Tipos de Sinapses e Biofísica do Processo.

Olá pessoal, aqui é o Nelson Isamo mais uma vez. Hoje eu falarei sobre uma classificação que se deu às sinapses de acordo com sua contribuição para a continuação de um impulso nervoso pelos neurônios, e falarei também sobre a parte física que comanda esse processo. Vou incluir também uma equação matemática que quantifica tudo isso. Não se preocupem, essa equação será mais ilustrativa, só para ajudar a entender tudo isso, e para fazer uma ponte com nossa famosa energia livre de Gibbs.

As sinapses são classificadas em geral como excitatórias ou inibitórias. As sinapses excitatórias, contribuem para que haja uma maior despolarização da membrana do neurônio pós-sináptico, diminuindo a diferença de concentração entre os íons dentro e fora da membrana, e assim diminuindo a diferença de potencial entre o lado de fora e o de dentro da membrana; sendo assim, elas contribuem para que o impulso siga adiante no neurônio seguinte.

Já as sinapses inibitórias fazem o contrário, elas polarizam ainda mais a membrana do neurônio pós-sináptico; e como só há propagação do impulso elétrico pelo neurônio se houver despolarização, ela faz com que fique mais difícil de ocorrer essa despolarização e dificulta assim a continuação do impulso nervoso para o próximo neurônio. Essa hiperpolarização ocorre devido à abertura de canais de cloro da célula, e a abertura desses canais é estimulada por certos neurotransmissores (neurotransmissores inibitórios). Os neurotransmissores inibitórios mais comuns são o ácido gama-amino-butírico (GABA), e a glicina.

Um neurônio, como pode possui vários dendritos, pode receber diversos impulsos inibitórios e excitatórios, e o que diz se o impulso é transmitido adiante ou não através do axônio, é soma desses estímulos (no caso, a soma das despolarizações com as hiperpolarizações). Sendo assim, um neurônio pode receber mais de mil estímulos diferentes, mas produzir só uma resposta, isso dá a capacidade única do tecido nervoso de ser capaz de "tomar decisões". A soma desses impulsos geralmente ocorre na base do corpo celular, perto do axônio, local que comunmente não é envolto por células da glia; é lá que dependendo do resultado da soma, o axônio dispara um potencial de ação ou não.

Essa soma dos impulsos que a célula recebe pode ser feita de duas formas. Na soma espacial, são somados impulsos recebidos em diferentes locais da células, em diferentes sinapses. Na soma temporal, são somados impulsos que vêm em rápida sequência, mas são recebidos em uma mesma sinapse.

Há uma doença autoimune incapacitante chamada miastenia grave, que afeta as sinapses motoras de um indivíduo. Essa doença causa fraqueza muscular e incapacidade de manter esforços físicos continuados. Vou pedir pra alguém fazer um post sobre essa doença mais pra frente =).

Mas quais são os fatores físicos que influenciam na polarização ou despolarização da membrana?


A resposta para isso está na concentração dos íons dentro e fora da célula e da ddp que há entre os lados da membrana, que vão ditar a espontaneidade do movimento dos íons através de um canal iônico. A fórmula que diz se esse movimento será espontâneo ou não é dita a seguir:

Em que R é a constante dos gases, T é a temperatura absoluta, Z é a carga do íon, Vm é a diferença de potencial entre o lado de dentro e o de fora da membrana, F é a constante de Faraday, e C são as concentrações do íon dentro e fora da célula.

Tirando os fatores constantes que foram apresentados, pode-se dizer então que o fluxo de íons através de canais iônicos é basicamente função da ddp da membrana e da concentração dos íons; portanto uma espécie iônica só flui através da membrana plasmática, enquanto a força diretiva (ou energia livre de Gibbs) é negativa, e o que diz isso será o quociente das concentrações e a ddp da membrana.

Um exemplo do que foi dito é movimentação de Na+ através da membrana. Em condições normais, a ddp da membrana é de -60mV (negativo), tornando o segundo fator todo da equação negativo (pois a carga do Na+ e a constante de Faraday são positivas), e a concentração de Na+ fora da célula é maior que a concentração dentro, tornando o ln do quociente entre elas negativo, o que torna também o segundo fator negativo (pois T e R são sempre positivos), isso faz com que a força diretiva total seja negativa, o que diz então que o fluxo do Na+ através da membrana quando ela está polarizada é um processo espontâneo. À medida que flui Na+ através de seu gradiente de concentração há ao mesmo tempo uma maior igualdade entre a concentração desse íon dentro e fora da membrana, com isso o quociente dessas concentrações se aproxima de 1, fazendo com que o ln disso se aproxime de zero. Ao mesmo tempo esse fluxo também despolariza a membrana, fazendo com que o Vm se aproxime de zero. Assim, com os dois fatores que se somam na equação próximos de zero, a soma deles também tende a zero, e com a energia livre próxima de zero, o processo vai deixando de ser espontâneo, e o equilíbrio químico se estabelece, deixando de haver o fluxo quantitativo de íons Na+ através da membrana plasmática.

Bom pessoal, aqui tentei explicar então da melhor maneira possível os tipos de sinapses que ocorrem, e como o nosso tecido nervoso é capaz de criar resposta diferentes para os diferentes estímulos que ele recebe. Tentei também falar um pouco sobre a parte biofísica do impulso nervoso, e explicar como o movimento de cargas irá influenciar no fato do neurônio se polarizar ou despolarizar. Como a polarização ou despolarização do neurônio que vai dizer se há impulso nervoso ou não, pode-se deduzir o comportamento de um neurônio a partir de fatores químicos (concentração dos íons) e físicos (ddp da membrana) pré determinados. Espero que não tenha ficado muito confuso. Como dito antes, qualquer dúvida é só colocar nos comentários ou postar no nosso twitter que eu estou disposto (e muito interessado) em responder. Brigadão aí pessoal.

Referências

Portal São Francisco

Lehninger - Princípios de Bioquímica - Quarta edição.