Neurotransmissores

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azevedolab.net
© 2009 Dr. Walter F. de Azevedo Jr.
Biofísica
Neurotransmissores
Prof. Dr. Walter F. de Azevedo Jr.
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Sinapse química
As sinapses propiciam a comunicação
entre as células pré e pós-sináptica. Na
sinapse química a informação é
representada por uma molécula chamada
neurotransmissor. Há diversos tipos de
neurotransmissores, tais como glicina,
aspartato e glutamato, bem como
peptídeos. Uma classe importante de
neurotransmissores é formada pelas
aminas biogênicas, exemplos desta são
dopamina e serotonina.
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Na sinapse química o
potencial de ação (PA) chega
ao terminal axonal. O
aumento do potencial leva à
abertura dos canais de Ca2+
dependentes de voltagem,
que permitem a entrada dos
íons de Ca2+ na célula. Tais
íons promovem a fusão das
vesículas de neurotransmissor
com a membrana celular, que
por exocitose liberam
neurotransmissores na fenda
sináptica.
Os neurotransmissores ligam-
se aos receptores presentes
na célula pós-sináptica,
promovendo sua abertura e a
entrada de íons na célula pós-
sináptica.
Canal de Ca++
Vesículas de neurotransmissor
Célula pré-sináptica
Receptores de neurotransmissor
Entrada de 
Ca++
Neurotransmissor
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Entrada de Na+
Canal de Na+
PA
Sinapse química
Neurotransmissores
Critérios para definirmos se uma molécula
é um neurotransmissor.
1) A molécula tem que estar presente no
neurônio pré-sináptico;
2) A liberação da molécula tem que estar
vinculada à despolarização do terminal
axonal;
3) A liberação tem que ser dependente
de Cálcio;
4) Deve existir receptores específicos na
célula pós-sináptica para o
neurotransmissor.
Fonte: http://en.wikipedia.org/wiki/File:Synapse_Illustration_unlabeled.svg
Canal de Ca++
Vesículas de 
neurotransmissor
Neurotransmissor
Bomba de reentrada
Receptor
Densidade
pós-sináptica
Neurotransmissores
Sobre a origem química podemos
classificar os neurotransmissores em dois
grandes grupos. Os de origem peptídica
(neuropeptídeos) e as pequenas
moléculas.
Entre os neuropeptídeos temos peptídeos
com seqüência variando entre 3 a 36
resíduos de aminoácidos.
Os neurotransmissores do grupo das
pequenas moléculas são formados por
aminoácidos (glutamato, aspartato, GABA
e glicina) (mostrados ao lado), purinas
(ATP) e amina biogênicas (dopamina,
adrenalina, serotonina entre outros).
Aspartato Glutamato
Glicina
GABA
Neurotransmissores pequenos
Glutamato
É geralmente reconhecido
como o mais importante
neurotransmissor na função
encefálica normal. A grande
maioria dos neurônios
presentes em sinapses
excitatórias do sistema
nervoso central de mamíferos
são glutamatérgicos.
Aproximadamente 50 % de
todas as sinapses do encéfalo
liberam esse aminoácido.
O glutamato é sintetizado no
neurônio pré-sináptico a partir
da glutamina, que é liberada
das células gliais. As células
gliais captam glutamado e
convertem em glutamina.
Canal de Ca++
Vesícula 
de Glutamato
Receptores 
de Glutamato
Entrada de 
Ca++
Glutamato
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Entrada de Na+
Canal de Na+
PA
Célula glial
GlutamatoGlutamina
Glutamina
Transportador 
de Glutamato
Célula pré-sináptica
Neurotransmissores pequenos
Glutamato
Excitotoxicidade é a
capacidade do glutamato de
destruir neurônios mediante
uma prolongada transmissão
sináptica excitatória,
normalmente relacionada à
diminuição do fluxo sanguíneo
no encéfalo.
Canal de Ca++
Vesícula 
de Glutamato
Célula pré-sináptica
Receptores 
de Glutamato
Entrada de 
Ca++
Glutamato
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Entrada de Na+
Canal de Na+
PA
Célula glial
GlutamatoGlutamina
Glutamina
Transportador 
de Glutamato
Neurotransmissores pequenos
Glutamato
A causa mais freqüente para
uma diminuição do fluxo
sanguíneo no encéfalo
(isquemia) é a oclusão de um
vaso sanguíneo cerebral, ou
seja, um AVC (acidente
vascular cerebral). O
suprimento reduzido de
oxigênio provavelmente
determina uma elevação dos
níveis de glutamato em virtude
da queda na captação de
glutamato nas sinapses, a qual
é dependente de energia.
Canal de Ca++
Vesícula 
de Glutamato
Célula pré-sináptica
Receptores 
de Glutamato
Entrada de 
Ca++
Glutamato
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Entrada de Na+
Canal de Na+
PA
Célula glial
GlutamatoGlutamina
Glutamina
Transportador 
de Glutamato
Dopamina
Dopamina é um neurotransmissor que
ativa os centros de prazer em certas
partes do cérebro. Está presente nas
áreas responsáveis pela regulação da
emoção, movimento, motivação e
sentimento de prazer. Várias drogas são
responsáveis pelo aumento da sua
liberação na fenda sináptica, entre elas
cocaína e heroína. Quando uma
recompensa inesperada nos atinge, os
neurônios dopaminérgicos são ativados.
Tal relação de causa e efeito, entre prazer
e liberação de dopamina, nos leva à repetir
situações que causam liberação de
dopamina. De uma forma geral, podemos
dizer que os níveis de dopamina sobem
quando passamos por experiências que
nos tragam prazer, assim quando o nível
de dopamina sobe nos sentimos bem.
Dopamina
Serotonina
Serotonina é um neurotransmissor
derivado do aminoácido triptofano. Os
neurônios serotoninérgicos encontrados no
sistema nervoso central desempenham
diversas funções, entre elas regulação do
humor, apetite, sono, contração
muscular, funções cognitivas,
incluindo memória e aprendizado. A
maioria dos anti-depressivos parece estar
envolvida na modulação dos níveis de
serotonina nas sinapses.
Serotonina
Ação de drogas
Diversas substâncias causam dependência química. Estudaremos nos próximos slides
o mecanismo molecular de 5 drogas. Usaremos como ilustração o excelente site
“Mouse Party” indicado ao lado.
Heroína
Ecstasy
Metanfetamina
Maconha
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Ação de drogas (heroína)
Antes da heroína entrar no sistema,
neurotransmissores inibitórios estão ativos
na sinapse. Tais neurotransmissores inibem
a liberação de dopamina.
Neurotransmissor
inibitório
Neurotransmissor
dopamina
Receptores 
de opióides
Receptor de
dopamina
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Sistema sem heroína
Ação de drogas (heroína)
Quando os opióides naturais do corpo,
ativam os receptores de opióides, a
liberação de neurotransmissores inibitórios
é encerrada. Sem inibição, a dopamina é
liberada.
Neurotransmissor
inibitório
Neurotransmissor
dopamina
Receptor de
dopamina
Receptorde opióides
Opióide
nativo
Sistema sem heroína
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Ação de drogas (heroína)
A heroína imita opióides naturais e liga-se
ao receptor de opióides, deligando a
inibição da liberação de dopamina. A
dopamina inunda a sinapse, produzindo a
sensação imediata de bem-estar.
Neurotransmissor
inibitório
Receptor 
de opióides
Neurotransmissor
dopamina
Receptor de
dopamina
Heroína
Sistema com heroína
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Ação de drogas (heroína)
Neurônios com receptores de opióides são responsáveis pelas seguintes respostas
fisiológicas: transmissão da sensação de dor, resposta ao estresse e apego emocional.
Os opióides naturais são analgésicos naturais efetivos quando sofremos lesões
extensas. Por este motivo, a morfina (estrutura molecular mostrada abaixo), uma droga
relacionada à heroína, é usada como analgésico.
Morfina (CID 5288826) Heroína (CID 5462328)
Ação de drogas (ecstasy)
Transportadores de serotonina são canais
transmembranares. Eles são responsáveis
pela remoção das moléculas de serotonina
da fenda sináptica.
Receptor de
serotonina
Transportador
de serotonina
Neurotransmissor
serotonina
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Sistema sem ecstasy
Ação de drogas (ecstasy)
Ecstasy tem estrutura molecular similar à
serotonina, sendo levado pelos canais
transportadores de serotonina. O ecstasy é
mais facilmente absorvido do que a própria
serotonina.
Receptor de
serotonina
Transportador
de serotonina
Ecstasy
Neurotransmissor
serotonina
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Sistema com ecstasy
Ação de drogas (ecstasy)
A interação com ecstasy altera o canal
transportador de serotonina. Tal canal
passa a funcionar de forma reversa,
tirando serotonina da célula. A molécula
de serotonina retorna à fenda sináptica.
Receptor de
serotonina
Transportador
de serotonina
Ecstasy
Neurotransmissor
serotonina
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Sistema com ecstasy
Ação de drogas (ecstasy)
O excesso da molécula de serotonina inunda a
fenda sináptica. O resultado líquido é que
serotonina liga-se novamente aos receptores
da célula pós-sináptica, superestimulando
estas células.
Receptor de
serotonina
Transportador
de serotonina
Ecstasy
Neurotransmissor
serotonina
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Sistema com ecstasy
Ação de drogas (ecstasy)
Ecstasy afeta as vias da serotonina, responsáveis pelo sono, humor, percepção e
apetite. A estrutura molecular do ecstasy é similar à serotonina, como podemos ver nas
figuras abaixo.
Ecstasy (CID 1615) Serotonina (CID 5202)
Ação de drogas (metanfetamina)
Neurotransmissor
dopamina
Receptor de
dopamina
Transportador
de dopamina
Metanfetamina
Canais transportadores de dopamina são
responsáveis pela remoção da dopamina
da fenda sináptica. Devido à similaridade
estrutural da dopamina e metanfetamina,
esta última é levada para dentro da
célula, pelos canais transportadores de
dopamina.
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Sistema com metanfetamina
Ação de drogas (metanfetamina)
Neurotransmissor
dopamina
Receptor de
dopamina
Transportador
de dopamina
Metanfetamina
Uma vez dentro da célula, a molécula de
metanfetamina inseri-se na vesícula de
dopamina, forçando esta para fora das
vesículas.
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Sistema com metanfetamina
Ação de drogas (metanfetamina)
Neurotransmissor
dopamina
Receptor de
dopamina
Transportador
de dopamina
Metanfetamina
O excesso de dopamina no meio
intracelular, faz com que os canais
transportadores funcionem de forma
reversa, jogando dopamina para fora da
célula, direto na fenda sináptica.
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Sistema com metanfetamina
Ação de drogas (metanfetamina)
Neurotransmissor
dopamina
Receptor de
dopamina
Transportador
de dopamina
Metanfetamina
A fenda sináptica aprisiona as moléculas
de dopamina, como consequência temos
que as moléculas de dopamina ligam-se
aos receptores na célula pós-sináptica,
levando esta a ser super-estimulada.
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Sistema com metanfetamina
Ação de drogas (metanfetamina)
Dopamina (CID 681)
As figuras abaixo mostram a similaridade entre as estruturas moleculares da dopamina
(neurotransmissor) e metanfetamina (droga). A metanfetamina tem-se vulgarizado como
droga de abuso devido aos seus efeitos agradáveis intensos tais como a euforia,
aumento do estado de alerta, da auto-estima, do apetite sexual, da percepção das
sensações e pela intensificação de emoções.
Metanfetamina (CID 10836)
Ação de drogas (maconha)
Antes da maconha entrar no sistema,
neurotransmissores inibitórios estão ativos
na sinapse. Tais neurotransmissores inibem
a liberação de dopamina.
Neurotransmissor
inibitório
Neurotransmissor
dopamina
Receptores 
de canabinóides
Receptor de
dopamina
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Sistema sem tetrahidrocannabinol (THC)
Ação de drogas (maconha)
Quando ativada pelo canabinóide nativo do
corpo (chamado anandamida), receptores
de canabinóides desativam a liberação de
neurotransmissorares inibitórios. Sem
inibição, a dopamina é liberada.
Neurotransmissor
inibitório
Neurotransmissor
dopamina
Receptor de
dopamina
Receptor 
de canabióides
Anandamida
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Sistema sem tetrahidrocannabinol (THC)
Ação de drogas (maconha)
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Sistema com tetrahidrocannabinol (THC)
THC é o componente ativo da maconha,
que assemelha-se estruturalmente à
anandamida e liga-se aos receptores de
canabinóides. A inibição é desligada e a
dopamina é liberada na sinapse.
Neurotransmissor
inibitório
Receptor 
de canabióides
Neurotransmissor
dopamina
Receptor de
dopamina
Ação de drogas (maconha)
O neurotransmissor anandamida é
responsável pela remoção de memórias de
curta duração desnecessárias, bem como
retardar o movimento, dando uma
sensação de relaxamento e calma. Ao
contrário de THC a anandamida é
facilmente eliminada pelo metabolismo, o
que explica o motivo do neurotransmissor
não produzir uma sensação prolongada de
relaxamento e calma. Ao lado vemos a
estrutura do THC.
Tetrahidrocannabinol (THC)
Ação de drogas (cocaína)
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Transportadores de dopamina são
responsáveis pela remoção das moléculas
de dopamina da fenda sináptica, após
realizarem sua ação fisiológica.
Neurotransmissor
dopamina
Receptor de
dopamina
Transportador
de dopamina
Sistema sem cocaína
Ação de drogas (cocaína)
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Cocaína bloqueia os transportadores de
dopamina, deixando-os presos na fenda
sináptica. Como resultado a dopamina liga-
se de forma contínua aos receptores de
dopamina, super-estimulando a célula.
Neurotransmissor
dopamina
Receptor de
dopamina
Transportador
de dopamina
Cocaína
Sistema com cocaína
Ação de drogas (cocaína)
Como outras drogas, a cocaína concentra-
se no centro de prazer do cérebro. Contudo
essa droga é ativa também na parte do
cérebro responsável pelos movimentos
voluntários. Tal ação, leva aos usuários de
cocaína a apresentarem dificuldade de
permanecerem parados. A estrutura
molecular da cocaína é mostrada ao lado.
Cocaína (CID 446220)
OLIVEIRA, Jarbas Rodrigues de; WACHTER, Paulo Harald; AZAMBUJA, Alan Arrieira. 
Biofísica para ciências biomédicas. Porto Alegre: EDIPUCRS, 2002. 313 p.
OKUNO, Emiko; CALDAS, Iberê Luiz; CHOW, Cecil. Física para ciências biológicas e 
biomédicas. São Paulo: Harper & Row do Brasil, 1982. 490 p.
PURVES, W. K., SADAVA, D., ORIANS, G. H., HELLER, H. G. Vida. A Ciência da 
Biologia. 6a ed. Artmed editora. 2002.
Referências