TRANSMISSÃO SINÁPTICA

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Arthur Rodrigues Cardoso - Turma 150
Universidade Federal de Pernambuco
TRANSMISSÃO SINÁPTICA
Uma célula sofre potencial de ação, e para percebermos certo estímulo é necessária a
propagação desse potencial de ação. Isso requer que essa propagação aconteça de alguma
forma,que seria a transmissão sináptica.
Na Transmissão Sináptica, temos 3 elementos básicos:
1. Neurônio (Pré-sináptico: onde é gerado o potencial de ação)
2. Fenda sináptica (espaço entre os dois elementos)
3. Neurônio ou Glândula (Pós-sináptico: pode ou não gerar potencial de ação)
A transmissão sináptica acontece no SNC e no SNP. É a forma de controle do sistema
nervoso com as outras células, a partir da passagem do potencial de ação entre duas
células (ou não passagem, mas é sempre necessária a existência do potencial de ação no
elemento pré-sináptico). É uma comunicação entre duas células que gera uma resposta
fisiológica: sendo ela um comando neuronal ou uma contração muscular.
Sinapses Elétricas: temos dois elementos nas Sinapses Elétricas: o pré e o pós sináptico. A
célula pré-sináptica sofre potencial de ação e abre canais iônicos (inicialmente de sódio e
depois o de potássio). Para que ela aconteça, é necessário:
1. Proximidade entre as células (20 nm entre as membranas, e 3,5 nm entre as
Fendas Sinápticas);
2. Canais iônicos correspondentes de uma célula e outra (Connexion, formados
por 6 conexinas): Junção GAP/Junção Comunicante/MCanal
Quando a célula sofre o potencial de ação, os íons fluem pelo canal pré-sináptico,
para a outra célula. Acontece praticamente sem retardo, de forma muito rápida.
Para que haja a sinapse elétrica, as células pré-sináptica e pós-sináptica devem
sofrer potencial de ação conjuntamente. Esse tipo de sinapse é pouco presente no
cérebro de mamíferos, acontecem mais nas fases iniciais (intraútero) do
desenvolvimento neuronal do indivíduo. No entanto, ela é encontrada no tecido muscular
(Músculo liso e cardíaco).
Quando um miócito se despolariza (recebe informação), todas as células ligadas a ele
vão se despolarizar (receber a mesma informação), tendo sua resposta subsequente
(Sincício: contração simultânea das células a partir do recebimento rápido do potencial de
ação).
A Sinapse Elétrica pode ser bidirecional: Célula A pode ser a primeira a ser
despolarizada (elemento pré-sináptico) e transmitir o potencial de ação para Célula B
(elemento pós-sináptico), e vice-versa.
É excitatória/despolarizante (células que podem sofrer potencial de ação):
fidedigna (da mesma forma que acontece em uma célula, acontece em outra) e com menor
plasticidade (a plasticidade é um fenômeno que acontece no SNC que permite alterações
no funcionamento do SNC a depender dos estímulos que aquele sistema recebe; é a
capacidade de receber novas informações e modificá-las a depender dos estímulos que
recebem; A sinapse elétrica libera substâncias chamadas Fatores Tróficos que induzem o
crescimento de novas células, sobretudo as que são do mesmo tipo. Por isso, essa
capacidade plástica é baixa, já que só produzem células do mesmo tipo).
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Sinapses Químicas: é uma sinapse que tem os mesmos elementos da Elétrica, mas com a
presença de um NEUROTRANSMISSOR (mediador/substância química, produzida e
liberada pelo neurônio), que é um instrumento ligante da célula pré-sináptica que se acopla
ao meio extracelular da célula pós-sináptica, gerando mudanças elétricas nela (essas
mudanças elétricas acontecem nas duas sinapses, mas na química é mediada pelo
neurotransmissor). Para que isso ocorra, na célula pré-sináptica é OBRIGATÓRIA a
existência de um potencial de ação.
Não existe bidirecionalidade na sinapse química. Ela é unidirecional, pois
o dendrito não pode sofrer potencial de ação e ele não possui neurotransmissores.
Necessariamente os neurotransmissores vão ser liberados em receptores, por isso também
não pode ser bidirecional, já que cada elemento (pré e pós-sináptico) tem seu papel bem
definido.
Na sinapse química há um retardo, já que a liberação e difusão do neurotransmissor
consome um tempo que varia de 0,25 a 1 ms. Também há ocorrência de fadiga, quando há
uma estimulação repetitiva de sinapses. Isso porque, os mecanismos de síntese do
neurotransmissor não acompanham a quantidade gasta.
A falta de oxigênio (Hipóxia) cessa a transmissão sináptica, assim como o uso de
drogas podem excitar ou inibir a atividade sináptica. A alcalose (ganho excessivo de bases)
favorece a excitabilidade sináptica, assim como a acidose(ganho excessivo de ácidos) inibe-a.
Os neurotransmissores agem em proteínas da espinha dendríticas (foto acima), os
receptores: alguns são canais regulados por ligantes, onde o ligante é o neurotransmissor.
Mas nem todos os receptores são canais. Os que são, possuem sítios de ligação para
neurotransmissores, gerando influxo ou efluxo de íons quando o neurotransmissor é
acoplado no receptor, despolarizando a célula - mas sem sofrer potencial de ação. Raramente
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isso modifica a voltagem da célula a ponto de ativar os canais de sódio dependentes de
voltagem que existem no cone axonal. Há a despolarização na célula pós-sináptica, mas não
há potencial de ação.
Existem sinapses químicas em que há o potencial de ação na célula pós-sináptica.
Na sinapse da junção neuromuscular (entre um neurônio muscular e um músculo
esquelético), a célula pós sináptica (do músculo esquelético) sofre potencial de ação. É uma
sinapse que ocorre perifericamente. (Potencial graduado excitatório na célula
pós-sináptica)
O SN Central e Periférico só compreende sinais elétricos, mas esses sinais podem ser
mediadas quimicamente. Cada neurônio produz um neurotransmissor específico,
devido ao grupamento enzimático que cada neurônio possui. A informação é
transmitida mesmo sem haver transferência de potencial de ação, pois o
potencial de ação só é necessário para a liberação do neurotransmissor.
Os neurotransmissores podem induzir na célula pós-sináptica uma excitação ou
inibição. Uma única sinapse química dificilmente gera potencial de ação na célula
pós-sináptica no SNC, no SNP geralmente gera um potencial de ação. Ela gera uma
despolarização ou hiperpolarização e, se somar essas despolarizações, pode haver um
potencial de ação. (isso confere elevada plasticidade cerebral, e por isso a Sinapse
Química é mais frequente no SNC).
As Sinapses pode acontecer nos seguintes casos:
- Axônio - Espinho-dendrítico (Sinapse Axo Dendrítica)
- Axônio - Corpo celular/Soma (Sinapse Axo Somática)
- Axônio - Axônio (a Sinapse Elétrica pode acontecer dessa forma, pois
possuem canais de sódio) (Sinapse Axo Axônica)
No neurônio, o elemento pré-sináptico sempre é o Axônio, pois é onde ocorre
a geração de potencial de ação. O dendrito não tem como gerar potencial de ação e
não possui neurotransmissores, por isso não é nunca um elemento pré-sináptico.
ETAPAS FUNDAMENTAIS DA NEUROTRANSMISSÃO NA SINAPSE QUÍMICA
1. SÍNTESE: Para um neurônio produzir um neurotransmissor, é necessário um
substrato e as enzimas específicas. A síntese dos neurotransmissores podem ser
gerados no axônio ou no corpo celular. O grupamento enzimático que existe no
neurônio é o que dá essa especificidade.
Ex: Neurônio Colinérgico, Catecolaminérgico,...
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A acetilcolina foi o primeiro neurotransmissor a ser descoberto. Ela é degradada na
fenda sináptica, liberando colina (substrato/substância/aminoácido que produz o
neurotransmissor) para os novos neurônios produzirem novas acetilcolinas (“reciclagem
do aminoácido para formar novos neurotransmissores”). O Alzheimer parece ser
decorrente do mal funcionamento dos neurônios colinérgicos.
O aminoácido Tirosina (não essencial) é produzida a partir da fenilalanina
(aminoácido essencial) produz as Catecolaminas (Dopamina - neurotransmissorresponsável pela sensação de recompensa/prazer, Norepinefrina/Noradrenalina e
Epinefrina - neurotransmissor responsável por ativação do organismo, deixar em estado de
alerta).
O Triptofano é um aminoácido essencial que produz o neurotransmissor
Serotonina, considerado neurotransmissor da felicidade/bom-humor. É o principal
neurotransmissor envolvido na teoria da Depressão.
Os principais neurotransmissores excitatórios (gera despolarização) no SN são os
Aspartato e Glutamato, e o ácido gama aminobutírico (GABA) é exclusivamente
inibitório (gera hiperpolarização). São os mais abundantes no SNC. Um mesmo
neurotransmissor pode ser excitatório ou inibitório, menos os Aspartato,
Glutamato e GABA. O excesso de neurotransmissores excitatórios no organismo pode
gerar morte celular.
O óxido nítrico (facilita aprendizagem) é um neurotransmissor atípico (gasoso) que
se espalha em uma determinada região, podendo atuar na célula pós-sináptica ou na célula
antes da pré-sináptica que o liberou. Também é o principal vasodilatador do nosso corpo. O
monóxido de carbono, capaz de matar por asfixia, é produzido no SNC e também é um
neurotransmissor.
2. ARMAZENAMENTO E LIBERAÇÃO: O armazenamento acontece nas
vesículas, que podem sofrer exocitose (única estratégia de liberação). A maioria
dos neurotransmissores são solúveis em água, logo tem dificuldade de atravessar a
membrana lipídica, e tem alto peso molecular, portanto não pode passar pelos canais.
A quantidade de neurotransmissores dentro de uma vesícula é 1 quantum de
neurotransmissor.
A célula sofre potencial de ação, despolariza a sua membrana. O canal de
cálcio (proteína) é ativado pela despolarização da membrana do axônio, havendo
influxo de cálcio, que é o elemento que arrasta a vesícula que engloba os
neurotransmisores. As vesículas se acoplam/se fundem à membrana plasmática do
axônio e o cálcio não é liberado na fenda sináptica, apenas os neurotransmissores
(por exocitose). Para o cálcio voltar ao meio extracelular é necessário uma bomba de
cálcio.
Se o neurotransmissor não for englobado por vesículas não
conseguem ser transmitidos, já que são estruturas polares. Por isso,
também, os neurotransmissores não atravessam livremente a membrana
pós-sináptica (precisaria de um mecanismo específico de transporte) e só agem na
parte EXTERNA dos receptores de membrana da célula pós-sináptica.
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3. AÇÃO NO RECEPTOR/INTERAÇÃO COM O RECEPTOR: o neurotransmissor
se acopla ao sítio ativo do receptor da célula pós sináptica. Esse receptor gera uma
mudança elétrica na célula pós-sináptica no sentido da despolarização (torna a célula
com maior capacidade de sofrer potencial de ação, mas não necessariamente vai ter.
Apenas se for atingido o limiar de excitabilidade) ou hiperpolarização (torna a célula
mais distante de ter potencial de ação, não provocando-o). Por isso, dificilmente a
célula pós-sináptica sofre potencial de ação, mesmo que o estímulo seja excitatório.
Cada neurotransmissor só age no seu receptor específico,
alterando sua permeabilidade. A alteração da permeabilidade provoca uma
mudança no potencial de membrana da célula pós-sináptica. Isso resulta no
aparecimento de uma variação de potencial denominada potencial pós-sináptico
(PPS). Conforme o tipo de sinapse química, excitatória ou inibitória, o
neurotransmissor produzirá um PPS despolarizador (excitatório, PPSE) ou
hiperpolarizador (PPSI) de membrana.
Existe mais de um tipo de receptor: a Serotonina tem 15 tipos de receptores,
alguns que provocam despolarização, outros hiperpolarização. O que determina a
ação inibitória ou excitatória é o receptor da célula pós-sináptica. A
acetilcolina tem ação excitatória em receptores nicotínicos e inibitória em
receptores muscarínicos (pode ou não, pois são 5: alguns são excitatórios e outros
inibitórios). A acetilcolina age no músculo esquelético, contraindo-o
(despolarizando), e no músculo cardíaco, dilatando-o, diminuindo a capacidade de
contração, relaxando-o (hiperpolarizante).
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Existem dois tipos de receptores principais: o IONOTRÓPICO, que é um
canal iônico regulado por ligante, onde o neurotransmissor se acopla ao
receptor permitindo o fluxo de íons pela abertura do poro. Não são
bidirecionais pois dependem do gradiente de concentração, que nunca
muda. Tem uma resposta rápida no seu início e duração.
E o receptor METABOTRÓPICO, que não é um canal iônico, é uma proteína
totalmente fechada. Mas na face interna existe uma proteína G, com 3 subunidades: alfa
(móvel, dependendo da presença do neurotransmissor), beta e gama. Com o
neurotransmissor acoplado à proteína G, há uma energização da proteína alfa, que se move
até uma proteína mais próxima: canal iônico, abrindo-o e permitindo o fluxo; ou enzima
que se ativa, produzindo o segundo mensageiro, atuando em um canal iônico que existe na
membrana. É um mecanismo mais lento, mais comum e mais duradoura.
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4. INATIVAÇÃO DA SINAPSE QUÍMICA: existem 3 tipos de inativação, uma delas
acontece na Fenda Sináptica, com a acetilcolina por exemplo. Ela é liberada pelo
neurônio colinérgico e atua em neurônios através da fenda sináptica. Os
neurotransmissores que sobram na fenda sináptica e os que saem posteriormente dos
receptores se acoplam a uma enzima (acetilcolinesterase) que degrada-o (hidrólise)
em Acetil-Coenzima A (eliminada do organismo) e colina (que pode voltar para o
neurônio, para produção de nova acetilcolina).
Outra inativação pode ser também por difusão dos neurotransmissores
para células das Glia: para os Astrócitos (que nutre, sustenta o neurônio; e capta
neurotransmissores, como o Glutamato e o GABA). Após a captação, nas células da
Glia existem enzimas que hidrolisam os neurotransmissores e transformam-nos em
substâncias inertes (sem ação de neurotransmissor).
A última é a recaptação, que acontece com a Serotonina. No neurônio
pré-sináptico serotoninérgico existem proteínas carreadoras que fazem o transporte
de neurotransmissores unidirecionalmente (do meio extracelular → meio
intracelular), recaptando os neurotransmissores da fenda sináptica.
A vesícula sináptica também impede a degradação do neurotransmissor, já que
dentro da terminação axonal existem enzimas degradantes dos neurotransmissores. Essas
enzimas agem quando os neurônios são recaptados, previamente a sua liberação futura.
Os medicamentos antidepressivos iniciais impediam a ação das enzimas que
degradam a serotonina, dopamina e noradrenalina. Os mais atuais inibem a recaptação de
serotonina, fazendo com que ela permaneça mais tempo na fenda sináptica e agindo por
mais tempo.
(A) Sinapse Elétrica e (B) Sinapse Química
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ESTUDO DIRIGIDO DE AULA
1. Existem as sinapses elétricas e as sinapses químicas. Qual delas altera
eletricamente a célula pós-sináptica, a elétrica, a química, ou ambas?
As duas podem alterar eletricamente a célula pós-sináptica. No entanto, é mais
comum na elétrica, pois na química essa alteração só ocorre na sinapse da junção
neuromuscular, que ocorre perifericamente por potencial graduado excitatório na célula
pós-sináptica.
2. Na sinapse química, há a liberação de um neurotransmissor na fenda
sináptica. Em qual região da célula pós-sináptica esse neurotransmissor se
ligará?
a) Na superfície intracelular da membrana, ou
b) Na superfície extracelular
3. Em uma sinapse, a ação na célula pós-sináptica pode ser excitatória ou
inibitória. Quem define essa ação?
a) O neurotransmissor, ou
b) O receptor da célula pós-sináptica
4. Um mesmo neurotransmissor pode ter ações excitatórias e inibitórias?
Explique e/ou exemplifique.
Sim, pois quem determina a ação do neurotransmissor é o receptor, e existem vários
tipos de receptores para um mesmoneurotransmissor. A acetilcolina tem ação excitatória em
receptores nicotínicos e inibitória em receptores muscarínicos (pode ou não, pois são 5:
alguns são excitatórios e outros inibitórios). A acetilcolina age no músculo esquelético,
contraindo-o (despolarizando), e no músculo cardíaco, dilatando-o, diminuindo a
capacidade de contração, relaxando-o (hiperpolarizante).
5. Considerando o mecanismo de inativação dos neurotransmissores, sabe-se
que quando um neurotransmissor é recaptado, ele é degradado por enzimas na
terminação pré-sináptica. Por que, então, esse mesmo neurotransmissor não é
degradado por essas enzimas antes de sua liberação?
A vesícula sináptica impede a degradação do neurotransmissor, protegendo-os da
ação das enzimas degradantes.