Bioeletrogênese e Neurotransmissão: Compreendendo Sinapses e Fibras Nervosas

17032022 2113 Bioeletrogênese do nervo Neurotransmissão Sinapses e Fibras nervosas Junção Neuromuscular httpsceadgraduacaouvvbrconteudophpaulabioeletrogenesedonervoneurotransmissaosinapsesefibrasnervosasjuncaoneuromusculardcpfisiologiahumanatopico1 117 Bioeletrogênese do nervo Neurotransmissão Sinapses e Fibras nervosas Junção Neuromuscular Fisiologia Humana 1 Introdução Imagine que você está preparando seu almoço e por um descuido encosta sua mão na panela quente instintivamente você retira sua mão Esse simples ato reflexo envolve transmissão de sinais neurais que percorrem os nervos sensoriais levando o sinal de dor a neurônios sensitivos Esses se conectam aos neurônios motores que controlam os músculos do seu braço para retirarem a sua mão da superfície quente Para entendermos como as informações são geradas e processadas no nosso organismo devemos conhecer o que é Bioeletrogênese A palavra Bioeletrogênese pode ser desmembrada em três partes Temos Bio vida eletro carga elétrica gênese geração Portanto conceituase bioeletrogênese como o processo celular de formação e condução de impulsos elétricos potenciais de ação Para melhorar seu entendimento acerca do conteúdo a seguir veja abaixo alguns conceitos básicos Em quais células esse processo pode ocorrer Em células que apresentam diferença de voltagem entre um lado e o outro da membrana celular como os neurônios O neurônio é a unidade funcional do sistema nervoso essa célula apresenta membrana celular excitável possuindo a propriedade de gerar e transmitir sucessivos potenciais de Íons são átomos que ganharam ou perderam elétron e por isso possuem carga elétrica Gradiente de concentração diferença de quantidade de um íon dentro e fora da célula Gradiente elétrico diferença de carga elétrica dentro e fora da célula 17032022 2113 Bioeletrogênese do nervo Neurotransmissão Sinapses e Fibras nervosas Junção Neuromuscular httpsceadgraduacaouvvbrconteudophpaulabioeletrogenesedonervoneurotransmissaosinapsesefibrasnervosasjuncaoneuromusculardcpfisiologiahumanatopico1 217 ação através da passagem de íons por canais presentes nessa membrana Mas para entender esse processo vamos primeiramente conhecer a estrutura básica de um neurônio Um neurônio é composto pelo corpo celular soma que contém informações genéticas dentro de um núcleo pelos seus prolongamentos denominados de dendritos e axônios Os dendritos são ramificações da soma que recebem informações aferentes de outro neurônio e transmitem para o corpo celular Já o axônio é a extensão do soma celular responsável por trafegar através de seu único e alongado filamento a resposta eferente para outro neurônio ou outro tipo celular Os potenciais de ação são gerados na região de intercessão entre o soma e o início do axônio o cone axônico onde há inúmeros canais iônicos Uma membrana com propriedade de isolante elétrico a bainha de mielina envolve o filamento axonal e permite que o impulso elétrico seja conduzido com maior velocidade Substâncias químicas originadas no soma são transportadas até os axônios terminais essenciais para as sinapses que veremos ao longo do estudo do Tópico 1 Agora que você aprendeu as estruturas do neurônio vamos estudar a forma como estas células transmitem informações Vamos falar sobre a geração e transmissão do impulso nervoso Os neurônios apresentam estados de repouso e de atividade e essas condições são determinadas pela composição iônica no meio interno e externo e pela permeabilidade dos íons pela membrana celular Sabemos que no nosso organismo a concentração iônica é diferente entre os meios intracelular e extracelular Em condições de homeostase celular o líquido intracelular é rico em potássio K enquanto que o líquido extracelular é abundante em sódio Na e cloreto Cl O gradiente eletroquímico para cada íon vai influenciar no seu transporte através da membrana plasmática veja figura abaixo Você lembra o que é o gradiente eletroquímico de um íon Para recordar assista ao vídeo abaixo Estrutura de um neurônio típico 17032022 2113 Bioeletrogênese do nervo Neurotransmissão Sinapses e Fibras nervosas Junção Neuromuscular httpsceadgraduacaouvvbrconteudophpaulabioeletrogenesedonervoneurotransmissaosinapsesefibrasnervosasjuncaoneuromusculardcpfisiologiahumanatopico1 317 Voltemos agora para nossa célula neuronal Na ausência de estímulo o neurônio apresentase em estado de repouso ou seja não dispara potenciais de ação Em repouso o meio intracelular se caracteriza por maior concentração de íons potássio K do que íons sódio Na quando comparado ao meio externo Essa diferença de concentração iônica dentro e fora da célula é resultado da ação de uma proteína transmembrana de transporte ativo chamada bomba Na K ATPase Bomba Na K que realiza transporte ativo destes íons ou seja transporta Na e K contra seus gradientes Para realizar este transporte a bomba Na K utiliza a energia liberada da quebra do ATP Em aumentos de Na no citosol a bomba de Na K a cada hidrólise de ATP transporta para o meio extracelular três íons Na três cargas positivas e bombeia dois íons K duas cargas positivas para o meio interno A atividade desta bomba assegura que o gradiente de concentração de K seja maior dentro do neurônio e que o gradiente de concentração de Na seja maior fora A diferença de concentração iônica também leva à diferença de cargas elétricas entre os dois meios celulares A superfície interna da membrana no citosol apresenta predominantemente carga negativa em relação à face externa da membrana A essa diferença de carga elétrica denominamos de potencial de membrana em repouso ou potencial de repouso Composição iônica de uma célula típica e gradientes de concentração 17032022 2113 Bioeletrogênese do nervo Neurotransmissão Sinapses e Fibras nervosas Junção Neuromuscular httpsceadgraduacaouvvbrconteudophpaulabioeletrogenesedonervoneurotransmissaosinapsesefibrasnervosasjuncaoneuromusculardcpfisiologiahumanatopico1 417 Como vimos três cargas positivas são capturadas e bombeadas para fora da célula enquanto duas cargas positivas são conduzidas para o citosol o balanço dessa reação resulta em negatividade do meio intracelular em relação ao meio extracelular Portanto além de estabelecer o gradiente químico celular a ação da bomba Na K contribui para o estabelecimento da voltagem de membrana negativa para a célula gradiente elétrico Por que no potencial de repouso da membrana o meio intracelular é negativo e meio extracelular positivo Além da ação da bomba Na K se somarmos todas as cargas positivas e negativas do meio IC encontraremos uma maior quantidade de cargas negativas no interior de célula comparado com as cargas positivas principalmente de proteínas carregadas negativamente Elas são os principais responsáveis pelo meio IC ser negativo durante o repouso da membrana Veja a figura abaixo O que determina a negatividade do meio intracelular no potencial de repouso Agora que conhecemos a carga elétrica do íon e a diferença de concentração através da membrana podemos entender por que o interior da célula é negativo no potencial de repouso Proteínas com cargas negativas no meio intracelular que contribuem para manter o a carga negativa no meio IC 17032022 2113 Bioeletrogênese do nervo Neurotransmissão Sinapses e Fibras nervosas Junção Neuromuscular httpsceadgraduacaouvvbrconteudophpaulabioeletrogenesedonervoneurotransmissaosinapsesefibrasnervosasjuncaoneuromusculardcpfisiologiahumanatopico1 517 Aprendemos até aqui sobre a contribuição da atividade da Bomba Na K sobre o potencial de repouso Porém a permeabilidade seletiva dos canais de potássio é um fator chave do potencial de membrana em repouso e portanto da função neuronal Além do transporte ativo de Na e K que cria o gradiente de concentração destes íons através da membrana do neurônio outro fator determinante para que exista um potencial de membrana em repouso é o transporte passivo destes íons ou seja o transporte de Na e K a favor de seus gradientes e portanto sem gasto de energia Durante o repouso Na e K são transportados de forma passiva pelos canais vazantes um tipo de canal que não apresenta comportas e por isso permanecem sempre abertos permitindo o fluxo constante desses íons É importante destacar que a membrana do neurônio é aproximadamente cem vezes mais permeável ao K do que ao Na Isso faz com que o potencial de membrana em repouso do neurônio se aproxime do valor do potencial de equilíbrio para o K Mas você sabe o que é potencial de equilíbrio de um íon De forma bem simples existe um valor de voltagem através da membrana da célula em que o transporte de um íon seguindo seu gradiente de concentração é contrabalançado pelo transporte deste mesmo íon em sentido oposto seguindo o seu gradiente elétrico Vamos pensar no exemplo do K Como vimos o K é mais concentrado dentro da célula Então seguindo seu gradiente de concentração o K sai da célula Só que o K é um cátion ou seja tem carga positiva Sendo assim à medida que o K sai da célula seguindo seu gradiente de concentração ele retira da célula carga positiva deixando o meio intracelular cada vez mais negativo Chega um momento em que o K começa a ser eletricamente atraído de volta para dentro da célula Nesse momento deixamos de ter transporte efetivo de K pois o que sai de K da célula seguindo o gradiente de concentração é igual ao que entra de K seguindo o gradiente elétrico Veja vídeo 1 O valor de voltagem através da membrana em que não ocorre transporte efetivo de um íon é chamado de potencial de equilíbrio para o íon Se a membrana do neurônio fosse permeável apenas ao K o potencial de repouso do neurônio seria igual ao potencial de equilíbrio para o K Entretanto nós sabemos que a membrana do neurônio é permeável a diferentes íons que influenciam no valor do seu potencial de repouso Sendo assim o potencial de membrana do neurônio é de 70 milivolts mV Veja a tabela abaixo com os potenciais de equilíbrio dos principais íons que permeiam o neurônio Íon Potencial de equilíbrio K 75 mV Proteínas residentes no meio intracelular contribuem para o potencial de repouso negativo pois essas moléculas são negativamente carregadas 17032022 2113 Bioeletrogênese do nervo Neurotransmissão Sinapses e Fibras nervosas Junção Neuromuscular httpsceadgraduacaouvvbrconteudophpaulabioeletrogenesedonervoneurotransmissaosinapsesefibrasnervosasjuncaoneuromusculardcpfisiologiahumanatopico1 617 Íon Potencial de equilíbrio Na 55 mV Ca 145 mV Cl 66 mV Perceba como o potencial de equilíbrio do K 75 mV está próximo do potencial de membrana neuronal 70 mV enquanto o do Na 55 mV está bem distante Isto significa que no repouso a membrana é mais permeável ao K e seu potencial de equilíbrio quase se iguala ao da membrana do neurônio existe apenas uma diferença de 5 mV O potencial de ação é simplesmente uma breve reversão da condição de repouso e uma ínfima mudança da concentração iônica já é necessária para que ocorra o disparo de potenciais de ação Relembre o exemplo dado no início dessa introdução Foi necessário gerar potencial de ação para que a dor ocasionada pela queimadura fosse transformada rapidamente em impulso sensorial e reflexo motor Em apenas um instante cerca de um milésimo de segundo o potencial de ação foi desencadeado ou seja o interior da membrana se tornou positivamente carregado em relação ao exterior Vamos entender como a inversão de cargas entre os dois meios celulares acontece Primeiramente para melhorar seu entendimento acerca do conteúdo a seguir veja abaixo alguns conceitos básicos Veja as figuras abaixo como exemplo 2 Canais ligante dependentes funciona no modelo chavefechadura A fechadura é o canal e a chave pode ser um hormônio ou neurotransmissor que é uma molécula sinalizadora Canais voltagem dependentes permitem a passagem de íons quando há uma mudança no gradiente elétrico Canal iônico ativo Comportas abertas permitindo a livre passagem de íons Canal iônico fechado repouso Comportas fechadas Um sinal excitatório é capaz de abrir suas comportas Canal iônico inativo Comportas fechadas Um sinal excitatório não é capaz de abrir suas comportas 17032022 2113 Bioeletrogênese do nervo Neurotransmissão Sinapses e Fibras nervosas Junção Neuromuscular httpsceadgraduacaouvvbrconteudophpaulabioeletrogenesedonervoneurotransmissaosinapsesefibrasnervosasjuncaoneuromusculardcpfisiologiahumanatopico1 717 Fase de Despolarização entrada de Sódio canais voltagem dependentes abertos Potássio canais voltagem fechado Potássio permanece no interior da célula Entrada de carga positiva Deflagração do potencial de ação Canais iônicos ligantes dependentes Canais iônicos voltagem dependentes Potencial de ação neuronal 17032022 2113 Bioeletrogênese do nervo Neurotransmissão Sinapses e Fibras nervosas Junção Neuromuscular httpsceadgraduacaouvvbrconteudophpaulabioeletrogenesedonervoneurotransmissaosinapsesefibrasnervosasjuncaoneuromusculardcpfisiologiahumanatopico1 817 Fase de Repolarização saída de Potássio canais voltagem dependentes de potássio abertos Canais voltagens dependentes de sódio fechados Saída de carga positiva Limiar de ação voltagem da membrana necessária para deflagrar o PA Uma vez atingido esse valor cerca de 50 mV o PA ocorrerá obrigatoriamente Em contrapartida se não for atingido não haverá PA Hiperpolarização quando a voltagem da membrana fica abaixo do fica abaixo do potencial de equilíbrio menor que 70mV Causado pelo fechamento tardio dos canais de Potássio voltagem dependentes Quando o interior da membrana tem um potencial elétrico negativo há uma grande força eletroquímica nos íons Na sendo esse responsável pela inversão de cargas entre as membranas Em decorrência de um estímulo neuronal o potencial de ação começa quando o potencial de membrana sai de 70 mV e chega à fase Limiar cerca de 50 mV no qual centenas de canais de sódio dependentes de voltagem se abrem promovendo o influxo abrupto de Na e a despolarização da membrana fase de despolarização A rápida entrada de Na no citosol deflagra a despolarização explosiva Agora o meio interno está carregado mais positivamente com relação ao meio externo polaridade é invertida Como a permeabilidade relativa da membrana favorece grandemente o sódio o potencial de membrana alcança um valor próximo do E que é maior que 0 mV O comportamento de dois tipos de canais contribuem para a fase repolarização do potencial de ação A forte positividade do meio interno inativa os canais de Na dependentes de voltagem Além disso há uma grande força motriz nos íons K quando a membrana é fortemente despolarizada Ou seja como o íon K está mais concentrado dentro e o meio está fortemente positivo canais de K dependente de voltagem se abrem ocorrendo a saída de K da célula O potencial de membrana tornase negativo novamente denominamos essa fase de repolarização O potencial de membrana retorna à fase de repouso 70 mV porém os canais de K dependentes de voltagem apresentam um fechamento tardio causando uma hiperpolarização em relação ao potencial da membrana em repouso até que esses canais se fechem novamente Como as concentrações dos íons retornam aos valores basais Você se lembra do papel da bomba de Na K Sua atividade irá garantir o reequilíbrio dos íons que foram trocados entre a membrana Ela vai jogar todo o Na que entrou para fora da célula e o K que saiu para dentro dela novamente restabelecendo as concentrações ideais no repouso Para responder à pergunta acima devemos compreender o que é um período refratário absoluto e relativo no potencial de ação Para entendermos o que são períodos refratários precisamos entender quais são as configurações que o canal de sódio voltagem dependente pode apresentar Veja figura abaixo Na Quando um novo potencial de ação pode ser iniciado e deflagrado novamente ao longo do axônio 17032022 2113 Bioeletrogênese do nervo Neurotransmissão Sinapses e Fibras nervosas Junção Neuromuscular httpsceadgraduacaouvvbrconteudophpaulabioeletrogenesedonervoneurotransmissaosinapsesefibrasnervosasjuncaoneuromusculardcpfisiologiahumanatopico1 917 Repouso ativável o canal de sódio está fechado mas quando a voltagem atingir o limiar em torno de 50mV ele se abrirá Estado ativo o canal de sódio está aberto Período em que ocorre o influxo do íon e a célula está despolarizando Estado inativo os canais estão com a comporta interna fechada Nenhum estimulo nesse momento é capaz de abrila Quando todas os canais estão nessa configuração a célula está no período refratário absoluto No período refratário absoluto a célula não consegue iniciar um novo potencial de ação pois os canais de Na estão inativados devido ao fato de a membrana estar fortemente despolarizada Eles não podem ser ativados novamente e outro potencial de ação não pode ser gerado até que o potencial de membrana seja suficientemente negativo para abrilos novamente quando o canal retornará para seu estado repouso ativável No período refratário relativo o potencial de membrana permanece hiperpolarizado e por isso mais abertura de canais e corrente despolarizante é necessária do que numa situação de repouso para trazer o potencial de membrana ao limiar Qual a importância fisiológica dos períodos refratários Evitar que um novo potencial de ação seja gerado antes que a célula retorne ao repouso Isso evita por exemplo hiperatividade neuronal que pode trazer muitos prejuízos para uma pessoa e em muitos casos poderá ser fatal Três estados dos canais de sódio voltagem dependentes O potencial de ação é considerado uma resposta do tipo tudo ou nada Uma vez que um estímulo é iniciado é impossível impedilo de acontecer 2 Neurotransmissão sinapses e fibras 17032022 2113 Bioeletrogênese do nervo Neurotransmissão Sinapses e Fibras nervosas Junção Neuromuscular httpsceadgraduacaouvvbrconteudophpaulabioeletrogenesedonervoneurotransmissaosinapsesefibrasnervosasjuncaoneuromusculardcpfisiologiahumanatopico1 1017 nervosas Aprendemos acima como o potencial de ação é gerado na célula nervosa Ou seja relembrando nosso exemplo como a dor pela queimadura foi transformada em sinal elétrico Agora vamos compreender como a informação elétrica caminha dentro do nosso sistema nervoso O impulso nervoso ou seja a informação contida no neurônio não irá se restringir a apenas esse neurônio mas será transmitida de um neurônio para outro neurônio ou de um neurônio para um órgão efetor músculo ou glândula A região de comunicação onde os neurônios transmitem sinais para outros neurônios ou células é chamada de sinapse Ao processo de transmissão de sinais denominamos de transmissão sináptica Abordaremos agora sobre a transmissão de impulso nervoso entre neurônios A informação pode ser transmitida eletricamente sinapse elétrica ou quimicamente sinapse química As sinapses elétricas são menos abundantes no nosso organismo A transmissão elétrica entre neurônios é mediada por junções comunicantes junções gap que permitem que os neurônios estejam muito próximos cerca de dois nanômetros A membrana de cada neurônio apresenta canais os conéxons que são formados por seis proteínas chamadas conexinas As junções gap permitem a comunicação do meio intracelular de cada neurônio pela união dos conéxons de cada célula O potencial de ação deflagrado na célula présináptica passa pelas junções comunicantes levando a uma despolarização e portanto um potencial de ação na célula póssináptica O caminho do impulso elétrico e de pequenas moléculas ex íons Ca AMP cíclico é bidirecional e de velocidade rápida em relação às sinapses químicas A maior parte da sinalização entre neurônios e todas as sinalizações conhecidas de neurônio com placa motora e glândula dependem de sinapses químicas O impulso nervoso é passado pelo neurônio présináptico que está localizado antes da sinapse e recebido pelo neurônio póssináptico situado após a sinapse As terminações axonais do neurônio présináptico são chamadas de botões terminais Veja na figura abaixo o exemplo dos dois tipos de sinapse As sinapses químicas podem ser classificadas quanto à região do neurônio póssináptico que irá fazer comunicação com a terminação présináptica Sinapses Regiões Axodendrítica Axônio e dendrito Axossomática Axônio e Corpo celular 2 Sinapses química e elétrica 17032022 2113 Bioeletrogênese do nervo Neurotransmissão Sinapses e Fibras nervosas Junção Neuromuscular httpsceadgraduacaouvvbrconteudophpaulabioeletrogenesedonervoneurotransmissaosinapsesefibrasnervosasjuncaoneuromusculardcpfisiologiahumanatopico1 1117 Sinapses Regiões Axoaxônica Axônio e Axônio Dendrodendrítica Dendrito e Dendrito Na sinapse química os neurônios se aproximam um do outro mas não entram diretamente em contato a região entre o neurônio présináptico e póssináptico é denominada de fenda sináptica O tamanho da fenda sináptica é de 10 a 20 nanômetros cerca de dez vezes maior que as junções comunicantes e ela é preenchida por líquido extracelular com proteínas fibrosas mantenedoras de adesão entre as membranas dos dois neurônios As sinapses químicas são sempre unidirecionais ou seja fluem do neurônio présináptico para o neurônio póssináptico Veja na figura tipo de Sinapses A sinapse química acontece através da ação de substâncias químicas os neurotransmissores Os neurotransmissores são sintetizados no citosol dos terminais axônicos do neurônio présináptico e armazenados em pequenas organelas esféricas delimitadas por membrana as vesículas sinápticas Na membrana do terminal présináptico existem os sítios de liberação de neurotransmissores região chamada zona ativa No terminal póssináptico uma camada espessa proteica é chamada densidade póssináptica que contém receptores de neurotransmissores que convertem os sinais químicos em resposta póssináptica Tipos de conexões sinápticas químicas Já que não há contato entre um neurônio e outro como a transmissão de sinais é realizada Sinapse química 17032022 2113 Bioeletrogênese do nervo Neurotransmissão Sinapses e Fibras nervosas Junção Neuromuscular httpsceadgraduacaouvvbrconteudophpaulabioeletrogenesedonervoneurotransmissaosinapsesefibrasnervosasjuncaoneuromusculardcpfisiologiahumanatopico1 1217 Como a produção de neurotransmissores no terminal présináptico acontece Como os neurotransmissores são liberados na fenda sináptica A maioria dos neurotransmissores são aminoácidos ex glutamato GABA e aminas ex acetilcolina dopamina moléculas pequenas que são armazenadas em vesículas e liberadas na fenda sináptica Os peptídeos também atuam como neurotransmissores por serem maiores são armazenados em grânulos secretores Cada neurônio geralmente produz apenas um tipo de neurotransmissor Existem várias vias de produção dos neurotransmissores Por serem abundantes por todo corpo os aminoácidos são simplesmente captados e armazenados nas vesículas Por outro lado as aminas são produzidas apenas pelos neurônios que as liberam através da ação de enzimas sobre seus precursores no terminal axônico Os neuropeptídeos serão sintetizados no corpo celular pelo retículo endoplasmático liso e transportados para a terminação présináptica para serem armazenados em vesículas Quando o potencial de ação chega ao botão terminal canais de Cálcio Ca dependentes de voltagem nas zonas ativas se abrem causando o influxo de Ca no citosol da terminação pré sináptica O aumento de íons Ca intracelular estimula o deslocamento das vesículas do citosol até a membrana présinaptica Os íons Ca também se ligam às proteínas de ancoragem que conectam a vesícula sináptica com a membrana plasmática proteínas de ancoragem Na membrana plasmática essas vesículas se fundem e ocorre a liberação dos neurotransmissores na fenda sináptica pelo processo de exocitose As vesículas sinápticas são recicladas localmente após a fusão com a membrana plasmática Transportadores Ca ATPases transportam os íons Ca rapidamente para fora da célula preparando o terminal para responder novamente a um potencial de ação Os grânulos secretores que armazenam neuropeptídeos não se fundem à membrana pré sináptica mas são liberados por completo na fenda sináptica Veja na figura abaixo a representação da fusão da vesícula e o papel do íon cálcio nesse processo Princípios da Neurotransmissão 1 Síntese e empacotamento de neurotransmissores 2 Liberação do neurotransmissor na fenda sináptica em resposta a um potencial de ação présináptico 3 Indução de uma resposta pelo neurotransmissor no neurônio póssináptico 4 Remoção do neurotransmissor da fenda sináptica 2 2 2 2 2 2 17032022 2113 Bioeletrogênese do nervo Neurotransmissão Sinapses e Fibras nervosas Junção Neuromuscular httpsceadgraduacaouvvbrconteudophpaulabioeletrogenesedonervoneurotransmissaosinapsesefibrasnervosasjuncaoneuromusculardcpfisiologiahumanatopico1 1317 Uma vez na fenda sináptica os neurotransmissores se ligam a receptores específicos localizados na membrana do neurônio póssináptico causando uma mudança em sua permeabilidade aos íons Existem dois tipos de receptores canais iônicos ativados por neurotransmissores ionotrópicos e os acoplados a proteína G metabotrópicos A resposta gerada pela ligação ao receptor dependerá se a ação do neurotransmissor tende a promover ou inibir a geração de um potencial de ação na célula póssináptica Os receptores ionotrópicos são canais iônicos que mudam sua conformação e se abrem após a ligação do neurotransmissor Se os canais são permeáveis ao Na o efeito resultante será a despolarização do neurônio póssináptico desencadeando um novo potencial de ação chamado de potencial excitatório póssináptico PEPS Quanto mais neurotransmissor liberado e mais receptores na membrana póssináptica maior será a geração de potenciais excitatórios Os principais neurotransmissores excitatórios são a serotonina e glutamato Por outro lado se a ligação do neurotransmissor ao receptor gera abertura de canais de íons K e Cl há hiperpolarização do neurônio póssináptico e inibição da sua ação Os neurotransmissores inibitórios geram potencial inibitório póssináptico PIPS São exemplos de neurotransmissores inibitórios GABA e glicina A acetilcolina é um neurotransmissor que pode provocar resposta inibitória ou excitatória veremos mais adiante Receptores metabotrópicos são mais lentos na geração da resposta mas essa é mais duradoura O neurotransmissor ao se ligar a esses receptores ativa a proteína G que desacopla e liga sua subunidade a um canal iônico causando a sua abertura por um tempo prolongado Além disso segundos mensageiros podem ativar enzimas que regulam canais iônicos Após liberação do neurotransmissor ele deve ser removido da fenda sináptica para cessar a estimulação no neurônio póssináptico Uma das formas de retirada do neurotransmissor da fenda sináptica é a recaptação por receptores localizados na fenda présináptica chamados de autorreceptores ou receptores de recaptação Ao serem recaptados podem ser degradados ou armazenados novamente nas vesículas sinápticas Alguns neurotransmissores podem ser degradados enzimaticamente na fenda sináptica como a acetilcolina que é hidrolisada pela acetilcolinesterase Veja no esquema abaixo um resumo de sinapse química excitatória utilizando a sinapse da junção neuromuscular como exemplo Sequência de Eventos da figura acima Propagação do PA Abertura dos canais de cálcio Função do íon Cálcio na sinapse química Neurotransmissor acetilcolina na junção neuromuscular 17032022 2113 Bioeletrogênese do nervo Neurotransmissão Sinapses e Fibras nervosas Junção Neuromuscular httpsceadgraduacaouvvbrconteudophpaulabioeletrogenesedonervoneurotransmissaosinapsesefibrasnervosasjuncaoneuromusculardcpfisiologiahumanatopico1 1417 Influxo de cálcio Fusão das vesículas e liberação da acetilcolina Ligação ACh receptores nicotínicos Abertura dos canais iônicos Influxo de Sódio Efluxo de Potássio Atinge o Potencial da Placa motora 0 mV Degradação da acetilcolina em colina acetato pela acetilcolinesterase Terapias como fármacos antidepressivos apresentam como mecanismo de ação a inibição da captação de neurotransmissores na fenda sináptica ou seja o período de resposta póssináptica dessas substâncias será prolongado Na condução do impulso nervoso o potencial de ação ocorre sucessivamente após a corrente de despolarização que se propaga pelo axônio Veja no vídeo abaixo como isso acontece Nos axônios não mielinizados o potencial de ação viaja continuamente ao longo da fibra Já o processo de condução do potencial de ação nos axônios mielinizados é chamado de propagação saltatória Vamos entender esse processo A bainha de mielina é formada pela membrana plasmática de células neuronais especializadas as células gliais oligodendroglias do sistema nervoso central e as células de Schwann no sistema nervoso periférico As células de Schwann envolvem de forma espiral as fibras nervosas motoras e sensoriais de maior calibre Lembrando os axônios de maior calibre atingem mais rapidamente o limiar para despolarização de geração do potencial pois a quantidade de influxo de íons Na é maior do que em axônios mais finos Entre espaços sucessivos periódicos de células de Schwann há Saiba mais sobre os mecanismos de ação de fármacos antidepressivos lendo o artigo científico intitulado Psicofarmacologia de antidepressivos publicado na Revista Brasileira de Psiquiatria em 1999 disponível neste link Um potencial de ação iniciado em uma extremidade de um axônio se propaga apenas em uma direção Isso ocorre porque a região anterior da membrana é refratária devido à inativação dos canais de sódio 17032022 2113 Bioeletrogênese do nervo Neurotransmissão Sinapses e Fibras nervosas Junção Neuromuscular httpsceadgraduacaouvvbrconteudophpaulabioeletrogenesedonervoneurotransmissaosinapsesefibrasnervosasjuncaoneuromusculardcpfisiologiahumanatopico1 1517 um espaço sem mielinização Essa região é denominada de nós de Ranvier a qual apresenta alta concentração de canais de Na dependentes de voltagem disparando potenciais de ação Portanto a despolarização da membrana e deflagração do potencial de ação só ocorrerá nos nós de Ranvier Agora imagine um fio elétrico conduz eletricidade ele é protegido por uma capa que fornece isolamento elétrico não permitindo que a eletricidade passe para fora do fio condutor Levamos esse princípio para a fibra axonal que conduz potenciais elétricos a membrana de mielina atua como um isolante elétrico A mielina é rica em lipídios e pode portanto promover alta resistência transversal e baixa capacitância elétrica ao longo dos segmentos internodais Quando é deflagrado o potencial de ação no nó o circuito local gerado não pode fluir através da bainha de alta resistência e portanto atravessa e despolariza a membrana no próximo nó de Ranvier O potencial de ação salta de um nó para outro gerando a condução saltatória A baixa capacitância da bainha reduz a energia necessária para despolarizar a membrana entre os nós Além disso a presença da bainha poupa a atividade metabólica e gasto de energia das fibras nervosas pois apenas os nós de Ranvier são excitados durante a condução tornando o fluxo de Na no neurônio muito menor do que nas fibras não mielinizadas Portanto os fatores abordados acima são determinantes para que nas fibras nervosas calibrosas e mielinizadas a velocidade de condução de potencial elétrico seja mais rápida em relação aos axônios de espessura mais delgada e que não apresentam bainha de mielina Como vimos nas classificações das sinapses em várias regiões do neurônio podem ocorrer estímulos para gerar potencial de ação sinapses axodendríticas axosomáticas entre outras e diversas sinapses estão acontecendo no neurônio ao mesmo tempo Os estímulos que o neurônio recebe podem ser tanto de natureza excitatória ou inibitória Denominamos de somação o resultado de todos os estímulos que o neurônio está recebendo Se a soma desses estímulos consegue atingir o limiar há o disparo de potencial de ação se não atingirem o limiar o potencial de ação não é Bainha de mielina e condução saltatória do potencial de ação Fatores determinantes da velocidade de condução do potencial de ação 1 Diâmetro da fibra axonal 2 Resistência da membrana axonal 3 Presença de bainha de mielina 4 Quantidades de canais dependentes de voltagem 5 Distância da propagação da corrente elétrica ao longo do axônio 17032022 2113 Bioeletrogênese do nervo Neurotransmissão Sinapses e Fibras nervosas Junção Neuromuscular httpsceadgraduacaouvvbrconteudophpaulabioeletrogenesedonervoneurotransmissaosinapsesefibrasnervosasjuncaoneuromusculardcpfisiologiahumanatopico1 1617 deflagrado Somação temporal ocorre quando a uma mesma sinapse dispara diversas vezes e em sequência PEPS a soma desses estímulos pode chegar ao limiar de disparo do potencial de ação Entretanto a somação espacial ocorre quando sinapses diferentes excitatórias e inibitórias se somam Se a soma de PEPS e PIPS atingir o limiar ocorre disparo do potencial de ação 3 Conclusão Como vimos neste módulo as informações que o nosso organismo recebe caminham por nossas células por uma rede uma de células neuronais os neurônios A atividade do neurônio transmitindo a informação elétrica é intimamente relacionada com a composição e movimentação de íons dentro e fora da célula neuronal A constituição iônica celular é regulada passivamente por difusão de íons por canais na membrana ou ativamente através de proteínas de transporte ativo como a Bomba de Na K ATPase Aprendemos também que as sinapses são regiões de comunicação entre neurônios ou neurônios e sua célulaalvo As sinapses elétricas são mais simples e permitem a transição bidirecional da informação através de junções comunicantes Já as sinapses químicas são mais abundantes e complexas Neurotransmissores aos se ligarem aos seus receptores geram potencial de ação e resposta póssináptica excitatória ou inibitória Compreendemos porque a velocidade de condução de potencial de ação é mais rápida em os axônios mais calibrosos e com bainha de mielina Por fim vimos um tipo de sinapse química especial a junção neuuromuscular Para que o nosso músculo contraia ele precisa receber estímulo de um neurônio o neurônio motor O neurônio motor vai liberar acetilcolina na fenda sináptica da junção neuromuscular O músculo se contrai quando a acetilcolina se liga aos receptores nicotínicos presentes na placa motora estimulando influxo de Na e deflagração do potencial de ação excitatório 4 Referências COSTANZO L S Fisiologia 3 ed Rio de Janeiro Elsevier 2007 GUYTON A C HALL J E Tratado de fisiologia médica 11 ed Rio de Janeiro Elsevier 2006 KOEPPEN B M STANTON B A Berne Levi Fisiologia 6 ed Rio de Janeiro Elsevier 2009 MORENO R A et al Psicofarmacologia de antidepressivos Rev Bras Psiquiatr 1999 vol21 s1 maio Youtube 2015 fevereiro 13 The neuronal membrane Ion flow and the concentration gradient 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