Bioeletrogênese PDF

Prévia do material em texto

INTRODUÇÃOA diferença de potencial entre os dois lados da mem-brana celular é uma característica presente nas células dos seres vivos. Elas produzem e utilizam a eletricidade 
como forma de transmissão de sinais rápida e eficaz-mente, enviando informações e controlando as ações do organismo em alta velocidade. Essa diferença de po-tencial gera os estados de repouso e de ação das células. Além disso, algumas delas, como as neurais e as muscu-lares, são capazes de autogerar impulsos eletroquímicos ao longo de suas membranas.1-7
POTENCIAL DE REPOUSOO termo “potencial de repouso” é utilizado para se re-ferir ao potencial de membrana quando as células estão quiescentes (Figura 17.1). Nesse estado, a região exter-na à membrana tem voltagem igual a zero, e a interna, negativa, sendo essa voltagem diferente, dependendo da célula em questão. 
Assim, o potencial de repouso das fibras nervosas é de – 90 milivolts (mV). Essa diferença de potencial en-tre o interior e o exterior celular decorre da distribuição desigual de íons, principalmente sódio (Na+), potássio (K+) e cloro (Cl-).1-7 O valor do potencial, então, varia de acordo com o tipo e a função celular. Isso se deve tanto a diferenças de gradientes iônicos quanto a diferentes permeabilidades relativas aos íons. 
As fibras nervosas possuem uma voltagem de – 90 milivolts (mV), como já mencionado, enquanto nas he-mácias essa voltagem é de – 6 mV, nos hepatócitos é de – 28 mV e nas células cardíacas de – 86 mV.15,19 Em cé-lulas musculares e nervosas, o potencial de membrana aproxima-se do potencial de equilíbrio eletroquímico do 
K+, enquanto em hemácias aproxima-se do potencial de equilíbrio do Cl-.8Um deslocamento de íons que torne a membrana mais polarizada (com maior carga negativa no interior, ou seja, maior diferença de potencial) é chamado de “hi-perpolarizante”; enquanto um deslocamento que torne a membrana menos polarizada (com menor carga nega-tiva no interior, ou seja, menor diferença de potencial) é chamado de “despolarizante” (Figura 17.1).5 A magnitude do potencial de membrana será tanto maior quanto maiores forem a concentração e o gradien-te químico do íon mais permeante através da membrana.Para um determinado íon, o potencial de membrana que interrompe sua difusão resultante através da membra-na é denominado potencial de equilíbrio eletroquímico.8
BIOFÍSICA BÁSICA DOS POTENCIAIS DE 
MEMBRANAA desproporcional distribuição iônica, gerando dife-rença de potencial, é resultado principalmente dos se-guintes mecanismos: a) transporte ativo de íons através da membrana (bomba sódio-potássio (Na+/K+) – fazen-do permuta de 3 Na+ para 2 K+), com gasto de energia. Estima-se que a bomba Na+/K+ gaste até 70% da quanti-dade total de ATP utilizada pelo encéfalo.8 Ela é respon-sável por manter o desequilíbrio entre cargas positivas e negativas; b) difusão de íons de um lado para o outro da membrana celular como resultado da diferença de con-centração, sendo que os principais íons envolvidos são o potássio (K+) e o sódio (Na+). As membranas celulares comportam-se como capacitores elétricos, separando íons e, consequentemente, cargas elétricas por meio de diferentes graus de permeabilidade a cada íon.8 A seguir, será analisado cada um isoladamente.
17
Bioeletrogênese da Membrana 
Transmissão Sináptica
Oscar César Pires
Fabiana Mara Scarpelli de Lima Alvarenga Caldeira
215
216 Tratado de Anestesiologia – SAESP
Os potenciais de membrana estão presentes em to-das as células e são fundamentais para a homeostase do 
organismo, sendo responsáveis não somente pelo influ-xo de íons e água por meio de diversos compartimentos, como também pelo transporte de nutrientes ligados ao sódio nos enterócitos, secreção de cloreto pelas células epiteliais, sinalização elétrica celular, contração muscu-lar, secreção hormonal e pela função cerebral, incluindo os processos cognitivos.8No entanto, várias doenças podem alterar os poten-ciais de membrana. Durante a isquemia, há falência da bomba Na+/K+. Pode ocorrer também mutações genéti-
cas nos canais proteicos que permitem o influxo iônico, como na epilepsia, Doença de Parkinson e Síndrome de Bartter, causando alteração dos potenciais elétricos.9
Íon sódioApresenta alto gradiente de concentração no líqui-do extracelular (142 mEq/L) em relação ao intracelular (14 mEq/L), o que favorece sua difusão para o interior, gerando um estado de eletronegatividade no exterior e de eletropositividade no interior. Após um período de pouco mais de 1 ms, a alteração do potencial torna-se 
suficientemente grande para bloquear qualquer difusão efetiva de Na+, com diferença de potencial resultante de aproximadamente 61 mV.1 -7,10-14
Íon potássioApresenta fenômeno semelhante ao Na+, porém in-vertido: com alta concentração no líquido intracelular (140 mEq/L-1) em relação ao extrace lular (4 mEq/L-1). Isso propicia a difusão para o exterior, criando um es-tado de eletropositividade no exterior e de eletrone-gatividade no interior, já que ânions negativos não se 
difundem com o K+ para o exterior. Após pouco mais de 
1 ms, a alteração do potencial torna-se suficientemente grande para bloquear qualquer difusão efetiva de K+, com diferença de potencial resultante de aproximada-mente 94 mV.1-7,10,11,15,16 O potássio está envolvido na automaticidade cardía-ca, na homeostase glicêmica e na função da musculatura lisa e estriada. Pequenas alterações na calemia podem 
causar significativas alterações nos potenciais elétricos. Um grande aumento na concentração de K+ no líquido extracelular elimina o potencial de repouso e torna inex-citável o miocárdio.8Os músculos esqueléticos e rins atuam na função de tamponar o K+, contribuindo para a manutenção da con-centração extracelular desse íon. Quando ocorre hipoca-lemia, há uma diminuição da atividade da bomba Na+/K+ nas células musculares esqueléticas, permitindo a di-fusão de mais K+ para o extracelular, assim como há au-mento da absorção de K+ pelos néfrons distais, por meio da maior atividade da bomba H+/K+.17 Nas situações de exercícios musculares intensos, há maior liberação de K+ pelas células musculares esqueléticas, sendo compen-sada por maior atividade da bomba Na+/K+, estimulada pelas catecolaminas liberadas.17
Íon cloroApresenta alta concentração no líquido intracelular, mas tem papel secundário na composição do potencial de membrana. Além disso, sua distribuição é uma con-sequência do potencial celular, participa do controle da pressão osmótica e é bombeado ativamente para com-por o suco gástrico.8O aumento da permeabilidade celular a este íon pro-move maior estabilização no potencial de repouso ce-lular (torna o intracelular mais negativo), enquanto a 
Não polarizada
Po
te
nc
ia
l d
e 
m
em
br
an
a
–90
+30
–70
0
Potencial limiar
Hiperpolarizante
a b c a
Despolarizante
Potencial de repouso
Figura 17.1 — a) Potencial de repouso – as células estão quiescentes; b) potencial hiperpolarizante – deslocamento iônico com maior 
carga negativa no interior, distanciando do limiar de despolarização; c) potencial despolarizante – deslocamento iônico com menor 
carga negativa no interior, aproximando-se do limiar de despolarização.
217Bioeletrogênese da Membrana. Transmissão Sináptica
diminuição da permeabilidade leva à hiperexcitabilida-de celular, como ocorre na miotonia congênita.9
FORÇA ELETROMOTRIZ 
(POTENCIAL DE NERNST)É o potencial de difusão entre os dois lados da mem-brana, que impede a difusão efetiva de um íon para qual-quer direção dessa membrana. Pode ser calculado para qualquer íon univalente numa temperatura corporal de 98,6 °F (37 °C).3,4,6 A magnitude do potencial de Nernst depende da taxa de concentração de determinado íon entre os dois lados da membrana celular.3,4,6
FEM (mV) = ± 61 x log x concentração interna 
     concentração externa 
Obs.: 61 = número de Faraday (constante elétrica para cátion monovalente incorporada à constante universal dos gases em temperatura corporal).3,4,6Utilizando essa fórmula, adota-se que a região exter-na à membrana possui potencial igual a zero e a interna é o potencial de Nernst. Observa-se, assim, a contraposi-ção entre duas forças: a gerada pela tendência de difusão do íon e a oposta do campo elétrico, gerado na junção das duas soluções. O sentido do campo elétrico, então, é o que anula o movimento resultante do íon.8O sinal do potencial é negativo se o íon difundido do interior para o exterior da membrana celular possuir carga positiva. No caso do íon possuir carga negativa, o potencial tem sinal positivo3. Essa equação permite cal-cular a diferença de potencial elétrico que determina o equilíbrio de um íon através de uma membrana.8
Potencial de Nernst para Na+Apresenta-se com concentração externa aproxima-damente dez vezes superior à interna, ou seja, 14 mEq/L (interior) × 140 mEq/L (exterior). O seu potencial de Nernst será calculado da maneira a seguir:3,4,6
EK = C log10 ([ Na+]interno / [Na+]externo) FEM (Na+) = + 61 × log 1/10 ⇒ 61 × 1 ⇒ + 61 mV
Potencial de Nernst para K+Sua concentração interna é aproximadamente 35 ve-zes superior à externa, ou seja, 140 mEq/L (interior) × 4 mEq/L (exterior). Seu potencial de Nernst será calcula-do da seguinte forma:3,4,6EK = C log10 ([K+]interno / [K+]externo) FEM (K+) = – 61 × log 35/1 ⇒ 61 × 1,54 ⇒ – 94 mV.
Equação de Goldman-Hodgkin-KatzComo a membrana celular é permeável a vários íons, o potencial que se estabelece depende de três fatores: a) carga elétrica de cada íon; b) permeabilidade da mem-brana para cada íon (P) e c) concentrações (C) dos íons na face interna (i) e externa (e) da membrana.3,4,6Para realizar o cálculo do potencial de membrana, quando dois íons monovalentes positivos, Na+ e K+, e um íon monovalente negativo, Cl-, estiverem envolvidos, uti-lizamos a equação de Goldman-Hodgkin-Katz.3,4,6
FEM (mV) = – 61 × log CNa+i . PNa+ + CK+i . PK+ + CCl-e . PCl- 
      CNa+e . PNa+ + CK+e . PK+ + CCl-i . PCl-
A equação utiliza três íons, uma vez que sódio, potás-sio e cloreto são os íons com participação mais impor-tante no desenvolvimento do potencial de membrana.3,4,6 Além disso, a importância de cada íon em contribuir com o potencial é proporcional a sua permeabilidade na membrana, e o gradiente de concentração do íon positi-vo do lado interno para o externo da membrana causa a eletronegatividade no interior da célula.3
POTENCIAL LIMIARÉ o valor mínimo do potencial de membrana que gera um potencial de ação em 50% das vezes, sendo que os va-lores inferiores a este são denominados sublimiares e de-saparecem ao não produzirem resposta (Figura 17.2).1-7 
POTENCIAL DE AÇÃOSão variações abruptas do potencial de membrana, normalmente de negativo para um valor positivo, por meio dos quais os sinais celulares são transmitidos. O fe-nômeno em que o potencial ultrapassa a voltagem zero atingindo um valor positivo recebe o nome de overshoot (Figura 17.2). A geração do potencial de ação ocorre devido a qualquer fator que produza difusão de sódio através da membrana, desde uma simples perturbação mecânica até efeitos químicos e elétricos.1-7Para transmitir um sinal, o potencial se desloca ao 
longo da fibra até atingir sua extremidade, sem perda de intensidade, com amplitude uniforme. Essa transmissão é chamada de “condução sem decremento”.1-7
POTENCIAL RECEPTOR E POTENCIAL SINÁPTICOOs potenciais receptores são causados por estímulos nas terminações nervosas sensoriais especializadas em um só tipo de energia estimuladora (como tato, sons, odores etc.).2-7
218 Tratado de Anestesiologia – SAESP
Os potenciais sinápticos ocorrem em regiões recepti-vas, de neurônios ou de células musculares, especializadas em receber informação transmitida por neurônios.21-23Ambos os potenciais, receptores e sinápticos, apre-sentam resposta graduada de acordo com a intensidade do estímulo e redução de amplitude imediatamente após cessar o estímulo que o deu início. Essa transmissão é chamada de “condução com decremento” (Figura 17.3). Esses sinais, durante sua ocorrência, podem se somar a outros sinais recebidos pela célula, levando ao processo chamado “somação” (Figura 17.4).7
REPOLARIZAÇÃO
Após a membrana ter ficado muito permeável aos íons Na+, em poucos décimos de milésimos de segundo os canais começam a se fechar. Enquanto isso, canais de K+ se abrem 
mais do que o fazem normalmente, permitindo rápida pas-
sagem desse íon para o exterior da fibra, restabelecendo o potencial de repouso negativo normal da membrana. Esse fenômeno é conhecido como “repolarização”.24,25Cerca de 100 mil a 50 milhões de impulsos podem ser 
transmitidos pelas fibras nervosas antes que diferenças de concentração tenham diminuído a ponto de não mais pode-rem gerar potenciais de ação. Porém, é necessário restabe-lecer as diferenças de concentração entre sódio e potássio através da membrana, o que é realizado por transporte ati-vo pela bomba Na+/K+, como descrito anteriormente.2-7,26,27
PROTEÍNAS ELETRICAMENTE EXCITÁVEIS DA 
MEMBRANA
Canais de SódioOs canais iônicos de sódio são proteínas da membra-na celular que possuem duas regiões: uma mais externa 
Não polarizada
Po
te
nc
ia
l d
e 
m
em
br
an
a
–90
+30
–70
0
a) Potencial limiar
Potencial de ação
c) Overshoot
b) Potencial sublimiar
Potencial de repouso
Figura 17.2 — a) Potencial limiar – potencial mínimo em que ocorre potencial de ação; b) Potencial sublimiar – potencial de 
membrana inferior ao necessário para produção de potencial de ação; c) Overshoot – potencial de membrana que ultrapassa a 
voltagem zero.
Po
te
nc
ia
l d
e 
m
em
br
an
a
–90
+30
mV
4
3
2
1
–70
0
Potencial de repouso
Estímulos com intensidades variadas de 1 a 4
Figura 17.3 — Resposta graduada à intensidade de 
estimulação – característica de potencial receptor e potencial 
sináptico.
Po
te
nc
ia
l d
e 
m
em
br
an
a
–90
+30
–70
0
Estímulo 1 Estímulo 2
Figura 17.4 — Somação – potenciais receptores somando-se 
quando um estímulo ocorre antes que o primeiro termine.
oscarcesarpires
Nota
219Bioeletrogênese da Membrana. Transmissão Sináptica
que atua como filtro de seletividade, denominada com-porta de ativação; e outra mais interna, que funciona como comporta de inativação. A comporta de ativação tem carga efetiva que pode se dobrar, bloqueando o ca-nal por onde passam íons (repouso ou inativado). Va-riações da voltagem da membrana podem alterar forças elétricas da comporta e produzir alterações conforma-cionais, convertendo o canal fechado em canal aberto (ativado), ocorrendo, assim, o aumento da permeabili-dade da membrana aos íons sódio em até 5.000 vezes. O mesmo aumento da voltagem que abre as comportas de ativação fecha as comportas de inativação após alguns décimos de milésimos de segundo (Figura 17.5).1-7,10-14Ao contrário da alteração conformacional que abre as comportas, em um processo muito rápido, a que leva ao fechamento das comportas de inativação é um processo 
lento. Após o canal de sódio ter ficado alguns poucos dé-cimos de milésimos de segundo aberto, ele se fecha e os íons sódio não podem mais permear para o interior da membrana. Neste momento, o potencial da membrana começa a retornar ao estado de repouso, constituindo o início do processo de repolarização (Figura 17.5).1-7,10-14 A comporta de inativação só será reaberta após o po-tencial de mem brana ter retornado a um valor muito pró-ximo ao do potencial de repouso da membrana.1-7,10-14
Canais de PotássioOs canais iônicos de potássio são proteínas da mem-brana celular e apresentam-se em dois estados: a) fecha-do – durante o estado de repouso, com impedimento de passagem do íon para o exterior; b) aberto – quando o po-
tencial de membrana varia de – 90 mV em direção a zero, ocorre abertura lenta, o que permite difusão de potássio para o exterior. Isso acelera a repolarização com plena recuperação do potencial de repouso dentro de poucos décimosde milésimos de segundo (Figura 17.5).1-7,11,18,19
PROPAGAÇÃO DO POTENCIAL DE AÇÃOA partir da excitação em um local qualquer de uma cé-lula excitável, ocorre aumento da permeabilidade ao sódio (despolarização) que, ao passar para o interior da membra-na, difundir-se-á por alguns milímetros para áreas adjacen-tes (ainda em repouso). Isso fará com que ocorra aumento da voltagem para um valor acima do limiar e consequen-te abertura de mais canais nessas áreas (despolari zação), evoluindo para propagação acentuada do potencial de ação com mais e mais despolarização em duas direções a par-tir do ponto estimulado (Figura 17.6). Essa propagação ao 
longo de uma fibra ner vosa ou muscular recebe o nome de “impulso nervoso” ou “impulso muscular”.2,3,5,7,28Cada vez que houver produção do potencial de ação 
em um ponto qualquer da fibra em condições adequadas, o processo de despolarização trafegará por toda a mem-brana. Esse fenômeno é chamado de “princípio do tudo ou nada” e aplica-se a todos os tecidos excitáveis.2,3,5,7
RITMICIDADE DE DETERMINADOS TECIDOS 
EXCITÁVEISDescargas autoinduzidas ocorrem no coração, na maioria dos músculos lisos e em neurônios do sistema 
Portão voltagem dependente
Fechado (repouso)
(–90 mV)
Ativado (despolarização)
(–90 a + 35 mV)
Canais de Na+ e K+ voltagem dependente
Inativado
(+35 mV)
Na+
K+
Portão tempo dependente
Figura 17.5 — Canais de sódio e de potássio dependentes de voltagem – representação da ativação e inativação do canal de sódio e 
ativação do canal de potássio, que ocorre lentamente, coincidindo com o início do fechamento dos canais de sódio.
220 Tratado de Anestesiologia – SAESP
nervoso central (SNC), promovendo, respectivamente, ba-timentos cardíacos, peristaltismo intestinal e respiração 
rítmica. Outras fibras podem descarregar ritmicamente 
se o limiar de estimulação for reduzido o suficiente, como na hipocalcemia, por exemplo, acarretando aumento da permeabilidade da membrana celular ao sódio, o que faci-lita a excitabilidade com consequente surgimento de estí-mulos espontâneos (con traturas).2,3,5,7Para haver ritmicidade espontânea, a membrana deve apresentar em seu estado de “repouso” certa permeabi-lidade aos íons de sódio nos canais rápidos ou cálcio e sódio nos canais lentos de cálcio para permitir despolari-zação automática da membrana e repetição autoinduzida do ciclo, como a que ocorre nas células do nodo sinusal (Figura 17.7).2,3,5,7,29
PLATÔ DE ALGUNS POTENCIAIS DE AÇÃOA membrana excitável, em algumas situações, não repolariza imediatamente após a despolarização, e o po-tencial permanece em um platô, com valor próximo ao pico por muitos milissegundos antes de iniciar a repo-
larização. Exemplo disso ocorre nas fibras do músculo cardíaco e tem como causa a participação conjunta dos canais de sódio dependentes de voltagem (canais rápi-dos) e dos canais de cálcio dependentes de voltagem (canais lentos), permitindo o surgimento de um compo-nente rápido produzido pela abertura dos canais rápi-dos e de um componente lento (platô) produzido pela abertura de canais lentos. Além disso, outro fator que fa-vorece o platô é a participação dos canais de potássio de-
pendentes de voltagem que só se abrem suficientemente 
próximo ao fim do platô, porém rapidamente haverá retorno do potencial de ação para seu valor negativo de repouso (Figura 17.8).2,3,5,7
CONDUÇÃO DE SINAIS EM FIBRAS NERVOSASFibras nervosas mielínicas periféricas apresentam em torno do axônio a bainha de mielina. Esta é forma-da pelas células de Schwann que circundam o axônio, girando muitas vezes em torno dele e dispondo diver-
sas camadas de membrana celular que contém a esfin-gomielina: um excelente isolante capaz de reduzir até 
5.000 vezes o fluxo através da membrana.2,3,5,7Entre duas células de Schwann sucessivas permane-ce uma pequena região sem isolamento chamada nodo 
de Ranvier por onde íons podem fluir facilmente entre 
A
B
C
D
+ + + + + + + + + + + + + + + +
– – + + + + + + + + + + + + – –
– – – – – – – – – – – – – – – –
+ + – – – – – – – – – – – – + +
– – – – – – – + + – – – – – – –
+ + + + + + + – – + + + + + + +
+ + + + + – – – – – – + + + + +
– – – – – + + + + + + – – – – –
Figura 17.6 — Propagação do potencial de ação – estímulo 
su pra limiar suficiente para deflagrar o ciclo vicioso com 
cargas posi tivas carregadas pelo sódio difundindo-se para o 
interior da fibra e também ao longo da face interna, fazendo 
com que outros canais se abram e ocorra propagação do 
potencial de ação em ambas as direções.
+30
0
–20
–40
–60
mV
Limiar
Figura 17.7 — Ritmicidade de excitação das células do nodo 
si nusal – o potencial de repouso de apenas – 60 mV não é 
voltagem suficiente negativa para manter fechados os canais 
de sódio e cálcio, permitindo influxo contínuo de sódio e 
despolarização automática da membrana.
+25
0
0
1
Na+ Na++
↓↓↓ ↓↓↓
Ca++ K+
2
3
4
–25
–50
–75
–100
mV
↑↑↑ ↑↑↑↑↑
K+
Figura 17.8 — Potencial registrado nas células miocárdicas 
– a abertura dos canais rápidos de sódio (fase 0) inicia-se de 
um potencial de repouso de – 90 mV, seguida pela redução 
da per meabilidade desses canais (fase 1), pelo platô formado 
pela aber tura dos canais lentos de cálcio (fase 2) e pela 
abertura dos canais de potássio dependentes de voltagem 
(fase 3).
221Bioeletrogênese da Membrana. Transmissão Sináptica
o líquido extracelular e o axônio. Entretanto, o axônio é a verdadeira membrana condutora para o potencial de ação.2,3,5,7,30-32
Pelas características das fibras mielínicas, só ocorre potencial de ação nos nodos de Ranvier. Isso é chamado de “condução saltatória”.2,3,5,7,30-32Na condução saltatória, despolarização saltando por longos trechos, a velocidade de transmissão é aumenta-
da de 5 a 50 vezes, de acordo com a espessura das fibras (0,25 ms–1 em fibras amielíni cas delgadas e 100 ms–1 em 
fibras mielínicas calibrosas). Como apenas nos nodos ocorre despolarização, há perda de cerca de 100 vezes menos íons e menor gasto resultante de energia para res tabe le cimento de equilíbrio pela bomba Na+/K+ (Fi-gura 17.9).2,3,5,7,30-32Algumas doenças ocorrem com a desmielinização se-letiva do sistema nervoso, apresentando sintomatologia dependente do local acometido, como: a) esclerose múl-tipla – desmielinização esparsa e progressiva de axônios do SNC, levando à perda do controle motor; b) diabetes 
mellitus (DB) e alcoolismo – evoluem com desmieliniza-ção de axônios periféricos.2,3,5,7
TRANSMISSÃO SINÁPTICAInformações são transmitidas ao longo do sistema nervoso por uma sucessão de neurônios, sob a forma de impulsos nervosos com características peculiares. A zona de comunicação entre uma célula nervosa e a cé-lula seguinte em uma cadeia funcional é chamada sinap-
se, termo proposto pelo neurofisiologista inglês Charles Sherrington.18-22São reconhecidos dois tipos básicos de sinapses: elétricas e químicas, sendo que nas sinapses elétricas a comunicação se dá pela passagem direta de corrente elétrica de uma célula para outra, enquanto nas sinapses químicas a transmissão da informação depende da libe-ração de um mediador químico que age sobre a célula seguinte da cadeia.21-25
Sinapses ElétricasNas sinapses elétricas, as células são conectadas por um canal juncional conhecido como “junções comuni-cantes”, ou gap junctions, que permite a passagem ins-tantânea da corrente iônica (informação) entre uma 
Nodo de Ranvier
Corpo celular
Axoplasma
Bainha de mielina Nodo de ranvier Condução saltatória
Mielina
Axônio
Figura 17.9 — Esquema da condução saltatória ao longo de fibra nervosa mielinizada – apresenta despolarização mais rápida que 
fibra amielínica e menor gasto de energia para repo larização pela bomba Na+/K+ ATPase.
222 Tratado de Anestesiologia – SAESP
célula e outra, em geral nos dois sentidos, podendo, no entanto, ser unidirecional. Além disso, permite a passa-gemde moléculas como AMP cíclico (AMPc) e trifosfato de inositol (IT3), que são importantes segundos mensa-geiros envolvidos em diversos mecanismos de regulação celular.21-25As junções comunicantes estão presentes em vários locais no sistema nervoso embrionário de vertebrados, envolvidas em interações celulares fundamentais para o desenvolvimento, e também nos adultos, presentes em 
estruturas envolvidas com respostas rápidas. A eficiên-cia desse tipo de sinapse exige relativo tamanho propor-cional das células em comunicação.21-25
Sinapses QuímicasAs sinapses químicas são quase a totalidade das si-napses para transmissão de sinais no sistema nervoso central dos seres humanos. Ao contrário das junções co-municantes, há preservação da individualidade celular com espaço de 20 a 40 nm entre as células. Nesse tipo de sinapse, o primeiro neurônio (pré-sináptico) libera me-diadores químicos (neurotransmissores) na fenda. Esses mediadores, por sua vez, atuam sobre proteínas recepto-ras na membrana do próximo neurônio (pós-sináptico) 
para excitá-lo, inibi-lo ou modificar sua sensibilidade.21-25 São descritos mais de 40 tipos de substâncias neuro-transmissoras. Entre elas, as mais conhecidas são ace-tilcolina (ACh), norepinefrina (NE), serotonina (5-HT), ácido gama-aminobu tírico (GABA), glutamato, asparta-to, óxido nítrico (NO), polipeptí deo intestinal vasoativo (VIP), colecistocinina (CCK), substância P, neu rotensina, metionina-encefalina, leucina-encefalina, motilina, insu-
lina, glucagon, hormônio liberador de tireotrofina (TRH), hormônio liberador de hormônio luteinizante (LHRH), 
somatos tatina, adrenocorticotropina (ACTH), endorfina, 
hor mônio estimulante do melanócito (MSH), dinorfina, angio tensina II, bradi cinina, vasopressina (ADH), ocito-cina, carnosina, bombesina etc.21-25Esse tipo de sinapse transmite sempre seus sinais em uma única direção, ou seja, o neurônio pré-sináptico secreta neurotransmissor que atua sobre o neurônio pós-sináptico constituindo o princípio da “condução unidirecional”. Isso permite que sinais sejam transmiti-
dos para objetivos específicos, como controle motor, me-mória e muitos outros.21-25Junções neuromusculares (JNM) são a primeira si-napse química bem caracterizada nos vertebrados, é 
aquela existente entre neurônios motores e fibras mus-culares esqueléticas, placas motoras terminais ou jun-ções mioneurais.21-25
Junção NeuromuscularO nervo motor, ao aproximar-se da junção neuromu-sucular, perde a bainha de mielina e divide-se em del-
gados ramos que terminam nas invaginações sinápticas 
situadas na superfície das células musculares.21-29,33A transmissão começa quando um potencial de ação é conduzido do axônio motor para a terminação pré--sináptica, onde ocorre abertura transitória de canais de Ca++ dependente de voltagem com consequente passa-gem desse íon para o interior do axônio.21-29,33Cada terminal axonal contém aproximadamente 300.000 ve sículas de armazenamento de acetilcolina (ACh) que foram formadas nos corpos dos neurônios motores na medula e transportadas até a extremidade 
da fibra nervosa. Cada uma dessas vesículas contém cer-ca de 10.000 moléculas de ACh em seu interior e cada vez que ocorre o potencial de ação haverá exocitose de aproximadamente 125 vesículas, produzindo o chamado “potencial de placa”.21-25A fusão das vesículas de ACh e exocitose para a fen-da sináptica é causada pelo aumento da concentração de Ca++ na terminação axonal, então a ACh se liga a recep-
tores específicos na superfície da membrana plasmática muscular, onde promove aumento transitório da condu-tância ao Na+ e K+, resultando na despolarização transi-tória da região da placa motora chamada “potencial de placa motora” (PPM). Rapidamente, a ACh é hidrolisada pela acetilcolinesterase (AChE) presente em altas con-centrações na fenda sináptica.21-25O potencial de placa resulta da interação entre ace-tilcolina e um receptor pós-sináptico chamado “receptor nicotínico”, que é composto de cinco subunidades protei-cas (2α, 1β, 1δ e 1γ), for mando um canal central. As duas subunidades contêm sítios de ligação para a ACh que, ao se ligar, promove abertura do canal que é permeável a cátions. A entrada de íons Na+ causa uma corrente des-polarizante produzindo o potencial de placa motora e contratura muscular.21-25
Potenciais Pós-sinápticosA resposta pós-sináptica ao potencial de ação é uma despolarização ou hiperpolarização transitória. Uma despolarização parcial levando o valor do potencial próximo ao limiar recebe o nome de “potencial pós-si-náptico excitatório” (PPSE), enquanto uma hiperpolari-zação movendo o valor do potencial para mais longe do limiar é chamada “potencial pós-sináptico inibitório” (PPSI).21-25Quando ocorrem duas entradas separadas, porém quase simultâneas, os dois potenciais pós-sinápticos se-rão adicionados recebendo a denominação de “somação espacial” (Figura 17.10-A).21-25Quando dois ou mais potenciais de ação em neurônio pré-sináptico ocorrem em rápida sucessão, resultando em su perposição no tempo, denomina-se “somação tem-poral” (Figura 17.10-B).21-25
223Bioeletrogênese da Membrana. Transmissão Sináptica
RECEPTORES PARA NEUROTRANSMISSORESOs receptores para neurotransmissores podem, quanto à forma de ativação, serem agrupados em duas classes: a) receptores ionotrópicos – a ligação do neuro-transmissor altera a permeabilidade do canal iônico; b) receptores metabotrópicos – acoplados a sistemas efeto-res intracelulares (proteína G), a ligação do neurotrans-missor altera o metabolismo celular.21-25
São também classificados como inibitórios ou exci-tatórios de acordo com o efeito resultante da interação do ligante: a) inibitórios – promovem hiperpolarização quando ativados pelos ligantes. Ex.: receptores para GABA (predominando no cérebro) e para glicina (pre-dominando na medula espinhal) são canais para clore-to (Cl-) que medeiam o influxo de cloreto nos neurônios 
causando hiper polarização e, portanto, dificultam a despolarização; b) excitatórios – promovem despola-rização quando ativados pelos ligantes. Ex.: receptores para aminoácidos excitatórios; ácido alfa-amino-3hidro-xi-5metil-4-isoxazolepropiônico (AMPA), que, quando 
ativado, provoca PPSE resultante do influxo de Na+ e K+, e receptores N-metil-D-aspartato (NMDA), que, quando 
ativados, provocam PPSE resultante do influxo de Ca++, Na+ e K+.21-25
REFERÊNCIAS
 1. Procópio J. Gênese do potencial de membrana. In: Aires MM. Fisiologia. Rio de Janeiro: Guanabara Koogan, 2008. p.137-55.
 2. Linden R. Sinalização neuronal. In: Aires MM. Fisiologia. Rio de Janeiro: Guanabara Koogan, 2008. p.213-21.
 3. Guyton AC, Hall JE. Potenciais de membrana e potenciais de ação – Tratado de Fisiologia Médica. 11.ed. Rio de Janei-ro: Elsevier, 2006. p.57-71.
 4. Kutchai HC. Equilíbrios iônicos e potenciais de repouso nas membranas. In: Berne RM, et al. Fisiologia. Rio de Ja-neiro: Elsevier, 2004. p.23-31.
 5. Kutchai HC. Geração e condução de potenciais de ação. In: Berne RM, et al. Fisiologia. Rio de Janeiro: Elsevier, 2004. p.33-45.
 6. Schauf C, Moffet D, Moffet S. Transporte através das mem-branas celulares. In: Fisiologia humana. Rio de Janeiro: Guanabara Koogan, 1993. p.108-26.
 7. Schauf C, Moffet D, Moffet S. As membranas excitáveis. In: Fisiologia humana. Rio de Janeiro: Guanabara Koogan, 1993. p.128-51.
 8. Delattre E. Eletrophysiology fundamentals: membrane po-tentials. Medicina (Ribeirão Preto). 2007;40(3):378-93.
 9. Wrigth SH. Generation of resting membrane potential. Adv Physiol Educ. 2004;28:139-42.10. Andersen OS, Koeppe RE. Molecular determinants of chan-nel function. Physiol Rev. 1992;72:(4 Suppl):S89-158.11. Armstrong CM. Voltage-dependent ion channels and their gating. Physiol Rev. 1992;72(4Suppl):S5-13. 12. Armstrong CM. Sodium channels and gating currents. Physiol Rev. 1981;61:644-83.13. Alvarez-Leefmans FJ, Cruzblanca H, Gamiño SM, et al. Transmembrane íon movements elicited by sodium pump inhibition in Helix aspersa neurons. J Neurophysiol. 1994;71(5):1787-96.14. Catterall WA. Cellular and molecular biology of volt-age-gated sodium channels. Physiol Rev. 1992;72(4 Suppl):S15-48.15. Patlak J. Molecular kinetics of voltage-dependent Na+ channels. Physiol Rev. 1991;71:1047-80.16. Hille B. Gating in sodium channels of nerve. Ann Rev Physiol. 1976;38:139-47.17. McDonough AA, Thompson CB, Youn JH. Skeletal muscle regulates extracellular potassium. Am J Physiol Renal Physiol. 2002;282(6):F967-74
A1 - potencial único
B1 - potencial único
A2 - potencial único A3 - potenciais 1 e 2 simultâneos
B2 - dois potenciais de ação em sucessão
A - SOMAÇÃO ESPACIAL
B - SOMAÇÃO TEMPORAL
Figura 17.10 — (A) Somação espacial – potencial pós-sináptico resultante de duas entradas simultâneas; (B) Somação temporal – 
potencial pós-sináptico resultante de dois impulsos em rápida sucessão.
224 Tratado de Anestesiologia – SAESP
18. Pallota BS, Wagoner PK. Voltage-dependent potas-sium channels since Hodgkin and Huxley. Physiol Rev. 1992;72(4 Suppl.)S49-67.19. Pongs O. Molecular biology of voltage-dependent potas-sium channels. Physiol Rev. 1992;72(4Suppl):S69-88.20. Push M, Jentsch TJ. Molecular physiology of voltage-gated chloride channels. Physiol Rev. 1994;74(4):813-27.21. Linden R. Transmissão sináptica. In: Aires MM. Fisiologia. Rio de Janeiro: Guanabara Koogan, 2008. p.222-33.22. Guyton AC, Hall JE. Receptores sensoriais e circuitos neu-ronais para o processamento de informações – Tratado de Fisiologia Médica. 11.ed. Rio de Janeiro: Elsevier, 2006. p.572-84.23. Kutchai HC. Transmissão sináptica. In: Berne RM. Fisiolo-gia. Rio de Janeiro: Elsevier, 2004. p.46-64.24. Kutchai HC. Receptores de membrana, segundos mensa-geiros e vias de transdução de sinais. In: Berne RM, et al. Fisiologia. Rio de Janeiro: Elsevier, 2004. p.65-82.25. Heckman CJ, Miller JF, Munson M, et al. Reduction in post-synaptic inhibition during maintained electrical stimula-tion of different nerves in the cat hindlimb. J Neurophysiol. 1994;71:2281-93.
26. Grillner S. The motor infrastructure: from íon channels to neuronal networks. Nat Rev Neurosci. 2003;4:573-86.
27. Lu Z. Mechanism of rectification in inward-restifier K+ channels. Ann Rev Physiol. 2004;66:103-29.28. Mathews GG. Effects of internal calcium and sodium on photocurrent kinetics in toad rod photoreceptors. Brain Res. 1985;332(1):184-7.28. Ruff RL. Neurophysiology of the neuromuscular junction: overview. Ann N Y Acad Sci. 2003;998:1-10.29. Mathews GG. Effects of internal calcium and sodium on photocurrent kinetics in toad rod photoreceptors. Brain Res. 1985;332(1):184-7.30. Poliak S, Peles E. The local differentiation of myelinated axons at nodes of Ranvier. Nat Rev Neurosci. 2003;4(12):968-80.
31. Xu-Friedman MA, Regehr WG. Structural contributions to short-term synaptic plasticity. Physiol Rev. 2004;84(1):69-85.32. Zhang CL, Ho PL, Kintner DB, Sun D, et al. Activity-depen-dent regulation of mitochondrial motility by calcium and Na/K-ATPase at nodes of ranvier of myelinated nerves. J Neurosci. 2010;30(10):3555-66.33. Baumann F, Henderson RD, Tremayne F, et al. Effects of prolonged repetitive stimulation of median, ulnar and pe-roneal nerves. Muscle Nerve. 2010;41(6):785-93.