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TRANSMISSÃO SINÁPTICA E CONTRAÇÃO MUSCULAR Fisiologia Especializada Rodrigo Campos Cardoso – PPG Neurociências PAE – Programa de Aperfeiçoamento do Ensino

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TRANSMISSÃO SINÁPTICA E CONTRAÇÃO MUSCULAR

Fisiologia Especializada

Rodrigo Campos Cardoso – PPG Neurociências

PAE – Programa de Aperfeiçoamento do Ensino

Como os neurônios transmitem a informação?

O potencial de ação é a transmissão da informação através do axônio de um neurônio

PAPA“TUDO OU NADA”

UNIDIRECIONAL

Só ocorre ao se atingir o limiar

Período refratário

Como os neurônios transmitem a informação?

FLUXO IÔNICO

Como os neurônios transmitem a informação?

Problema biológico!!

A informação deverá ser transmitida através de vários neurônios, chegando ao órgão efetor.

Como se dá essa transmissão através de neurônios??

SINAPSES

O que são SINAPSES?

Contato funcional entre dois neurônios*

As sinapses são as zonas de contato entre neurônios com outros neurônios, células musculares e glândulas. As

sinapses são compostas pela membrana pré-sináptica, fenda sináptica e membrana pós-sináptica. Os contatos sinápticos

podem ser axo-axônico, axo-dendrítico, axo-somático; neuromuscular ou neuroefetor.

Elétricas Químicas

O que são SINAPSES?

Membrana Pré-sináptica

Membrana Pós-sináptica

Fendasináptica

SINAPSES ELÉTRICAS

• Espaço da fenda sináptica de cerca de 20nm

• Membranas conectadas por uma especialização gap junctions

• Permitem um fluxo passivo de corrente elétrica

• Transmissão bidirecional

• Extremamente rápidas

• Permitem a sincronização de uma população de neurônios

• Neurônios do tronco encefálico regulam a respiração através de sinapses rítmicas

• Secreção de hormônios em pulso

SINAPSES QUÍMICAS• Espaço da fenda sináptica de cerca de

40nm

• A transmissão ocorre através de mediadores químicos, os neurotransmissores, presentes em vesículas

• Existem receptores específicos na membrana pós-sináptica

• Mais lentas que as elétricas

• Neurotransmissores são degradados, recaptados ou extravasam da fenda

SINAPSES QUÍMICAS

Transforma a comunicação elétrica em comunicação QUÍMICA!!!

SINAPSES QUÍMICASA TRANSMISSÃO NAS SINAPSES QUÍMICAS É BASEADA NUMA ELABORADA SEQUENCIA DE EVENTOS:

• Neurotransmissor sintetizado e armazenado em vesículas

• Chegada de PA no terminal pré-sináptico

• A despolarização causa abertura e canais de Ca2+

• O influxo de Ca2+ leva à fusão das vesículas carregadas com neurotransmissores

• O neurotransmissor é liberado por exocitose na fenda sináptica

• O neurotransmissor se liga ao receptor pós-sináptico

• A ligação do neurotransmissor no receptor leva a abertura ou fechamento de canais iônicos pós-sinápticos

• A corrente iônica gera potenciais excitatórios ou inibitórios, mudando a excitabilidade da célula

• Neurotransmissores são degradados, recaptados ou extravasam da fenda

https://neuroscience5e.sinauer.com/animations05.01.html

OS NEUROTRANSMISSORES

EXISTEM ESSENCIALMENTE DOIS GRUPOS DE NEUROTRANSMISSORES:

• Neurotransmissores neuropeptídios

• Grandes moléculas transmissoras compostas de 3 a 36 aminoácidos

• Neurotransmissores pequenas moléculas

• Neurotransmissores que são aminoácidos ou derivados destes

• Existe a categoria das aminas biogênicas • (dopamina, serotonina, (nor)adrenalina e histamina)

RECEPTORES DE NEUROTRANSMISSORES

EXISTEM ESSENCIALMENTE DOIS GRUPOS DE RECEPTORES DE NEUROTRANSMISSORES:

• Receptores Ionotrópicos

• Estes receptores são canais iônicos propriamente ditos, ou seja, com a ligação do neurotransmissor, há a abertura do canal de íons

• Receptores metabotrópicos

• Estes receptores estão acoplados a proteína G, portanto, geram respostas celulares mediadas por segundos-mensageiros

RECEPTORES DE NEUROTRANSMISSORES

https://neuroscience5e.sinauer.com/animations05.03.html

POTENCIAIS PÓS-SINÁPTICOS

O POTENCIAL PÓS-SINÁPTICO é igual ao POTENCIAL DE AÇÃO?

Os POTENCIAIS PÓS-SINÁPTICOS podem causar quais efeitos elétricos na membrana do neurônio?

O que são POTENCIAIS PÓS-SINÁPTICOS??

POTENCIAIS PÓS-SINÁPTICOSSão os potenciais gerados na membrana pós-sináptica, e

podem ser excitatórios ou inibitórios

• PEPS Potencial excitatório pós-sináptico

• Potencial que aumenta a chance de ocorrer um potencial de ação

• Aproxima o potencial da membrana ao limiar de excitação

• PIPS Potencial inibitório pós-sináptico

• Potencial que diminui a chance de ocorrer um potencial de ação

• Afasta o potencial da membrana do limiar de excitação

POTENCIAIS PÓS-SINÁPTICOS

INTEGRAÇÃO SINÁPTICASomação de potenciais de ação

Os neurônios recebem milhares de sinapses ao mesmo tempo. A excitação ou inibição depende do balanço, ou seja,

a soma dos PEPS e PIPS.

• Somação temporal

• Soma de inúmeros PPS oriundos de uma mesma sinapse FREQUÊNCIA DE DISPAROS

• Somação espacial

• Soma de PPS de diferentes sinapses EXCITAÇÃO E INIBIÇÃO

INTEGRAÇÃO SINÁPTICASomação de potenciais de ação

https://neuroscience5e.sinauer.com/animations05.02.html

TRANSMISSÃO SINÁPTICA

Liberação do Neurotransmissor

Ligação ao Receptor específico

Abertura ou Fechamento de Canais Iônicos

Inibição ou Excitação do Neurônio Pós-sináptico

Integração Sináptica

Somação determina se há ou não POTENCIAL DE AÇÃO

Mudança na condutância gera fluxo iônico

Mudança no Potencial Pós-sináptico

Como um PA gera contração muscular?

Problema biológico!!

A sinapse entre um neurônio e uma célula muscular gera contração muscular.

Como se dá a transformação de informação química (sinapse) em contração muscular??

Junção Neuromuscular

• Encontro do nervo com o músculo

• Transformação de potencial de ação em contração muscular

JUNÇÃO NEUROMUSCULAR

Como se dá essa transformação??Que estruturas participam deste fenômeno?

Junção Neuromuscular

JUNÇÃO NEUROMUSCULAR

PLACA MOTORA

Placa Motora

• Membrana da fibra muscular (sarcolema), adaptado ao contato com neurônio

Junção Neuromuscular ≠ Placa Motora

PLACA MOTORA

Placa Motora

PLACA MOTORA

Placa Motora

UNIDADE MOTORA

Unidade Motora

• Único neurônio motor e as diversas fibras que o mesmo inerva

Como se organiza ultraestruturalmente o músculo esquelético?

ANATOMIA DO MUSCULO ESQUELÉTICO

• Sarcolema• Membrana celular da fibra muscular

• Miofibrilas• Filamentos de actina e miosina

• Sarcoplasma• Líquido intracelular entre as miofibrilas

• Retículo Sarcoplasmático• Retículo endoplasmático especializado das fibras musculares

ULTRAESTRUTURA DO MÚSCULO

ULTRAESTRUTURA DO MÚSCULOO sarcômero

CONTRAÇÃO MUSCULAR

MECANISMOS GERAIS DA CONTRAÇÃO MUSCULAR:

• Potenciais de ação do neurônio motor chegam às terminações na fibra muscular

• Ocorre uma sinapse, liberando ACh (acetilcolina)

• A ACh se liga aos receptores nicotínicos, levando a uma abertura de canais iônicos

• O influxo de cátions leva à despolarização local da membrana, potencial de placa terminal, que leva a abertura de canais de Na+ voltagem-dependentes

• Há a propagação de PA através da membrana da fibra muscular

• O PA flui para o retículo sarcoplasmático, fazendo com que haja liberação de Ca2+

• Os íons Ca2+ geram atração entre as fibras de actina e miosina, produzindo a força contrátil

• Os íons Ca2+ são removidos do sarcoplasma, através de bombas, cessando a contração muscular

CONTRAÇÃO MUSCULARAspectos moleculares

• Síntese, ação e degradação da acetilcolina

• Papel da acetilcolinesterase ação rápida do neurotransmissor

CONTRAÇÃO MUSCULAR

CONTRAÇÃO MUSCULAR

CONTRAÇÃO MUSCULARPotencial de Placa Terminal

CONTRAÇÃO MUSCULAREventos da junção neuromuscular

https://www.youtube.com/watch?v=f2PmPDc990Y

CONTRAÇÃO MUSCULAR

CONTRAÇÃO MUSCULARA liberação de cálcio: excitação-contração

https://www.youtube.com/watch?v=5QzfMJqd3MM

CONTRAÇÃO MUSCULARAspectos moleculares

• Mecanismo de deslizamento da contração

CONTRAÇÃO MUSCULARAspectos moleculares

• Interação com os íons cálcio para produzir a contração

CONTRAÇÃO MUSCULARAspectos moleculares

• O ATP como fonte de energia para a contração

CONTRAÇÃO MUSCULARPontes cruzadas

https://www.youtube.com/watch?v=J8SfTgaTTYk

CONTRAÇÃO MUSCULARAspectos moleculares

Aumento gradual na tensão muscular são mediados por recrutamento ordenado de diferentes tipos de unidades motoras como pelo aumento na freqüência de disparo dos motoneurônios.

• Substâncias exógenas que agem na contração muscular

• Tubocurarina (curare) – não despolarizante• Bloqueador de nAChR

CONTRAÇÃO MUSCULARAspectos moleculares

CONTRAÇÃO MUSCULARAspectos moleculares

Local de ação do curare

• Substância exógenas que agem na contração muscular• Toxina botulínica

• Impede a liberação de ACh

CONTRAÇÃO MUSCULARAspectos moleculares

• Substância exógenas que agem na contração muscular

Toxina botulínicaImpede a liberação de ACh

CONTRAÇÃO MUSCULARAspectos moleculares

• Substância exógenas que agem na contração muscular• Tétano

• Infecção pela Clostridium tetani

• Impede liberação de glicina• Interneurônios inibitórios

CONTRAÇÃO MUSCULARAspectos moleculares

OBRIGADO!!

Qualquer dúvida, podem me procurar nos plantões, às quintas-feiras 8:30 ou 12:30h, ou por email:

[email protected]