Onde são produzidas as vesículas sinápticas e como chegam nas terminações sinápticas

Sinapse é a região localizada entre neurônios onde agem os neurotransmissores (mediadores químicos), transmitindo o impulso nervoso de um neurônio a outro, ou de um neurônio para uma célula muscular ou glandular.

O que são Sinapses?

As sinapses são junções entre a terminação de um neurônio e a membrana de outro neurônio. São elas que fazem a conexão entre células vizinhas, dando continuidade à propagação do impulso nervoso por toda a rede neuronal.

Os neurônios fazem a comunicação entre os órgãos do corpo e o meio externo, isso acontece através de sinais elétricos. Os impulsos elétricos percorrem toda a extensão do neurônio, indo do corpo celular aos axônios, mas não podem passar de um neurônio a outro.

O espaço entre as membranas das células é chamado fenda sináptica. A membrana do axônio que gera o sinal e libera as vesículas na fenda é chamada pré-sináptica, enquanto que a membrana que recebe o estímulo através dos neurotransmissores é chamada pós-sináptica.

Saiba mais sobre Transmissão do Impulso Nervoso.

Como Ocorrem as Sinapses?

Geralmente a sinapse ocorre entre o axônio de um neurônio e o dendrito do neurônio seguinte, mas também pode ocorrer do axônio diretamente para o corpo celular, ou entre do axônio do neurônio para uma célula muscular.

Os impulsos nervosos são sinais elétricos que afetam os íons da membrana do neurônio. O estímulo ocorrido em algum ponto do neurônio é transmitido através de mudanças bruscas de carga elétrica, fenômeno chamado potencial de ação, que percorre todo o neurônio.

Ao chegar na terminação do axônio o sinal elétrico é transmitido por meio de vesículas contendo neurotransmissores, substâncias químicas encarregadas de levar esse estímulo à célula vizinha.

Os neurotransmissores fazem com que íons (partículas com carga elétrica) sejam levados de uma célula a outra, alterando o potencial elétrico e gerando o potencial de ação.

Tipos de Sinapses

Existem dois tipos de sinapses: química e elétrica. As sinapses químicas são as mais comuns nos seres humanos e outros mamíferos. As sinapses elétricas são mais comuns em organismos invertebrados, nos humanos geralmente não ocorrem em neurônios, apenas nas células gliais ou musculares.

Sinapses Químicas

Essas sinapses iniciam no terminal do axônio (uma região pouco mais alargada formando um botão) da célula pré-sináptica.

As vesículas contendo neurotransmissores são liberadas na fenda sináptica e reconhecidas por receptores químicos (proteínas específicas) na membrana da célula pós-sináptica.

A seguir se fundem com a membrana e liberam o seu conteúdo. A ligação química entre o neurotransmissor e o receptor do neurônio seguinte gera mudanças que irão fazer com que o sinal elétrico seja transmitido.

Sinapse Excitatória ou Inibitória

As sinapses químicas podem ser excitatórias ou inibitórias, de acordo com o tipo de sinal que conduzem.

Se o sinal produzido na membrana pós-sináptica for a despolarização, iniciando o potencial de ação, então será uma sinapse excitatória.

Se o sinal produzido na membrana pós-sináptica for de hiperpolarização, a ação resultante será inibitória do potencial de ação, portanto nesse caso há uma sinapse inibitória.

Sinapses Elétricas

Nessas sinapses não há participação de neurotransmissores, o sinal elétrico é conduzido diretamente de uma célula a outra através de junções comunicantes (gap junctions). Essas junções são canais que conduzem íons, obtendo respostas quase imediatas, isso quer dizer que o potencial de ação é gerado diretamente.

Complemente seus estudos lendo os textos:

• Sistema Nervoso
• Sistema Nervoso Central
• Sistema Nervoso Periférico

Bacharela em Química Tecnológica e Industrial pela Universidade Federal de Alagoas (2018) e Técnica em Química pelo Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia de Pernambuco (2011).

As sinapses nada mais são do que o ponto de contato entre uma célula nervosa e outra célula excitável, a qual pode ser outro neurônio ou uma outra célula, como, por exemplo, uma célula muscular.

E, a partir desse contato, há a transmissão de determinada informação.

Classificação

Elas podem ser classificadas de diversas formas, como, por exemplo, pela citoarquitetura quando temos uma sinapse entre dois neurônios.

De acordo com o local de ligação, as sinapses podem ser classificadas em axodendrítica (quando o axônio do elemento pré – sináptico se liga aos dendritos do elemento pós – sináptico), que corresponde a maioria das sinapses; axossomáticas, quando o elemento pré – sináptico se liga ao corpo do neurônio pós – sináptico; e axoaxônicas, quando o axônio do neurônio pré – sináptico se liga ao axônio do elemento pós – sináptico.

Uma outra classificação importante é quanto ao tipo de condução, que pode ser elétrica ou química, como veremos adiante.

E também se classifica as sinapses de acordo com o efeito que essas geram, podendo ser inibitórias ou excitatórias. Isso varia principalmente com o tipo de neurotransmissor.

Vamos agora ao estudo das sinapses elétricas e sinapses químicas.

Sinapses Elétricas

As sinapses elétricas são sinapses onde não são necessários neurotransmissores, pois há contato direto entre os elementos pré e pós – sinápticos, e, assim, ocorre o fluxo elétrico.

Você já deve ter ouvido falar em junções GAP ou junções comunicantes.. certo!? Essas junções são essenciais para as sinapses elétricas, pois elas permitem a comunicação entre células adjacentes, por meio de conexons, por onde passa o fluxo da corrente elétrica.

Por ser contato direto, a condução é muito rápida e isso impede que haja também o retardo sináptico. A condução da corrente é bidirecional, ou seja, pode partir tanto do elemento pré, quanto do elemento pós, pois as junções comunicantes permitem essa movimentação.

E você pode se questionar: “por que todas as sinapses não são elétricas? Seria ótimo, condução rápida, estímulo direto, e etc”. Não poderíamos ter sinapses elétricas em todo o nosso organismo por um motivo: elas não são moduláveis, nem fisiologicamente e muito menos farmacologicamente.

Por isso, essas sinapses estão presentes no sistema nervoso central, sendo uma minoria.

E estão presentes também em alguns tecidos musculares, como o tecido muscular liso, e principalmente o tecido muscular cardíaco, onde a condução precisa ser rápida e propagar-se por todo o músculo cardíaco, para que haja uma contração eficaz a bombear de forma eficiente o sangue.

Sinapses Químicas

As sinapses químicas correspondem a maior parte das sinapses encontradas em nosso organismo.

Sua fisiologia e funcionamento são, de certa forma, mais complexos do que quando comparados com as das sinapses elétricas, como veremos a seguir.

No sistema nervoso central, as sinapses químicas são a maioria, assim como no organismo em geral.

Enquanto as sinapses elétricas possuem elementos muito próximos entre si, as sinapses químicas não necessariamente.

A condução se dá por substâncias químicas conhecidas como neurotransmissores, produzidos pelo elemento pré – sináptico, e liberado numa fenda, que é o espaço entre o elemento pré e o elemento pós – sináptico, essa fenda é conhecida como fenda sináptica.

O elemento pré – sináptico produz o neurotransmissor, por exemplo, um elemento colinérgico, produzirá a acetilcolina, que é um neurotransmissor. Após sintetizado, esse neurotransmissor é liberado.

Por outro lado, o elemento pós – sináptico possui receptores para tal neurotransmissor, que, ao se ligar, provoca um efeito.

Simplificando, o elemento pré – sináptico leva a informação por meio dos neurotransmissores, e o elemento pós – sináptico recebe a informação, pois os neurotransmissores atuam nele.

As sinapses químicas são unidirecionais, ou seja, o sinal, a informação, parte do elemento pré – sináptico em direção ao pós – sináptico. Isso é importantíssimo na fisiologia, pois direciona a informação.

Por ser um processo mais complexo, de produção, liberação e atuação do neurotransmissor, a condução é mais lenta, havendo um retardo sináptico.

Uma outra peculiaridade muito importante é que as sinapses químicas são passíveis de modulação, de regulação.

Sendo as sinapses químicas as mais comuns em nosso organismo, precisamos conhecer um pouco mais de seu funcionamento.

Como se formam os neurotransmissores?

Para que haja a síntese de um neurotransmissor, geralmente, é necessário um precursor. Por exemplo, a acetilcolina, formada a partir de colina + Acetil-CoA.

O local da síntese do neurotransmissor varia de acordo com o peso molecular do mesmo. Quando é um neurotransmissor de baixo peso, ele é sintetizado no terminal axônico.

Quando é um neurotransmissor de alto peso, ele é sintetizado no corpo celular do neurônio, e trazido por meio de vesículas pelo axônio até o terminal axônico, por meio do transporte axonal.

Onde ficam armazenados os neurotransmissores?

Os neurotransmissores ficam armazenados em vesículas no terminal axônico, onde aguardam serem liberados.

Alguns já são produzidos diretamente dentro de vesículas, enquanto outros são produzidos no citoplasma, e em seguida sofrem vesiculação.

Liberação do Conteúdo Vesicular: A exocitose

As vesículas estão dispersas pelo terminal axônico, mas presas a microtúbulos.

O processo de liberação do neurotransmissor é composto por várias etapas. Vamos a cada uma delas:

A primeira coisa que precisa acontecer é um potencial de ação promovendo a despolarização da membrana do terminal pré – sináptico.

Quando ocorre a despolarização, canais de Cálcio dependentes de voltagem se abrem, e isso permite o influxo de cálcio para o terminal pré – sináptico.

O cálcio se liga a uma proteína chamada calmodulina.

Esse complexo cálcio + calmodulina promove ativação da tubulino quinase, que, sendo uma quinase, fosforila os microtúbulos.

Ao serem fosforilados, e lembrando que as vesículas estavam presas a eles, ocorre um movimento dessas vesículas contendo os neurotransmissores em direção à membrana pré -sináptica.

E como tudo, ou quase tudo tem uma explicação, essas vesículas poderiam ir pra qual direção, mas elas vão para a membrana, pois há proteínas de atração, entre vesícula e membrana pré – sináptica, as snares, sendo que na vesícula há a V-Snare, e no terminal a T-Snare.

Então, essas proteínas se atraem e, por essa razão, as vesículas seguem tal direção.

Uma vez atraídas, elas se aproximam, até que se unem, formando um complexo de fusão. Ou seja, a membrana da vesícula e a membrana do terminal pré – sináptico se fundem.

Há, então, ativação da ATPase e da fosfolipase, que promovem um afastamento dos fosfolípideos, e, por fim, os neurotransmissores são liberados na fenda sináptica.

A membrana da vesícula sofre invaginação e é reutilizada.

Uma vez que é um processo complexo, com várias etapas e com participação de várias substâncias, muitos fatores podem provocar alterações, podem modular a liberação de neurotransmissores, que permite a condução de informação.

E o que acontece com o neurotransmissor após ser liberado?

Após ser liberado, são muitos os destinos que um neurotransmissor pode tomar.

O mais comum, e o que ocorre inicialmente, é a ligação do neurotransmissor ao seu receptor pós – sináptico, promovendo, assim, o efeito esperado, que pode ser em um outro neurônio ou em um órgão efetor.

A resposta celular uma hora precisa chegar ao fim, e, para isso, dois processos podem ocorrer, e isso varia de acordo com o tipo de terminal, tipo de neurotransmissor, e etc.

Uma das formas de encerrar a resposta celular é por meio de recaptação neuronal. Assim, o neurotransmissor volta ao terminal pré-sináptico, onde pode ser reutilizado. Isso ocorre com alguns neurotransmissores, como a serotonina e o glutamato.

Outra forma é por degradação enzimática na própria fenda sináptica, como ocorre com a acetilcolina, ao ser degradada na fenda sináptica pela enzima acetilcolinesterase.

Um outro destino a ser tomado é quando o neurotransmissor se liga ao próprio terminal que o liberou, o terminal pré – sináptico, e, assim, modula a liberação de neurotransmissores, em um processo conhecido como automodulação.

Também podem se difundir pela corrente sanguínea e atuar em locais mais distantes.

Anteriormente, conversamos sobre a possibilidade de modulação das sinapses químicas. Em diversos pontos essa modulação pode acontecer.

Interferência na Exocitose

Há uma substância muito conhecida, inclusive no meio estético, que impede a fusão das snares, bloqueando a V-Snare, o que seria essencial à liberação do neurotransmissor.

A toxina botulínica, conhecida como botox, faz isso! Ela impede a exocitose das vesículas de acetilcolina, e assim impede que haja contração muscular naquele local onde foi aplicada. Não havendo a contração, não há rugas.

Interferência na recaptação neuronal

Algumas substâncias podem interferir em um dos processos que encerra a atividade do neurotransmissor, que é a recaptação neuronal. Um exemplo são as anfetaminas (ecstasy, conhecida também como MDMA), que são substâncias simpaticomiméticas, e, portanto, aumentam a atividade simpática.

O que essas substâncias fazem é inibir a recaptação de noradrenalina. Assim, aumenta a concentração de noradrenalina na fenda sináptica. Esse efeito ocorre pois entram no citosol do neurônio pré – sináptico, e sofrem vesiculação, ocupando o “espaço” da noradrenalina.

Assim, além de competir pela recaptação, as anfetaminas também levam a um processo de captação reversa, o que estimula a liberação de noradrenalina. Tudo isso potencializa o efeito simpático.

Outra substância que bloqueia a recaptação neuronal de noradrenalina é a cocaína, e, assim, promove a hiperatividade simpática.

Interferência na degradação enzimática

Algumas substâncias podem interferir na degradação de neurotransmissores, como por exemplo, os organofosforados e os carbamatos que inibem a enzima acetilcolinesterase, e assim impedem a degradação da acetilcolina na fenda.

Com isso, aumenta a concentração de acetilcolina e, consequentemente, os efeitos dela.

Seja na sinapse elétrica, ao transmitir uma condução para a célula adjacente, seja na sinapse química, ao sintetizar e liberar os neurotransmissores, há um tipo de efeito gerado, como classificamos anteriormente: em efeito inibitório e efeito excitatório, lembra?

Os mecanismos e substâncias irão determinar qual o tipo de efeito teremos.

Em uma sinapse excitatória, o principal mecanismo para que a excitação aconteça é o aumento da permeabilidade ao sódio, que então entra na célula pós – sináptica, atua em receptores ROC (Receptores sensíveis a estímulo químico) e gera, então, a despolarização da membrana dessa célula.

As sinapses excitatórias geram o PPSE (potencial pós – sináptico excitatório).

Já em uma sinapse inibitória, há aumento da permeabilidade ao cloro, que entra na célula, e por ser um íon com carga negativa, hiperpolariza a célula, deixando a mais negativa, e isso impede que haja deflagração de um potencial de ação.

As sinapses inibitórias geram o PPSI (potencial pós – sináptico inibitório).

E, assim, fechamos essa conversa de hoje. Espero que tenham compreendido bem as peculiaridades das sinapses, químicas e elétricas.

Essa compreensão é importante pois se trata de um assunto que vocês verão repetidas vezes, e entender a fisiologia, como funciona, facilita muito o aprendizado de conteúdos relacionados.

Bons estudos pessoal!

Qual e a origem da vesícula sináptica?

Como a transmissão sináptica se encerra?

O que são terminações sinápticas?

Como as vesículas de neurotransmissores são liberadas na sinapse?