SINAPSE

SINAPSESINAPSE

Profa. Dra. Cláudia Herrera Tambeli

Base para compreendermos:

• Doenças

• Mecanismo de ação de drogas

• Movimentos

• Sensações

Transmissão sináptica

Neurônio SensorialNeurônio SensorialPolpaPolpa

1. Na presença de estímulo1. Na presença de estímulo

Sequência de eventos que resultam na Sequência de eventos que resultam na transmissão do estímulo dolorosotransmissão do estímulo doloroso

Limiar

2. Desencadeia um Potencial de Ação 2. Desencadeia um Potencial de Ação

Neurônio SensorialNeurônio Sensorial

Sequência de eventos que resultam na Sequência de eventos que resultam na transmissão do estímulo dolorosotransmissão do estímulo doloroso

PolpaPolpa

3. Propagação do Potencial de Ação3. Propagação do Potencial de Ação

Neurônio SensorialNeurônio Sensorial

Sequência de eventos que resultam na Sequência de eventos que resultam na transmissão do estímulo dolorosotransmissão do estímulo doloroso

PolpaPolpa

3. Propagação do Potencial de Ação3. Propagação do Potencial de Ação

Neurônio SensorialNeurônio Sensorial

Sequência de eventos que resultam na Sequência de eventos que resultam na transmissão do estímulo dolorosotransmissão do estímulo doloroso

PolpaPolpa

4. Transmissão Sináptica4. Transmissão Sináptica

Neurônio Pós-Neurônio Pós-SinápticoSináptico

Neurônio Pré-Neurônio Pré-SinápticoSináptico

Sequência de eventos que resultam na Sequência de eventos que resultam na transmissão do estímulo dolorosotransmissão do estímulo doloroso

PolpaPolpa

5. Potencial Pós Sináptico5. Potencial Pós SinápticoPotencial Pós SinápticoPotencial Pós SinápticoExcitatório (PEPS)Excitatório (PEPS)

Sequência de eventos que resultam na Sequência de eventos que resultam na transmissão do estímulo dolorosotransmissão do estímulo doloroso

PolpaPolpa

6. Potencial de Acão no Neurônio 6. Potencial de Acão no Neurônio Pós-SinápticoPós-Sináptico

Sequência de eventos que resultam na Sequência de eventos que resultam na transmissão do estímulo dolorosotransmissão do estímulo doloroso

PolpaPolpa

Transmissão sináptica

Objetivo:Estudar os mecanismos fisiológicos envolvidos nas diversas etapas da transmissão sináptica

Roteiro:

1 - Tipos de sinapse: Elétrica e Química

2 - Etapas da transmissão sinápticaSíntese, armazenamento, liberação, efeitos pós-sinápticos, mecanismos de inativação do NT

3- Mecanismos de somação e integração sináptica

4- Mecanismos de modulação sináptica

Otto Loewi, 1926

Comprovação da existência dasSinapses Químicas

Comprovação da existência dasSinapses Elétricas

N. Pós SinápticoN. Pré Sináptico

Despolarização(corrente que não erasuficiente para desencadearum potencial de ação)

Despolarização

Junções Gap

Furchpan and Potter, 1957

SINAPSES

ELÉTRICAS QUÍMICAS

Raras Comuns

Bidirecionais Unidirecionais

Rápidas Lentas

Estereotipadas Flexíveis

Sinapse elétricas ocorrem: Células musculares lisasCélulas miocárdicasSistema nervoso centralCélulas da gliaCélulas beta do pâncreas

Não há fadiga Pode haver fadiga

SINAPSES QUÍMICAS

Entre células neurais

Entre célula neural e muscular:JUNÇÃO NEUROMUSCULAR

SinapseAxodendrítica

SinapseAxossomática

SinapseAxoaxônica

SINAPSE ENTRE CÉLULAS NEURAIS

COMPONENTES SINÁPTICOSCOMPONENTES SINÁPTICOS

Etapas da Transmisão Sináptica

1. Síntese2. Armazenamento

3. Liberação

4. Efeitos pós sinápticos

5. Inativação

Mitocôndria

Acetilcolina

Vesículasináptica

Enzima

Colina

TerminalAxônico

Acetilcolina

SÍNTESE E ARMAZENAMANTO ACETILCOLINA

NeurotransmissoresNeurotransmissores

• acetilcolina

• monoaminas–epinefrina and norepinefrina–dopamina–serotonina

• amino ácidos (glutamato, GABA, glicina)

• peptídeos (opióides)

• acetilcolina

• monoaminas–epinefrina and norepinefrina–dopamina–serotonina

• amino ácidos (glutamato, GABA, glicina)

• peptídeos (opióides)

Potencial de ação

Vesículasináptica

Terminalaxônico

Canais de Ca2+ voltagem-dependentes

Proteína de ancoragem

CélulaPós-sináptica

MecanismoFisiológico da Liberação do Neurotransmissor

Entrada de Ca++ Fusão dasmembranas

Liberaçãodo NT

Mecanismo de liberação do neurotransmissor

Membranaplasmáticado terminalpré-sinápticonão estimulado

Membranaplasmáticado terminalpré-sinápticoestimulado

Controle da liberação de NT...Controle da liberação de NT...

• Através de autoreceptores– localizados no terminal pré-sináptico – ativados pelo NT liberado pelo próprio

terminal pré-sináptico

• Regula a síntese & liberação– muito NT – síntese e liberação reduzida– pouco NT – síntese e liberação aumentada

• Um sistema de feedback negativo

• Através de autoreceptores– localizados no terminal pré-sináptico – ativados pelo NT liberado pelo próprio

terminal pré-sináptico

• Regula a síntese & liberação– muito NT – síntese e liberação reduzida– pouco NT – síntese e liberação aumentada

• Um sistema de feedback negativo

Controle da liberação de NT...

SinapseSinapseAxoaxônicaAxoaxônicaentre A e Bentre A e B

A B

C

Facilitação pré-sináptica-Diminuição da condutância de K+ no neurônio B- Aumento na duração do PA no neurônio A- Aumento no influxo de Ca++ no neurônio A- Aumento na liberação de NT do neurônio A

Inibição pré-sinápticaNeurônio B – inibitórioAumento da condutância de Cl- no neurônio ABloqueio do influxo de Ca++ no neurônio AInibição da liberação de NT do neurônio A

O neurotransmissor liberadose liga a um receptor

Ca++

Terminal Pré-Sináptico

FendaSináptica

Neurônio Pós-Sináptico

Receptor

ReceptoresIONotrópicos v METABOtrópicos

ReceptoresIONotrópicos v METABOtrópicos

• Receptores METABotrópicos não estão associados a canais iônicos. Quando o neurotransmissor se liga ao sítio ativo do receptor, ele ativa uma cadeia de eventos químicos na célula que resulta indiretamente na abertura de canais iônicos na membrana.

• Receptores METABotrópicos não estão associados a canais iônicos. Quando o neurotransmissor se liga ao sítio ativo do receptor, ele ativa uma cadeia de eventos químicos na célula que resulta indiretamente na abertura de canais iônicos na membrana.

• Receptores IONotrópico estão associados a canais

iônicos…portanto a ligação do neurotransmissor no

sítio ativo do receptor, resulta diretamente na

abertura de canais iônicos na membrana.

• Receptores IONotrópico estão associados a canais

iônicos…portanto a ligação do neurotransmissor no

sítio ativo do receptor, resulta diretamente na

abertura de canais iônicos na membrana.

Receptores Ionotrópicos: Potencial pós-sináptico rápido, de curta duração.

Sítio de ligação do receptor

Canaliônico fechado

Canaliônico aberto

Neurotransmissorligado ao sítio ativo do receptor

íons

Receptores Ionotrópicos: Potencial pós-sináptico rápido, de curta duração.

Dentro do neurônio

Fora do neurônio

NT

Receptor

AtivaMembrana

Proteina G

Ativaenzimas

Produz

Segundo menssageiro

Pode abriro canal iônico

Canal iônico

Receptores Metabotrópicos:Potencial pós-sináptico lento

Terminal axônicoPré-sináptico

NeurotransmissorNeurotransmissorPotencial pós-sinápticorápido, de curta duraçãoPotencial pós-sinápticorápido, de curta duração

Potencial pós-sináptico lento e efeitos de longa duração

Potencial pós-sináptico lento e efeitos de longa duração

Canais iônicosquímico-dependentes

Receptorionotrópico

Receptormetabotrópico

Célula pós-sináptica

Canais iônicos abertos

Modifica proteínas existentes ou regula

síntese de novasproteínas

Entra mais Na+

Canais iônicos fechados

Altera o estado de abertura doscanais iônicos

Via de segundomenssageiro é ativada

Sai mais K+ ou entra mais Cl-

Entra menos Na+

Sai menos K+

Via inativa

Receptor ligado à proteína G

PEPSdespolarização

PEPSdespolarização

PIPShiperpolarização

PIPShiperpolarização

PEPSdespolarização

PEPSdespolarização

Respostaintracelularcoordenada

Respostaintracelularcoordenada

PPS v PAPPS v PA

Resposta propagavelResposta propagavel Resposta não propagavelResposta não propagavel

Resposta tipo tudo ou nadaResposta tipo tudo ou nadaResposta graduada(depende da quantidade de NT liberada)

Resposta graduada(depende da quantidade de NT liberada)

Desencadeado por canais iônicos voltagem dependentesDesencadeado por canais iônicos voltagem dependentes

Causado por canais iônicosNT dependentesCausado por canais iônicosNT dependentes11

22

33

PAPA PPSPPS

Potencial Pós-SinápticoPotencial Pós-Sináptico

Neurônio Neurônio sensorialsensorial

Potencial Pós Sináptico Potencial Pós Sináptico Excitatório (PEPS)Excitatório (PEPS)

PolpaPolpa

Potencial Pós-Sináptico Potencial Pós-Sináptico Excitatório (PEPS)Excitatório (PEPS)

Neurônio em repouso

-70 mV

-55 mV

Estimulação excitatória

PPSE= +15 mV

PotencialPós-SinápticoExcitatório

NA+

Fora

DentroDentro Potencial de Potencial de MembranaMembranaIntra-celularIntra-celular

BASES IÔNICAS DO POTENCIAL PÓS-SINÁPTICO EXCITATÓRIO

Potencial de membranade repouso Estímulo

Limiar

PPSE

Potencial Pós Sináptico Excitatório

Potencial de ação

Neurônio em repouso

-60 mV

-70 mV

Estimulação inibitória

PPSI= -10 mV

PotencialPós-SinápticoInibitório

BASES IÔNICAS DO POTENCIAL PÓS-SINÁPTICO INIBITÓRIO

Influxo de Cl-Efluxo de K+

Ionic Movements During Postsynaptic Potentials

Movimento iônico durante PEPS E PIPS

NT ligado ao sítio ativo do receptor

Canal iônico Membrana

Influxo de NA+

produz despolarização(PEPS)

Efluxo de K+

produz hiperpolarização(PIPS)

Influxo de Cl-produz hiperpolarização(PIPS)

Mecanismos de Remoção do NeurotransmissorMecanismos de Remoção do Neurotransmissor

Célulapré-sináptica

vesícula sináptica

Célulapós-sináptica

Célulaglial

Sangue

Enzima

Neurotransmissor pode retornar ao terminal axônico para ser reutilizado ou transportado para as células gliais

Inativação enzimática

Difusão para fora da fenda sináptica

Mitocôndria

Acetilcolina

Vesículasináptica

Enzima

AcetilcolinesteraseCélula Pós-sináptica

Colina

Acetato

Receptorcolinérgico

TerminalAxônico

Receptorcolinérgico

INATIVAÇÃO ENZIMÁTICA

DIVERGÊNCIAA COMUNICAÇÃO ENTRE A COMUNICAÇÃO ENTRE NEURÔNIOS NÃO É SEMPRE NEURÔNIOS NÃO É SEMPRE UM EVENTO 1:1UM EVENTO 1:1

A COMUNICAÇÃO ENTRE A COMUNICAÇÃO ENTRE NEURÔNIOS NÃO É SEMPRE NEURÔNIOS NÃO É SEMPRE UM EVENTO 1:1UM EVENTO 1:1

CONVERGÊNCIA

Terminais axônicosdos neurôniospré-sinápticos

AxônioProcessos dascélulas da glia

Dendrito

Dendrito do neurôniopós-sináptico

Somação & IntegraçãoSomação & Integração

•PIPS & PEPS alteram o potencial de membrana– Um único PEPS é insuficiente para desencadear um Potencial de ação

•PIPS & PEPS alteram o potencial de membrana– Um único PEPS é insuficiente para desencadear um Potencial de ação

Terminal axônico

pré-sináptico

Potencialde ação

Zona de estímulo

Três neurônios excitatórios são estimulados. seus potenciais graduados, separadamente, estão todos abaixo do limiar.

Os potenciais graduados chegamjuntos à zona de estímulo e somam-se para gerar um sinal supralimiar.

Um potencial de ação é gerado

SOMAÇÃO ESPACIAL

Potencialde ação

Zona de estímulo

Neurônioinibitório

NÃO

Dois potenciais pós-sinápticos excitatóriossão diminuídos pela somação comum potencial de inibitório

Os potenciais pós-sinápticos somadosestão abaixo do limiar, então,nenhum potencial de ação é gerado

SOMAÇÃO ESPACIAL - INTEGRAÇÃO

SOMAÇÃO TEMPORAL

estímulo

Não há somação

Po

ten

cia

l d

e m

em

bra

na

(mV

)

Tempo (mseg)

Limiar

Po

ten

cia

l d

e m

em

bra

na

(mV

)

A somação causa um potencial de ação

Tempo (mseg)

Limiar

PPS diminuem com o tempoSoma de múltiplos PPS gerados a partir de impulsos sinápticos repetitivos provenientes de um único neurônio pré-sináptico.

• Terminal Pré sináptico– Neurônio inibitório (s) – menos NT liberado– Neurônio excitatório (s) – mais NT liberado

• Membrana Pós-sináptica e receptores– Número de receptores– Afinidade do receptor pelo NT– Permeabilidade

Modulação SinápticaModulação Sináptica

Inibição pré-sináptica

Neurônioexcitatório

Neurônioexcitatório

Inibição pós-sináptica

Potencial de ação (PA)

Neurônio inibitório

Terminal axônicopré-sináptico

Não há liberaçãode neurotransmissor

Sem resposta

Resposta

Resposta

Não hánenhumaresposta

Neurônio excitatório ativado PA deflagrado Neurônio inibitório ativado

Neurônio inibitório

Neurotransmissor liberado

Neurônio + e – ativadoSinal moduladoabaixo do limiar

O potencial de açãonão é deflagrado

Não há resposta

POTENCIALIZAÇÃO DE LONGA DURAÇÃO

Axôniopré-sináptico

O Ca2+ entra e ativaas vias de segundo menssageiro

Célulapós-sináptica

Liberaçãoparácrina

Glutamato

Glutamato é liberado

Influxo de Na despolariza a célula pós-sináptica

A despolarização remove o Mg2+ e abre o canal de Ca2+

Ca2+ entra no citoplasma

Célula se torna mais sensível ao glutamato

Célula pós-sináptica libera substâncias parácrinasque aumenta a liberação de glutamato

AprendizadoMemória

Estudamos os mecanismos fisiológicos envolvidos nas diversas etapas da transmissão sináptica

Sinapses podem ser elétricas ou químicas

A transmissão sináptica nas sinpses químicasé constiuída por várias fases:

Síntese, armazenamento, liberação, efeitos pós-sinápticos, mecanismos de inativação do NT

Mecanismos de somação e integração sináptica

Mecanismos de modulação sináptica tanto no

terminal pré-sináptico como pós-sinaptico

Desordens da transmissão sináptica são responsáveis por muitas doenças uma vez que a transmissão sináptica corresponde ao ponto mais vulnerável no processo de sinalização do sistema nervoso.

Muitas drogas utilizadas no tratamento dessas doenças atuam na atividade sináptica

Desafio:Entender a causa das diversas doenças que afetam a transmissão sináptica e compreender o mecanismo de ação de drogas que já tem sido utilizadas no tratamento de algumas dessas doenças e desenvolver medicamentos mais eficazes.

CONCLUSÃO