SINAPSE Profa. Dra. Cláudia Herrera Tambeli

Transmissão sináptica Base para compreendermos: Doenças Mecanismo de ação de drogas Movimentos Sensações

Sequência de eventos que resultam na transmissão do estímulo doloroso 1. Na presença de estímulo Neurônio Sensorial Polpa Limiar

Sequência de eventos que resultam na transmissão do estímulo doloroso 2. Desencadeia um Potencial de Ação Neurônio Sensorial Polpa

Sequência de eventos que resultam na transmissão do estímulo doloroso 3. Propagação do Potencial de Ação Neurônio Sensorial Polpa

Sequência de eventos que resultam na transmissão do estímulo doloroso 3. Propagação do Potencial de Ação Neurônio Sensorial Polpa

Sequência de eventos que resultam na transmissão do estímulo doloroso 4. Transmissão Sináptica Neurônio Pré- Sináptico Neurônio Pós- Sináptico Polpa

Sequência de eventos que resultam na transmissão do estímulo doloroso 5. Potencial Pós Sináptico Potencial Pós Sináptico Excitatório (PEPS) Polpa

Sequência de eventos que resultam na transmissão do estímulo doloroso 6. Potencial de Acão no Neurônio Pós-Sináptico Polpa

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 sináptica Síntese, armazenamento, liberação, efeitos pós-sinápticos, mecanismos de inativação do NT 3- Mecanismos de somação e integração sináptica 4- Mecanismos de modulação sináptica

Comprovação da existência das Sinapses Químicas Otto Loewi, 1926 Fisiologista alemão

Comprovação da existência das Sinapses Elétricas Junções Gap Furchpan and Potter, 1957 Injetou uma corrente despolarizante que não era suficiente pra provocar um PA, e verificou que ela fluiu diretamente para a célula pós-sináptica despolarizando-a N. Pré Sináptico N. Pós Sináptico Despolarização (corrente que não era suficiente para desencadear um potencial de ação) Despolarização

SINAPSES ELÉTRICAS QUÍMICAS Raras Comuns Bidirecionais Unidirecionais Sinapse elétricas ocorrem: Células musculares lisas Células miocárdicas Sistema nervoso central Células da glia Células beta do pâncreas SINAPSES ELÉTRICAS QUÍMICAS Raras Comuns Bidirecionais Unidirecionais Elétrica –sincronizar atividade elétrica numa população de neurônios. Ex. Neurônios que geram a atividade elétrica rítmica da respiração Capazes de sofrer alteraçào de sua eficácia – plasticidade sináptica Rápidas Lentas Estereotipadas Flexíveis Não há fadiga Pode haver fadiga

Entre célula neural e muscular: SINAPSES QUÍMICAS Entre células neurais Entre célula neural e muscular: JUNÇÃO NEUROMUSCULAR

SINAPSE ENTRE CÉLULAS NEURAIS Axodendrítica Axossomática Axoaxônica SINAPSE ENTRE CÉLULAS NEURAIS

COMPONENTES SINÁPTICOS

Etapas da Transmisão Sináptica 1. Síntese 2. Armazenamento 3. Liberação 4. Efeitos pós sinápticos 5. Inativação

SÍNTESE E ARMAZENAMANTO ACETILCOLINA Terminal Axônico Mitocôndria Acetilcolina Enzima Vesícula sináptica Colina Acetilcolina

Neurotransmissores acetilcolina monoaminas epinefrina and norepinefrina dopamina serotonina amino ácidos (glutamato, GABA, glicina) peptídeos (opióides)

Mecanismo Fisiológico da Liberação do Neurotransmissor Potencial de ação Terminal axônico Vesícula sináptica Canais de Ca2+ voltagem- dependentes Proteína de ancoragem Célula Pós-sináptica

Mecanismo de liberação do neurotransmissor Membrana plasmática do terminal pré-sináptico não estimulado Membrana plasmática do terminal pré-sináptico estimulado Flecha – fusão da membrana da vesícula com a membrana plasmática do terminal A primiera indicação de canais de Ca pré-sináptico foi fornecida por Bernard Katz (Universidade de Londres) e Ricardo Miledi. Elels observaram que quando o terminal pré-sináptico era tratado com tetrodotoxina que é um bloqueador de canal de Na, ainda produzia um tipo prolongado de PA e sugeriram que essa corrente fluia através de um canal de Ca. Essa idía foi posteriormente confirmada com experimentos de voltage clamp realizados por Rodolfo Llinás. Entrada de Ca++ Fusão das membranas Liberação do 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

Controle da liberação de NT... Sinapse Axoaxônica entre A e B Inibição pré-sináptica Neurônio B – inibitório Aumento da condutância de Cl- no neurônio A Bloqueio do influxo de Ca++ no neurônio A Inibição da liberação de NT do neurônio A 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

O neurotransmissor liberado se liga a um receptor Ca++ Terminal Pré- Sináptico Fenda Sináptica Neurônio Pós-Sináptico Receptor

Receptores IONotrópicos v METABOtrópicos 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 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 Ionotrópicos: Potencial pós-sináptico rápido, de curta duração. Neurotransmissor ligado ao sítio ativo do receptor Sítio de ligação do receptor íons Canal iônico fechado Canal iônico aberto

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

Membrana Receptores Metabotrópicos: Potencial pós-sináptico lento Dentro do neurônio Fora do neurônio NT Receptor Ativa Membrana Proteina G enzimas Produz Segundo menssageiro Pode abrir o canal iônico Canal iônico Receptores Metabotrópicos: Potencial pós-sináptico lento

Receptor Receptor ionotrópico metabotrópico Neurotransmissor Terminal axônico Pré-sináptico Neurotransmissor Potencial pós-sináptico lento e efeitos de longa duração Potencial pós-sináptico rápido, de curta duração Canais iônicos químico-dependentes Receptor ligado à proteína G Receptor ionotrópico Receptor metabotrópico Célula pós- sináptica Via inativa Altera o estado de abertura dos canais iônicos Via de segundo menssageiro é ativada Canais iônicos abertos Canais iônicos fechados Modifica proteínas existentes ou regula síntese de novas proteínas Sai menos K+ Entra mais Na+ Sai mais K+ ou entra mais Cl- Entra menos Na+ PEPS despolarização PIPS hiperpolarização PEPS despolarização Resposta intracelular coordenada

PPS v PA PA PPS Desencadeado por canais Causado por canais iônicos 1 iônicos voltagem dependentes Causado por canais iônicos NT dependentes 1 Resposta graduada (depende da quantidade de NT liberada) 2 Resposta tipo tudo ou nada 3 Resposta propagavel Resposta não propagavel

Potencial Pós-Sináptico Excitatório (PEPS) Neurônio sensorial Polpa

Potencial Pós-Sináptico Excitatório (PEPS)

Potencial Pós-Sináptico Excitatório Neurônio em repouso -70 mV Estimulação excitatória -55 mV PPSE= +15 mV

BASES IÔNICAS DO POTENCIAL PÓS-SINÁPTICO EXCITATÓRIO Fora NA+ Dentro Potencial de Membrana Intra-celular

Potencial Pós Sináptico Excitatório Estímulo Limiar PPSE Potencial de ação Potencial de membrana de repouso

Potencial Pós-Sináptico Inibitório Neurônio em repouso -60 mV Estimulação inibitória -70 mV PPSI= -10 mV

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 Neurotransmissor Célula pré-sináptica vesícula sináptica pós-sináptica glial 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

INATIVAÇÃO ENZIMÁTICA Mitocôndria Acetilcolina Vesícula sináptica Enzima Acetilcolinesterase Célula Pós-sináptica Colina Acetato Receptor colinérgico Terminal Axônico

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

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

Terminais axônicos dos neurônios pré-sinápticos Axônio Processos das células da glia Dendrito Dendrito do neurônio pós-sináptico

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

SOMAÇÃO ESPACIAL Terminal axônico pré-sináptico Zona de estímulo Três neurônios excitatórios são estimulados. seus potenciais graduados, separadamente, estão todos abaixo do limiar. Os potenciais graduados chegam juntos à zona de estímulo e somam-se para gerar um sinal supralimiar. Um potencial de ação é gerado Zona de estímulo Potencial de ação

SOMAÇÃO ESPACIAL - INTEGRAÇÃO Dois potenciais pós-sinápticos excitatórios são diminuídos pela somação com um potencial de inibitório Os potenciais pós-sinápticos somados estão abaixo do limiar, então, nenhum potencial de ação é gerado Neurônio inibitório Zona de estímulo NÃO Potencial de ação

SOMAÇÃO TEMPORAL PPS diminuem com o tempo Soma de múltiplos PPS gerados a partir de impulsos sinápticos repetitivos provenientes de um único neurônio pré-sináptico. Potencial de membrana (mV) A somação causa um potencial de ação Tempo (mseg) Limiar estímulo Não há somação Potencial de membrana (mV) Tempo (mseg) Limiar

Modulação Sináptica 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

Inibição pré-sináptica Neurônio excitatório Inibição pós-sináptica Potencial de ação (PA) Neurônio inibitório Terminal axônico pré-sináptico Não há liberação de neurotransmissor Sem resposta Resposta Não há nenhuma resposta Neurônio excitatório ativado PA deflagrado Neurônio inibitório ativado Neurotransmissor liberado Neurônio + e – ativado Sinal modulado abaixo do limiar O potencial de ação não é deflagrado Não há resposta

POTENCIALIZAÇÃO DE LONGA DURAÇÃO Aprendizado Memória Axônio pré-sináptico 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 Liberação parácrina Célula pós-sináptica libera substâncias parácrinas que aumenta a liberação de glutamato Célula pós-sináptica O Ca2+ entra e ativa as vias de segundo menssageiro

Estudamos os mecanismos fisiológicos envolvidos nas diversas etapas da transmissão sináptica

Sinapses podem ser elétricas ou químicas A transmissão sináptica nas sinpses químicas é 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

CONCLUSÃO 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 Doenças: Mal de Parkinson, Alzeihmer, depressào, esquizofrenia, u 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.