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A sinapse
Principais pontos
● Os neurônios se comunicam uns com os outros em pontos de contato chamados
sinapses. Em uma sinapse, um neurônio envia uma mensagem para um neurônio
alvo - uma outra célula.
● A maioria das sinapses são químicas; nestas sinapses a comunicação é feita
usando mensageiros químicos. Outras sinapses são elétricas; nestas sinapses
ocorre um fluxo direto de íons entre as células.
● Em uma sinapse química, um potencial de ação faz com que o neurônio
pré-sináptico libere neurotransmissores. Estas moléculas ligam-se aos receptores
na célula pós-sináptica e a tornam mais ou menos propensa a desencadear um
potencial de ação.
Introdução
Um neurônio único, ou uma célula nervosa, pode fazer muita coisa! Ele pode manter um
potencial de repouso— tensão através da membrana. Ele pode disparar impulsos nervosos,
ou potenciais de ação. E ele pode realizar os processos metabólicos necessários para
permanecer vivo.
A sinalização de um neurônio, no entanto, é muito mais excitante - quando consideramos
suas interações com outros neurônios. Neurônios individuais fazem conexões com
neurônios alvo e estimulam ou inibem suas atividades, formando circuitos que podem
processar informações recebidas e realizar uma resposta.
Como os neurônios "falam" um com o outro? A ação acontece na sinapse, o ponto de
comunicação entre dois neurônios ou entre um neurônio e a célula alvo, como um músculo
ou uma glândula. Na sinapse, o disparo de um potencial de ação em um neurônio—o
pré-sináptico—gera a transmissão de um sinal para outro neurônio—o pós-sináptico,
—tornando mais ou menos provável que o neurônio pós-sináptico dispare seu próprio
potencial de ação.
https://pt.khanacademy.org/science/biology/human-biology/neuron-nervous-system/a/the-membrane-potential
https://pt.khanacademy.org/science/biology/human-biology/neuron-nervous-system/v/electrotonic-action-potential
Visão geral da transmissão em sinapses químicas
A transmissão química envolve a liberação de mensageiros químicos conhecidos como
neurotransmissores. Neurotransmissores carregam informação do neurônio pré-sináptico
para o pós-sináptico.
As sinapses geralmente são formadas entre terminais nervosos - terminais dos axônios - do
neurônio transmissor e o corpo celular ou dendritos do neurônio receptor.
Um único axônio pode ter várias ramificações, permitindo-lhe fazer sinapses em várias
células pós-sinápticas. Da mesma forma, um único neurônio pode receber milhares de
entradas sinápticas de muitos neurônios pré-sinápticos — transmissores — diferentes.
Dentro do terminal do axônio de uma célula transmissora há muitas vesículas sinápticas.
Elas são esferas ligadas a membrana e repletas de moléculas de neurotransmissor. Há um
pequeno espaço entre o terminal do axônio do neurônio pré-sináptico e a membrana da
célula pós-sináptica, e este espaço é chamado de fenda sináptica.
Quando um potencial de ação, ou impulso nervoso, chega ao terminal do axônio, ele ativa
canais de cálcio voltagem-dependentes na membrana da célula. O Ca2 + que está
presente em uma concentração muito maior fora do neurônio do que dentro dele, invade a
célula. O Ca2+ permite que as vesículas sinápticas se fundam com a membrana do axônio
terminal, liberando o neurotransmissor dentro da fenda sináptica.
As moléculas de neurotransmissor se difundem através da fenda sináptica e se ligam às
proteínas receptoras na célula pós-sináptica. A ativação de receptores pós-sinápticos leva à
abertura ou fechamento de canais iônicos na membrana celular. Isto pode ser
despolarização — tornar o interior da célula mais positivo — ou hiperpolarização — tornar
o interior da célula mais negativo — dependendo dos íons envolvidos.
Em alguns casos, estes efeitos sobre o comportamento do canal são diretos: o receptor é
um receptor ionotrópico, como no diagrama acima. Em outros casos, o receptor não é um
canal iônico em si mas ativa canais iônicos através de uma via de sinalização.
Potenciais pós-sinápticos excitatórios e inibitórios.
Quando um neurotransmissor se liga ao seu receptor em uma célula receptora, ele faz com
que canais iônicos se abram ou se fechem. Isto pode produzir uma mudança localizada no
potencial da membrana— a tensão através da membrana — da célula receptora.
Em alguns casos, a alteração torna a célula alvo mais propensa a disparar seu próprio
potencial de ação. Neste caso, a mudança no potencial de membrana é chamada de
potencial excitatório pós-sináptico, ou PEPS.
Em outros casos, a mudança torna a célula alvo menos propensa a disparar um potencial
de ação e é chamada de potencial inibitório pós-sináptico, ou PIPS.
Um PEPS é despolarizante: torna o interior da célula mais positivo, trazendo o potencial de
membrana mais perto de seu limite para disparar um potencial de ação. Às vezes, um único
PEPS não é grande o suficiente para trazer o neurônio ao limite, mas ele pode se somar a
outros PEPSs para desencadear um potencial de ação.
Os PIPSs têm o efeito oposto. Ou seja, eles tendem a manter o potencial de membrana do
neurônio pós-sináptico abaixo do limiar de disparo de um potencial de ação. PIPSs são
importantes porque podem neutralizar, ou anular, o efeito excitatório dos PEPSs.
Sinapses elétricas
Em todas as sinapses elétricas, diferentemente das sinapses químicas, na uma conexão
física direta entre os neurônios pré e pós-sinápticos. Essa conexão assume a forma de um
canal chamado de junção, que permite que uma corrente — íons — passe diretamente de
uma célula para a outra.
Sinapses elétricas transmitem sinais mais rapidamente que sinapses químicas. Algumas
sinapses são tanto químicas quando elétricas. Nessas sinapses, a resposta elétrica ocorre
antes da resposta química.
Quais os benefícios de sinapses elétricas? Por um lado, são mais rápidas - o que pode ser
importante em circuitos que ajudam um organismo a escapar de um predador. Também,
sinapses elétricas permitem atividades sincronizadas de grupos de células. Em muitos
casos, elas podem carregar correntes em ambas as direções de forma que a
despolarização de um neurônio pós-sináptico levará à despolarização de um neurônio
pré-sináptico. Isso meio que vincula as definições de pré-sináptico e pós-sináptico.
Quais são as desvantagens das sinapses elétricas? Ao contrário das sinapses químicas, as
sinapses elétricas não podem transformar um sinal excitatório de um neurônio em um sinal
inibitório em outro. Mais amplamente, a falta de versatilidade, flexibilidade, e capacidade da
modulação do sinal que vemos em sinapses químicas.
Pequenas moléculas neurotransmissoras
As pequenas moléculas neurotransmissoras são (não surpreendentemente!) vários tipos
de pequenas moléculas orgânicas. Elas incluem:
● Os aminoácidos neurotransmissores glutamato, GABA (ácido γ-aminobutírico) e
glicina. Todos são aminoácidos, embora o GABA não seja um aminoácido
encontrado nas proteínas.
As aminas biogênicas dopamina, norepinefrina, epinefrina, serotonina e histamina que são
sintetizadas a partir de aminoácidos precursores.
Os neurotransmissores purinérgicos ATP e adenosina, que são nucleotídeos e
nucleosídeos.
A acetilcolina, que não se encaixa em nenhuma das outras categorias estruturais, mas é
um neurotransmissor fundamental nas junções neuromusculares (onde os nervos se
conectam com os músculos), bem como em outras sinapses.
Neuropeptídeos
Os neuropeptídeos são compostos por três ou mais aminoácidos e são maiores que as
pequenas moléculas transmissoras. Existem neuropeptídeos muito diferentes. Eles incluem
as endorfinas e encefalinas, que inibem a dor; a substância P, que transporta os sinais
da dor; e o neuropeptídeo Y, que estimula a fome e pode prevenir convulsões.
Os efeitos do neurotransmissor dependem do seu receptor
Alguns neurotransmissores são considerados "excitatórios," provocando a deflagração de
um potencial de ação no neurônio alvo. Outros são considerados "inibitórios," dificultando a
deflagração de algum potencial de ação no neurônio alvo. Por exemplo:● O glutamato é o principal transmissor excitatório do sistema nervoso central.
● O GABA é o principal neurotransmissor inibitório do cérebro dos vertebrados
adultos.
● A glicina é o principal neurotransmissor inibitório da medula espinhal.
Contudo, "excitatório" e "inibitório" não são realmente dois compartimentos no qual
podemos separar os neurotransmissores. Ao invés disso, um mesmo neurotransmissor
pode, às vezes, possuir um efeito excitatório ou inibitório, dependendo do contexto.
Como isso pode ocorrer? Ao que parece, não existe somente um tipo de receptor para cada
neurotransmissor. Em vez disso, um determinado neurotransmissor pode usualmente se
ligar e ativar múltiplos receptores proteicos diferentes. Se o efeito de um certo
neurotransmissor será excitatório ou inibitório em determinada sinapse, dependerá de quais
de seu(s) receptor(es) estão presentes na célula (alvo) pós-sináptica.
Exemplo: Acetilcolina
Vamos tornar isso mais claro através de um exemplo. O neurotransmissor acetilcolina é
excitatório na junção neuromuscular, no músculo esquelético, fazendo com que o músculo
contraia. Em contraste, ela é inibitória no coração, onde reduz os batimentos cardíacos.
Estes efeitos opostos são possíveis porque dois tipos diferentes de receptores proteicos de
acetilcolina são encontrados nas duas localidades.
Os receptores de acetilcolina nas células musculares esqueléticas são chamados
receptores nicotínicos de acetilcolina. Eles são canais iônicos que se abrem em resposta à
ligação de acetilcolina, causando despolarização na célula alvo.
Os receptores de acetilcolina nas células musculares cardíacas são chamados receptores
muscarínicos de acetilcolina. Eles não são canais iônicos, mas acionam vias de
sinalização que inibem o disparo de potenciais de ação.
Tipos de receptores de neurotransmissores
Como o exemplo acima sugere, podemos dividir os receptores proteicos que são ativados
por neurotransmissores em duas grandes classes:
● Canais iônicos ativados por ligante: Esses receptores são canais iônicos
proteicos transmembranares que se abrem diretamente em resposta a ligação do
ligante.
● Receptores Metabotrópicos: Esses receptores não são canais iônicos. A ligação
do neurotransmissor ativa uma via de sinalização, que pode indiretamente abrir ou
fechar canais (ou possuem algum outro efeito).
Canais iônicos ativados por ligantes
Os receptores de neurotransmissores de primeira classe são canais iônicos
ativados por ligantes, também conhecidos por receptores ionotrópicos. Eles
passam por uma mudança na forma quando o neurotransmissor se liga, causando a
abertura do canal. Isso pode ser um efeito excitatório ou inibitório, dependendo dos
íons que possam passar pelos canais e suas concentrações dentro e fora da célula.
Canais iônicos ativados por ligantes são grandes complexos de proteínas. Eles
possuem certas regiões que são sítios de ligação para os neurotransmissores, assim
como segmentos na membrana para compor o canal.
Canais ativados por ligantes tipicamente produzem respostas fisiológicas muito rápidas. A
corrente começa a fluir (íons começam a atravessar a membrana) em dez micro-segundos
após a ligação do neurotransmissor e a corrente para assim que o neurotransmissor não
está mais ligado ao receptor. Na maioria dos casos, os neurotransmissores são removidos
das sinapses muito rapidamente, graças às enzimas que quebram a ligação ou células
vizinhas que os tomam.
Receptores metabotrópicos
A ativação de receptores de neurotransmissores de segunda classe só afeta a abertura e
fechamento do canal iônico indiretamente. Nesse caso, a proteína que se liga ao
neurotransmissor - o receptor de neurotransmissor - não é um canal iônico. Sinalização por
meio desses receptores metabotrópicos depende da ativação de diversas moléculas
dentro da célula e frequentemente envolve uma via de segundos mensageiros. Por envolver
mais passos, a sinalização por receptores metabotrópicos é muito mais lenta que aquela
feita por canais iônicos ativados por ligantes.
Alguns receptores metabotrópicos têm efeitos excitatórios quando eles são ativados (tornar
a célula mais provável a disparar um potencial de ação), enquanto outros têm efeitos
inibitórios. Muitas vezes, estes efeitos ocorrem porque o receptor metabotrópico dispara
https://pt.khanacademy.org/science/biology/cell-signaling/mechanisms-of-cell-signaling/a/intracellular-signal-transduction/
uma via de sinalização que abre ou fecha um canal iônico. De maneira alternativa, um
neurotransmissor que se liga a um receptor metabotrópico pode mudar como a célula
responde a um segundo neurotransmissor que atua através de um canal ativado por ligante.
A sinalização através de receptores metabotrópicos também pode ter efeitos sobre a célula
pós-sináptica que, sobretudo, não envolvem canais iônicos.
Doença de Alzheimer
A doença de Alzheimer é uma doença neurodegenerativa caracterizada por deficiências de
aprendizagem e memória. Está associada à falta de acetilcolina em certas regiões do
cérebro.
Depressão
Acredita-se que a depressão seja causada por uma depleção de norepinefrina, serotonina
e dopamina no sistema nervoso central. Assim, o tratamento farmacológico da depressão
visa aumentar as concentrações desses neurotransmissores no sistema nervoso central.
Esquizofrenia
A esquizofrenia, que é uma doença mental grave, demonstrou envolver quantidades
excessivas de dopamina nos lobos frontais, o que leva a episódios psicóticos nesses
pacientes. Os medicamentos que bloqueiam a dopamina são usados para ajudar a tratar as
condições esquizofrênicas
Doença de Parkinson
A destruição da substância negra leva à destruição da única fonte de dopamina do sistema
nervoso central. A depleção de dopamina leva a tremores musculares incontroláveis
 observados em pacientes que sofrem de doença de Parkinson.
Epilepsia
Algumas condições epilépticas são causadas pela falta de neurotransmissores
inibitórios, como o GABA, ou pelo aumento de neurotransmissores excitatórios, como
o glutamato. Dependendo da causadas convulsões, o tratamento visa aumentar o GABA ou
diminuir o glutamato.
Doença de Huntington
Além da epilepsia, uma redução crônica de GABA no cérebro pode levar à doença de
Huntington. Embora seja uma doença hereditária relacionada à anormalidade no DNA, um
dos produtos desse DNA desordenado é a capacidade reduzida dos neurônios de captar o
GABA. Não há cura para a doença de Huntington, mas podemos manejar os sintomas
aumentando farmacologicamente a quantidade de neurotransmissores inibitórios.
Miastenia gravis
A miastenia gravis é uma doença autoimune crônica rara caracterizada pelo
comprometimento da transmissão sináptica de acetilcolina nas junções neuromusculares,
levando a fadiga e fraqueza muscular sem atrofia.Na maioria das vezes, a miastenia gravis
resulta de anticorpos circulantes que bloqueiam os receptores de acetilcolina na junção
neuromuscular pós-sináptica. Isso inibe os efeitos excitatórios da acetilcolina nos receptores
nicotínicos nas junções neuromusculares. Em uma forma genética muito mais rara, a
fraqueza muscular pode resultar de um defeito genético em partes da junção
neuromuscular, diferentemente da transmissão passiva do sistema imunológico da mãe no
nascimento ou decorrente de doença autoimune durante a vida.