Transmissão Sináptica (Comparativa)

Como os sinais passam de uma célula excitável para a próxima, seja através do acoplamento elétrico rápido das junções comunicantes ou da retransmissão química da liberação de neurotransmissores através de uma fenda sináptica.

Definition

A transmissão sináptica é o processo pelo qual um sinal é transmitido de uma célula pré-sináptica para uma célula pós-sináptica, seja eletricamente através de junções comunicantes ou quimicamente pela liberação regulada de neurotransmissores que se ligam a receptores pós-sinápticos e alteram a condutância da membrana da célula-alvo.

Scope

Este tópico abrange a fisiologia da sinapse em animais: a estrutura das sinapses químicas, a liberação quantal de neurotransmissores desencadeada por cálcio, as mudanças nos receptores pós-sinápticos e na condutância, e o contraste com as sinapses elétricas que acoplam as células diretamente. Aborda os potenciais pós-sinápticos excitatórios e inibitórios, a soma temporal e espacial, e a plasticidade de curto prazo, baseando-se em preparações clássicas de invertebrados e neuromusculares. O tratamento é comparativo e mecanicista, em vez de prescrição farmacológica.

Core questions

• Como um potencial de ação no terminal nervoso desencadeia a liberação de neurotransmissor?
• Por que o neurotransmissor é liberado em pacotes quantais discretos, e qual é o papel do cálcio?
• Como os receptores pós-sinápticos convertem um sinal químico em excitação ou inibição?
• Quando as sinapses elétricas são usadas em vez das químicas, e quais são suas vantagens e desvantagens?

Key theories

Hipótese quantal da liberação de neurotransmissores

O neurotransmissor é liberado em pacotes multimoleculares discretos (quanta) correspondentes a vesículas sinápticas, de modo que a resposta pós-sináptica é construída a partir de múltiplos inteiros de um potencial miniatura unitário.

Hipótese do cálcio na liberação

A despolarização do terminal pré-sináptico abre canais de Ca2+ dependentes de voltagem, e a breve entrada de Ca2+ resultante é o gatilho imediato para a fusão de vesículas e a liberação de neurotransmissores.

Mechanisms

Quando um potencial de ação invade um terminal sináptico químico, canais de Ca2+ dependentes de voltagem se abrem e a entrada local de Ca2+ desencadeia a fusão de vesículas preenchidas com neurotransmissores com a membrana pré-sináptica. O transmissor liberado difunde-se através da fenda e liga-se aos receptores pós-sinápticos: receptores ionotrópicos abrem canais iônicos diretamente para produzir potenciais pós-sinápticos excitatórios ou inibitórios rápidos, enquanto receptores metabotrópicos atuam através de segundos mensageiros para efeitos modulatórios mais lentos. A ação do transmissor é terminada pela recaptação ou degradação enzimática. Muitos pequenos potenciais pós-sinápticos se somam no tempo e no espaço para determinar se a célula pós-sináptica atinge o limiar. As sinapses elétricas ignoram essa química, passando corrente diretamente através dos canais das junções comunicantes para uma sinalização muito rápida, frequentemente bidirecional.

Clinical relevance

Estudos clássicos da junção neuromuscular estabeleceram princípios que explicam a ação de agentes nervosos, toxinas, bloqueadores neuromusculares e muitos medicamentos que visam receptores e transportadores; a mesma estrutura subjaz ao estudo da plasticidade sináptica. Esta entrada é de fisiologia comparativa educacional, não orientação de tratamento.

History

A demonstração de Otto Loewi da neurotransmissão química e os registros intracelulares de potenciais pós-sinápticos de Eccles estabeleceram a sinapse química, enquanto Katz e colegas usaram a junção neuromuscular da rã para revelar a liberação quantal e o gatilho de cálcio. Trabalhos comparativos mapearam posteriormente o amplo uso de sinapses elétricas e transmissão moduladora em sistemas nervosos de invertebrados e vertebrados.

Key figures

• Bernard Katz
• Ricardo Miledi
• John Eccles
• Otto Loewi

Seminal works

• katzmiledi1967
• randall2002
• kandel2021

Frequently asked questions

O que é um quantum de neurotransmissor?

É a quantidade de transmissor contida em uma única vesícula sináptica; a liberação ocorre em múltiplos de números inteiros desse pacote, em vez de como um fluxo contínuo.

Como as sinapses elétricas e químicas diferem?

As sinapses elétricas passam corrente diretamente entre as células através de junções comunicantes para uma sinalização muito rápida, enquanto as sinapses químicas usam a liberação de neurotransmissores, permitindo amplificação, mudanças de sinal e modulação, mas adicionando um breve atraso.