Integração sináptica

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Integração sináptica
Dra. Magda Medeiros
Prof. Associado IV da Área de Fisiologia Animal
Depto. de Ciências Fisiológicas; IB- UFRRJ
Sinapses
Sinapse elétrica
1.Passagem de 
corrente e íons
2.Bidirecional
3.Muito rápida
4.Sem 
possibilidade de 
modulação
5.Regiões com 
necessidade de 
sincronização
A estrutura das sinapses
Vesículas sinápticas
Mitocôndria Neurotransmissores
Complex de Golgi
Microtúbulos
 
 
 Elétrica Química 
Retardo ~0 1 a 5 ms + rápida 
Direção bidirecional unidirecional 
Efeito excitatório Excitatório ou inibitório 
Duração curto Efeito pós-sináptico 
prolongado 
Plasticidade nenhuma Funcional e morfológica 
Amplificação de sinal não sim 
Fenda 3,5 nm 20 a 30 nm 
 
Modelo da Transmissão 
Sináptica
1. Transporte ou captação do precursor
2. Síntese do neurotransmissor
3. Armazenamento em vesículas
4. Liberação por exocitose
5. Ação em receptores
6. Eliminação: 
recaptação,
degradação enzimática 
difusão
Transporte ou captação do precursor
Síntese do neurotransmissor
Proteína de síntese
citoplasmática
Armazenamento em vesículas
Vesícula sináptica
H+
H+
ATP
ADP + Pi
Neurotransmissor
Exocitose
Modelo da chave e 
fechadura
´ NT liga ao receptor
NT = chave
Receptor = fechadura
´ Receptor muda de conformação: o subtipo de 
receptor (mecanismo intracelular acoplado) 
determina se ocorre PEPS ou PIPS e não o NT 
Ação em receptores
Receptor A
Ligante se liga ao receptor
NT
Canal para Cálcio Canal para Sódio
Na+
+ K+
K+
-
Canal para Potássio
Cl-
-
Canal para Cloro
+
Ca++
DESPOLARIZA HIPERPOLARIZA
Ativação: PEPS ou PIPS
Na+
- 70
Em
(mV)
T (s) 
Na+Na+ Na+Na+ Na+ Na+ Na+
-55
Quantidade de neurotransmissor liberada 
e do tempo que o neurotransmissor fica 
disponível na fenda sináptica.
número de receptores ativados
Número de canais abertos
Efeito celular
Quanto maior a quantidade de neurotransmissor liberado, maior a ativação 
de receptores e consequentemente maior o efeito na célula
Receptor BReceptor A
Ê O mesmo NT pode se ligar a diferentes receptores
Ê Diferentes partes do NT
N
TNT
Outras substâncias podem ativar o receptor:
Receptor A Receptor A
NT
EFEITO na célula
1
EFEITO na célula
2
Ø EFEITO na 
célula
Receptor A
1
MESMO EFEITO na célula
2
Ø EFEITO na célula
AGONISTA ANTAGONISTA
Tipos de receptores
´ IONOTRÓPICOS - receptores ligados a canais iônicos
´ METABOTRÓPICOS - receptores ligados segundos mensageiros
IONOTRÓPICOS - receptores 
ligados a canais iônicos
´ 5 subunidades
´ Exemplo: receptor 
nicotínico
´Cada subunidade com 4 domínios
transmembrana
Receptores IONOTRÓPICOS
´Receptores Nicotínicos – Na+
´Excitatórios
´ glutamato
´AMPA
´NMDA
´Kainato
´ serotonina (receptor 5-HT3)
´ Inhibitórios – Cl-
´GABA
´Glicina
Receptores ligados a 
Proteína G
•Estrutura: Receptor com 7 
domínios transmembrane 
•Proteína G com 3 
subunidades
Efeito:
1.Proteína G ativa 
diretamente um canal
2. Proteína G ativa uma 
cascata enzimática
METABOTRÓPICOS - receptores 
ligados segundos mensageiros
Ciclo da Proteína G
1. Proteína G ativa diretamente um canal
2. Proteína G ativa uma enzima
2. Proteína G ativa uma enzima
AMPc
Proteína Kinase
Gs Adenilciclase
Receptor
Neurotransmissor Neurotransmissor Neurotransmissor
Receptor
Gq Fosfolipase C
Receptor
Gs Fosfolipase A2
IP3 DAG
Ca+2 PKC
5 
Lipoxige
nase
12 
Lipoxige
nase
Cicloxi 
genase
Ácido araquidônico
2. Proteína G - Adenilciclase
2. Proteína G – Fosfolipase C
2. Proteína G – Fosfolipase A2
1. receptores ligados a 
canais iônicos são muito 
rápidos
2. receptores ligados 
proteína G- permitem 
amplificação do sinal
Amplificação do Sinal
Eliminação
´ Degradação enzimática
´ Difusão
´ Recaptação
Mecanismo modulatório
Diminuição do tempo e da quantidade de 
neurotransmissor disponível na fenda sináptica
DIFUSÃO
DEGRADAÇÃO 
ENZIMÁTICA
ENZ
ENZ
ENZ
ENZ
ENZ
ENZ
ENZ
ENZ
MAO
Localização das Enzimas de degradação
´Na fenda sináptica: 
Acetilcolinesterase -
Acetilcolina
´Na membrana pré-
sináptica:
Catecol-o-metil transferase -
monoaminas
´Na citoplasma da célula 
pré-sináptica: 
Monoaminoxidase -
monoaminas
AChECOMT
RECAPTAÇÃO
Dopamina
Noradrenalina
Serotonina
Glutamato
GABA
Glycina
Recaptação
Célula Glial
Célula pré-
sináptica
Célula 
pós-
sináptica
Cl-
T
2Na+
OH-
T 2Na+
K+
Cl-
T
2Na+
Transporte acoplado ao sódio
Drogas podem bloquear a recaptação
Neurotransmissores 
principais
Neurotransmissores clássicos
´ Acetilcolina
´ Monoaminas
´catecolaminas (dopamina, 
noradrenalina)
´ indolamines (serotonina)
´ Aminoácidos (glutamato, GABA)
Outros neurotransmissores
´ Peptídeos
´ Gases
Somação temporal
Somação espacial
Freqüência de Potenciais de Ação
Estímulo fraco libera pouco neurotransmissor
Estímulo forte causa maior frequencia de PA e maior liberação de neurotransmissor
Integração sináptica
Como os neurônios podem integrar milhões 
de estímulos? 
John Eccles (1950’s)
Reflexo patelar
registro
Inhibitory 
interneuron
EPSP IPSP
corrent
e
registro
Neurônio flexor
1a afferent fibers 
from muscle 
spindles of 
quadriceps
Neurônio motor
interneurônio
IPSP
registrocorrente
registro
Eletrodo de 
estimulação
EPSP
Neurônio 
motor 
extensor
Neurônio 
sensorial
Fibras aferentes 
1a do fuso 
muscular
Motor neuron
Sensory neuron
1
2
EPSP
Circuito excitatório
GLUTAMATO
Efeito excitatório
Efeito local x Efeito GENERALIZADO
Efeito local
Efeito generalizado
99% das sinapses são 
glutamatérgicas !
Circuito Inibitório
Efeito inibitório
Sem efeito
A
B
C
x y
z
Se os neurônios A e B forem inibitórios e o neurônio C 
excitatório, o que é esperado em C quando ocorrer a 
geração de potencial de ação e liberação de 
neurotransmissores por A?
Se os neurônios A e B forem inibitórios e o neurônio C 
excitatório, o que ocorrerá em B se A possuir 
heterorreceptores para o neurotransmissor inibitório liberado 
por z?
Se os neurônios A e B forem inibitórios e o neurônio C 
excitatório, visto que x e y promovem respectivamente PEPS e 
PIPS em A, o que ocorrerá em B se ocorrer uma maior 
freqüência de potenciais de ação em y?
Se os neurônios A e C forem excitatórios e B inibitórios, que é 
esperado em C quando ocorrer a ativação de A ?
Se os neurônios A e C forem excitatórios e B inibitórios, e que x
e y promovam PEPS em A, , o que ocorrerá em C se ocorrer 
uma maior freqüência de potenciais de ação em x e y?
Se os neurônios A e C forem excitatórios e B inibitórios, , o que 
ocorrerá em C se A possuir heterorreceptores para o 
neurotransmissor excitatório liberado por z?
Principais neurotransmissores
Aminoácidos (Tipo I) Aminas (Tipo II) Peptídeos (Tipo III)
Glutamato Acetilcolina Colecistocinina
GABA Noradrenalina Endorfinas
Glicina Adrenalina Encefalinas
Dopamina Neuropeptídeo Y
Serotonina Somatostatina
Histamina Substância P
VIP
RECEPTOR GABA
Influxo de cloro
Hiperpolarização
Glutamato
EXCITAÇÃO
GABA
Glicina
INIBIÇÃO
Ativação da célula 
seguinte
Inativação da célula 
seguinteQual o papel dos outros neuromediadores?
Acetilcolina
serotonina, dopamina, noradrenalina
Peptídeos
Gases
Aplysia
Circuito neural do 
reflexo de retirada
Interneurônios modulatórios:
Liberação de serotonina
Liberação de SCP
Células L29
Circuito do comportamento de ingestão de alimento da Aplysia
These synapse-on-synapse connections have been investigated for many years, with the result
that a great deal is known about how such connections contribute to a strengthening of the
targeted synapse. The diagram below offers just a hint of the complexity of the myriad cellular
mechanisms that combine modulatory input (via the serotonin neurotransmitter) to synapse
activity from spiking (via the cAMP concentration) to enhance transmitter release. 
A: Neural circuit mediating the tail/siphon withdrawal reflex. 
B: Intracellular recordings of an action potential in a sensory
neuron (SN) and the resulting excitatory postsynaptic
potential in PI-4. C: Computer simulation of the synaptic
connection between SN and PI-4. 
Organização básica de microcircuitos neuronais envolvidas no 
processamento cognitivo
Os principais neurônios de projeção excitatórias são glutamatérgicos e seus axôniosenviam sinapse para dendritos de 
outros neurônios glutamatérgicos que, por sua vez, projetam seus axônios para umaoutra região do cérebro. 
Interneurônios GABAérgicos recebem inputs excitatórios dos neurônios glutamatérgicos e formam sinapses sobre os 
corpos celulares do mesmo ou de outros neurônios glutamatérgicos. Neurônios glutamatérgicos também recebem 
entradas sinápticas entre neurônios modulados pela noradrenalina, serotonina e acetilcolina. Os corpos celulares 
destes neurónios estão localizados no locus coeruleus, núcleo rafe, e do prosencéfalo basal, respectivamente. 
Neurônios em todas as regiões do cérebro também interagir com as células gliais, incluindo astrócitos e microglia, que 
produzem fatores tróficos e citocinas que normalmente poderia ser importantes na plasticidade sináptica. No 
entanto, a produção excessiva de citocinas ammatory proinfl e espécies de oxigénio reactivas pelas células gliais 
tem sido implicado na patogénese de comprometimento cognitivo e doença de Alzheimer.
Ainalização adaptiva em resposta ao estresse celular medeia os efeitos 
benéficos do ambiente sobre a neuroplasticidade e vulnerabilidade a 
degeneração