Sinapses e Neurotransmissores

Prévia do material em texto

Sinapses e Neurotransmissores 
Introdução 
As sinapses são as zonas de 
comunicação entre uma célula nervosa e 
uma célula efetora, como uma glândula, um 
músculo ou outra célula nervosa. 
Basicamente existem dois tipos de 
sinapses: sinapses químicas e sinapses 
elétricas. 
A maioria das sinapses do SNC são 
sinapses químicas. Estas se caracterizam 
por possui neurônios que secretam 
neurotransmissores, os quais atuam em 
receptores na membrana do neurônio 
subsequente para promover sua excitação 
ou inibição. Os neurotransmissores são 
mediadores químicos que transmitem a 
informação do neurônio pré-sináptico para 
a célula subjacente em uma sinapse 
química. Os neurotransmissores podem ser 
aminas biogênicas, aminoácidos e purinas. 
Dentro das aminas biogênicas temos as 
catecolaminas (dopamina, epinefrina e 
norepinefrina), a serotonina e a histamina. 
Como exemplo de aminoácidos temos o 
glutamato, o aspartato, a glicina e o ácido 
gama-amino-butírico e como exemplo de 
purinas temos o ATP (adenosina trifosfato) 
e a adenosina. 
Existem neurotransmissores atípicos 
como os gases óxido nítrico e monóxido de 
carbono. 
Representação de Sinapse Química 
 
Nas sinapses elétricas, os 
citoplasmas das células adjacentes estão 
conectados por junções comunicantes 
(junções gap), os quais permitem o 
movimento dos íons de uma célula a outra. 
Estas sinapses ocorrem entre neurônios e 
os músculos lisos e cardíaco. 
Representação de Sinapse Elétrica 
As sinapses químicas conduzem 
seus sinais para uma única direção, ou 
seja, do neurônio pré-sináptico para o 
neurônio pós-sináptico. Já as sinapses 
elétricas podem conduzir seus sinais para 
ambas as direções por meio das junções 
comunicantes. 
Anatomia da Sinapse 
Os axônios possuem terminais pré-
sinápticos, que são terminações de suas 
ramificações que promovem a sinapse. 
Esses terminais podem ser excitatórios, 
estimulando o neurônio pós-sináptico ou 
inibitórios, inibindo o neurônio. 
O terminal pré-sináptico é separado 
do corpo celular do neurônio pós-sináptico 
pela fenda sináptica. Basicamente, o 
terminal é composto de mitocôndrias e 
vesículas sinápticas repletas de 
neurotransmissores. As mitocôndrias 
fornecem ATP para a síntese dos 
neurotransmissores. 
Quando o potencial de ação chega 
ao terminal, a despolarização da membrana 
promove a saída dos neurotransmissores. 
Exocitose dos 
Neurotransmissores 
A membrana pré-sináptica possui 
canais de cálcio voltagem-dependente 
que são abertos quando o potencial de 
ação despolariza a membrana, permitindo o 
influxo de cálcio. Tal influxo é importante 
para a fusão das vesículas sinápticas com 
a bicamada lipídica da membrana pré-
sináptica. 
Em repouso, as vesículas estão 
ancoradas ao citoesqueleto celular, 
porém o cálcio é responsável por 
desarranjar e soltar as vesículas desse 
citoesqueleto. Com isso, as vesículas 
soltas encontram a membrana do axônio, 
se fundem com ela e promovem a exocitose 
dos neurotransmissores. 
Receptores Pós-sinápticos 
A membrana do neurônio pós-
sináptico possui receptores que, quando 
ativados, promovem a abertura de canais 
iônicos de duas maneiras: por controle 
direto dos canais ou por meio de um 
segundo mensageiro. 
Receptores que ativam diretamente 
os canais iônicos são chamados de 
receptores ionotrópicos. Já aqueles que 
atuam por meio de segundos mensageiros 
são os receptores metabotrópicos. 
Canais Iônicos 
Os canais abertos pelos receptores 
pós-sinápticos podem ser catiônicos 
(sódio, potássio, cálcio, etc.) ou aniônicos 
(cloreto). Se os canais catiônicos 
promoverem a entrada de cátions, como 
os canais de sódio, essa carga positiva vai 
excitar o neurônio. Se os canais 
catiônicos promoverem a saída de cátions 
(potássio, por exemplo) ou se os aniônicos 
promoverem a entrada de ânions (cloreto), 
a carga negativa vai inibir o neurônio. 
O neurotransmissor que excita o 
neurônio pós-sináptico é chamado de 
neurotransmissor excitatório, enquanto o 
que inibe é o neurotransmissor inibitório. 
Segundos Mensageiros 
Os receptores metabotrópicos 
utilizam segundos mensageiros para abrir 
os canais iônicos. Um dos segundos 
mensageiros mais comuns são as 
proteínas G. O complexo de proteína G é 
formado por guanosina difosfato (GDP), o 
componente α (porção ativadora), o 
componente β e o componente γ. 
Quando o receptor é ativado pelo 
neurotransmissor, um local de ligação ao 
complexo de proteína G é exposto e a 
proteína G se liga ao receptor. Com isso, 
a subunidade α libera GDP, se liga a um 
GTP e se separa das porções β e γ. 
O complexo α-GTP pode executar 
diversas funções, como: 
→ Abertura de canais iônicos; 
→ Ativação do cAMP, promovendo 
fosforilação de proteínas e/ou ativação 
de enzimas; 
→ Ativação de enzimas; 
→ Ativação da transcrição gênica para a 
formação de novas proteínas. 
A inativação da proteína G ocorre 
quando o GTP é hidrolisado para formar o 
GDP inicial. Dessa forma, a subunidade α 
volta a se combinar com as subunidades 
β e γ. 
Como os receptores 
metabotrópicos necessitam de segundos 
mensageiros para realizarem a abertura de 
canais iônicos sua resposta é mais lenta 
do que os ionotrópicos. 
 
 
Exemplo de receptor 
ionotrópico 
 
Sistema de segundos mensageiros dos receptores metabotrópicos 
Excitação do Neurônio 
A excitação do neurônio pós-
sináptico ocorre quando a abertura de 
canais iônicos permite a entrada de 
cátions. A abertura dos canais de sódio 
aumenta o potencial da membrana 
positivamente, causando a excitação. 
A saída reduzida de potássio e a 
entrada reduzida de cloreto conservam 
mais cargas positivas intracelularmente, o 
que tem caráter excitatório. 
Inibição do Neurônio 
A inibição do neurônio pós-sináptico 
ocorre quando a abertura de canais iônicos 
permite a entrada de ânions ou saída de 
cátions. A entrada de cloreto (Cl-) 
aumenta a negatividade da membrana, 
causando inibição. A saída de potássio 
(K+) permite que íons positivos se difundam 
para fora, aumentando a negatividade 
internamente, causando inibição. 
Neurotransmissores 
Dois grandes grupos de 
neurotransmissores são observados: os 
neurotransmissores com moléculas 
pequenas e de ação rápida e os 
neuropeptídeos (com moléculas maiores e 
de ação lenta). 
Os neurotransmissores de baixo 
peso molecular são sintetizados no 
próprio terminal pré-sináptico e entram 
nas vesículas por transporte ativo. 
 
Na maioria das vezes seu efeito é 
aumentar ou diminuir a condutância dos 
canais iônicos. Suas vesículas são 
recicladas da seguinte forma: por estímulo 
do cálcio as vesículas se fundem na 
membrana sináptica para liberar os 
neurotransmissores e passam a fazer parte 
da membrana sináptica. Depois, ela se 
invagina de volta para o interior e se 
desprende para formar a nova vesícula. 
Acetilcolina 
A acetilcolina é um exemplo de 
neurotransmissor de baixo peso molecular. 
Ela é sintetizada no terminal a partir da 
acetil-CoA e de colina por meio da enzima 
colina acetiltransferase. Depois, é 
transportada para as vesículas e liberada 
na fenda sináptica, sendo rapidamente 
hidrolisada em acetato e colina pela 
enzima colinesterase. A vesícula e a 
colina são recicladas de volta ao terminal. 
Os receptores sensíveis à 
acetilcolina são chamados de colinérgicos 
e podem ser de dois tipos: nicotínicos e 
muscarínicos. Os receptores nicotínicos 
são do tipo ionotrópico e estão presentes 
principalmente no músculo esquelético. 
Já os receptores muscarínicos são do tipo 
metabotrópicos e estão em todas as 
células efetoras estimuladas pelos 
neurônios pós-ganglionares do sistema 
nervoso parassimpático. 
Neuropeptídeos 
Os neuropeptídeos são 
neurotransmissores de alto peso molecular 
e são sintetizados no corpo celular do 
neurônio. Moléculas proteicas entram no 
retículo endoplasmático do corpo celular e 
depois no aparelho de Golgi, onde sofrem 
clivagem para formar o neuropeptídeo. O 
aparelho de Golgi empacota o 
neuropeptídeo em vesículas e estas são 
transportadaspara o terminal, liberam o 
neurotransmissor, mas não são recicladas. 
Norepinefrina 
A norepinefrina é um exemplo de 
neuropeptídeo do tipo amina biogênica e do 
tipo catecolaminas. As catecolaminas 
(norepinefrina, epinefrina e dopamina) 
compartilham a mesma via de biossíntese 
que começa com a tirosina. 
A síntese da norepinefrina ocorre no 
corpo celular a partir das seguintes 
reações: tirosina é hidroxilada em dopa; 
dopa é descarboxilada em dopamina; 
dopamina é transportada para as vesículas; 
dopamina é hidroxilada em norepinefrina. 
Os receptores de norepinefrina são 
chamados de noradrenérgico e são do 
tipo metabotrópicos, podendo se 
subdividir em receptores α e β. Após fazer 
sua ação, a norepinefrina é recaptada pelo 
neurônio pré-sináptica e é degradada 
pelas enzimas MAO (Monoamina Oxidase) 
e COMT (Catecol-O-Metiltransferase). 
Potencial do Corpo Celular 
O potencial de repouso do corpo 
celular é de -65mV, diferindo do potencial 
de -90mV das fibras nervosas periféricas. 
Essa alteração de potencial altera o 
potencial de Nernst dos íons sódio, 
potássio e cloreto. 
 
O potencial de membrana dos íons 
sódio é de +61mV, portanto, eles tendem a 
entrar na célula para aumentar o potencial 
de repouso do corpo celular. 
 
Para os íons potássio, o potencial 
de membrana é de -86mV, portanto, eles 
tendem a sair da célula. 
Por fim, os íons cloreto possuem 
um potencial de membrana de -70mV, 
portanto, eles tendem a penetrar com 
pequena intensidade no neurônio, pois seu 
potencial é muito próximo ao neurônio. 
Potencial Pós-sináptico 
Excitatório 
Quando um neurotransmissor 
excitatório age no corpo celular do 
neurônio através de receptores excitatórios, 
ele vai aumentar a permeabilidade da 
membrana ao Na+. 
O influxo de sódio aumenta o 
potencial de repouso da membrana de -65 
para -45mV. Esse aumento positivo é 
chamado de potencial pós sináptico 
excitatório (PPSE). Se esse potencial 
aumentar até o limiar, ele vai atingir o hilo 
axônico e provocar um potencial de ação. 
Quando a excitação atinge o limiar de -45mV o 
potencial de ação é disparado pelo hilo axônico 
O potencial de ação (PA) só pode ser 
iniciado no hilo axônico porque o corpo 
celular tem poucos canais de sódio 
voltagem-dependente. Uma vez disparado, 
o PA se propaga na direção periférica ao 
longo do axônio e em direção ao corpo 
celular. 
Potencial Pós-sináptico 
Inibitório 
As sinapses inibitórias promovem a 
abertura de canais de cloreto e de canais 
de potássio. O influxo de cloreto e o efluxo 
de potássio aumentam a negatividade do 
neurônio, promovendo a hiperpolarização. 
Esse aumento inibe o neurônio, o que é 
chamado de potencial pós-sináptico 
inibitório (PPSI). 
Inibição Pré-sináptica 
A inibição pré-sináptica ocorre 
quando um axônio inibe outro axônio de 
transmitir seu sinal neural para o neurônio 
pós-sináptico. Ela é causada pela liberação 
de um neurotransmissor inibitório no 
terminal pré-sináptico. Na maioria das 
vezes se utiliza o ácido gama-aminobutírico 
(GABA) como neurotransmissor. Ele 
promove a abertura de canais de cloreto ou 
de potássio no terminal pré-sináptico, 
impedindo o efeito excitatório dos íons 
sódio de carga positiva. 
Inibição Pré-sináptica 
Sinapses axoaxônicas geralmente são responsáveis 
pela inibição pré-sináptica. Onde um axônio inibe o 
outro de transmitir seu sinal neural adiante. 
Somação Espacial 
A excitação de um só terminal pré-
sináptico sobre o neurônio quase nunca 
excita a célula. Isso porque o transmissor 
liberado por um só terminal não consegue 
atingir o limar de excitação. 
Vários terminais pré-sinápticos ao 
estimularem simultaneamente o mesmo 
neurônio têm seus efeitos somados até 
que a excitação ocorra, isso é chamado de 
somação espacial. Quando o PPSE se 
torna grande o suficiente, o limiar é atingido 
e o PA é gerado no hilo axônico. 
 
Somação espacial 
Podemos perceber que a única somação que atingiu 
o limiar para a realização do PA foi o de 16 sinapses 
Somação Temporal 
A somação temporal ocorre quando 
um mesmo terminal pré-sináptico excita 
várias vezes o mesmo neurônio até atingir 
o limiar. A cada sinapse, a abertura de 
canais de sódio pode durar mais tempo, 
aumentando o potencial pós-sináptico até 
atingir o limiar necessário. 
Facilitação 
Muitas vezes a somação não atinge 
o limar, mas fica muito próximo dele. 
Nesses casos o neurônio está sendo 
facilitado, pois quando outro sinal 
excitatório chegar, ele atingirá o limiar 
facilmente, provocando o PA. 
Estado Excitatório 
O estado excitatório é o impulso 
excitatório resultante da somação dos 
potenciais excitatório e inibitórios do 
neurônio. Se existe maior grau de 
excitação do que inibição, o neurônio está 
em estado excitatório. Quando a inibição 
é maior que a excitação, o neurônio está 
em estado inibitório. Quando o estado 
excitatório está acima do limiar, o PA 
ocorre. 
Alguns neurônios, disparam o PA 
continuamente, pois seu estado excitatório 
normal está acima do limiar. A frequência 
pode ser diminuída pela superposição de 
estado inibitório, bem como aumentada 
com a superposição do estado excitatório. 
Lembrando que a amplitude do PA 
nunca se altera, apenas sua frequência. 
Portanto, neurônios diferentes possuem 
diferentes limiares e diferentes frequências. 
Diferentes neurônios com diferentes limiares 
Fadiga Sináptica 
Quando as sinapses excitatórias 
estão sendo estimuladas com alta 
frequência, a frequência começa a 
diminuir em decorrência da fadiga, a qual 
é um mecanismo protetor. 
A fadiga pode ocorrer por: exaustão 
dos estoques de neurotransmissor, 
inativação dos receptores pós-sinápticos 
ou pelo lento desenvolvimento de 
concentrações anormais de íons no 
neurônio pós-sináptico. 
Sinapse e pH 
De modo geral, a alcalose aumenta 
a excitabilidade neuronal, podendo levar 
a convulsões epiléticas e a acidose 
deprime a excitabilidade neuronal, 
podendo levar ao coma, como na diabetes. 
Fármacos 
Vários fármacos podem atuar na 
transmissão sináptica. A cafeína, teofilina e 
a teobromina aumentam a excitabilidade 
neuronal por meio de uma redução no limiar 
de excitação. 
A estricnina também aumenta a 
excitabilidade neuronal, mas ela a faz por 
meio de uma inibição de alguns 
neurotransmissores inibitórios. 
A maioria dos anestésicos aumenta 
o limiar para a excitação da membrana 
neuronal, reduzindo a transmissão 
sináptica. 
Porém, eles podem agir em várias 
etapas, como na biossíntese, na 
degradação enzimática do transmissor, 
na liberação do transmissor (aumentando 
ou bloqueando esta) e nos receptores pós-
sinápticos. 
 
Possíveis vias de atuação de fármacos na 
transmissão sináptica 
Por meio dos receptores pós-
sinápticos as drogas podem atuar 
mimetizando os efeitos dos 
neurotransmissores (drogas agonistas) ou 
inibindo a ação do neurotransmissor 
(drogas antagonistas). 
Drogas Agonistas e Antagonistas 
Os agonistas mimetizam o efeito do transmissor, 
promovendo a ativação do receptor. Os 
antagonistas ocupam os receptores, impedindo a 
ligação do neurotransmissor ou diminuindo muito 
sua ação pós-sináptica