Chemoreceptor - Chemoreceptor

Um quimiorreceptor , também conhecido como quimiossensor , é uma célula receptora sensorial especializada que transduz uma substância química ( endógena ou induzida) para gerar um sinal biológico. Este sinal pode estar na forma de um potencial de ação , se o quimiorreceptor for um neurônio , ou na forma de um neurotransmissor que pode ativar uma fibra nervosa se o quimiorreceptor for uma célula especializada, como receptores gustativos ou um quimiorreceptor periférico interno , como os corpos carotídeos . Na fisiologia , um quimiorreceptor detecta mudanças no ambiente normal, como um aumento nos níveis sanguíneos de dióxido de carbono (hipercapnia) ou uma diminuição nos níveis sanguíneos de oxigênio (hipóxia), e transmite essa informação ao sistema nervoso central que envolve as respostas do corpo para restaurar a homeostase .

Quimiorreceptores vegetais

As plantas têm vários mecanismos para perceber o perigo em seu ambiente. As plantas são capazes de detectar patógenos e micróbios por meio de quinases receptoras de nível de superfície (PRK). Além disso, proteínas semelhantes a receptor (RLPs) contendo domínios de receptor de ligação de ligante capturam padrões moleculares associados a patógenos (PAMPS) e padrões moleculares associados a danos (DAMPS) que, consequentemente, inicia a imunidade inata da planta para uma resposta de defesa.

As quinases receptoras de plantas também são utilizadas para o crescimento e a indução hormonal, entre outros processos bioquímicos importantes. Essas reações são desencadeadas por uma série de vias de sinalização que são iniciadas por receptores de plantas quimicamente sensíveis. Os receptores de hormônios vegetais podem ser integrados em células vegetais ou situar-se fora da célula, a fim de facilitar a estrutura e composição química. Existem 5 categorias principais de hormônios que são exclusivos das plantas que, uma vez ligados ao receptor, desencadearão uma resposta nas células-alvo. Estes incluem auxina , ácido abscísico , giberelina , citocinina e etileno . Uma vez ligados, os hormônios podem induzir, inibir ou manter a função da resposta alvo.

Aulas

Existem duas classes principais de quimiorreceptores: direto e à distância.

  • Exemplos de quimiorreceptores de distância são:
    • neurônios receptores olfatórios no sistema olfatório : Olfato envolve a capacidade de detectar substâncias químicas no estado gasoso. Em vertebrados, o sistema olfatório detecta odores e feromônios na cavidade nasal. Dentro do sistema olfatório existem dois órgãos anatomicamente distintos: o epitélio olfatório principal (MOE) e o órgão vomeronasal (VNO). Inicialmente, pensou-se que o MOE é responsável pela detecção de odorantes, enquanto o VNO detecta feromônios. A visão atual, no entanto, é que ambos os sistemas podem detectar odorantes e feromônios. O olfato em invertebrados difere do olfato em vertebrados. Por exemplo, em insetos, sensilas olfativas estão presentes em suas antenas.
  • Exemplos de quimiorreceptores diretos incluem:
    • Receptores de sabor no sistema gustativo : A utilização primária de gustação como um tipo de quimiorecepção é para a detecção de tasteants. Compostos químicos aquosos entram em contato com quimiorreceptores na boca, como as papilas gustativas na língua, e desencadeiam respostas. Esses compostos químicos podem desencadear uma resposta apetitiva por nutrientes ou uma resposta defensiva contra toxinas, dependendo de quais receptores disparam. Peixes e crustáceos, que estão constantemente em meio aquoso, usam seu sistema gustativo para identificar certos produtos químicos na mistura para fins de localização e ingestão de alimentos.
    • Os insetos usam quimiorrecepção de contato para reconhecer certos produtos químicos, como hidrocarbonetos cuticulares e produtos químicos específicos para plantas hospedeiras. A quimiorrecepção de contato é mais comumente vista em insetos, mas também está envolvida no comportamento de acasalamento de alguns vertebrados. O quimiorreceptor de contato é específico para um tipo de produto químico.

Órgãos sensoriais

  • Olfato: em vertebrados terrestres, o olfato ocorre no nariz . Estímulos químicos voláteis entram no nariz e, eventualmente, alcançam o epitélio olfatório, que abriga as células quimiorreceptoras conhecidas como neurônios sensoriais olfatórios, freqüentemente chamados de OSNs. Embutidos no epitélio olfatório estão três tipos de células: células de suporte, células basais e OSNs. Embora todos os três tipos de células sejam essenciais para a função normal do epitélio, apenas OSN atuam como células receptoras, ou seja, respondendo aos produtos químicos e gerando um potencial de ação que viaja pelo nervo olfatório para chegar ao cérebro. Em insetos, as antenas atuam como quimiorreceptores de distância. Por exemplo, as antenas das mariposas são feitas de pêlos longos e finos que aumentam a área da superfície sensorial. Cada cabelo comprido da antena principal também tem sensilas menores que são usadas para o olfato volátil. Como as mariposas são animais principalmente noturnos, o desenvolvimento de um maior olfato as ajuda a navegar pela noite.
  • Gustação: em muitos vertebrados terrestres, a língua funciona como o principal órgão sensorial gustativo. Como um músculo localizado na boca, ele atua manipulando e discernindo a composição dos alimentos nos estágios iniciais da digestão. A língua é rica em vasculatura, permitindo que os quimiorreceptores localizados na superfície superior do órgão transmitam informações sensoriais ao cérebro. As glândulas salivares na boca permitem que as moléculas atinjam os quimiorreceptores em uma solução aquosa. Os quimiorreceptores da língua caem em duas superfamílias distintas de receptores acoplados à proteína G . GPCRs são proteínas intramembrana que se ligam a um ligante extracelular - neste caso, produtos químicos de alimentos - e iniciam uma gama diversificada de cascatas de sinalização que podem resultar em um registro de potencial de ação como entrada no cérebro de um organismo. Grandes quantidades de quimiorreceptores com domínios de ligação de ligantes discretos fornecem os cinco sabores básicos: azedo, salgado, amargo, doce e salgado . Os sabores salgado e ácido atuam diretamente através dos canais iônicos, o sabor doce e amargo atuam através dos receptores acoplados à proteína G e a sensação salgada é ativada pelo glutamato. Os quimiossensores gustativos não estão presentes apenas na língua, mas também em diferentes células do epitélio intestinal, onde eles comunicam a informação sensorial a vários sistemas efetores envolvidos na regulação do apetite, respostas imunológicas e motilidade gastrointestinal.
  • Quimiorrecepção de contato: a quimiorrecepção de contato depende do contato físico do receptor com o estímulo. Os receptores são cabelos curtos ou cones que têm um único poro na ponta da projeção ou próximo a ela. Eles são conhecidos como receptores uniporos. Alguns receptores são flexíveis, enquanto outros são rígidos e não se dobram com o contato. Eles são encontrados principalmente no aparelho bucal, mas também podem ocorrer nas antenas ou nas pernas de alguns insetos. Há uma coleção de dendritos localizados próximos aos poros dos receptores, mas a distribuição desses dendritos muda dependendo do organismo que está sendo examinado. O método de transdução do sinal dos dendritos difere dependendo do organismo e da substância química a que está respondendo.
  • Antenas celulares: dentro das disciplinas biológicas e médicas , descobertas recentes observaram que os cílios primários em muitos tipos de células dentro dos eucariotos servem como antenas celulares . Esses cílios desempenham papéis importantes na quimiossensação. O conhecimento científico atual das organelas ciliares primárias as vê como "antenas celulares sensoriais que coordenam um grande número de vias de sinalização celular, às vezes acoplando a sinalização à motilidade ciliar ou, alternativamente, à divisão e diferenciação celular".

Quando as entradas do meio ambiente são significativas para a sobrevivência do organismo, a entrada deve ser detectada. Como todos os processos vitais são, em última análise, baseados na química , é natural que a detecção e a transmissão de informações externas envolvam eventos químicos. A química do meio ambiente é, obviamente, relevante para a sobrevivência, e a detecção de entrada de produtos químicos de fora pode muito bem se articular diretamente com os produtos químicos celulares.

A quimiorrecepção é importante para a detecção de alimentos, habitat, membros da mesma espécie, incluindo companheiros e predadores. Por exemplo, as emissões da fonte de alimento de um predador, como odores ou feromônios, podem ser no ar ou em uma superfície onde a fonte de alimento esteve. As células da cabeça, geralmente as passagens de ar ou a boca, têm receptores químicos em sua superfície que mudam quando em contato com as emissões. Ele passa na forma química ou eletroquímica para o processador central, o cérebro ou a medula espinhal . A saída resultante do SNC ( sistema nervoso central ) realiza ações corporais que irão envolver o alimento e aumentar a sobrevivência.

Fisiologia

Controle da respiração

Determinados quimiorreceptores, chamados ASICs , detectam os níveis de dióxido de carbono no sangue. Para fazer isso, eles monitoram a concentração de íons de hidrogênio no sangue, que diminuem o pH do sangue. Isso pode ser uma consequência direta de um aumento na concentração de dióxido de carbono, porque o dióxido de carbono aquoso na presença de anidrase carbônica reage para formar um próton e um íon bicarbonato .

A resposta é que o centro respiratório (na medula), envia impulsos nervosos aos músculos intercostais externos e ao diafragma , via nervo intercostal e nervo frênico , respectivamente, para aumentar a taxa de respiração e o volume dos pulmões durante a inalação.

Os quimiorreceptores que regulam a profundidade e o ritmo da respiração são divididos em duas categorias.

  • quimiorreceptores centrais estão localizados na superfície ventrolateral da medula oblonga e detectam mudanças no pH do líquido cefalorraquidiano. Também foi demonstrado que eles respondem experimentalmente à hipóxia hipercápnica ( CO elevado
    2
    , diminuição do O2) e, eventualmente, dessensibilizar, em parte devido à redistribuição de bicarbonato para fora do líquido cefalorraquidiano (LCR) e aumento da excreção renal de bicarbonato. Estes são sensíveis ao pH e CO
    2
    .
  • quimiorreceptores periféricos : consistem nos corpos aórtico e carotídeo. O corpo aórtico detecta mudanças no oxigênio do sangue e dióxido de carbono, mas não no pH, enquanto o corpo carotídeo detecta todos os três. Eles não dessensibilizam. Seu efeito na taxa de respiração é menor do que o dos quimiorreceptores centrais.

Frequência cardíaca

A resposta à estimulação de quimiorreceptores na freqüência cardíaca é complicada. Os quimiorreceptores no coração ou nas grandes artérias próximas, bem como os quimiorreceptores nos pulmões, podem afetar a frequência cardíaca. A ativação desses quimiorreceptores periféricos pela detecção de redução de O2, aumento de CO2 e diminuição do pH é retransmitida para os centros cardíacos pelos nervos vago e glossofaríngeo para a medula do tronco cerebral. Isso aumenta a estimulação nervosa simpática no coração e um aumento correspondente na freqüência cardíaca e na contratilidade na maioria dos casos. Esses fatores incluem a ativação dos receptores de estiramento devido ao aumento da ventilação e a liberação de catecolaminas circulantes.

No entanto, se a atividade respiratória for interrompida (por exemplo, em um paciente com lesão alta da medula espinhal cervical), o reflexo cardíaco primário para hipercapnia transitória e hipóxia é uma bradicardia profunda e vasodilatação coronariana por meio de estimulação vagal e vasoconstrição sistêmica por estimulação simpática. Em casos normais, se houver aumento reflexo da atividade respiratória em resposta à ativação dos quimiorreceptores, o aumento da atividade simpática no sistema cardiovascular atuaria no aumento da frequência cardíaca e da contratilidade.

Veja também

Referências

links externos