Transmissão Sináptica: Conceito e Histórico

Prévia do material em texto

1
TRANSMISSÃO 
SINÁPTICA
Profa. Geanne Matos de Andrade
Dpto de Fisiologia e Farmacologia-
UFC
Objetivos de aprendizagem
ao final da aula do aluno deve:
• Entender o conceito de sinapse
• Conhecer o histórico do estudo das sinapses
• Descrever as características das sinapses 
elétricas
• Descrever as características das sinapses 
químicas
• Conhecer os principais tipos de 
neurotransmissores e seu mecanismo de 
sinalização
• Entender os princípios de cotransmissão e 
coativação
Sinapse
• Unidade processadora de sinais do sistema nervoso;
• Estrutura microscópica de contato entre um neurônio e 
outro, onde se dá a transmissão de mensagem entre eles;
• A informação produzida pelo neurônio é veiculada 
eletricamente (na forma de potenciais de ação) até o 
terminal axônico e neste ponto é transformada e veiculada 
quimicamente para o neurônio conectado; 
• Cada neurônio recebe cerca de 10.000 sinapses.
 A primeira demonstração da existência das sinapses foi feita em 1959, utilizando o microscópio eletrônico. A 
sinapse circulada é do tipo assimétrico (excitatória), enquanto a sinapse marcada com a letra a é do tipo 
simétrico (inibitória) Principais abreviaturas: den = dendrito apical de um neurônio cortical; pre = terminal 
pré-sináptico; post = elemento pós-sináptico. 
Histórico
• Charles Sherrington (1852-1952)- A junção entre os
neurônios era a via final da regulação da transmissão
no sistema nervoso, e deu-lhe um nome, "sinapse",
também investigou em finais de 1890 a fisiologia dos
reflexos motores simples e complexos. Ganhou o
Nobel em 1932.
• John Eccles (1903-1997)-Teoria da transmissão
elétrica: a própria corrente elétrica do impulso
nervoso atravessa a sinapse e excita a próxima célula
diretamente. Em 1951 comprovou que a transmissão
entre as sinapses era química e não elétrica. Foi
pioneiro no estudo das sinapses ao nível do sistema
nervoso periférico, diferenciando as sinapses
motoras das sensitivas. Ganhou o Nobel em 1963.
HISTÓRICO
• Claude Bernard (1849) – Pai da fisiologia- bloqueio da 
transmissão na junção neuromuscular pelo curare, 
também fez estudos com nervos sensoriais, corda 
timpânica, líquido cefalorraquidiano e fisiologia da 
digestão.
• British T.R. Elliott descobriu em 1904 que o extrato da 
medula da glândula adrenal (com uma substância 
chamada adrenalina) foi mostrado para imitar quase 
exatamente as ações do sistema nervoso simpático.
2
Henry Halett Dale (1865-1968), fisiologista
britânico, em 1914 descobriu que a acetilcolina
era o neurotransmissor nas sinapses entre os
neurônios pre e pós-ganglionar, e também nos
neurônios pós-ganglionares parasimpáticos
Otto Loewi- experimentos com coração de sapo
interligados, estimulação vagal de um liberava
uma substância que inibia o outro coração
(1921). Nobel de medicina em 1936 junto com
Dale.
Histórico Sinapse Elétrica
• Localização no SNC: neurônios imaturos e 
células da glia:
• Estrutura da sinapse: junções comunicantes
• Junções comunicantes
- membrana das células ficam separadas por um 
espaço de 3nm
- canais iônicos- conexons (seis unidades 
proteicas- conexinas) formando poros com 
diâmetro de 2nm.
Junções comunicantes:
Conexon (hemicanais)
Conexinas 
4 domínios hidrofóbicos
2 domínios hidrofílicos
Poros 1,5-2,0 nm
Junções comunicantes
As junções comunicantes 
(A) acoplam células 
elétrica e 
metabolicamente, através 
do alinhamento de canais 
iônicos (conexons) que 
formam grandes poros (B). 
O acoplamento elétrico 
pode ser detectado 
registrando a passagem 
dos potenciais elétricos de 
uma célula a outra (C) 
com mínimo retardo 
“ sináptico”. 
Propriedade das sinapses elétricas
• Passam íons e pequenas moléculas (poro de grande 
diâmetro- 2nm);
• Fluxo geralmente bidirecional;
• Condução eletrotônica;
• Não processa informação, só transmite, importante 
durante o desenvolvimento neuronal;
• Transmissão ultra rápida- centésimos de 
milesegundos;
• O acoplamento entre as células pode ser alterado 
pelo pH, concentração de cálcio ou pelo potencial de 
membrana.
acoplamento: acidez, elevação de cálcio, 
despolarização
3
Sinapse Química
• Maioria das sinapses do SNC;
• Espaço entre as membranas celulares é chamado 
de fenda sináptica e mede 20-50nm, é composto 
de uma matriz proteica; 
• Transmissão sináptica é unidirecional;
• Elemento pré-sináptico é geralmente um terminal 
axônico e o pós-sináptico é um dendrito;
• Presença de vesículas sinápticas no terminal pré-
sináptico;
• Capacidade de alterar a informação transmitida 
entre as células nervosas.
A ultraestrutura da sinapse pode ser visualizada ao microscópio eletrônico (A). Alguns dos seus 
componentes aparecem na foto, e outros podem ser vistos no esquema em B. 
O esquema não reproduz exatamente as proporções reais. 
Estrutura da Sinapse Química
As sinapses (círculos 
vermelhos) podem apresentar 
diferentes tipos 
morfofuncionais. As sinapses 
assimétricas são excitatórias, e 
as simétricas são inibitórias (A). 
Tanto umas como as outras, 
entretanto, podem estar 
localizadas em dendritos, no 
soma ou em axônios (B).
Tipos 
morfológicos 
de sinapses 
químicas
Sinapse Elétrica Sinapse Química
Sistema simples mais primitivo Estrutura altamente especializada
Geralmente simétrica, bidirecional Estruturalmente e funcionalmente 
polarizada
Junções comunicantes (Gap) Pre: zona ativa
Pós: receptores
Transmissão rápida Transmissão lenta, atraso sináptico 
(~0.5ms)
Independente de Ca+2 Liberação de transmissor depende 
do influxo de Ca+2
Funções limitadas, usualmente 
excitatórias
Versátil, excitatórias e inibitórias
Atividade sincronizada Comunicação ponto a ponto
Transmissão sináptica
Etapas
1. Síntese,transporte e armazenamento 
do neurotransmissor
2. Deflagração e controle da liberação do 
neurotransmissor na fenda sináptica
3. Ligação em receptores
4. Deflagração do potencial pós-sináptico
5. Desativação do neurotransmissor 
(recaptação e/ou degradação)
A. Os neurotransmissores atravessam um ciclo que começa com a síntese de enzimas no citoplasma do neurônio. Segue-se o transporte 
axônico dessas enzimas até o terminal, a síntese e o armazenamento dos neurotransmissores em vesículas, e a liberação vinculada à chegada 
de potenciais de ação. O neurotransmissor então se difunde na fenda, pode ser aí desativado e as moléculas assim formadas, recaptadas como 
precursores para dentro do terminal, diretamente ou através de astrócitos posicionados ao redor das sinapses. B. Os neuropeptídeos são 
sintetizados a partir de proteínas precursoras, e transportados dentro de grânulos até o terminal, onde são armazenados e liberados quando 
necessário. Após a ação sináptica difundem-se e são depois inativados por degradação. C. Lipídios e gases são neuromediadores diferentes, 
porque não podem ser contidos dentro de vesículas, já que se difundem livremente através das membranas. Por isso, logo após a síntese 
enzimática, espalham-se em todas as direções, agindo sobre os elementos pós-sinápticos situados nas redondezas. 
Síntese dos neurotransmissores, neuropeptídios e gases 
4
Neurotransmissores Síntese do neurotransmissor
Síntese da acetilcolina Síntese das catecolaminas
Síntese da serotonina Síntese do GABA
5
Síntese do Glutamato
A síntese da acetilcolina 
é realizada por uma só 
enzima, a partir de 
colina e acetilcoenzima 
A (acetil-CoA). B. A 
síntese de serotonina (5-
HT) é realizada por uma 
cadeia de duas enzimas 
a partir do aminoácido 
triptofano. C. As 
catecolaminas são 
sintetizadas por uma 
cadeia de enzimas (duas 
para a dopamina, três 
para a noradrenalina e 
quatro para a 
adrenalina). 
Os neurônios 
dopaminérgicos só 
expressam as duas 
primeiras enzimas, os 
noradrenégicos, as três 
primeiras, e os 
adrenérgicos todas elas.
LIBERAÇÃO DE TRANSMISSOR
• Quantal
– Unidade elementar – 1 quantum – liberacão de 1 
vesícula
• Evento espontâneo (ocorre na ausência de PA e de 
influxo de Ca+2)
• A resposta é um potencial em miniatura
• Potencial de ação
1.Aumenta muitoa probabilidade de liberação de 
vesículas
2.Sincroniza a liberação
3.Resposta: Potencial Excitatório ou Inibitório pós-
sináptico
Potencial de ação
As primeiras etapas da transmissão 
sináptica consistem na chegada do 
potencial de ação ao terminal axônico 
(A e B). Segue-se a abertura dos 
canais de Ca++ dependentes de 
voltagem (C), e a grande entrada de 
Ca++ que ocorre provoca a 
ancoragem das vesículas contendo 
neurotransmissor nas zonas ativas da 
membrana pré-sináptica (D). O 
resultado é a liberação do 
neurotransmissor na fenda sináptica.
Transmissão sináptica
- Chegada do PA
- Despolarização
- Entrada de cálcio
- Liberação do 
neurotransmissor
O neurotransmissor liberado na fenda sináptica difunde-se até os receptores situados na membrana pós-sináptica (A). Como 
muitos receptores são ao mesmo tempo canais iônicos, a reação do neurotransmissor com eles provoca a abertura dos canais e 
a entrada de cátions (B). Resulta um potencial pós-sináptico (PPS).
Transmissão sináptica
- Liberação do 
neurotransmissor
- Ligação ao receptor
6
Quando se registra o potencial de membrana do terminal axônico, sempre se obtém um potencial de ação 
cuja forma de onda é semelhante em todos os neurônios (gráficos de cima em A e B). Mas quando se 
registra o potencial pós-sináptico que ocorre como consequência da transmissão sináptica, em alguns 
neurônios a resposta é despolarizante (gráfico de baixo em A) e o potencial pós-sináptico é dito excitatório 
(PPSE), enquanto em outros é hiperpolarizante (gráfico de baixo em B) e o potencial pós-sináptico é 
inibitório (PPSI). Isso resulta da combinação do neurotransmissor específico com o receptor 
correspondente, que no primeiro caso deixa passar cátions de fora para dentro da célula, e no segundo 
deixa passar Cl− (ou K+, no sentido contrário).
Transmissão sináptica
- Potencial pós-sináptico
Excitatório ou inibitório
- Resposta
Principais receptores encontrados no Sistema 
Nervoso
RECEPTOR 
IONOTRÓPICO
RECEPTOR 
METABOTRÓPICO
Sítio de ligação: canal iônico Sítio de ligação não está associado 
a canal
Independente de 2o. mensageiro Acoplado a proteína G – geração de 
2os mensageiros
Pequena latência Latência maior
Resposta rápida Resposta lenta
Geralmente pós-sináptico Pré- e Pós-sináptico
Os principais receptores ionotrópicos do SNC são glutamatérgicos e GABAérgicos. A mostra um receptor glutamatérgico do tipo 
NMDA, com seus sítios de ligação para os dois cotransmissores (glutamato e glicina), e para o bloqueador Mg++. B mostra o receptor 
GABAA, com seus sítios de ligação para o neurotransmissor e para alguns de seus agonistas (esteroides, barbitúricos e 
benzodiazepínicos) e um antagonista (a picrotoxina).
Receptores Ionotrópicos
Os receptores metabotrópicos 
atuam por meio de reações 
químicas intracelulares. Muitos 
empregam a proteína G para 
colocar em comunicação o 
receptor com a proteína efetora 
(A). Neste caso, quando o receptor 
é ativado pelo neurotransmissor 
(B), uma das subunidades da 
proteína G desliza na membrana 
até encontrar a proteína efetora 
(C), ativando-a por fosforilação 
(D). É a proteína efetora que irá 
ativar canais iônicos ou outras 
reações intracelulares.
Receptores 
Metabotrópicos
A inervação colinérgica do 
coração apresenta um exemplo 
de receptor
metabotrópico cuja proteína 
efetora é um canal iônico. Neste 
caso (A), o neurotransmissor é a 
acetilcolina (ACh), o receptor é 
do tipo muscarínico e a proteína 
efetora é um canal de K+. O 
canal é ativado (B) pela 
subunidade α da proteína G 
ligada ao receptor.
Receptor 
colinérgico
muscarínico
7
Os axônios noradrenérgicos 
apresentam exemplos de receptores 
metabotrópicos, cujas proteínas 
efetoras são canais iônicos diferentes. 
A mostra a ação da noradrenalina (NA) 
sobre os receptores do tipo α2, 
presentes na musculatura lisa dos 
vasos sanguíneos. O efeito da 
sinalização intracelular é a inibição da 
adenililciclase, provocando assim o 
fechamento de canais de K+. 
Resultado: aumento da duração dos 
PPSEs. B mostra o exemplo oposto, 
em que a NA atua sobre receptores ß, 
presentes no coração e nas vias 
respiratórias. A sinalização intracelular 
causa abertura dos canais de Ca++, 
resultando no aumento de amplitude 
dos PPSEs.
Receptores 
noradrenérgico
Tipo alfa 2 e 
beta1
Alguns receptores para serotonina (5-HT) empregam como segundo mensageiro o trifosfato de inositol (ou 
IP3), que se difunde no citosol até encontrar e fosforilar canais de cálcio no retículo endoplasmático liso, 
liberando Ca++, que então terá diversos efeitos metabólicos, inclusive a ativação de canais iônicos.
Receptor serotoninérgico
Integração sináptica
• Cotransmissão
Dois neurotransmissores diferentes
na mesma sinapse (ex. glutamato e
glicina no SNC, na JNM (Ach e CGRP)
• Coativação
Receptores diferentes amplificam o
potencial sináptico (ex. NMDA e não-
NMDA)
Muitas vezes um 
neurônio tem que decidir 
se produzirá ou não 
potenciais de ação em sua 
zona de disparo. Faz isso 
com base nas 
informações que recebe 
de cerca de 10 mil 
sinapses de axônios 
aferentes vindos de 
neurônios longínquos ou 
de interneurônios situados 
nas proximidades, 
algumas excitatórias, 
outras inibitórias. A 
integração sináptica é 
justamente a computação 
de toda essa massa de 
informação, para definir 
como será a informação 
de saída do neurônio.
A coativação é uma das formas de integração sináptica. A mostra a chegada de poucos potenciais de ação na fibra aferente 
(representados por apenas um PA), resultando na liberação de glutamato em pequena quantidade e assim um potencial pós-
sináptico excitatório (PPSE) de baixa amplitude, insuficiente para atingir o limiar da zona de disparo. Em B ocorre a chegada
de maior frequência de PAs, resultando na liberação de mais glutamato e também do cotransmissor glicina, o que provoca a 
ativação dos receptores nNMDA e dos receptores NMDA. Agora o PPSE é maior, e atinge o limiar da zona de disparo.
Coativação e cotransmissão
Integração sináptica
• Somação temporal
a frequência de PA é mais alta, os PPSE
se somam e atingem o limiar (ocorrem na
mesma sinapse).
• Somação espacial
ocorrência de PA vindos de sinapses
próximas, produzindo um PPSE de maior
amplitude.
Obs.- Pode ocorrer somação espacial com
potencias de sinais opostos
8
A integração sináptica pode-se dar por 
somação temporal e espacial. Em A, o 
potencial pós-sináptico excitatório (PPSE) é 
insuficiente para atingir o limiar da zona de 
disparo do neurônio. Em B, como a 
frequência de PAs é mais alta, os PPSEs 
somam-se e já
atingem o limiar: o PPSE final resulta da 
soma algébrica dos PPSEs
subsequentes na mesma sinapse (somação 
temporal). Em C, somam-se
os PPSEs de sinapses próximas, produzindo 
um PPSE resultante de amplitude superior 
ao limiar da zona de diparo (somação 
espacial).
Somação temporal e espacial
A integração de sinapses excitatórias e 
inibitórias (A) produz na zona de 
disparo do neurônio um potencial pós-
sináptico resultante (B) que representa 
a soma algébrica dos PPSEs e PPSIs 
provocados pelas várias fibras 
aferentes. 
Integração de sinapses excitatórias e 
inibitórias