Fisiologia das sinapses nervosas e Neurotransmissores

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Fisiologia das sinapses 
nervosas e 
Neurotransmissores 
Sinapse é a definição para a junção celular que medeia a 
transferência de informações de um neurônio para outro 
neurônio ou para uma célula efetora, como por exemplo, na 
placa miomotora, que determina a ação da célula muscular 
após um impulso nervoso. As sinapses dependem de duas classes 
de neurônios: um neurônio pré-sináptico (que conduz o impulso 
para a sinapse) e um neurônio pós-sináptico (transmite o 
impulso para além da sinapse). A transmissão do estímulo 
sináptico pode ocorrer de várias formas, a depender das 
estruturas neuronais envolvidas na sinapse e da natureza da 
sinapse (elétrica ou química). 
W Tipos de sinapses 
 
 Axodendrítica: sinapse entre o axônio de um 
neurônio e o dendrito de outro. 
 Axosomática: sinapse entre o axônio de um 
neurônio e a soma (corpo) de outro. 
 Outros tipos de sinapses incluem: 
I. Axoaxônica (axônio–axônio) 
II. Dendrodendrítica (dendrito–dendrito) 
III. Dendrosomática (dendritos–soma) 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
W Sinapses elétricas 
São menos comuns do que as sinapses químicas. Neste tipo de 
sinapse, as células possuem um íntimo contato através 
junções abertas ou do tipo gap junctions, que permitem o livre 
trânsito de íons de uma membrana a outra. Desta maneira, o 
potencial de ação passa de uma célula para outra de um modo 
muito mais rápido do que na sinapse química, mas de uma forma 
que não pode ser bloqueada. Ocorre, por exemplo, nos músculos 
liso e cardíaco, nos quais a contração ocorre como um todo, 
em todos os sentidos. No SNC, são importantes para as 
seguintes funções: despertar do sono; atenção mental; 
emoção e memória; homeostase da água e íons, etc. 
W Sinapses químicas 
É caracterizada pela propagação do potencial de ação, ou 
seja, do impulso através de um mensageiro químico, chamado 
de neurotransmissor, que se liga a um receptor (proteína) 
localizado na membrana pós-sináptica. 
O impulso é transmitido em uma única direção, podendo ser 
bloqueado, diferentemente do que ocorre com as sinapses 
elétricas. Contudo, a sinapse química é muito mais lenta. Em 
outras palavras, são sinapses especializadas em liberar e 
captar neurotransmissores. Quase todas as sinapses do SNC 
são químicas. 
Tipicamente, as sinapses são compostas por duas partes: 
 O terminal axônico do neurônio pré-sináptico contém 
vesículas sinápticas; 
 Região receptora no (s) dendrito (s) ou soma do 
neurônio pós-sináptico 
 
Na sinapse química, o potencial de ação se move em ambos os 
lados da membrana e, quando chega à região adjacente à 
fenda sináptica, ativa canais de cálcio que, através da 
despolarização da membrana, se abrem deslocando cálcio para 
dentro da célula. Este influxo de cálcio nas imediações da 
membrana pré-sináptica causará, por atração iônica, o 
movimento de vesículas com neurotransmissores na direção da 
membrana pré-sináptica onde os neurotransmissores serão 
liberados para a fenda sináptica por exocitose. Esse 
movimento se dá a partir da interação do citoesqueleto 
(microtúbulo) do axônio, carreando as vesículas, com os íons 
cálcio. Na membrana pós-sináptica, existe um grande número 
de proteínas receptoras de neurotransmissores; estes 
receptores sensíveis à voltagem são canais iônicos permeáveis 
ao íon sódio (quando o impulso é excitatório) e/ou ao íon 
cloreto (quando o impulso é inibitório). 
 Portanto, se os neurotransmissores se ligarem aos canais 
iônicos permeáveis ao sódio, ocorrerá o influxo de sódio para 
dentro da célula. Consequentemente, será desencadeado um 
potencial de ação nesta célula. Se o neurotransmissor se 
ligar a canais iônicos permeáveis ao cloreto, causará o 
influxo deste íon para dentro da célula. Como o cloreto é um 
ânion, ele não deixará que a célula gere um potencial de 
ação (uma vez que, para isso, o interior da célula deve estar 
repleto de cátions, e isento de ânions), promovendo, assim, um 
impulso inibitório. 
W Etapas de liberação do neurotransmissor 
Despolarização -> Entrada de cálcio no botão sináptico -> 
Cálcio se liga aos sítios de liberação da membrana pré-
sináptica -> Exocitose da vesícula com 
neurotransmissores -> receptores deixam os 
neurotransmissores passarem -> Reciclagem das vesículas com 
neurotransmissores -> Remoção dos neurotransmissores do 
botão sináptico. 
W Fenda sináptica 
A fenda sináptica é um espaço preenchido de fluído que separa 
os neurônios pré- dos pós-sinápticos. A transmissão através 
da fenda sináptica, na maioria das vezes, se faz através de 
um evento químico (quando em oposição a um evento elétrico) 
e garante a comunicação unidirecional entre os neurônios. 
A transmissão do impulso se dá na seguinte sequência: 
 O impulso nervoso alcança o terminal axônico do 
neurônio pré-sináptico e abre canais de cálcio; 
 O neurotransmissor é liberado na fenda via 
exocitose; 
 O neurotransmissor atravessa a fenda e liga-se ao 
receptor no neurônio pós-sináptico; 
 Mudanças na permeabilidade da membrana pós-
sináptica causam um efeito excitatório ou 
inibitório. 
 
W Canais iônicos 
 
 Canais livres: sempre abertos e responsáveis pela 
permeabilidade da membrana e quase sempre específico 
para um tipo de íon. 
 Canais iônicos com comporta: uns dependem do 
ligante (abrem ou fecham na presença do ligante); 
outros dependem de voltagem (abrem ou fecham na 
presença de pequena variação da voltagem da 
membrana). 
Obs.: Existem neurotransmissores excitatórios (que 
quando se liga ao seu receptor, abre canais de sódio que 
despolarizam a fibra pós-sináptica, propagando o 
estímulo nervoso) e inibitórios (que quando se liga ao 
seu receptor, abrem-se canais voltagem-dependentes de 
cloreto, hiperpolarizando a fibra pós-sináptica, 
retardando a propagação do impulso). O glutamato e o 
aspartato são aminoácidos que funcionam como 
neurotransmissores excitatórios que aumentam de 
concentração nas fendas sinápticas de pessoas 
epiléticas. O GABA e a glicina são os principais 
neurotransmissores inibitórios. É importante tomar 
conhecimento disso no estudo de medicamentos como os 
ansiolíticos (calmantes), como os Benzodiazepínicos, pois 
eles se ligam aos canais de GABA e potencializam a sua 
ação, fazendo com que o indivíduo se torne menos 
excitado. 
W POTENCIAL DE REPOUSO, DE AÇÃO 
E IMPULSO NERVOSO 
A membrana plasmática do neurônio transporta alguns íons 
ativamente, do líquido extracelular para o interior da fibra, 
e outros, do interior, de volta ao líquido extracelular. Assim 
funciona a bomba de sódio e potássio, que bombeia ativamente 
o sódio para fora, enquanto o potássio é bombeado ativamente 
para dentro. Porém esse bombeamento não é equitativo: para 
cada três íons sódio bombeados para o líquido extracelular, 
apenas dois íons potássio são bombeados para o líquido 
intracelular. Somando-se a esse fato, em repouso a membrana 
da célula nervosa é praticamente impermeável ao sódio, 
impedindo que esse íon se mova a favor de seu gradiente de 
concentração (de fora para dentro); porém, é muito permeável 
ao potássio, que, favorecido pelo gradiente de concentração 
e pela permeabilidade da membrana, se difunde livremente para 
o meio extracelular. 
Como a saída de sódio não é acompanhada pela entrada de 
potássio na mesma proporção, estabelece-se uma diferença de 
cargas elétricas entre os meios intra e extracelular: há 
déficit de cargas positivas dentro da célula e as faces da 
membrana mantêm-se eletricamente carregadas. O potencial 
eletronegativo criado no interior da fibra nervosa devido à 
bomba de sódio e potássio é chamado potencial de repouso da 
membrana, ficando o exterior da membrana positivo e o 
interior negativo. Dizemos, então, que a membrana está 
polarizada 
Ao ser estimulada, uma pequena região da membrana torna-
se permeável ao sódio (abertura dos canais de sódio). Como a 
concentração desseíon é maior fora do que dentro da célula, 
o sódio atravessa a membrana no sentido do interior da 
célula. A entrada de sódio é acompanhada pela pequena saída 
de potássio. Esta inversão vai sendo transmitida ao longo do 
axônio, e todo esse processo é denominado onda de 
despolarização. Os impulsos nervosos ou potenciais de ação 
são causados pela despolarização da membrana além de um 
limiar (nível crítico de despolarização que deve ser 
alcançado para disparar o potencial de ação). Os potenciais 
de ação assemelham-se em tamanho e duração e não diminuem 
na medida em que são conduzidos ao longo do axônio, ou seja, 
são de tamanho e duração fixos. A aplicação de uma 
despolarização crescente a um neurônio não tem qualquer 
efeito até que se cruze o limiar e, então, surja o potencial 
de ação. Por esta razão, diz-se que os potenciais de ação 
obedecem à "Lei do Tudo ou Nada". 
Imediatamente após a onda de despolarização ter se propagado 
ao longo da fibra nervosa, o interior da fibra torna-se 
carregado positivamente, uma vez que um grande número de 
íons sódio se difundiu para o interior. Essa positividade 
determina a parada do fluxo de íons sódio para o interior da 
fibra, fazendo com que a membrana se torne novamente 
impermeável a esses íons. Por outro lado, a membrana torna-
se ainda mais permeável ao potássio, que migra para o meio 
interno. Devido à alta concentração do Na+ no interior, 
muitos íons se difundem, então, para o lado de fora. Isso cria 
novamente eletronegatividade no interior da membrana e 
positividade no exterior–processo chamado repolarização, 
pelo qual se restabelece a polaridade normal da membrana. 
 
 
 
 
 
A repolarização normalmente se inicia no mesmo ponto onde 
se originou a despolarização, propagando-se ao longo da 
fibra. Após a repolarização, a bomba de sódio bombeia 
novamente os íons sódio para o exterior da membrana, criando 
um déficit extra de cargas positivas no interior da membrana, 
que se torna temporariamente mais negativo do que o normal. 
A eletronegatividade excessiva no interior atrai íons 
potássio de volta para o interior (por difusão e por transporte 
ativo). Assim, o processo traz as diferenças iônicas de volta 
aos seus níveis originais. 
Obs.: Em resumo, tem-se que canais de K+ que são abertos a 
favor de um gradiente. Com isso, há entrada de K+ (íon 
intracelular) e saída de Na+ (íon extracelular). Quando há 
um potencial de ação, ocorre o inverso: há efluxo de K+ e 
influxo de Na+, abrindo também, canais de cálcio, que são 
responsáveis por causar mudanças conformacionais em 
microtúbulos do citoesqueleto do axônio que, por sua vez, 
movem as vesículas com neurotransmissores em direção à 
membrana pré-sináptica, para então, serem liberados. 
W Condução saltatória 
O axônio é envolvido por células de Schwann, cuja a 
membrana é rica em uma lipoproteína mielina (um isolante 
elétrico). Contudo, entre uma bainha de mielina e outra, 
encontram-se os nodos de Ranvier, um espaço isento de 
mielina. É através desses nodos que ocorre a despolarização, 
na forma de impulsos saltatórios. Esta condução saltatória 
faz com que o impulso se propague mais rapidamente, e 
conserva energia para o axônio 
 mais rapidamente, e conserva energia para o axônio. Em 
doenças desmielinizantes (como a esclerose múltipla ou a 
síndrome de Guillain-Barré), o neurônio perde seu isolamento 
elétrico e os nodos de Ranvier, de modo que o trajeto do 
impulso torna-se mais alongado e a velocidade de propagação 
reduzida, trazendo sinais e sintomas clínicos importantes. 
 
 
W Período refratário 
É o período de tempo em que a fibra está conduzindo um 
potencial de ação (e, portanto, se encontra despolarizada). 
Durante este período, a fibra nervosa não poderá ser 
estimulada até que sofra a repolarização. Então, o período 
refratário é o tempo que a fibra demora a se repolarizar. 
Portanto, em outras palavras, o período refratário é o 
intervalo de tempo correspondente entre as fases em que a 
membrana do neurônio está sensível a um novo potencial de 
ação, sendo esse tempo variável de neurônio para neurônio. 
Durante este período, a membrana apresenta-se em um estado 
mais polarizado possível. 
W Efeito final do neurotransmissor e 
tempo sináptico 
A quebra da ligação do receptor pós-sináptico com o seu 
neurotransmissor deve ser feita de maneira rápida e eficiente. 
A permanência do neurotransmissor em seu receptor pós-
sináptico determina a eficiência da geração da transmissão 
desse potencial de ação. 
Para entender a reversão da ligação neurotransmissor-
receptor, devemos ter ideia do seguinte: o neurotransmissor 
se adapta a um sítio de ligação em seu receptor pós-sináptico 
que seja correspondente espacialmente a sua estrutura 
tridimensional conformacional. A interação entre os 
neurotransmissores e os receptores se dá por interações entre 
cadeias laterais dos aminoácidos destes com grupos químicos 
daqueles, e essas interações nunca são covalente (portanto, 
são fracas: interações hidrofóbicas, pontes de hidrogênio, 
atrações eletrostáticas) e, desta forma, são reversíveis. 
Assim, no momento em que o neurotransmissor interage com o 
receptor, acontece todo o processo já conhecido: este sofre 
uma mudança conformacional, ativando-se e, por estar 
associado a canais iônicos volt-dependentes, desencadeia um 
novo potencial de ação através da saída de sódio e entrada 
de potássio e cálcio na célula. Com isso, a mensagem vai sendo 
transmitida. Por fim, como o receptor interage por meio de 
ligações fracas como seu receptor, ele é facilmente 
desvencilhado do mesmo, desativando, assim, a mensagem 
sináptica. O tempo de permanência do receptor na fenda 
sináptica é fundamental para transmissão da informação. 
Portanto, o neurotransmissor, quando ligado a um neurônio 
pós-sináptico: 
 Produz um efeito pós-sináptico contínuo; 
 Bloqueia a recepção de mensagens adicionais 
enquanto ele estiver ligado; 
 Deve ser removido do seu receptor. 
A remoção do neurotransmissor ocorre quando: 
 São degradados por enzimas localizadas na 
membrana pós-sináptica; 
 São recaptados por astrócitos ou neurônios pré-
sinápticos; 
 São difundidos pela fenda sináptica: isso ocorre 
principalmente com alguns neurotransmissores que 
são de natureza gasosa, que se difundem pelo 
parênquima cerebral e podem ser captados por 
outras células que não são, necessariamente, um 
neurônio. 
Os neurotransmissores devem ser liberados da membrana pré-
sináptica, atravessar a fenda, ligarem-se ao receptor pós-
sináptico e serem desligados logo depois. O tempo sináptico 
(conhecido comoSynaptic Delay) é o intervalo de tempo 
necessário para que este fenômeno ocorra (cerca de 0,3-5,0 
ms). O Synaptic Delay é o passo limitante da transmissão 
neural.