O termo diencéfalo refere-se à parte do sistema nervoso central que, em conjunto com o telencéfalo, constitui o cérebro. O diencéfalo subdivide-se em quatro elementos: tálamo, hipotálamo, epitálamo e subtálamo.
Neste texto abordaremos sobre um destes quatro elementos: o Hipotálamo.
Introdução
O equilíbrio das concentrações de íons e outros constituintes dos fluidos corporais, dos fatores físico-químicos, como temperatura, pressão e volume, recebe o nome genérico de homeostase. O sistema nervoso autônomo, regido pelo hipotálamo, efetiva essas funções. Além disso, o hipotálamo controla e harmoniza as funções metabólicas, endócrinas e viscerais como se fosse uma interface entre o meio exterior e o meio interno. Participa ainda no controle do sono e influi no comportamento afetivoemocional. Sua interferência parece ser tão importante que há diferenças anatômicas entre o hipotálamo de homens e o de mulheres, e estudos recentes mostram que alguns homossexuais masculinos têm seus detalhes hipotalâmicos mais parecidos com os das mulheres.
Macroscopia – estruturas hipotalâmicas
O hipotálamo, o tálamo, o epitálamo e o subtálamo formam o diencéfalo. O hipotálamo forma parte das paredes laterais e o assoalho do terceiro ventrículo, e está situado ventralmente ao sulco hipotalâmico, apresentando massa de apenas 4 a 5 g.
As estruturas hipotalâmicas principais visíveis são o quiasma óptico e os corpos mamilares, situados mais posteriormente. A região entre essas 2 estruturas configura o túber cinéreo, com duas eminências laterais e uma eminência média. Da eminência média, sobressai o infundíbulo hipofisário, representando a conexão anatômica entre o sistema nervoso central e o sistema endócrino-hipofisário. Temos assim 3 regiões hipotalâmicas no eixo craniocaudal: a supraóptica ou quiasmática, a tuberal e a mamilar.
Fonte: NEUROANATOMIA APLICADA. MENESES, Murilo S. Cap. 16
Vias e estruturas internas
Organização nuclear
Microanatomicamente, o hipotálamo apresenta concentrações de corpos celulares, os núcleos hipotalâmicos, às vezes densos, outras vezes diluídos, que se estendem até a substância periaquedutal do mesencéfalo. Esses núcleos estão distribuídos conforme as regiões anatômicas do hipotálamo.
Região quiasmática
Na região quiasmática, encontram-se os núcleos supraóptico, paraventricular, supraquiasmático, anterior e a area pre-optica.
Os núcleos supraóptico e paraventricular contêm células que produzem ocitocina e vasopressina, que, por fibras especiais, levam esses hormônios para a neurohipófise ou lobo posterior da hipófise.
O núcleo supraquiasmático é um pequeno núcleo acima do quiasma óptico que recebe fibras diretamente da retina, sendo, então, a região anatômica responsável pelo relógio biológico dia-noite. Os hormônios produzidos pelo eixo hipotálamo-hipófise mudam conforme a variação ambiental, constituindo, assim, o chamado ritmo circadiano.
A área pré-óptica é a região mais rostral do hipotálamo, e suas células distribuem-se em torno do terceiro ventrículo em relação com o recesso supraóptico. São tão difusamente agrupadas que se confundem com o epêndima da região.
Região tuberal
A região tuberal forma-se pelos núcleos dorsomedial, ventromedial, arqueado e hipotalâmico lateral. A maior região do hipotálamo contém, na sua porção medial, o grande e bem definido núcleo dorsomedial e, mais inferiormente, o não tão definido núcleo ventromedial. Essa região contém ainda o núcleo arqueado ou infundibular, situado na região mais inferior do terceiro ventrículo, já na emergência do infundíbulo da hipófise. Mantém íntima relação com o terceiro ventrículo e com a região hipofisária. Suas células produzem dopamina, que é liberada no sistema portal hipofisário. Ainda podemos encontrar células produtoras de hormônio adrenocorticotrófico, conhecido por ACTH, hormônio betalipotrófico e uma substância chamada betaendorfina, um análogo da morfina, produzida endogenamente, que tem papel importante no controle da dor e é liberada durante certas condições, tais como exercícios físicos prolongados ou tratamento por acupuntura. Podemos ainda definir uma região compreendida lateralmente a um plano sagital passando pela coluna do fórnix bilateralmente. É a região lateral que contém o núcleo hipotalâmico lateral.
Região mamilar
A região mamilar contém os núcleos mamilares e hipotalâmico posterior. É formada pelos corpos mamilares, que constam exclusivamente dos núcleos mamilares. Estes são esféricos, mediais e grandes, compostos de células pequenas, revestidos por fibras mielinizadas. O núcleo hipotalâmico posterior está situado dorsalmente ao núcleo mamilar e caudalmente ao núcleo ventromedial. Ainda existem núcleos pequenos e pouco definidos: os intermediários ou intercalares e os mamilares laterais.
Conexões do hipotálamo
O hipotálamo está interligado com outras regiões do encéfalo por fibras pouco mielinizadas, com exceção do fórnix e do trato mamilotalâmico. A maioria das fibras de conexão do hipotálamo com outras regiões do encéfalo são recíprocas, embora algumas possam ser mais bem classificadas como aferentes ou eferentes.
Vias recíprocas do hipotálamo
O fascículo prosencefálico medial interliga o telencéfalo basal, o hipotálamo e o tronco cerebral. Suas fibras originam-se na área septal e terminam no mesencéfalo com fortes conexões com o sistema límbico.
Vias eferentes do hipotálamo
O trato hipotalamoespinal apresenta fibras descendentes originadas do núcleo paraventricular com contribuição dos núcleos dorsomedial, ventromedial e posterior. A sua existência ainda é controversa, mas faria sinapse com neurônios pré-ganglionares simpáticos e parassimpáticos no tronco cerebral e na medula espinal. Representa uma das várias vias de influência do hipotálamo sobre o sistema nervoso autônomo.
O trato mamilotalâmico, ou fascículo mamilar, compõe-se de fibras bem mielinizadas que fazem projeção dos núcleos mamilares aos núcleos anteriores do tálamo.
O trato mamilointerpeduncular liga os núcleos mamilares ao núcleo interpeduncular, enquanto o trato mamilotegmentar comunica o hipotálamo aos núcleos da formação reticular mesencefálica.
O fascículo periventricular comunica os núcleos periventriculares entre si e ao córtex frontal e tronco cerebral. Um grupo particular dessas fibras tem direção descendente até níveis inferiores do tronco cerebral, onde formam o fascículo longitudinal dorsal.
O trato tuberoinfundibular comunica os núcleos supraóptico, paraventricular e tuberais com a região infundibular. Seus axônios constituem a parte neural do infundíbulo, terminando na neuro-hipófise.
Vias aferentes do hipotálamo
O fórnix é a principal via de comunicação entre o hipocampo e o hipotálamo anterior e núcleos mamilares, e faz parte do circuito de Papez, que forma o sistema límbico. As fibras amígdalo-hipotalâmicas originam-se no corpo amigdaloide e vão a diversos núcleos do hipotálamo, principalmente pela estria terminal. Já as fibras tálamo-hipotalâmicas têm origem no núcleo dorsomedial e núcleos da linha média do tálamo, projetando-se para a área pré-óptica e lateral do hipotálamo. As fibras tegmento-hipotalâmicas procedem do tegmento da ponte ou do mesencéfalo e dirigem-se ao hipotálamo, liberando neurotransmissores monoaminérgicos (dopamina, noradrenalina e serotonina). O trato retinossupraquiasmático comunica a retina com o núcleo supraquiasmático, passando pelo nervo óptico e quiasma óptico. Constitui a principal via sensorial para a modulação do ritmo circadiano.
Funções do hipotálamo
As funções do hipotálamo são mais bem discutidas em compêndios de neurofisiologia, mas uma visão geral pode ajudar na compreensão neuroanatômica. A dificuldade em mapear as funções de regiões anatômicas do hipotálamo advém de sua complexa estrutura, pouca definição de seus núcleos e tamanho reduzido.
De maneira geral, as manifestações parassimpáticas estão relacionadas com o hipotálamo anterior, ao passo que o hipotálamo posterior coordena as funções simpáticas.
Termorregulação
A manutenção da temperatura corporal constante é fundamental para o funcionamento de todas as enzimas dos mamíferos, e tem sua eficiência otimizada em torno dos 37ºC. Muitos neurônios do sistema nervoso central são sensíveis à temperatura, mas neurônios do hipotálamo detectam variações da ordem de décimo de grau centígrado. Essas variações são traduzidas pelo hipotálamo em ações para dissipação ou conservação do calor.
- As ações de dissipação de calor incluem vasodilatação periférica, sudorese, aumento da frequência respiratória e diminuição geral da atividade somática. Note-se que essas atividades são de predomínio parassimpático, daí associar-se ao hipotálamo anterior a função de diminuira temperatura.
- Para a conservação do calor, o hipotálamo coordena reações opostas, de caráter simpático, o que leva à associação do hipotálamo posterior à conservação do calor. O “tiritar de frio” também é uma reação para conservação do calor pouco explicada, mas que tem controle hipotalâmico.
O hipotálamo posterior ainda controla a liberação de hormônio tireotrófico, que, aumentando a produção de hormônios tireoidianos, aumenta a taxa de metabolismo geral do organismo. A ablação do hipotálamo nos animais impede o controle da temperatura, levando-os à morte.
Regulação da sede
A manutenção do volume sanguíneo circulante e sua concentração são vitais. Para esse controle, 4 impulsos são ativadores do hipotálamo: as variações de osmolaridade sanguínea, percebidas por osmorreceptores no hipotálamo; a diminuição da pressão arterial, notada pelos corpúsculos carotidianos; a sensação de boca seca; e, ainda, fatores comportamentais e cognitivos, como a visão de líquidos atrativos.
Esses impulsos são transmitidos ao hipotálamo, que responde com uma atividade complexa, inclusive com o aumento do hormônio antidiurético ou vasopressina, que, produzido, ganha a neuro-hipófise através dos axônios do fascículo hipotálamo-hipofisário, onde é liberado na circulação, promovendo aumento da absorção de água pelos túbulos renais. A falta desse hormônio, ocasionada por lesões no eixo hipotálamo-hipofisário, leva à perda de vários litros de água por dia, num quadro conhecido por diabetes insípido, diferente do diabetes melito, causado por hiperglicemia. Em resposta à sensação de sede, o hipotálamo ainda coordena respostas descendentes, tanto por via neurogênica direta quanto por estímulo para a produção de catecolaminas pelas glândulas adrenais que vão levar ao aumento da frequência e força contrátil cardíacas, diminuição da sudorese, exceto palmar, e vasoconstrição. Há também aumento do hormônio adrenocorticotrófico, que incrementa a produção de corticosteroides pelas glândulas adrenais, provocando a retenção de sódio pelos rins e aumentando o volume plasmático circulante. O conjunto dessas respostas, em associação com estruturas do neocórtex e do sistema límbico, leva à procura e ingestão de água.
Regulação da ingestão de alimentos
O papel do hipotálamo no controle da fome é fundamental, mas ainda desconhecido. Os núcleos ventromedial e a área lateral do hipotálamo já foram considerados os centros da saciedade e da fome, mas hoje se sabe que o principal núcleo envolvido é o paraventricular, que, através de receptores hipotalâmicos, monitora os níveis de insulina produzidos pelo pâncreas. É possível que os níveis de insulina e de noradrenalina circulantes estimulem o hipotálamo a desencadear o impulso da fome. Lesões hipotalâmicas podem levar tanto à caquexia (perda de tecido adiposo e músculo ósseo) por anorexia quanto à obesidade por hiperfagia.
Relógio biológico
As conexões da retina com o núcleo supraquiasmático desencadeiam variações nos hormônios do crescimento, corticosteroides e sexuais, que variam segundo a percepção de dia e noite. Essas variações cíclicas são conhecidas como ritmo circadiano. A destruição daquele núcleo não abole o ritmo, mas o torna fixo nas 24 h. Os mecanismos complexos desse ritmo e a sua real importância estão para ser elucidados. É curioso que as mulheres esquimós não ovulam durante o inverno ártico em que a escuridão dura longos períodos, evidenciando a interação entre o ambiente e os processos internos.
Hipotálamo e emoção
São bem evidentes as relações do sistema nervoso autônomo e as emoções. A raiva, o medo, a alegria e outras emoções vêm acompanhados de reações externas visíveis, como a lágrima, a taquicardia e a sudorese.
Comportamento sexual e reprodução
O hipotálamo, por meio de seus hormônios liberadores para a hipófise, exerce controle fundamental sobre o desenvolvimento sexual normal. Há diferenças até microanatômicas entre o hipotálamo “masculino” e o “feminino”, que podem influir no comportamento sexual.
Aplicação clínica
Devido à complexa anatomia e à integração com o sistema neuroendócrino e o sistema nervoso autônomo, as lesões sobre o eixo hipotálamo-hipofisário produzem uma série de síndromes clínicas que devem ser conhecidas.
Diabetes insípido central
O diabetes insípido central é um distúrbio em que ocorre diminuição do hormônio antidiurético ou vasopressina, levando à polidipsia (aumento da sede) e poliúria (aumento do volume urinário), mas não há hiperglicemia, como ocorre no diabetes melito. A perda urinária pode ser intensa (7 a 1 0 l/dia), levando à desidratação e à morte, se a ingestão de água não for possível. A urina é clara e de baixa densidade relativa.
Síndrome da secreção inapropriada de hormônio antidiurético
Na síndrome da secreção inapropriada de hormônio antidiurético ocorre secreção exagerada de vasopressina, levando à retenção hídrica. O trauma craniano e a cirurgia sobre o hipotálamo são as principais causas, mas tumores na região, infartos e hemorragias também contribuem.
Hipertermia e hipotermia
A hipertermia central caracteriza-se por febre alta e pele seca, com diminuição da sudorese. Ocorre em lesões do hipotálamo anterior, como traumatismos cranianos e tumores.
O texto é de total responsabilidade do autor e não representa a visão da sanar sobre o assunto.
Observação: material produzido durante vigência do Programa de colunistas Sanar junto com estudantes de medicina e ligas acadêmicas de todo Brasil. A iniciativa foi descontinuada em junho de 2022, mas a Sanar decidiu preservar todo o histórico e trabalho realizado por reconhecer o esforço empenhado pelos participantes e o valor do conteúdo produzido. Eventualmente, esses materiais podem passar por atualização.
Novidade: temos colunas sendo produzidas por Experts da Sanar, médicos conceituados em suas áreas de atuação e coordenadores da Sanar Pós.
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS:
NEUROANATOMIA APLICADA. MENESES, Murilo S. 3. ed. Rio de Janeiro: Guanabara Koogan, 2015.
