Sono, Aula 2: Melatonina | Neurociência de Funções Complexas

[vinheta ♫♫♫] Olá! Meu nome é Aldo Lucion e esta é uma aula sobre a neurociência do sono, em que eu pretendo analisar um aspecto importante na geração do sono, na origem do sono que é o papel da melatonina. Para um aproveitamento adequado dessa aula, eu pressuponho conhecimentos que envolvam a estrutura da retina, do nosso olho, a fisiologia, o funcionamento da retina, especialmente a transdução do sinal luminoso lá na retina, e alguns conhecimentos sobre o sistema nervoso autônomo.

Relógio biológico, melatonina. Nesta  figura aqui, eu exemplifico algumas funções do nosso corpo que são distribuídas ao longo do tempo. Ou seja, nós temos mecanismos intrínsecos lá no nosso sistema nervoso central que distribuem as suas funções ao longo de um período de 24 horas, por exemplo, gerando o que se chamam os ritmos circadianos.

E aqui nós temos algumas variáveis que foram analisadas, eu destaco inicialmente aqui a melatonina. A melatonina é um hormônio, é um hormônio em que ele tem uma concentração baixa durante o dia. Ou seja, quando há luz.

Nós estamos acordados, a melatonina lá no nosso sangue está muito baixa. Ela aumenta no início do período escuro e ela tem seu pico lá na fase intermediária, lá do nosso sono, ou seja, ela se mantém bastante alta. Lá no dia seguinte, quando amanhece novamente, ou seja, volta a luz, a melatonina cresce.

Ou seja, é um hormônio que tem sua concentração maior durante o período de sono. Só para exemplificar, eu coloco aqui outras variáveis, por exemplo, um outro hormônio que é o cortisol. O cortisol, ao contrário da melatonina, ele na nossa espécie, ele é muito alto no início do período claro.

Se vocês forem lá no laboratório coletar sangue na primeira hora da manhã para medir o o cortisol, ele vai estar bem alto. Se forem lá no final da tarde, ele vai estar baixo. E isso é normal e se espera que seja assim.

Isso é um ciclo, um ritmo circadiano normal lá da secreção do cortisol, desse hormônio. Uma outra variável, como por exemplo essa aqui, é a temperatura corporal. Durante o dia, a nossa temperatura, a temperatura do nosso corpo é mais alta do que durante a noite, até porque durante a noite essa temperatura tende a diminuir, porque nós nos movimentamos menos durante a noite, e a contração muscular é um fator importante na geração de calor para o nosso corpo.

Esse são exemplos assim, de ritmos circadianos de temporização das variáveis, das funções do nosso organismo. Núcleo supraquiasmático. É um pequeno núcleo localizado aqui no nosso cérebro.

Só para explicar um pouco mais a figura, aqui nós temos uma representação esquemática do nosso encéfalo. Aqui nós temos o tronco encefálico, mesencéfalo, a ponte, o bulbo, aqui embaixo a medula espinhal. Aqui em cima nós já temos estruturas prosencefálicas, o tálamo e aqui nós temos o hipotálamo, que naturalmente chama hipotálamo porque está abaixo do tálamo.

E no hipotálamo nós temos um núcleo chamado supraquiasmático. Por que eu destaco o núcleo supraquiasmático? Por que este é o relógio biológico na nossa espécie.

É como se fosse o relógio mestre lá, existem outros, mas este é o principal o relógio biológico que nós temos e muitas espécies animais também têm. Ele é o temporizador das funções do nosso organismo, esse núcleo supraquiasmático. Bom, dito isso, eu pulo para este outro lado aqui: nós temos aqui a glândula pineal.

A glândula pineal é uma glândula que secreta um hormônio chamado melatonina. A melatonina é um hormônio que tem, como nós vimos anteriormente, a melatonina como mostra nesse graficozinho aqui à direita, é a melatonina e tem-se uma secreção máxima durante a noite, quando está escuro. Ou seja, é um hormônio que necessita da redução de luz, a luz inibe a secreção de melatonina.

Então a glândula pineal, é essa glândula que produz a melatonina, secreta melatonina e lança lá na circulação sanguínea e essa melatonina é muito importante na temporalização do nosso sono, como a experiência de cada um de nós, chega uma determinada hora, o início da noite, e aí depende da pessoa, pessoas têm ritmos diferentes, mas chega uma determinada hora a pessoa começa a sentir sono e vai dormir. Esse fato assim da pessoa começar a sentir dor a melatonina tem um papel essencial para isso. Bom, então a melatonina é produzida aqui pela glândula pineal e lançada na circulação sanguínea.

O que eu quero explicar aqui é como a melatonina é secretada, ou seja, quais são os mecanismos que induzem a secreção de melatonina. Quais são os mecanismos que induzem à secreção de melatonina? Bom, a melatonina está relacionada com a luz.

No nosso corpo, o órgão, o receptor relacionado à luz são os olhos. Então, a luz. .

. eu passo agora, pulo lá da pineau aqui para o olho. Então, aqui no olho a luz penetra e vai atuar, a luz vai atuar sobre células peculiares, células ganglionares que estão ali na nossa retina.

Estas células ganglionares são células, são neurônios, são células nervosas ganglionares localizadas na retina. Estas células produzem um foto-pigmento chamado melanopsina. Melanopsina é um foto-pigmento, significa uma substância sensível à luz.

As palavras, fazendo um breve parênteses, as palavras são parecidas: melanopsina, melanina. . .

melatonina,  mas são funções muito diferentes uma da outra. Melanopsina é um foto-pigmento, é uma substância que está ali, é uma proteína que expressa nas células ganglionares aqui da retina. Bom, o que a luz faz sobre a melanopsina?

A luz penetra aqui no olho, atua sobre essas células ganglionares que produzem melanopsina e gera um potencial de ação. Ou seja, estimulam essas células ganglionares específicas aqui, gera-se uma atividade elétrica por essa via que penetra aqui no sistema nervoso central e vai fazer sinapse com o núcleo supraquiasmático. Vai atuar sobre o núcleo supraquiasmático e estimular o núcleo supraquiasmático.

O núcleo supraquiasmático, por sua vez, relaciona-se com outro núcleo hipotalâmico chamado paraventricular. O núcleo paraventricular desce, envia uma projeção descendente que vai até à medula espinhal. É uma via um tanto quanto complicada, mas é assim.

Ela desce lá na medula espinhal e vai atuar sobre neurônios do sistema simpático localizados aqui na medula espinhal. Esses neurônios pré-ganglionares do simpático fazem sinapse com  um neurônio pós-ganglionar localizado aqui, nesse gânglio cervical superior e esse neurônio pós-ganglionar simpático estimula, estimula a pineal a produzir a melatonina. Portanto, a secreção de melatonina depende dessa estimulação simpática que vem lá da medula espinhal.

Essa é a via principal, existem outras vias diretas aqui que eu não vou entrar em detalhes neste momento. Mas a pergunta que talvez você esteja se fazendo é a seguinte: se a luz excita a célula ganglionar produtora de melanopsina e a melatonina é secretada com a escuridão, como é que funciona esse sistema? Porque nós precisamos ter redução de luz para aumentar a secreção de melatonina e eu estou dizendo que a luz estimula essas células ganglionares que produzem melanopsina.

É verdade, o ponto-chave parece estar aqui. A luz, recapitulando, e com mais detalhes: a luz estimula essas células embrionárias produtoras de melanopsina em que envia um potencial de ação aqui para o núcleo supraquiasmático. Aqui tem um detalhe importante: essa via que chega aqui no supraquiasmático atua sobre neurônios gabaérgicos localizados aqui no supraquiasmático.

Como normalmente vocês sabem, os neurônios gabaérgicos são neurônios basicamente inibitórios, inibitórios. Então essa via excitada aqui pela luz aciona, estimula uma inibição que é esse pequeno circuito entre o núcleo supraquiasmático e o paraventricular. Portanto, essa via gabaérgica inibe o paraventricular, porque, enfim, essa é a função do gaba, ele acaba hiperpolarizando esses neurônios aqui no núcleo paraventricular.

E o núcleo paraventricular tem uma ação tônica basal aqui sobre o simpático. Portanto, o que a luz faz é inibir. .

. a ação do paraventricular sobre o  simpático, que é o que ocorre quando há luz no ambiente, quando há luz no ambiente. Quando a luz é cortada, a gente fecha a janela, apaga a luz, apaga a televisão, apaga o celular de preferência.

Quando a luz termina aqui no meio ambiente, essas células produtoras de melanopsina são menos estimuladas. Portanto, elas inibem menos aqui o paraventricular, liberando para ventricular e ele tem uma ação estimulatória aqui sobre o simpático, e portanto, a melatonina é produzida aqui pela pineal e nós temos esse aumento aqui durante o período noturno. Quando há luz, mesmo no período noturno, há um bloqueio de melatonina e esse é um grande problema assim, das cidades modernas que há muita luz, excesso de luz.

A luz bloqueia sempre a secreção de melatonina. Bom, olhando em maior detalhe, aqui eu quero mostrar um pouco com mais detalhes. Isso aqui é um resumo da nossa retina.

Nós temos as células receptoras aqui, os bastonetes, os cones e nós temos células ganglionares que se projetam lá pelas vias ganglionares. Existem basicamente 2 tipos de células ganglionares: aquelas relacionadas à formação de imagem que nós enxergamos, os objetos do ambiente e células ganglionares que não estão relacionadas à formação de imagem. São células ganglionares relacionadas, por exemplo, à excitação lá do núcleo supraquiasmático e relacionadas com a secreção de melatonina pela pineal.

São células ganglionares não relacionadas à formação de imagem, são células ganglionares que também estão relacionadas lá no reflexo pupilar. Todos vocês provavelmente sabem, quando a gente coloca a luz no olho, a pupila se fecha. Esse reflexo pupilar é coordenado, tem seu início, na verdade, através dessas células ganglionares que são chamadas intrinsecamente fotossensíveis, porque elas, dentro dela tem aquela melanopsina, essas células ganglionares contêm melanopsina, e quando a luz incide sobre elas, elas despolarizam.

despolarizam. Ou seja, essas funções relacionadas, por exemplo, à glândula pineal, ao reflexo pupilar não dependem. .

. não dependem totalmente. São afetadas, mas não dependem dos receptores relacionados com a formação da imagem.

Deve-se ressaltar assim, a título de informação, o número dessas células ganglionares lá, intrinsecamente fotossensíveis. É pequeno o número, é pequeno. É em torno de 2% a 5%, do total de células ganglionares, estão relacionadas a essa função lá da secreção de melatonina ou do reflexo pupilar.

Então, essas células que produzem a melanopsina, elas expressam essa proteína da membrana. Esse aqui é um gráfico interessante mostrando. .

. isso aqui também é fisiológico, está relacionado àquela questão da redução da quantidade total de sono que nós temos com o passar da idade. A secreção de melatonina lá pela pineal tem essa, apresenta essa curva aqui no eixo vertical, é a quantidade plasmática de melatonina e aqui no eixo horizontal nós temos a idade em anos.

Então a melatonina diminui com o passar da idade e chega a valores muito baixos, assim lá pelos 60, 70 anos reduz bastante. É possível, é uma das causas da. .

. redução de sono que uma pessoa mais velha tem. Volta a enfatizar: isso aqui não é um distúrbio do sono, isso aqui todos nós temos ou teremos ainda no futuro, uma redução da secreção de melatonina.

Esse é um outro aspecto também de reconhecimento mais recente, mostrando aqui do outro lado. Lá no slide anterior, eu estava vendo a melatonina que é produzida pela pineal. Agora eu estou olhando as células ganglionares, aquelas que produzem melanopsina, que estão lá na retina.

Então, essa aqui é uma célula ganglionar produtora de melanopsina de uma criança de 10 anos e essa aqui é uma célula ganglionar produtora de melanopsina de uma pessoa de 81 anos de idade. Então o que se observa aqui, assim, a imagem, é a redução com o passar da idade, a redução da arborização dendrítica. Ou seja, redução do número e da complexidade da arborização dendrítica.

Deve-se dizer que é nesses dendritos aqui que está. . .

aquele foto-pigmento chamado melanopsina. Portanto, isso aqui é uma outra causa sim, da redução ou uma outra possível causa da redução da melatonina. Ou seja, a redução ali do mecanismo, do passo inicial.

O passo inicial para a secreção de melatonina é a despolarização dessas células ganglionares que contêm melanopsina. Como resumo do que nós estamos analisando, a melatonina é um hormônio, é uma endolamina sintetizada a partir do triptofano. O que eu quero caracterizar aqui é uma endolamina que é uma substância que passa barreiras celulares facilmente, então atravessa, entra na circulação sanguínea e depois ela volta, ela pode entrar facilmente no nosso sistema nervoso central.

Tanto é que pessoas tomam comprimidos com melatonina, então essa melatonina entra lá na nossa circulação sanguínea e chegando no cérebro. Ela passa facilmente as barreiras celulares do nosso organismo. Bom, essa melatonina é um hormônio secretado pela glândula pineal pela ausência da luz.

Isso não pode ser esquecido. Luz inibe a secreção de melatonina, qualquer luz, especialmente em algumas faixas, por exemplo, do azul. A luz despolariza, a luz despolariza as células ganglionares da retina intrinsecamente fotossensíveis.

Abrevia-se dessa forma. Células ganglionares da retina intrinsecamente fotossensíveis. E elas são fotossensíveis porque elas expressam essa melanopsina.

A melanopsina que é um foto-pigmento. A melanopsina é um foto-pigmento do ponto de vista químico, é uma proteína da família das opsinas, assim como a rodopsina lá nos cones e bastonetes, ou mais especificamente nos bastonetes. É uma proteína sintetizada lá por aquelas células ganglionares.

O núcleo supraquiasmático é o principal relógio biológico do nosso organismo. Ele é estimulado por essas células ganglionares que produzem melanopsina, ele é estimulado. Mas a resultante final que nós vamos ter lá na pineal é a inibição da pineal, ou seja, a luz inibe a secreção da melatonina pela pineal.

É necessário eu reduzir a luz, é necessário a escuridão para que a melatonina seja a secretada. Ou seja, nós temos que reduzir a ação da luz sobre essas células intrinsecamente fotossensíveis que contenham melanopsina lá na nossa rede. Era isso que eu gostaria de conversar, muito obrigado pela atenção!