Sistemas Neuronais e Impulsos Elétricos

Prévia do material em texto

Sistemas Neuronais e Impulsos 
Elétricos
Henning Ulrich
Instituto de Química, Universidade de São Paulo
Esquema simplicado do sistema 
nervoso.
Divisões do sistema nervoso
Sistema nervoso central (SNC)‏
Cérebro
Medula espinhal
Sistema nervoso periférico (SNP)‏
Os nervos conectam o SNC com o resto do 
organismo
O sistema nervoso central é dividido em duas áreas 
principais: o cérebro e a medula espinhal.
Sistma nervoso central e periférico
brain SC
CNS
somatic
alpha beta dopaminergic
adrenergic
muscotinic nicotinic
cholinergic
autonomic
PNS
Nervous System
Organização do cérebro
Cortex O restante: O tronco
Cerebro (Cortex)‏
Diencéfalo (tálamo, 
hipotálamo) ‏
Mesencéfalo
Cerebelo
Ponte
Bulbo
O receptor sensorial é conectado com a coluna espinhal 
pela raiz dorsal do gânglio celular
Mapeamento da inervação da raiz 
dorsal do gânglio celular e do nervo 
trigeminal (oftálmico, maxilar e 
mandibular)‏
Cada raiz dorsal é responsável pela 
inervação sensorial de certa parte da 
pele. 
Modalidade:
Transmissão de informação sensorial 
para o córtex:
Sensações táteis: 
Coluna dorsal medial do sistema 
lemniscal
Sensação de dor: Sistema 
anterolateral 
Neurônio e sinapses Tipos de Sinapse Nervosas 
1 e 1’ axo-dendritica
2 axo-axonica
3 dendro-dendrítica
4 axo-somática
MECANISMOS DE AÇAO DOS NT
Há dois tipos de receptores pós-sinápticos
1) Receptor Ionotrópico
O NT abre o canal iônico DIRETAMENTE
Efeito rápido
2) Receptor Metabotrópico
O NT abre o canal iônico INDIRETAMENTE
- freqüentemente, presença de 2º mensageiro para 
modificar a excitabilidade do neurônio pós-
sináptico
Efeito mais demorado
Neurotransmissores:
• Acetilcolina
– Do acetil CoA + colina
• Aminoácidos derivados de aminas
– Dopamina, epinefrina, noraepinefrina, serotonina, 
histamina, GABA
• Aminoácidos
– Glutamato, aspartato, glicina
• Polipeptídeos
– Substância P
• Purinas
– Adenosina, ATP
• Gases
– NO, CO
• Lipídeos
Íons e o potencial de repouso 
• Íons com cargas positivas e negativas: sódio (Na+), potássio (K+), cloreto 
(Cl-). Potencial de repouso como resultado de concentrações diferentes de 
íons nos lados extracelular e intracelular. 
– Na+ e Cl- no lado extracelular.
– K+ e íons orgânicos no lado intracelular
inside
outsideNa
+Cl-Na+
K+
Cl-
K+ Organic anions (-)‏
Na+Na+
Organic anions (-)‏
Organic anions (-)‏
Manutenção do potencial de repouso 
• Ions de Na+ são transportados ativamente (com 
utilização de energia) para manter o potencial de repouso 
A bomba de sodio-potassio transporta 3 ions de Na+ para 
o lado extracelular e 2 ions de K+ para o lado intracelular
Intracelular 
extracelular
Na+
Na+
K+
K+
Na+
Acetil CoA
Transportador 
de colina
AChE
Colina + Acetato
Colina
ACh
Transportador 
de ACh
Etapas da biossíntese e degradação 
enzimática do NT 
Liberação do NT
Sítios receptores pré e pós-sinápticos
Onde as drogas 
podem agir?
Receptor
pós-sinaptico
Área de sinapse:
Conversão: sinal químico em sinal elétrico
ACh
Na+
Propagação
do sinal
ACh
Na+
Na+A + Ch
Transmissão de Sinais entre Neurônios:
Influxo de cálcio despolariza a membrana pré-sináptica 
Liberação de vesículas com neurotransmissor na fenda 
sináptica
Estimulação do receptor de neurotransmissor 
Influxo de sódio Ativação de canais de sódio dependentes de voltagem
Condução do 
potencial de ação
O movimento do potencial de ação 
através do axônio é chamado de
condução.
Porque o potencial de ação não 
desaparece?
O potencial de ação é simplesmente a 
representação do estado da 
membrana num segmento particular.
Íons Sódio que entram no primeiro 
segmento do potencial de ação se 
difundem pelo axônio, 
despolarizando os segmentos da 
membrana imediatamente à frente e 
no segmento anterior
Propagação de potenciais de ação 
Propagação de potenciais de ação 
SOMAÇAO DOS POTENCIAIS EXCITATORIOS
PÓS-SINAPTICOSO mecanismo de combinação (ou 
integração) dos sinais elétricos na 
membrana pós-sináptica chama-se 
SOMAÇÃO.
Inibição pós-sináptica
Neurônio excitatório: ATIVO
Neurônio inibitório: inativo
A excitação se propagou do dendrito até o cone 
de implantação. 
Neurônio excitatório: ATIVO
Neurônio inibitório: ATIVO
A excitação causada pelo neurônio excitatório foi 
totalmente bloqueada pelo neurônio inibitório
Resposta “Tudo ou Nada”
Se a despolarização da membrana alcança um nível limiar,
o potencial de ação é gerado
A intensidade do estímulo determina a freqüência dos potenciais de 
ação gerados. 
A
lteração no potencial da m
em
brana
50 mV
100 ms 100 ms
50 mV
5 s
Tempo 
A soma dos estímulos é proporcional a atividade neuronal no cérebro 
Recebimento e codificação do sinal no cortex
Coordenação estímulo – resposta 
Coordenação estímulo – resposta 
Lula como modelo: Liberação da tinta como medida de estimulação
A probabilidade que um estimulo sensorial 
seria transmitido depende do fato: se o 
neurônio se encontra na fase despolarizado ou 
hiperpolarizado
-
-
+ -
-
+
Inibição 
pré-sináptica
Inibição 
pós-sináptica
Estimulação
pós-sináptica
CIRCUITOS NEURAIS
Um neurônio sozinho de nada vale.
As células nervosas são capazes de 
interpretar estímulos sensoriais ou produzir 
comandos motores porque vários 
neurônios funcionalmente relacionados 
estabelecem circuitos neurais. 
CIRCUITOS NEURAIS: redes de neurônios 
funcionalmente relacionados.
Rede monossinaptica
Rede polissinaptica
Tipos de circuitos neurais
Concentração do sinalDistribuição do sinal
Neurônio excitatório
Reverberação do sinal
Modulação do sinal
Neurônio inibitório
Neurônio excitatório
Neurônio inibitório
Neurônio excitatório
Aumento da 
discriminação 
do estimulo
Neurônio motor
Músculo
interneurônio 
inibitório
interneurônio 
inibitório
interneurônios 
excitatórios PEPS
PIPS
Liberação ou facilitação 
do sinal
Modulação do sinal
Neurônio inibitório
Neurônio excitatório
Intensidade do estímulo determina intensidade 
da sensação 
Detecção 
Threshold
Código neural da 
intensidade do estímulo Intensidade percebida
R
e
s
p
o
s
t
a
 
(
n
ú
m
e
r
o
 
d
e
 
i
m
p
u
l
s
o
s
)
‏
A integração dos sinais:
As sensações coletadas por receptores sensoriais são 
integradas num neurônio único. Existem sinais excitatórios 
e inibitórios para definir a área e a intensidade do sinal. 
Inibição lateral necessáriaInibição lateral não necessária
A Atividade dos Receptores de Dor é regulada por Compostos Endógenos 
Efeito oposto: Opióides
Leucina-encefalina 
b-endorfina 
dinorfina 
Neoendorfina 
Potencialização
Princípios de Neurofarmacologia
Muitas substancias exógenas afetam a neurotransmissâo:
Modos de ação
AGONISTAS: mimetizam o efeito do NT
ANTAGONISTAS: inibem a ação do NT 
Atropina
Curare
Muscarina
Nicotina
Muscarínico
Nicotínico
Acetilcolina
AntagonistasAgonistasReceptoresNeurotransmissor
Receptor Nicotínico
Ionotrópico
Fibras musculares esqueléticas
Abertura de canais de Na (despolarização)‏
Receptor Muscarínico
Metabotrópico
Fibras musculares cardíacas 
- abertura de canais de K (hiperpolarizaçâo)‏
Fibras musculares lisas
IMPORTANCIA CLINICA DAS SINAPSES COLINÉRGICAS
Venenos de Cobra (alfa-toxinas, por exemplo a bungarotoxina): ligam-sea receptores 
nicotínicos e causam bloqueio da neurotransmissâo. Paralisia muscular (morte por 
parada respiratória).
Curare: extraída de uma planta tem o mesmo efeito. Usado farmacologicamente 
como relaxante muscular.
Miastenia grave: uma doença auto-imune em que o corpo produz anti-corpos contra 
os receptores de Ach.
Paralisia muscular
Doença de Alzheimer: inibição de receptores nicotinicos e degeneração de neurônios 
colinérgicos do SNC (encéfalo)‏
Anestésicos (lidocaína) e drogas de abuso (cocaína) inibem receptores nicotinicos
CNQX
AP5
AMPA
NMDA
AMPA
NMDA
Kainato
Glutamato
AntagonistasAgonistasReceptoresNeurotransmissor
IONOTRÓFICO
Receptores não-NMDA (ou AMPA) ‏
Excitatório (rápido)‏
Abrem canais de Na e K
Receptores NMDA
Excitatório (lento)‏
Abrem canais de Ca, Na e K
METABOTRÓFICO 
Receptores cainato
É o mais importante NT excitatório do SNC
Mecanismo de ação do 
Glutamato
Na membrana pós-sináptica 
há receptores AMPA e NMDA 
para o glutamato.
1) O Glu abre os canais 
iônicos com receptores 
AMPA;
1) a despolarização abre os 
canais com receptores NMDA
1) Fluxo de íons de sódio e 
cálcio. 
O canal NMDA em repouso está obstruído pelo Mg++. 
Mesmo com o Glu em seu receptor, o Mg++ só será
removido depois que o canal AMPA tenha despolarizou 
parcialmente a membrana. 
O canal NMDA só se abrirá na presença de um co-
transmissor, a Glicina. 
AntagonistaAgonistaReceptorNeurotransmissor
Bicuculina
Faclofen
Muscimol
Baclofen
GABAA
GABAB
GABA
Ambos são inibitórios, induzem 
influxo de cloreto
GABAA : ionotrópico 
Abrem canais de Cl diretamente
Causam hiperpolarizaçâo
GABAB: metabotrópico
Abrem canais de K indiretamente
Causam hiperpolarizaçâo
Benzodiazepínicos e os Barbitúricos 
são potentes agonistas que agem nos 
receptores GABAA (exacerbam o efeito 
inibitório) 
Glicina: NT inibitório dos neurônios motores 
Estricnina: inibe os receptores da glicina e causa rigidez muscular generalizada. 
Glicina
AntagonistasAgonistasReceptoresNeurotransmissor
Induz influxo de cloreto e hiperpolarização
Oxido nítrico
Os gases são sintetizados quando receptores do tipo NMDA são acionados. 
Quando sintetizados difunde-se em todas as direções e por isso não estão contidas em 
vesículas. 
• Ação pré-sináptica: causa facilitação do NT que estimulou a sua síntese (feedback 
positivo) ‏
• Endotélio de capilares cerebrais causando vasodilatação
1. NO sintase: 
4 arginina + 6 O2 + 6 
NADPH+ 6H+ 
4 citrulina + 4 NO + 6 
NADP+ + 8 H2O
2. NO estimula guanilato
ciclase
cGMP estimula proteína quinase G 
(PKG).
3. PKG ativa canais iônicos
Ação de neuropeptídeos
Neuropeptídeo Y
Somatostatina
Gastrina
colecistocinina
Bombesina
Melatonina 
Bradicinina
Vasopressina 
Opioides
Taquicininas
Ação pré-sinaptica
Ação pós-sinaptica
	Íons e o potencial de repouso 
	Manutenção do potencial de repouso