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PSICOBIOLOGIA OBJETIVOS DE APRENDIZAGEM > Identificar os componentes dos neurônios. > Descrever o potencial de ação dos neurônios. > Explicar a transmissão sináptica. Introdução O sistema nervoso é determinante para a manutenção da homeostasia corporal, uma vez que coordena todas as funções orgânicas. É de conhecimento geral que a estrutura do sistema nervoso é complexa, e seus órgãos são compostos por dois tipos básicos de células: neurônios e neuroglia. Este capítulo focará nos componentes estruturais e funcionais dos neurônios. Os neurônios são compostos por corpo celular, dendritos e axônio. A membrana plasmática dos axônios possui particularidades muito importantes, como a ca- pacidade de gerar e conduzir potenciais de ação, que representam o sinal neural que deve ser transferido para outros neurônios ou outros tipos de células por meio da transmissão sináptica. Esse processo é fundamental para a manutenção das atividades neurais. Neurônios, condução nervosa e transmissão sináptica Leonardo Mateus Teixeira de Rezende Neste capítulo, você vai conhecer os componentes de um neurônio, bem como a função de cada uma das suas partes. Além disso, você verá como são gerados e conduzidos os potenciais de ação e a troca de informação neural entre uma ou mais células. Estrutura dos neurônios O sistema nervoso tem composição morfológica complexa, pois é composto por diversos órgãos altamente especializados. Do ponto de vista funcional, ele é responsável por coordenar todas as ações orgânicas corporais. Contudo, todas essas estruturas nervosas são compostas por apenas dois tipos de células — os neurônios e as neuroglias —, que representam as unidades básicas do sistema nervoso (DANGELO; FATTINI, 2005). A existência de apenas duas categorias de células não simplifica o estudo da anatomia microscópica do sistema nervoso, porque elas se encontram em diferentes formas e categorias. Os neurônios (Figura 1) representam a unidade funcional do sistema ner- voso, ou seja, por meio de sua ação é que as funções nervosas se desenvolvem. Eles são responsáveis por captar as mensagens periféricas, conduzi-las até o sistema nervoso central (SNC) e desencadear a resposta eferente. Já as neuroglias — ou células da glia — atuam principalmente no suporte aos neu- rônios, exercendo funções fundamentais, como a sustentação e o isolamento, a nutrição e a oxigenação dos neurônios. Uma informação interessante é que existe equilíbrio na quantidade de neurônios e neuroglias presentes no tecido nervoso, por volta de 85–100 bilhões de cada (BEAR; CONNORS; PARADISO, 2017). Você pode notar que é um número extremamente alto, o que nos leva a compreensão de que essas estruturas são muito pequenas, invisíveis a olho nu. O estudo das unidades básicas do sistema nervoso somente é possível por meio do uso de microscópios e de técnicas histológicas. Veja, a seguir, uma explanação sobre as estruturas básicas do sistema nervoso, com particular foco nos neurônios. Neurônios, condução nervosa e transmissão sináptica2 Figura 1. Neurônio e neuroglia. Fonte: Adaptada de LDarin/Shutterstock.com. Neurônio e neuroglia Neurônios Os neurônios — também conhecidos como células nervosas — representam a unidade funcional do sistema nervoso. São células especializadas na condu- ção dos impulsos nervosos entre as estruturas do organismo. Por meio das técnicas histológicas — sobretudo pelo processo de coloração —, cientistas descobriram que os neurônios são compostos por duas partes distintas: corpo celular (ou soma ou pericárdio) e neuritos (axônios e dendritos) (AIRES, 2013). É importante ressaltar que as estruturas internas dos neurônios são separadas do ambiente externo por uma membrana neuronal. A membrana dos neurônios não possui composição uniforme por toda a estrutura celular, de forma que apresenta conteúdo proteico distinto no corpo celular, no axônio e nos dendritos (DANGELO; FATTINI, 2005). De forma geral, as membranas são estruturas lipoproteicas, formadas por uma camada lipídica dupla na qual as proteínas estão imersas, sendo que algumas destas atravessam a membrana, formando canais ou poros de contato com o ambiente externo. Obviamente existe um controle sobre o transporte de substâncias por meio desses canais ou poros, o que se dá por meio das condições químicas ou elétricas do ambiente em que a célula está inserida. Sendo assim, você pode notar que as membranas são fundamentais para proteção neuronal, para excitação elétrica da célula, bem como para o transporte iônico (AIRES, 2013). Neurônios, condução nervosa e transmissão sináptica 3 Como já introduzido, existem bilhões de neurônios, que se manifestam em diferentes formatos, podendo ser classificados quanto à sua estrutura e quanto à sua função. Quanto à estrutura, a divisão é feita baseada no número de prolongamentos que partem do corpo celular. Eles podem ser: � apolares — são neurônios pequenos que se localizam no SNC, cujos dendritos e axônios são indistinguíveis; � bipolares — no corpo celular situam-se duas ramificações de axônio e dendrito, e esses neurônios não possuem bainha de mielina; � unipolares — possuem dendritos prolongados, sendo que o corpo celular se situa em uma das extremidades; � multipolares — são o tipo mais comum de neurônios do SNC e possuem apenas um axônio e vários dendritos. Do ponto de vista funcional, os neurônios se dividem em sensitivos e somáticos. Os sensitivos têm como função primordial formar a via aferente, responsável por conduzir as informações periféricas ao SNC. Os neurônios sensitivos são unipolares e possuem os corpos celulares situados fora do SNC. Os neurônios sensitivos somáticos informam o SNC sobre o ambiente externo, enquanto os neurônios sensitivos viscerais informam sobre os diversos órgãos e tecidos internos. As informações dos neurônios sensitivos são captadas por meio de receptores especializados: exteroreceptor (informações do ambiente externo, como tato, temperatura, pressão sobre a pele, etc.), interoreceptor (ambiente interno, como sistemas circulatório e urinário) e proprioceptores (posição do corpo e movimento dos músculos esqueléticos). Os neurônios motores formam as vias eferentes, responsáveis por conduzir as respostas efetoras disparadas pelo SNC (MARTINI; TIMMONS; TALLITSCH, 2009). Existem duas vias destinadas às respostas eferentes, denominadas sistema nervoso somático e sistema nervoso autônomo. Neurônios, condução nervosa e transmissão sináptica4 Figura 2. Componentes do neurônio. Fonte: Adaptada de K.K.T Madhusanka/Shutterstock.com. Dendritos Terminações axônicas Bainha de mielina Núcleo Axônio Corpo celular Nódulo de Ranvier Os neurônios são sustentados por um esqueleto interno, conhecido como citoesqueleto, que é composto por um conjunto de filamentos proteicos de três tipos: microtúbulos, microfilamentos e neurofilamentos (DANGELO; FATTINI, 2005). Os microtúbulos são alongados e posicionados próximos aos axônios e dendritos, compostos basicamente pela proteína tubulina. Eles são importantes para organização interna da célula e para o transporte de organelas via axônio. Já os microfilamentos estão localizados por todo o neurônio e são formados principalmente pela proteína actina. Eles determinam a forma dos neurônios e de suas ramificações. Por fim, os neurofilamentos estão presentes em todo o neurônio, mas predominantemente na região do axônio, e são importantes para a sustentação estrutural da célula e a conformação dos axônios (MARTINI; TIMMONS; TALLITSCH, 2009). O corpo celular dos neurônios é a parte central e possui forma arredon- dada (Figura 2). Nesta parte é onde estão o citosol neuronal e as organelas que compõem a célula nervosa (DANGELO; FATTINI, 2005). Assim como outros tipos de células, os neurônios possuem núcleo, mitocôndria e retículo endo- plasmático. Incapazes de se replicarem, os neurônios não possuem centríolos — que possuem função importante no processo dedivisão celular (MARTINI; TIMMONS; TALLITSCH, 2009). As demais organelas neuronais são altamente desenvolvidas e metabolicamente muito ativas, o que vai de encontro a alta demanda imposta pelas atividades desempenhadas pelo tecido nervoso. Neurônios, condução nervosa e transmissão sináptica 5 O corpo celular é responsável por sintetizar a energia necessária para os neurônios ativos, o que acontece por meio da ação mitocondrial. Além disso, é o local onde está toda a maquinaria de expressão gênica e proteica. Os corpos celulares dos neurônios, na sua maioria, estão localizados no SNC e são denominados núcleos; o restante, aqueles localizados no sistema nervoso periférico (SNP), são conhecidos como gânglios. Sabemos que a função dos neurônios é a condução dos impulsos nervosos. Contudo, eles possuem outras características próprias. Eles não têm capacidade de divisão via mitose, o que indica que não podem ser substituídos caso sofram algum dano. Em contraponto, os neurônios são altamente resistentes e possuem longevidade bastante extensa. Os axônios são prolongamentos citoplasmáticos que possuem a capaci- dade de propagar o potencial de ação. O citoplasma do axônio é conhecido como axoplasma, e sua conexão ao corpo celular do neurônio acontece por meio de um cone axônico ou cone de implantação ou zona de gatilho (você entenderá o porquê deste último termo ao estudar os potenciais de ação) (DANGELO; FATTINI, 2005). Os axônios apresentam algumas distinções em relação ao corpo celular. A primeira delas é que a membrana plasmática possui composição proteica distinta, o que acontece em função da sua propriedade de condutor de informações. O conteúdo de organelas do axoplasma também é diferente do citoplasma do corpo celular, principalmente pelo fato de não possuir retículo endoplasmático rugoso e ribossomos. Isso indica que os axônios não possuem a capacidade de produzir proteínas, dependendo, portanto, da biossíntese de proteínas no corpo celular. Tal característica torna necessária a capacidade de transportar substâncias pelo prolongamento axônico, o que recebe o nome de transporte axoplasmático. Esse transporte acontece por meio do deslocamento de vesículas (carregadas pelo material a ser transportado) através dos microtúbulos. Proteínas especializadas pro- movem o deslocamento vesicular: a cinesina age no transporte anterógrado (sentido terminação axônica) e a dineína age no transporte retrógado (sentido corpo celular) (BEAR; CONNORS; PARADISO, 2017). Os axônios se prolongam até formarem ramificações terminais, nas quais um neurônio faz contato com outro, permitindo o processo de sinapse. Con- tudo, também existem ramificações intermediárias, conhecidas como ra- mificações axônicas colaterais, que também têm a capacidade de realizar sinapses. As terminações dos axônios (ou botão terminal) merecem atenção Neurônios, condução nervosa e transmissão sináptica6 especial, pois é a região que permite o contato entre as células nervosas ou outros tipos de células, com o objetivo de transferir a informação carregada. Vale ressaltar que a conexão acontece entre axônio da célula transmissora e dendrito da célula receptora da informação — estabelecendo uma inervação — conhecida como transmissão sináptica. Os dendritos são projeções dos corpos celulares, e os dendritos de um mesmo neurônio formam uma árvore dendrítica (DANGELO; FATTINI, 2005). Essas estruturas são responsáveis por formar o terminal sináptico, em con- junto com as terminações axônicas do neurônio transmissor da informação. Sendo assim, eles funcionam como uma antena receptora, uma vez que as membranas dos dendritos têm um número elevado de proteínas especializadas em receber os neurotransmissores da fenda sináptica. A forma dos dendritos varia de acordo com o tipo de neurônio. Uma forma comum de classificação é a diferenciação entre dendritos espinhosos e não espinhosos. Os espinhos são especializados em receber conexões sinápticas, uma vez que possuem ramificações delgadas que aumentam a área de contato na fenda sináptica. Neuroglia A neuroglia (ou células da glia) representa um componente importante do tecido nervoso. Ela é fundamental no processamento de informação neuronal, principalmente por agir no suporte aos neurônios e na gênese da mielina. Existem alguns tipos de neuroglia, e o mais presente é o astrócito. Os astró- citos ocupam o espaço entre os neurônios, controlando as concentrações de substâncias — como potássio e sódio — que irão influenciar no funciona- mento neuronal. Sendo assim, as células da glia influenciam diretamente na composição química do ambiente extracelular aos neurônios. Outro ponto importante a ser destacado é que eles têm a capacidade de retirar neuro- transmissores da fenda sináptica, interrompendo o processo de comunicação entre neurônios (HALL, 2017). Outros tipos fundamentais de neuroglia são os oligodendrócitos (pre- sentes no SNC) e as células de Schwann (presentes no SNP). Essas células são responsáveis por sintetizar a substância responsável por promover o isolamento e a proteção dos axônios dos neurônios — a mielina —, que envolve os axônios formando a bainha de mielina. Além da proteção, a mielina tem a função de acelerar o processo de propagação dos impulsos nervosos ao longo do axônio. Contudo, a bainha de mielina não é contínua, de forma que ela apresenta espaços que expõem a membrana do axônio. Esses espaços são conhecidos como nódulos de Ranvier, que são determinantes para a Neurônios, condução nervosa e transmissão sináptica 7 propriedade de condução acelerada do impulso nervoso, uma vez que se propagam saltando pelos nódulos (MARTINI; TIMMONS; TALLITSCH, 2009). No SNC, coexistem ainda a micróglia e as células ependimais. As micróglias são as menores células da glia e têm como função promover a proteção do tecido nervoso, exercendo a fagocitose de elementos residuais. Já as células ependimais revestem porções específicas do tecido nervoso, como os ventrícu- los do encéfalo e o canal central da medula espinal. Essas células são ciliadas, o que facilita a movimentação do líquido cerebrospinal — determinante no amortecimento e na proteção contra impactos. No SNP, além das células de Schwann, há as células satélites, que existem em abundância ao redor dos gânglios nervosos e controlam a troca de nutrientes do corpo celular com o meio extracelular (MARTINI; TIMMONS; TALLITSCH, 2009). O potencial de ação neuronal Conhecemos até aqui as estruturas microscópicas do sistema nervoso, que são responsáveis pela condução dos potenciais de ação e, consequentemente, pelas funções gerais do sistema nervoso. Nesta seção, você vai estudar como se desenvolvem e se propagam esses impulsos. O potencial de ação (ou impulso nervoso) representa o sinal a ser propagado ao longo do sistema nervoso durante o processo de comunicação neuronal. Para abordagem desse assunto, é importante voltar a falar sobre a membrana dos neurônios, uma vez que ela será responsável por conduzir os impulsos. A membrana dos neurônios (assim como aquelas do tecido muscular) é capaz de produzir e conduzir potenciais de ação, e por esse motivo são conhecidas como mem- branas excitáveis (TORTORA; DERRICKSON, 2016). A membrana do axônio, como já apontado, tem propriedades particulares que permitem a condução acelerada do impulso nervoso (bainha de mielina e nódulos de Ranvier). Quando a membrana excitável não está produzindo potencial de ação, significa que ela está em repouso. Neste cenário, a carga interna da mem- brana é negativa em relação à carga externa, e a diferença de carga entre os ambientes externo e interno é conhecida como potencial de repouso. Quando é disparado um potencial de ação, existe a inversão da carga elétrica entre os ambientes interno e externo, de forma que o interior da membrana se torna positivo e o exterior negativo (BEAR; CONNORS; PARADISO, 2017). Você pode perceber que a membrana neuronal é agente fundamentaldo processo de comunicação neural. Os potenciais de ação não diminuem com a distância a ser percorrida, ou seja, têm tamanho e duração fixos. É importante compreender que o Neurônios, condução nervosa e transmissão sináptica8 potencial de ação possui etapas bem conhecidas e estabelecidas. De início ocorrerá a despolarização da membrana, caracterizada pela troca da con- dição elétrica entre os meios interno e externo, etapa esta conhecida como fase ascendente. Sabe-se que ela é contínua até alcançar o valor máximo da voltagem (aproximadamente 40 mV). Quando de fato ocorre a troca de carga e o meio intracelular exibe voltagem positiva, tem-se o pico de ultrapassagem, seguido da fase descendente, caracterizada pela repolarização e pelo retorno do potencial elétrico para os valores de repouso (Figura 3). Veja, a seguir, os detalhes relacionados a cada uma das etapas (TORTORA; DERRICKSON, 2016). Figura 3. Carga elétrica da membrana durante os potenciais de repouso e de ação. Fonte: Adaptada de extender_01/Shutterstock.com e de Polina Kudelkina/Shutterstock.com. Potencial de ação Espaço extracelular Célula Potencial de repouso Despolarização Repolarização Repolarização Potencial de ação Potencial de repouso Vo lta ge m d a m em br an a (m V) –70–70 +40 O potencial de ação somente é gerado após um estímulo para despola- rização da membrana, o qual pode ser disparado por fatores diversos. Por Neurônios, condução nervosa e transmissão sináptica 9 exemplo, uma pessoa, ao tentar chamar atenção de outra, toca em seu ombro, e a pressão gerada pelo toque será responsável por estimular fibras nervosas sensitivas da pele, que darão início a uma sequência de eventos que levarão essa informação ao SNC. Dessa forma, ao sofrer o toque, existe um estiramento das membranas nervosas da pele, que serão despolarizadas, permitindo o influxo de Na++ na célula em função do gradiente de concentração (ver Figura 3). Isso levará à despolarização da membrana e à modificação da condição de carga entre os meios celulares interno e externo. O processo de repolarização é consequência do efluxo de íons K+, o que direciona ao retorno da condição elétrica para os valores de repouso (TORTORA; DERRICKSON, 2016). Contudo, para que esse processo se transforme em um potencial de ação de fato, se faz necessário atingir um nível mínimo de despolarização, alcan- çando o limiar de despolarização. Ao atingir/ultrapassar o limiar, o potencial de ação é gerado. Para fins didáticos, o exemplo apresentado trabalha como se um potencial de ação fosse gerado por vez, entretanto, sabemos que a corrente elétrica disparada é capaz de gerar vários impulsos nervosos con- comitantemente. Entretanto, fibras diferentes são responsáveis por gerar esse combinado de potenciais de ação; a mesma fibra não é capaz de gerar um novo potencial imediatamente após o disparo de um impulso nervoso, o que é conhecido como período refratário absoluto (duração de pelo menos 1 ms) (MARTINI; TIMMONS; TALLITSCH, 2009). Você pode estar se perguntando como é a passagem desses íons pela mem- brana plasmática, uma vez que essa estrutura é fundamental na separação dos ambientes interno e externo, conferindo proteção à célula. Lembre-se de que a membrana é composta por uma bicamada lipídica embebida por diversas proteínas que criam canais e poros específicos para o transporte de substâncias (DANGELO; FATTINI, 2005). Entre esses canais e poros estão a bomba de sódio e potássio (Na+/K+) e os canais de Na+ e de K+. A bomba de Na+/K+ é fundamental para manutenção do equilíbrio elétrico de repouso, e sua abertura durante o estímulo será etapa primária para o estabelecimento do potencial de ação. Existe uma tendência de fluxo iônico a favor do gra- diente de concentração, ou seja, do meio mais concentrado para o menos concentrado. Levando em consideração a carga negativa do interior celular durante o repouso, a abertura dos canais conduzirá ao influxo de íons a favor do gradiente, tornando o interior da membrana positivo. Vale ressaltar que, durante o repouso, a membrana é permeável apenas ao potássio, o que fa- vorece o efluxo de íons, contribuindo para o estabelecimento das condições elétricas de repouso (HALL, 2017). Neurônios, condução nervosa e transmissão sináptica10 Tratamos até aqui do processo de geração dos potenciais de ação. No entanto, ao serem gerados, eles precisam percorrer toda a extensão axônica para atingir o seu destino. Esse processo acontece em sequência, de forma que a sinalização induz a despolarização da porção adjacente da membrana, indicando o caminho a ser percorrido até atingir os terminais axônicos, onde ocorrerá a sinapse (BEAR; CONNORS; PARADISO, 2017). Vale ressaltar que a trajetória do potencial de ação é unidirecional e constante, ou seja, direcionada em apenas um sentido, e não perde em força e velocidade até a finalização do processo. No entanto, alguns fatores poderão influenciar no modo como o potencial de ação se desenvolve. Entre estes estão a distância a ser percorrida e as propriedades do neurônio — visto que existem alguns tipos neuronais. Os neurônios apolares são pequenos e estreitos, os multipolares apresen- tam apenas um axônio, enquanto os bipolares apresentam mais de um axônio. Tudo isso vai influenciar no modo como o potencial de ação se propagará. Uma regra básica é que quanto maior a extensão do axônio, maior será a velocidade de propagação do impulso, isso porque o sinal é capaz de despo- larizar maiores porções axônicas adjacentes, contribuindo para aceleração do processo (TORTORA; DERRICKSON, 2016). Visto que existe essa relação entre tamanho do axônio e velocidade de propagação, aqueles neurônios que possuem função vital normalmente possuem axônios largos e longos. Outro fator interessante em relação à dimensão é que neurônios menores têm um limiar para despolarização elevado, ou seja, é necessária maior despolarização para dar início ao processo do impulso nervoso. Todavia, o diâmetro dos neurônios não é a única propriedade relativa à velocidade de condução do impulso nervoso. Como já exposto, os neurônios são envoltos por uma camada isolante conhecida como bainha de mielina, que tem intervalos em sua extensão — os nódulos de Ranvier (Figura 4). Esses nódulos são importantes por alguns fatores: o primeiro é que possibilita uma área para influxo iônico, permitindo a continuidade do processo de despolarização da membrana e, consequen- temente, da propagação do potencial de ação. Vale ressaltar que os canais de sódio se concentram nos nódulos de Ranvier (DANGELO; FATTINI, 2005). Dessa forma, a bainha de mielina e os nódulos de Ranvier possibilitam um processo de condução saltatório, ou seja, o impulso nervoso não percorre toda a extensão da membrana, ele salta entre os nódulos, acelerando a propagação do impulso. Neurônios, condução nervosa e transmissão sináptica 11 Figura 4. Estruturas de isolamento axônico. Nesta seção, você conheceu as propriedades da membrana plasmática dos axônicos que permitem a geração e a condução do impulso nervoso. Além disso, pode conhecer também as características que influenciam na velocidade de condução dos potenciais de ação. No entanto, a etapa seguinte é tão importante quanto o processo de condução, pois é o momento em que acontece a transmissão da informação na estrutura terminal. Transmissão sináptica A transmissão sináptica é etapa fundamental do processo de comunicação neural. Os impulsos nervosos são gerados e propagados pelas membranas excitáveis. No entanto, a propagação ao longo de um único neurônio não é capaz de suprir as necessidades impostas pelo agente causador do disparo da informação; se faz necessária a troca de informações entre neurônios especializados. Retomando o exemplo do toque no ombro, uma resposta efetora somente será realizada se houver despolarização da membrana e disparo do potencial de ação, que será conduzido pelo canal nervoso sen- sitivo(aferente), no entanto, será necessário transferir essa informação para os centros nervoso superiores, que determinarão qual ação deverá ser tomada e direcionarão uma resposta via neurônios motores da via eferente. A transferência do impulso de um neurônio para outro é, então, essencial no processo de comunicação neural, e esse processo é conhecido como transmissão sináptica. A sinapse é o processo de comunicação entre neurônios ou entre neurônio e outra célula de tecidos periféricos, e a informação é transferida do neurônio pré-sináptico para a célula-alvo, denominada pós-sináptica. Todo esse pro- cesso acontece em uma região especializada e preparada especificamente para a troca de informação neural, conhecida como fenda sináptica (química) ou junção comunicante (elétrica) (TORTORA; DERRICKSON, 2016). Neurônios, condução nervosa e transmissão sináptica12 Existem dois tipos básicos de sinapses, que são denominadas em função do princípio que estimula seu acontecimento: elétrica ou química. A sinapse elétrica é o tipo menos comum e permite a transmissão da corrente iônica diretamente entre as células pré com as pós-sinápticas, e os locais em que elas acontecem são denominados junções comunicantes. Nesses locais, as membranas das células adjacentes permanecem muito próximas, sendo que proteínas (conexinas) promovem a ligação entre elas, permitindo a formação de um canal de acesso iônico. Esses canais permitem a troca de substâncias entre os citoplasmas das células, e as junções comunicantes entre neurônios permitem a passagem da corrente elétrica. Uma característica própria é que esse tipo de sinapse pode acontecer em ambos os sentidos, o que não é possível na sinapse química (BEAR; CONNORS; PARADISO, 2017). No entanto, nesta seção será dado um enfoque maior sobre as sinapses químicas, uma vez que representam o modelo de comunicação neural mais frequente, prin- cipalmente no sistema nervoso maduro. O local onde as sinapses químicas acontecem é denominado fenda si- náptica, que representa a lacuna entre as células pré e pós-sinápticas, e a manutenção estrutural da fenda sináptica se dá por meio da matriz extra- celular de proteínas fibrosas. É notório que cada lado da fenda sináptica é composto por estruturas distintas que exercerão papéis únicos no processo de comunicação neural. Sendo assim, a estrutura pré-sináptica é composta por terminais neuronais em que estão localizadas estruturas importantís- simas para a sinapse química — as vesículas sinápticas —, uma vez que elas carregam os neurotransmissores, que são os responsáveis por induzir a comunicação com a estrutura pós-sináptica (MARTINI; TIMMONS; TALLITSCH, 2009). Os neurotransmissores são mensageiros químicos responsáveis por transportar e estimular a sinalização neuronal (GASNIER, 2000). As sinapses químicas são classificadas de acordo com o tipo de interação entre estruturas pré e pós-sináptica: � axodendrítica — interação entre o axônio terminal e o dendrito pós-sináptico; � axoespinhosa — interação entre o axônio terminal e o espinho dendrítico pós-sináptico; � axossomática — interação entre o axônio terminal e o corpo celular pós-sináptico; � axoaxônica — interação entre o axônio terminal e o axônio pós-sináptico; � dentrodentrítica — interação entre um dendrito pré-sináptico e um dendrito pós-sináptico. Neurônios, condução nervosa e transmissão sináptica 13 Existem três classes de neurotransmissores: i) aminoácidos; ii) aminas; e iii) peptídeos. Dentro de cada uma dessas classes existem diferentes tipos de neurotransmissores, que serão liberados em condições específicas. Por exemplo, o glutamato (Glu) faz parte do grupo de receptores aminoácidos e é fundamental no processo de condução aferente de informações térmicas ao SNC (MARTINI; TIMMONS; TALLITSCH, 2009). Entre os neurotransmissores aminas estão a acetilcolina (Ach) e a noradrenalina (Na), importantes na comunicação neural do sistema nervoso autônomo. Entre os peptídeos está a encefalina (Enk), responsável nos reconhecimentos nociceptivos, ou seja, da percepção de dor. Obviamente todo o processo se inicia com a síntese dos neurotransmissores, e cada um deles é sintetizado de forma própria. Uma vez sintetizados, eles deverão passar por um processo de encapsulamento nas vesículas sinápticas, que é realizado por proteínas transportadoras (TORTORA; DERRICKSON, 2016). Uma vez encapsulados nas vesículas sinápticas, a próxima etapa consiste na liberação dos neurotransmissores na fenda sináptica. Essa liberação é estimulada pela chegada do potencial de ação, que levará à despolarização do terminal axônico, promovendo a abertura dos canais de cálcio (Ca2+). O influxo de cálcio modificará a condição elétrica do meio interno, que é o sinal para liberação e abertura das vesículas na fenda sináptica, liberando os neurotransmissores. Esse processo é conhecido como exocitose. Veja, na Figura 5, que a membrana da vesícula irá se fundir com a membrana da estrutura pré-sináptica, causando a abertura e a consequente liberação dos neurotransmissores (GASNIER, 2000). Figura 5. Endocitose. Fonte: Adaptada de Aldona Griskeviciene/Shutterstock.com. Exocitose Uma vez liberados na fenda sináptica, os neurotransmissores irão se ligar a proteínas receptoras presentes na membrana da estrutura pós-sináptica. Essa ligação é conhecida como sistema de chave e fechadura, porque existem Neurônios, condução nervosa e transmissão sináptica14 receptores específicos para cada tipo de neurotransmissor. Os receptores pós-sinápticos dividem-se basicamente em dois grupos: canais iônicos ati- vados por neurotransmissores e receptores metabotrópicos (acoplados às proteínas G) (BEAR; CONNORS; PARADISO, 2017). Os canais iônicos ativados por neurotransmissores permanecem fechados na ausência de estímulo, e no momento em que os neurotransmissores se ligam a eles, acontece uma modificação em sua conformação, induzindo a abertura e consequentemente a absorção iônica. Esse processo levará à despolarização da membrana pós- -sináptica, dando início aos processos inerentes a sua função. No caso dos receptores acoplados a proteínas G, os neurotransmissores se ligam nesses receptores, que irão se mover na porção interna da membrana pós-sináptica, promovendo a abertura dos canais iônicos e a consequente despolarização da membrana (TORTORA; DERRICKSON, 2016). Uma informação de grande importância é que os neurotransmissores podem exercer diferentes funções dependendo do tecido-alvo e do receptor a que se conectarem. A acetilcolina é responsável por induzir as ações do sistema nervoso parassimpático no tecido cardíaco, levando à desaceleração do funcionamento cardíaco; já no tecido muscular esquelético, ela é res- ponsável por induzir a processo de contração muscular. Isso quer dizer que a acetilcolina é um neurotransmissor excitatório e inibitório, a depender do receptor a que ela se conectar (TORTORA; DERRICKSON, 2016). Ação inibitória e excitatória dos neurotransmissores Você aprendeu que existem neurotransmissores que exercem funções de inibição ou excitação, dependendo do tecido-alvo e, principalmente, do receptor a que ele se ligar. Quando um neurotransmissor leva ao processo de despolarização da membrana pós-sináptica, é denominado excitatório. Quando ele leva à hiperpolarização da membrana, ele é denominado inibitório. Por exemplo, no cérebro, o principal neurotransmissor excitatório é o glutamato, enquanto o GABA representa os principais inibitórios. Quando a sinapse química acontece fora do SNC, o local em que o processo acontece é denominado junção neuromuscular. Esse tipo de organização é muito comum na inervação dos músculos esqueléticos. Quando o sistema nervoso dispara um sinal eferente para realização de algum movimento, o potencial de ação chega aos terminais axônicos do neurônio motor, que irá liberar os neurotransmissores na junção neuromuscular, e a membrana da es- trutura pós-sináptica é conhecidacomo placa motora terminal, que possui os Neurônios, condução nervosa e transmissão sináptica 15 receptores específicos para os neurotransmissores liberados pelas vesículas sinápticas. A ativação desses receptores será responsável por disparar um potencial de ação na membrana da célula muscular, o que ativará a abertura dos túbulos T, dando início ao processo de contração muscular (MARTINI; TIMMONS; TALLITSCH, 2009). Os neurotransmissores são capazes de se ligar aos receptores pós- -sinápticos apenas uma vez, sendo assim, após a conexão e o disparo da atividade a ser realizada, os neurotransmissores precisam ser retirados da fenda sináptica, permitindo que novos neurotransmissores ocupem sua posição (MARTINI; TIMMONS; TALLITSCH, 2009). A grande maioria dos neurotransmissores faz o caminho reverso, voltando para a membrana pré-sináptica. Contudo, esse movimento somente acontece com o apoio de proteínas transportadoras. Como indicado na primeira seção, as neuroglias também são muito importantes nesse processo de retirada dos neurotrans- missores da fenda sináptica, principalmente pela ação dos astrócitos. Ao retornarem para o interior da célula pré-sináptica, dois caminhos existem para esse neurotransmissor recaptado — regeneração para carregar novas vesículas sinápticas ou degradação por meio de enzimas específicas. Vale ressaltar que também existe um processo de degradação ainda na fenda sináptica; por exemplo, a enzima acetilcolinesterase é responsável por inativar e degradar a acetilcolina após sua ação na estrutura pós-sináptica (ARAÚJO; SANTOS; GONSALVES, 2016). Aconselhamento genético para a Doença de Huntington O funcionamento do SNC é determinante para a manutenção da homeostasia corporal e da saúde orgânica. Quando acontece alguma falha ou dano às estruturas do sistema, uma série de distúrbios podem se desenvolver e acarretar riscos à saúde. Um exemplo é a doença de Huntington, caracterizada por um distúrbio autossômico dominante, ou seja, é hereditária. A doença de Huntington é uma síndrome neurovegetativa que afeta dire- tamente o gânglio basal, responsável por processar informações relacionadas ao movimento (NURNBERGER JR.; BERRETTINI, 1998). Normalmente, os primeiros sintomas aparecem por volta dos 40 anos, em que podem manifestar anorma- lidades psiquiátricas como depressão, apatia, bipolaridade, etc. Desenvolvi- mento progressivo de demência também é um sinal frequente, acompanhado de distúrbios na capacidade de movimentação corporal (p. ex., coreia, marcha irregular, incapacidade de controle muscular na região da face). O diagnóstico é feito por exame genético, uma vez que se considera o com- portamento como o resultado da interação entre componentes genéticos e ambientais. O avanço da ciência genética tem possibilitado o diagnóstico e o tratamento precoce de distúrbios psiquiátricos, como a doença de Huntington. Neurônios, condução nervosa e transmissão sináptica16 Sendo assim, novas demandas têm sido incorporadas no trabalho do psi- cólogo e dos demais profissionais da saúde. Isso porque o ambiente também é um fator importante no processo de desenvolvimento desses distúrbios. Essa ideia coloca em destaque a importância da interação entre genótipo e fenótipo, de forma que os processos terapêuticos do profissional de psicologia podem influenciar diretamente sobre o fenótipo dos indivíduos com pré-disposição ao desenvolvimento dessas patologias. E o papel do psicólogo? Um exemplo de abordagem terapêutica direcionada ao acompanhamento da doença de Huntington é o aconselhamento genético. O psicólogo deverá atender ao paciente e familiares por meio de atendimento não diretivo, ou seja, sem impor valores ou julgamentos próprios. O foco do profissional deverá estar no detalhamento sobre as características genéticas da patologia. Por meio dessa abordagem, o paciente e seus familiares obterão conhecimento suficiente para tomada de decisão direcionada a minimizar o sofrimento e possíveis danos psicológicos secundários (BIESECKER; PETERS, 2001). Sendo assim, o profissional contribuirá para que o paciente e os familiares compreendam: i) os fatores genéticos determinantes para o desenvolvimento da doença; ii) acompanhamento da hereditariedade em outros membros da família; iii) o curso natural da doença; iv) as alternativas de tratamento. Nesta seção, você conheceu a etapa final do processo de comunicação neural, conhecida como transmissão sináptica. No tecido nervoso maduro, o modelo mais comum é o de sinapse química, que envolve um complexo processo de sintetização, encapsulação e liberação de neurotransmissores na fenda sináptica, que exercerão influência sobre receptores pós-sinápticos, dando início às ações pré-determinadas. Por fim, é importantíssimo entender que após a ação executada, os neurotransmissores precisam rapidamente ser retirados da fenda sináptica, para evitar um processo de dessensibilização pós-sináptica, mantendo o devido funcionamento da estrutura. Referências AIRES, M. de M. Fisiologia. 4. ed. Rio de Janeiro: Guanabara Koogan, 2013. ARAÚJO, C. R. M.; SANTOS, V. L. dos A.; GONSALVES, A. A. Acetilcolinesterase - AChE: uma enzima de interesse farmacológico. Revista virtual de química, v. 8, nº 6, p. 1818- 1834, 2016. BEAR, M. F.; CONNORS, B. W.; PARADISO, M. A. Neurociências: desvendando o sistema nervoso. 4. ed. Porto Alegre: Artmed, 2017. BIESECKER, B. B.; PETERS, K. F. Process studies in genetic counseling: peering into the black box. American Journal of Medical Genetics, v. 106, nº 3, p. 191-198, 2001. DANGELO, J. G.; FATTINI, C. A. Anatomia humana sistêmica e segmentar. 2. ed. São Paulo: Atheneu, 2005. GASNIER, B. The loading of neurotransmitters into synaptic vesicles. Biochime, v. 82, nº 4, p. 327-337, 2000. Neurônios, condução nervosa e transmissão sináptica 17 HALL, J. E. Guyton & Hall: tratado de fisiologia médica. 13. ed. Rio de Janeiro: Elsevier, 2017. MARTINI, F. H.; TIMMONS, M. J.; TALLITSCH, R. B. Anatomia humana. 6. ed. Porto Alegre: Artmed, 2009. NURNBERGER JR., J. I.; BERRETTINI, W. Psychiatric genetics. London: Chapman & Hall Medical, 1998. TORTORA, G. J.; DERRICKSON, B. Princípios de anatomia e fisiologia. 14. ed. Rio de Janeiro: Guanabara Koogan, 2016. Os links para sites da web fornecidos neste capítulo foram todos testados, e seu funcionamento foi comprovado no momento da publicação do material. No entanto, a rede é extremamente dinâmica; suas páginas estão constantemente mudando de local e conteúdo. Assim, os editores declaram não ter qualquer responsabilidade sobre qualidade, precisão ou integralidade das informações referidas em tais links. Neurônios, condução nervosa e transmissão sináptica18