Versão Inglês

Ano:  2001  Vol. 67   Ed. 5  - Setembro - Outubro - (17º)

Seção: Artigo de Revisão

Páginas: 716 a 720

Plasticidade do sistema auditivo

Auditory system plasticity

Autor(es): Maria Cristina L. C. Féres 1,
Norberto G. Cairasco 2

Palavras-chave: sistema auditivo, plasticidade, regeneração, convulsão audiogênica

Keywords: auditory system, plasticity, regeneration, audiogenic seizures

Resumo:
O sistema sensorial auditivo tem sido alvo de estudos sobre sua capacidade de desenvolver respostas plásticas a diferentes tipos de lesão. Fenômenos regenerativos se fazem observar no segmento periférico do sistema, com a constatação da neogênese de células ciliadas em aves, em alguns casos acompanhada de recuperação funcional comprovada eletrofisiologicamente. Alterações em estruturas centrais da via auditiva, secundárias a uma lesão do órgão periférico, têm sido freqüentemente relatadas, significando uma provável resposta plástica à perturbação do sinal aferente. Exemplo extremo dessas alterações é encontrado em roedores que desenvolvem, secundariamente à indução de perda auditiva parcial, comportamento motor anômalo em resposta ao som intenso, denominado epilepsia audiogênica. Os autores fazem uma revisão sobre o assunto.

Abstract:
The auditory system has been subject of studies that evaluated its capability to develop plastic responses to different kinds of lesions. Regeneration has been observed in the peripheral portions of the system, with neogenesis of the hair cells in avian, sometimes followed by functional rehabilitation as confirmed by electrophysiological testing. The occurrence of central auditory pathway disorders, secondary to peripheral damage, has been frequently noticed, probably due to a plastic reaction to the lack of afferent signal. A great example of these alterations is found in rodents that develop anomalous motor response to loud sounds, secondary to induced partial deafness, named audiogenic seizures. The authors presented a review about the theme.

INTRODUÇÃO

Há cerca de sessenta anos, o anatomista espanhol Santiago Ramon y Cajal, Prêmio Nobel, afirmou que, uma vez completado seu desenvolvimento, as chances de crescimento ou regeneração de axônios e dendritos estão irrevogavelmente perdidas e que, no cérebro adulto, as vias nervosas são fixas e imutáveis: tudo pode morrer, nada pode se regenerar. Hoje, as pesquisas e descobertas em neurociências levam a uma expectativa mais otimista, após o advento da teoria da neuroplasticidade. Segundo essa teoria, as células nervosas têm uma capacidade potencial de se regenerar, ou de se diferenciar e passar a realizar funções antes desempenhadas por células que foram lesadas (Stein e colaboradores, 1995).

No que se refere aos sistemas sensoriais, a plasticidade pode ser observada tanto no tecido neurossensorial do receptor periférico quanto nas vias centrais. Um sistema hoje bastante estudado quanto a esse aspecto é o auditivo. Diferentes espécies animais têm sido submetidas a estudos sobre o funcionamento do mesmo, bem como sobre sua capacidade de regeneração e a plasticidade. Os achados vêm mostrando que o sistema pode reagir frente a situações que perturbem o funcionamento do receptor periférico, tanto com tentativas de sua regeneração quanto com reestruturação dos núcleos centrais.

REVISÃO DE LITERATURA

Peixes e anfíbios possuem epitélio sensorial composto de células ciliadas e de suporte semelhantes à glia, e terminações nervosas aferentes e eferentes, no ouvido e na "linha lateral", a qual constitui-se no órgão responsável pela percepção da posição do animal no espaço. Essas células ciliadas podem ser produzidas durante toda a vida do animal, podendo reparar perdas ou mesmo aumentar a sensibilidade. As células produzidas por regeneração são neoinervadas e têm atividade eletrofisiológica. Já em mamíferos e em pássaros, essa capacidade é restrita a um curto período embrionário. Estudos anatomopatológicos comprovam que perdas de células ciliadas ocorrem durante toda a vida do animal, podendo ser aceleradas ou agravadas por fatores como: exposição a ruído intenso, drogas tóxicas, agentes quimioterápicos e infecções virais (Corwin, 1992). Até recentemente, acreditou-se ser essa uma perda irreversível; porém, hoje há esperança de que algumas terapias sejam eficientes no sentido de prover uma regeneração, ainda que parcial.

Na maior parte, os estudos desenvolvidos sobre essa hipótese são feitos em epitélio neurossensorial do ouvido de galinhas. Observou-se regeneração celular após lesão por trauma sonoro e por aplicação sistêmica de gentamicina (Adler e Raphael, 1996). A recuperação pode se dar por mitose, com o aparecimento de novas células, ou pordiferenciação de outro tipo celular em células ciliadas (Bhave e colaboradores, 1995; Adler e Raphael,1 996). Estudos em galinhas, com lesão por gentamicina, aplicada em uma única dose de 100 mg/kg, mostraram uma recuperação progressiva do número de células ciliadas, retornando a uma contagem semelhante a dos animais controle num prazo de cinco semanas (Janas e colaboradores, 1995). Questiona-se se células do sistema auditivo regeneradas contribuem para a função auditiva. Estudos em aves mostraram recuperação da função eletrofisiológica, embora com um certo atraso temporal em relação à recuperação estrutural. A origem das células ciliadas neoformadas parece ser as células de suporte que as envolvem, ou, pelo menos, células que não se distinguem das de suporte à microscopia óptica. Também acredita-se que as novas células ciliadas, uma vez desenvolvidas, são especializadas de forma terminal para a função sensorial, não reentrando no ciclo celular (Corwin, 1992).

Embora a maior parte dos estudos sobre as alterações plásticas que se seguem a uma lesão no sistema auditivo sejam realizadas na sua parte periférica, sabe-se que respostas a injúrias podem ser encontradas também nas vias centrais. Há evidências de que tanto a ausência de estímulos vindos da periferia quanto a superestimulação podem causar uma reorganização estrutural no sistema nervoso central (Szczepaniak e Moller, 1996).

No tronco cerebral, os núcleos do sistema auditivo dependem da estimulação aferente para manutenção de sua integridade estrutural e funcional. Um dos mecanismos para isso é a regulação da concentração do cálcio intracelular nos neurônios. A remoção da aferência auditiva resulta em aumento dessa concentração, o que pode levar à morte neuronal. Estudos imuno-histoquímicos para proteínas ligadoras de cálcio, como a calbindina, a parvalbumina e a calretinina, mostram que suas concentrações nos neurônios dos núcleos cocleares (NC) são dependentes da preservação das aferências auditivas (Caicedo e colaboradores, 1997).

Alterações conseqüentes à deaferentação também são detectadas no colículo inferior (CI). Em ratos, a lesão coclear por exposição a ruído intenso levou a uma desorganização na atividade eletrofisiológica do núcleo externo (Szczepaniak e Moller, 1996). Em cobaias, o ensurdecimento pela aplicação de drogas ototóxicas levou a uma diminuição no metabolismo do CI, estudado através da 2-desoxiglicose. Esse fato era revertido se o sistema fosse mantido sob estimulação elétrica crônica (Schwartz e colaboradores, 1993). Estudos imuno-histoquímicos para a growth associated protein (GAP-43), uma proteína relacionada a crescimento neuronal e remodelagem sináptica, mostraram alterações muito evidentes nos NC, complexo olivar e CI, com aumento da expressividade após ensurdecimento unilateral por ablação coclear. Illing e colaboradores, 1997, assim como Meleca e colaboradores, 1997, estudaram núcleos cocleares de hamsters, através de eletrofisiologia, após lesão auditivainduzida por ruído. Mostraram alterações no mapa tonotópico do núcleo coclear dorsal, com perda de algumas freqüências e expansão de outras.

O potencial plástico dos neurônios que compõem os sistemas sensoriais é essencial durante a fase mais precoce da vida, tanto no período intra-uterino quanto no neonatal, fazendo parte dos fatores que garantem a consolidação do seu desenvolvimento. O conhecimento dos processos ativos que ocorrem na cóclea e culminam na transdução do sinal mecânico em elétrico e sua posterior interpretação levaram à compreensão de que o conjunto não se encontra totalmente desenvolvido no início de sua atividade. Ao contrário, a maturação ocorre lentamente, durante algumas semanas após o início do funcionamento do ouvido interno, desenvolvendo-se a capacidade contrátil das células ciliadas externas, ajustando-se as curvas de sintonia dos neurônios do gânglio espiral e dos núcleos cocleares e incrementando-se as otoemissões acústicas (Weaver e colaboradores, 1994). O momento em que a função coclear se inicia é variável segundo a espécie estudada, podendo ocorrer precocemente, na vida intra-uterina, ou mais tardiamente, após o nascimento (Romand, 1971; Dum, 1984; Henley e Ribak, 1995). O processo normal de maturação do cérebro de mamíferos depende do recebimento adequado de dois tipos de informação: uma interna, de origem molecular, e uma externa, constituída pela estimulação regular dos órgãos sensoriais. Ambas são essenciais para a formação das interconexões neurais e para a condução do estímulo por vias eficientes. Esse fato é conhecido para a visão, a sensibilidade somática e a audição, sendo mais evidente durante o chamado período crítico do desenvolvimento, quando a estimulação regular garante uma maturação adequada do respectivo sistema neural (Henley e Ribak, 1995; Illing e colaboradores, 1997). Interferências sobre a capacidade de o sistema de receber o respectivo estímulo, nesse período crítico, podem levar a falhas no seu desenvolvimento, perturbando a consolidação sináptica e alterando a arquitetura neuronal das estruturas centrais. Ressalta-se o alto potencial de rearranjos plásticos dos sistemas sensoriais durante as fases mais precoces do seu desenvolvimento. No sistema visual esse fato é bastante conhecido desde quando se demonstrou que a deprivação da visão unilateralmente em gatos neonatos leva à atrofia de neurônios do corpo geniculado lateral e rearranjos nas conexões funcionais do córtex estriado (Moore e colaboradores, 1989).

Com relação às vias auditivas, manipulações sobre roedores, realizadas num período crítico de seu desenvolvimento auditivo e causando uma perda auditiva parcial, podem levá-los a adquirir uma alteração intensa no sistema nervoso central, manifestada através de um quadro de resposta motora ao som, conhecida como epilepsia audiogênica (Pierson e Snyder-Keller, 1992). Nesse tipo de epilepsia reflexa, a exposição do animal a um ruído de grande intensidade leva à ocorrência de uma convulsão tonicoclônicageneralizada. Diferentes tipos de manipulações podem ser empregados para produção dessa alteração, sempre visando a uma perda parcial da capacidade auditiva do animal. Henry (1967) descreveu a sensibilização de camundongos a convulsões audiogênicas (CA), através da exposição a ruído intenso, sendo que o método só é eficiente se for aplicado após o décimo quarto dia de vida pós-natal, quando se abre o conduto auditivo externo do animal. O autor afirma que a sensibilização ocorre mesmo se o som for aplicado sob anestesia, o que mostra que o processo não depende da formação reticular do tronco cerebral, nem de mecanismos conscientes. Pierson e Liebmann (1992) descrevem o mesmo período como ótimo para sensibilização através da exposição a um ruído de 125 dB de intensidade. Pierson e Swann (1988) descrevem a aplicação de kanamicina intraperitonealmente, na dose de 100 mg/kg como um procedimento eficiente para desenvolvimento das CAs em ratos. A kanamicina é uma droga conhecidamente tóxica para a cóclea, causando lesão celular irreversível. O período ótimo para aplicação desse protocolo é de quatro dias, do nono ao décimo segundo pós-natal. Outras formas de sensibilização às CAs incluem o desenvolvimento de um quadro de hipotireoidismo congênito em ratos, através da administração de propiltiouracil às fêmeas grávidas (Middlesworth e Norris, 1980), a oclusão de apenas um dos ouvidos, também em ratos, tão logo o conduto auditivo externo se abra (Pierson e Snyder-Keller, 1992), o tratamento de camundongos com drogas anticonvulsivantes e sua retirada brusca após (Voiculescu e colaboradores, 1985) e a exposição de camundongos a ruído intenso no vigésimo primeiro dia de vida (Saunders e colaboradores, 1972).

A epilepsia audiogênica foi originariamente descrita por Studentsov, em 1924. Além de ser induzida por manipulações sobre o sistema auditivo periférico, pode também constituir uma característica geneticamente herdada, havendo algumas linhagens bem conhecidas de animais audiogênicos, principalmente ratos e camundongos. As principais cepas de ratos geneticamente sensíveis às convulsões audiogênicas (CAs) são a russa Krushinski-Molodkina, derivada de ratos Wistar, e as linhagens GEPRs (Genetically Epilepsy-Prone Rats), derivadas de ratos Sprague-Dawley. Além dessas, outras duas linhagens estão sendo desenvolvidas, sendo uma no Centre de Neurochimie, em Strasbourg, França, e outra no Laboratório de Neurofisiologia e Neuroetologia Experimental do Departamento de Fisiologia da Faculdade de Medicina de Ribeirão Preto, da Universidade de São Paulo. Esta última é derivada de ratos Wistar e foi denominada WAR - Wistar Audiogenic Rats (Garcia-Cairasco e colaboradores, 1990; Doretto, 1992). Sabe-se que os animais com predisposição genética às CA têm um rebaixamento da sua acuidade auditiva. Estudos anatômicos mostraram alterações estruturais do órgão de Corti, como aberrações nos estereocílios e alterações no número de células ciliadas internas e externas (Penny e colaboradores,1983).

DISCUSSÃO

O interesse pelo estudo da fisiologia do sistema auditivo no passado ficou por muito tempo relegado a um segundo plano, secundário ao estudo da visão e do equilíbrio. O único Prêmio Nobel concedido a um trabalho sobre vias auditivas foi para Georg von Békèsy, há mais de trinta anos. Na década de 80, o interesse pelo funcionamento da audição foi estimulado, principalmente após as descobertas sobre os mecanismos ativos do sistema. Ainda assim, a maior parte dos trabalhos visava ao conhecimento do segmento periférico, permanecendo sobre as vias centrais um conhecimento precário, mais voltado à morfologia do que à fisiologia. Atualmente, porém, essa tendência vem sendo alterada, e estudos cada vez mais numerosos são focalizados sobre o sistema auditivo central (Erminy e colaboradores, 1995).

Adaptação é uma propriedade básica do sistema nervoso central em geral, e hoje é muito clara sua ocorrência também no sistema auditivo. Compreender o funcionamento e o potencial plástico da via auditiva central é essencial para o conhecimento sobre como o cérebro integra e discrimina estímulos complexos, como os sons da fala. Também é importante para se entender como uma surdez neurossensorial afeta o funcionamento central. O desenvolvimento de novos métodos para prover comunicação auditiva em pacientes com surdez total, tais como o implante coclear, tornam imprescindível um conhecimento detalhado dos sinais neurais recebidos pelo tronco cerebral e sobre como são processados (Mérchan e colaboradores, 1993; Ruben, 1996).O conceito de plasticidade auditiva refere-se à capacidade de ocorrerem mudanças anatômicas e/ou funcionais no sistema responsável pela transmissão das informações auditivas. Sendo assim, as alterações comportamentais observadas após a realização de um implante coclear são evidências empíricas da ocorrência do fenômeno plástico, demonstrando a capacidade do sistema nervoso central de se adaptar a novas sensações auditivas, após períodos variáveis de deprivação. Por outro lado, o estudo da plasticidade auditiva é de grande relevância para o tratamento de indivíduos surdos de todas as idades que recebem implante coclear, porque se relaciona com a habilidade do sistema nervoso de se adaptar a estímulos artificiais. Isso é particularmente importante na discussão sobre a implantação de pacientes com surdez congênita, pré-lingual ou de longa data, tanto adultos quanto crianças (Mecklenburg e Babighian, 1996)

COMENTÁRIOS FINAIS

No estádio atual de conhecimento, os casos de surdez neurossensorial profunda são tratados com aparelhos de amplificação sonora individuais ou com implantes cocleares multi-canal. Por mais sofisticados que sejam, porém, não restauram a audição para uma situação normal. Talvez nofuturo possamos contar com uma reposição biológica para a cóclea lesada. Conhecer os mecanismos pelos quais as estruturas centrais do sistema auditivo reajem a uma perda das aferências, e, posteriormente, a uma nova entrada de estímulos, pode ajudar no desenvolvimento de métodos que garantam melhor aproveitamento para a comunicação do indivíduo. O estudo sistemático da regeneração do sistema auditivo é recente, e se dirige mais intensamente às células ciliadas, principalmente em aves. O conceito por muito tempo aceito de que as células ciliadas de mamíferos são permanentes tem caído progressivamente por terra, à medida que são demonstradas ocorrências de regeneração sob determinadas condições. O aparecimento de uma resposta como a epilepsia audiogênica, em reação à lesão do órgão periférico da audição, ressalta a riqueza estrutural do sistema e o longo caminho a ser percorrido até sua compreensão satisfatória.

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1 Professora Doutora da Disciplina de Otorrinolaringologia, Departamento de Oftalmologia, Otorrinolaringologia e Cirurgia de Cabeça e Pescoço da Faculdade de Medicina de Ribeirão Preto da Universidade de São Paulo.
2 Professor Doutor do Departamento de Fisiologia da Faculdade de Medicina de Ribeirão Preto, da Universidade de São Paulo, Chefe do Laboratório de Neurofisiologia e Neuroetologia Experimental.

Faculdade de Medicina de Ribeirão Preto, da Universidade de São Paulo.

Endereço para correspondência: Profa. Dra. Maria Cristina Lancia Cury Féres. Departamento de Oftalmologia, Otorrinolaringologia e Cirurgia de Cabeça e Pescoço. Hospital das Clínicas de Ribeirão Preto - Campus USP - Avenida Bandeirantes, 3900. 14900-090 - Ribeirão Preto /SP.

Telefones: (0xx16) 602-2863 / 602-2526 / 633-0186 - Fax: (0xx16) 602-2860 - E-mail: ramancio@fmrp.usp.br

Este trabalho é parte da introdução da tese de doutoramento da autora, apresentada à Faculdade de Medicina de Ribeirão Preto, da USP, em 10/8/98.

Suporte financeiro: CAPES.

Artigo recebido em 16 de fevereiro de 2001. Artigo aceito em 27 de março de 2001.

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