Transmissão Sináptica

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Transmissão Sináptica
Inicialmente, canais iônicos especializados nos terminais nervosos sensoriais
permitem a entrada de cargas positivas no axônio. Se a despolarização atinge o
limiar de excitação, então potenciais de ação são gerados.
➔ Sinapse: transferência de informação (transmissão sináptica) de um neurônio a
outro em sítios especializados de contato;
➔ Junção especializada: onde uma parte do neurônio faz contato e se comunica
com outro neurônio ou tipo celular (como uma célula muscular ou glandular).
O sentido normal do fluxo de informação é do neurônio para a célula-algo; assim, o
primeiro neurônio é dito pré-sináptico, e a célula-alvo é dita pós-sináptica.
➔ O potencial de ação é a transmissão da informação através do axônio de um
neurônio.
Tipos de sinapses:
1) Sinapse Elétrica: uma corrente elétrica fluindo de um neurônio para outro. Comum
no sistema nervoso de mamíferos (presente em todo o SNC); transferência direta por
junção comunicante.
➔ Não podem ser inibidas ou estimuladas;
➔ Permitem a transferência direta da corrente iônica de uma célula para outra;
➔ Ocorre em sítios especializados (junções comunicantes);
➔ Células conectadas por junções comunicantes são denominada eletricamente
acopladas;
➔ Nas junções comunicantes, as membranas das duas células são separadas, e
essa junção estreita é atravessada por grupos de proteínas especiais
chamadas de conexinas.
➔ Seis conexinas reunidas formam o canal denominado conéxon, e depois
conéxons (um de cada célula) combinam-se para formar um canal de junção
comunicante.
➔ A maioria das junções comunicantes permite que a corrente iônica passe
adequadamente em ambos os sentidos (são bidirecionais)
➔ Muito rápida. Um potencial de ação no neurônio pré-sináptico pode produzir,
quase que instantaneamente, um potencial de ação no neurônio
pós-sináptico.
Quando dois neurônios estão acoplados, o potencial de ação no neurônio
pré-sináptico induz um pequeno fluxo de corrente iônica para o outro neurônio
através da junção comunicante. Essa corrente iônica causa um potencial
pós-sináptico (PPS) no segundo neurônio. Como a maioria das sinapses elétricas são
bidirecionais, quando o segundo neurônio produz um potencial de ação, ele irá, por
sua vez, produzir um PPS no primeiro neurônio.
*As funções precisas das sinapses elétricas variam de uma região encefálica para
outra.
2) Sinapse Química: neurotransmissores químicos transferem a informação, nas
sinapses, de um neurônio para outro. A maioria das sinapses no encéfalo são
químicas.
➔ Os neurotransmissores são degradados, recaptados ou extravasam da fenda.
➔ As membranas pré e pós-sinápticas nas sinapses químicas são separadas por
uma fenda (fenda sináptica). A fenda é preenchida com uma matriz extracelular
de proteínas fibrosas. Uma das funções dessa matriz é manter a adesão entre
as membranas pré e pós-sinápticas.
➔ A fenda sináptica é mais larga que a junção comunicante e é preenchida por
LEC e proteínas.
➔ Mais lentas que as sinapses elétricas.
➔ O lado pré-sináptico da sinapse, também chamado de elemento pré-sináptico,
é geralmente um terminal axonal.
➔ O terminal típico contém dúzias de pequenas organelas esféricas, as vesículas
sinápticas. Essas vesículas armazenam neurotransmissores, substâncias
químicas utilizadas na comunicação com neurônios pós-sinápticos.
➔ Alguns terminais possuem vesículas maiores chamadas de grânulos secretores.
➔ No lado pré-sináptico, proteínas se projetam no citoplasma ao longo da face
intracelular da membrana, na qual foram as zonas ativas (sítios de liberação
de neurotransmissores)
➔ As vesículas sinápticas são agrupadas no citoplasma adjacente às zonas
ativas.
➔ Densidade pós-sináptica: espessa camada proteica na e sob a membrana
pós-sináptica. Contém receptores para os neurotransmissores, os quais
convertem os sinais químicos intercelulares em um sinal intracelular na célula
pós-sináptica.
a) Axodendrítica: membrana pós-sináptica localizada no dendrito
b) Axossomática: membrana pós-sináptica no corpo celular
c) Axoaxônicas: membrana pós-sináptica em outro axônio
d) Dendrodendríticas: os dendritos formam sinapses com dendritos de outros
neurônios.
Sinapses de Gray:
1) Sinapses do tipo I de Gray: sinapses assimétricas.
Sinapses cujas diferenciações na membrana pós-sináptica são mais espessas do que
na da pré-sináptica.
➔ São geralmente excitatórias.
2) Sinapses do tipo II de Gray: sinapses simétricas.
Sinapses cujas diferenciações tem espessura similar
➔ São comumente inibitórias.
Junção neuromuscular:
Junções sinápticas fora do sistema nervoso central. Sinapses químicas que ocorrem
entre axônios de neurônios motores da medula espinhal e o músculo esquelético.
A transmissão sináptica é rápida e confiável.
Um potencial de ação no axônio motor sempre causa um potencial de ação na fibra
muscular que ele inerva. Essa infalibilidade é justificada, em parte, por
especializações estruturais da junção neuromuscular. Sua mais importante
especialização é o tamanho – é uma das maiores sinapses do corpo.
O terminal pré-sináptico contém um grande número de zonas ativas. Além disso, a
membrana pós-sináptica (placa motora terminal), contém uma série de dobras na
superfície.
Neurotransmissores:
Diferentes neurônios no SNC liberam diferentes neurotransmissores.
Tipos: aminoácidos, aminas e peptídeos
A amina acetilcolina medeia a transmissão sináptica rápida em todas as junções
neuromusculares.
Uma vez sintetizados no citosol do terminal axonal, os neurotransmissores
aminoácidos e aminas devem ser captados pelas vesículas sinápticas. Concentrar
esses neurotransmissores dentro da vesícula é o trabalho dos transportadores,
proteínas especiais embutidas na membrana vesicular
Enzimas convertem moléculas precursoras em neurotransmissores no citosol.
Transportadores proteicos carregam os neurotransmissores para dentro da vesícula
sináptica no terminal axonal, onde ficam armazenadas
Peptídeos são formados quando aminoácidos são polimerizados nos ribossomos do
corpo celular. No caso dos neurotransmissores peptídeos, isso ocorre no retículo
endoplasmático rugoso. Geralmente, peptídeos longos, sintetizados no RER, são
clivados no aparelho de Golgi produzindo fragmentos menores, sendo um deles o
neurotransmissor ativo. Grânulos secretores contendo os peptídeos processados no
Golgi desprendem-se dessa organela e são transportados ao terminal axonal por
transporte axoplasmatico.
A liberação de neurotransmissores é desencadeada pela chegada de um potencial de
ação ao terminal axonal. A despolarização da membrana do terminal causa a
abertura de canais de cálcio dependentes de voltagem nas zonas ativas. O potencial
favorece grandemente a entrada do cálcio. A elevação resultante da concentração de
cálcio é o sinal que causa a liberação dos neurotransmissores das vesículas
sinápticas.
➔ As vesículas liberam seus conteúdos por EXOCITOSE. A membrana da vesícula
sináptica funde-se com a membrana pré-sináptica nas zonas ativas,
permitindo que o conteúdo da vesícula seja derramado na fenda sináptica.
➔ A membrana vesicular é posteriormente recuperada por ENDOCITOSE, e a
vesícula reciclada é recarregada com neurotransmissor.
➔ Os grânulos secretores também liberam neurotransmissores peptídicos por
exocitose, de uma maneira dependente de cálcio, mas comumente fora das
zonas ativas.
➔ Neurotransmissores liberados dentro da fenda sináptica afetam os neurônios
pós-sinápticos por se ligarem a proteínas receptoras específicas que estão
embutidas nas densidades pós-sinápticas
A ligação e a fusão específica de membranas parecem depender de uma família de
proteínas denominadas SNARE.
As vesículas possuem “V-SNARE” e as membranas externas possuem “T-SNARE”.
SINAPTOTAGMINA: proteína vesicular. Função: sensor de cálcio. Rapidamente
desencadeia a fusão vesicular e, portanto, a liberação do neurotransmissor.
Receptores para neurotransmissores:
1) Canais iônicos ativados por neurotransmissores -> Ionotrópicos
São proteínas transmembrana, compostas por quatroou cinco subunidades, que,
juntas, formam um poro entre elas. Na ausência do neurotransmissor, o poro do
receptor está frequentemente fechado. Quando o neurotransmissor se liga a sítios
específicos na região extracelular do canal, ele induz uma mudança conformacional,
causando abertura dos poros
A consequência funcional depende de quais íons podem atravessar o poro
Se os canais abertos forem permeáveis ao sódio, o efeito resultante será a
despolarização da membrana da célula pós-sináptica, que deixa de estar no
potencial de repouso.
Quando o neurotransmissor tende a levar o potencial da membrana mais para perto
do limiar capaz de gerar o potencial de ação, o efeito é dito excitatório.
Uma despolarização transitória da membrana pós-sináptica causada por uma
liberação pré-sináptica de neurotransmissores é denominada potencial excitatório
pós-sináptico (PEPS).
A ativação sináptica de canais iônicos abertos por acetilcolina e por glutamato
causam PEPSs.
Se os canais iônicos dependentes de transmissores são permeáveis ao Cloro, o efeito
resultante será a hiperpolarização da membrana da célula pós-sináptica a partir do
potencial de repouso.
Como o neurotransmissor tende a afastar o potencial de membrana do limiar de
geração do potencial de ação, esse efeito é dito inibitório.
Uma hiperpolarização transitória do potencial de membrana pós-sináptico causada
pela liberação pré-sináptica de neurotransmissores é denominada potencial inibitório
pós-sináptico (PIPS).
A ativação sináptica de canais iônicos abertos por glicina ou GABA causa uma PIPS.
2) Receptores acoplados a Proteínas G -> Metabotrópicos
Ações pós-sinápticas mais lentas, mais duradouras e mais diversificadas.
I. O neurotransmissor liga-se ao receptor na membrana pós-sináptica.
II. O receptor proteico ativa pequenas proteínas, as proteínas G, as quais se
movem livremente ao longo da face intracelular da membrana pós-sináptica.
III. As proteínas G ativadas, por sua vez, ativam proteínas efetoras.
As proteínas efetoras podem ser canais iônicos presentes na membrana ou podem
ser enzimas que sintetizam moléculas denominadas segundos mensageiros, que se
difundem para o citosol.
Segundos mensageiros podem ativas enzimas adicionais no citosal que, por sua vez,
podem regular canais iônicos e alterar o metabolismo celular.
Devido aos receptores acoplados a proteínas G poderem desencadear uma variedade
de efeitos metabólicos, eles são muitas vezes denominados receptores
metabotrópicos.
OBSERVAÇÃO:
O mesmo neurotransmissor pode ter diferentes ações pós-sinápticas, dependendo de
qual receptor ele vai ativar. Um exemplo é o efeito da acetilcolina sobre o coração e os
músculos esqueléticos. A acetilcolina diminui as contrações rítmicas do coração por
causar uma lenta hiperpolarização das células musculares cardíacas. Em contraste,
no músculo esquelético, a acetilcolina induz a contração por causa de uma rápida
despolarização das fibras musculares. Essas diferenças são explicadas por diferentes
receptores.
Autorreceptores:
São receptores pré-sinápticos que são sensíveis aos neurotransmissores liberados no
próprio terminal pré-sináptico.
São receptores acoplados a proteínas G que estimulam a formação de segundos
mensageiros. As consequências da ativação desses receptores variam, mais um efeito
comum é a inibição da liberação de neurotransmissores e, em alguns casos, da
síntese de neurotransmissores. Isso permite que o terminal pré-sináptico regule a si
próprio.
Tais auto-receptores parecem funcionar como um tipo de válvula de segurança para
reduzir a liberação quando a concentração de neurotransmissores atinge valores
muito altos na fenda sináptica.
Reciclagem e Degradação de Neurotransmissores
Uma vez que os neurotransmissores liberados tenham interagido com receptores
pós-sinápticos, eles devem ser removidos da fenda sináptica para permitir um novo
ciclo de transmissão sináptica.
Uma forma de isso acontecer seria pela simples difusão do neurotransmissor para
longe da sinapse. Entretanto, para a maioria dos neurotransmissores dos tipos
aminoácidos e aminas, a difusão é auxiliada por sua recaptação para dentro do
terminal pré-sináptico. A receptação ocorre por ação de transportadores proteicos
específicos para neurotransmissores presentes na membrana pré-sináptica.
Uma vez dentro do citosol do terminal, os neurotransmissores podem ser degradados
enzimaticamente ou recarregados para dentro de vesículas sinápticas.
Transportadores de neurotransmissores também existem na membrana da glia
(astrócitos) que envolve a sinapse e auxiliam na remoção de neurotransmissores da
fenda sináptica.
Uma outra maneira de terminar a ação do neurotransmissor é pela degradação
enzimática na própria fenda sináptica.
Integração sináptica:
Processo pelo qual múltiplos potenciais sinápticos se combinam em um neurônio
pós-sináptico
Somação dos PEPSs: representa a mais simples forma de integração sináptica no
SNC.
A. Somação espacial: consiste em adicionar PEPSs gerados simultaneamente em
muitas sinapses em um dendrito
B. Somação temporal: consiste em adicionar PEPSs gerados na mesma sinapse e
que ocorrem em uma rápida sucessão.
OBSERVAÇÃO:
Antes que o potencial de ação possa ser gerado, a corrente que entra pelos sítios da
região de contato sináptico deve propagar-se ao longo do dendrito e através do
corpo neural até causar, na zona de disparo (região localizada no cone de
implantação dos axônios), uma despolarização além do limiar de excitação. A
efetividade de uma sinapse excitatória em desencadear um potencial de ação
depende, portanto, de quão longe está a sinapse da zona de disparo e das
propriedades de condução da membrana dendrítica.
Inibição:
Nem todas as sinapses no encéfalo são excitatórias. A ação de algumas sinapses é de
afastar o potencial de membrana do limiar para o potencial de ação (sinapses
inibitórias)
Sinapses inibitórias exercem um poderoso controle sobre o sinal de saída de um
neurônio
A ação das sinapses inibitórias também contribui para a integração sináptica. PIPSs
podem ser subtraídos dos PEPSs, diminuindo a probabilidade de os neurônios
pós-sinápticos dispararem o potencial de ação.
Além de estarem espalhadas sobre os dendritos, as sinapses inibitórias são
encontradas, em muitos neurônios, agrupadas no soma (corpo celular), próximas ao
cone de implantação axonal, onde estão em uma posição especialmente privilegiada
para influenciar a atividade do neurônio pós-sináptico.