CONSIDERAÇÕES SOBRE POTENCIAIS DE MEMBRANA A...
Transcript of CONSIDERAÇÕES SOBRE POTENCIAIS DE MEMBRANA A...
CONSIDERAÇÕES SOBRE
POTENCIAIS DE MEMBRANA
A DINÂMICA DOS FUNCIONAMENTO
DOS CANAIS ATIVADOS POR
NEUROTRANSMISSORES
Canais vazantes de
potássio
POTENCIAL DE
REPOUSO
K
K Na
Na
Canais Sódio
dependentes de
voltagem
Canais Potássio
dependentes de
voltagem
Canais iônicos
dependentes de
ligante
K
K
Cl
Cl
Na
Na
K
K
POTENCIAL DE
AÇÃO
POTENCIAIS PÓS-
SINÁPTICOS
FASE ASCENDENTE FASE DESCENDENTE
3Na
3Na 2K
2K
Bomba de
sódio/potássio ATPase
PEÇAS QUE DEFINEM OS POTENCIAIS DE MEMBRANA
Potencial de Ação Axônio
Potenciais Pós-Sinápticos
Excitatórios= abertura de canais permeáveis a Na+ e a Ca++ que acabam levando o
Potencial da membrana a valores mais positivos que o Potencial Limiar = que pode gerar
um Potencial de Ação
Inibitórios = abertura de canais permeáveis ao Cl- ou só ao K+ que acabam levando o
Potencial de Membrana a valores mais negativos que o Potencial limiar = que dificulta a
geração de um Potencial de Ação
Zona de disparo ou
Zona do gatilho ou cone de
implantação
Terminais pré-sinápticos
“Sinais de entrada” compostos por diferentes neurrotransmissores
Liberação de Neurotransmissores
No terminal pré-sináptico
ORGANIZAÇÃO
FUNCIONAL DA
SINAPSE
Um Neurotransmissor Clássico
SISTEMAS DE
NEUROTRANSMISSÃO
6.1
CÉLULA PRÉ-SINÁPTICA
CÉLULA PÓS-SINÁPTICA
Potencial de Ação chega ao terminal
Pré-Sináptico
Liberação dos Neurotransmissores
dependente de PA e Cálcio
RECEPTORES
IONOTRÓPICOS
RECEPTORES
ENZIMÁTICOS RECEPTORES
METABOTRÓPICOS
OS MEDIADORES QUÍMICOS NO
ESPAÇO SINAPTICO:
Os neurotransmissores (NTs)
NEUROTRANSMISSORES PEQUENOS
Aminas biogênicas
ACETILCOLINA
AMINOÁCIDOS
GLUTAMATO
ASPARTATO
GABA
GLICINA
PURINAS
ATP
DOPAMINA
NORADRENALINA
ADRENALINA
SEROTONINA
HISTAMINA
NEUROPEPTÍDEOS
(NEUROTRANSMISSORES
GRANDES)
OPIÓIDES ENDÓGENOS
PEPTÍDEOS HIPOFISÁRIOS
PEPTÍDEOS HIPOTÂMICOS
OUTROS PEPTÍDEOS
AMINOÁCIDOS
DOMINAR O
FUNCIONAMENTO
DINÂMICO DAS SINAPSES
QUÍMICAS
SEJA NO SNC ou SNP
Receptores Ionotrópicos
Pós-Sinápticos
Potenciais de membrana dos
Neurônios
• Potenciais Graduados ou Potenciais
pós-sinápticos
• Receptores Ionotrópicos
Receptores Ionotrópicos
Pós-Sinápticos
• Receptores Excitatórios Receptor Nicotínico de Acetil Colina
Receptores de Glutamato AMPA
NMDA
Kainato
Receptor de Serotonina
5-HT3 receptor
• Receptores Inibitórios (Canais de Cloreto) – GABAA
– Glicina
Canal iônico
dependente de
ligante
NEUROTRANSMISSOR
A Liberação do Neurotransmissor
Excitatório Gera o potencial pós-
sináptico excitatório (PPSE)
Terminal pré-sináptico
Terminal pós-sináptico
Canais iônicos ativados por Neurotransmissores
Permeáveis aos ìons Sódio
-70 mV
-60 mV
-70 mV -65 mV
O PPSE promove despolarização da membrana. Essa
despolarização tende a decair quando o fluxo iônico
caminha pela membrana em direção a zona de disparo.
-70 mV -55 mV
Neurônio
Pré-sináptico Neurônio Pós-
Sináptico
Zona de
disparo
TIPICOS NEUROTRANSMISSORES EXCITATÓRIOS
GLUTAMATO
ACETILCOLINA
ATIVAM CANAIS IÔNICOS PERMEÁVEIS A
SÓDIO/CALCIO/POTASSIO QUE LEVAM A MEMBRANA A
POTENCIAIS MAIS ELETROPOSITIVOS
TIPICOS NEUROTRANSMISSORES MODULATÓRIOS
SEROTONINA, NORADRENALINA, DOPAMINA, GLUTAMATO e outros
ATIVAM RECEPTORES METABOTROPICOS QUE LEVAM INDIRETAMENTE A
ABERTURA DE CANAIS DE SÓDIO/C[ALC QUE LEVAM A MEMBRANA A
POTENCIAIS MAIS ELETRONEGATIVOS
A Liberação do Neurotransmissor
Inibitório Gera o Potencial
Pós Sináptico Inibitório (PPSI)
Terminal pré-sináptico
Terminal pós-sináptico
Canais iônicos ativados por Neurotransmissores
Permeáveis aos íons Cloreto
-70 mV
-80 mV
-70 mV -75 mV
-70 mV -85 mV
Neurônio
Pré-sináptico Neurônio Pós-
Sináptico
Zona de
disparo
O PPSI promove hiperpolarização da membrana. Essa
hiperpolarização tende a retornar ao potencial de repouso
quando o fluxo iônico caminha pela membrana em
direção a zona de disparo.
TIPICOS NEUROTRANSMISSORES INIBITÓRIOS
-65 mV
Força do
Gradiente
químico
Força do
Gradiente
elétrico
7 Cl-
1 Cl-
GABA
GLICINA
ATIVAM CANAIS IÔNICOS PERMEÁVEIS A CLORO
QUE LEVAM A MEMBRANA A POTENCIAIS MAIS
ELETRONEGATIVOS
TIPICOS NEUROTRANSMISSORES MODULATÓRIOS
SEROTONINA, NORADRENALINA, DOPAMINA, GLUTAMATO e outros
ATIVAM RECEPTORES METABOTROPICOS QUE LEVAM INDIRETAMENTE A
ABERTURA DE CANAIS DE POTASSIO QUE LEVAM A MEMBRANA A
POTENCIAIS MAIS ELETRONEGATIVOS
COMO AS SINAPSES FUNCIONAM
NO CEREBRO?
Modulação Sináptica dentro
do Sistema Nervoso Central
• Somações
SOMAÇÃO TEMPORAL
SOMAÇÃO ESPACIAL
COMBINAÇÃO DE ESTÍMULOS
EXCITATÓRIOS
INIBITÓRIOS
Somação Temporal
-90
-80
-70
-60
-50
-40
-30
-20
-10
0
10
20
30
msec
mV
10 20 30 40 50 60
Estimulação no Neurônio
Pré-sináptico a Cada 20 msec
-90
-80
-70
-60
-50
-40
-30
-20
-10
0
10
20
30
msec
mV
10 20 30 40 50 60
Somação
Temporal
Estimulação no Neurônio
Pré-sináptico a Cada 5 msec
Somação Espacial
Estímulo em Apenas um Neurônio
Pré-Sináptico.
-90
-80
-70
-60
-50
-40
-30
-20
-10
0
10
20
30
msec
mV
10 20 30 40 50 60
-90
-80
-70
-60
-50
-40
-30
-20
-10
0
10
20
30
msec
mV
10 20 30 40 50 60
Somação
Espacial
Estímulo em Dois Neurônios
PPSI e Somação
-90
-80
-70
-60
-50
-40
-30
-20
-10
0
10
20
30
msec
mV
10 20 30 40 50 60
Somação de PPSIs
Somação de PPSIs torna
Mais difícil a deflagração
de Potenciais de Ação
Potencial Repouso
Potencial de Ação
Potencial limiar
Liberação do
neurotransmissor
Ligação do receptor
Abertura ou
fechamento de
canais iônicos
Mudança na
condutância causa
um fluxo de corrente
Alteração do
potencial pós-
sináptico
Células pós sinápticas
Excitadas ou Inibidas
O somatório
determina se um
potencial de ação
ocorre ou não
Ach Glu Glu
GABA
GABA
Glu
DA
Glu
Árvore Dendrítica
e Corpo Celular
Axônio Axônio
Cone de Implantação
ou Zona no gatilho
+
+ +
+ +
+
REDE NEURAL SIMPLIFICADA
PA
PEPS
PEPS
PEPS PEPS
PIPS
PIPS PIPS PEPS
CONECTANDO O
CEREBRO!
ESSE PROCESSO CONHECIDO COMO PLASCIDADE NEURAL
OS NEURÔNIOS RESPONDEM A ESTIMULOS
QUÍMICOS E ELETRICOS!!
ESSAS ESTÍMULOS INTERFEREM NA FORMAÇÃO OU
DEFORMAÇÃO DE SINAPSES
O ENCÉFALO ESTÁ EM UM EQUILIBRIO DINÂMICO
E SOFRE ALTERAÇÕES MORFOQUÍMICAS O TEMPO TODO
DINAMICA DO PROCESSO DE
PLASTICIDADE NEURAL
Neurônios precisam:
Se multiplicar
Migrar
Crescer
Sobreviver
Diferenciar
Morrer
Reconectar
proliferação
migração
crescimento
sobrevivência
diferenciação
sobrevivência
morte
morte crescimento
Conexão
DINAMICA DO PROCESSO DE PLASTICIDADE NEURAL
Proliferação neural Induzido por fatores pró-mitóticos
http://njms.umdnj.edu/gsbs/stemcell/scofthemonth/scofthemonth2/braincancerstemcellsci.htm
Proliferação neural Migração neural
Morte
Figura 5.1. Quando um axônio do SNP é cortado , pode ocorrer regeneração. Neste caso, o coto distal e a mielina degeneram, mas o coto proximal sobrevive, embora ocorram sinais de sofrimento do corpo celular ( ). Células do sangue invadem o tecido e provocam a proliferação de novas células de Schwann ( ). Com a produção de matriz extracelular favorável ao crescimento axônico, forma-se um cone de crescimento no coto distal, que se move em direção ao alvo, restabelecendo a conexão ( ). O novo axônio é então remielinizado pelas novas células de Schwann.
( )A
B C
DModificado de M. Bähr e F. Bonhoeffer (1994) 17: 473-479.Trends in Neuroscience
Crescimento neural na periferia
Figura 5.3. Quando um axônio do SNC é cortado ( ), o neurônio pode morrer. No entanto, mesmo se sobreviver após um período de cromatólise ( ), a regeneração axônica não é bem sucedida porque os cones de crescimento encontram detritos celulares e de mielina, bem como diferentes células reativas que, em conjunto, criam um ambiente impróprio para o movimento do cone em direção ao neurônio-alvo.
AB
Modificado de M. Bähr e F. Bonhoeffer (1994) 17: 473-479.Trends in Neuroscience
Crescimento neural no centro
Crescimento neural Conexão
Crescimento neural
Crescimento neural Conexão
Migração
Crescimento neural
Conexão
Migração
Sobrevivência
Diferenciação neural Conexão
Conexão Diferenciação neural
Conexão Sobrevivência
Morte
QUAIS SÃO AS BASES
MOLECULARES E CELULARES
DA MEMÓRIA E DO
APRENDIZADO?
RECONFIGURAÇÃO
DOS CIRCUITOS
NEURAIS
REARRANJO SINÁPTICO
POTENCIAÇÃO SINÁPTICA DE LONGO PERÍODO
DEPRESSÃO SINÁPTICA DE LONGO PERÍODO
LTP
LTD
Drogas, traumas, percepções sensoriais
podem induzir uma
PLASTICIDADE NEURAL
Modelo antigo de representação da
sinapse
Modelo novo de
representação da sinapse
Inclusão das células gliais
O que acontece com as
sinapses centrais após
os estímulos químicos?
xadrez
Diversos estímulos
podem interferir
nas atividades
sinápticas
MUSICA
TRAUMAS
ALIMENTOS
DROGAS
Estabelecem uma interferência
direta no balanço neuroquímico
do cérebro
PRÉ-SINÁPTICO PÓS-SINÁPTICO
ATIVAÇÃO DE SINAPSES
GLUTAMATÉRGICAS
(RECEPTORES AMPA)
GLU
GLU
GLU
GLU
GLU
GLU
GLU
GLU
GLU
GLUTAMATO Receptor MNDA
Receptor AMPA
PRÉ-SINÁPTICO PÓS-SINÁPTICO
ANTES
GLU
GLU
GLU
GLU
GLU
GLU
GLU
GLU
GLU
GLUTAMATO
ESTIMULOS REPETITIVOS
PRÉ-SINÁPTICO PÓS-SINÁPTICO
GLU
GLU
GLU
GLU
GLU
GLU
GLU
GLU
GLU
GLU
GLU
GLU
GLU
DEPOIS
FORTALECIMENTO SINÁPTICO
LTP (LONG-TERM POTENTIATION)
PRÉ-SINÁPTICO PÓS-SINÁPTICO
FORTALECIMENTO DAS SINAPSES
AUMENTO NO TRÁFEGO DE
INFORMAÇÕES
GLU
GLU
GLU
GLU
GLU
GLU
GLU
GLU
GLU
GLU
GLU
GLU
GLU
ESTIMULAÇÃO REPETIDA
DAS SINAPSES
GLUTAMATÉRGICAS
Desencadeia o
processo de LTP em
várias regiões do
cérebro
LTP
Aumento da atividade
neurofisiológica
Aumento dos níveis de GLUTAMATO
LIBERADO E POR CONSEQUENCIA
OUTROS NEUROTRANSMISSORES
TAMBÉM SÃO LIBERADOS
MODIFICAÇÃO NA
MORFOLOGIA DA
PROJEÇÕES NEURAIS e
dos CIRCUITOS NEURAIS
PRÉ-SINÁPTICO PÓS-SINÁPTICO
GLU
GLU
GLU
GLU
GLU
GLU
GLU
GLU
DIMINUIÇÃO DA ATIVIDADE SINÁPTICA
ANTES DEPOIS
PRÉ-SINÁPTICO PÓS-SINÁPTICO
GLU
GLU
GLU
GLU
GLU
GLUTAMATO
ENFRAQUECIMENTO SINÁPTICO
LTD (LONG-TERM DEPRESSION)
LTP
LTD
POTENCIAÇÃO SINÁPTICA DE LONGO PERÍODO
DEPRESSÃO SINÁPTICA DE LONGO PERÍODO
MODIFICA OS CIRCUITOS
SINAPTICOS PROCESSO CELULAR
RELACIONADO A FORMAÇÃO DE
MEMÓRIA
LEMBRANÇAS ESQUECIMENTO
PROCESSOS CELULARES RELACIONADOS A
DISORDENS NEUROPSIQUIATRICAS
DINAMICA DO LTP – POTENCIAÇÃO SINAPTICA DE LONGO PERÍODO
Synaptic plasticity and addiction
Julie A. Kauer & Robert C. Malenka
Nature Reviews Neuroscience 8, 844-858 (November 2007)
DINAMICA DO LTD – DEPRESSÃO SINAPTICA DE LONGO PERÍODO
Synaptic plasticity and addiction
Julie A. Kauer & Robert C. Malenka
Nature Reviews Neuroscience 8, 844-858 (November 2007)
Figura 5.1. Quando um axônio do SNP é cortado , pode ocorrer regeneração. Neste caso, o coto distal e a mielina degeneram, mas o coto proximal sobrevive, embora ocorram sinais de sofrimento do corpo celular ( ). Células do sangue invadem o tecido e provocam a proliferação de novas células de Schwann ( ). Com a produção de matriz extracelular favorável ao crescimento axônico, forma-se um cone de crescimento no coto distal, que se move em direção ao alvo, restabelecendo a conexão ( ). O novo axônio é então remielinizado pelas novas células de Schwann.
( )A
B C
DModificado de M. Bähr e F. Bonhoeffer (1994) 17: 473-479.Trends in Neuroscience