aula 04 - sinapse e transmissao sinaptica
Post on 31-Dec-2016
236 Views
Preview:
TRANSCRIPT
1
SINAPSE E TRANSMISSÃO SINÁPTICA
Prof. João M. Bernardes
• Uma vez que o sistema nervoso é composto por células distintas, torna-se necessário que os neurônios estejam conectados de alguma forma, a fim de que as informações possam ser transmitidas de uma célula a outra;
• Este local de conexão entre os neurônios é denominado sinapse;
• A transmissão de informações entre os neurônios, por sua vez, é chamada de transmissão sináptica;
• Em um pequeno número de casos a transmissão sináptica é caracterizada pela simples passagem do PA de um neurônio para outro;
2
• Já, na maioria dos casos, a transmissão sináptica consiste em uma dupla conversão de códigos:– A informação produzida pelo neurônio é veiculada
eletricamente (PA) até os terminais axônicos, onde é convertida e veiculada quimicamente para o neurônio conectado;
– A seguir, essa informação química é captada pelo segundo neurônio e volta a ser veiculada eletricamente (PA).
SINAPSE
Tipos de sinapses
• Existem dois tipos diferentes de sinapses:
– Sinapses elétricas;
– Sinapses químicas.
3
Sinapses elétricas
• A sinapse elétrica, mais conhecida como junção comunicante, é uma região de aproximação entre duas células, onde as membranas ficam separadas por um espaço muito pequeno (3nm = 3 x10-9m);
• A membrana dessa região possui canais iônicos especiais (conexons), os quais se acoplam e permitem o livre movimento de ións entre as células;
• Assim, quando uma das células produz um PA, a corrente iônica passa diretamente pelas junções comunicantes, para outra célula, provocando nesta um PA;
• Uma vez que, não há intermediários químicos, a transmissão, nas sinapses elétricas, é ultra-rápida;
4
• Apesar de sua velocidade, a transmissão de informações pelas junções comunicantes, não possibilita o processamento de informações, uma vez que os PA são todos transmitidos sem alterações;
• Assim sendo, as junções comunicantes são comuns nos animais invertebrados, cujos comportamentos são simples e estereotipados;
• No sistema nervoso dos seres humanos, por sua vez, as junções comunicantes são encontradas especialmente em neurônios imaturos, sendo úteis, particularmente, durante o desenvolvimento do sistema nervoso;
• Estruturas semelhantes as junções comunicantes são encontradas no coração, fígado e pele.
Sinapses químicas
• A sinapse química é caracterizada por um espaço entre membranas bastante maior que o das junções comunicantes (20 a 50nm), conhecido como fenda sináptica;
• A fenda sináptica é margeada por dois elementos:
– Pré-sináptico: terminal axônico;
– Pós-sináptico: dendritos/corpos celulares;
5
• Terminais pré-sinápticos
– A principal característica dos terminais pré-sinápticos é a presença das vesículas sinápticas, os quais encontram-se próximas à membrana celulare possuem em seu interior substâncias químicas, denominadas, de forma genérica, transmissor sináptico.
• Transmissão sináptica nas sinapses químicas
– O PA é conduzido pelo axônio;
– No terminal pré-sináptico o PA causa a liberação dos transmissores sinápticos na fenda sináptica (conversão da informação elétrica em química);
– Um vez na fenda sináptica, o transmissor sináptico difunde-se até a membrana pós-sináptica;
6
– A ação do transmissor sináptico altera o potencial de membrana da segunda célula (reconversão de
informação química para elétrica), fenômeno conhecido como potencial pós-sináptico (PPS).
7
• Essa dupla conversão de informação (elétrico para
químico e vice-versa), permite que ocorra a modulação da transmissão sináptica, ou seja, a modificação do conteúdo de informação veiculado pelo primeiro neurônio;
• Essa capacidade de modular (alterar) a informação transmitida entre as células nervosas é o grande passo adaptativo possibilitado pelas sinapses químicas;
• Uma vez que, nas sinapses entre neurônios, na maioria das vezes, o que se quer é aumentar, diminuir ou até bloquear a atividade do neurônio pós-sináptico.
• Tipos de sinapses químicas
• As sinapses químicas podem ser divididas de acordo com sua função ou de acordo com sua morfologia.
8
• Quanto à função, as sinapses químicas podem ser divididas em:– Excitatórias: a transmissão sináptica resulta na
redução do PR do segundo neurônio (PPS
despolarizante), o que facilita a ocorrência de um PA.
– Inibitórias: a transmissão sináptica resulta no aumento do PR do segundo neurônio (PPS
hiperpolarizante), o que dificulta a ocorrência de um PA.
• Já, quanto à morfologia, as sinapses químicas podem ser divididas em:
– Assimétricas: apresentam diferença de espessura entre as membranas pós e pré-sináptica.
– Simétricas: as duas membranas apresentam igual espessura.
�As sinapses assimétricas são funcionalmente excitatórias, e as sinapses simétricas são inibitórias.
TRANSMISSÃO SINÁPTICA
9
• A transmissão sináptica envolve a conversão do impulso nervoso, de natureza elétrica, em uma mensagem química, carreada pelos transmissores sinápticos, e depois novamente em impulsos elétricos já na célula pós-sináptica.
• Os eventos que ocasionam a transmissão sináptica podem ser resumidos da seguinte forma:
– Síntese, transporte e armazenamento do transmissor sináptico;
– Deflagração e controle da liberação do transmissor sináptico na fenda sináptica;
– Difusão e reconhecimento do transmissor sináptico pelo receptor pós-sináptico;
– Deflagração do PPS;
– Desativação do transmissor sináptico.
10
Transmissores sinápticos
• Os transmissores sinápticos podem ser divididos em dois grupos:
– Neurotransmissores;
– Neuromoduladores.
Neurotransmissores
• Atuam diretamente sobre a membrana pós-sináptica, produzindo nela um potencial pós-sináptico (excitatório ou inibitório);
• Em geral, apresentam ação rápida;
• São produzidos no citosol dos terminais pré-sinápticos e, em seguida, absorvidos pelas vesículas sinápticas;
• Cada neurônio libera apenas um tipo de neurotransmissor.
11
Neuromoduladores
• Atuam através da alteração metabólica da célula pós-sináptica;
• Em geral, apresentam ação lenta;
• São produzidas no retículo endoplasmático rugoso do corpo celular do neurônio, sendo armazenados em estruturas chamadas grânulos secretores no aparelho de Golgi e, em seguida, transportados para o terminal pré-sináptico;
• Cada neurônio pode liberar um ou mais neuromoduladores.
Liberação dos transmissores sinápticos
• Os PAs despolarizam a membrana do terminal pré-sináptico;
• A membrana do terminal pré-sináptico, contém grande número de canais voltagem-dependente de cálcio;
• A despolarização da membrana provoca a abertura destes canais, ocorrendo, assim, influxo de íons cálcio no interior do terminal;
12
• O aumento da concentração intracelular de cálcio faz com que as membranas das vesículas sinápticas se fundam com a face interna da membrana do terminal sináptico (exocitose), em áreas denominadas zonas ativas, as quais facilitam essa fusão;
• Liberação do neurotransmissor na fenda sináptica;
13
• Os grânulos secretores dos neuromoduladores, não se fundem nas zonas ativas;
• Portanto, é necessário uma maior número de PAs para elevar suficientemente os níveis de cálcio para que ocorra a exocitose dos grânulos e, consequentemente, a liberação dos neuromoduladores na fenda sináptica;
�O número de vesículas e grânulos liberados na fenda sináptica dependerá do número de PAs que chegarão ao terminal pré-sináptico.
• A membrana das vesículas e grânulos incorporadas à membrana plasmática dos terminais é devolvida ao citoplasma (endocitose), permitindo a reutilização destas estruturas.
• O que acontece em períodos de grande atividade do terminal sináptico?
– Esgotamento das vesículas sinápticas. Solução: utilização de vesículas “reservas”;
– Esgotamento das “vesículas reservas”. Solução: terminal entra em fadiga e a transmissão é diminuída ou interrompida, até que sejam recompostas as reservas dos neurotransmissores e suas vesículas.
14
• Após sua liberação na fenda sináptica, os transmissores sinápticos se conectam com os receptores pós-sinápticos;
• Os receptores são proteínas, embutidas na membrana pós-sináptica, capazes de se ligar quimicamente com um neurotransmissor ou um neromodulador específico;
Receptores pós-sinápticos e deflagração do PPS
• A reação química entre o transmissor e o seu receptor é que provoca o PPS;
• Existem duas classes de receptores sinápticos:
– Ionotrópicos;
– Metabotrópicos.
Receptores ionotrópicos
• São canais iônicos ligando-dependentes;
• Quando o transmissor sináptico se liga ao receptor ionotrófico, esse, através de uma reação química, muda de conformaçãotridimensional, abrindo o canal e permitindo a passagem de íons através da membrana;
15
• Se o receptor permitir a entrada de sódio, ele é chamado de excitatório ou despolarizante;
• Uma vez que aproxima o potencial da membrana pós-sináptica do limiar para o desencadeamento de um PA;
• O PA correspondente é denominado potencial pós-sináptico excitatório (PPSE);
• Se o receptor permitir a entrada de cloreto e/ou a saída de potássio, ele é chamado de inibitório ou hiperpolarizante;
• Uma vez que afasta o potencial da membrana pós-sináptica do limiar para o disparo de um PA;
• O potencial hiperpolarizante é denominado potencial pós-sináptico inibitório (PPSI).
Receptores metabotrópicos
• Não são canais iônicos;
• Esses receptores promovem uma cascata de reações químicas intracelulares, através das quais as informações são transmitidas;
• Na maioria dos casos as reações intracelulares são iniciadas por uma molécula ligada ao receptor pela face interna da membrana celular, chamada proteína G;
16
• Quando ativada, a proteína G aciona uma outra proteína, chamada efetuadora;
• No caso dos neurotransmissores, a proteína efetuadora, acionada pela proteína G, é frequentemente um canal iônico, o qual se abre e ocasiona um PPS (excitatório ou inibitório);
• Já, no caso dos neuromoduladores, a proteína G não atua sobre um canal iônico, mas sobre uma enzima que se encontra na membrana pós-sináptica;
• Esta enzima, quando ativada, produz um mensageiro químico intermediário, chamado, segundo mensageiro;
17
• O segundo mensageiro pode atuar de duas formas:
– Ativar uma cascata enzimática, envolvendo várias etapas, até se expressar como um PPS (excitatório ou inibitório);
18
– Ativar uma cascata enzimática que produza alterações metabólicas intracelulares que nem cheguem a produzir PPS, mas produzam alterações no desempenho funcional do neurônio, como, por exemplo, através da produção de mais receptores para a membrana pós-sináptica.
• Qual a vantagem em usar segundos mensageiros?
– Ativação de um maior número de canais iônicos;
– Capacidade de alterar
o metabolismo celular.
• Velocidade dos diferentes receptores:
– Ionotrópicos: menos de 1 milisegundo;
– Metabotrópicos sem segundo mensageiro: até 100 milisegudos;
– Metabotrópicos com segundo mensageiro: 1 segundo ou mais.
19
Desativação dos transmissores sinápticos
• A desativação dos transmissores sinápticos, ou seja, a interrupção da transmissão sináptica, ocorre por dois meios:
– Recaptação do transmissor;
– Degradação enzimática do transmissor.
INTEGRAÇÃO SINÁPTICA
• Uma sinapse isolada é uma situação praticamente inexistente no sistema nervoso, principalmente nos seres humanos (no ser humano
cada neurônio recebe em média 10 mil [!] sinapses);
• Assim sendo, o neurônio deve reunir e associar as diferentes informações vindas de cada sinapse, para, só então, elaborar uma resposta, fenômeno denominado integração sináptica;
20
• A integração sináptica depende de 4 fatores:
– O tipo de estímulo: excitatório ou inibitório;
– A frequência de cada tipo de estímulo (somação temporal);
– O local em que cada tipo de estímulo ocorre (topografia sináptica);
– A quantidade de sinapses existentes nos locais em que cada tipo de estímulo ocorre (somação espacial).
21
BIBLIOGRAFIA
• GUYTON, A. C. Fisiologia humana. 6 ed. Rio de Janeiro: Guanabara Koogan, 1988.
• GUYTON, A. C. Neurociência básica: anatomia e fisiologia. 2 ed. Rio de Janeiro: Guanabara Koogan, 1993.
• LENT, R. Cem bilhões de neurônios: conceitos fundamentais de neurociência. São Paulo: Atheneu, 2001.
top related