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COMUNICAÇÃO NEURONAL: SINAPSES Juliana Soares IBCCF/UFRJ Os processos de sinalização neuronal e transmissão sináptica são a base de todas as operações do sistema nervoso. Neurônio hipocampal corado para proteína dendrítica MAP2 e para a proteína de vesícula sináptica sinaptotagmina. A sinapse é o ponto de junção entre um neurônio e o que a ele se segue. Sherrington – Zona especializada de contato entre dois neurônios. Sinapse A SINAPSE é a base funcional do sistema nervoso. Transmissão e PROCESSAMENTO de informação SINAPSES: Elétricas Químicas (mais comuns) Transmissoras Modulatórias { { { { ExcitatóriasInibitórias Diretas Indiretas Sinapse Elétrica Sinapse Química Canais iônicos conectam o citoplasma de células pré e pós-sinápticas. As células são separadas por uma fenda sináptica. Sinapse elétrica – continuidade citoplasmática (junções comunicantes) Fluxo de corrente na sinapse elétrica Fluxo de corrente na sinapse química SINAPSE ELÉTRICA Junções comunicantes (gap junction) -alta condução iônica Geralmente são bidirecionais. Rápida velocidade de transmissão. Importantes para sincronização. Kandel 2000-Fig.10.5 As sinapses elétricas frequentemente conectam grupos de neurônios, sincronizando a atividade das células. A maioria das sinapses no SN são do tipo química. Ultra-estrutura de uma terminação pré-sináptica de uma sinapse neuromuscular. As setas apontam as zonas ativas, sítios de contato para as vesículas. Sinapse química – mediador químico comunica os neurônios (provoca abertura de canais iônicos no terminal pós-sináptico) São unidirecionais e mais lentas (retardo sináptico). Permitem a integração do sinal. A transmissão ocorre em etapas: 1- A despolarização produzida pelo PA nos terminais abre os canais de Ca++ dependentes de voltagem. 2- A entrada de Ca++ causa a fusão das vesículas e a liberação do transmissor. 3- O transmissor se fixa ao receptor, abrindo os canais de Na+ e as vesículas são recicladas. 1 2 3 Uma grande variedade de pequenas moléculas podem atuar como transmissores. Para ser considerada um neurotransmissor uma substância deve atender aos critérios: - É sintetizada no neurônio. - É liberada do terminal pré-sináptico em resposta à despolarização. - Receptores específicos para esta substância estão presentes na célula pós-sináptica. - Existe um mecanismo para sua remoção do sítio de ação. Neuromediadores: - Neurotransmissores Moléculas pequenas formadas a partir de derivados de carboidratos do metabolismo intermediário. - Neuromoduladores Moléculas grandes – peptídeos derivados de proteínas formadas no corpo celular, lipídeos (endocabinóides e anandamida) e gases (NO e CO) A junção Neuro-Muscular como modelo de sinapse Uma fibra muscular é inervada por um único axônio motor que conecta a placa motora através dos botões sinápticos. Os botões sinápticos situam-se sobre a região das pregas subneurais, onde o neurotransmissor irá atuar. ETAPAS DA TRANSMISSÃO SINÁPTICA O potencial de ação, propagado ao longo do axônio, chega ao terminal sináptico que é despolarizado. ETAPAS DA TRANSMISSÃO SINÁPTICA A despolarização do terminal sináptico leva à abertura de canais de Ca++ dependentes de voltagem. ETAPAS DA TRANSMISSÃO SINÁPTICA O Ca++ entra no terminal sináptico porque sua concentração no meio extracelular é muito maior. ETAPAS DA TRANSMISSÃO SINÁPTICA O Ca++ promove o deslocamento das vesículas sinápticas e sua fusão com a membrana do terminal: EXOCITOSE DAS VESÍCULAS. As moléculas de neurotransmissores (acetilcolina) são liberadas na FENDA SINÁPTICA. Receptor Colinérgico Nicotínico Passa tanto Na+ como K+ resultando numa despolarização (a entrada de Na+ é maior que a saída de K+). O neurotransmissor (acetilcolina) atravessa a fenda sináptica e se liga a RECEPTORES da MEMBRANA PÓS- SINÁPTICA (Canais dependentes de ligantes). A abertura do canal/receptor permite a passagem de cátions. A entrada de íons Na+ causa a despolarização do neurônio pós-sináptico (Potencial de placa motora). ETAPAS DA TRANSMISSÃO SINÁPTICA Com a despolarização os Canais de Na+ dependentes de voltagem se abrem, provocando um potencial de ação na célula pós-sináptica. ETAPAS DA TRANSMISSÃO SINÁPTICA Mecanismos de término da transmissão: Difusão Recaptação Degradação Enzimática (acetilcolinesterase) ETAPAS DA TRANSMISSÃO SINÁPTICA Várias drogas podem atuar inibindo os receptores ou bloqueando a recaptação e/ou metabolização do neurotransmissor, aumentando o seu tempo de ação. O curare inibe o receptor de acetilcolina As toxinas do botulismo e do tétano atuam impedindo a liberação do neurotransmissor O potencial pós-sináptico excitatório O curare inibe o receptor de acetilcolina Sinapses do S. N. Central SINAPSES: Elétricas Químicas Transmissoras Modulatórias { { { { ExcitatóriasInibitórias Diretas Indiretas Sinapses Tipo 1 – Excitatórias, assimétricas, vesículas redondas, PPSE. Sinapses Tipo 2 – Inibitórias, simétricas, vesículas achatadas, PPSI. Potenciais Pós-Sinápticos Excitatórios (PPSEs) Potenciais Pós-Sinápticos Inibitórios (PPSIs) O glutamato é o principal neurotransmissor excitatório do S. N. C. GABA e Glicina são os principais neurotransmissores Inibitórios do S.N.C. Os receptores de GABA e glicina abrem canais permeáveis a Cl- (GABAB-K +). O receptor GABAA apresenta sítios de ligação separados para GABA, barbitúricos e benzodiazepínicos. A ligação de qualquer um dos três influencia a ligação dos outros dois e facilita a ação do GABA. O efeito calmante dos benzodiazepínicos, usados no tratamento das ansiedades, é explicado pelo aumento do efeito inibitório do GABA. • No Sistema Motor Somático: A membrana do músculo estriado esquelético expressa o receptor nicotínico , que é ionotrópico, permitindo a passagem de íons Na+. • No Sistema Visceral (SNA): No músculo cardíaco, a membrana plasmática expressa o receptor muscarínico, que é metabotrópico e leva à abertura de canais de K+. O neurotransmissor será excitatório (despolarizante) ou inibitório (hiperpolarizante) dependendo do receptor ao qual ele se liga! O neurônio pós-sináptico é um INTEGRADOR espaço temporal A integração final ocorre no axônio de hillock, região de alta densidade de canais de Na+. É o ponto de tomada de decisão - se vai deflagrar ou não PA (chegar ao limiar) - Álgebra Sináptica. Álgebra sináptica – excitação (+) e inibição (-) Tomada de decisão (se passar do limiar ocorre PA) Somação Temporal O PPSE final resulta da soma algébrica da sequência de PPSEs provocados na mesma sinapse. Somação espacial O PPSE final resulta da soma de PPSEs de sinapses próximas. O potencial sináptico (eletrotônico) propaga passivamente e decai com a distância. A localização da sinapse contribui para a sua eficácia. SINAPSES: Elétricas Químicas Transmissoras Modulatórias { { { { ExcitatóriasInibitórias Diretas Indiretas DIRETAS O receptor está no canal. O transmissor controla diretamente o canal iônico. INDIRETAS O receptor e o canal estão separados. O transmissor controla o canal iônico via segundo mensageiro. Sinapses diretas – mais rápidas Sinapses indiretas – um pouco mais lentas mas permitem AMPLIFICAÇÃO do sinal (uma molécula de neurotransmissor permite controlar muitos canais). SINAPSES: Elétricas Químicas TransmissorasModulatórias { { { { ExcitatóriasInibitórias Diretas Indiretas Modulação Modifica por longo período a sensibilidade do neurônio a transmissores Transmissão Modulação Modulação Receptor Colinérgico Muscarínico Neurotransmissor Neuro-modulador Ação -Rápida -Breve -Mais Lenta -Duradoura (segundos a minutos, eventualmente horas ou dias) Natureza Química Geralmente aminoácidos ou pequenas moléculas Geralmente grandes peptídeos (proteínas) Síntese Sintetizadas no terminal pré- sináptico por enzimas específicas. Sintetizados no núcleo, tem que ser transportadas aos terminais pré-sinápticos. Disponibilidade Grande disponibilidade (praticamente inesgotável em condições fisiológicas) Disponibilidade limitada (podem esgotar em condições fisiológicas) Neuromoduladores são substâncias químicas liberadas na fenda sináptica que modulam a ação mais rápida e eficiente dos neurotransmissores. Sinapse química X elétrica Etapas da transmissão sináptica PPSE X PPSI Receptores ionotrópicos X metabotrópicos Mecanismos de integração sináptica Neurotransmissor X Neuromodulador
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