Segunda-feira, 07 Março 2011 15: 46

Receptores cutâneos

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A sensibilidade cutânea compartilha os principais elementos de todos os sentidos básicos. Propriedades do mundo externo, como cor, som ou vibração, são recebidas por terminações de células nervosas especializadas chamadas receptores sensoriais, que convertem dados externos em impulsos nervosos. Esses sinais são então transmitidos ao sistema nervoso central, onde se tornam a base para a interpretação do mundo ao nosso redor.

É útil reconhecer três pontos essenciais sobre esses processos. Primeiro, a energia e as mudanças nos níveis de energia podem ser percebidas apenas por um órgão sensorial capaz de detectar o tipo específico de energia em questão. (É por isso que microondas, raios x e luz ultravioleta são todos perigosos; não estamos equipados para detectá-los, de modo que mesmo em níveis letais eles não são percebidos.) Em segundo lugar, nossas percepções são necessariamente sombras imperfeitas da realidade, como nosso centro sistema nervoso limita-se a reconstruir uma imagem incompleta a partir dos sinais transmitidos por seus receptores sensoriais. Em terceiro lugar, nossos sistemas sensoriais nos fornecem informações mais precisas sobre mudanças em nosso ambiente do que sobre condições estáticas. Estamos bem equipados com receptores sensoriais sensíveis a luzes bruxuleantes, por exemplo, ou às pequenas flutuações de temperatura provocadas por uma leve brisa; estamos menos preparados para receber informações sobre uma temperatura estável, digamos, ou uma pressão constante na pele.

Tradicionalmente os sentidos da pele são divididos em duas categorias: cutâneo e profundo. Enquanto a sensibilidade profunda depende de receptores localizados em músculos, tendões, articulações e periósteo (membrana que envolve os ossos), a sensibilidade cutânea, de que estamos tratando aqui, lida com informações recebidas por receptores na pele: especificamente, as várias classes de receptores cutâneos que estão localizados na junção da derme com a epiderme ou próximo a ela.

Todos os nervos sensoriais que ligam os receptores cutâneos ao sistema nervoso central têm aproximadamente a mesma estrutura. O grande corpo da célula reside em um aglomerado de outros corpos de células nervosas, chamado de gânglio, localizado perto da medula espinhal e conectado a ela por um ramo estreito do tronco da célula, chamado de axônio. A maioria das células nervosas, ou neurônios, que se originam na medula espinhal envia axônios para ossos, músculos, articulações ou, no caso de sensibilidade cutânea, para a pele. Assim como um fio isolado, cada axônio é coberto ao longo de seu curso e em suas terminações com camadas protetoras de células conhecidas como células de Schwann. Essas células de Schwann produzem uma substância conhecida como mielina, que reveste o axônio como uma bainha. Em intervalos ao longo do caminho, há pequenas rupturas na mielina, conhecidas como nódulos de Ranvier. Finalmente, no final do axônio encontram-se os componentes especializados em receber e retransmitir informações sobre o ambiente externo: os receptores sensoriais (Mountcastle 1974).

As diferentes classes de receptores cutâneos, como todos os receptores sensoriais, são definidas de duas maneiras: por suas estruturas anatômicas e pelo tipo de sinais elétricos que enviam ao longo de suas fibras nervosas. Receptores distintamente estruturados são geralmente nomeados após seus descobridores. As relativamente poucas classes de receptores sensoriais encontrados na pele podem ser divididas em três categorias principais: mecanorreceptores, receptores térmicos e nociceptores.

Todos esses receptores podem transmitir informações sobre um determinado estímulo somente depois de primeiro codificá-lo em um tipo de linguagem neural eletroquímica. Esses códigos neurais usam frequências e padrões variados de impulsos nervosos que os cientistas apenas começaram a decifrar. De fato, um ramo importante da pesquisa neurofisiológica é inteiramente dedicado ao estudo dos receptores sensoriais e das formas pelas quais eles traduzem os estados de energia do ambiente em códigos neurais. Uma vez que os códigos são gerados, eles são transmitidos centralmente ao longo das fibras aferentes, as células nervosas que servem aos receptores transmitindo os sinais ao sistema nervoso central.

As mensagens produzidas pelos receptores podem ser subdivididas com base na resposta dada a uma estimulação contínua e invariável: os receptores de adaptação lenta enviam impulsos eletroquímicos ao sistema nervoso central durante um estímulo constante, enquanto os receptores de adaptação rápida reduzem gradualmente suas descargas em a presença de um estímulo constante até atingirem um nível basal baixo ou cessarem totalmente, deixando assim de informar o sistema nervoso central sobre a presença contínua do estímulo.

As sensações distintamente diferentes de dor, calor, frio, pressão e vibração são, portanto, produzidas pela atividade em classes distintas de receptores sensoriais e suas fibras nervosas associadas. Os termos “flutter” e “vibração”, por exemplo, são usados ​​para distinguir duas sensações vibratórias ligeiramente diferentes codificadas por duas classes diferentes de receptores sensíveis à vibração (Mountcastle et al. 1967). As três categorias importantes de sensação de dor conhecidas como dor em pontada, dor em queimação e dor dolorosa foram associadas a uma classe distinta de fibras aferentes nociceptivas. Isso não quer dizer, entretanto, que uma sensação específica envolve necessariamente apenas uma classe de receptores; mais de uma classe de receptores pode contribuir para uma determinada sensação e, de fato, as sensações podem diferir dependendo da contribuição relativa de diferentes classes de receptores (Sinclair 1981).

O resumo anterior baseia-se na hipótese da especificidade da função sensorial cutânea, formulada pela primeira vez por um médico alemão chamado Von Frey em 1906. Embora pelo menos duas outras teorias de igual ou talvez maior popularidade tenham sido propostas durante o século passado, a hipótese de Von Frey agora tem sido fortemente apoiada por evidências factuais.

Receptores que respondem à pressão constante da pele

Na mão, fibras mielinizadas relativamente grandes (5 a 15 mm de diâmetro) emergem de uma rede nervosa subcutânea chamada plexo nervoso subpapilar e terminam em um feixe de terminais nervosos na junção da derme e epiderme (figura 1). Na pele pilosa, essas terminações nervosas culminam em estruturas de superfície visíveis conhecidas como cúpulas de toque; na pele glabra ou sem pelos, as terminações nervosas são encontradas na base das cristas da pele (como aquelas que formam as impressões digitais). Lá, na cúpula de toque, cada ponta de fibra nervosa, ou neurite, é envolvida por uma célula epitelial especializada conhecida como célula de Merkel (ver figuras 2 e 3).

Figura 1. Uma ilustração esquemática de uma seção transversal da pele

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Figura 2. A cúpula de toque em cada região elevada da pele contém de 30 a 70 células de Merkel.

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Figura 3. Em maior aumento disponível com o microscópio eletrônico, a célula de Merkel, uma célula epitelial especializada, é vista aderida à membrana basal que separa a epiderme da derme.

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O complexo de neuritos da célula de Merkel transforma a energia mecânica em impulsos nervosos. Embora pouco se saiba sobre o papel da célula ou sobre seu mecanismo de transdução, ela foi identificada como um receptor de adaptação lenta. Isso significa que a pressão em uma cúpula de toque contendo células de Merkel faz com que os receptores produzam impulsos nervosos durante o estímulo. Esses impulsos aumentam em frequência proporcionalmente à intensidade do estímulo, informando assim o cérebro da duração e magnitude da pressão na pele.

Como a célula de Merkel, um segundo receptor de adaptação lenta também serve à pele, sinalizando a magnitude e a duração das pressões constantes da pele. Visível apenas através de um microscópio, este receptor, conhecido como receptor Ruffini, consiste em um grupo de neuritos que emergem de uma fibra mielinizada e encapsulados por células do tecido conjuntivo. Dentro da estrutura da cápsula estão fibras que aparentemente transmitem distorções locais da pele para os neuritos, que por sua vez produzem as mensagens enviadas ao longo da rodovia neural para o sistema nervoso central. A pressão na pele causa uma descarga contínua de impulsos nervosos; assim como na célula de Merkel, a frequência dos impulsos nervosos é proporcional à intensidade do estímulo.

Apesar de suas semelhanças, há uma diferença notável entre as células de Merkel e os receptores de Ruffini. Enquanto a sensação resulta quando os receptores Ruffini são estimulados, a estimulação das cúpulas de toque que abrigam as células de Merkel não produz sensação consciente; a cúpula de toque é, portanto, um receptor misterioso, pois seu papel real na função neural permanece desconhecido. Acredita-se que os receptores de Ruffini sejam os únicos receptores capazes de fornecer os sinais neurais necessários para a experiência sensorial de pressão ou toque constante. Além disso, foi demonstrado que os receptores Ruffini de adaptação lenta são responsáveis ​​pela capacidade dos humanos de classificar a pressão cutânea em uma escala de intensidade.

Receptores que respondem à vibração e ao movimento da pele

Em contraste com os mecanorreceptores de adaptação lenta, os receptores de adaptação rápida permanecem silenciosos durante a indentação sustentada da pele. Eles são, no entanto, adequados para sinalizar vibração e movimento da pele. Duas categorias gerais são observadas: aquelas em pele pilosa, que estão associadas a pelos individuais; e aquelas que formam terminações corpusculares na pele glabra ou sem pelos.

Receptores servindo cabelos

Um fio de cabelo típico é envolto por uma rede de terminais nervosos que se ramificam de cinco a nove grandes axônios mielinizados (figura 4). Nos primatas, esses terminais se enquadram em três categorias: terminações lanceoladas, terminais fusiformes e terminações papilares. Todos os três estão se adaptando rapidamente, de modo que uma deflexão constante do cabelo causa impulsos nervosos apenas enquanto ocorre o movimento. Assim, esses receptores são extremamente sensíveis a estímulos móveis ou vibratórios, mas fornecem pouca ou nenhuma informação sobre pressão ou toque constante.

Figura 4. Os fios de cabelo são uma plataforma para terminais nervosos que detectam movimentos.

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As terminações lanceoladas surgem de uma fibra fortemente mielinizada que forma uma rede ao redor do cabelo. Os neuritos terminais perdem sua cobertura usual de células de Schwann e abrem caminho entre as células na base do cabelo.

Terminais fusiformes são formados por terminais axônicos circundados por células de Schwann. Os terminais sobem até a haste capilar inclinada e terminam em um aglomerado semicircular logo abaixo de uma glândula sebácea ou produtora de óleo. As terminações papilares diferem dos terminais fusiformes porque, em vez de terminar na haste do cabelo, terminam como terminações nervosas livres ao redor do orifício do cabelo.

Existem, presumivelmente, diferenças funcionais entre os tipos de receptores encontrados nos cabelos. Isso pode ser inferido em parte por diferenças estruturais na forma como os nervos terminam na haste capilar e em parte por diferenças no diâmetro dos axônios, já que axônios de diferentes diâmetros se conectam a diferentes regiões centrais de retransmissão. Ainda assim, as funções dos receptores na pele pilosa continuam sendo uma área de estudo.

 

 

 

 

 

 

Receptores na pele glabra

A correlação da estrutura anatômica de um receptor com os sinais neurais que ele gera é mais pronunciada em receptores grandes e facilmente manipuláveis ​​com terminações corpusculares ou encapsuladas. Particularmente bem compreendidos são os corpúsculos de Pacininan e de Meissner, que, como as terminações nervosas dos cabelos discutidas acima, transmitem sensações de vibração.

O corpúsculo de Pacini é grande o suficiente para ser visto a olho nu, facilitando a ligação do receptor com uma resposta neural específica. Localizada na derme, geralmente ao redor de tendões ou articulações, é uma estrutura em forma de cebola, medindo 0.5 × 1.0 mm. É servida por uma das maiores fibras aferentes do corpo, com um diâmetro de 8 a 13 μm e conduzindo de 50 a 80 metros por segundo. Sua anatomia, bem estudada por microscopia de luz e eletrônica, é bem conhecida.

O componente principal do corpúsculo é um núcleo externo formado de material celular que envolve espaços cheios de líquido. O próprio núcleo externo é então circundado por uma cápsula que é penetrada por um canal central e uma rede capilar. Passando pelo canal está uma única fibra nervosa mielinizada de 7 a 11 mm de diâmetro, que se torna um longo terminal nervoso não mielinizado que penetra profundamente no centro do corpúsculo. O axônio terminal é elíptico, com processos ramificados.

O corpúsculo de Pacini é um receptor de adaptação rápida. Quando submetido a uma pressão sustentada, produz um impulso apenas no início e no final do estímulo. Ele responde a vibrações de alta frequência (80 a 400 Hz) e é mais sensível a vibrações em torno de 250 Hz. Freqüentemente, esses receptores respondem a vibrações transmitidas ao longo dos ossos e tendões e, devido à sua extrema sensibilidade, podem ser ativados por apenas um sopro de ar na mão (Martin 1985).

Além do corpúsculo de Pacini, existe outro receptor de rápida adaptação na pele glabra. A maioria dos pesquisadores acredita que seja o corpúsculo de Meissner, localizado nas papilas dérmicas da pele. Responsivo a vibrações de baixa frequência de 2 a 40 Hz, esse receptor consiste nos ramos terminais de uma fibra nervosa mielinizada de tamanho médio envolta em uma ou várias camadas do que parecem ser células de Schwann modificadas, chamadas células laminares. Os neuritos do receptor e as células laminares podem se conectar a uma célula basal na epiderme (figura 5).

Figura 5. O corpúsculo de Meissner é um receptor sensorial frouxamente encapsulado nas papilas dérmicas da pele glabra.

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Se o corpúsculo de Meissner for seletivamente inativado pela injeção de um anestésico local através da pele, a sensação de vibração ou vibração de baixa frequência é perdida. Isso sugere que complementa funcionalmente a capacidade de alta frequência dos corpúsculos de Pacini. Juntos, esses dois receptores fornecem sinais neurais suficientes para explicar a sensibilidade humana a uma gama completa de vibrações (Mountcastle et al. 1967).

 

 

 

 

 

 

 

 

Receptores cutâneos associados a terminações nervosas livres

Muitas fibras mielinizadas e não mielinizadas ainda não identificáveis ​​são encontradas na derme. Um grande número está apenas de passagem, a caminho da pele, músculos ou periósteo, enquanto outros (tanto mielinizados quanto não mielinizados) parecem terminar na derme. Com algumas exceções, como o corpúsculo de Pacini, a maioria das fibras na derme parece terminar de forma mal definida ou simplesmente como terminações nervosas livres.

Embora mais estudos anatômicos sejam necessários para diferenciar essas terminações mal definidas, a pesquisa fisiológica mostrou claramente que essas fibras codificam uma variedade de eventos ambientais. Por exemplo, as terminações nervosas livres encontradas na junção entre a derme e a epiderme são responsáveis ​​por codificar os estímulos ambientais que serão interpretados como frio, calor, calor, dor, coceira e cócegas. Ainda não se sabe quais dessas diferentes classes de pequenas fibras transmitem sensações particulares.

A aparente semelhança anatômica dessas terminações nervosas livres provavelmente se deve às limitações de nossas técnicas investigativas, uma vez que as diferenças estruturais entre as terminações nervosas livres estão lentamente sendo reveladas. Por exemplo, na pele glabra, dois modos terminais diferentes de terminações nervosas livres foram distinguidos: um padrão curto e espesso e um padrão longo e fino. Estudos de pele pilosa humana demonstraram terminações nervosas histoquimicamente reconhecíveis que terminam na junção derme-epidérmica: as terminações penicilada e papilar. As primeiras surgem de fibras não mielinizadas e formam uma rede de terminações; em contraste, os últimos surgem de fibras mielinizadas e terminam ao redor dos orifícios do cabelo, como mencionado anteriormente. Presumivelmente, essas disparidades estruturais correspondem a diferenças funcionais.

Embora ainda não seja possível atribuir funções específicas a entidades estruturais individuais, fica claro a partir de experimentos fisiológicos que existem categorias funcionalmente diferentes de terminações nervosas livres. Descobriu-se que uma pequena fibra mielinizada responde ao frio em humanos. Outra fibra não mielinizada servindo terminações nervosas livres responde ao calor. Não se sabe como uma classe de terminações nervosas livres pode responder seletivamente a uma queda na temperatura, enquanto um aumento na temperatura da pele pode provocar outra classe para sinalizar o calor. Estudos mostram que a ativação de uma pequena fibra com uma extremidade livre pode ser responsável por sensações de coceira ou cócegas, enquanto acredita-se que existam duas classes de pequenas fibras especificamente sensíveis a estímulos mecânicos nocivos e químicos nocivos ou térmicos, fornecendo a base neural para picadas e dor ardente (Keele 1964).

A correlação definitiva entre anatomia e resposta fisiológica aguarda o desenvolvimento de técnicas mais avançadas. Este é um dos principais obstáculos no tratamento de distúrbios como causalgia, parestesia e hiperpatia, que continuam a representar um dilema para o médico.

Lesão de nervo periférico

A função neural pode ser dividida em duas categorias: sensorial e motora. A lesão do nervo periférico, geralmente resultante do esmagamento ou corte de um nervo, pode prejudicar a função ou ambas, dependendo dos tipos de fibras no nervo danificado. Certos aspectos da perda motora tendem a ser mal interpretados ou negligenciados, pois esses sinais não vão para os músculos, mas afetam o controle vascular autônomo, a regulação da temperatura, a natureza e a espessura da epiderme e a condição dos mecanorreceptores cutâneos. A perda de inervação motora não será discutida aqui, nem a perda de inervação afetando outros sentidos além daqueles responsáveis ​​pela sensação cutânea.

A perda da inervação sensorial da pele cria uma vulnerabilidade a novas lesões, pois deixa uma superfície anestésica incapaz de sinalizar estímulos potencialmente nocivos. Uma vez lesionadas, as superfícies cutâneas anestesiadas demoram a cicatrizar, talvez em parte devido à falta de inervação autonômica que normalmente regula fatores-chave como regulação da temperatura e nutrição celular.

Durante um período de várias semanas, os receptores sensoriais cutâneos desnervados começam a atrofiar, um processo que é fácil de observar em grandes receptores encapsulados, como os corpúsculos de Pacini e Meissner. Se a regeneração dos axônios puder ocorrer, a recuperação da função pode ocorrer, mas a qualidade da função recuperada dependerá da natureza da lesão original e da duração da desnervação (McKinnon e Dellon 1988).

A recuperação após o esmagamento de um nervo é mais rápida, muito mais completa e funcional do que a recuperação após a lesão de um nervo. Dois fatores explicam o prognóstico favorável para um esmagamento do nervo. Primeiro, mais axônios podem entrar novamente em contato com a pele do que após uma transecção; em segundo lugar, as conexões são guiadas de volta ao seu local original por células de Schwann e revestimentos conhecidos como membranas basais, os quais permanecem intactos em um nervo esmagado, ao passo que, após uma transecção nervosa, os nervos geralmente viajam para regiões incorretas da superfície da pele seguindo o caminho caminhos errados das células de Schwann. A última situação resulta no envio de informações espaciais distorcidas ao córtex somatossensorial do cérebro. Em ambos os casos, no entanto, os axônios em regeneração parecem capazes de encontrar o caminho de volta para a mesma classe de receptores sensoriais que serviam anteriormente.

A reinervação de um receptor cutâneo é um processo gradual. À medida que o axônio em crescimento atinge a superfície da pele, os campos receptivos são menores que o normal, enquanto o limiar é maior. Esses pontos receptivos se expandem com o tempo e gradualmente se fundem em campos maiores. A sensibilidade a estímulos mecânicos torna-se maior e muitas vezes se aproxima da sensibilidade dos receptores sensoriais normais dessa classe. Estudos usando os estímulos de toque constante, toque em movimento e vibração mostraram que as modalidades sensoriais atribuídas a diferentes tipos de receptores retornam às áreas anestésicas em taxas diferentes.

Observada ao microscópio, a pele glabra desnervada é vista como mais fina do que o normal, com cristas epidérmicas achatadas e menos camadas de células. Isso confirma que os nervos têm uma influência trófica ou nutricional na pele. Logo após o retorno da inervação, as cristas dérmicas tornam-se mais desenvolvidas, a epiderme torna-se mais espessa e os axônios podem ser encontrados penetrando na membrana basal. À medida que o axônio retorna ao corpúsculo de Meissner, o corpúsculo começa a aumentar de tamanho e a estrutura atrófica anteriormente achatada retorna à sua forma original. Se a desnervação for de longa duração, um novo corpúsculo pode se formar adjacente ao esqueleto atrófico original, que permanece desnervado (Dellon 1981).

Como pode ser visto, uma compreensão das consequências da lesão do nervo periférico requer conhecimento da função normal, bem como os graus de recuperação funcional. Embora esta informação esteja disponível para certas células nervosas, outras requerem uma investigação mais aprofundada, deixando uma série de áreas obscuras em nossa compreensão do papel dos nervos cutâneos na saúde e na doença.

 

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