Sinapses e Potencial de Ação

Prévia do material em texto

FISIOLOGIA: SISTEMA NERVOSO 
1 
 
Sinapses e Potencial de Ação 
Potencial de repouso e a célula polarizada 
 O potencial de repouso da membrana é a 
diferença entre a quantidade de cargas positivas 
(cátions) e negativas (ânions) que se apresenta nas 
duas faces da membrana. Na face externa da 
membrana, predomina o número de cargas 
positivas, principalmente o Na+; já na face interna, 
apresenta-se principalmente cargas negativas 
(proteínas e complexos iônicos); entretanto vale 
ressaltar que em ambos os lados da membrana vão 
apresentar todos os tipos de íons, mas algum lado vai 
apresentar um predomínio comparado ao outro, por 
exemplo, a parte interna das células apresenta maior 
quantidade de ânions, K+ e pouco sódio, já na região 
externa há muito Na+, muito Cl- e poucos ânions e K+. 
 
OBS! Os gradientes iônicos são mantidos pelas 
proteínas de transporte presentes nas membranas 
plasmáticas, sendo de grande importância a bomba 
de sódio e potássio, que envia 3 sódios para fora da 
células e 2 potássio para dentro, mantendo a 
diferença entre esses dois íons nos dois lados da 
membrana. 
 
 Uma célula é tida excitável quando ela recebe 
um estímulo (elétrico, químico ou mecânico) e 
consegue alterar o seu potencial de membrana. As 
principais células são as células musculares e os 
neurônios. 
 O potencial de repouso médio das células é 
cerca de -90 mV, ou seja, diferença entre os 
potenciais da região interna menos o potencial da 
região externa, dá igual a -90 mV. 
 
OBS! O potássio tem grande importância no 
potencial de membrana, pois a membrana tem uma 
certa permeabilidade ao potássio, devido aos canais 
vazantes de K+, que ficam entreabertos; isso permite 
que a célula possa aumentar a sua 
eletronegatividade (ficar com o potencial mais 
negativo) perdendo uma parte dos seus potássios 
passivamente para o meio externo constantemente, 
 
 Então em uma membrana em repouso, 
apresenta-se uma tendência de difusão do sódio de 
extracelular→intracelular (não ocorre muito pois a 
membrana é pouco permeável à esse íon) e difusão 
do K+ intracelular→extracelular (ocorre bastante 
devido à vazão do potássio constantemente), o que 
deixa a célula eletronegativa, pois as cargas positivas 
da face externa vão continuar no lado externo e as 
cargas positivas do lado interno vão ser perdidas 
para o meio externo. O principal fator que ajuda a 
manter a eletronegatividade da membrana é a 
bomba de sódio-potássio, em que retira 3 cargas 
positivas de dentro (3Na+) e jogando apenas 2 cargas 
positivas para dentro da célula (2K+). Além disso, o 
que reforça também a eletronegatividade são os 
ânions aprisionados dentro da célula. 
 Sendo assim, como a célula vai apresentar cerca 
de potencial de -90 mV ela é chamada de polarizada 
(apresenta diferença de potencial entre as duas faces 
da membrana). 
 
POTENCIAL GRADUADO 
 A célula polarizada vai poder receber e emitir os 
sinais elétricos, que são potenciais graduados (PG) e 
potenciais de ação (PA). 
 Os potenciais graduados são mudanças 
graduadas e rápidas do potencial de membrana, em 
que ocorre a despolarização da membrana (a 
membrana fica com mais cargas positivas dentro do 
que fora) e a repolarização em seguida (a membrana 
volta a ficar com mais cargas + fora do que dentro). 
Os íons envolvidos nesse potencial graduado são o 
Na+, Ca++ e Cl-. 
 O potencial graduado vai ter sua potência de 
acordo com a força do evento ou estímulo inicial. O 
PG vai ser o mecanismo inicial que vai desencadear o 
potencial de ação, que é a despolarização de toda a 
membrana. O PA será atingido quando o PG fazer a 
FISIOLOGIA: SISTEMA NERVOSO 
2 
 
depolarização da membrana até um ponto chamado 
de limiar. 
 O efeito final do potencial graduado são: 
perturbações mecânicas da membrana, efeitos 
químicos da membrana ou passagem de eletricidade 
na membrana. 
 O PG em: 
 Neurônios do SNC eferentes é ativado por sinais 
químicos de outros neurônios, que vão causar a 
abertura de canais iônicos por ligante 
 Em neurônios sensoriais ocorre por estímulos 
mecânicos ou químicos, que causam a abertura de 
canais sensíveis a estiramento ou a substâncias 
químicas 
 
 O potencial de graduação pode ser iniciado 
tanto pela: 
 abertura de canais iônicos → como a abertura de 
canais de sódio, que causam o influxo de sódio 
para dentro da célula e diminui a polaridade da 
membrana, como por fechamento de canais 
iônicos, 
 fechamento dos canais de potássio → que 
diminuirá a movimentação desses íons, reterá 
mais K+ dentro das células e assim iniciará o PG. 
 
 Zona de disparo 
 Para atingir o limiar de potencial de ação, o PG 
deve iniciar seu estímulo no local chamado de zona 
de disparo, que é um local na membrana onde se 
concentra muitos canais de Na+ voltagem 
dependentes. 
 A zona de disparo varia entre as diferentes 
células: 
 Neurônios eferentes e interneurônios → fica no 
cone axônico e na 1ª parte do axônio 
 Neurônios sensoriais → imediatamente adjacente 
ao receptor (união dendritos ao axônio) 
 
POTENCIAL DE AÇÃO 
 Uma vez que o estímulo de PG estabeleceu o 
limiar na zona de disparo, ocorre a formação do 
potencial de ação. 
 O PA tem um fenômeno de tudo ou nada, que o 
PA vai acontecer ou não vai acontecer; a partir do 
momento que atinge o limiar, acontecerá o 
potencial; se isso não ocorre, não haverá potencial. A 
partir do início do PA, ele vai se propagar da sua zona 
de disparo até a extremidade final da célula na 
mesma intensidade. 
 No encéfalo, existem neurônios tonicamente 
ativos, que podem ser marcapassos de batimentos 
(tem uma despolarização regular) e marcapassos 
rítmicos (faz explosões de PA). A diferença entre os 
potenciais vai ocorrer devido às diferenças entre os 
canais iônicos de cada célula, que podem ser 
voltagens de ativação ou inativação, com velocidade 
diferente para abertura/fechamento e também a sua 
sensibilidade aos neuromodulardores (substância 
química que pode facilitar ou dificultar o PA em 
algum local). 
 A partir da formação do PA, tem-se a 
propagação das despolarizações pela célula e, assim, 
a transmissão do impulso nervoso. 
 
FISIOLOGIA: SISTEMA NERVOSO 
3 
 
 
 
Mecanismo do PA 
 As sequências do potencial de ação são descritas 
na imagem a baixo: 
 
 
 Estágio de Repouso: é o potencial de repouso da 
membrana, antes do início do potencial de ação, 
a membrana encontra-se polarizada (-90mV) 
 A célula recebe um estímulo (potencial graduado) 
que começa uma pequena despolarização, até 
atingir o limiar de estabilidade na zona de disparo 
 Despolarização da membrana: esse processo 
ocorre, pois há um aumento da condutância do 
sódio para dentro da célula (abertura dos canais 
de Na+ dependentes de variação voltagem), ou 
seja, a célula começa a ganhar cargas (+). A 
despolarização chega até um certo pico, em que 
ocorre a inativação dos canais de sódio abertos. 
 Repolarização: nesse período, os canais de Na+ 
dependentes de voltagem se fecham, bem como, 
há a abertura total dos canais lentos de K+, os quais 
fazem o efluxo de K+ da região intra para a 
extracelular, ou seja, faz a célula perder cargas (+) 
e diminuir o seu potencial de membrana. 
 Hiperpolarização: vai ser quando a célula 
ultrapassa o seu potencial de repouso devido à 
permanência dos canais lentos de K+ ainda 
abertos. 
 Retomada do potencial de Repouso: os canais 
lentos de K se fecham e a célula volta ao seu 
potencial de repouso 
 Os canais de sódio e potássio reestabelecem o 
gradiente iônico dos íons que participaram do PA, 
ou seja, devolve os sódios para fora da célula e 
joga os K+ para dentro. Enquanto a célula não ter 
arrumado os seus gradientes de Na+ e K+ intra e 
extracelular, ela não pode sofrer um novo 
potencial de ação, esse período é chamado de 
período refratário. 
 
 
OBS! Potenciais de ação fracos liberam pouco 
neurotransmissor na terminação axônicas; já 
potenciais de ação fortes, liberam mais 
neurotransmissores pelo axônio. 
FISIOLOGIA: SISTEMA NERVOSO 
4 
 
 
Propagaçãodo potencial de ação 
 Quando uma área da membrana 
repentinamente é estimulada, ela torna-se permeável 
aos íons Na+; esses íons, ao entrarem na célula, se 
deslocam por todas as direções por um certo espaço; 
esse deslocamento faz com que outras regiões 
intramembranosas mudem o seu potencial e 
também atinjam o limiar de estabilidade, abrindo, 
assim, seus canais de Na+. Dessa maneira, o potencial 
de ação vai se propagando. 
 
Nódulos de Ranvier 
 Os nódulos de Ranvier (local entre as bainhas de 
mielina) concentra os canais de Na+ e K+, onde irá 
ocorrer as despolarizações, diminuindo o espaço da 
despolarização e caracterizando uma condução 
saltatória. 
 
 
Papel de outros íons durante o PA 
 Ânions impermeantes com carga (-) no interior do 
axônio: esses íons fazem com que o interior celular 
se mantenha com potencial (-) 
 Íons Ca+2: esse íon têm a mesma atuação do Na; 
ele apresenta uma bomba de Ca+2, que joga essa 
substância para a região extracelular (deixando a 
célula mais positiva), aumentando o potencial de 
membrana. Além disso, esse íon apresenta canais 
de cálcio dependente de voltagem lento, que tem 
a mesma função dos canais de Na, só que, nesse 
caso, por eles demorarem mais para abrir, a sua 
função é manter a despolarização por mais tempo, 
já que quando os canais de Na estiverem 
fechados, ainda haverá influxo de Ca por um 
período, criando um efeito “platô”; essas proteínas 
são numerosas em músculos cardíaco e liso. 
 
Período refratário 
 Após o disparo de um potencial de ação (PA), a 
célula necessita de um tempo para poder fazer outro 
PA, esse tempo é chamado período refratário. É 
dividido em 2: 
 Absoluto: não ocorre novo PA, independente da 
intensidade do estímulo, o canal de inativação do 
canal dependente de voltagem do Na está ativo. 
 Relativo: pode disparar novo PA, depende da 
intensidade do estímulo. Esse novo PA pode 
ocorrer, pois nesse momento, a comporta de 
inativação do canal de Na se abre e a de ativação 
se fecha, a partir de então, a comporta de ativação 
pode se abrir novamente, mas, para isso, o 
estímulo deve ser mais forte que o primeiro para 
que o efluxo de K que está ocorrendo seja menor 
que o influxo de Na que ocorrerá (assim, ganhar 
mais cargas (+) e se despolarizar) 
 
 O período refratário impede que o nervo entre 
em curto circuito após o potencial de ação. 
 
SINAPSES 
 É a conexão funcional entre um neurônio e a 
segunda célula. Tem duas classes sinápticas, 
podendo ser elétrica ou química. 
 
Sinapses elétricas 
 É o tipo de sinapse comum na musculatura 
cardíaca, na musculatura lisa, glia, pulmões e fígado. 
Nela ocorre o fluxo de corrente iônica entre a célula 
pré e pós-sinápticas. A velocidade de transmissão 
dessa sinapse elétrica é extremamente rápida, pois as 
junções permitem a passagem de íons praticamente 
instantâneo entre as duas células, iniciando ou uma 
despolarização (neurônio) ou algum outro processo 
na célula pós-sináptica. 
 Esse tipo de sinapse ocorre devido às junções 
comunicantes, que permitem a passagem de íons 
FISIOLOGIA: SISTEMA NERVOSO 
5 
 
entre as duas células, pois existem canais iônicos 
(gap junctions, também chamadas de conexinas, 
formadas por 6 conexons) com baixa resistência 
elétrica ligando as duas células. Esse transporte de 
íons é direto e passivo, sendo uma difusão facilitada 
bidirecional. 
 
 
 
Sinapses químicas 
 É um tipo de sinapse em que há uma fenda 
sináptica entre as duas células, bem como, a célula 
pré-sináptica vai apresentar vesículas sinápticas, as 
quais em seu interior armazenam 
neurotransmissores. Essas moléculas são utilizadas 
para a comunicação entre as duas células da sinapse 
(sinal parácrino) ou para a comunicação para a 
própria célula pré-sináptica (sinal autócrino). 
 A sequência de eventos durante a sinapse 
química são: 
1. Síntese e armazenamento de neurotransmissores 
em vesícula 
2. Um PA invade o terminal pré-sináptico 
3. Despolarização e a abertura dos canais de Ca+2 
dependentes de voltagem 
4. Influxo de Ca+2 
5. Fusão de vesículas com a membrana pré sináptica 
6. Liberação dos neurotransmissores 
7. O transmissor liga-se a moléculas receptoras na 
membrana pós-sináptica 
8. Abertura ou fechamento dos canais iônico pós-
sinápticos → PEPS (Potenciais pós sinápticos 
excitatórios (despolarização)) ou PIPS (Potenciais 
pós sinápticos inibitórios (hiperpolarização)) 
9. Recuperação da vesícula/inativação 
neurotransmissor 
 A maquinaria para regular a fusão das vesículas 
são as SNAREs, que são uma família de proteínas a 
quais desempenham um papel essencial na fusão de 
vesículas. O cálcio, com o seu influxo no PA, fortalece 
a junção entre as SNAREs da vesícula e da membrana 
pré-sináptica, fundindo as duas membranas e 
formando o poro para liberação dos 
neurotransmissores 
 
Receptores 
 Os receptores são proteínas capazes de gerar 
sinais elétricos por abrirem ou fecharem canais 
iônicos na membrana pós ou pré sináptica. As classes 
de receptores são: 
 Receptores de modificação de potencial de 
membrana 
 Receptores que dependem de ligantes externos 
(neurotransmissores) 
 Receptores dependentes de substâncias 
mensageiras intracelulares 
 Receptores ativados devido a alteração de 
metabólitos celulares 
 Receptores ativados por alteração na membrana 
celular 
 
 Outrossim, os receptores podem ser 
organizados em duas famílias: 
 Receptores ionotrópicos: formam canais iônicos 
devido à mudança de conformação da proteína 
causado por alguma substância ou ocorrência, 
como neurotransmissores ou um potencial de 
ação. Os canais podem ser de cátions (catiônicos 
→ excitatórios) ou de ânions 
(aniônicos→inibitórios) 
 Receptores metabotrópicos: são receptores 
acoplados com à proteína G, os quais, ao serem 
ativados pelo neurotransmissor, ativam a proteína 
G, que desloca a sua subunidade alfa para ativar 
mensageiros, os quais, por sua vez, abrem ou 
FISIOLOGIA: SISTEMA NERVOSO 
6 
 
fecham um canal iônico; são 3 tipos de proteínas 
G (s, q e i); trata-se de um processo mais lento de 
ativação. 
 
 Quando a resposta final dos receptores é a 
abertura de canais de íons, eles podem ser 
classificados em catiônicos (canais que fazem o 
influxo de cátions → papel excitatório → PEPS) ou 
aniônicos (canais que fazem o influxo de ânions → 
papel inibitório → PIPS). 
 
Sinapses inibitórias 
 As inibições podem ser do tipo pós-sináptica ou 
pré-sináptica: 
 
 
Neurotransmissores 
 Os neurotransmissores são divididos em típicos 
e atípicos. Os típicos necessitam estar presentes no 
interior do terminal pré sináptico em vesículas, ser 
jogado na fenda sináptica e ser recebido por 
receptores nas membrana pós-sináptica. Os atípicos 
são gasosos e atuam na membrana pré e pós 
sináptica. 
 Os neurotransmissores podem ser 
neuropeptídeos, aminoácidos, purinas, aminas 
biogênicas, gases, opióides e endocanabinóides. 
 A síntese de neurotransmissores é iniciada nos 
somas dos neurônios, por meio da síntese de 
enzimas (REL e Golgi), que sofrem fluxo 
axoplasmático e atingem o terminal pré-sináptico, 
chegando no botão pré-sináptico; lá, se associam aos 
precursores dos neurotransmissores, formando-os, 
os quais já são armazenados nas vesículas sinápticas. 
 Os neurotransmissores e o seu processo de ação 
podem ser inativados por diversos motivos: 
 pela ligação com autorreceptores presentes na 
região exterior da membrana pré sináptica, que 
faz o aumento da condutância do K+ (perde carga 
+ e polariza a célula) e diminui a condutância do 
Ca+, inibindo a exocitose 
 pela recaptação dos neurotransmissores 
 pela captação extraneuronal, feita por células da 
glia, que captam os neurotransmissores 
 difusão dos neurotransmissores para fora da fenda 
 inativação dos receptores dos neurotransmissores 
 internalização dos receptores (endocitose) 
 degradação enzimática dos neurotransmissores 
por enzimas na membrana pré e/ou pós sináptica.