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1 Laís Flauzino | NEUROLOGIA | 7° MEDICINA Sinapses 2M1 –SINAPSES E TRANSMISSÃO DO IMPULSO NERVOSO OBJETIVOS DA AULA: Geral: aprender como se dá a transmissão da informação de um neurônio para o outro. (neurotransmissores – base de medicamentos) Específicos: 1) Compreender como funciona a membrana neuronal em repouso e os fatores que podem modificá-la. 2) Explicar como ocorre o potencial de ação 3) Entender como são formados e liberados os neurotransmissores 4) Citar e explicar a importância dos principais neurotransmissores. Livro: Tortora, Capítulo 12. Leitura complementar: Neurociências (Mark F. Bear): capítulos 5 e 6 (principalmente). Complementação com capítulos 3 e 4. Os neurônios se comunicam usando dois tipos de sinais elétricos: • Potenciais graduados – para curtas distâncias • Potenciais de ação (impulso nervoso) – por grandes distâncias. A produção dos potenciais graduados e dos potenciais de ação depende de duas características básicas da membrana plasmática de células excitáveis: • a existência de um potencial de membrana de repouso e • a presença de tipos específicos de canais iônicos. A membrana plasmática de células excitáveis apresenta: • um potencial de membrana, • uma diferença de potencial elétrico (voltagem) através da membrana – essa voltagem é conhecida como potencial de membrana em repouso. Os potenciais graduados e os potenciais de ação ocorrem porque as membranas neuronais contêm muitos tipos diferentes de canais iônicos que se abrem ou se fecham em resposta a um estímulo específico. Como a bicamada lipídica da membrana plasmática é um bom isolante térmico, as principais vias nas quais a corrente pode atravessar a membrana são os canais iônicos. O fluxo de íons forma a corrente elétrica. Um distúrbio do potencial de ação que gera uma convulsão, por exemplo. MEMBRANA EM REPOUSO: Propriedades da matéria que permitem o potencial de ação. A água tem propriedade bipolar: oxigênio é mais negativo e os dois hidrogênios que se ligam são mais positivos – quando coloca um íon (sal de cozinha por exemplo), o sódio positivo vai se atrair pelo oxigênio que é mais negativo. E o cloreto, bem negativo, vai se atrair pelas moléculas de hidrogênio. Essa propriedade é a que permite a perfusão dos ions. Tem ainda a bicamada fosfolipídica que consegue fazer um isolamento tanto químico, quanto elétrico entre o que está dentro e fora da célula. O corante vai se difundindo até ocupar a água toda de maneira homogênea. Isso varia com a temperatura – se for fria, leva mais tempo para acontecer; se for quente, as moléculas se movem com mais rapidez. O potencial de membrana em repouso existe devido a um pequeno acúmulo de íons negativos no citosol, ao longo da parte interna da membrana plasmática, e a um acúmulo igual de íons positivos no líquido extracelular (LEC) em toda a superfície externa da membrana. O acúmulo de cargas ocorre apenas em uma área muito próxima da membrana. O citosol ou o líquido extracelular em qualquer outra parte da célula apresentam números iguais de cargas positivas e negativas, e são eletricamente neutros. Quanto maior for a diferença de carga na membrana, maior será o potencial de membrana (voltagem). Nos neurônios, o potencial de membrana em repouso varia entre −40 e −90 mV. Um valor comum é de −70 mV. O sinal negativo indica que a parte interna da célula 2 Laís Flauzino | NEUROLOGIA | 7° MEDICINA está mais negativa do que a externa. Uma célula que apresenta um potencial de membrana é considerada polarizada. A maioria das células do corpo é polarizada; o potencial de membrana varia entre +5 e −100 mV nos diferentes tipos de células. O potencial de membrana de repouso é gerado devido a 3 importantes fatores: • Distribuição heterogênea de íons no LEC e no citosol - O líquido extracelular é rico em Na+ e em íons cloreto (Cl-). No citosol, entretanto, o principal cátion é o K+, e os dois ânions dominantes são os fosfatos ligados a moléculas, como os três fosfatos no ATP, e os aminoácidos das proteínas. Como a membrana plasmática geralmente tem mais canais de vazamento de K+ do que de Na+, o número de íons potássio que se difundem, ao longo do seu gradiente de concentração, de dentro da célula para o líquido extracelular é maior que o número de íons sódio que se difunde, ao longo do seu gradiente de concentração, do líquido extracelular para dentro da célula. À medida que cada vez mais íons potássio saem, a parte interna da membrana plasmática se torna mais negativa, e a parte externa, mais positiva. • Incapacidade da maioria dos ânions em sair da célula – a maior parte dos ânions de dentro da célula não consegue sair dela – eles não seguem o K+ porque estão ligados a moléculas que não se difundem, como o ATP e grandes proteínas. • Natureza eletrogênica das Na+-K+ ATPases - A permeabilidade da membrana ao Na+ é muito baixa, pois existem poucos canais de vazamento de sódio. No entanto, os íons sódio de fato se difundem lentamente para dentro da célula devido ao seu gradiente de concentração. Caso este fenômeno persistisse, a entrada de Na+ certamente acabaria com o potencial de membrana. Esta pequena entrada de Na+ e a saída de K+ são compensadas pelas Na+-K+ ATPases (bombas de sódio-potássio). Estas bombas ajudam a manter o potencial de membrana por meio da retirada de Na+ tão logo ele entre na célula. Simultaneamente, as Na+-K+ ATPases captam K+. Entretanto, os íons potássio invariavelmente sairão da célula devido ao seu gradiente de concentração. Lembre-se de que as Na+-K+ ATPases retiram três Na+ para cada dois K+ captados Representação dos canais iônicos – ponte que permite a passagem de íons de um lado para o outro. CANAIS IÔNICOS: Canal iônico é uma proteína, juntando essas proteínas todas formam-se lados mais positivos e lados menos positivos. Desse jeito, consegue uma estrutura que só passa substancias específicas. De maneira geral, os canais iônicos são permeáveis a um tipo específico de molécula, de proteína ou de íon. 3 Laís Flauzino | NEUROLOGIA | 7° MEDICINA Canais iônicos abertos: permitem a passagem de íons específicos pela membrana plasmática ao longo de seus gradientes eletroquímicos (diferença de concentração (química) + a diferença elétrica). • Os íons se deslocam de áreas de maior concentração para áreas de menor concentração. • Cátions (+) se movem em direção a áreas carregadas negativamente. • Ânios (-) se movem em direção a uma área carregada positivamente. À medida que os íons se deslocam, eles criam um fluxo de corrente elétrica que pode mudar o potencial de membrana. Adaptações para condutividade elétrica: • Seletividade da membrana (permeabilidade variável) • Estabilização do meio extracelular (mielina, astrócitos) • Estabilização do meio intracelular (Na/K ATPase) O que permite que a membrana celular (sirve como isolante elétrico) passe a conduzir a energia elétrica são os canais iônicos. A seletividade da membrana é feita por meio desses canais. Por exemplo, é uma membrana para passar só sódio e potássio, então a célula vai produzir só um canal iônico de sódio e só um de potássio – permeabilidade seletiva. A estabilização do meio extracelular é feita por meio dos astrócitos - se tem muito potássio de um lado ele tenta deixar tudo constante. No meio intracelular há a bomba de sódio e potássio. As bolinhas vermelhas são canais iônicos que permitem a passagem dos íons. A de cima é uma membrana celular com mielina e a de baixo sem. Onde tem o nódulo de ranvier – onde não é mielinizado – há concentração de canais iônicos que é bem maior do que se fosse tudo uniforme. Tipos de canais: 4 Laís Flauzino | NEUROLOGIA | 7° MEDICINA Mecanorreceptores – estira a membrana e abre o canal, ex: estimulo tátil. Controlados por ligante – sempre fechado, mas alguma coisa mudaa conformação dele e se liga e passa a conduzir íons. Existem outros, controlados por voltagem – compara o lado de dentro da célula e o de fora gerando uma diferença de potencial elétrico – o que faz os eletrodos funcionarem é essa diferença de potencial elétrico. Esses receptores controlados por voltagem tem uma extremidade atraída por carga negativa que abre o canal. Se enche de carga positiva ela é repelida e fecha o canal. Bombas: Funcionam de maneira semelhante. O que modifica o canal não é mais uma interação apolar ou polar. Envolve energia – quebra ATP e com essa energia gera a mudança de conformação. Ex da imagem: bomba de cálcio – ele parado, o cálcio fica lá dentro; quebra um ATP, manda o cálcio para dentro da célula. A medida que quebra o ATP, muda sua conformação. Como o receptor funciona? #R: ele muda sua conformação. POTENCIAL DE EQUILÍBRIO: A membrana celular tem um potencial de repouso diferente, como tem uma bomba de sódio potássio que está sempre mandando 3 sódio para fora e 2 potássio para dentro, o que acontece é que do lado de fora fica cheio de sódio e do lado de dentro quase nada de sódio, mas um monte de potássio. Ela manda 3 sódio para fora e 2 potássio para dentro – isso significa que apesar de ter bastante sódio, do lado de fora tem um monte de carga positiva e do lado de dentro tem menos carga positiva. Existem duas coisas que geram equilíbrio: • Tem muito potássio querendo ir para o outro lado e tornar o meio cheio de potássio. • Tem muito sódio querendo passar para o outro lado. Existe então, um gradiente químico, mas se for olhar para a parte elétrica, tem muita parte positiva querendo entrar. Vai ter uma hora que essas duas forças vão brigar. O equilíbrio entre elas é tudo ficar mais ou menos homogêneo, porém fica o potencial elétrico de menos 65mW. Isso é o neurônio funcionando sem fazer nenhum potencial de ação – funcionando paradinho. 5 Laís Flauzino | NEUROLOGIA | 7° MEDICINA São essas propriedades que permitem que ele trabalhando quieto consiga um potencial de ação de - 65mW. Na prática: A temperatura muda as propriedades do potencial – se mais quente, conduz mais. Quem mexe na temperatura é o hipotálamo. A concentração de íons fora da célula faz com que tenha o potencial diferente – na prática quem mexe nessa concentração de íons fora é o exame de sangue. Quando tem diarreia, o potássio pode cair muito, diuréticos mexe nisso também. Quem deixa as concentrações de íons de dentro constante: • Hormônio tireoidiano – facilita a formação de ATP e o funcionamento da bomba de sódio. Quem mexe fora são os remédios, por exemplo os betabloqueadores (baixa a pressão mais devagar) – o metabolismo é semelhante. Aqui dá para tirar o que causa arritmia cardíaca e convulsão: Por exemplo, pouca temperatura impede a difusão dos íons; o coração também funciona por meio de potencial elétrico, o pct pode parar por hipotermia. Convulsão é a mesma coisa: o potencial de ação pode ficar louco/descontrolado e aí o pct tem convulsão por hipo ou por hipertermia. Pode ter parada cardíaca por intoxicação ou por falta de potássio. Canalopatias: • Epilepsia generalizada com convulsões febris • Migrânea hemiplégica familiar • Síndrome de Dravet POTENCIAL DE AÇÃO : Os canais iônicos controlados por voltagem mudam sua conformação conforme a voltagem da membrana. Tem o potencial de repouso que dura 65mW. Quando se tem algum estímulo de fora, levou um choque ou etc, ao fazer com que entre íons para dentro da célula, você muda o potencial de ação de -65 para - 60 ou -40 e aí essa voltagem que vai mudando, ativa um canal de sódio que é controlado por voltagem. Quando a voltagem sobe muito, o canal de sódio se fecha. Porém, existe o canal do potássio que se abre justamente com essa voltagem muito alta. E esse canal de potássio faz com que saia potássio e a medida que vai perdendo cargas positivas, o potencial elétrico vai caindo até fechar e volta ao estado de repouso. Bomba de sódio e potássio faz com que tenha potencial de repouso; potencial de ação faz com que a informação vá caminhando; mas quando chega no fim, precisa comunicar essa informação com outro. Ao chegar no fim, você não passa isso de maneira leve (só quando tem a gap junction) e aí é necessário a sinapse. Um potencial de ação ou impulso é uma sequência rápida de eventos que diminui e reverte o potencial de membrana e posteriormente o leva novamente para seu estado de repouso. Tem duas fases: • Fase de despolarização: o potencial de membrana se torna menos negativo, atinge o zero, e então se torna positivo. • Fase de repolarização (hiperpolarização): potencial de membrana volta ao padrão de repouso de -70mV. Após a fase de repolarização pode acontecer uma fase de pós-hiperpolarização, durante a qual o potencial de membrana se torna temporariamente mais negativo que no repouso. Dois tipos de canais dependentes de voltagem se abrem e se fecham durante um potencial de ação. Estes canais estão presentes principalmente na membrana plasmática do axônio (axolema) e nos terminais axônicos. Os primeiros canais que se abrem, os canais de Na+ dependentes de voltagem, permitem a passagem de Na+ para dentro da célula, o que gera a fase de despolarização. Depois são os canais de K+ dependentes de voltagem que se abrem, permitindo a saída de K+ e produzindo a fase de hiperpolarização. A fase de pós-hiperpolarização ocorre quando os canais de K+ dependentes de voltagem permanecem abertos após o término da fase de repolarização. Um potencial de ação ocorre quando a despolarização atinge um limiar (acima de -55mV na maioria dos neurônios). Então, a formação de um potencial de ação depende da capacidade de um estímulo específico em elevar o potencial de ação até o seu limiar. Porém, uma vez que seja gerado um potencial de ação, sua amplitude será sempre a mesma e ela não depende da intensidade do estimulo (se é estímulo limiar ou 6 Laís Flauzino | NEUROLOGIA | 7° MEDICINA supralimiar). Por outro lado, quanto maior for a intensidade do estímulo acima do limiar, maior será a frequência dos potenciais de ação, até que seja atingida uma frequência máxima de acordo com o período refratário absoluto. Em suma: quando a despolarização atinge seu limiar, acontece um potencial de ação – princípio do tudo ou nada. Fase de despolarização: Quando um potencial graduado despolarizante ou algum outro estímulo faz com que a membrana de um axônio se despolarize até seu limiar, os canais de Na+ dependentes de voltagem se abrem rapidamente. O influxo de Na+ muda o potencial de ação de −55 para +30 mV. No pico do potencial de ação, a parte interna da membrana é 30 mV mais positiva que a externa. Fase de repolarização: Logo após a abertura das comportas de ativação dos canais de Na+ dependentes de voltagem, os canais de inativação se fecham. Agora o canal de Na+ está em seu estado inativo. Além da abertura dos canais de Na+ dependentes de voltagem, uma despolarização limiar também abre os canais de K+ dependentes de voltagem. Como estes canais se abrem mais lentamente, sua abertura ocorre aproximadamente no mesmo momento em que os canais de Na+ estão se fechando. A abertura mais lenta dos canais de K+ dependentes de voltagem e o fechamento dos canais de Na+ dependentes de voltagem previamente abertos geram a fase de repolarização do potencial de ação. Como os canais de Na+ estão inativos, o influxo de Na+ se torna mais lento. Ao mesmo tempo, os canais de K+ estão se abrindo, acelerando a saída de K+. A diminuição do ritmo do influxo de Na+ e a aceleração da saída de K+ fazem com que o potencial de membrana passe de +30 para −70 mV. A repolarização também permite que os canais de Na+ inativos voltem ao seu estado de repouso. Fase de pós-hiperpolarização: Enquanto os canais de K+ dependentes de voltagem estão abertos,a saída de K+ pode ser grande o suficiente para causar uma fase de pós-hiperpolarização do potencial de ação. Durante esta fase, os canais de K+ dependentes de voltagem permanecem abertos e o potencial de membrana se torna ainda mais negativo (cerca de −90 mV). Quando os canais de K+ se fecham, o potencial de membrana volta ao seu nível em repouso de −70 mV. Ao contrário dos canais de Na+ dependentes de voltagem, a maioria dos canais de K+ não tem um estado inativo. Em vez disso, eles se alternam entre os estados de fechamento (repouso) e abertura (ativação). Período refratário: O período de tempo após o início do potencial de ação durante o qual uma célula excitável não consegue gerar outro potencial de ação em resposta a um estímulo limiar normal é chamado período refratário. Durante o período refratário absoluto, mesmo um estímulo muito intenso não conseguirá gerar um segundo potencial de ação. Este período coincide com o período de ativação e inativação do canal de Na+. Os canais de Na+ inativos não conseguem se reabrir; eles primeiro devem voltar ao estado de repouso. Diferentemente dos potenciais de ação, os potenciais graduados não apresentam um período refratário. Axônios de maior diâmetro têm uma superfície maior e um período refratário absoluto curto, de cerca de 0,4 ms. Como um segundo impulso nervoso pode surgir rapidamente, nestes axônios podem acontecer até 1.000 impulsos por segundo. Axônios com diâmetro menor têm períodos refratários de até 4 ms, o que os permite transmitir um máximo de 250 impulsos por segundo. Em condições fisiológicas, a frequência máxima de impulsos nervosos nos axônios se situa entre 10 e 1.000 por segundo. O período refratário relativo é o período de tempo durante o qual um segundo potencial de ação pode ser gerado, mas apenas por um estímulo maior que o usual. Ele coincide com o período no qual os canais de K+ dependentes de voltagem ainda estão abertos, após a volta dos canais de Na+ inativos para o repouso. SINAPSE: O local de comunicação entre dois neurônios ou entre um neurônio e uma célula efetora (célula muscular ou glandular) é chamado de sinapse. As extremidades de terminais axônicos (botões sinápticos ou varicosidades) contêm vesículas sinápticas que armazenam neurotransmissores. Neurotransmissor: molécula liberada de uma vesícula sináptica que excita ou inibe outro neurônio, uma fibra muscular ou uma célula glandular. Muitos neurônios contêm dois ou até três tipos de neurotransmissores, cada um com diferentes efeitos na célula pós-sináptica. O termo neurônio pré-sináptico se refere a uma célula nervosa que conduz o impulso nervoso em direção a uma sinapse. É a célula que leva o sinal. Uma célula pós- sináptica é aquela que recebe o sinal. Ela pode ser um neurônio chamado neurônio pós-sináptico, que leva o impulso nervoso para longe de uma sinapse, ou uma célula efetora, que responde ao impulso da sinapse. A maioria das sinapses entre neurônios é axodendrítica (entre o axônio e um dendrito), enquanto outras são axossomáticas (entre um axônio e uma célula) ou axoaxônicas (entre dois axônios). As sinapses são importantes porque algumas doenças e distúrbios neurológicos são frutos de alterações na comunicação sináptica, e muitas substâncias terapêuticas e viciantes atuam no corpo por meio destas junções. 7 Laís Flauzino | NEUROLOGIA | 7° MEDICINA Sinapse elétrica – gap junction, íons passam direto. A sinapse que não tem gap junction é a química. Tipos de sinapse: • Elétrica – mais rápida • Química – série de fases que a deixam lenta, mas é muito melhor de modular (tornar a interação mais forte ou mais fraco). SINAPSE ELÉTRICA: Propriedades: • Infalível • Transmite em ambos os sentidos Canos - um receptor ligou em outro formou um cano. Utilidade da sinapse elétrica: Movimentos muito rápidos, por exemplo: para poder jogar algo certinho e acertar o alvo não dá tempo de pensar e pensar, aí existe essa alça no tronco encefálico e cerebelo para isso. Retina: Visão – você tem que transmitir a informação praticamente em tempo real. Então o processamento visual, filtrar, tirar todo ruído (embaçado do óculos etc) é feito rápido na retina. Mielinização central e periférica: 8 Laís Flauzino | NEUROLOGIA | 7° MEDICINA Relacionado a mielinização – também tem as pontes citoplasmáticas nos astrócitos. Sinapses elétricas: Os potenciais de ação são conduzidos diretamente entre as membranas plasmáticas de neurônios adjacentes por meio de junções comunicantes. Vantagens: • Comunicação mais rápida – devido a condução por meio de junções comunicantes, o potencial de ação passa diretamente da célula pré-sináptica para a pós-sináptica. • Sincronização – as sinapses elétricas podem sincronizar (coordenar) a atividade de um grupo de neurônios ou fibras musculares. Em outras palavras, um grande número de neurônios ou fibras musculares pode produzir potenciais de ação em uníssono, caso eles estejam conectados por junções comunicantes. A consequência dos potenciais de ação sincronizados no coração ou no músculo liso visceral é a contração coordenada destas fibras, o que possibilita a geração de um batimento cardíaco ou a passagem de alimentos pelo trato gastrintestinal. SINAPSE QUÍMICA: Quando o potencial de ação termina e chega na ponta, existe um mecanismo que libera as vesículas produzidas pelo corpo celular e transportadas até o fim do axônio e armazenadas ali – estão paradas ali sempre. Quando o potencial chega ali, um mecanismo libera essas vesículas e os neurotransmissores se ligam aos receptores da próxima célula e esses receptores são controlados por ligante – ou seja, quando se liga, ele muda sua conformação. Velocidade de transmissão variável • Vesículas: aminoácidos e aminas (glutamato, GABA e os mais comuns) • Grânulos densos: peptídeos (encefalinas, substância P e neuropeptídeos) Cada um tem tipos de neurtransmissores específicos. 9 Laís Flauzino | NEUROLOGIA | 7° MEDICINA O DNA foi transcrito, traduzido, produziu proteína, essa proteína foi modificada no reticulo endoplasmático, chegou no complexo de golgi e foi ensacada e formou as vesículas sinápticas. E foi transportada até o terminal axonal. Sinapses químicas: As membranas plasmáticas dos neurônios pré e pós- sinápticos estão próximas entre si, mas não se tocam. Elas são separadas pela fenda sináptica. Em resposta a um impulso nervoso, o neurônio pré- sináptico libera um neurotransmissor que se difunde pelo líquido da fenda sináptica e se liga a receptores na membrana plasmática do neurônio pós-sináptico. O neurônio pós-sináptico recebe o sinal químico e, na sequência, produz um potencial pós-sináptico, um tipo de potencial graduado. Desse modo, o neurônio pré- sináptico converte o sinal elétrico (impulso nervoso) em um sinal químico (neurotransmissor liberado). O neurônio pós-sináptico recebe o sinal químico e, em contrapartida, gera um sinal elétrico (potencial pós- sináptico). O tempo necessário para que isso ocorra em uma sinapse química, um retardo sináptico de cerca de 0,5 ms, é o motivo pelo qual as sinapses químicas transmitem sinais mais lentamente que as sinapses elétricas. Uma sinapse química comum transmite um sinal da seguinte maneira: 1. Um impulso nervoso chega a um botão sináptico de um neurônio pré-sináptico. 2. A fase de espolarização do impulso nervoso abre canais de Ca2+ dependentes de voltagem, que estão presentes na membrana dos botões sinápticos. Como os íons cálcio estão mais concentrados no líquido extracelular, o Ca2+ entra no botão sináptico pelos canais abertos. 3. O aumento na concentração de Ca2+ dentro do neurônio pré-sináptico serve como um sinal que dispara a exocitose das vesículas sinápticas. À medida que as membranas vesiculares se fundem com a membrana plasmática, as moléculas de neurotransmissoresque estão dentro das vesículas são liberadas na fenda sináptica. Cada vesícula sináptica contém milhares de moléculas de neurotransmissores. 4. As moléculas de neurotransmissores se difundem pela fenda sináptica e se ligam a receptores na membrana plasmática do neurônio pós-sináptico. 5. A ligação dos neurotransmissores a seus receptores nos canais ativados por ligantes faz com que estes se abram, permitindo a passagem de íons específicos pela membrana. 6. À medida que os íons passam pelos canais abertos, a voltagem da membrana se modifica. Esta mudança na voltagem é chamada potencial pós- sináptico. Dependendo de quantos íons caibam no canal, o potencial pós-sináptico pode ser despolarizante (excitação) ou hiperpolarizante (inibição). Por exemplo, a abertura de canais de Na+ permite a entrada de Na+, causando uma despolarização. Entretanto, a abertura de canais de Cl– ou de K+ causa uma hiperpolarização. A abertura de canais de Cl– permite a entrada de Cl– na célula, enquanto a abertura de canais de K+ permite a saída de K+ – em ambos os eventos, a parte interna da célula torna-se mais negativa. 7. Quando um potencial pós-sináptico despolarizante atinge o limiar, ele dispara um potencial de ação no axônio do neurônio pós-sináptico. Na maioria das sinapses químicas, acontece apenas a transferência de informações em via única – de um neurônio pré-sináptico para um neurônio pós-sináptico ou para um efetor, como uma fibra muscular ou uma célula glandular. Por exemplo, a transmissão sináptica na função neuromuscular (JNM) ocorre de um neurônio motor para uma fibra muscular esquelética (mas não na direção oposta). Somente os botões sinápticos dos neurônios pré-sinápticos podem liberar neurotransmissores, e apenas a membrana do neurônio pós-sináptico tem receptores proteicos que podem reconhecer e se ligar a um neurotransmissor. Liberação dos neurotransmissores: Quando chega no fim do axônio, lá tem um canal iônico controlado por voltagem especial – ele é permeável à 10 Laís Flauzino | NEUROLOGIA | 7° MEDICINA cálcio, então chegou no fim ativou um canal iônico controlado por voltagem de cálcio e aí o cálcio se ligou a proteínas específicas da vesícula sináptica e da membrana celular do lado de fora. Na hora que o cálcio se ligou, as duas coisas se juntaram e mandou para fora. Aplicações práticas: Esse medicamento funciona mexendo no canal de cálcio evitando a neurotransmissão em excesso – usado para epilepsia principalmente. Botox – toxina que quebra as proteínas SNARES e impede a neurotransmissão. Isso em altas doses mata (botulismo) - impedindo a neurotransmissão em todos os cantos, em especial nos músculos. A contração muscular também é feita por potencial de ação e no fim, nas junções neuromusculares também há os mesmos canais de cálcio que se ligam no axônio e esse axônio libera vesículas de acetilcolina que fazem a contração muscular. Se joga a toxina nesses axônios que mandam informações para o músculo, o paciente não mexe mais os músculos – se for o músculo respiratório ele morrerá. MODELO TRIPARTITE DE SINAPSE: 2 neurônios e o gliocito estabilizando a sinapse (mantem os níveis de potássio, mantem a nutrição, tem as gap junctions). Se tiver muito neurotransmissor dá epilepsia e dá o levetiracetam, mas o astrócito também mantem o equilíbrio dos neurotransmissores nessa região. O PAPEL DOS ASTRÓCITOS: O astrócito se ligando à vários neurônios – pintaram o astrócito inteiro e até onde ele vai (rico em prolongamentos e comunicações – vira um chumaço de cabelo quase). É uma célula muito importante. Funções dos astrócitos: 11 Laís Flauzino | NEUROLOGIA | 7° MEDICINA • Suporte estrutural e nutricional (Barreira hematoencefálica) • Limpeza dos detritos metabólicos (sono REM) – sistema glinfático • Modulam as sinapses (gliotransmissão) • Controlam o fluxo sanguíneo cerebral – modulam o capilar (detectam onde tem muito metabolismo e precisa de mais sangue – faz vasoconstrição e vasodilatação) • Transporte de potássio, água e neurotransmissores Reciclagem e degradação dos neurotransmissores: Modelo de sinapse. O papel dos astrócitos: Sistema glinfático – mandando os resíduos em direção ao sangue venoso. Funcionamento sincicial: Funcionamento como um todo – mesma coisa da bexiga. PROCESSAMENTO PÓS-SINÁPTICO: Um neurotransmissor pode gerar um potencial graduado excitatório ou inibitório. O neurotransmissor que causa despolarização da membrana pós-sináptica é excitatório, pois ele deixa a membrana próximo de seu limiar. O potencial pós-sináptico despolarizante é chamado potencial pós-sináptico excitatório (PPSE). Embora um único PPSE não consiga gerar um impulso nervoso, a célula pós-sináptica se torna mais excitável. Como ela está parcialmente despolarizada, é mais provável que ela atinja seu limiar quando ocorrer um novo PPSE. O neurotransmissor que causa hiperpolarização da membrana pós-sináptica é inibitório. Durante a hiperpolarização, a formação de um potencial de ação se torna mais difícil que o habitual porque o potencial de membrana se torna mais negativo dentro da célula e, consequentemente, ainda mais longe de seu limiar do que no repouso. O potencial pós-sináptico hiperpolarizante é conhecido como potencial pós- sináptico inibitório (PPSI). Receptores de neurotransmissores: Cada tipo de neurotransmissor tem um ou mais locais de ligação aos quais se acoplam. Quando um neurotransmissor se liga ao receptor correto, se abre um canal iônico e é gerado um potencial pós-sináptico (PPSE ou PPSI) na membrana da célula pós-sináptica. Os receptores são classificados como ionotrópicos ou metabotrópicos conforme o sítio de ligação do neurotransmissor e de acordo com os componentes do canal iônico – se eles são componentes da mesma proteína ou de proteínas diferentes. Receptores inotrópicos: contém um sítio de ligação para um neurotransmissor e um canal iônico – esses componentes fazem parte da mesma proteína. É ativado por ligante. Quando o neurotransmissor correto se liga a este receptor, o canal iônico se abre, e acontece um PPSE ou um PPSI na célula pós-sináptica. Receptores metabotrópicos: apresenta um sítio de ligação, mas não tem canal iônico como parte de sua estrutura. Está acoplado a um canal iônico separado por meio de uma proteína de membrana (proteína G). Quando um neurotransmissor se liga a um receptor metabotrópico, a proteína G abre (ou fecha) diretamente o canal iônico ou pode agir indiretamente por meio da ativação de outra molécula, um “segundo mensageiro” no citosol, o qual pode abrir (ou fechar) o canal iônico. Assim, o receptor metabotrópico é diferente do ionotrópico, pois o sítio de ligação do neurotransmissor e o canal iônico fazem parte de proteínas distintas. Junção neuromuscular: infalível 12 Laís Flauzino | NEUROLOGIA | 7° MEDICINA Junção entre o neurônio e o músculo – infalível. Se chegou ali e ativou o sistema, vai ocorrer uma contração muscular. Quando tem dentro do cérebro, o que acontece é que não necessariamente vai ativar e contrair. Arranjos sinápticos no SNC: Uma sinapse vai ser considerada menos importante que outra – uma libera muito mais neurotransmissor que a outra. Modulação – tornar a sinapse mais forte ou mais fraca. Se você fez uma sinapse e essa sinapse foi com neurônios cerebrais, você vai fazer uma tomada de decisão ou uma integração de dados por exemplo, e aí pode ser, por exemplo, que você fez uma sinapse excitatória (estimula o neurônio) ou uma inibitória e a soma delas é que vai decidir se vai passar essa informação para frente ou não. Se o comportamento for considerado inapropriado, você vai inibir esse comportamento – ele chega ali e para. No caso do músculo, não – a junção neuromuscular faz esse principio de que se ativou uma sinapse no músculo, vai ter contração muscular.Um axônio pode se ligar no dendrito, no corpo celular ou em outro axônio – tem várias maneiras de fazer essa troca de informações. Modulação das sinapses: Modulação sem ser a nível estrutural, e sim a nível molecular. Conceito do segundo mensageiro. Segundo mensageiro: O receptor pode ser um canal iônico controlado por ligante, ou seja, liga-se um neurotransmissor, muda a conformação e passa íons. Nesse caso, o que acontece é o seguinte: liga o neurotransmissor, ele é acoplado/colado na proteína G e quando se liga ele não passa íons, mas sim ativa essa proteína que vai para outro canal iônico e muda sua conformação. Só que essa proteína também pode ativar uma enzima dentro 13 Laís Flauzino | NEUROLOGIA | 7° MEDICINA da célula e essa enzima aumentar a quantidade de AMPc ou quantidade de ATP ou estimular a transcrição de uma nova proteína lá no núcleo. Amplificação do estimulo: Se for no coração – aumenta ATP, aumenta FC. Se for no cérebro – diminui a sensação dolorosa ou te dá a sensação de pânico/desespero. Outra propriedade: um único neurotransmissor pode se ligar ao receptor, esse ativa umas 3 proteínas G e essa proteína G ativa outros segundos mensageiros que ativam outras moléculas que ativam outros receptores – modulação da sinapse: um único neurotransmissor ativou uma reação em cadeia – essa sinapse é super forte. Desencadeamento de atividades intracelulares: Chegou ao núcleo e começou a produzir outras coisas – depende de cada área. Autorreceptores: cessam a liberação de neurotransmissores Fim do potencial de ação, ativou o canal de cálcio controlado por voltagem, o canal de cálcio ligou-se às proteínas SNERS que fundiram as duas membranas e liberou os neurotransmissores. Liberando os neurotransmissores eles se ligam ao receptor e põem fazer os diversos tipos de atividades baseados em segundos mensageiros. Se ocorre em excesso o pct pode ter convulsões, ataques de pânicos etc. Então para deixar a sinapse mais fraca é o seguinte: Liberou um monte de neurotransmissores e se a fenda começar a acumular neurotransmissor, uma hora vai escapar um e vai se ligar em um autorreceptor (receptor do neurônio que está mandando a informação) e vai inibir a entrada de cálcio. Há vários tipos de autorreceptores, um famoso é o canabinoide – é assim que o canabidiol funciona. NEUROTRANSMISSORES: Alguns neurotransmissores se ligam a seus receptores e agem rapidamente para abrir ou fechar canais iônicos de uma membrana. Outros atuam mais lentamente, por meio de sistemas de segundo mensageiro, para 14 Laís Flauzino | NEUROLOGIA | 7° MEDICINA interferir em reações químicas intracelulares. O resultado de ambos os processos pode ser a excitação ou a inibição de neurônios pós-sinápticos. Muitos neurotransmissores também são hormônios liberados para a corrente sanguínea por células endócrinas de órgãos do corpo inteiro. No encéfalo, alguns neurônios, conhecidos como células neurossecretoras, também liberam hormônios. Tipos de neurotransmissores – pequenos, grandes. Substancia p – neurotransmissão da dor. Mecanismo real: Núcleo produzindo coisas que serão transportadas em direção ao axônio. Regulação e reciclagem: 1) Autorreceptores e Canabinoides 2) Enzimas de degradação 3) Transportadores para recaptação 4) Re-empacotamento 5) Modulação pela glia Sinapse comum – como torna-la mais forte ou mais fraca? A primeira coisa: pode ter um autorreceptor (acumula neurotransmissor demais e sinaliza que está em excesso); pode ter um receptor canabinoide que também dá uma segurada. Outra maneira: as células estimuladas produzem enzimas de degradação e a medida que o neurotransmissor fica ali em excesso ele já é degradado – não fica muito tempo fazendo sua atividade. Outra maneira: transportar canabinoides que a célula ali embaixo produziu para regular ou também fazer com que transporte os detritos do neurotransmissor para poder reciclar eles (transportadores para recaptação). Modulação pela glia: torna o lado de fora estável. Toda a farmacologia é baseada nessas propriedades. Remoção de um neurotransmissor: A remoção de um neurotransmissor da fenda sináptica é essencial para o funcionamento normal da sinapse. Se um neurotransmissor permanece na fenda sináptica, ele pode influenciar um neurônio pós-sináptico, uma fibra muscular ou uma célula glandular indefinidamente. Um neurotransmissor é removido de três maneiras: • Difusão – se difundem para longe da fenda sináptica. • Degradação enzimática – são inativados. Ex: nzima acetilcolinesterase cliva a acetilcolina na fenda sináptica. • Captação celular – são transportados ativamente de volta ao neurônio que os liberou (recaptação). Outros são transportados para a neuróglia adjacente (captação). Os neurônios que liberam norepinefrina, por exemplo, rapidamente a captam e a reciclam para ser utilizada em novas vesículas sinápticas. As proteínas de membrana que desempenham tal tarefa são chamadas transportadores de neurotransmissores. Sistemas de neurotransmissores: Cada neurotransmissor tem um receptor específico – tem remédios que agem nesses receptores agonizando ou antagonizando. Atropina: impede a ativação do receptor de acetilcolina – usa atropina para dilatar o olho. Glutamato: 15 Laís Flauzino | NEUROLOGIA | 7° MEDICINA Tem três receptores. Receptor excitatório – estimula o potencial de ação. Acetilcolina: ACh – tem dois receptores. Quando tem deficiência de acetilcolina, falta contração muscular e o pct cai o olho – miastenia graves. Mas se colocar gelo melhora pq: existem enzimas em degradação que estão destruindo o neurotransmissor – se diminui a temperatura na região, a atividade da enzima também diminui e sobra mais acetilcolina na região. A acetilcolina depende do neurotransmissor, mas de maneira geral é excitatória. Se tem falta de acetilcolina no SNP pode ter problema cardíaco ou miastenia graves. Se faltar no SNC tem demência – doença de Alzheimer. De maneira geral, os neurônios só produzem um neurotransmissor (cada um específico de um) e aí tem em regiões específicas do cérebro polos de produção dos neurotransmissores. • Nicotínico: músculo esquelético • Muscarínico: coração • Ambos no encéfalo É um excitatório em algumas sinapses – se liga a receptores ionotrópicos e abre canais catiônicos. 16 Laís Flauzino | NEUROLOGIA | 7° MEDICINA É inibitória em outras sinapses – se liga a receptores metabotrópicos acoplados a proteínas G que abrem canais de K+. Ex: ACh diminui a frequência cardíaca por meio das sinapses inibitórias de neurônios parassimpáticos do nervo vago (X). A enzima acetilcolinesterase (AChE) inativa a ACh, clivando-a em acetato e colina. Serotonina: Núcleos mandam serotonina para o cérebro todo. Se tem um déficit, faz com que essas áreas produzem menos serotonina e aí reequilibra isso e volta ao normal – mecanismo da depressão. A 5-hidroxitriptamina (5-HT), se concentra em neurônios de uma parte do encéfalo conhecida como núcleos da rafe. Acredita-se que esteja envolvida nos processos de percepção sensorial, regulação de temperatura corporal, controle do humor, apetite e indução do sono. Catecolaminas: A gente tem o aminoácido tirosina e modificamos ele – pode virar dopamina, adrenalina ou noradrenalina. Lembrando: os neurônios são neurônios dopaminérgicos, adrenérgicos e noradrenergicos, porem se der bastante tirosina pro pct ele vai produzir cada uma dessas coisas. A levodopa (medicamento p Parkinson) é um subproduto da tirosina que faz com que o pct produza mais de dopamina. Noradrenalina: A nível de SNP, o pct tem a parte de ativação do sistema simpático – taquicardia, aumento de PA, luta e fuga. A nível do SNC depende do receptor – na coluna vertebral pode diminuir a sensação de dor. Dopamina:SNP – diminui PA, vasodilatação. Em altas doses aumenta FC e PA. SNC – depende, facilita movimento, excesso de dopamina dá coreia; pode causar alucinação. Certos aminoácidos são modificados e descarboxilados (remoção do grupo carboxila) para que sejam produzidas as aminas biogênicas. As que são mais prevalentes no sistema nervoso incluem a norepinefrina, a epinefrina, a dopamina e a serotonina. A maioria das aminas biogênicas se liga a receptores metabotrópicos; existem muitos tipos diferentes de receptores metabotrópicos para cada amina biogênica. Elas podem ser excitatórias ou inibitórias, dependendo do tipo de receptor na sinapse. 17 Laís Flauzino | NEUROLOGIA | 7° MEDICINA A norepinefrina, a dopamina e a epinefrina são quimicamente classificadas como catecolaminas. Todas apresentam um radical amino (–NH2) e um anel catecol, composto por seis carbonos e dois grupos hidroxila (– OH) adjacentes. As catecolaminas são produzidas a partir do aminoácido tirosina. Sua inativação acontece por recaptação para os botões sinápticos. Após isso, as catecolaminas são recicladas de volta para as vesículas sinápticas ou destruídas por enzimas. As duas enzimas que participam da lise das catecolaminas são a catecol- O-metiltransferase (COMT) e a monoamina oxidase (MAO). Norepinefrina: • Atua no despertar – acordar do sono profundo, nos sonhos e na regulação do humor. Epinefrina: • Um pequeno número de neurônios no encéfalo utiliza a epinefrina como neurotransmissor. Ambas também funcionam como hormônios. As células da medula da glândula suprarrenal, a porção interna da glândula, liberam a norepinefrina e a epinefrina na corrente sanguínea. Dopamina: • Neurônios encefálicos que contêm o neurotransmissor dopamina estão ativos durante respostas emocionais, comportamentos de adição e experiencias agradáveis. • Neurônios dopaminérgicos ajudam a regular o tônus dos músculos esqueléticos e alguns aspectos dos movimentos gerados por sua contração. • A rigidez muscular observada na doença de Parkinson é causada pela degeneração de neurônios que liberam dopamina. • Uma forma de esquizofrenia ocorre devido ao acúmulo excessivo de dopamina. Gaba – ácido gama-aminobutírico: Neurotransmissor que se liga a um canal iônico de cloreto – sempre entra uma carga negativa dentro da célula e o GABA é sempre inibitório – toda vez impede que ocorra o potencial de ação pq a membrana neuronal vai estar muito negativa e é cada vez mais difícil ativar o canal de sódio controlado por voltagem. O gaba é um aminoácido neurotransmissor inibitório. Em muitas sinapses, a ligação do GABA a receptores ionotrópicos abre canais de Cl– (ver a Figura 12.24B). O GABA é encontrado somente no SNC, onde é o neurotransmissor inibitório mais comum. Cerca de um terço de todas as sinapses encefálicas utiliza o GABA. Fármacos ansiolíticos como o diazepam potencializam a ação deste neurotransmissor. Opioides: 18 Laís Flauzino | NEUROLOGIA | 7° MEDICINA São neurotransmissores – produzem opioides endógenos. Ativados pela morfina. Sensação de bem estar e redução da sensação dolorosa. Cientistas descobriram que alguns neurônios encefálicos têm receptores na membrana plasmática para opioides, como a morfina e a heroína. A busca para encontrar substâncias naturais que utilizem estes receptores descobriu os primeiros neuropeptídios: duas moléculas, cada uma composta por uma cadeia de cinco aminoácidos, chamadas encefalinas. Seu potente efeito analgésico é 200 vezes maior que o da morfina. Outros dos chamados peptídios opioides incluem as endorfinas e as dinorfinas. Acredita-se que os peptídios opioides sejam analgésicos naturais do corpo. A acupuntura pode causar analgesia (perda da sensação de dor) através do aumento da liberação de opioides. Estes neuropeptídios também têm sido relacionados com a melhora da memória e do aprendizado; com sensações de prazer ou de euforia; com o controle da temperatura corporal; com a regulação de hormônios que afetam o início da puberdade, do impulso sexual e da reprodução; e com doenças mentais, como a depressão e a esquizofrenia. Medicações antiepilépticas: Epilepsia é excesso de potencial de ação e neurotransmissão, todas as drogas antiepilépticas funcionam diminuindo a neurotransmissão.
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