o sistema nervoso é muito complexo e as toxinas podem agir em muitos pontos diferentes neste sistema complexo. O foco desta seção é fornecer uma visão geral básica de como o sistema nervoso funciona e como as neurotoxinas o afetam. Devido à complexidade destes tópicos, esta seção não inclui extensos detalhes relacionados à anatomia e fisiologia do sistema nervoso ou as muitas neurotoxinas em nosso ambiente e as maneiras sutis que eles podem danificar o sistema nervoso ou interferir com suas funções.

Desde que o sistema nervoso innervates todas as áreas do corpo, alguns efeitos tóxicos podem ser bastante específicos e outros generalizada dependendo de onde no sistema nervoso a toxina exerce o seu efeito. Antes de discutir como neurotoxinas causam danos, vamos olhar para a anatomia básica e fisiologia do sistema nervoso.

Anatomia e Fisiologia do Sistema Nervoso

O sistema nervoso tem três funções básicas:

1. células Especializadas detectar informações sensoriais do ambiente e transmitir essas informações a outras partes do sistema nervoso.ele dirige as funções motoras do corpo normalmente em resposta à entrada sensorial.ele integra os processos de pensamento, aprendizagem e memória.todas estas funções são potencialmente vulneráveis à acção de agentes tóxicos.

   O sistema nervoso consiste de dois anatômicos fundamentais divisões:

   1. sistema nervoso Central (SNC)
   2. sistema nervoso Periférico (SNP)

   Sistema Nervoso Central

   O CNS inclui o cérebro e a medula espinhal. O SNC serve como centro de controle e processa e analisa informações recebidas de receptores sensoriais e em questões de resposta comandos motores para controlar as funções do corpo. O cérebro, que é o órgão mais complexo do corpo, estruturalmente consiste em seis áreas primárias (Figura 1):

   1. Cerebrum — controla processos de pensamento, inteligência, memória, sensações e funções motoras complexas.diencéfalo (tálamo, hipotálamo, glândula pituitária) — relés e processos de informação sensorial; controla as emoções, as funções autónomas e a produção de hormonas.o mesencéfalo processa dados auditivos e visuais; gera respostas motoras involuntárias.Pons-a tract and relay center, que também auxilia no controle motor somático e visceral.cerebelo – actividades motoras voluntárias e involuntárias baseadas na memória e na entrada sensorial.Medulla oblongata retém informação sensorial para o resto do cérebro; regula a função Autónoma, incluindo a frequência cardíaca e a respiração.
   

   Figura 1. Anatomia interna do cérebro (fonte da imagem: adaptado a partir de fotos de stock, ©)

   sistema nervoso periférico

   o SNP consiste de todo o tecido nervoso fora do SNC (Figura 2). O SNP contém duas formas de nervos:

   1. nervos aferentes, que retransmitem informação sensorial para o SNC.nervos eferentes, que transmitem comandos motores do SNC para vários músculos e glândulas.os nervos eferentes estão organizados em dois sistemas. Um é o sistema nervoso somático que também é conhecido como o sistema voluntário e que transporta informações motoras para os músculos esqueléticos. O segundo sistema eferente é o sistema nervoso autônomo, que carrega informações motoras para músculos lisos, músculo cardíaco e glândulas diversas. A principal diferença entre estes dois sistemas é o controle consciente.
      • o sistema somático está sob o nosso controlo voluntário, como mover os braços, dizendo conscientemente aos nossos músculos para se contraírem.em contraste, não podemos controlar conscientemente os músculos lisos do intestino, do músculo cardíaco ou da secreção de hormonas. Essas funções são automáticas e involuntárias, controladas pelo sistema nervoso autónomo.
      

      Figura 2. Estruturas do sistema nervoso central e sistema nervoso periférico
      (Fonte da Imagem: NLM)

      Células do Sistema Nervoso

      Existem duas categorias de células encontradas no sistema nervoso: os neurônios e as células gliais. Os neurônios são as células nervosas funcionais diretamente responsáveis pela transmissão de informação de e para o SNC para outras áreas do corpo. As células gliais (também conhecidas como neuroglia) fornecem suporte ao tecido neural, regulam o ambiente em torno dos neurônios, e protegem contra invasores estrangeiros.os neurónios comunicam com todas as áreas do corpo e estão presentes tanto no SNC como no SNC. Eles servem para transmitir impulsos rápidos de e para o cérebro e medula espinhal para praticamente todos os tecidos e órgãos do corpo. Como tal, eles são uma célula essencial e seus danos ou morte podem ter efeitos críticos sobre a função do corpo e sobrevivência. Quando os neurônios morrem, eles não são substituídos. À medida que os neurônios são perdidos, assim como certas funções neurais, tais como memória, capacidade de pensar, reações rápidas, coordenação, força muscular, e nossos vários sentidos, tais como visão, audição e gosto. Se a perda ou insuficiência de neurônios é substancial, grave e permanente podem ocorrer distúrbios, tais como cegueira, paralisia e morte.

      um neurônio consiste de um corpo celular e dois tipos de extensões, numerosos dendritos, e um único axônio (Figura 3). Os dendritos são especializados em receber informações recebidas e enviá-las para o corpo celular do neurônio com transmissão (carga elétrica) sobre o axônio para uma ou mais junções com outros neurônios ou células musculares (conhecidas como sinapses). O axon pode estender longas distâncias, por um medidor, em alguns casos, para transmitir informações de uma parte do corpo para outra. A bainha de mielina é um revestimento multi-camada que envolve alguns axons e ajuda a isolar o axon dos tecidos e fluidos circundantes, e impede a carga elétrica de escapar do axon.

      

      Figura 3. Estrutura de neurónios(fonte da imagem): Adapted from iStock Photos, ©)

      

      Figure 4. Complete neuron cell diagram
      (Image Source: Adapted from Wikimedia Commons, obtained under Public Domain. Autor: LadyofHats.)

      a informação passa ao longo da rede de neurônios entre o SNC e os receptores sensoriais e os efetores por uma combinação de impulsos elétricos e neurotransmissores químicos. A informação (carga elétrica) move-se a partir dos dendritos através do corpo celular e para baixo do axon. O mecanismo pelo qual um impulso elétrico se move para baixo do neurônio é bastante complexo. Quando o neurônio está em repouso, ele tem um potencial elétrico interno negativo. Isto muda quando um neurotransmissor se liga a um receptor dendrito. Canais proteicos da membrana dendrite abrem permitindo o movimento de produtos químicos carregados através da membrana, o que cria uma carga elétrica. A propagação de um impulso elétrico (conhecido como potencial de ação) prossegue para baixo do eixo por uma série contínua de aberturas e fechamentos de canais de sódio-potássio e bombas. O potencial de ação move-se como uma onda de uma extremidade (extremidade dendrítica) para a extremidade terminal do axon.

      no entanto, a carga elétrica não pode atravessar a lacuna (Sinapse) entre o axon de um neurônio e o dendrite de outro neurônio ou um axon e uma conexão com uma célula muscular (junção neuromuscular). Químicos chamados neurotransmissores movem a informação através da sinapse.

      neurônios não fazem contato real um com o outro, mas têm uma lacuna, conhecida como Sinapse. À medida que o pulso elétrico avança para cima ou para baixo, encontra pelo menos uma junção ou Sinapse. Um pulso elétrico não pode passar através da sinapse. Na extremidade terminal de um axon está um botão sináptico, que contém os neurotransmissores.neurotransmissores vesículas libertam neurotransmissores após o estímulo por um impulso que desce pelo neurónio pré-sináptico. Os neurotransmissores difundiram-se através da junção sináptica e ligam-se aos receptores da membrana pós-sináptica. O complexo neurotransmissor-receptor então inicia a geração de um impulso no próximo neurônio ou na célula efetora, por exemplo, uma célula muscular ou célula secreta.

      Após o impulso ter sido novamente iniciado, o complexo neurotransmissor deve ser inactivado ou serão gerados impulsos contínuos (para além do impulso original). As enzimas executam esta inactivação, que serve para quebrar o complexo precisamente no momento certo e após o impulso exato ter sido gerado. Existem vários tipos de neurotransmissores e as correspondentes enzimas inactivadoras. Um dos principais neurotransmissores é a acetilcolina com acetilcolinesterase como o inativador específico.

      

      Figura 5. Transmissão de impulsos através de synapse
      (Fonte Da Imagem: adaptado das fotos de iStock, ©)

      Existem mais de 100 neurotransmissores conhecidos. Entre as mais conhecidas são:

      • Acetilcolina
      • Dopamina
      • Serotonina
      • Noradrenalina
      • GABA (ácido gama-aminobutírico)

      Tipos de Neurônios

      os Neurônios são classificados por sua função e consistem em três tipos:os neurónios sensoriais (neurónios aferentes) transportam informação de receptores sensoriais (geralmente processos do neurónio) para o SNC. Alguns receptores sensoriais detectam mudanças externas, tais como temperatura, pressão, e os sentidos do toque e visão. Outros monitoram mudanças internas, tais como equilíbrio, posição muscular, sabor, pressão profunda e dor.neurónios motores (neurónios efectores) retransmitem informação do SNC para outros órgãos que terminam nos efectores. Os neurônios motores compõem os neurônios eferentes tanto do sistema nervoso somático quanto autônomo.Interneurões (neurônios associados) estão localizados apenas no SNC e fornecem conexões entre neurônios sensoriais e motores. Podem carregar impulsos sensoriais ou motores. Eles estão envolvidos em reflexos espinhais, análise de entrada sensorial, e coordenação de impulsos motores. Eles também desempenham um papel importante na memória e na capacidade de pensar e aprender.

   as células gliais

   as células gliais são importantes porque fornecem uma estrutura para os neurônios, protegendo-os de organismos invasores externos, e mantendo um ambiente favorável (nutrientes, fornecimento de oxigênio, etc.). Os neurônios são altamente especializados e não têm todas as organelas celulares habituais para lhes fornecer a mesma capacidade de suporte de vida. Eles são altamente dependentes das células gliais para sua sobrevivência e função. Por exemplo, os neurônios têm uma capacidade de armazenamento tão limitada de oxigênio que eles são extremamente sensíveis a diminuições de oxigênio (anóxia) e vão morrer em poucos minutos. A lista abaixo descreve os tipos de células gliais:

   • astrócitos são células grandes, apenas no SNC, e mantêm a barreira hemato-encefálica que controla a entrada de fluidos e substâncias do sistema circulatório no SNC. Eles também fornecem rigidez à estrutura cerebral.células Schwann e oligodendrócitos enrolam-se em torno de alguns axônios para formar mielina, que serve como isolamento. Neurônios mielinizados geralmente transmitem impulsos em alta velocidade, tal como necessário em neurônios motores. A perda de mielinação causa uma disfunção destas células.os Microglios são pequenas, móveis, células fagocíticas.as células Ependimais produzem o líquido cefalorraquidiano (LCR) que rodeia e amortece o sistema nervoso central.
   

   Figura 6. Neurónios e células neurogliais: Adaptado de iStock Fotos, ©)

   

   Figura 7. Comparison of somatic and visceral reflects
   (Image Source: Wikimedia Commons, obtained under Creative Commons Attribution 3.0 Unported License. Autor: OpenStax College. Ver a imagem original. Fonte: Anatomy & Physiology, Connexions Web site. http://cnx.org/content/col11496/1.6/, Jun 19, 2013.)

   danos tóxicos no sistema nervoso

   o sistema nervoso é bastante vulnerável a toxinas, uma vez que os produtos químicos que interagem com neurônios podem alterar as tensões críticas, que devem ser cuidadosamente mantidos. No entanto, o sistema nervoso tem mecanismos de defesa que podem protegê-lo das toxinas.a maior parte do SNC está protegida por uma barreira anatómica entre os neurónios e os vasos sanguíneos, conhecida como barreira hemato-encefálica. É protegido de algumas exposições a toxinas, apertando as junções entre as células endoteliais dos vasos sanguíneos no SNC e tendo astrócitos ao redor dos vasos sanguíneos. Isto previne a difusão de produtos químicos para fora dos vasos sanguíneos e para o fluido intracelular, exceto para moléculas pequenas, lipossolúveis, não-polares. Existem mecanismos de transporte específicos para transportar nutrientes essenciais (como glucose, aminoácidos e iões) para o cérebro. Outro mecanismo de defesa dentro do cérebro para combater produtos químicos que passam pela barreira vascular é a presença de enzimas metabolizadoras. Certas enzimas desintoxicantes, como a monoamina oxidase, podem biotransformar muitos produtos químicos para formas menos tóxicas assim que entram no fluido intercelular.os tipos básicos de alterações devidas a toxinas podem ser divididos em três categorias: 1) sensorial; 2) motor; e 3) interneuronal – dependendo do tipo de dano sofrido.

   1. , podem ocorrer Danos aos receptores sensoriais e neurônios sensoriais, que podem afetar os sentidos básicos de pressão, temperatura, visão, audição, paladar, olfato, tato e dor.por exemplo, envenenamento por metais pesados (especialmente chumbo e mercúrio) pode causar surdez e perda de visão.vários produtos químicos, incluindo sais inorgânicos e compostos organofosforados, podem causar perda de funções sensoriais.danos nos neurónios motores podem causar fraqueza muscular e paralisia. o hidrazida isonicotínico (utilizado no tratamento da tuberculose) pode causar tais danos.os danos Interneuronais podem causar deficiências de aprendizagem, perda de memória, incoordenação e condições emocionais. níveis baixos de mercúrio inorgânico e monóxido de carbono podem causar depressão e perda de memória.mecanismos para danos tóxicos no sistema nervoso: danos tóxicos no sistema nervoso ocorrem pelos seguintes mecanismos básicos: danos diretos e morte de neurônios e células gliais.interferência com a transmissão Eléctrica.interferência com a neurotransmissão química.

   A. Morte de neurônios e células gliais

   a causa mais comum de morte de neurônios e células gliais é anóxia, um fornecimento inadequado de oxigênio para as células ou sua incapacidade de utilizar oxigênio. Anoxia pode resultar da diminuição da capacidade do sangue para fornecer oxigênio para os tecidos (diminuição da hemoglobina ou circulação reduzida) ou a partir das células incapazes de utilizar oxigênio.por exemplo, o monóxido de carbono e o nitrito de sódio podem ligar-se à hemoglobina impedindo o sangue de transportar oxigénio para os tecidos.o cianeto de hidrogénio e o sulfureto de hidrogénio podem penetrar na barreira hemato-encefálica e são rapidamente absorvidos por neurónios e células gliais.outro exemplo é o fluoroacetato de sódio (comumente conhecido como composto 1080, um pesticida de roedores) que inibe uma enzima celular.estes produtos químicos interferem com o metabolismo celular e impedem as células nervosas de poderem utilizar oxigénio. Isto chama-se anoxia históxica.os neurónios estão entre as células mais sensíveis do organismo à oxigenação inadequada. Oxigênio reduzido por apenas alguns minutos é suficiente para causar mudanças irreparáveis levando à morte de neurônios.algumas outras neurotoxinas danificam directamente ou matam neurónios, incluindo: metanol (álcool de madeira) tolueno Trimetilestanho éteres difenílicos polibromados (PBDE), enquanto alguns agentes neurotóxicos afectam neurónios em todo o corpo, outros são bastante selectivos.

   • Por exemplo, o metanol afecta especificamente o nervo óptico, retina e células de ganglionamento relacionadas, enquanto a trimetiltina mata neurónios no hipocampo, uma região do cerebro.

   outros agentes podem degradar a função celular neuronal diminuindo sua capacidade de sintetizar proteínas, que é necessária para a função normal do neurônio.os compostos Organomercúrio exercem o seu efeito tóxico desta forma.com algumas toxinas, apenas uma porção do neurônio é afetada. Se o corpo celular for morto, todo o neurônio morrerá. Algumas toxinas podem causar morte ou perda de apenas uma porção dos dendritos ou axônios, enquanto a própria célula sobrevive, mas com perda de função diminuída ou total. Normalmente os axônios começam a morrer na extremidade distal do axônio com necrose progredindo lentamente em direção ao corpo celular. Esta é referida como “neuropatia moribunda.alguns produtos químicos de organofosfato (incluindo alguns pesticidas) causam esta axonopatia distal. O mecanismo para as costas em vias de extinção não é claro, mas pode estar relacionado com a inibição de uma enzima (esterase neurotóxica) no axon.outros produtos químicos conhecidos podem causar axonopatia distal incluem etanol, dissulfeto de carbono, arsénio, etilenoglicol (anticongelante) e acrilamida.

B. Interferência com Transmissão Elétrica

Existem duas maneiras básicas que um estrangeiro química pode interromper ou interferir com a propagação do potencial elétrico (impulso) para o axon sináptico da junção:

1. Para interferir com o movimento do potencial de ação para baixo intacta axon.causar danos estruturais ao axon ou ao seu revestimento de mielina. Sem axon intacto, a transmissão do potencial elétrico não é possível.agentes que podem bloquear ou interferir com os canais de sódio e potássio e com a bomba de sódio e potássio causam interrupção da propagação do potencial eléctrico. Isso enfraquecerá, abrandará ou interromperá completamente o movimento do potencial elétrico. Muitas neurotoxinas potentes exercem a sua toxicidade por este mecanismo.a tetrodotoxina (toxina em rãs, peixes-balão e outros invertebrados) e a saxitoxina (causa do envenenamento por moluscos) bloqueiam os canais de sódio. A batracotoxina (uma toxina em rãs sul-americanas usada como veneno de flecha) e alguns pesticidas (DDT e piretróides) aumentam a permeabilidade da membrana do neurônio impedindo o fechamento dos canais de sódio, o que leva ao disparo repetitivo da carga elétrica e um impulso exagerado.vários produtos químicos podem causar desmielinização. Muitos axônios (especialmente no PNS) são embrulhados com uma bainha protetora de mielina que atua como isolamento e restringe o impulso elétrico dentro do axon. Agentes que danificam selectivamente estes revestimentos interrompem ou interrompem a condução de impulsos neuronais de alta velocidade. A perda de uma porção da mielina pode permitir que o impulso elétrico vaze para o tecido circundante do neurônio de modo que o pulso não atinja a sinapse com a intensidade pretendida.
   • em algumas doenças, tais como esclerose múltipla (MS) e Esclerose Lateral Amiotrófica (ALS), a mielina é perdida, causando paralisia e perda de funções sensoriais e motoras.vários produtos químicos podem causar desmielinização:a toxina da difteria causa perda de mielina interferindo com a produção de proteínas pelas células de Schwann que produzem e mantêm a mielina no PNS.a Trietiltina (usada como biocida, conservante e estabilizador de polímeros) interrompe a bainha de mielina em torno dos nervos periféricos.o chumbo provoca a perda da mielina principalmente em torno dos axônios motores periféricos.

   C. A interferência com a neurotransmissão Química

   a disfunção sináptica é um mecanismo comum para a toxicidade de uma grande variedade de produtos químicos. Existem dois tipos de sinapses: aqueles entre dois neurônios (axônios de um neurônio e dendritos de outro) e aqueles entre um neurônio e uma célula ou glândula muscular. O mecanismo básico para a transmissão química é o mesmo. A principal diferença é que a substância química neurotransmissora entre um neurônio e uma célula muscular é a acetilcolina, enquanto existem vários outros tipos de substâncias neurotransmissoras envolvidas entre neurônios, dependendo de onde no sistema nervoso a sinapse está localizada.há quatro passos básicos envolvidos na neurotransmissão na sinapse.:síntese e armazenamento de neurotransmissores (botão sináptico de axon).libertação do neurotransmissor (botão sináptico com movimento através da fenda sináptica).activação do Receptor (membrana efectora).inactivação do transmissor (a enzima quebra a indução do potencial de Acção do neurotransmissor parando).a chegada do potencial de acção ao botão sináptico inicia uma série de acontecimentos que culminam na libertação do neurotransmissor químico dos seus depósitos de armazenamento nas vesículas. Depois que o neurotransmissor se difunde através da fissura sináptica, ele se complica com um receptor (macromolécula ligada à membrana) no lado pós-sináptico. Esta ligação faz com que um canal iônico abra, alterando o potencial de membrana do neurônio pós-sináptico ou músculo ou glândula. Isto inicia o processo de formação de impulso ou potencial de ação no próximo neurônio ou célula receptora. No entanto, a menos que este complexo receptor-transmissor seja desativado, o canal permanece aberto com pulsação contínua. Assim, a ação do transmissor deve ser terminada. Enzimas específicas que podem quebrar a ligação e devolver a membrana receptora ao seu estado de repouso fazem isto.os medicamentos e produtos químicos ambientais podem interagir em pontos específicos deste processo para alterar a neurotransmissão. Dependendo de onde e como os xenobióticos agem, o resultado pode ser um aumento ou uma diminuição na neurotransmissão. Muitos medicamentos (tais como tranquilizantes, sedativos, estimulantes, beta-bloqueadores) são usados para corrigir desequilíbrios às neurotransmissões (tais como ocorre na depressão, ansiedade e fraqueza muscular cardíaca). O modo de ação de alguns analgésicos é bloquear receptores, que impedem a transmissão de sensações de dor para o cérebro.a exposição a produtos químicos ambientais que podem perturbar a neurotransmissão é uma área muito importante da toxicologia. Geralmente, as neurotoxinas que afectam a neurotransmissão actuam como:

   1. aumentam ou diminuem a libertação de um neurotransmissor na membrana pré-sináptica.receptores de bloqueio na membrana pós-sináptica.modificar a inactivação do neurotransmissor.

   esta é uma lista de apenas alguns exemplos de neurotoxinas para mostrar a gama de mecanismos:

   • α-Bungarotoxina (um potente veneno de cobras elapidas) impede a libertação de neurotransmissores.o veneno de Escorpião potencia a libertação de um neurotransmissor (acetilcolina).o veneno de aranha de viúva negra causa uma libertação explosiva de neurotransmissores.a toxina botulínica bloqueia a libertação da acetilcolina nas junções neuromusculares.a atropina bloqueia os receptores da acetilcolina.a estricnina inibe o neurotransmissor glicina nos locais pós-sinápticos, resultando num aumento do nível de excitabilidade neuronal no SNC.a nicotina liga-se a certos receptores colinérgicos.um tipo particularmente importante de neurotoxicidade é a inibição da acetilcolinesterase. A função específica da acetilcolinesterase é interromper a acção da acetilcolina quando esta se liga a um receptor e inicia o potencial de acção no segundo nervo ou na junção neuro-muscular ou glandular. Se o complexo receptor da acetilcolina não for inactivado, a estimulação contínua resultará em paralisia e morte.muitos produtos químicos comumente usados, especialmente pesticidas organofosfatos e carbamatos, envenenam mamíferos por este mecanismo.os principais gases nervosos militares são também inibidores da colinesterase.a acetilcolina é um neurotransmissor comum. É responsável pela transmissão em todas as junções neuromuscular e glandular, bem como muitas sinapses dentro do SNC.
     

     Eventos Envolvidos em um Típico Sinapse Colinérgica

     A complexidade da seqüência de eventos que ocorrem em um típico sinapse colinérgica é indicado abaixo:

     Passo	Eventos
     1	o impulso Elétrico chega ao synaptic botão e despolariza o bulbo e a membrana pré-sináptica.as vesículas sinápticas libertam acetilcolina (ACh).iões de cálcio entram no citoplasma sináptico do knob.as vesículas sinápticas libertam HCA.
     3	ACh as paragens de libertação de iões de cálcio são removidas do citoplasma sináptico knob.a HCA libertada difunde-se através da fenda sináptica e liga-se aos receptores na membrana pós-sináptica.os receptores quimicamente regulamentados causam uma despolarização graduada na superfície pós-sináptica, que é então transmitida para baixo do axon ou para a célula efectora.a HCA é decomposta pela acetilcolinesterase em colina e acetato no local receptor na membrana pós-sináptica. A Colina é então reabsorvida pela fissura sináptica e está disponível para ressíntese em mais ACh e armazenada pelas vesículas sinápticas para uso futuro.

     Tabela 1. Acontecimentos que ocorrem numa Sinapse colinérgica típica o sistema nervoso é o sistema mais complexo do organismo. Existem ainda muitas lacunas na compreensão de quantas neurotoxinas actuam, mas a investigação está a descobrir os seus possíveis efeitos nas estruturas e funções do corpo. É importante entender que as toxinas mais potentes (em uma base de peso) são neurotoxinas com quantidades extremamente minutos suficientes para causar a morte.

     verificação do conhecimento