Eletrofisiologia da membrana

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ELETROFISIOLOGIA DE MEMBRANA
INTRODUÇÃO
MEMBRANA CELULAR
	A célula é a unidade funcional básica do corpo humano, essa estrutura é delimitada por uma membrana lipoproteica que separa o meio intracelular do meio extracelular. Devido a sua composição, essa membrana apresenta caráter anfipático (parte polar + parte apolar) e semipermeável. A capacidade da membrana de fagocitar partículas para digeri-las confere ao corpo o sistema imunológico.
	Justamente pela permeabilidade seletiva são necessários meios para que moléculas essenciais passem para o meio interno mesmo sendo impermeáveis a membrana, esse é o papel das proteínas funcionais da membrana (ex: canais iônicos), já as proteínas estruturais se resumem em ancorar e manter a forma da célula. Além desses componentes, a célula apresenta em sua superfície receptores a serem ativados para estimular a atividade intracelular, uma célula tem vários receptores diferentes em várias regiões, no caso das células diferentes elas possuem receptores distintos.
OBS: Glut’s são proteínas funcionais que exercem o controle da glicose por meio da sinalização da insulina
OBS: As células possuem uma relação muito intima entre forma e função (morfologia alterada causa patologias)
OBS: Regiões diferentes da membrana transportam moléculas diferentes ao mesmo tempo
HOMEOSTASE DA MEMBRANA
	O equilíbrio entre o fluido intracelular e o fluido extracelular é essencial para a funcionalidade da célula. O fluxo de água é constante pela membrana e o diferencial iônico (soluto) deve ser mantido para gerar uma DDP.
OBS: Homeostase não significa um valor quantitativo equivalente
OBS: A DDP é gerada pela diferença de carga entre os íons do meio extracelular e do intracelular 
OBS: Alterar o controle iônico pode comprometer a permeabilidade da membrana, ainda sim alguns fármacos tem a capacidade de manter o canal iônico aberto ou fechado por mais tempo 
OBS: O fluido extracelular pode ser líquido intersticial ou plasma (sangue)
TRANSPORTE MEMBRANAR
A permeabilidade da membrana é limitada por polaridade, carga e tamanho. A substâncias que passam por difusão pela membrana são:
· Moléculas lipossolúveis
· Gases
· Semipermeável a água
Transporte passivo ou difusão (a favor do gradiente de concentração):
· Simples
· Facilitada (proteína facilitadora – pode gerar saturação)
Transporte ativo com gasto de energia (contra o gradiente de concentração):
· Primário: ATP (metabólica) (ex: bomba de sódio e potássio)
· Secundário: outras fontes
· Sinporte: mesmo sentido dos íons
· Contraporte: sentido diferente dos íons 
OBS: Gradiente de concentração iônica = concentrações iônicas distintas dentro e fora da célula
OBS: Ca+ é essencial para a contração muscular
CANAIS IÔNICOS
	Os canais iônicos são formados por uma associação de várias proteínas anexadas a membrana celular por ligações físico-químicas. O tipo de canal varia de uma célula para outra e alguma podem até transmitir corrente elétrica, mas de forma geral o canal iônico é formado por um poro, onde passam os íons, e por diversos domínios:
· Domínio intracelular (citosólico) 
· Domínio extracelular (intersticial)
· Domínio transecular (ancorado na membrana)
OBS: Domínios são classificações de canais e de receptores
OBS: Íons são hidrossolúveis eletricamente carregados
	Esses canais podem ser classificados de diversas formas que se sobrepõe:
· Especificidade
· Específico: só passa um íon – peso molecular
· Inespecíficos: vários íons por 1 canal
· Estrutura do canal (forma ou estágio)
· Passivo (sem comporta): permanentemente aberto
· Ativo (com comporta): apresenta 3 estágios/conformações que se apresentam de forma cíclica em milissegundos (essa mudança conformacional só é possível devido a estrutura terciária das proteínas que compõe o canal)
1. Repouso
2. Ativado
3. Inativado
· Ativo quanto ao estímulo
· Luminosos, térmicos, mecânicos, químicos, elétricos ... (ex.: canal quimiodependente)
· Ativo quanto a velocidade
· Lentos
· Muito lentos
· Rápidos
· Muito rápidos 
· Ativos quimiodependentes quanto ao tipo de abertura
· Ionotrópicos: a molécula química se liga diretamente ao receptor no canal
· Metabotrópicos: alteração no domínio intracelular da molécula receptora que ativa o canal 
OBS: Anestesia local deixa o canal em repouso ou inativado a depender do medicamento, ele pode hiperpolarizar (difícil atingir o limiar) a membrana ou bloquear os canais de sódio
POTENCIAL DE MEMBRANA
Os íons atravessam a membrana por meio de bombas ou canais iônicos. Levando isso em consideração, é importante entender os mecanismos de equilíbrio que mantém o potencial de membrana (equilíbrio iônico que polariza a membrana). As cargas do gradiente iônico criam um gradiente elétrico, sendo impossível separar um do outro.
	Íons 
	M.I.
	M.E.
	Cl-
	menos
	mais
	K+
	mais
	menos
	Na+
	menos
	mais
	Ca2+
	menos
	mais
CÉLULAS EXCITÁVEIS
	O fluxo de íons acontece em todas as células, mas é especialmente importante nas células excitáveis já que nelas a DDP é mais intensa e o estímulo é necessário. Nesse caso, o gradiente iônico de concentração gera um gradiente de concentração elétrico que torna a membrana polarizada, é o caso dos neurônios e das células musculares.
	Essa polaridade em que a face citosólica da MP fica carregada negativamente e a face intersticial da MP fica carregada positivamente só é possível pelos tipos de canais e de bombas contidos nessas células (todas as células possuem mais essas têm uma maior quantidade). A saída de cargas positiva (K+) é o que torna a membrana polarizada dessa maneira.
· Canais iônicos passivos (k+ e Cl-): como o potássio tem concentração maior dentro da célula ele tende a se difundir para o meio externo, ou seja, um transporte passivo por um canal passivo. Além disso, o influxo de cloreto ajuda a manter a polaridade
· Bombas de Na – k – ATPase (canais ativos): transporte ativo de Na+ e K+ que ajuda a manter a polaridade do gradiente de concentração, ou seja, um transporte ativo por um canal ativo
OBS: Na injeção letal é inserido cloreto de potássio para alterar o gradiente iônico das células, isso gera uma parada cardiorrespiratória
OBS: Existem meios para medir o fluxo de íons e a polaridade (DDP em mV) da MP por meio de eletrodos dentro e fora da membrana (ex.: eletrocardiograma)
OBS: Oubaina é uma medicação que dissipa a diferença de concentração inutilizando as Bombas de Na – K – ATPase
MECANISMOS IÔNICOS DO POTENCIAL DE REPOUSO
	O potencial elétrico da membrana em repouso é o DDP aferido quando a membrana está em estado de ausência de estímulo (repouso), esse resultado é sempre negativo já que é a medida da carga interna em relação a externa. 
OBS: Em = potencial de membrana em repouso
OBS: Quando se atinge o gradiente elétrico o transporte efluxo de K+ para (as cargas se repelem – Potencial de equilíbrio do íon)
Permeabilidade iônica em estado de repouso:
· K+: altamente permeável
· Na+: praticamente impermeável
· Cl-: altamente permeável
· Ca2+: praticamente impermeável
· Proteínas eletricamente carregadas: impermeáveis
POTENCIAL DE AÇÃO
	A polaridade das células exitáveis pode sofrer mudanças rápidas e reversíveis que caracterizam o potencial de ação. A intensidade e duração da PA é consequência de fluxos iônicos (difusão) através de canais iônicos (canais ativos e específicos) presentes na membrana. 
	Íons
	Difusão
	Na+
	influxo
	K+
	efluxo
	Cl-
	influxo
	Em uma situação funcional o potencial de ação é dividido em 3 fases. Essas fases estão intimamente ligadas por uma relação voltaicodependente, após o estímulo para a ativação dos canais de Na+ a reação em cadeia é iniciada. Ademais, o controle da mudança de fases é feito pela quantidade de canais e pelo tempo que eles permanecem ativos (abertos).
1. Fase de despolarização: parte da membrana inverte a polaridade (influxo de Na+)
2. Fase de repolarização: a membrana volta seu estágio de repouso (efluxo de rápido de K+)
3. Fase de hiperpolarização: DDP maior em relação ao repouso (efluxo lento de K+ ou influxo lento de Cl-)
OBS: O efluxode K+ é essencial para a mudança da 2° para a 3° fase, o K+ continua efluindo mas por outro tipo de canal ativo
OBS: Desfibrilador – estímulo elétrico para reestabelecer a polaridade da membrana em seu estado de repouso
MECANISMOS IÔNICOS DO POTENCIAL DE AÇÃO
	A membrana celular não se despolariza de forma homogênea, zonas de gatilho do potencial de ação são zonas em que em que esse processo se inicia (ex: cone axônico) e logo depois se propaga para o restante da membrana.
Nem toda perturbação na polaridade é PA, para que ela ocorra é necessário que o estímulo atinja o limiar célular invertendo completamente a polaridade da membrana (“overshoot”). 
OBS: limiar é o ponto a partir de onde se inicia um PA (representado no gráfico pela transição do preto para o vermelho), quanto menor o limiar maior a sensibilidade celular
Graficamente os nomes do PA podem ser classificados de acordo com sua duração:
· Em pico: rápido (neurônios)
· Em corcova: médio (músculo estriado esquelético) 
· Em platô: lento (músculo estriado cardíaco)
OBS: A velocidade do PA é diretamente proporcional a quantidade de canais
Classificação dos estímulos (depende do tipo de canal de Na+ que precisa ser ativado):
· Quanto a natureza: mecânico, luminoso, termico, doloroso, químico, elétrico...
· Quanto a intensidade:
· Sublimiar: não gera PA (isolado)
· Limiar: gera PA 
· Supralimiar: gera PA
	Embora um único estímulo sublimiar não seja capaz de desencadear um PA, a soma de vários desses estímulos pode ultrapassar o limiar (as amplitudes se sobrepõe). Esse fenômeno depende da frequência dos estímulos e da intensidade.
	Durante a realização de um potencial de ação um novo estímulo pode se sobrepor a ele criando um novo PA. Para isso, é preciso um estímulo supralimiar considerável já que a membrana se apresentará hiperpolarizada, essa possibilidade é explicada segundo os períodos refratários:
· Relativo: pode ser que gere outro PA
· Absoluto: não gera outro PA
OBS: Um canal em repouso pode se tornar novamente ativo: inativo – repouso – ativo 
OBS: No caso de cardiopatas o tempo de PA diminui aumentando a frequência
PROPAGAÇÃO DA PA 
	A despolarização não ocorre em toda membrana ao mesmo tempo, ela é unidirecional e matém uma reação em cadeia fechando os canais logo depois que passa.
 A propagação do impulso nervoso funcina com despolarização (cone axônico) e propagação ao longo do axônio. Ademais, a bainha de mielina que reveste o axônio tem propriedades especiais que aumentam a velocidade de condução do impulso nervoso.
OBS: Após o início da propagação do PA a amplitude não se altera (sem decremento de sinal).