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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;

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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;

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• 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.

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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;

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• 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;

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• 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;

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– 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).

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• 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.

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• 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

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• 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.

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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.

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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;

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• 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;

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• 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.

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• 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;

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• 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;

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• 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;

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• O segundo mensageiro pode atuar de duas formas:

– Ativar uma cascata enzimática, envolvendo várias etapas, até se expressar como um PPS (excitatório ou inibitório);

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– 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.

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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;

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• 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).

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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.