Transmissão sináptica e neurotransmissores
A transmissão sináptica é o processo pelo qual um neurônio comunica-se com outra célula, que pode ser outro neurônio, uma célula muscular ou uma célula glandular. A sinapse química, que é o tipo predominante nos animais domésticos, transforma um sinal elétrico que chega ao terminal pré-sináptico em um sinal químico (o neurotransmissor). Esse sinal químico cruza a fenda sináptica e volta a ser convertido em um efeito elétrico ou bioquímico na célula pós-sináptica. Esse mecanismo permite alta modulação, integração e especificidade, fundamentais para o funcionamento do sistema nervoso.
Estrutura básica da sinapse química
A sinapse envolve três componentes:
- Terminal pré-sináptico: contém vesículas sinápticas com neurotransmissores e é o local onde o potencial de ação desencadeia sua liberação.
- Fenda sináptica: pequeno espaço extracelular por onde o neurotransmissor se difunde.
- Membrana pós-sináptica: apresenta receptores específicos que reconhecem o neurotransmissor e traduzem a mensagem química em resposta celular.
A forma dessas estruturas está intimamente relacionada com a função. O terminal pré-sináptico possui grande quantidade de mitocôndrias (para sustentar o transporte ativo de íons e a reciclagem vesicular) e proteínas de ancoragem e fusão vesicular. A especialização pós-sináptica concentra receptores e proteínas de sinalização, o que garante alta sensibilidade ao neurotransmissor liberado.
Etapas da transmissão sináptica química
1. Chegada do potencial de ação
Quando o potencial de ação atinge o terminal pré-sináptico, ocorre a despolarização da membrana nessa região. Essa despolarização é o gatilho para os eventos subsequentes de liberação vesicular.
2. Abertura dos canais de cálcio
A despolarização abre canais de cálcio dependentes de voltagem. Como a concentração de cálcio é muito mais alta no meio extracelular, os íons cálcio entram rapidamente no terminal pré-sináptico.
3. Aumento da concentração intracelular de cálcio e liberação do neurotransmissor
O cálcio funciona como o sinal fundamental para a exocitose. Ele se liga a proteínas sensíveis ao íon, iniciando a fusão das vesículas sinápticas com a membrana pré-sináptica. Com isso, o neurotransmissor é liberado na fenda sináptica.
4. Difusão e ligação aos receptores pós-sinápticos
O neurotransmissor liberado se difunde pelo pequeno espaço da fenda sináptica e se liga a receptores específicos na membrana pós-sináptica. A diversidade de efeitos sinápticos depende principalmente do tipo de receptor ativado.
5. Geração dos potenciais pós-sinápticos
A ativação dos receptores altera a permeabilidade da membrana pós-sináptica a determinados íons, produzindo dois tipos principais de respostas:
- Potencial Pós-Sináptico Excitatório (PEPS): quando a membrana se despolariza, aproximando-se do limiar para disparo de um potencial de ação.
- Potencial Pós-Sináptico Inibitório (PIPS): quando a membrana se hiperpolariza, afastando-se do limiar e reduzindo a probabilidade de disparo.
Esses potenciais são graduados e podem somar-se espacial e temporalmente, permitindo ao neurônio integrar múltiplas informações antes de decidir se disparará um novo potencial de ação.
6. Inativação e remoção do neurotransmissor
Para que a sinapse volte ao estado basal e possa responder novamente, o neurotransmissor precisa ser rapidamente removido da fenda sináptica. Esse processo pode ocorrer de três formas principais:
- Degradação enzimática: enzimas presentes na fenda sináptica degradam o neurotransmissor. O exemplo clássico é a clivagem da acetilcolina pela acetilcolinesterase na junção neuromuscular. Aminas biogênicas também podem ser degradadas por enzimas como MAO e COMT.
- Recaptação pelos terminais pré-sinápticos ou células gliais: transportadores específicos reabsorvem neurotransmissores, especialmente aminas biogênicas, GABA e glutamato. Isso permite reciclagem eficiente e evita estimulação prolongada.
- Difusão: parte do neurotransmissor simplesmente se dispersa para fora da fenda sináptica e é posteriormente degradado ou captado por células vizinhas. Neuropeptídeos, por exemplo, dependem principalmente de difusão e degradação enzimática.
Receptores ionotrópicos e metabotrópicos
A natureza da resposta pós-sináptica depende do tipo de receptor ativado.
Receptores ionotrópicos
São proteínas que funcionam como canais iônicos regulados diretamente pela ligação do neurotransmissor. Ao se ligar ao receptor, o neurotransmissor altera sua conformação e abre o canal, permitindo fluxo imediato de íons.
Características:
- resposta muito rápida (milissegundos);
- efeito direto sobre o potencial de membrana;
- fundamentais para respostas rápidas como na junção neuromuscular.
Exemplos: receptor nicotínico de acetilcolina, receptores AMPA e NMDA para glutamato, receptor GABA A e receptor de glicina.
Receptores metabotrópicos
Não possuem canal iônico embutido. Sua ativação envolve proteínas G que, por sua vez, modulam canais iônicos ou desencadeiam cascatas de segundos mensageiros intracelulares.
Características:
- resposta mais lenta, porém mais prolongada;
- efeitos amplos, incluindo modulação metabólica e expressão gênica;
- permitem modificação do estado funcional da célula ao longo do tempo.
Exemplos: receptores muscarínicos de acetilcolina, receptores adrenérgicos, receptores dopaminérgicos, receptores serotoninérgicos e receptores metabotrópicos de glutamato.
Neurotransmissores excitatórios e inibitórios
A ação de um neurotransmissor depende do receptor que ele ativa e dos íons associados ao processo. De forma geral:
Neurotransmissores excitatórios
Promovem despolarização da membrana pós-sináptica, levando a um EPSP. Comumente abrem canais permeáveis a sódio ou cálcio.
- Glutamato é o principal neurotransmissor excitatório do SNC.
- Aspartato também possui ação excitatória.
Neurotransmissores inibitórios
Geram hiperpolarização, produzindo um IPSP, geralmente por meio da abertura de canais de cloreto ou potássio.
- GABA é o principal neurotransmissor inibitório do encéfalo.
- Glicina desempenha papel inibitório especialmente na medula espinhal e no tronco encefálico.
Principais neurotransmissores no SNC e no SNP
No Sistema Nervoso Central (SNC)
Aminoácidos:
- Glutamato (excitatório)
- Aspartato (excitatório)
- GABA (inibitório)
- Glicina (inibitório, predominante na medula)
Aminas biogênicas:
- Dopamina
- Norepinefrina
- Serotonina
- Histamina
Essas substâncias modulam humor, alerta, aprendizagem, coordenação motora e diversas funções autonômicas.
Neuropeptídeos:
Incluem endorfinas, encefalinas, ACTH, colecistoquinina, entre outros. Costumam atuar como moduladores de longo prazo.
No Sistema Nervoso Periférico (SNP)
A distribuição dos neurotransmissores é muito específica:
Acetilcolina (ACh):
- neurônios pré-ganglionares simpáticos e parassimpáticos;
- neurônios pós-ganglionares parassimpáticos;
- junção neuromuscular;
- pós-ganglionares simpáticos das glândulas sudoríparas.
Norepinefrina (NE):
- maioria dos neurônios pós-ganglionares simpáticos.
Epinefrina:
- secretada pela medula adrenal para a circulação, funcionando como hormônio mais do que como neurotransmissor.