em processos cognitivos como atenção, e consolidação e
evocação de memórias. Por exemplo, experiências emocionais são melhor recordadas do
que experiências sem conteúdo emocional. Ainda, experiências com determinado conteúdo
emocional são melhor recordadas no mesmo estado emocional – i.e., memórias com
conteúdo triste são mais prováveis de serem recordadas quando se está triste.
Finalmente, o estudo das emoções auxilia no entendimento de diversas desordens
neuropsiquiátricas que acometem os seres humanos, tais como os transtornos de pânico e
ansiedade, depressão, adição à drogas, esquizofrenia, entre outros.
Neurofisiologia da linguagem
Rodrigo Collino
[email protected]
A linguagem, característica tão inerente aos seres humanos, passou a ser objeto
de estudo neurocientífico somente a partir do século XIX. Atualmente, tem-se mapeadas
várias áreas cerebrais (lobo frontal, área de Broca, área de Wernicke, rede temporo-parietal
esquerda e rede supra-parietal esquerda, entre outras), responsáveis por tarefas
específicas, como produção da fala, compreensão de fonemas, acesso ao léxico da língua e
formação de frases gramaticalmente corretas. Portanto, pode-se notar uma especialização
linguística no hemisfério cerebral esquerdo; entretanto, é no hemisfério direito onde se
processam propriedades tais como prosódia e tonalidade na fala.
Assim, distúrbios na linguagem estão frequentemente associados a danos em tecido neural,
decorrentes de acidente vascular-cerebral ou mesmo por ação mecânica. Entre os mais
frequentes, podemos citar a afasia de Broca e a afasia de Wernicke. Há, entretanto,
disfunções específicas da linguagem sem, ainda, nenhum correlato neural específico,
apontando apenas para possíveis heranças genéticas.
Neurofisiologia da música
Felipe Viegas Rodrigues
[email protected]
Por todo o mundo, nas mais diferentes culturas, é possível encontrar pessoas
produzindo
ou
apreciando
música.
Ainda
assim,
não
conseguimos
explicar
consensualmente se há na música vantagens adaptativas e por que ela está irrestritamente
16
Neurociências
distribuída pelo globo. Estava Darwin certo ao sugerir que a música vem desde tempos
remotos, ainda com nossos ancestrais? Mas e quanto às outras espécies? Podem elas
produzir ou apreciar música? Se sim, por prazer/arte, como parece ser ao homem, ou como
um simples instinto? Os indícios que permitem responder essas questões começam a ser
encontrados. Faremos aqui uma revisão dos mecanismos neurofisiológicos que possibilitam
a existência de música no homem e de que formas ela se manifesta em outras espécies.
.
17
VII Curso de Inverno: “Tópicos em Fisiologia Comparativa
18
Metabolismo
Metabolismo
Entendemos como Metabolismo um conjunto de reações químicas que mantém um
organismo vivo. Os processos metabólicos variam ajustando as respostas dos animais tanto
às suas necessidades endógenas quanto às mudanças ambientais. Sendo assim, este
módulo irá abordar as variações do metabolismo animal decorrentes de diferentes fatores
bióticos e abióticos com especial ênfase em metabolismo energético e temperatura: 1)
abordagem geral das definições que envolvem o metabolismo energético, seguida da
apresentação de como os fatores abióticos influenciam o metabolismo usando como
exemplo a temperatura; 2) técnicas de medida do metabolismo energético em diferentes
condições fisiológicas, com especial atenção à técnica de respirometria; 3) a influência do
metabolismo nos fenômenos comportamentais de vertebrados ectotérmicos frente às
alterações da temperatura ambiental; 4) regulação da temperatura e metabolismo dos
animais endotérmicos e ajustes da febre e queda regulada da temperatura corpórea
relacionada a depressão metabólica em vertebrados; 5) os fenômenos de depressão
metabólica e dormência sazonal apresentados por animais de diferentes grupos como
adaptação comportamental, fisiológica e bioquímica; 6) interação entre metabolismo
energético e reprodução, importância dos lipídios nesse processo e como esses compostos
podem variar em relação a dieta dos pais e às condições do ambiente; 7) finalizamos o
módulo procurando entender o efeito ecofisiológico da temperatura no metabolismo e como
este pode ajudar a estabelecer os limites ambientais em vários processos fisiológicos dos
indivíduos
e,
conseqüentemente,
a
viabilidade
das
populações,
comunidades
e
ecossistemas, podendo atuar de um modo ativo na conservação ambiental.
Metabolismo e Temperatura: Conceitos e Implicações
Carlos Eduardo Tolussi
[email protected]
O conjunto de processos físicos e químicos que transformam as substâncias no
interior de um organismo é conhecido como metabolismo. Estas transformações podem
formar ou degradar moléculas (anabolismo e catabolismo, respectivamente). De forma geral,
os organismos podem variar sua taxa metabólica dependendo do local, momento e situação
a ser enfrentada, por isso, para se conhecer a real taxa metabólica durante um trabalho,
como locomoção, fulga, doença e etc, é necessário avaliar primeiramente a taxa metabólica
basal ou padrão (BMR ou SMR, respectivamente) que consiste no grau de processos físicos
e químicos que um organismo precisa para manter a homeostase. Muitos são os fatores
19
VII Curso de Inverno: “Tópicos em Fisiologia Comparativa
abióticos que podem alterar o metabolismo de um organismo. Um dos fatores mais
importantes é a temperatura, que consiste no nível de energia cinética das moléculas. A
alteração da temperatura pode afetar diretamente a conformação espacial de uma ou mais
moléculas, elevando ou diminuindo os processos biológicos. Existem organismos, como
aves e mamíferos, que utilizam a produção metabólica de calor como fonte primordial para
elevar a sua temperatura corpórea (endotérmicos), e outros que utilizam prioritariamente o
ambiente (ectotérmicos). Tanto os endotérmicos quanto os ectotérmicos podem variar sua
temperatura
corpórea
ou
mantê-la
constante
(heterotérmicos
e
homeotérmicos
respectivamente). A interação entre a temperatura e o metabolismo é clara, podendo ser
ilustrada, por exemplo, nos efeitos da febre ou na atividade de uma enzima. Isto mostra, a
importância de realizar estudos relacionados a este tema e elaborar métodos adequados
que nos auxiliem no entendimento de como ocorrem e quais serão as respostas obtidas
quando há alguma alteração nesses parâmetros.
Medindo a chama da vida
Tatiana Hideko Kawamoto
[email protected]
Século XVIII. Antoine Lavoisier, Marie-Anne Paulze e Pierre-Simon Laplace realizam
experimentos que serão o estopim dos estudos de metabolismo e temperatura, como
conhecemos hoje. Ao colocar uma cobaia dentro de uma gaiola de metal envolta por gelo,
medem, indiretamente, o metabolismo através da transferência de energia (calor) da cobaia
para o gelo, através da água provinda do derretimento do gelo ao longo deste processo.
Durante muito tempo, a medida de energia da manutenção da vida dos organismo esteve
vinculada às medidas de calor e, por isso mesmo, à medição de animais endotermos. Daí
advém o nome de calorimetria à técnica e de caloria à unidade de medida que adotamos
nos estudos de metabolismo. Apesar do pioneirismo, estas medidas estavam restringidas à
condição metabólica de ajuste de temperatura corpórea a 0ºC a que os animais estavam
submetidos durante todo o experimento. O próximo grande avanço nas técnicas de medição
de metabolismo animal vem no século XX, com o desenvolvimento da respirometria fechada
e aparelhos de medição manométricos que usam características físico-químicas dos gases
para realizar as medidas de calorimetria de forma indireta em um sistema estático. Apesar
de ainda usado, este sistema é limitado ao seu uso, pois não permite acompanhar a
atividade do animal incutindo imprecisão na medida de metabolismo, prováveis mudanças
metabólicas no organismo decorrentes da alteração na concentração de O2 e CO2 com o
20
Metabolismo
decorrer do experimento, etc. Com o desenvolvimento de sensores de oxigênio, gás
carbônico e pressão de vapor de água no ar cada vez mais precisos e acurados, a
respirometria aberta tem expandido as possibilidades de medidas. No panorama atual,
destaca-se o papel de John Lighton (Sable Systems International) no desenvolvimento de
novos equipamentos e técnicas que tem possibilitado a medição de animais cada vez
menores, de baixo metabolismo e de comportamento pouco estável, como é o caso dos
pequenos artrópodes. A expansão destas novas técnicas e dos novos materiais disponíveis
(câmaras respirométricas transparentes, detectores de movimento, etc) têm incrementado
indescritivelmente as possibilidades de medição na determinação das relações energéticas
envolvidas em fenômenos fisiológicos e etológicos mais dinâmicos. Estas medidas têm sido
o carro-chefe das novidades recentes na fisiologia, como a endotermia de insetos, medidas
precisas de gasto energético de organismos em estado reprodutivo, auxiliando na melhoria
de técnicas de criação, e está presente até mesmo em academias de ginástica
acompanhando a melhoria de desempenho de atletas.
Ectotermia: um acesso de baixo custo à vida
Jessyca Michele Citadini
[email protected]
A temperatura ambiental é um dos fatores físicos mais importantes para a
sobrevivência e distribuição dos animais. Os animais ectotérmicos apresentam uma
temperatura corporal variável de acordo com as flutuações do meio ambiente, o que gera
várias restrições em termos ecológicos, mas em contrapartida, acarreta menores
necessidades energéticas. Os animais ectotérmicos estão presentes entre os invertebrados
(alguns artrópodes) e vertebrados (peixes, anfíbios e répteis). A capacidade de manutenção
da temperatura corpórea dentro de certos limites, mesmo quando a temperatura do
ambiente é diferente, é chamada de termorregulação. As trocas de calor com o meio
ambiente ocorrem principalmente pela radiação, embora em diversos momentos os animais
utilizem também a condução e a convecção para obtenção de calor. Devido aos
requerimentos térmicos, as atividades de um ectotérmico são limitadas no tempo e no
espaço pelas condições ambientais. Uma vez que grande parte dos processos fisiológicos e
padrões comportamentais são dependentes da temperatura, a maioria desses animais a
controla
quando
possível.
Considerável
parte
deste
controle
envolve
mudanças
comportamentais ao longo do dia. As trocas de calor com o meio podem ser influenciadas
pela regulação do fluxo de calor através da alternância entre sombra e sol, entre
microhábitats; pelo aumento ou diminuição do grau de achatamento do corpo contra o
21
VII Curso de Inverno: “Tópicos em Fisiologia Comparativa
substrato; pelas modificações da postura corporal e pelo tempo de atividade dos animais.
Uma combinação entre história filogenética, tamanho corporal e custo-benefício ecológico e
comportamental determina quando, como, e com que precisão um ectotérmico irá controlar
sua temperatura. Deste modo, o desempenho locomotor tem sido considerado um bom
indicador quantitativo de adequação biológica (fitness) em estudos sobre a influência da
temperatura no desempenho comportamental de vertebrados ectotérmicos. Mudanças no
comportamento defensivo, induzidas pelas temperaturas, têm sido reportadas em
vertebrados ectotérmicos tão diversos como lagartos, anfíbios anuros, salamandras e
serpentes. Estudos com lagartos mostraram que algumas espécies mudam seus displays
defensivos com a temperatura ambiental, ou tornam-se mais agressivos e menos propensos
á fuga quando a temperatura corpórea é baixa.
Termorregulação em endotermos: Febre e Anapirexia. Ana o quê?
Carolina da Silveira Scarpellini
[email protected]
A maioria das espécies endotérmicas – aves e mamíferos – praticamente não altera
sua temperatura corporal (Tc) diante de uma ampla faixa de flutuação da temperatura
ambiente
(Ta).
Essa
pequena
variação
na
Tc
é
garantida
por
mecanismos
termorreguladores autonômicos além daqueles comportamentais apresentados também
pelos ectotérmicos. Dentre os mecanismos autonômicos estão os de conservação e
produção de energia térmica (vasoconstrição periférica, piloereção, metabolismo basal,
tremor ou ainda mecanismos independentes de tremor) e os de perda de energia térmica
(vasodilatação periférica, sudorese e ofegação). Os mecanismos comportamentais estão
relacionados ao contato com superfícies mais quentes ou frias ou à adoção de posturas
corporais que facilitem ou evitem a troca de calor entre o animal e o ambiente. Os
mecanismos
termorreguladores
são
controlados
pelo
Sistema
Nervoso
Central,
principalmente por uma região que se situa na transição entre o diencéfalo e o telencéfalo
de vertebrados, chamada área pré-óptica do hipotálamo. São conhecidos 5 estados
térmicos: eutermia, hiper e hipotermia, febre e anapirexia. Eutermia se refere à condição em
que o animal apresenta a Tc típica da espécie. Quando ocorrem aumentos ou reduções
extremos da Ta, a Tc pode acompanhar essas alterações, mesmo com a ativação de
mecanismos de perda ou de ganho de energia térmica, o que se caracteriza por quadros de
hiper ou hipotermia, respectivamente. Estas são
condições resultantes de falhas do sistema termorregulador em manter o estado
eutérmico. Os outros dois estados térmicos não refletem falhas do sistema, mas sim
22
Metabolismo
alterações reguladas da Tc. Nestes casos, mecanismos termorreguladores apropriados são
ativados para elevar a Tc (febre) ou para reduzi-la (anapirexia). Note que os mecanismos
ativados durante a febre são opostos àqueles ativados durante a hipertermia. O mesmo vale
para os mecanismos ativados durante a anapirexia e a hipotermia. Há situações em que
uma alteração regulada da Tc é mais vantajosa para o organismo que a manutenção da
eutermia, pois pode, por exemplo, aumentar a atividade do sistema imune ou diminuir o
consumo de O2, proporcionando assim aumento da sobrevivência aos animais. Na aula
veremos quais são estas situações, como os mediadores químicos estão envolvidos na
febre e na anapirexia, e como a queda regulada da Tc está relacionada com a depressão
metabólica.
Metabolismo em câmera lenta: mecanismos de depressão
metabólica sazonal
Lilian Cristina da Silveira
[email protected]
A habilidade de deprimir a taxa metabólica de repouso e ingressar em um estado de
dormência frente a condições ambientais desfavoráveis é de ampla ocorrência nos animais
e considerada um dos exemplos de plasticidade fenotípica mais fascinantes. Seja em
condições anóxicas ou na presença de oxigênio, a depressão metabólica estende o tempo
de sobrevivência dos organismos por reduzir a demanda de energia e a velocidade de
utilização das reservas de substratos. A depressão metabólica se caracteriza por redução
geral da atividade: os movimentos de locomoção cessam, a alimentação e a digestão são
interrompidas, as freqüências cardíaca e respiratória diminuem e a atividade elétrica
cerebral torna-se lenta. Durante a dormência, endotermos regulam a temperatura corpórea
em valores tão baixos quanto 0ºC e a temperatura corpórea de ectotermos permanece
próxima à temperatura do abrigo. No nível celular, há uma inibição coordenada de
processos que produzem e consomem energia de maneira que um novo estado de equilíbrio
é alcançado. A reorganização metabólica é alcançada por meio de diversos mecanismos de
regulação, incluindo regulação de enzimas-chave que promovem ajustes no tipo de
substrato metabólico preferencial, nas taxas de oxidação de substratos e na função de
proteínas de transporte iônico, como a Na-K-ATPase. Dado que uma fração substancial do
metabolismo está associada com a atividade de enzimas presentes nas membranas
celulares, tem sido proposto que a composição lipídica das membranas desempenha um
papel determinante na intensidade metabólica característica das espécies e que constitui
importante meio para regulação metabólica. Nesse contexto, a aula pretende fornecer uma
23
VII Curso de Inverno: “Tópicos em Fisiologia Comparativa
visão integrativa dos eventos comportamentais, fisiológicos e bioquímicos relacionados aos
fenômenos de depressão metabólica e dormência sazonal apresentados por animais de
diferentes grupos.
Custos e benefícios da reprodução: papel dos lipídios
Aline Dal’Olio Gomes
[email protected]
Como já mencionado, a energia armazenada é importante para o suporte de vários
eventos fisiológicos do organismo e o alto conteúdo calórico dos lipídios faz este grupo de
componentes um eficiente armazenador energético, sendo o mais significante em muitos
animais. Durante períodos, no qual as fontes alimentares são abundantes ou a demanda
energética é baixa, o conteúdo lipídico aumenta, ao contrário, quando as fontes alimentares
são escassas ou a demanda energética é alta, os lipídios são mobilizados e seu conteúdo
diminui nos mais diversos órgãos de armazenamento deste substrato. Desta forma, a
concentração de lipídios armazenados se altera significativamente ao longo do tempo entre
os indivíduos e populações, em resposta às necessidades energéticas. Entre todos os
processos fisiológicos, a reprodução é energeticamente muito custosa para ambos os
sexos, mas a magnitude do gasto e sua relação com o sucesso reprodutivo diferem entre
machos e fêmeas. Os machos alocam relativamente pouca energia para a produção de
gametas e, então podem se reproduzir com sucesso com um investimento de energia
menor. Em contraste, as fêmeas de muitas espécies experienciam altos custos na atividade
reprodutiva, que são independentes do tamanho da prole, e necessitam de uma reserva
energética substancial antes de iniciar a atividade reprodutiva. Durante a vitelogênese nas
fêmeas, processo que demanda alta energia, o figado é estimulado pelo hormônio estradiol
a sintetizar vitelogenina, uma fosfoglicolipoproteína, formada por ácidos graxos mobilizados
das reservas de lipídios. Desta forma, a qualidade e quantidade dos lipídios e ácidos graxos
podem variam com o status reprodutivo. De modo geral, os ácidos graxos polinsaturados
(PUFAs) participam de importantes funções biológicas, como crescimento, regulação da
resposta imune e ainda as alterações fisiológicas dos animais frente ao estresse ambiental.
Adicionalmente, os PUFAs participam também dos processos reprodutivos influenciando na
concentração de hormônios esteróides gonadais, vitelogênese, na manutenção da estrutura
de membrana dos espermatozóides, na qualidade dos ovos, desova e sobrevivência larval.
Contudo, a composição desses compostos pode variar muito em relação a dieta dos pais e
às condições do ambiente, como temperatura, salinidade e fotoperíodo. Assim, quando as
dietas maternas são deficientes, a transferência de ácidos graxos para as gônadas se torna
24
Metabolismo
insuficiente para um desenvolvimento oocitário adequado, reduzindo a qualidade dos
gametas e da progene.
A ecofisiologia no cenário das mudanças climáticas globais
Lye Otani
[email protected]
As populações humanas têm consumido e desperdiçado cerca de 40% da
produtividade primária líquida total do ambiente terrestre, levando espécies e comunidades
inteiras ao ponto de extinção. As principais ameaças à diversidade biológica e ao meio
ambiente são: destruição, fragmentação e degradação do hábitat (incluindo poluição), superexploração das espécies para uso humano, introdução de espécies exóticas e aumento de
ocorrência de doenças, e todas essas têm atuado de forma simultânea, contribuindo para as
mudanças climáticas hoje encontradas em todo o mundo. Assim, os seres vivos agora têm
que lidar com as alterações causadas pelas atividades humanas, além das variações
ambientais naturais. As constantes alterações do meio ambiente, cenário presente desde o
início da vida no planeta, estão estreitamente ligadas ao ciclo evolutivo das espécies, que
inclui processos naturais de extinção e mutação. Dentro deste contexto, o balanço
energético é considerado a peça chave que integra fisiologia, ecologia e comportamento,
resultando na quantificação numérica da performance de um organismo sob as condições
ambientais que irão, indiretamente, com a história evolutiva das espécies. Assim, a
quantidade de energia despendida em atividades como forrageamento, reprodução e
termorregulação influenciam no balanço energético e, conseqüentemente, na sobrevivência
e no sucesso reprodutivo destes organismos. A ecofisiologia comparativa e evolutiva enfoca
o estudo do funcionamento dos diferentes sistemas que compõem os organismos, suas
relações com o ambiente e o papel desempenhado por estas interações na sobrevivência e
na evolução de diferentes grupos. Os dados básicos provenientes da ecofisiologia e de
estudos sobre a aptidão das diversas espécies de animais e plantas e suas interações
podem ser utilizados para diagnosticar e prever problemas, além de trazer soluções
alternativas para problemas já descobertos. Através de estudos ecofisiológicos e seus
métodos somos capazes de, por exemplo, identificar fatores estressantes aos organismos,
detectar os problemas de reprodução em cativeiro encontrados em diversas espécies,
entender as conseqüências da introdução de poluentes nos ecossistemas, e destacar os
principais organismos mais vulneráveis aos diversos fatores estressores. Dessa maneira, a
ecofisiologia tem um papel fundamental ao estabelecer os limites ambientais que garantem
a reprodução dos indivíduos e, conseqüentemente, a viabilidade das populações,
comunidades e ecossistemas, podendo atuar de um modo ativo na conservação ambiental.
25
VII Curso de Inverno: “Tópicos em Fisiologia Comparativa
Aula Prática
Respirometria
1. Calorímetro de gelo: Demonstração do funcionamento de um calorímetro de gelo
com o intuito de demonstrar o raciocínio usado por Antoine Lavoisier, sua esposa
Marie-Anne Paulze e Pierre-Simon Laplace para as primeiras medidas de
metabolismo energético. O modelo será explicado dentro do contexto histórico no
qual surgiu e os limites técnicos que impedem o uso atual deste tipo de equipamento
para realizar medidas metabólicas.
2. Respirometria
fechada:
Demonstração
do
funcionamento
de
um
sistema
respirométrico simples, realizada com câmaras metabólicas transparentes acopladas
a um manômetro líquido simples. Apresentação dos cálculos, tipos de medidas que
podem ser realizadas ainda hoje neste tipo de equipamento. Apresentação dos
cuidados para evitar hipóxia e hipercapnia nestes equipamentos.
3. Respirometria fechada com diferentes modelos animais: Demonstração de
respirometria fechada com um animal endotérmico, um vertebrado e um invertebrado
ectotérmicos. Os alunos deverão realizar os cálculos para estes animais conforme
apresentados na demonstração e compará-los. Realizar estimativas de tempo
máximo que o animal pode permanecer nas câmaras sem risco de hipóxia.
Respirometria aberta e intermitente; Demonstração de respirometria aberta e
intermitente através de equipamentos da Sable Systems International. Apresentação dos
cálculos. Explicação das possibilidades e diferenças com as outras técnicas respirométricas.
26
Neuroendocrinologia comparada
Neuroendocrinologia comparada
Endocrinologia é uma especialidade de uma das disciplinas mais ampla da biologia,
conhecida como fisiologia. Considerando que a fisiologia é o estudo dos processos
biológicos que permitem a vida existir e funcionar, a fisiologia animal comparada são as
comparações e contrastes dos mecanismos, processos ou respostas fisiológicas de
diferentes animais ou de uma simples espécie que sofrem diferentes condições, sejam elas:
naturais ou artificiais. Já a neuroendocrinologia pode ser caracterizado pela interseção entre
a neurobiologia e a endocrinologia, ou seja, é o estudo da modulação exercido pelo cérebro
sobre o sistema endócrino e vice-versa, o estudo dos efeitos exercido pelo sistema
endócrino sobre o cérebro. Neste contexto, vários eixos biológicos são identificados e
pesquisados na área de neuroendocrinologia, como por exemplo: eixo hipotálamo-hipófisegônadas, hipotálamo-hipófise-adrenal e eixo imune-pineal. Desta forma, demonstra-se a
importância dos estudos em fisiologia comparada, em especial a neuroendocrinologia,
destacando-se as principais vias de comunicação entre os diferentes eixos biológicos e
entre os diferentes grupos de vertebrados.
Neuroendocrinologia comparada: análise comparativa entre o
encéfalo e hipófise de peixes e mamíferos.
Renato Massaaki Honji
[email protected]
Neuroendocrinologia pode ser caracterizado pela interseção entre a neurobiologia e a
endocrinologia, ou seja, é o estudo da modulação exercido pelo cérebro sobre o sistema
endócrino e vice-versa, o estudo dos efeitos exercido pelo sistema endócrino sobre o
cérebro. O conhecimento do funcionamento e caracterização do encéfalo e da hipófise em
mamíferos é bem conhecido na literatura. Por outro lado, em peixes, algumas diferenças no
desenvolvimento deste sistema são observadas entre esses dois grupos de vertebrados,
sendo que, o conhecimento da fisiologia deste sistema nestes organismos aquáticos, ainda
é incipiente, principalmente em relação às espécies de peixes neotropicais. Neste sentido, o
conceito de que o encéfalo modula as funções gonadotrópicas na hipófise é bem conhecida
em mamíferos, diferentemente dos estudos observados em peixes, que normalmente, os
experimentos biológicos para entender esta modulação neste sistema, são realizados com o
intuito de observar apenas a atividade da glândula hipofisária, separadamente das
atividades
do
encéfalo.
Desta
forma,
uma
análise
integrativa,
relacionando
a
neuroendocrinologia, principalmente em relação ao eixo hipotálamo-hipófise-gônadas em
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VII Curso de Inverno: “Tópicos em Fisiologia Comparativa
peixes, se reveste de suma importância. Adicionalmente, os mecanismos fisiológicos
apresentado por estes animais, evidenciando a integração dos sistemas biológicos com o
ambiente aquático, demonstram a importância das pesquisas em fisiologia comparativa.
Além disso, quando se utiliza peixes como modelos biológicos, além da importância
ecológica para o ambiente aquático, são recursos alimentares de extrema relevância para a
alimentação dos seres humanos e pode-se constatar também, a presença de várias
espécies de peixes em situações críticas (de extinção), sendo que uma inversão nesse
quadro só é possível com base em programas adequados de repovoamento, que só podem
atingir algum sucesso quando as técnicas de reprodução e produção são dominadas e,
sabe-se que o sucesso neste cultivo, só é obtido com o conhecimento da biologia da
espécie e, em especial da fisiologia reprodutiva.
Neuroendocrinologia comparada: o encéfalo e a hipófise de
anfíbios, répteis e aves.
Amanda de Moraes Narcizo
[email protected]
Os processos fisiológicos em um organismo necessitam, naturalmente, ser controlados e
integrados. É no sistema nervoso central que essas informações são integradas e onde se
dá o controle dos processos fisiológicos como as funções orgânicas e a integração do
organismo ao ambiente. Isso envolve a capacidade de receber estímulos, interpretá-los e
desencadear respostas adequadas a eles. Levando em consideração a regulação dos
processos fisiológicos, os neuro-hormônios e os hormônios glandulares desempenham
importante papel na coordenação de funções de tecidos e órgãos animais, atuando no
crescimento, manutenção, osmorregulação, reprodução, comportamento, entre outras. As
conexões entre o sistema nervoso e o sistema endócrino, dentre outras vias, ocorrem
principalmente pelo eixo hipotálamo-hipofisário compondo o sistema de regulação
neuroendócrina. O hipotálamo é um dos principais centros de integração de informações do
organismo, o que pode ser percebido por suas conexões com o sistema límbico (hipocampo,
corpo amigdalóide e área septal) responsável pelo comportamento emocional, conexões
viscerais, conexões monoaminérgicas (noradrenalina, serotonina e adrenalina), além de
conexões com a hipófise. A hipófise é uma glândula que produz vários e importantes
hormônios, sendo considerada a glândula mestra. Pode ser dividida em lobo anterior e lobo
posterior segundo o critério anatômico, segundo o critério embriológico dividi-se em adenohipófise e neuro-hipófise e segundo ao critério histológico dividi-se em pars distalis, pars
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Neuroendocrinologia comparada
intermédia e pars nervosa. Pode-se dizer que os terápodes apresentam diferenças
morfológico-funcionais no eixo hipotálamo-hipófise. Nos anfíbios, em relação à hipófise
destaca-se a não associação da pars neural com a pars intermedia, segundo o critério
histológico. Nos répteis, considerados um grupo parafilético, ou seja, não formam um grupo
biológico natural com características em comum pertencentes somente a este grupo, a
subclasse Diapsida (grupo dos crocodilianos) não possui a glândula pineal (importante na
função de controle dos ritmos circadianos). Outra diferença ao que denominamos répteis
(subclasses Anapsida e Diapsida) é a ausência do núcleo pré-óptico, porção da zona medial
do hipotálamo, assim como em peixes. Nas aves a ausência da pars intermedia merece
destaque, pois difere entre todos os tetrápodes e peixes. Apesar de diferentes, cada uma
destas características representa uma resposta evolutiva do grupo a uma pressão seletiva.
Este panorama de mudanças evolutivas só pode ser compreendido dentro de um contexto
comparativo.
Sistema Neuroimunoendócrino
Marina Marçola Pereira de Freitas
[email protected]
Os sistemas nervoso, endócrino e imune estão fisiológica e anatomicamente
interligados, interagindo multidirecionalmente para garantir a homeostase do organismo.
São capazes de responderem e expressarem inúmeras moléculas em comum mantendo
uma interligação harmônica. Quando esse equilíbrio é quebrado, seja por um agente de
stress ou inflamatório, esses sistemas se reorganizam na tentativa de responder e
solucionar rapidamente o problema. Neste contexto, novos estudos têm buscado
compreender o chamado Sistema NeuroImunoEndócrino.
As células desses sistemas estão equipadas com uma maquinaria capaz de
reconhecer sinais mútuos permitindo que essa comunicação multidirecional ocorra. Células
imunes produzem citocinas que são reconhecidas pelo sistema nervoso o qual é capaz de
regular imediatamente essa resposta. Essa comunicação ocorre por sinalização nervosa,
como a inervação de órgãos imunes pelo nervo vago, ou por vias humorais, como a
produção dos hormônios adrenocorticotrófico (ACTH), corticosterona, melatonina e
hormônio liberador de gonadotrofina (GnRH), capazes de modular a susceptibilidade e a
resistência do organismo frente a um estímulo inflamatório ou de stress.
Sumariamente, citocinas produzidas durante uma resposta imune são capazes de
estimular a produção de hormônios constituintes do eixo Hipotálamo-Pituitária-Adrenal
(HPA). Entre estes, podemos citar a corticosterona, hormônio adrenal com propriedades
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VII Curso de Inverno: “Tópicos em Fisiologia Comparativa
anti-inflamatórias. A corticosterona é capaz de aumentar a síntese de melatonina pela
glândula pineal. A melatonina, muito conhecida por suas propriedades cronobiológicas,
também tem ação sobre o sistema imune o qual, por sua vez, tem a capacidade de
sinalização direta sobre a glândula pineal. Além disso, mediadores inflamatórios interagem
com a liberação de hormônios sexuais (eixo Hipotálamo-Hipófise-Gônoda). Durante um
quadro inflamatório, a produção de GnRH é alterado direta ou indiretamente por citocinas
gerando um efeito cascata na produção e liberação dos demais hormônios do eixo.
Percebe-se que existe um entrelaçamento entre as respostas destes sistemas, que,
por muito tempo, foram considerados em suas individualidades. A ruptura dessa
comunicação pode aumentar a susceptibilidade do organismo ou ainda piorar o quadro de
desequilíbrio. Considerá-los como parte de um sistema de comunicação mútuo, permite a
melhor compreensão do funcionamento do organismo, considerando-o na sua totalidade.
Nesta aula, abordaremos as principais vias de comunicação entre esses sistemas
(eixo HPA e sistema imune, eixo imune-pineal, hormônios sexuais e sistema imune) e como
cada um pode regular os demais.
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Fisiologia Comparada de Invertebrados Marinhos: Trocas Gasosas, Digestão e Sistema Imune
Ecotoxicologia Aquática
Em sua definição clássica, a ecotoxicologia é a “Ciência que estuda os efeitos das
substâncias naturais ou sintéticas sobre os organismos vivos, populações e comunidades,
que constituem a biosfera, incluindo assim a interação das substâncias com o meio nos
quais os organismos vivem num contexto integrado”. Neste módulo serão abordadas as
consequências fisiológicas tanto para invertebrados como para vertebrados, resultantes da
exposição a alguns metais, tais como Al, Mn, Zn, Cu e Cd. Entre os principais efeitos
apresentados, destacam-se o transporte de Cd e Cu nas brânquias de crustáceos e a
interface com os ecossistemas marinho e estuarino, a interferência do Al e Mn como
possíveis agentes causadores de desequilíbrio metabólico e as implicações para a
sobrevivência e reprodução, além de disfunções sobre o eixo hipotálamo – hipófise –
gônadas de teleósteos nas vias de síntese hormonal sistêmica e neural.
Metal não essencial: o cádmio e seus efeitos
Priscila Ortega
[email protected]
O cádmio
O cádmio é um metal de transição, tóxico e não essencial para o metabolismo dos
animais. É um metal não regulado pelo organismo sendo que pequenas concentrações do
cádmio podem ser tóxicas. A toxicidade depende da concentração e período de exposição
dos tecidos. Ele pode, ainda, substituir importantes metais (cobre e zinco) no funcionamento
de enzimas e como co-fatores. É encontrado no ambiente devido ao descarte de pilhas e
baterias ou dejetos industriais, atingindo os animais através de suas brânquias,
principalmente os animais aquáticos, quando dissolvido na água; ou ainda através da sua
alimentação.
Interação metal e células em animais
Não se sabe ao certo como o cádmio atinge as células, mas acredita-se que
compete com o cálcio (Ca), já que também é divalente, utilizando-se de seus canais para
entrar na célula. Em crustáceos, o cádmio pode entrar por trocadores de Ca como o Ca/Na,
alterando o equilíbrio do processo. Em peixes, o cádmio compete com íons de cálcio pelos
canais de entrada Ca contidos nas células de cloreto das brânquias; além disso, ele
interrompe a homeostase do Ca através da inibição de canais Ca-ATPase basolaterais
nestas mesmas células. O influxo de cádmio também parece ser dependente da salinidade.
31
VII Curso de Inverno: “Tópicos em Fisiologia Comparativa
A acumulação e efeitos tóxicos parecem aumentar em baixas salinidades ou em baixas
concentrações de cálcio, uma vez que o cádmio livre aumenta, sendo mais tóxico.
Estudos feitos com o cádmio demonstram a acumulação do metal em diferentes
tecidos e regiões do corpo, principalmente na carapaça e hepatopâncreas, com menor
acúmulo nas brânquias e músculos. A coloração dos órgãos e tecidos é escura, com alta
taxa de necrose tecidual e morte celular. Em mariscos e mexilhões, observa-se também um
aumento do número de hemócitos, com a visualização de basófilos e eosinófilos. Além
disso, encontra-se uma queda da fagocitose e de enzimas relacionadas à degradação.
Em mamíferos, como os ratos, o cádmio age principalmente nos rins alterando a
absorção de sais. Podem ocorrer alterações no fígado, como a formação de tumores e
alterações nas junções tipo gap, dificultando a comunicação celular e passagem de
nutrientes. Além disso, pode-se também observar o aumento do número de cânceres,
principalmente em testículos.
Em humanos, o cádmio está muito presente na composição dos cigarros, tendo uma
associação do metal ao elevado número de cânceres e enfisemas. Outro fator é a
intoxicação pelo metal em indústrias, colaborando também com o alto grau de cânceres.
Transporte de Metais Essenciais em Organismos Aquáticos:
O cobre e o zinco
Marina Granado e Sá
[email protected]
Os organismos aquáticos possuem em comum a necessidade da corrente de água
para fornecimento de oxigênio para realizar trocas gasosas e esse processo ocorre nas
brânquias que podem estar em maior ou menor número de pares devido ao grau de
terrestrialidade dos animais.
Um dos principais poluentes do sistema aquático é o metal essencial, que tem
exemplos como cobre, zinco, cobalto, ferro, manganês, cromo e níquel que em
concentrações de nano a micromolar são essenciais à vida desses animais para
crescimento e desenvolvimento, mas que em concentrações maiores tornam-se tóxicos,
causando distúrbios de ordem fisiológica, bioquímica e molecular, muitas vezes
irreversíveis.
A entrada desses íons metálicos se dá primeiramente através da interface
água/brânquias através de canais de membrana e trocadores que são extremamente
32
Fisiologia Comparada de Invertebrados Marinhos: Trocas Gasosas, Digestão e Sistema Imune
conservados, desde o invertebrado mais primitivo até o vertebrado mais evoluído, incluindo
neste caso o homem.
Após a entrada ao nível do órgão, os íons entrarão nas células a partir de canais de
entrada de Cálcio, uma vez que a maioria dos íons metálicos é divalente como o cálcio,
trocadores Na/Ca, Na/K-ATPase, trocadores de hidrogênio, etc. Tudo isso ocorre na
membrana apical que está voltada para o lado externo do órgão e então o íon percorre toda
a célula até chegar à membrana basolateral que fará interface com a hemolinfa/sangue do
animal, e então, estará disponível para entrar em contato com órgãos como
hepatopâncreas/fígado, intestino, gônadas, podendo alterar todo o metabolismo do animal.
Os animais poderão processar a entrada de íons de metal até determinada
concentração e após este índice ser atingido, todos os animais aquáticos detoxificarão, isto
é, apresentam proteínas de baixo peso molecular (metalotioneínas) que se ligarão ao íon,
tornando-o menos tóxico para o organismo e por processos de exocitose será eliminado
através das fezes.
Efeitos da toxicidade de metais no metabolismo de organismos
aquáticos
Vanessa Ap.Rocha Oliveira Vieira
[email protected]
Poluentes ambientais, tais como metais, pesticidas e outros compostos, apresentam riscos
graves para muitos organismos aquáticos. Grande parte das pesquisas tem sido realizada
para compreender os efeitos destes compostos sobre a fisiologia e a sobrevivência de
muitos animais. As concentrações em que um composto é letal dependem de muitos fatores
que contribuem para sua toxicidade, incluindo as características de cada espécie e a
qualidade da água. Efeitos deletérios sobre as populações são muitas vezes difíceis de
detectar em organismos selvagens, uma vez que muitos destes efeitos tendem a se
manifestar somente após longos períodos de tempo e exposição. Quando o efeito,
finalmente torna-se claro, o processo de toxicidade pode ter ido além do ponto onde possa
ser revertido através de ações de correção ou de redução de risco. Em baixas
concentrações, estes poluentes muitas vezes não são letais, mas podem acarretar em um
desequilíbrio metabólico em diferentes níveis, levando a respostas inadequadas aos
estímulos ambientais gerando graves consequências à sobrevivência destes animais. Os
mecanismos específicos pelos quais estas substâncias alteram a disponibilidade dos
substratos metabólicos não são claros, mas podem ser o resultado de efeitos tóxicos sobre
a abundância ou a atividade das enzimas metabólicas, podem estar envolvidos nas
compensações metabólicas decorrentes da desintoxicação ou ainda atuar sobre outros
33
VII Curso de Inverno: “Tópicos em Fisiologia Comparativa
processos para aclimatação ao ambiente impactado. Neste contexto, estão ocorrendo
investigações para estabelecer marcadores que indiquem algum tipo de resposta dos efeitos
biológicos causados por substâncias tóxicas pois efeitos sub-letais são sempre precedidos
por mudanças nos processos biológicos, permitindo o desenvolvimento de sinais precoces
de alerta. Estes marcadores, chamados biomarcadores, podem ser detectados nos fluidos
corporais, células ou tecidos, indicando modificações bioquímicas ou celulares, devido à
presença e magnitude da toxicidade a que são expostos, em um contexto ambiental, esses
biomarcadores oferecem a possibilidade de serem indicadores sensíveis demonstrando que
o ambiente contém substâncias tóxicas nocivas aos organismos.
Alterações neuroendócrinas resultantes da exposição a metais
Tiago Gabriel Correia
[email protected]
A contaminação dos ecossistemas aquáticos por poluentes metálicos alcançou
proporções globais, incluindo-se até mesmo os ecossistemas antárticos. Devido a enorme
variedade e complexidade de efluentes e aos distintos padrões de biodiversidade, a
elaboração de um modelo que possa fornecer uma previsibilidade prospectiva e não apenas
retrospectiva, resultantes da interação contaminantes – biocenose, torna-se um desafio;
neste contexto, os peixes destacam-se como um grupo promissor entre os vertebrados para
estudos ecotoxicológicos.
Uma das principais conseqüências da exposição a agentes químicos (metais ou
xenobióticos) que aflige os organismos aquáticos manifesta-se sobre os processos
reprodutivos e, invariavelmente acarreta em alterações sobre o sistema endócrino. Essas
alterações, comumente conhecidas por desregulação endócrina podem incidir - se sobre o
eixo hipotálamo - hipófise - gônadas comprometendo as vias de regulação neural ou
sistêmica.
Estudos têm demonstrado que a exposição a diferentes metais impõe ajustes
fisiológicos específicos e/ou inespecíficos de acordo com o ciclo de vida, táxon e até mesmo
espécie. Em mamíferos, metais como o Al e o Mn estão relacionados a neuropatias como
Alzheimer e Parkinson, respectivamente; mas além destes efeitos neurodegenerativos,
efeitos inibitórios sobre a esteroidogenese gonadal bem como sobre os hormônios
hipofisários são bem conhecidos, e respostas similares têm sido reportadas em peixes.
Outros metais como, por exemplo, o Zn não tem sido implicado em neurotoxicidade
como as documentadas para o Al e Mn. Por outro lado, Cu, Pb, Hg e Cd são capazes de
34
Fisiologia Comparada de Invertebrados Marinhos: Trocas Gasosas, Digestão e Sistema Imune
promover distúrbios em qualquer parte do eixo hipotálamo – hipófise - gônadas, como
também na síntese de hormônios tireoidianos e do tecido interrenal (peixes). Além dessas
respostas endócrinas, freqüentemente também tem sido observado estresse oxidativo em
vários tecidos. Entre os invertebrados, crustáceos e moluscos afiguram-se como os grupos
mais estudados, sendo comuns as alterações na modulação hormonal responsáveis pelo
crescimento e muda.
Toda e qualquer resposta biológica proveniente de condições tóxicas subletais
relaciona-se intrinsecamente com as condições físico-químicas do meio aquático, com
influência direta ou indireta nos sistemas biológicos como um todo. Uma discussão mais
detalhada foi atribuída ao alumínio e ao manganês devido as suas propriedades químicas e
biorreatividade, quanto aos aspectos neurais, hormonais, reprodutivos e ecofisiológicos.
35
VII Curso de Inverno: “Tópicos em Fisiologia Comparativa
36
Fisiologia Comparada de Invertebrados Marinhos: Trocas Gasosas, Digestão e Sistema Imune
Fisiologia Comparada de Invertebrados Marinhos:
Trocas Gasosas, Digestão e Sistema Imune
Os principais objetivos do conjunto de aulas a seguir é caracterizar de forma geral os
principais mecanismos fisiológicos que conferem à diferentes grupos de invertebrados
marinhos a capacidade de exploração e colonização de seu ambiente. Descrever diferentes
mecanismos fisiológicos utilizados pelos principais grupos marinhos para a integração de
alguns de seus sistemas e atividades. Mostrar similaridades dos seus sistemas com os de
animais mais complexos. E despertar a curiosidade e sentido de observação na descoberta
de fenômenos fisiológicos nestes animais.
Trocas gasosas em invertebrados marinhos
Suélen Felix
[email protected]
Tanto na água quanto no ar as trocas gasosas são determinadas por características
anatômicas e funcionais dos indivíduos e por propriedades físicas do meio respiratório,
especialmente com relação à solubilidade e a capacidade de difusão do oxigênio nesses
meios.
Suprir as necessidades de oxigênio de células metabolicamente ativas, bem como
retirar o excesso de gás carbônico de forma eficiente por simples difusão no meio aquático é
um dos maiores problemas, pois se compararmos com o ar, nota-se que este último é mais
rico em oxigênio e em uma mesma pressão parcial, o conteúdo de oxigênio da água é 30
vezes menor por conta de sua baixa solubilidade; além disso, o oxigênio se difunde cerca de
300.000 vezes mais rápido através do ar do que na água. Por esses motivos os
invertebrados marinhos desenvolveram estratégias e órgãos respiratórios diferentes para se
adaptarem as peculiaridades exigidas pelo meio que habitam.
As esponjas são os organismos mais primitivos que existem, não possuem tecidos
verdadeiros, portanto, nenhum tipo de sistema, nesses animais as trocas gasosas
acontecem por difusão simples em uma relação direta água-célula, devido á constante
corrente de água que fui pelo interior do corpo desses indivíduos. Moluscos com grande
atividade como lulas e polvos necessitam de trocas gasosas muito eficientes e possuem um
sistema branquial bem desenvolvido, além de apresentarem excelente circulação capilar e
sangue com pigmento respiratório. Os crustáceos por sua vez apresentam brânquias
ventiladas por movimentos de apêndices especiais, o que aumenta o fluxo de água nessas
37
VII Curso de Inverno: “Tópicos em Fisiologia Comparativa
estruturas promovendo maior eficiência nas trocas gasosas, além disso, crustáceos de
maior tamanho também necessitam de vascularização e pigmento respiratório no sangue.
Como podemos notar vários fatores foram determinantes para o desenvolvimento
das diversas estruturas e estratégias que asseguram a eficiência das trocas gasosas nos
invertebrados marinhos. Existem estratégias que diferem substancialmente dentre as
classes de um mesmo filo e que estão relacionadas principalmente com o tamanho dos
indivíduos e com a sua atividade metabólica.
Nesta aula iremos abordar os principais mecanismos pelos quais os invertebrados
marinhos executam trocas gasosas e suas relações evolutivas.
Adquirindo energia: formas de alimentação e digestão em invertebrados marinhos
Camila Queiroz
[email protected]
Embora a fisiologia da digestão seja similar no nível bioquímico, existe considerável
variação nos mecanismos de captura e digestão dentre os diferentes organismos. O trato
gastrointestinal dos organismos multicelulares é em geral complexo e com estrutura
morfológica variada e que possui uma variedade de funções fisiológicas. A primeira dessas
funções é alimentar - ou seja, a entrega de alimentos para o início do trato gastrointestinal. A
segunda função é a digestão. A digestão é o processo pelo qual o alimento inicial ingerido, é
discriminado tanto no sentido físico e químico. O processo de digestão permite que o
terceiro aspecto gastrointestinal possa ocorrer: a absorção. Os produtos da digestão são
removidos do trato gastrointestinal por absorção, e finalmente transferidos para todos
órgãos do animal ou armazenados.
Assim como a arquitetura corporal influencia e limita os métodos digestivos
empregados pelos invertebrados, ela também está associada intimamente aos processos de
localização, seleção e ingestão de alimento envolvidos nesse processo. A maioria dos
invertebrados tem vida heterótrofa, agrupados como herbívoros, carnívoros ou onívoros.
Essas categorias de estratégias alimentares envolvem mecanismos fisiológicos distintos
envolvidos na digestão dos diferentes predadores frente às suas diferentes presas.
Devido a implicações médicas os estudos deste sistema são realizados
principalmente em mamíferos. Entretanto, outros 95% dos organismos metazoários não são
mamíferos, mas invertebrados que também apresentam complexidade de sistemas
digestores. Assim, se faz necessário entender as propriedades fisiológicas desse grupo de
organismos não somente pela sua abundância, mas por estarem ligados a praticamente
todas os ecossistemas e redes ecológicas ambientais. A presente aula define e apresenta
38
Fisiologia Comparada de Invertebrados Marinhos: Trocas Gasosas, Digestão e Sistema Imune
mecanismos importantes relativos a estratégias alimentares e explica aspectos fisiológicos
na digestão de invertebrados marinhos.
Sistema Imune de invertebrados marinhos:
mecanismos, funções e similaridades
Patrícia Lacouth
[email protected]
Foi estudando estrelas do mar que há centenas de anos atrás Elie Metschnikow pela
primeira vez observou um processo no qual células se alimentavam de células e a este
processo ele deu o nome de fagocitose. Sabe-se que a fagocitose é um importante
mecanismo do sistema imune presente em todos os metazoários. A partir destes estudos
iniciais cientistas tem se dedicado também a estudar o sistema imune de organismos mais
simples na esperança de entender o sistema de organismos mais complexos, como nós.
Estudando o sistema imune de invertebrados, como crustáceos, moluscos e esponjas
cientistas tem descoberto novas moléculas envolvidas na defesa contra patógenos. O
sistema imune de invertebrados pode ser muito mais parecido com o de vertebrados do que
imaginamos. Sendo assim poderá tornar-se um modelo ainda melhor para estudar e
descobrir novas vias do nosso próprio sistema imune.
39
VII Curso de Inverno: “Tópicos em Fisiologia Comparativa
40
Fundamentos em Toxinologia
Fundamentos de Toxinologia
Toxinologia é a ciência que estuda os venenos e peçonhas. A principal diferença
entre venenos e peçonhas esta em sua forma de atingir a presa. Organismos venenosos
são aqueles que acumulam toxinas em diversos tecidos. Sua ação tóxica se dá,
normalmente, pela absorção através do contato ou pela ingestão de um organismo
venenoso. Já animais peçonhentos possuem um local de armazenamento dos compostos e
apresentam uma estrutura especializada para a inoculação (quelíceras, nematocistos,
ferrões, presas, aguilhão, pedipalpos, entre outros).
Toxinas naturais podem ser encontradas em praticamente todos os grupos de
organismos como mamíferos, répteis, artrópodes, cnidários, fungos, bactérias. Alguns
organismos parecem possuir apenas um único composto tóxico, enquanto outros produzem
um coquetel de compostos com diferentes alvos e efeitos.
A aquisição de alimento, defesa e redução da competição são as funções mais
comuns das toxinas e peçonhas. As especificidades dessas funções e alvos determinaram e
determinam a forma de seleção que modificam esses compostos e, por sua vez, os detalhes
de suas conseqüências e gravidade.
As toxinas naturais demonstram uma enorme diversidade de funções farmacológicas
e ecológicas, uma vez que podem afetar o sistema hemostático, lesionar tecidos, causar
quadros inflamatórios e dolorosos, interromper processos digestivos e até agir na ligação
e/ou bloqueio com um único tipo de canal iônico voltagem-dependente em um tecido
específico. Sendo assim, esses compostos vêm sendo utilizados na fisiologia para melhor
compreensão de diversos processos envolvidos na regulação da homeostase.
Co-evolução entre peçonhas e seus alvos
Bruno Madio
[email protected]
As toxinas naturais e peçonhas constituem um arsenal químico resultante de um
longo processo de co-evolução de espécies que compartilham um mesmo nicho ecológico.
As pressões de seleção que conduziram a uma modificação em venenos e toxinas foram
fundamentalmente diferentes para outras proteínas, e resultaram em algo com uma
dinâmica evolutiva diferente.
Toxinas naturais podem ser encontradas em praticamente todos os grupos de
organismos como mamíferos, répteis, insetos, cnidários, fungos, bactérias. Alguns
organismos parecem possuir apenas um único composto tóxico, enquanto outros produzem
41
VII Curso de Inverno: “Tópicos em Fisiologia Comparativa
um coquetel de compostos com diferentes alvos e efeitos. Alguns compostos são
encontrados de forma idêntica em até cinco filos diferentes, sendo que esses surgiram em
cada filo independentemente, mostrando uma convergência adaptativa.
As ações destas substâncias variam de interromper processos digestivos até ligação
e/ou bloqueio com um único tipo de canal iônico voltagem-dependente em um tecido
específico, mostrando uma enorme diversidade de funções farmacológicas e ecológica.
A aquisição de alimento, defesa e redução da competição são as funções mais
comuns das toxinas e peçonhas. As especificidades dessas funções e alvos determinaram e
determinam a forma de seleção que modificam esses compostos e, por sua vez, os detalhes
de suas conseqüências e gravidade. Isso não quer dizer que todos os compostos tóxicos
encontrados na natureza suportarão seus efeitos como resultados da modificação
adaptativa. Muitas das peçonhas mais extremas podem ter efeitos acidentais, ou funcionar
como exaptações (adaptação biológica que não evoluiu dirigida principalmente por pressões
seletivas relacionadas à sua função atual) que surgiram para algum outro propósito ou
objetivo e, incidentalmente agem como toxinas em algum contexto ecológico.
Como as peçonhas foram “produzidas pela seleção natural” para ter um efeito
específico no corpo de outro animal, essas são utilizadas como modelos para o
desenvolvimento de fármacos. Além disso, existe uma incrível variedade de compostos.
Através desses efeitos podemos utilizar esses compostos como ferramentas para estudos
fisiológicos.
Produtos naturais e sua função como defesa química
Suélen Felix
[email protected]
Muitos organismos produzem por via metabólica secundária, compostos que em
princípio não possuem utilidade aparente para estes organismos e que, são denominados
metabólitos secundários. Os metabólitos secundários, também são denominados produtos
naturais, por se tratarem de substâncias químicas biogênicas cujos potenciais são
amplamente explorados por várias áreas das ciências aplicadas como: medicina, agricultura
e engenharia.
Apesar da aparente ausência de função desses produtos naturais para os
organismos que os produzem, o alto custo metabólico demandado para a produção destes
chamou a atenção de diversos pesquisadores que iniciaram estudos na área de Ecologia
Química, buscando funções para essas substâncias. Os resultados obtidos mostraram que
apesar desses metabólitos secundários não terem função essencial na estrutura dos
42
Fundamentos em Toxinologia
organismos, conferem a eles diversas vantagens assegurando a sobrevivência, por atuarem
nas diversas interações ecológicas que ocorrem no ambiente, funcionando como
verdadeiras defesas químicas.
Isto explicou o fato de que muitos animais alocam
quantidade de energia importante (que poderia ser alocada para crescimento e reprodução)
para a produção dessas substâncias.
As defesas químicas funcionam protegendo os organismos contra seus predadores
(podendo ser tóxicas ou simplesmente diminuírem a palatabilidade do organismo que a
produz),
podem
possuir
propriedades
alelopáticas (importante
em
interações
de
competição), protegem contra epibiose e/ou epifitismo e até mesmo contra infestações
microbianas. As defesas químicas podem ser produzidas na sua forma ativada ou podem
ser induzíveis, sendo ativadas apenas em alguns estágios do desenvolvimento do indivíduo,
ou durante períodos de estresse causados por limitações nutricionais, por fatores
ambientais, por infestações microbianas ou por pressão de predadores e competidores.
Existem ainda organismos que não produzem defesas químicas, mas que conseguem
seqüestrá-las através da alimentação e usá-las em seu próprio benefício.
Invertebrados Marinhos: Toxinas e Mecanismo de Ação
Bruno Cesar Ribeiro Ramos
[email protected]
Há muito tempo postula-se que a vida tenha surgido nos oceanos, assim não é de se
surpreender que esse ambiente continue a abrigar uma enorme diversidade de animais, o
que inclui uma grande variedade de invertebrados. Num ambiente com grandes pressões
seletivas e uma enorme variedade de organismos, as interações intra e interespecíficas tem
um papel determinante na evolução desses organismos. Muitas dessas interações são
mediadas pela liberação de substâncias biologicamente ativas e podem ser classificadas de
acordo com seu papel ecológico. Dentre elas temos os alomônios, substâncias utilizadas
tanto na defesa quanto na captura de organismos, e comumente conhecidas como toxinas.
Na luta pela sobrevivência, diversos grupos se utilizam das toxinas não apenas para
captura de organismos e defesa contra predadores. As toxinas, em alguns casos, também
são utilizadas na proteção contra agentes infecciosos, competição por espaço e podem
estar envolvidas em alguns processos fisiológicos como a digestão. Os diferentes papéis
que as toxinas desempenham estão relacionados com seus diferentes mecanismos de
ação, que apesar de diversos, podem ser agrupados fundamentalmente em três grupos: 1)
Toxinas que agem em canais iônicos, 2) Toxinas que agem em membranas celulares e 3)
Toxinas que agem no citoesqueleto celular. Dentro de cada um desses grupos as toxinas
43
VII Curso de Inverno: “Tópicos em Fisiologia Comparativa
agem de maneira extremamente específica, se ligando a sítios celulares específicos e
alterando a fisiologia celular. Essa característica confere as toxinas além dos potenciais
tóxicos e terapêuticos óbvios, um terceiro potencial, onde essas toxinas podem ser
utilizadas nos diversos campos da pesquisa como ferramentas farmacológicas.
Lepidópteros: Aspectos biológicos e toxinológicos
Priscila Aparecida Ozzetti
[email protected]
A ordem Lepidóptera é composta por borboletas e mariposas, contendo cerca de 150
mil espécies pertencentes à classe Insecta. Alguns lepidópteros apresentam importância em
saúde pública que está diretamente relacionada aos efeitos danosos causados ao homem,
pelo contato das cerdas de espécies de lagartas que contêm toxinas. Esses são causadores
de acidentes no Brasil e por conta disso muitos estudos são realizados para identificação
dessas toxinas e a fisiopatologia do envenenamento.
Os acidentes causados por insetos pertencentes a esta ordem podem ser tanto na
forma larvária (Lonomia obliqua) como na adulta (Hylesia paulex).
Nesta aula serão abordadas as principais espécies de lepidópteros de importância
médica e daremos ênfase às lagartas do gênero Lonomia que tem apresentado um
importante agravo à saúde na região Sul do país. Essas lagartas apresentam hábitos
gregários em troncos de árvores. Os acidentes geralmente ocorrem durante o dia quando as
pessoas pressionam a lagarta introduzindo a cerda na pele e liberando a toxina. O contato
com a Lonomia sp pode desencadear síndrome hemorrágica que, nos últimos anos, vem
adquirindo significativa importância médica em virtude da gravidade e da expansão dos
casos. A insuficiência renal aguda constitui a principal complicação do quadro da síndrome
hemorrágica.
Atualmente o soro antilonômico é utilizado no tratamento de acidentes causados pela
lagarta Lonomia obliqua e é produzido pelo Instituto Butantan.
Raias: Biologia e envenenamento
Louise Faggionato Kimura
[email protected]
As
raias
são
elasmobrânquios
pertencentes
à
classe
Chondrichthyes,
caracterizados por apresentarem esqueleto cartilaginoso e um corpo achatado na forma de
44
Fundamentos em Toxinologia
disco, com avantajadas nadadeiras peitorais, utilizadas em sua locomoção (Meyer, 1997;
Garrone Neto e Haddad Jr., 2009). São encontradas tanto em ambientes marinhos, como
nos mares temperados e tropicais, quanto em ambientes de água doce (Magalhães e col.,
2008). Geralmente, não demonstram comportamento agressivo, alimentando-se à base de
crustáceos, vermes e moluscos (Acott e Meier, 1995; Meyer, 1997). São animais de
ambientes bentopelágicos, encontrando-se enterrados em covas rasas, o que dificulta sua
visualização (Pardal, 2003). Em algumas famílias, existe um ou mais ferrões
retrosserrilhados bilateralmente localizados na cauda, formados por uma estrutura
mineralizada recoberta por camadas de células epidérmicas ricas em conteúdo protéico
(Pedroso e col., 2007). Dentre eles, estão os espécimes pertencentes ao gênero
Potamotrygon, os quais são endêmicos de rios de água doce da América do Sul (Carvalho
e col., 2003). No Brasil, são comumente encontrados nas bacias do Rio Paraná-Paraguai,
Araguaia, Amazonas e Tocantins (Pardal, 2003; Haddad Jr e col., 2004).
Os acidentes por raias ocorrem, na maioria das vezes, quando estes animais são
pisados e, como um comportamento defensivo, eles giram a cauda em direção ao local
estimulado, inserindo o ferrão no membro do indivíduo. Além do trauma mecânico causado
pelo ferrão, os componentes tóxicos presentes no tecido que o recobre causam dor intensa
seguida de eritema, edema e necrose, podendo até inviabilizar o membro acometido
(Haddad Jr e col., 2004). Não há tratamento específico até o momento para o
envenenamento por raias e a terapêutica consiste na administração de medicamentos
antiinflamatórios, analgésicos e antitérmicos, além da limpeza local e retirada dos
fragmentos do ferrão.
Alguns trabalhos já elucidaram componentes tóxicos e enzimáticos presentes no
veneno destes animais (Barbaro e col., 2007; Magalhães, 2001; Conceição e col., 2006,
2009). Estes estudos são importantes uma vez que podem dar subsídios para o
entendimento do mecanismo de ação deste veneno e, com isso, procurar alternativas para
o tratamento, já que a dispersão destes animais está aumentando, principalmente no
estado de São Paulo, e o risco de acidentes está se tornando cada vez maior.
Serpentes peçonhentas do Brasil: Biologia, Fisiologia e
Epidemiologia.
Luana Valente Senise
[email protected]
As serpentes são os representantes da Subordem Serpentes, que juntamente com a
Subordem Sáuria e Amphisbaenia, compõem a Ordem Squamata, o mais moderno e
numeroso grupo dos répteis viventes. São encontradas nos mais diversos locais do globo,
45
VII Curso de Inverno: “Tópicos em Fisiologia Comparativa
ocupando praticamente todos os tipos de ambientes disponíveis, desde os terrestres,
subterrâneos e arbóreos até águas continentais e oceânicas. Porém, por se tratarem de
animais ectotérmicos, dependentes do calor externo para termorregulação, habitam
preferencialmente as regiões temperadas e tropicais.
Apesar
da
ausência
de
membros
locomotores,
características
singulares
relacionadas aos órgãos sensoriais permitiram às serpentes explorar os ecossistemas de
que fazem parte. Estes animais tem o sentido da visão mais vinculado à detecção de
movimentos que de formas, e a audição relacionada à sensibilidade a vibrações no
substrato. Já o sentido do olfato não estaria vinculado à presença de epitélio nas fossas
nasais, mas sim a um mecanismo de varredura de partículas suspensas no ar. A partir de
movimentos vibratórios da língua, a extremidade bifurcada trata de encaminhar as partículas
para uma estrutura quimiorreceptora revestida por epitélio sensorial, localizada na região
anterior do céu de boca, o órgão de Jacobson. Já as estruturas denominadas fossetas
loreais merecem atenção especial. Órgãos característicos de serpentes peçonhentas da
família Viperidae, estes funcionam como sensores “infravermelhos” que detectam alterações
de calor no ambiente, sendo usados na procura e captura de presas. Com relação à função
venenosa, são caracterizados quatro estágios evolutivos de adaptações morfológicas, que
levam em conta principalmente a dentição: Áglifa, Opistóglifa, Proteróglifa e Solenóglifa,
sendo que este último se configura um aparato muito especializado para a injeção de
veneno. O desenvolvimento evolutivo da dentição ocorreu possivelmente de forma
simultânea ao da glândula de veneno, sendo que o estágio extremo de especialização da
estrutura inoculadora, bem como da própria glândula, é observado nos membros família
Viperidae.
No Brasil, os acidentes ofídicos representam um grave problema de Saúde Pública.
São notificados anualmente cerca de 25.000 casos em todo território nacional, sendo que
90% destes são causadas por serpentes do gênero Bothrops, 7,7% por Crotalus, 1,4% por
Lachesis e 0,4% por Micrurus. A maioria dos acidentes foi registrada nas Regiões Sudeste e
Sul, as mais populosas e que contam com melhor organização de serviços de saúde e
sistemas de notificações dos acidentes.
46
Quantificação e Análise de Dados
Quantificação e Análise de Dados
A quantificação e a análise de dados são passos essenciais de qualquer programa
de pesquisa quantitativa. Por “quantificação” entendemos qualquer espécie de processo que
nos permita representar simbolicamente, normalmente de forma numérica, um evento
natural observado. A “análise de dados” refere-se à avaliação do produto do processo de
quantificação com a finalidade de se responder alguma questão ciêntifica. O presente
módulo
pretende
abordar
brevemente
principios
de
quantificação
normalmente
negligenciado em pesquisas comparativas, integrando com conceitos sobre a origem da
variação em sistemas biológicos. O estudo dessa variabilidade é importante não apenas do
ponto de vista metodológico, uma vez que a variação pode ocultar os efeitos de interesse,
mas também para a formulação de novas perguntas a respeito da fisiologia dos animais.
Adicionalmente descreveremos alguns principios práticos de análise estatística, explicando
o funcionamento de alguns testes clássicos. Devido ao caráter altamente experimental da
fisiologia comparada a adequação de desenhos experimentais, ferramentas estatísticas e
medições bem definidas é essencial para a formulação de hipóteses e o desenvolvimento de
um programa de pesquisa.
Quantificação de Fenômenos Fisiológicos
Fábio de Andrade Machado
[email protected]
A quantificação é essencial para pesquisa em fisiologia comparada e pode ser desde
um procedimento simples, como a contagem de estruturas morfológicas, até um processo
mais complexo, como a medição de taxas metabólicas através de equipamentos
especializados. Para representar uma boa quantificação, uma medida deve obedecer a
quatro critérios: ser operacionalmente definível, apresentar reprodutibilidade, validade e
agregação. Ser operacionalmente definível implica que dado processo de medição seja
objetivamente descritível, permitindo a replicação em outros contextos ou por outros
pesquisadores. Reprodutibilidade relaciona-se à precisão da medição e à capacidade do
protocolo de medição de reaver o mesmo resultado. Validade representa o grau de
adequação entre a medida sendo utilizada e a variável sendo quantificada. Agregação é a
propriedade da medição de ser agrupada com outras de mesma classe. Este último princípio
relaciona-se à possibilidade da utilização de estatística inferencial para a avaliação de
hipóteses fisiológicas através da análise dos dados em testes estatísticos.
47
VII Curso de Inverno: “Tópicos em Fisiologia Comparativa
Dentre os testes mais comuns podemos destacar testes T, análises de variância
(ANOVA) e regressões. Testes T consistem em uma classe ampla de testes e podem ser
utilizados para avaliar a diferença em uma medida fisiológica entre dois grupos ou avaliar a
diferença entre os valores da medida de um mesmo grupo antes e depois de um tratamento.
ANOVAs são outras classes de testes, úteis para avaliar a existência de diferenças entre os
valores de mais de dois grupos, acomodando desenhos experimentais mais complexos.
Regressões lineares são métodos afins às ANOVAs. A diferença das ANOVAS, regressões
possibilitam não apenas correlacionar variáveis continuas dependentes e independentes,
mas também modelar essa relação, permitindo assim a elaboração de modelos preditivos.
48
Avaliação Geral
Estágios
1. Título do Projeto: Decisão em humanos e ratos
Vagas: 1 aluno
Aluno orientador: Camile (Rodrigo, Leopoldo, Yasmin e Carolina)
E – mail: [email protected]
Laboratório: Laboratório de Neurociências e Comportamento (LABNEC) e Ciências
da Cognição
Sala: 200B/211
Professores responsáveis pelo laboratório: Gilberto Fernando Xavier e André
Frazão Helene
Resumo do projeto de pesquisa:
De que maneiras é possível escolher de forma vantajosa? Como observamos o meio
e selecionamos as melhores opções? O projeto de estágio consiste em desenvolver um
protocolo em que seja dado a pessoas a possibilidade de escolhas. Pretende-se descobrir
de que forma é feita a decisão por mudar ou permanecer em estratégias de forma a
maximizar seu potencial de ganho
2. Título do Projeto: Escolha em humanos e ratos
Vagas: 1 aluno
Aluno orientador: Rodrigo (Leopoldo, Camile e Carolina).
E – mail: [email protected]
Laboratório: Laboratório de Neurociências e Comportamento (LABNEC) e Ciências
da Cognição
Sala: 200B e 211
Professores responsáveis pelo laboratório: Gilberto Fernando Xavier e André
Frazão Helene
Resumo do projeto de pesquisa:
Há diferenças entre estratégias adotadas por humanos e ratos para otimização dos
ganhos em uma tarefa de escolha probabilística? O projeto de estágio pretende avaliar
como as contingências ambientais contribuem diferencialmente para a definição das
estratégias desses grupos animais.
3. Título do Projeto: Apostas em humanos
a
VII Curso de Inverno: “Tópicos em Fisiologia Comparativa
Vagas: 1 aluno
Aluno orientador: Cyrus (Rodrigo e Camile).
E – mail: [email protected]
Laboratório: Laboratório de Neurociências e Comportamento (LABNEC) e Ciências
da Cognição
Sala: 200B/211
Professores responsáveis pelo laboratório: Gilberto Fernando Xavier e André
Frazão Helene
Resumo do projeto de pesquisa:
Como apostas são definidas de acordo com as informações disponíveis em
competições? O projeto de estágio consiste em desenvolver um jogo em que seja dado a
pessoas a possibilidade de apostas ousadas ou conservadoras. Pretende-se descrever as
estratégias adotadas pelos voluntários.
4. Título do Projeto: Atenção, decisão e memória em humanos
Vagas: 1 aluno
Aluno orientador: - Rodrigo (Camile).
E – mail: [email protected]
Laboratório: Laboratório de Neurociências e Comportamento (LABNEC) e Ciências
da Cognição
Sala: 200B/211
Professores responsáveis pelo laboratório: Gilberto Fernando Xavier e André
Frazão Helene
Resumo do projeto de pesquisa:
O objetivo do estágio é avaliar como a estrutura de treinamento pode influenciar o
desempenho atencional, de escolha e de memória. Para isso, voluntários farão um teste de
atenção em que serão manipuladas as contingências apresentadas, seguida de um teste de
escolha e de avaliação do econhecimento dessas contigências pelos participantes.
5. Título do Projeto: Direcionamento da atenção em humanos
Vagas: 1 aluno
Aluno orientador: Wataru (Rodrigo).
E – mail: [email protected]
b
Avaliação Geral
Laboratório: Laboratório de Neurociências e Comportamento (LABNEC) e Ciências
da Cognição
Sala: 200B/211
Professores responsáveis pelo laboratório: Gilberto Fernando Xavier e André
Frazão Helene
Resumo do projeto de pesquisa:
As idéias estabelecidas sobre o estudo da atenção em um dos sistemas mais
estudados (a tarefa de Posner) afirmam que os efeitos atencionais devem-se
essencialmente à facilitação sensorial. O objetivo desse projeto é identificar e quantificar
possíveis contribuições de componentes outros como facilitação motora e congruência entre
estímulos para o efeito atencional nessa tarefa.
6. Título do Projeto: Flexibilidade de habilidades percepto-motoras em humanos
Vagas: 1 aluno
Aluno orientador: Rodrigo Pavão
E – mail: [email protected]
Laboratório: Laboratório de Neurociências e Comportamento (LABNEC) e Ciências
da Cognição
Sala: 200B/211
Professores responsáveis pelo laboratório: Gilberto Fernando Xavier e André
Frazão Helene
Resumo do projeto de pesquisa:
As habilidades percepto-motoras são tradicionalmente consideradas inflexíveis; no
entanto, resultados prévios do laboratório evidenciam que o treino de uma habilidade pode
favorecer ou dificultar a aquisição de uma segunda habilidade. O objetivo desse projeto é
testar uma proposta de explicação para flexibilização desse conhecimento.
7. Título do Projeto: Percepção em humanos
Vagas: 1 aluno
Aluno orientador: Felipe Viegas Rodrigues
E – mail: [email protected]
Laboratório: Laboratório de Neurociências e Comportamento (LABNEC).
Sala: 200B
Professor responsável pelo laboratório: Gilberto Fernando Xavier
c
VII Curso de Inverno: “Tópicos em Fisiologia Comparativa
Resumo do projeto de pesquisa:
Humanos parecem ser únicos em sua capacidade de gerarem mais de um percepto
a partir de um único padrão de estimulação ambiental. Por outro lado, algumas estimulações
já são naturalmente ambíguas ou simplesmente influenciadas pelo contexto histórico
(memórias), causando ilusões na percepção de um estímulo ambiental. As diferenças
perceptuais em humanos resultantes dessas estimulações, sejam visuais ou auditivas, são a
proposta de investigação nessa linha de pesquisa.
8. Título do Projeto: Estudo das relações entre a fisiologia do exercício e às diferenças
intra-específicas em anuros da mata Atlântica.
Vagas: 1 aluno
Aluno orientador: Lye Otani
E–mail: [email protected]
Laboratório: Laboratório de Ecofisiologia e Fisiologia Evolutiva
Sala: 222
Professor responsável pelo laboratório: Carlos Arturo Navas Ianini
Resumo do projeto de pesquisa:
O compromisso entre as condições naturais e a dinâmica de modificações sobre os
organismos
estão
diretamente
relacionados
com
os
aspectos
metabólicos
e
comportamentais e sua estreita relação com as condições ambientais. A fragmentação
ambiental tem trazido sérias conseqüências para as comunidades de anfíbios em todo o
mundo. Um dos principais problemas da fragmentação é a redução da população e aumento
da endogamia, que pode reduzir a diversidade genética e aumentar o índice de mutações
deletérias. Tendo em vista a capacidade da fragmentação ambiental em atuar diretamente
sobre a capacidade de dispersão dos animais, a fisiologia do exercício pode trazer
importantes dados para o entendimento da diminuição da biodiversidade em áreas
fragmentadas. Dessa maneira, o presente projeto visa entender as relações entre a
fisiologia do exercício vinculada às diferenças intra-específicas em anuros da mata Atlântica.
9. Título do Projeto: Estudando padrões metabólicos na ontogenia de Tenebrio molitor
Vagas: 1 aluno
Aluno orientador: Cristiéle da Silva Ribeiro / Tatiana Kawamoto
E–mail: [email protected] / [email protected]
Laboratório: Laboratório de Metabolismo e Reprodução de Organismos Aquáticos /
Laboratório de Ecofisiologia e Fisiologia Evolutiva
d
Avaliação Geral
Sala: 305
Professor responsável pelo laboratório: Renata Guimarães Moreira / Carlos
Arturo Navas Ianini
Resumo do projeto de pesquisa:
Durante a ontogênese grandes alterações são observadas nos embriões, sendo que
os processos dominantes mais importantes são: crescimento, diferenciação de tecidos e/ou
alterações
fisiológicas,
acompanhados
de
mudanças
nas
exigências
nutricionais,
mobilização de recursos energéticos e estruturais. Padrões de mudanças morfológicas e/ou
metabólicas de animais em geral são estudados pelos mais distintos profissionais da ciência
básica e aplicada. Do ponto de vista de ciência básica, a compreensão do processo de
transformação da energia de um estágio ontogenético para outro pode nos ajudar a
entender padrões de ciclo de vida e ecológicos. Pelo aspecto aplicado, entender como a
energia é usada em cada estágio ontogenético pode sugerir estratégias de melhoria de
criação ou de controle de praga. O Tenebrio molitor ou “besouro da farinha” é um organismo
de grande importância, já que é consumido na alimentação humana, usado na alimentação
de animais de estimação e é praga de cereais armazenados. Dentro deste contexto visa-se
neste estágio estudar padrões de utilização de substratos energéticos (proteínas e lipídeos)
durante o ciclo de vida de Tenebrio molitor.
10. Título do projeto: Metabolismo lipídico e de ácidos graxos em peixes teleósteos
Vagas: 2 alunos
Aluno orientador: Vanessa Ap.Rocha Oliveira Vieira
E-mail: [email protected]
Laboratório: Laboratório de Metabolismo e Reprodução de Organismos Aquáticos
Sala: 220
Professor responsável pelo laboratório: Renata Guimarães Moreira
Resumo dos projetos de pesquisa:
A Toxicologia Aquática tem sido definida como o estudo dos efeitos adversos de
agentes químicos e de outros produtos de natureza alheia ao ambiente sobre os organismos
aquáticos. Tais estudos podem ser conduzidos através de bioensaios que se resumem em
testes de toxicidade aguda e crônica, estabelecidos de acordo com os diversos objetivos
que se procuram alcançar nestas avaliações. Os bioensaios de Toxicologia Aquática figuram
como importante ferramenta para avaliação da sensibilidade de organismos aquáticos a
poluentes e representam a base dos estudos científicos nesta complexa área. Diante disto
será oferecido estágio no qual os alunos aprenderão as técnicas utilizadas para
e
VII Curso de Inverno: “Tópicos em Fisiologia Comparativa
determinação de lipídios e ácidos graxos como marcadores biológicos de toxicidade por
metais em peixes.
11. Título do Projeto: Transporte de Metais Essenciais em Organismos Aquáticos
Vagas: 1 aluno
Aluno orientador: Marina Granado e Sá
E-mail: [email protected]
Laboratório: Laboratório de Fisiologia de Crustáceos
Local: Universidade Presbiteriana Mackenzie
Professor responsável pelo laboratório: Flavia Pinheiro Zanotto
Resumo do projeto de pesquisa:
O estágio oferecido será referente ao transporte de cálcio em células branquiais e
fígado de peixes e/ou crustáceos, bem como a dosagem de íons cálcio livre, uma vez que
os animais serão mantidos em condições experimentais em meio rico de alumínio, que é um
metal divalente que compete diretamente com o cálcio intracelular dos tecidos epiteliais
desses animais. O estágio tem como proposta um estudo que vinculará tanto estudos de
toxicologia quanto de fisiologia comparativa.
12. Título do Projeto: Alterações endócrinas em teleósteos resultantes da exposição a
metais
Vagas: 3 alunos
Aluno orientador: Tiago Gabriel Correia
E-mail: [email protected]
Laboratório: Laboratório de Metabolismo e Reprodução de Organismos Aquáticos
Sala: 220
Professor responsável pelo laboratório: Renata Guimarães Moreira
Resumo do projeto de pesquisa:
Animais expostos a concentrações subletais de poluentes podem apresentar
alterações hormonais; quando tais efeitos são observados, caracteriza-se um quadro de
desregulação endócrina. A proposta de estágio visa oferecer ao aluno uma visão geral de
experimentos na área de ecotoxicologia aquática com uma abordagem experimental
química (condução de bioensaios e análises analíticas) e fisiológica, por meio da
quantificação plasmática de hormônios esteróides em kits de enzimaimunoensaio (ELISA).
f
Avaliação Geral
Os alunos irão conduzir um bioensaio agudo (48 horas) consistindo da exposição de
teleósteos a concentrações subletais de metais. Neste período irão realizar o monitoramento
das condições físico químicas da água (pH, temperatura, oxigênio e concentração metálica)
e posteriormente quantificar os hormônios em kits (ELISA).
Cada aluno irá realizar a análise de um hormônio esteróide diferente. Os hormônios
analisados serão o Estradiol, 17 – α – hidroxiprogesterona e Cortisol.
A análise hormonal contará com a colaboração da bióloga Msc. Juliane Suzuki
13. Título do Projeto: Análise das interações entre sistemas de neurotransmissão.
Vagas: 2 alunos
Aluno orientador: Maísa Aparecida Costa
E – mail: [email protected]
Laboratório: Laboratório de Neurotransmissão e Regulação da Pressão Arterial
Sala: 217
Professor responsável pelo laboratório: Dra Débora Rejane Fior Chadi
Resumo do projeto de pesquisa:
A descoberta da diversidade de neurotransmissores, da liberação de diversos
neurotransmissores por um mesmo neurônio e a grande variedade de subtipos de
receptores, trouxe enorme contribuição para a elucidação do funcionamento do sistema
nervoso e as possibilidades de manipulação deste em caso de doenças. Recentemente,
descobriu-se que, além de um sistema de neurotransmissores ter sua ação específica, ele
pode ser modulado ou modular outros sistemas. Esta interação entre sistemas de
neurotransmissão tem sido considerada como um alvo importante para o desenvolvimento
de medicamentos. Sabendo-se disso, nosso laboratório vem, há algum tempo, estudando a
interação entre diferentes sistemas de neurotransmissão, tais como os sistemas
glutamatérgico, noradrenérgico e purinérgico e sua influência sobre os processos de
regulação cardiovascular e sobre o desenvolvimento da hipertensão.
14. Título do Projeto: Cronofarmacologia e Neurotransmissão purinérgica na glândula
pineal
Vagas: 1 aluno
Aluno orientador: Camila Lopes Petrilli
E – mail: [email protected]
Laboratório: Laboratório de Cronofarmacologia
Sala: 328
g
VII Curso de Inverno: “Tópicos em Fisiologia Comparativa
Professor responsável pelo laboratório: Zulma Silva Ferreira
Resumo do projeto de pesquisa:
O tema central de nossa pesquisa é a melatonina, hormônio que marca o escuro cuja
principal ação é sincronizar diferentes funções do organismo. A inter-relação adrenal-pineal,
de extrema importância para a temporização dos processos biológicos, esta agora sendo
conhecida. Nossos estudos indicam que a adrenal, em animais inflamados, é importante
para a manutenção da produção rítmica de melatonina pela pineal. Analisamos o controle da
produção de melatonina em condições normais e patológicas, alem de sua atuação. Outra
Linha de Pesquisa envolve o estudo da neurotransmissão purinérgica na resposta da pineal
a agentes agressores. Na pineal de ratos o ATP, co-liberado com noradrenalina, liga-se a
receptores P2Y1 potenciando a produção do precursor N-acetilserotonina e da melatonina
induzida por ativação de adrenoceptores beta1. Mais recentemente foi mostrado que a
ativação de receptores purinérgicos do tipo P2X ou P2Y participam da resposta inflamatória
e o entendimento de seu efeito é de alta relevância para permitir a utilização destas
informações na prática médica. Esta linha de pesquisa busca, portanto, estender o
conhecimento
sobre
o
papel
da
pineal
no
processo
inflamatório
inserindo
a
neurotransmissão purinérgica neste contexto.
15. Título do Projeto: Eixo Imune-Pineal: Melatonina noturna condiciona células
endoteliais em cultura
Vagas: 1 aluno
Aluno orientador: Marina Marçola
E - mail: [email protected]
Laboratório: Laboratório de Cronofarmacologia
Sala: 323 e 328
Professor responsável pelo laboratório: Regina P. Marcus
Resumo do projeto de pesquisa:
Proposta de estágio: As células endoteliais, por constituírem a camada interna dos
vasos sanguíneos, são alvos privilegiados de substâncias circulantes, dentre estas a
melatonina, um hormônio produzido pela glândula pineal durante a fase escura. Estudos
preliminares apontam a melatonina como moduladora da reatividade dessas células.
Durante essa semana de estágio iremos avaliar as células endoteliais como alvo dos efeitos
da melatonina in vivo e in vitro.
h
Avaliação Geral
16. Título do Projeto: Vias de sinalização de mediadores inflamatórios em glândulas
pineais de rato
Vagas: 1 aluno
Aluno orientador: Cláudia Emanuele Carvalho de Sousa e Sandra Márcia Muxel
E – mail: [email protected]
Laboratório: Laboratório de Cronofarmacologia
Sala: 323
Professor responsável pelo laboratório: Regina P. Marcus
Resumo do projeto de pesquisa:
A glândula pineal é um órgão neuroendócrino que secreta melatonina na fase escura
sob controle do relógio biológico central. Por isso a melatonina é considerada o hormônio
marcador do escuro. Muitos trabalhos atualmente apontam a melatonina como um
importante modulador no sistema imune. Por outro lado, nosso laboratório também vem
mostrando que além de responder à variação luminosa ambiental a pineal é modulada por
mediadores inflamatórios. O objetivo do estágio será avaliar como um desses fatores
controla a função pineal in vitro, em cultura celular e cultura tecidual de glândulas pineais de
ratos Wistar.
i