Fundamentos da Neurofisiologia: Potencial de Ação e Sinapse

Por que o Potencial de Repouso de Membrana é Crucial?

A membrana celular atua como um capacitor, um sistema capaz de acumular energia potencial elétrica. Essa energia é armazenada sob a forma de um gradiente de cargas, gerado por um mecanismo ativo.

A fina espessura da membrana possibilita o pareamento de cargas. Essa polaridade é observada apenas na superfície da membrana, onde estão os íons desemparelhados. Íons contidos no citoplasma ou interstício formam pares elétricos que se anulam.

Quando necessário, o capacitor pode disponibilizar, de forma imediata, mais energia do que o gerador é capaz de produzir. Isso permite que a célula, em determinado momento, transforme essa energia acumulada no potencial de repouso em um potencial de ação, produzindo um fluxo de corrente que, por sua vez, será transformado em trabalho.

Potencial → Fluxo de Corrente → Trabalho

Como o Potencial de Ação é Gerado?

O fluxo de corrente é desencadeado por um estímulo, que pode ser mecânico, elétrico ou químico. Esses estímulos promovem a abertura de canais de Na+ que irão causar a despolarização da membrana.

A velocidade de despolarização aumenta devido à abertura de canais de Na+ sensíveis à voltagem.

Limiar de Excitação: Determina a quantidade mínima de estímulo necessária para o disparo do potencial de ação.

Após a Repolarização da Membrana

O potencial de membrana é restabelecido. Quem está dentro da célula agora? Na+. Quem está fora? K+. Logo, Na+ e K+ precisam ser redistribuídos para o meio intracelular e extracelular, respectivamente. Isso é possível através da bomba de sódio e potássio (Sódio-Potássio ATPase). Considerando uma corrente elétrica, a membrana seria o capacitor e a bomba de sódio e potássio seria o gerador.

Resistência Elétrica em Células

Uma corrente elétrica é uma propagação de elétrons. A corrente elétrica sofre resistência pelo atrito dos elétrons com o condutor. A energia elétrica se perde sob a forma de energia térmica. Quanto mais delgado for um condutor, maior a resistência. Ao final do circuito, toda a energia pode se perder antes de atingir o destino final.

Transmissão Eficiente de Sinais Elétricos

Por que as células não são condutores elétricos? Elas não transmitem corrente; a célula é um transmissor de sinal elétrico, ou seja, transmite estímulo!

Uma outra vantagem da célula em transmitir estímulo ao invés de corrente é que a corrente se divide quando atinge uma bifurcação, mas não na célula. O potencial de ação continuará se propagando com a mesma intensidade e sem perdas!

Propagação do PA: O sinal elétrico gerado na célula é autocarregável; trafega ao longo da estrutura, sendo continuamente recriado.

Transmissão Sináptica: Elétrica e Química

Para a continuação da propagação do estímulo, ocorre transmissão sináptica entre as células, onde o impulso é repassado. Essa transmissão pode ser:

• Elétrica: Através de junções comunicantes.
• Química: Através de placas motoras ou fendas sinápticas.

Exemplo de Sinapse Elétrica: Há dois neurônios conectados por estruturas chamadas de junções comunicantes, que são espécies de canais que comunicam o meio intracelular das duas células. Assim, por voltagem, o estímulo é passado diretamente para a próxima célula.

Exemplo de Sinapse Química: Quando não há uma comunicação direta entre as células, há formação da fenda sináptica entre elas. Na extremidade do primeiro neurônio, há canais de Ca+ sensíveis à voltagem que permitem a entrada de Ca+ na célula. Esse íon no meio intracelular irá promover a fusão de vesículas de neurotransmissores com a membrana do neurônio, externalizando os neurotransmissores, que são liberados na fenda sináptica. Esses neurotransmissores se ligam a receptores do neurônio seguinte, promovendo a abertura dos canais de Na+.

Repolarização na Sinapse Química: O Papel do Neurotransmissor

Se o neurotransmissor fica ligado ao receptor de membrana, como ocorre a repolarização da membrana na sinapse química?

O neurotransmissor é degradado rapidamente por uma protease (acetilcolinesterase), uma enzima presente na membrana pós-juncional (membrana da célula muscular) que degrada os neurotransmissores na fenda sináptica e os libera dos receptores, permitindo o fechamento dos canais novamente.

Neurotransmissores e Receptores: Diferentes Desfechos

Dependendo do neurotransmissor e do receptor, o sinal pode ter desfechos diferentes:

• Excitatório: Neurotransmissores que se ligam ao receptor, alterando-o e tornando-o mais suscetível ao disparo de PA.
• Inibitório: Neurotransmissores que se ligam ao receptor, alterando-o e tornando-o menos suscetível ao disparo de PA.

Exemplos Clínicos e Farmacológicos:

• Exemplo I: Tetrodotoxina (Baiacu)
  O baiacu possui uma vesícula com Tetrodotoxina, que funciona como bloqueador dos canais de sódio. Ou seja, compete com a acetilcolina na fenda sináptica, inibindo a despolarização. Causa paralisia e/ou dispneia.
• Exemplo II: Botox (Toxina Botulínica)
  Essa substância inibe a liberação de acetilcolina. Assim, a musculatura não se contrai, o que suaviza as linhas de expressão.
• Exemplo III: Síndrome de Lambert-Eaton
  Trata-se de uma doença autoimune. Anticorpos bloqueiam a ação dos canais de cálcio; logo, menos acetilcolina será liberada na sinapse. Isso gera fraqueza muscular e problemas de locomoção. Para tratamento, bloqueia-se o efluxo de K+, o que prolonga a despolarização. Isso mantém os canais de cálcio abertos por mais tempo, favorecendo a liberação de acetilcolina.