Disfunção eléctrica do cérebro pode originar a depressão

Uma disfunção eléctrica do cérebro pode ser a causa da depressão, segundo um estudo que pode vir a trazer novos tratamentos para esta doença ainda muito complexa.

Efectuando experiências em ratos, os investigadores norte-americanos da Faculdade de Medicina da Universidade Stanford, na Califórnia, descobriram um princípio que pode permitir explicar como é que as múltiplas causas e tratamentos da depressão convergem.

Graças a uma nova tecnologia para obter imagens do cérebro, os investigadores aperceberam-se que os diferentes mecanismos da depressão e dos seus tratamentos acabavam por passar por um único circuito eléctrico.

As modificações na maneira pela qual os impulsos eléctricos circulam no circuito parecem ser a causa dos estados depressivos, segundo os autores do estudo publicado na Science Express, a versão on-line da Revista Science, de hoje.

«Penso que esta descoberta nos vai ajudar a compreender porque é que há um tão grande número de causas e tratamentos para a depressão», afirma Karl Deisseroth, professor de bio-engenharia e de psiquiatria na Universidade Stanford, e principal autor deste estudo.

«Estes resultados deverão permitir-nos também saber como é que a depressão, um conceito difícil de perceber, pode ter uma causa concreta e quantificável», acrescentou.

Os investigadores efectuaram experiências em ratos nos quais tinham induzido um estado depressivo.

Apesar destes animais não conseguirem reproduzir toda a complexidade da depressão humana, demonstraram sintomas semelhantes e reagiram positivamente aos mesmos antidepressivos utilizados para curar os humanos.

Nos ratos deprimidos, os cientistas descobriram uma alteração do fluxo de actividade eléctrica no cérebro que pode ser corrigida recorrendo a antidepressivos.


Diário Digital / Lusa
07-07-2007

Superfícies respiratorias

Tegumento (Revestimento externo dos animais)- Animais sem sistema circulatório efectuam as trocas gasosas através da superfície corporal (tegumento). Na hidra, as únicas duas camadas de células contactam com a água, e a planária possui forma achatada para facilitar o contacto de todas as células com o meio externo. O aparecimento do sistema circulatório veio aumentar a eficiência das trocas gasosas através do tegumento.

Trocas gasosas através da superfície corporal (tegumento)- Nas minhocas, bem como em muitos seres aquáticos e alguns terrestres simples, as trocas gasosas ocorrem através do revestimento da superfície do corpo - tegumento - por difusão indirecta. Os gases respiratórios passam através da pele para um fluido circulante, que se movimenta num sistema circulatório, que irriga todo o organismo, chegando dessse modo ao nível celular. O sistema circulatório encontra-se muito próximo da pele, húmida graças a glândulas produtoras de muco.

Sistema de traqueias - Designação do sistema respiratório dos Insectos e outros Artrópodes constituído por uma rede de traqueias que são tubos por onde circula o ar, e que se ramificam em canais cada vez mais finos ao longo do corpo do animal. O ar entra nas traqueias por aberturas situadas na superfície do corpo que podem estar permanentemente abertas ou possuir válvulas.

Trocas gasosas através das traqueias- Apesar de em ambientes terrestres a concentração de O₂ ser muito superior, tem que existir uma superfície húmida para que os gases se possam dissolver e ocorrer a difusão. Daí a necessidade de superfícies respiratórias invaginadas no interior do corpo para reduzir as perdas de água por evaporação. As traqueias mantêm-se abertas pois possuem uma parede quitinizada. As trocas gasosas ocorrem por difusão directa do epitélio das traquíolas para as células, pois o sistema circulatório dos insectos não transporta os gases respiratórios.

Superfícies respiratórias

Brânquias - Órgãos da respiração aquática, também denominados guelras.

Os órgãos respiratórios típicos dos animais aquáticos são as brânquias (protegidas pelo opérculo nos peixes ósseos). A hematose branquial atinge a sua maior eficácia nos vertebrados aquáticos. Em muitos peixes, as brânquias estão situadas em duas câmaras branquiais localizadas de um e do outro lado da cabeça.

Constituição das brânquias: lamelas - dilatações dos filamentos branquiais que contêm os capilares; filamentos branquiais (duplos) inseridos nos arcos branquiais.

Trocas gasosas através das brânquias- A água entra pela boca, passa pelas brânquias e é expulsa pela fenda opercular.

Mecanismo de contracorrente- O sangue flui no sentido contrário ao da água de modo a aumentar a eficiência da hematose branquial. Este mecanismo é muito importante pois a quantidade de O₂ dissolvido na água é muito inferior à que existe na atmosfera. À medida que o sangue flui através dos capilares vai ficando cada vez mais rico em O₂ e, dado que a água circula em sentido contrário, vai contactando com água sucessivamente mais rica em O₂. O gradiente de concentração mantém-se elevado, o que facilita a hematose, por difusão.

Os vertebrados terrestres possuem como órgãos de hematose os pulmões, onde ocorre uma difusão indirecta. Os pulmões dos vertebrados são uma rede mais ou menos complexa de tubos e sacos que varia com a espécie. Os mais complexos são os dos mamíferos.

Pulmão - Órgão respiratório (que absorve directamente o oxigénio livre da atmosfera) onde se realiza activamente a hematose, e que, nos vertebrados superiores, incluindo o homem, é um órgão par, esponjoso e elástico, situado na cavidade torácica.

Trocas gasosas através dos pulmões- Os pulmões são as superfícies respiratórias invaginadas no interior do corpo mais evoluídas que existem. Todos os vertebrados possuem pulmões.

Pulmões com diferentes graus de complexidade- A tendência evolutiva que aponta no sentido de um aumento da superfície do epitélio respiratório. Aves e mamíferos possuem os aparelhos respiratórios mais complexos, seguidos dos répteis e, por fim, dos anfíbios.

As aves têm um metabolismo muito elevado, necessitando de elevadas quantidades de O₂. Possuem sacos aéreos (reservas de ar), melhorando a eficácia da ventilação (o ar circula num só sentido e, tal como nas brânquias, contrariamente ao sentido do sangue, o que aumenta a eficiência da hematose). Nos mamíferos, ao contrário das aves, o ar circula em 2 sentidos opostos.

Trocas Gasosas nas Plantas

As plantas realizam uma série funções metabólicas, como a respiração, a fotossíntese e a transpiração, indispensáveis à sua sobrevivência. Estas funções estão associadas a trocas gasosas, que, nos órgãos aéreos, são reguladas, principalmente, através dos estomas.

Ainda não são bem conhecidos os mecanismos de abertura e fecho dos estomas, mas sabe-se que estão relacionados com alterações de turgescência das células estomáticas. Esta variação depende de vários factores, como, por exemplo, concentração de iões, intensidade luminosa, concentração em CO₂ e pH.

Processos Catabólicos

As leveduras degradam moléculas como a glicose, libertando-se energia, sendo uma parte mobilizada na produção de ATP e outra que se dissipa sob a forma de calor. Esta mobilização de energia de compostos orgãnicos pode ser efectuada em meio anaeróbio por fermentação ou em meio aeróbio por respiração aeróbia. Através da fermentação, a degradação da glicose origina álcool etílico ou etanol (composto orgânico ainda muito rico em energia) e dióxido de carbono. Através da respiração aeróbia, a degradação da glicose é praticamente completa, originando-se dióxido de carbono e água, moléculas simples pobres em energia. A respiração aeróbia proporciona mais energia às leveduras do que a fermentação, levando à síntese de mais moléculas de ATP.

Cadeia transportadora de electrões e fosforilação oxidativa

As moléculas de NADH e FADH2, formadas durante as etapas anteriores da respiração , transportam electrões,que vão, agora, percorrer uma série de proteínas.
Estas proteínas aceptoras de electrões constituem a cadeia transportadora de electrões ou cadeia respiratória e encontram-se ordenadas na membrana interna das mitocôndrias, de acordo com a sua afinidade para os electrões.
Considera a figura e responde.

Ciclo de Krebs

O Ciclo de Krebs ou ciclo do ácido cítrico é um conjunto de reacções (que ocorrem na matriz da mitocôndria) que conduz à oxidação completa da glicose, mediado por um conjunto de enzimas de onde se destacam as descarboxilases e as desidrogenases.

Fermentações

A fermentação é um dos processos catabólicos que ocorre na ausência de oxigénio. Existem vários tipos de fermentação mas só vamos considerar a fermentação alcoólica, que pode ocorrer nas leveduras e a fermentação láctica, efectuada, por exemplo pelos bacilos lácteos. Figura

1- A redução do ácido pirúvico (piruvato), em condições de anaerobiose, faz-se pela acção do NADH, formado durante a glicólise, e pode conduzir à formação de diferentes produtos. Dada a sua relevância económica e frequência de ocorrência, destacam-se a fermentação alcoólica e a fermentação láctica, que se representam a seguir.

Fermentação alcoólica - Na fermentação alcoólica, devido a processos de descarboxilação do ácido pirúvico, obtêm-se, como metabólitos finais, dióxido de carbono e etanol, uma molécula de álcool. O rendimento energético da fermentação alcoólica é de duas moléculas de ATP produzidas durante a glicólise.

Fermentação láctica - Na fermentação láctica, o ácido pirúvico é reduzido, obtendo-se ácido láctico. O rendimento energético da fermentação láctica é de duas moléculas de ATP produzidas durante a glicólise.

Transporte nos vertebrados

Os vertebrados possuem um sistema de transporte fechado, também designado sistema cardiovascular, sendo o sangue impulsionado pelo coração através de um sistema contínuo de vasos sanguíneos.

A circulação pode ser:

- Simples
- Dupla incompleta
- Dupla completa

Coração - Órgão vital do corpo humano, muscular, que bombeia o sangue permitindo a sua circulação pelo resto do corpo, através das veias e das artérias. Órgão muscular, de forma cónica ou de pirâmide triangular, castanho-avermelhado, com cavidades, protegido e envolvido pelo pericárdio - está dividido em duas partes por um septo estanque. Cada uma das partes é constituída por uma aurícula e um ventrículo. Na metade direita circula sangue venoso e na metade esquerda sangue arterial. As aurículas comunicam com os ventrículos por meio de válvulas: aurículo-ventricular, mitral ou bicúspide do lado esquerdo e tricúspide do lado direito. Ao coração estão ligadas as artérias e as veias. Órgão impulsor da linfa nalguns animais.

Sistema de transporte aberto

Os animais mais complexos podem apresentar dois tipos de sistemas de transporte: sistema de transporte aberto e sistema de transporte fechado.

Sistema de transporte aberto - Tipo de sistema em que os líquidos circulatórios não se encontram sempre dentro de vasos ou órgãos. O sangue abandona os vasos sanguíneos e passa para lacunas, banhando directamente as células. O sangue flui mais lentamente que num sistema circulatório fechado e, portanto, é menos eficiente.
Sistema de transporte fechado - É um sistema circulatório característico de todos os Vertebrados em que o líquido circulante se encontra sempre dentro de vasos ou órgãos. Nos Anelídeos, como a minhoca, o sistema circulatório é fechado. O sistema circulatório fechado é mais eficiente, pois o sangue flúi mais rapidamente que num sistema circulatório aberto.

Transporte nos Animais

Tal como acontece com as plantas, os animais também necessitam de efectuar trocas com o meio exterior , nomeadamente, de receber oxigénio e nutrientes e eliminar dióxido de carbono e outros materiais decorrentes do processo metabólico. Assim, em todos os animais, as células estão rodeadas por um fluido intersticial, com o qual estabelecem as trocas de materiais. À medida que os animais se tornam mais complexos, os seus sistemas de transporte tornam-se mais especializados.

O sistema de transporte deverá:
· garantir a rápida chegada de nutrientes e oxigénio às células e eliminar dióxido de carbono e outros produtos resultantes do metabolismo;
· assegurar a distribuição de calor metabólico no organismo, a defesa do organismo contra substâncias estranhas e o transporte de hormonas.

Marcello Malpighi

O movimento xilémico garante o transporte de água e sais minerais até às folhas, para aí se produzirem substâncias orgânicas, pelo processo fotossintético. No entanto, como a fotossíntese não ocorre em todas as células, as substâncias produzidas nas folhas têm que ser transportadas para as restantes células da planta.
Grande parte dos dados relativos ao movimento descendente de seiva elaborada foram obtidos a partir de experiências em que se removeu um anel estreito dos tecidos exteriores ao xilema.

No século XVII, Marcello Malpighi removeu um anel do caule de uma planta, o que levou a um aumento de volume da zona situada imediatamente acima do corte.

Hipótese de fluxo de massa - Modelo que explica a deslocação da seiva nos vasos condutores, proposto por Ernst Münch em 1927. De acordo com esta hipótese, a sacarose desloca-se através dos vasos crivosos desde as fontes de produção, folhas e órgãos de reserva, no período da utilização das reservas, até aos locais de utilização que são os tecidos ou órgãos em formação ou crescimento, e os órgãos de reserva durante a fase de acumulação de reservas.
Translocação - Movimento de minerais e outros compostos químicos no interior da planta. Ocorrem dois processos básicos. O primeiro consiste na absorção de minerais solúveis do solo e no seu transporte através da raiz, para depois serem conduzidos a outros órgãos por vasos condutores de água. O segundo consiste no transporte das substâncias orgânicas sintetizadas nas folhas a outros órgãos, especialmente àqueles situados em zonas de crescimento.

Hipótese do fluxo de massa:
1- A glicose elaborada nos órgãos fotossintéticos é convertida em sacarose.
2- A sacarose passa para o floema por transporte activo.
3- O aumento da concentração de sacarose nas células dos tubos crivosos provoca uma entrada de água nestas células, que ficam túrgidas.
4- A pressão de turgescência (pressão que o conteúdo de uma célula exerce sobre a parede celular quando a célula fica túrgida) faz com que a solução atravesse as placas crivosas.
5- Há, assim, um movimento das regiões de alta pressão para as regiões de baixa pressão.
6- A sacarose é retirada do floema para os locais de consumo ou de reserva por transporte activo (onde é convertida em glicose que pode ser utilizada na respiração ou polimerizar-se em amido, que fica em reserva).
7- O aumento da concentração de sacarose nas células envolventes provoca uma saída de água dos tubos crivosos, diminuindo a pressão de turgescência.

Tensão-coesão-adesão

Hipótese da tensão-coesão-adesão - A ascensão da seiva xilémica é explicada pela dinâmica criada por dois fenómenos relacionados: a transpiração estomática a nível foliar e a absorção radicular.A energia solar é a principal responsável pela transpiração, pondo em movimento ascendente a coluna de água e solutos. Na ascensão da seiva xilémica intervêm vários fenómenos sequenciais:

- perda de água por transpiração, ao nível das folhas (1), cria um défice de água, o que origina uma força de tensão que se transmite até ao xilema e a partir deste às células da raiz e à solução do solo, o que determina a absorção de água na raiz (3);
- as moléculas de água unem-se por pontes de hidrogénio, devido a forças de coesão, o que vai facilitar sua ascensão em coluna (2);
- as moléculas de água também estabelecem ligações com as paredes dos vasos xilémicos, por acção de forças adesão que vão facilitar, também, a ascensão em coluna da água (2);
- a água ascende sob a forma de uma coluna contínua.

teoria pressão radicular

A teoria da pressão radicular caracteriza-se pelo desenvolvimento de uma pressão positiva no xilema, na região das raízes, que serve para impulsionar a seiva bruta para cima.

Pressão radicular - Tipo de pressão que permite que a água absorvida pela raiz se desloque até à extremidade superior da planta. Admite-se que esta pressão tanto é devida à osmose, desde o solo até ao interior da raiz, como a um transporte activo em consequência dos sais do xilema que possibilita um gradiente de concentração que permite o movimento da água.

Teoria da pressão radicular:
- A contínua acumulação de iões nas células da raiz tem como consequência a entrada de água para a raiz da planta por osmose.
- As forças osmóticas geram uma pressão que poderá explicar a ascensão de água no xilema, em algumas situações.
- O efeito da pressão radicular pode ser observado quando se efectuam podas tardias em certas plantas, verificando-se a saída de água pela zona dos cortes, num processo conhecido por exsudação. Fotografia

- Quando a pressão radicular é muito elevada, a água é forçada a subir até às folhas, onde é libertada sob a forma líquida, num fenómeno designado por gutação

sintese

Na maioria das plantas, o movimento de água e de solutos faz-se através de sistemas de transporte especializados.
No xilema é transportada seiva bruta e no floema é transportada seiva elaborada.
Os estomas podem controlar a quantidade de água perdida por transpiração.
A abertura e fecho dos estomas dependem de alterações de turgescência das células-guarda.

Os estomas

A difusão de CO₂ para dentro das folhas (para que possa ocorrer fotossíntese) e a difusão de vapor de água para fora das folhas (processo da transpiração) é controlada através de estruturas que se localizam na epiderme da folha e que se denominam estomas.

Estoma - Aparelho especial, com orifício (ostíolo), que existe na epiderme de alguns órgãos verdes dos vegetais e que regula as trocas gasosas entre a planta e o meio externo.

Abertura do estoma: 1- Iões entram para as células-guarda por transporte activo. 2- Água das células circundantes entra para as células-guarda por osmose. 3- As células-guarda ficam túrgidas, devido ao aumento de volume, e a água exerce pressão sobre a parede celular (pressão de turgescência). 4- A região delgada da parede das células-guarda distende-se mais do que a zona mais espessa, o que provoca a abertura do ostíolo.

Localização dos sistemas de transporte

A raiz possui feixes condutores (de xilema e floema) simples e alternos, o caule e a folha possuem feixes condutores duplos e colaterais

As folhas

As folhas são órgãos especializados na realização da fotossíntese. Os feixes condutores são duplos (cada feixe tem xilema e floema) e colaterais (o xilema e o floema estão colocados lado a lado), com o xilema voltado para a página superior e o floema para a página inferior.

O transporte nas Plantas Vasculares

O sucesso evolutivo das plantas deve-se à sua adaptação ao meio terrestre, através de mudanças estruturais, verificando-se, ao longo do tempo, um aumento de complexidade e, consequentemente, de diversidade. Efectivamente, enquanto num meio aquático os organismos fotossintéticos encontram, dissolvidos na água, todos os materiais de que necessitam para a fotossíntese, no meio terrestre, a acessibilidade à água torna-se crítica, sendo necessário criar sistemas de transporte específicos. Figura - nervuras

O “aparecimento” de tecidos especializados de transporte foi de enorme importância na evolução das plantas terrestres, relacionando-se com o aparecimento e o sucesso de plantas de grande porte. Figura - plantas com flor

A maioria das plantas terrestres apresenta tecidos especializados no transporte - plantas vasculares.

O efeito do CO2 em excesso

Clima As árvores e as outras plantas ajudam a manter o planeta numa temperatura fresca, mas o aumento dos níveis de dióxido de carbono (CO2) na atmosfera poderão inverter o funcionamento deste sistema de ar condicionado natural, segundo os resultados de um estudo do Carnegie Institution for Science, dos Estados Unidos.

Os dados da equipa norte-americana mostram que em algumas regiões uma quarta parte do aumento da temperatura devido ao CO2 em excesso na atmosfera tem a ver com o impacto directo desse CO2 na vegetação. Os autores sublinham por isso a importância de incluir as plantas nos seus modelos de previsão climática.

As plantas produzem gotículas de água através de poros nas folhas, o que tem um efeito refrescante em si próprias e no ambiente em que se inserem. Quando os níveis de dióxido de carbono são altos, estes poros retraem-se e isso leva a que menos água seja libertada pela planta, permitindo o aumento da temperatura ambiente.