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Como o núcleo de Suprachiasmatic (SCN) controla o ritmo circadiano?

Os ritmos circadianos são ciclos biológicos dentro dos organismos que permitem que ajustem seus fisiologia e comportamento para antecipar e se adaptar às mudanças no ambiente exterior. Os ritmos circadianos são mantidos com a ajuda dos pulsos de disparo circadianos, o pulso de disparo circadiano principal nos mamíferos são o núcleo suprachiasmatic (SCN).

Neuroanatomia do núcleo de Suprachiasmatic (SCN)

O SCN é ficado situado na região anterior do hipotálamo, e contem aproximadamente 20.000 neurônios. O SCN pode ser dividido em duas secções principais segundo a expressão do neuropeptide.

O núcleo do `' do SCN é compreendido principalmente do peptide intestinal vasoactive (VIP) que expressa pilhas. O núcleo recebe principalmente a entrada da retina e de outras regiões do cérebro.

Por outro lado, o ` Shell' dentro compreendeu principalmente do vasopressin da arginina (AVP) que expressa pilhas. O escudo recebe entradas principalmente do córtice, do forebrain básico, e do hipotálamo. O SCN envia saídas às várias partes do cérebro tais como as áreas centrais do hipotálamo e do thalamus.

Crédito de imagem: media médicos do lila
Crédito de imagem: media médicos do lila

Entradas ao SCN

O SCN recebe dois tipos de entrada: photic e não-photic. A entrada photic vem das pilhas retinas intrìnseca fotossensíveis do gânglio (ipRGCs), que se projectam através do intervalo retino-thalamic através das sinapses glutamatergic aos neurônios no SCN. Isto ajuda a sincronizar o pulso de disparo circadiano.

A exposição à luz pode alterar o ritmo circadiano, que é referido como “um deslocamento de fase”. Os deslocamentos de fase podem interromper as respostas normais ao ritmo circadiano; por exemplo, a exposição à luz durante a noite afectará testes padrões de sono através de um deslocamento de fase.

A entrada não-photic ao SCN vem de outras regiões do cérebro e ajuda a modular o ritmo circadiano. Os SCN contêm os vários receptors da serotonina (5-HT). a entrada 5-HT do raphe do midbrain ajuda a modular a resposta de SCN à luz regulando deslocamentos de fase.

O núcleo do intergeniculate (IGL) contem o neuropeptide Y (NPY) que expressam os neurônios, assim como o ácido aminobutírico de gama (GABA) que expressa os neurônios. O IGL projecta-se ao SCN através da trilha geniculo-hypothalamic, e induz-se deslocamentos de fase durante o dia. A estimulação do núcleo central do raphe e do núcleo dorsal do raphe aumenta o índice da serotonina no SCN e no IGL, respectivamente.

Geração de SCN e controle do ritmo circadiano

O ritmo circadiano gerado pelo SCN confia na reacção negativa atrasada em um laço de feedback transcricional do núcleo. Os dímero CLOCK/BMAL1 actuam em regiões do promotor da E-caixa no cromossoma para promover a transcrição de vários reguladores do ritmo circadiano (genes do pulso de disparo), como vários genes do período (POR) e (CRY) do Cryptochrome. Isto conduz às proteínas de um aumento de POR e do GRITO.

Após um atraso os dímero de PER/CRY acumulam e começam-na inibir a transcrição de seus próprios genes. POR e o GRITO é degradado igualmente por complexos da ligase do ubiquitin. Estas mudanças conduzem à diminuição de POR e GRITAM, conseqüentemente abaixando a inibição de sua transcrição assim que um ciclo novo começará eventualmente.

POR é envolvido simultaneamente em um laço de reacção positiva, em que o REV-ERBα actua em regiões do promotor de RORE para inibir a transcrição de BMAL. POR ligamentos ao REV-ERBα que permite que BMAL seja transcrito, assim permitindo mais POR e o GRITO a ser transcrito.

A região do promotor da E-caixa é igualmente responsável para a transcrição de genes do pulso de disparo-controle (CCG) e os laços de feedback discutidos são responsáveis para o ciclo de 24 horas para a expressão de CCG. Aspectos do controle de CCGs vários da homeostase e do ciclo de pilha.

Todos os neurônios dentro do SCN oscilam com fases diferentes, as saídas da liga das pilhas para dar um ritmo, que seja sabido como a rede do multi-oscilador de SCN. A fase luz-induzida controle das pilhas do VIP que restaura no SCN e fornece um sinal de acoplamento para osciladores de SCN. Isto ajuda a estabilizar e sincronizar ritmos entre os neurônios individuais de SCN. GABA que sinaliza igualmente ajuda a sincronizar os neurônios individuais de SCN.

Efeitos do ritmo circadiano no corpo

O ritmo circadiano é transportado do SCN a outras partes do cérebro. Estes sinais a jusante actuam no sistema neuroendócrino ou nos neurônios de motor pre-autonómicos do hipotálamo, permitindo uma multidão de reacções fisiológicos ocorrer.

O SCN projecta-se à glândula pineal afectar a secreção do melatonin, que pode ser conseguida pelas acções do VIP que activam o cyclase de adenyl. Isto aumenta a concentração de acampamento, que estimula o N-acetyltransferase, aumentando a taxa de síntese do melatonin.

A liberação do melatonin é a mais alta durante a noite e contribui ao ciclo do sono/vigília impedindo deslocamentos de fase, reduzindo a latência do início do sono, o tempo de sono total crescente, e inibindo o despertar circadiano.

O cortisol é segregado da glândula ad-renal e exibe um ritmo circadiano. Os níveis do cortisol são os mais baixos durante a noite e o pico durante a manhã. A liberação do cortisol é regulada pela linha central hypothalamo-pituitário-ad-renal (HPA).

O HPA recebe NPY entrado do SCN, que conduz à liberação de hormonas adrenocorticotropic das pilhas do corticotroph na glândula do pituitary anterior, devido a este cortisol é liberado da glândula ad-renal. O cortisol tem um laço de reacção negativa com a glândula pituitária, em que níveis de aumentação de acto do cortisol para inibir sua secreção.

O ritmo circadiano pode igualmente actuar em muitos outros aspectos da fisiologia humana - incluir o metabolismo, a temperatura corporal e vários elementos do sistema imunitário.

No controle de processos fisiológicos

Em conclusão, o SCN controla muitos processos fisiológicos com o ritmo é gera. A transcrição de genes do pulso de disparo em resposta ao ciclo do dia/noite é chave a todos os processos afetados pelo ritmo circadiano. A integração de entradas photic e não-photic à movimentação de SCN o ciclo para o ritmo.

Mais pesquisa no SCN e nos ritmos circadianos fornecerá a melhor e compreensão mais detalhada de como o SCN gera o ritmo circadiano e de como outras partes do cérebro influenciam esta. Mais pesquisa igualmente revelará a informações adicionais em relação a como o ritmo circadiano efectua outras partes do cérebro na sua sinalização a jusante.

Fontes

Further Reading

Last Updated: Feb 26, 2019

Written by

Samuel Mckenzie

Sam graduated from the University of Manchester with a B.Sc. (Hons) in Biomedical Sciences. He has experience in a wide range of life science topics, including; Biochemistry, Molecular Biology, Anatomy and Physiology, Developmental Biology, Cell Biology, Immunology, Neurology  and  Genetics.

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