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1 Neurologia Julianna Rodrigues Carvalho, 4Med 2021.1 NEUROLOGIA MODULO 10 TUTORIA 1 – 18/02/2021 OBJETIVO 1 – CARACTERIZAR OS NEUROTRANSMISSORES Um neurotransmissor é um composto químico liberado por um neurônio pre-sináptico que causa excitação ou inibição da membrana pós- sináptica. O efeito sobre a membrana pós-sinaptica se dá em menos de um milissegundo após a liberação e termina dentro de um decimo de segundo. Os neurotransmissores são biomoléculas que se encarregam de transmitir a informação de um neurônio para outro que se encontram unidos através de uma sinapse (união intercelular que se encarrega da transmissão da informação entre uma célula e outra através de impulsos elétricos), na qual o neurônio pré-sináptico é o que se encarrega de emitir a informação, e o neurônio pós-sináptico de recebê-la. Com o passar dos anos, os neurocientistas foram estabelecendo certos crité- rios que devem ser atingidos para que uma molécula possa ser considerada um neurotransmissor. 1. A molécula deve ser sintetizada e estocada no neurônio pré-sináptico. 2. A molécula deve ser liberada pelo terminal axonal pré-sináptico sob estimulacã̧o. 3. A molécula, quando aplicada experimentalmente, deve produzir na célula pós-sináptica uma resposta que mimetiza a resposta produzida pela libera- cã̧o do neurotransmissor do neurônio pré-sináptico. Embora A ação dos Neurotransmissores e homonios sejam similares, os neurotransmissores costumam agir em alvos que estão próximo do local de liberação, enquanto hormônios são liberados na corrente sanguínea para agir em alvos distatentes. NEUROTRANSMISSORES CONVENCIONAIS Os mensageiros químicos que atuam como neurotransmissores convencionais compartilham certas características básicas. Eles são armazenados em vesículas sinápticas, são liberados quando Ca2+ entram no terminal axonal em resposta à um potencial de ação, e atuam ligando- se a receptores de membrana da célula pós-sináptica. Múltiplos neurotransmissores podem produzir diferentes tipos de respostas em neurônios pós-sinapticos. - Por exemplo, um neurônio pode ser excitado por um tipo de neurotransmissor e ser inibido por outro tipo. A velocidade das respostas pós-sinápticas produzidas por diferentes neurotransmissores também varia; - De maneira geral, os neurotransmissores de baixo peso molecular medeiam ações sinápticas rápidas, enquanto os neuropeptídeos tendem a modular mais lentamente a atividade sináptica em andamento. Muitos tipos de neurônios sintetizam e liberam dois ou mais neurotransmissores diferentes; - Quando mais de um neurotransmissor está presente em um terminal nervoso, as moléculas são denominadas cotransmissores. PRINCIPAIS NEUROTRAN SMISSORES 1.1) Classe NEUROTRANSMISSORES PEQUENOS AMINAS BIOGENICAS ❖ Dentro dessa categoria de neurotransmissores de moléculas pequenas, as aminas biogênicas (dopamina, noradrenalina, adrenalina, serotonina e histamina) são frequentemente discutidas em separado, em virtude de suas propriedades químicas e ações pós-sinápticas semelhantes. Catecolaminas: Adrenalina ou epinefrina, noradrenalina ou norepinefrina e dopamina; Indolaminas: Serotonina, melatonina e histamina. ❖ AMINOÁCIDOS INDIVIDUAIS como o glutamato e o GABA, assim como os transmissores acetilcolina, serotonina e histamina, também se encontram nessa categoria. Aminoacidérgicos: GABA, taurina, ergotioneína, glicina, beta- alanina, glutamato e aspartato. Classificação (de acordo com o tamanho): NEUROPEPTÍDEOS ❖ São moléculas transmissoras relativamente grandes, compostas de 3 a 36 aminoácidos; ❖ Os neuropeptid́eos são derivados de proteińas secretoras que são formadas no corpo neuronal; ❖ Como outras proteińas secretoras, os neuropeptid́eos ou seus precursores são inicialmente processados no retićulo endoplasmático e então seguem para o aparelho de Golgi para serem processados. ❖ Alguns exemplos: - Opioides; - Hormonios neuro-hipofisários; - Taquicininas; - Secretinas; - Insulinas; - Somatostatinas; - Gastrinas 1.2) Função 1.3) Como são sintetizado 1.4) Onde é liberado 1.5) Onde age 1.6) Recaptação ACETILCOLINA É o único transmissor do tipo amina de baixo peso molecular que não é um aminoácido ou um derivado di- reto de um aminoácido. AÇÃO https://pt.wikipedia.org/wiki/Catecolamina https://pt.wikipedia.org/wiki/Adrenalina https://pt.wikipedia.org/wiki/Noradrenalina https://pt.wikipedia.org/wiki/Dopamina https://pt.wikipedia.org/w/index.php?title=Indolamina&action=edit&redlink=1 https://pt.wikipedia.org/wiki/Serotonina https://pt.wikipedia.org/wiki/Melatonina https://pt.wikipedia.org/wiki/Histamina https://pt.wikipedia.org/w/index.php?title=Aminoacid%C3%A9rgico&action=edit&redlink=1 https://pt.wikipedia.org/wiki/GABA https://pt.wikipedia.org/wiki/Taurina https://pt.wikipedia.org/w/index.php?title=Ergotione%C3%ADna&action=edit&redlink=1 https://pt.wikipedia.org/wiki/Glicina https://pt.wikipedia.org/wiki/Beta-alanina https://pt.wikipedia.org/wiki/Beta-alanina https://pt.wikipedia.org/wiki/Glutamato https://pt.wikipedia.org/wiki/Aspartato 2 Neurologia Julianna Rodrigues Carvalho, 4Med 2021.1 A ACh é liberada em todas as juncõ̧es neuromusculares esqueléticas dos vertebrados por neurônios motores espinais; Participa da sinapse neuromuscular entre o nervo vago e as fibras musculares cardíacas; No sistema nervoso vegetativo, ela é o neurotransmissor de todos os neurônios pré-ganglionares e também dos neurônios pós-ganglionares parassimpáticos Os neurônios colinérgicos formam sinapses em todo o encéfalo; aqueles no núcleo basal têm projecõ̧es particularmente amplas para o córtex cerebral; A ACh (junto com um componente noradrenérgico) é o principal neurotransmissor do sistema ativador reticular que modula o alerta, o sono, a vigiĺia e outros aspectos crit́icos da consciência humana. A AC é o neurtotransmissor usado por todos os neurônios que fazem sinaps com fibras musculares (neurônios motores inferiores) No SNP age como neuromodulador regulando a frequencia cardíaca e outras funções autonômicas. No SNC esta envolvida na seleção de objetos da atenção e na regulação autonômicas. SINTESE A biossíntese desse neurotransmissor por parte dos neurônios colinérgicos se dá pela acetilação da colina, catalisada pela enzima colina- acetiltransferase (CAT), com acetil coenzima A (acetil-CoA) funcionando como doador de grupos acetil. A colina é ativamente transportada para o axoplasma do neurônio a partir de sítios extraneuronais por um processo de captação de colina de alta e baixa afinidade. O sistema de alta afinidade pode sofrer inibição pelo hemicolínio. Após a síntese, a acetilcolina é transportada para as vesículas de armazenamento. Cada vesícula pode conter de 1.000 a mais de 50.000 moléculas de acetilcolina, além de ATP e uma proteína específica denominada vesiculina, Quando o turnover de acetilcolina é alto, o transporte de colina para as terminações nervosas pode se transformar na etapa que limita a velocidade da reação. Colina — (Acetil-coenzima A+Colina-O-acetil-transferase) –> Acetilcolina LIBERAÇÃO Acredita-se que a ACh seja liberada nas placas motoras terminais das junções neuromusculares, em quantidades constantes, ou vesículas. Quando o potencial de ação alcança a terminação nervosa motora, há liberação sincrônica de 100 ou mais vesículas de ACh. A despolarização de uma terminação nervosa possibilita o influxo de cálcio através de canais voltagem-sensíveis. Este influxo de cálcio facilita a fusão da membrana vesicular com a membrana plasmática da terminação nervosa, resultando na extrusão do conteúdo das vesículas AÇÃO A ação da AChE é imediata, sendo que aproximadamente 90% da ACh liberada podem ser hidrolisadasantes de chegar na membrana pós- sináptica. Os produtos de degradação são ácido acético e colina. O primeiro é rapidamente recaptado para as diferentes vias bioquímicas no interior do citoplasma, enquanto que a segunda é ativamente transportada de volta para a terminação nervosa, local onde será novamente reutilizada na síntese de ACh. No sistema cardiovascular, a ACh é responsável por: Vasodilatação; Redução da freqüência cardíaca; Diminuição da força de contração cardíaca; Queda da condução nervosa no nodo sinoatrial e nodo atrioventricular. Na mente, a ACh desempenha um importante papel nas funções cognitivas, como, por exemplo, a aprendizagem. RECEPTORES Os receptores neuronais de ACh encontram-se espalhados no sistema nervoso central e sistema nervoso periférico, onde atuam como receptores inotrópicos (que de acordo com a tradução da terminologia inglesa significa canais iônicos de abertura ligante-dependente), uma das duas grandes classes de receptores transmembrana. Os receptores de ACh são divididos em duas classes: Receptores nicotínicos: são canais iônicos controlados por ligantes pelo mecanismo de portões e sua ativação leva a um rápido aumento na permeabilidade celular ao Na+ e K+, despolarização e excitação (abertura rápida do canal iônico). Os receptores nicotínicos são proteínas pentaméricas compostas por, no mínimo, duas subunidades distintas (α e β). Nos humanso, oito variantes de subunidade α foram observadas e três subunidades β. Cada subunidade contém múltiplos domínios transmembrana e as subunidades individuais circundam um canal interno. Estes receptores são encontrados na periferia e na junção neuromuscular e na sinapse ganglionar, e também no cérebro, local o nde a ACh é um neurotransmissor. Receptores muscarínicos: estes são metabotrópicos e encontram-se associados a uma proteína G. Cinco subtipos de receptores muscarínicos foram detectados por clonagem molecular. Todavia, os receptores definidos farmacologicamente através da ação de antagonistas são três apenas (M1, M2 e M3). Os receptores M1 são encontrados nos gânglios autônomos, em neurônios do sistema nervoso central e nas células parietais gástricas e aparentemente medeiam os efeitos excitatórios da ACh. Esta excitação é gerada por redução na condutância ao K+ e pela inibição dos canais de cálcio. Os receptores M2 e M3 localizam-se nas glândulas secretoras, músculo liso e no sistema nervoso central. Relacionam-se com os efeitos excitatórios da ACh. RECAPTAÇÃO Em contraste com a maioria dos demais neurotransmissores pequenos, a ação pós-sináptica da ACo em muitas sinapses colinérgicas (em especial na junção neuromuscular) não é encerrada pela recaptação, mas por uma poderosa enzima de hidrólise, a acetilcolinesterase (ACoE); - Essa enzima tem uma atividade catalítica muito alta e hidrolisa a ACo em acetato e colina; - A colina produzida pela hidrólise da ACo é transportada de volta para os terminais nervosos e utilizada para ressintetizar ACo. GLUTAMATO O Glutamato é o principal neurotransmissor excitatório do sistema nervoso central. (mais abumdante) As membranas excitáveis são aqueles capazes de gerar potencial de ação e para que haja esse potencial de ação, é preciso ocorrer uma despolarização e esta deve atingir um limiar de excitabilidade. O Glutamato é um dos principais agentes despolarizantes do sistema nervoso central. Para que haja uma despolarização, ou seja, o meio intracelular se torna menos negativo, pode fazer com que haja um influxo de sódio. O Glutamato atua em receptores ionotrópicos, que são aqueles que possuem fluxo iônico.Com isso, ele pode se ligar a esses receptores, ativa- los e fazer com que haja influxo de sódio, fazendo com que haja uma despolarização na célula. Este aminoácido não atravessa a barreira hematoencefálica, por isso deve ser sintetizado no tecido nervoso a partir de glicose e outros precursores. 3 Neurologia Julianna Rodrigues Carvalho, 4Med 2021.1 As enzimas de seu metabolismo estão localizadas nos neurônios e nas células da glia SINTESE Pode ser formado a partir de precursor chamado Glutamina, através do ciclo Glutamato-Glutamina. Pode ser formado a partir do α-cetoglutarato. Pode ser formado a partir da glicose. O glutamato é um tipo de aminoácido que está presente de maneira mais abundante do sistema nervoso central (SNC), e suas funções metabólicas são basicamente idênticas às exercidas em outros tecidos, preponderantemente biossíntese de proteínas. Além disso, assume um importante papel, atuando como principal neurotransmissor excitatório. Outra função do glutamato é servir como um aminoácido constituinte da estrutura de proteínas, este também utilizado como energia nas células. Considera-se igualmente a sua participação no desenvolvimento neural, na plasticidade sináptica, no aprendizado, na memória, na epilepsia, na isquemia neural, na tolerância e na dependência a drogas, na dor neuropática, nos transtornos de ansiedade e na depressão (VALLI; SOBRINHO, 2014). Este aminoácido não atravessa a barreira hematoencefálica, por isso deve ser sintetizado no tecido nervoso a partir de glicose e outros precursores. Uma das formas do glutamato ser sintetizado é através da via ciclo de Krebs e posterior transaminação do α-cetoglutarato. Outra forma de produção de glutamato é por meio do ciclo de glutamato/glutamina que ocorre tanto nos neurônios quanto nas células gliais. O principal precursor para a síntese de glutamato é a glutamina, que é liberada pelas células gliais; - Uma vez liberada, a glutamina é captada pelos terminais pré- sinápticos e metabolizada em glutamato pela enzima mitocondrial glutaminase. ❖ O glutamato pode também ser sintetizado por transaminação do 2-cetoglutarato, um intermediário do ciclo do ácido cítrico; - Assim, parte da glicose metabolizada pelos neurônios pode também ser utilizada para a síntese de glutamato. ❖ O glutamato sintetizado é empacotado em vesículas sinápticas por transportadores, denominados VGLUT . ❖ Uma vez liberado, o glutamato é removido da fenda sináptica por diversos transportadores de aminoácidos excitatórios (TAAEs); - O glutamato captado pelas células gliais é convertido em glutamina pela enzima glutamina sintetase; a glutamina é, então, transportada para fora das células gliais e a seguir para dentro dos terminais nervosos. ❖ O conjunto dessa sequência de eventos é referido como ciclo do glutamato-glutamina. LIBERAÇÃO Após um estímulo despolarizante seguido pelo influxo de cálcio (Ca2+), o glutamato vesicular é liberado na fenda sináptica. Uma vez liberado na fenda sináptica, o glutamato é captado pelas células gliais nas quais é convertido à glutamina pela enzima glutamina sintetase e posteriormente liberado por transportadores de glutamina no meio extracelular. A glutamina então é captada pelas células neuronais e reconvertida a glutamato. Para manter o equilíbrio e modular a função dos neurônios, existe também a liberação de glutamato pelas células gliais, além do mecanismo de reversão de transportadores que atua com a mesma função da liberação de glutamato, bem como a regulação (PINTO; RESENDE, 2014). O glutamato presente no espaço extracelular possui pouca ou nenhuma conversão bioquímica, pois não há uma enzima que o degrade, como ocorre para muitos neurotransmissores. Deste modo, ele é capaz de interagir com os receptores até que se difunda ou seja removido do líquido extracelular por transportadores de aminoácidos excitatórios (EAATs). Os transportadores de glutamato, neste contexto, têm como função regular o tempo de concentração desse substrato na fenda sináptica AÇÃO O glutamato tem sua ação na membrana pós-sináptica, na qual encontram-se os receptores específicos para este aminoácido, que sãoclassificados de acordo com suas características farmacológicas e moleculares em metabotrópicos (mGluRs) e ionotrópicos (iGluRs). Existem três tipos de receptores (iGluRs) identificados farmacologicamente por afinidades com agonistas sintéticos: os receptores de N-metil-D-aspartato (NMDA), os receptores alfa-amino-3-hidróxi-metilisoxazole-propionato (Ampa) e os receptores de cainato (KA) (POPESCU, 2005). Quando o glutamato se liga aos domínios extracelulares de subunidades iGluR, toda a proteína sofre alterações de conformação para permitir o fluxo de cátions através da membrana plasmática, o que geralmente leva à despolarização da célula pós-sináptica. No ponto de vista fisiológico, os receptores Ampa e KA estão relacionados à transmissão sináptica rápida no SNC e são caracterizadas pelas rápidas cinéticas de ativação e desativação RECEPTORES Existem 2 tipos de receptores: Ionotrópicos → NMDA, AMPA e Cainato; fazem influxo de cátions, principalmente sódio, 4 Neurologia Julianna Rodrigues Carvalho, 4Med 2021.1 caracterizando o Glutamato como sendo o principal neurotransmissor excitatório. Metabotrópico Três deles são receptores ionotrópicos, denominados receptores NMDA, receptores AMPA e receptores cainato; - São excitatórios; - Todos os receptores ionotrópicos são canais catiônicos não seletivos, semelhantes aos nACoRs, permitindo a passagem de Na+ e K+ e, em alguns casos, de pequenas quantidades de Ca2+. ❖ Há também três tipos de receptores glutamatérgicos metabotrópicos (mGluRs); - Esses receptores, que modulam indiretamente canais iônicos pós- sinápticos; - Os mGluRs causam respostas pós-sinápticas mais lentas que podem aumentar ou diminuir a excitabilidade das células pós-sinápticas; RECAPTAÇÃO A captação do glutamato ocorre quando um transportador de aminoácidos excitatórios EAAT capta uma molécula de glutamato e três de Na+, trocando-as por uma molécula de K+, sendo este mecanismo dependente da atividade de Na+/K+ ATPase, que mantém o gradiente de concentração de Na+. A retirada do glutamato da sinapse por seus transportadores é fundamental para que ocorra o mecanismo da neurotransmissão excitatória normal, bem como a prevenção contra a toxicidade do glutamato (PINTO; RESENDE, 2014). Quando não há a recaptação deste aminoácido, o glutamato torna-se tóxico, mostrando-se capaz de induzir doenças neurodegenerativas quando presente em altas concentrações, como esclerose lateral amiotrófica, DH, gerando o processo de excitotoxicidade, este também relacionado com doenças isquêmicas, doenças neurodegenerativas agudas e crônicas como epilepsia, hipóxia, anóxia, traumatismo craniano, mal de Alzheimer, infecções causados pelo vírus HIV, encefalopatia hepática e doenças genéticas como hemocisteinúria, hiperprolinemia e hiperamonemia. GABA o GABA ( ácido gama-aminobutírico ), o principal neurotransmissor inibitório do SNC. Ele está presente em quase todas as regiões do cérebro, embora sua concentração varie conforme a região. Esse aminoácido esta envolvido na patofisiologia de doenças como ansiedade, epilepsia e, possivelmente, esquizofrenia. As alterações em seus recepitores GABAa no SNC são descritas em indivíduos esquizofrênicos. O GABA não é um metabólico essencial, nem é incorporado por proteirnas. Desta forma, sua presença em neurônios e em terminais sinápticos é uma boa indicação de que essas células o utilizam como transmissor. AÇÃO Nos mamíferos, o GABA controla a excitabilidade neuronal ao atuar como o principal neurotransmissor inibitório em diferentes regiões do sistema nervoso. O GABA também está envolvido em outros processos fisiológicos, incluindo modulação de funções cardiovasculares, regulação da função renal, inibição da metástase em células cancerígenas e fertilidade. Nesse contexto, evidências científicas vêm demonstrando o efeito benéfico da suplementação com GABA em diversas condições clínicas, incluindo distúrbios do sono, estresse, doenças neuropsiquiátricas, hipertensão arterial, entre outros. É um neurotransmissor importante, atuando como inibidor neurossináptico, por ligar-se a receptores específicos. Como neurotransmissor peculiar, o ácido gama aminobutírico induz a inibição do sistema nervoso central (SNC), causando a sedação. Isso porque as células neuronais possuem receptores específicos para o GABA. Quando ele se liga aos receptores, abre-se um canal por onde entra íon cloreto na célula neuronal, fazendo com que a célula fique hiperpolarizada, dificultando a despolarização e, como consequência, dá- se a diminuição da condução neuronal, provocando a inibição do SNC. EXEMPLOS DE DROGAS GABAÉRGICAS Alprazolam (Frontal) Clonazepam(Rivotril) Diazepam (Valium) Lorazepam (Lorax) SINTESE O seu principal percursor para a síntese é a glicose, que é metabolizada a glutamato pelas enzimas do ciclo dos ácidos tricarboxilicos. O piruvato e a glutamina também podem ser utilizadas como percussores. O glutamato pe convertido a GABA pela ação da enzima mitocondrial glutamato descarboxilase (GAD), que é encontrada quase que exclusivamente em neurônios gabaergicos. O precursor do GABA é o glutamato. Com isso, pode-se dizer que a glutamina, a glicose e o α-cetoglutarato também são precursores do GABA. A enzima ácidoglutâmicodescarboxilase (GAD) vai descarboxilar o glutamato, transformando-o no GABA. - A GAD requer um cofator, o piridoxal-fosfato. Uma vez que esse cofator é derivado da vitamina B6, uma deficiência dessa vitamina pode levar à redução na síntese de GABA; - Uma vez que o GABA é sintetizado, ele é transportado para dentro das vesículas sinápticas por um transportador vesicular de aminoácidos inibitórios (TVAAI). A molécula de glicose é a principal percussor do GAB. O primeiro passo para formar o GABA é a transminação do α – cetoglutarato, formado pelo metabolismo da glicose no ciclo de Krebs, pelo α – oxoglutarato transaminase (GABA-T), isso fará o glutamato. O acido glutâmico descarboxilase (GAD) atua sobre o glutamato, atalizando a descarboxilazação do mesmo, para formar o GABA. AS formas GAD65 e GAD67 servem como marcadores para células que produzem o GABA no SNC. O GABA é metabolizado pela GABA-T formando succinato semialdeído. Para manter a síntese de GABA, a transaminação ocorre quando esta presente o α – cetoglutarato, que pode usar o grupo amino removido do próprio GABA https://pt.wikipedia.org/wiki/Neurotransmissor https://pt.wikipedia.org/wiki/Sinapse https://pt.wikipedia.org/wiki/Sistema_nervoso_central https://pt.wikipedia.org/wiki/Sistema_nervoso_central https://pt.wikipedia.org/wiki/SNC https://pt.wiktionary.org/wiki/Seda%C3%A7%C3%A3o https://pt.wikipedia.org/wiki/Cloro https://pt.wikipedia.org/wiki/Hiperpolariza%C3%A7%C3%A3o https://pt.wikipedia.org/wiki/Despolariza%C3%A7%C3%A3o https://pt.wikipedia.org/wiki/SNC https://pt.wikipedia.org/wiki/Alprazolam https://pt.wikipedia.org/wiki/Clonazepam https://pt.wikipedia.org/wiki/Diazepam https://pt.wikipedia.org/wiki/Lorazepam 5 Neurologia Julianna Rodrigues Carvalho, 4Med 2021.1 RECAPTAÇÃO O GABA pode ser inativado através da recaptação por transportadores de alta afinidade localizados nos neurônios e nas células gliais ou através de reação de transminação catalisada pela enzima GABA transferase O mecanismo para a recaptação de GABA é semelhante àquele do glutamato: tanto os neurônios como a glia contêm transportadores de alta afinidade para o GABA, denominados GATs; - A maior parte do GABA é convertida, metabolizada e medeia a síntese de ATP na célula. As enzimas necessárias para essa degradação, a GABA- amino transferase e a desidrogenase do semialdeído succínico, são enzimas mitocondriais; A inibição da degradação do GABA determina um aumento no conteúdo deGABA no tecido e um aumento na atividade de neurônios inibitórios. O neurotransmissor GABA pode ser recaptado para o terminal sináptico de duas formas: pelos astrócitos e pelo próprio terminal nervoso. O astrócito é importante na retirada do excesso de GABA da fenda sináptica porque só a atuação do terminal nervoso não seria suficiente para realizar essa ação. Alguns transportadores proteicos levam GABA para o interior dos astrócitos, lá, pela ação da enzima GABA transaminase haverá transformação do GABA em glutamato. Em seguida, a enzima glutamina sintase forma glutamina a partir do glutamato. Essa glutamina sai dos astrócitos e vai para o meio extracelular. Proteínas transportadoras levam a glutamina para o terminal nervoso gabaérgico, onde será transformada em glutamato por ação da enzima glutaminase, em um processo de desaminação. O glutamato no terminal nervoso transforma-se em GABA através da enzima glutamato descarboxilase, e então o neurotransmissor formado será armazenado em vesículas. LIBERAÇÃO Esse processo ocorre no terminal nervoso e o neurotransmissor formado será armazenado em vesículas, para posteriormente, ser liberado É importante destacar que outra forma bastante eficaz de aumentar os níveis de GABA é fazer exercício. Qualquer tipo de exercício físico aumenta os níveis desse neurotransmissor, mas a ioga é especialmente útil. GABA (6) começa no neoestriado e termina na substância negra reticulada (SNr). Da SNr, as rotas do GABA (7) distribuem-se para três localizações: o tálamo, o colículo superior e o núcleo pedunculopontino (NPP). Partes do tálamo, com vimos com as rotas do glutamato, compõem o circuito motor. Os colículos superiores são importantes para os movimentos oculares. O PPN ajuda a controlar os músculos do tronco. A SNr é “tonicamente ativa”, liberando GABA para essas estruturas, inibindo as seus neurônios. Se os circuitos motores do tálamo, os colículos e o NPP são desligados, não há movimento. Quando é desejado um novo movimento ,o córtex e o neoestriado trabalham juntos para bloquear a SNr, assim possibilitando o movimento. A liberação de GABA dentro da fenda sináptica é estimulada por despolarização do elemento pré-sinaptico. A difusão de GABA na fenda possui o objetivo de atingir receptores específicos, sendo a sua ação encerrada por recaptação pelos axônios terminais pre sinápticos e células da glia. RECEPTORES O GABA tem dois receptores, o GABAA liga-se encontra-se entre as subunidades a e b. Também é parte da subunidade a o sítio benzodiazepina, ao qual se ligam as drogas como o diazepam (Valium). Quando uma droga antiansiedade como um benzodiazepínico liga-se a esse sítio, o GABA é mais potente para abrir o canal. Os benzodiazepínicos também são anticonvulsivos potentes. Se os neurônios estão fazendo disparos inadequadamente durante um ataque, eles reforçarão o efeito inibidor do GABAm encerrando o ataque. Dentro do canal há um sítio ao qual se ligam as drogas barbitúricas como o fenobarbital, também aumentando os efeitos anticonvulsivos. Há múltiplos subtipos dessas unidades. A unidade a tem seis subtipos; a b , quatro; e a g, três. Os receptores GABA em diferentes partes do cérebro tem subunidades a, b e g que variam, essas transmitem diferentes sensibilidades aos benzodiazepínicos. Os receptores GABAB são metabotrópicos e inibem a ademilil ciclase. Como mostrado na Figura 3.9, no capítulo 3, isso levaria a reduções no AMPc e, com menos fosforilação dos canais de potássio (causada pelo menor atividade do PKA), haveria um fluxo vazante maior de k+. Isso também iria hiperpolarizar o neurônio e diminuir o ritmo de disparos, embora em uma escola de tempo mais longa. Os receptores GABAB encontra-se tanto pré-sinaptica como pós-sinapticamente. Existem 3 receptroes para GABA, 1) GABAA 2) GABAB 3) GABAC Receptores GABAa etão diretamente ligados a um canal seletivo para íons CI. O GABAa media a condução deste íon através da membrana, promovendo hiperpolarização da membrana celular. O receptor GABAb age sobre os canais da membrana indiretamente via proteína G. A sua ação esta na abertura especifica de canais de K+ para redução da voltagem neuronal e são encontrados também em terminais pre sinápticos, onde devem modular a transmissão sináptica. Receptrores GABAc foram encotrados na medula espinhal dorsal, na retina de mamíferos e no complexo amigdaloide GLICINA ❖ A distribuição do aminoácido neutro glicina no sistema nervoso central é mais localizada do que aquela do GABA; ❖ Cerca de metade das sinapses inibitórias da medula espinhal utiliza a glicina; SINTESE E RECAPITAÇÃO A glicina é sintetizada a partir da serina pela isoforma mitocondrial da serina hidroximetiltransferase e é transportada para dentro das vesículas sinápticas pelo TVAAI; 6 Neurologia Julianna Rodrigues Carvalho, 4Med 2021.1 ❖ Uma vez liberada da célula pré-sináptica, a glicina é rapidamente removida da fenda sináptica por transportadores de glicina na membrana plasmática. RECEPTORES ❖ Os receptores para a glicina são também canais de Cl– ativados por ligantes, sua estrutura geral espelhando a dos receptores GABAA. ❖ Os receptores para a glicina são fortemente bloqueados pela estricnina, o que pode ser responsável pelas propriedades tóxicas desse alcaloide de plantas. NORADRENALINA AÇÃO ❖ Também denominada norepinefrina, é utilizada como neurotransmissor no locus ceruleus, um núcleo do tronco encefálico que se projeta difusamente para vários alvos no prosencéfalo, onde influencia o sono e a vigília, a atenção e o comportamento alimentar; ❖ Talvez os mais notáveis neurônios noradrenérgicos sejam as células ganglionares simpáticas, que empregam noradrenalina como o principal neurotransmissor periférico dessa divisão do sistema motor visceral. SINTESE E RECAPTAÇÃO ❖ A síntese de noradrenalina necessita da enzima dopaminaβ-hidroxilase, que catalisa a produção de noradrenalina a partir de dopamina; - A noradrenalina é transportada para dentro de vesículas, utilizando o mesmo TVMA. ❖ A noradrenalina é removida da fenda sináptica pelo transportador de noradrenalina (TNA), o qual é também capaz de captar dopamina; - O TNA é o alvo molecular para a anfetamina, que atua como estimulante, produzindo um aumento líquido na concentração de noradrenalina e de dopamina liberadas. ❖ Assim como a dopamina, a noradrenalina é degradada pela MAO e pela COMT. RECEPTORES ❖ A noradrenalina atua em receptores adrenérgicos α e β; - Ambos são acoplados a proteínas G; - O receptor β-adrenérgico foi o primeiro receptor metabotrópico para neurotransmissor a ser identificado. ❖ Duas subclasses de receptores α-adrenérgicos são hoje conhecidas; - A ativação de receptores α1 geralmente resulta em uma lenta despolarização, enquanto a ativação de receptores α2 produz uma lenta hiperpolarização; ❖ Há três subtipos de receptores β-adrenérgicos, dois dos quais são expressos em muitos tipos de neurônios. ADRENALINA Também denominada epinefrina; está presente no encéfalo em níveis mais baixos do que as demais catecolaminas e também está presente em um menor número de neurônios do encéfalo do que outras catecolaminas; Neurônios que contêm adrenalina no sistema nervoso central são encontrados principalmente no sistema tegmentar lateral e no bulbo e projetam-se para o hipotálamo e para o tálamo; A função desses neurônios secretores de adrenalina não é bem conhecida SÍNTESE E RECAPTAÇÃO A enzima que sintetiza a adrenalina, a feniletanolamina- Nmetiltransferase, está presente apenas em neurônios secretores de adrenalina. - Por outro lado, o metabolismo da adrenalina é muito semelhante àquele da noradrenalina. - A adrenalina é transportada para dentro de vesículas pelo TVMA. Na membrana plasmática, transportadores específicos paraa adrenalina têm sido identificados, embora o TNA seja capaz de transportar adrenalina. RECEPTORES Atua em receptores α e β-adrenérgicos. DOPAMINA A dopamina é um neurotransmissor que atua de diferentes formas no sistema nervoso, estando relacionada, por exemplo, com o humor e o prazer. A dopamina é um importante neurotransmissor e atua no sistema nervoso central dos mamíferos. Está presente em diversas regiões encefálicas, a área com maior conteúdo de dopamina no encéfalo é o corpo estriado, que recebe importantes aferências oriundas da substância nigra e desempenha um papel especial na coordenação dos movimentos corporais. Acredita-se que ela também esteja envolvida na motivação, na recompensa e no reforço, e muitas drogas de abuso atuam afetando sinapses dopaminérgicas no SNC; Sabe-se que esse neurotransmissor está envolvido com processos como controle motor, cognição, compensação, prazer, humor e algumas funções endócrinas, além de ser precursora de outros neurotransmissores: a norepinefrina e a epinefrina (adrenalina). A dopamina também está relacionada com a estimulação da excreção renal de sódio, supressão da liberação de aldosterona, relaxamento do esfíncter esofágico e retardo do esvaziamento do estômago. Estudos recentes também revelaram que essa substância possui papel no que diz respeito a problemas como a esquizofrenia e a doença de Parkinson (veja mais sobre o tema a seguir). A partir desse entendimento, intensificaram-se os estudos a respeito desse neurotransmissor. SINTETIZAÇÃO A dopamina é sintetizada principalmente nas áreas dos sistemas nervosos centrais e periféricos. É sintetizada no hipotálamo, no núcleo arqueado, e no núcleo caudate do cérebro. As pilhas Chromaffin produzem a dopamina dentro das regiões dopaminergic do cérebro. É principalmente o tecido nervoso e a medula das glândulas ad-renais que sintetizam a dopamina. A dopamina é produzida pela ação da enzima DOPAdescarboxilase sobre o DOPA; - Após sua síntese no citoplasma dos terminais présinápticos, a dopamina é estocada em vesículas sinápticas por um transportador vesicular de monoaminas (TVMA). LIBERAÇÃO Após produzida, a dopamina é transportada do citoplasma e armazenada nas vesículas intracelulares. A liberação ocorre pela estimulação da célula nervosa e o neurotransmissor passa para o espaço sináptico por meio da exocitose. No organismo, a dopamina é liberada durante a prática de exercícios, meditação, o ato sexual e mesmo quando estamos comendo algo apetitoso. AÇÃO As quatro principais vias dopaminérgicas fazem com que a dopamina desenvolva suas diferentes funções no corpo. São elas: A via mesolímbica compreende o eixo área tegmentar ventral (ATV) do mesencéfalo-sistema límbico e está relacionada com o reforço e a estimulação, ou seja, a dopamina é enviada quando o indivíduo é exposto a situações de prazer e recompensa. A via mesocortical liga a área tegmental ventral (VTA) do mesencéfalo aos lobos frontais do córtex cerebral e está relacionada com a atenção, cognição e orientação. https://brasilescola.uol.com.br/quimica/adrenalina.htm 7 Neurologia Julianna Rodrigues Carvalho, 4Med 2021.1 A via nigrostriatal é a via que contém 80% da dopamina no cérebro e que estimulam os movimentos voluntários, ou seja, locomoção e movimento. O início ocorre na substância negra do cérebro e o eixo estende-se até os glânglios da base. A via tuberoinfundibular compreende o eixo hipotálamo- hipófise e a dopamina regula a prolactina, hormônio relacionado à produção de leite e que também atua no metabolismo, satisfação sexual e sistema imunológico. RECAPTAÇÃO A ação da dopamina na fenda sináptica é terminada por sua recaptação pelos terminais nervosos ou por células gliais vizinhas por um transportador de dopamina dependente de Na+, denominado TDA. ❖ As duas principais enzimas envolvidas no catabolismo da dopamina são a monoamino-oxidase (MAO) e a catecol-Ometiltransferase (COMT); - Tanto os neurônios quanto células gliais contêm MAO mitocondrial e COMT citoplasmática; - Inibidores dessas enzimas, como a fenelzina e a tranilcipromina, são utilizados clinicamente como antidepressivos. SERATONINA A serotonina (5-hidroxitriptamina, ou 5-HT) e o triptofano, aminoácido essencial do qual a serotonina deriva, pertencem a um grupo de compostos aromáticos chamados de indóis. AÇÃO Foi inicialmente considerada como tendo ação no sentido de aumentar o tônus vascular em virtude de sua presença no soro (por isso, o nome serotonina); A serotonina é encontrada principalmente em grupos de neurônios da região da rafe da ponte e da parte superior do tronco encefálico, as quais apresentam projeções difusas ao prosencéfalo e regulam o sono e a vigília; Ocupa um lugar de destaque na neurofarmacologia, pois um grande número de drogas antipsicóticas, valiosas para o tratamento da depressão e da ansiedade, atua em vias serotoninérgicas. SÍNTESE E RECAPTAÇÃO Duas enzimas são necessárias para sintetizar a serotonina: a triptofano (Trp)-hidroxilase e a 5-hidroxitriptofano (5- HTP)- descarboxilase; - A reacã̧o limitante é catalisada pela primeira enzima da via, a triptofano hidroxilase; - O triptofano é captado pelos neurônios por um transportador na membrana plasmática e hidroxilado em uma reação catalisada pela enzima triptofano-5-hidroxilase, o passo limitante para a síntese de 5-HT. Os efeitos sinápticos da serotonina são encerrados por seu transporte de volta aos terminais nervosos, por um transportador específico de serotonina (TSER); - Muitos fármacos antidepressivos são inibidores seletivos da recaptação de serotonina (ISRS), inibindo o transporte de 5-HT pelo TSER. Ex: Prozac. RECEPTORES Muitos receptores para 5-HT foram identificado; - A maioria deles é constituída por receptores metabotrópicos. Eles têm sido relacionados a comportamentos que incluem emoções, ritmos circadianos, comportamentos motores e estado de alerta mental; - O prejuízo na função desses receptores tem sido relacionado a diversos transtornos psiquiátricos, como depressão, transtornos de ansiedade e esquizofrenia. A ativação de receptores 5-HT também medeia saciedade e a redução no consumo de alimento, razão pela qual drogas serotoninérgicas são, algumas vezes, úteis no tratamento de distúrbios alimentares. SINTESE E ARMAZENAMENTO DOS NEUROTRANSMISSORES A transmissão sináptica quiḿica requer que neurotransmissores sejam sinteti- zados e estejam prontos para liberacã̧o. Diferentes neurotransmissores são sin- tetizados de diferentes maneiras. Por exemplo, o glutamato e a glicina estão entre os 20 aminoácidos que são os blocos de construcã̧o utilizados na sińtese proteica (ver Figura 3.4b); consequentemente, eles são abundantes em todas as células do corpo, incluindo os neurônios. Em contrapartida, o GABA e as aminas são produzidos apenas pelos neurônios que os liberam. Esses neurô- nios contêm enzimas especif́icas que os sintetizam a partir de vários precurso- res metabólicos. As enzimas envolvidas na sińtese de ambos os neurotransmis- sores, aminoácidos e aminas, são transportadas até o terminal axonal, e, nesse local, elas rapidamente promovem a sińtese de neurotransmissores. Uma vez sintetizados no citosol do terminal axonal, os neurotransmissores aminoácidos e aminas devem ser captados pelas vesićulas sinápticas. Concentrar esses neurotransmissores dentro da vesícula é o trabalho dos transporta- dores, proteińas especiais embutidas na membrana vesicular. Mecanismos bastante distintos são usados para sintetizar e armazenar pep- tid́eos nos grânulos secretores. Como aprendemos nos Capit́ulos 2 e 3, os pepti-́ deos são formados quando aminoácidos são polimerizados nos ribossomos do corpo celular. No caso dos neurotransmissores peptid́icos, isso ocorre no reti-́culo endoplasmático (RE) rugoso. Em geral, os peptid́eos longos, sintetizados no retićulo endoplasmático rugoso, são clivados no aparelho de Golgi, produ- zindo fragmentos menores, sendo um deles o neurotransmissor ativo. Os grânu- los secretores contendo os peptid́eos processados no aparelho de Golgi despren- dem-se dessa organela e são transportados ao terminal axonal por transporte axoplasmático. A Figura 5.11 compara a sińtese e o armazenamento dos neu- rotransmissores aminoácidos e aminas com os neurotransmissores peptid́ios OBJETIVO 2 – descrever as sinapse 2.1) tipo de sinapses SINAPSE ELETRICA São empregadas principalmente para enviar sinais de despolarizacã̧o rápidos e estereotipados; ❖ Na transmissão sináptica das sinapses elétricas, os canais iônicos dependentes de voltagem nas células pré- sinápticas geram uma corrente que despolariza a célula pós-sináptica; - Desse modo, esses canais geram uma corrente iônica suficiente para produzir uma mudanca̧ no potencial da célula pós-sináptica; As sinapses elétricas são relativamente simples em estrutura e funcã̧o e permitem a transferência direta da corrente iônica de uma célula para outra. As sinapses elétricas ocorrem em sit́ios especializados, denominados juncõ̧es comunicantes.* As juncõ̧es comunicantes ocorrem em quase todas as partes do corpo e interconectam muitas células não neurais, como células epiteliais, musculares lisas e cardiácas, hepáticas, algumas células glandulares e células gliais. Quando as juncõ̧es comunicantes interconectam neurônios, elas funcionam propriamente como sinapses elétricas. Esse canal permite que ións passem diretamente do citoplasma de uma célula para o citoplasma de outra. A maioria das juncõ̧es comunicantes entre neurônios permite que a corrente iônica passe adequadamente em ambos os sentidos; portanto, diferentemente da maioria da sinapses quiḿicas, as sinapses elétricas são bidirecionais. A transmissão nas sinapses elétricas é muito rápida e, se a sinapse for grande, é também infaliv́el. Assim, um potencial de acã̧o em 8 Neurologia Julianna Rodrigues Carvalho, 4Med 2021.1 um neurônio pré-sináptico pode gerar, quase instantaneamente, um potencial de acã̧o no neurônio pós- -sináptico . As funcõ̧es precisas das sinapses elétricas variam de uma região encefá- lica para outra. Elas são frequentemente encontradas onde a funcã̧o normal requer que a atividade dos neurônios vizinhos seja altamente sincronizada. Por exemplo, os neurônios em um núcleo do tronco encefálico, denominado olivar inferior, podem gerar tanto oscilacõ̧es da voltagem da membrana, quanto, às vezes, potenciais de acã̧o. Esses neurônios enviam axônios para o cerebelo e são importantes para o controle motor, além de fazerem juncõ̧es comunican- tes com os vizinhos. Correntes que fluem através das juncõ̧es comunicantes durante as oscilacõ̧es de membrana e potenciais de acã̧o servem para coordenar e sincronizar a atividade dos neurônios olivares inferiores (Figura 5.3a), e isso, por sua vez, pode contribuir para o refinamento do controle motor Quando dois neurô- nios estão acoplados eletricamente, o potencial de acã̧o no neurônio pré-sináp- tico induz um pequeno fluxo de corrente iônica para o outro neurônio através da juncã̧o comunicante. Essa corrente causa um potencial pós-sináptico (PPS) eletricamente mediado no segundo neurônio. Sinapses elétricas ajudam os neurônios a sincronizar suas atividades. Determinados neurônios do tronco encefálico geram pequenas e regulares oscilacõ̧es no potencial de membrana (Vm) e, ocasionalmente, potenciais de acã̧o. (a) Quando dois neurônios se conectam por juncõ̧es comunicantes (células 1 e 2), suas oscilacõ̧es e potenciais de acã̧o são sincronizados. (b) Neurônios similares, mas sem juncõ̧es comunicantes (células 3 e 4), geram oscilacõ̧es e potenciais de acã̧o que são completamente descoordenados. vesićulas na fenda sináptica em res- posta a um potencial de acã̧o pré-sináptico, um mecanismo para produzir uma resposta elétrica ou bioquiḿica ao neurotransmissor no neurônio pós-sináp- tico, e um mecanismo para remocã̧o dos neurotransmissores da fenda sináp- tica. E, para serem úteis à sensacã̧o, à percepcã̧o e ao controle do movimento, todos esses eventos devem ocorrer de maneira muito rápida, dentro de milissegundos. 2.2) MECANISMO A liberacã̧o de neurotransmissores é desencadeada pela chegada de um poten- cial de acã̧o ao terminal axonal. A despolarizacã̧o da membrana do terminal causa a abertura de canais de cálcio dependentes de voltagem nas zonas ativas. Esses canais de membrana são muito similares aos canais de sódio que discutimos no Capit́ulo 4, exceto que eles são permeáveis ao Ca2+, em vez de ao Na+. Há uma grande forca̧ condutora impulsionando o Ca2+ para o interior. Lembre- -se que a concentracã̧o interna de cálcio – [Ca2+]i – em repouso é muita baixa, apenas 0,0002 mM; portanto, o Ca2+ inundará o citoplasma dos terminais axo- nais assim que os canais sejam abertos. A elevacã̧o resultante na [Ca2+]i é o sinal que causa a liberacã̧o dos neurotransmissores da vesićula sináptica. As vesićulas liberam seus conteúdos por um processo denominado exoci- tose. A membrana da vesićula sináptica funde-se com a membrana pré- sináptica nas zonas ativas, permitindo que o conteúdo da vesićula seja derramado na fenda sináptica. A exocitose é rápida porque o Ca2+ entra precisamente nas zonas ativas, onde as sinapses estão prontas e esperando para liberar seus conteúdos. Neste “micro- domińio” local que cerca a zona ativa, o cálcio pode alcanca̧r concentracõ̧es relativamente altas (maiores que 0,01 mM). O mecanismo pelo qual a [Ca2+]i estimula a exocitose tem estado sob inves- tigacã̧o intensa. A velocidade da liberacã̧o de neurotransmissores sugere que as vesićulas envolvidas já estejam “atracadas” nas zonas ativas. Acredita-se que o ancoramento envolva interacõ̧es entre proteińas da membrana vesicular e da membrana da célula pré-sináptica na zona ativa. Na presenca̧ de aumento da [Ca2+]i, essas proteińas alteram suas conformacõ̧es, de modo que as bicamadas lipid́icas das membranas vesicular e pré-sináptica se fundam, for- mando um poro que permite que o neurotransmissor escape para a fenda sináp- tica. A abertura desse poro de fusão exocit́ica continua a se expandir até que a membrana vesicular esteja completamente incorporada à membrana pré-sináp- tica (Figura 5.13). A membrana vesicular é posteriormente recuperada por um processo de endocitose, e a vesićula reciclada é recarregada com neurotransmissor. Os grânulos secretores também liberam neurotransmissores peptid́icos por exocitose, de uma maneira dependente de cálcio, mas comumente fora das zonas ativas. Como os sit́ios de exocitose dos grânulos localizam- se à distância dos sit́ios de influxo de Ca2+, os neurotransmissores peptid́icos normalmente não são liberados em resposta a cada potencial de acã̧o que chega ao terminal. Em vez disso, a liberacã̧o de peptid́eos geralmente requer uma série de alta frequência de potenciais de acã̧o, de forma que a [Ca2+]i através do terminal possa atingir os niv́eis exigidos para a liberacã̧o longe das zonas ativas. Dife- rentemente da liberacã̧o rápida de neurotransmissores como os aminoácidos e as aminas, a liberacã̧o dos peptid́eos é um processo vagaroso, levando 50 ms ou mais. Simplificando: 1) despolarização da membrana présináptica; 2) abertura dos canais de cálcio; 3) influxo de cálcio; 4) exocitose das vesículas sinápticas; 5) liberação dos neurotransmissores; 6) ligação entre receptores e neurotransmissores; 7) despolarização da membrana póssináptica e; 8) captação por endocitosedas membranas para reutilização. ❖ A transmissão sináptica quiḿica depende da difusão do neurotransmissor na fenda sináptica; - Resumidamente, um neurotransmissor é uma substância quiḿica que se liga aos receptores na membrana póssináptica da célula-alvo; ❖ Na maioria das sinapses quiḿicas, o transmissor é liberado a partir de estruturas especializadas e alargadas do axônio, os 2.3) TIPOS DE RECEPTROES RECEPTORES TIROSINA-QUINASE ❖ Os receptores tirosina-quinase compreendem a segunda principal famiĺia de receptores que modulam indiretamente a abertura de canais iônicos; ❖ Esses receptores são proteińas integrais de membrana compostas de uma única subunidade, na qual o domińio ligante extracelular se conecta à região citoplasmática por um único segmento transmembrana; - A região citoplasmática contém o domińio proteińaquinase que fosforila a si (autofosforilacã̧o) e ou- tras proteińas em resid́uos de tirosina. Essa fosforilacã̧o resulta na ativacã̧o de um grande número de proteińas, incluindo outras quinases que são capazes de agir em canais iônicos. ❖ Os ligantes para os receptores tirosina-quinase são hormônios peptidérgicos, incluindo o fator de crescimento epitelial (EGF), o fator de cresimento de fibroblastos (FGF), o fator de crescimento neural (NGF), o fator neurotrófico derivado do encéfalo (BDNF, de brain derived neurotrophic factor) e a insulina. 9 Neurologia Julianna Rodrigues Carvalho, 4Med 2021.1 RECEPTORES IONOTRÓPICOS ❖ Abrem ou fecham canais iônicos de modo direto, como o receptor de ACh da juncã̧o neuromuscular; - A ativacã̧o de receptores ionotrópicos abre diretamente canais iônicos, que fazem parte da macromolécula receptora em si. ❖ São compostos por quatro ou cinco subunidades que formam uma macromolécula única; ❖ Tais receptores contêm um domińio extracelular, que forma o local de ligacã̧o ao transmissor, e um domińio transmembrana, que forma um poro para a passagem de um ión; - Após a ligacã̧o do neurotransmissor, o receptor sofre uma mudanca̧ conformacional que abre o canal. ❖ Os receptores ionotrópicos produzem acõ̧es sinápticas relativamente mais rápidas, de apenas milissegundos; ❖ Os receptores ionotrópicos regulam canais que funcionam como simples interruptores liga-desliga, cuja acã̧o principal é excitar um neurônio, para que dispare um potencial de acã̧o, ou inibi-lo, evitando, assim, o potencial de acã̧o; - Como esses canais normalmente são confinados à região pós-sináptica da membrana, a acã̧o dos receptores ionotrópicos é local. ❖ Eles costumam ser encontrados nas sinapses dos circuitos neurais que medeiam comportamentos rápidos, como o reflexo de estiramento. - Medeiam comportamentos, de reflexos simples a processos cognitivos complexos. RECEPTORES METABOTRÓPICOS ❖ Abrem ou fecham canais iônicos de modo indireto, como muitos tipos de receptores de noradrenalina ou de dopamina em neurônios do córtex cerebral; - A ativacã̧o de receptores metabotrópicos regula a abertura de canais iônicos indiretamente por vias bioquiḿicas de sinalizacã̧o. ❖ Normalmente são compostos de uma ou no máximo duas subunidades que são distintas dos canais iônicos que eles regulam. ❖ Os receptores metabotrópicos produzem acõ̧es sinápticas mais lentas, que duram de segundos a minutos; - Essas acõ̧es mais lentas podem modular comportamentos por alterarem a excitabilidade dos neurônios e a eficiência das conexões sinápticas dos circuitos neurais que medeiam tais comportamentos; eles modificam a intensidade de reflexos, ajudam a focar atencã̧o, ajustam estados emocionais; - Essas acõ̧es sinápticas moduladoras com frequência atuam como vias de reforco̧ cruciais no processo de aprendizado; ❖ Os receptores metabotrópicos são responsáveis por muitas acõ̧es de neurotransmissores, hormônios e fatores de crescimento. ❖ os receptores metabotrópicos, por ativarem segundos mensageiros difusiv́eis, podem atuar sobre canais relativamente distantes do receptor. 2.4) MECANISMO DE AÇAO DOS RECEPTORES Os neurotransmissores liberados dentro da fenda sináptica afetam os neurô- nios pós-sinápticos por se ligarem a proteińas receptoras especif́icas que estão embutidas nas densidades pós-sinápticas. A ligacã̧o do neurotransmissor ao receptor é como inserir uma chave em uma fechadura: isso causa uma mudanca̧ conformacional na proteińa, e esta, então, pode funcionar diferentemente. Embora haja bem mais de 100 diferentes receptores para neurotransmissores, eles podem ser divididos em dois tipos: canais iônicos ativados por neurotransmissores e receptores acoplados a proteińas G. CANAIS IONICOS ATIVADOS POR TRANSMISSORES Receptores conhecidos como canais iônicos ativados por transmissores são proteińas transmem- brana, compostas por quatro ou cinco subunidades, que, juntas, formam um poro entre elas (Figura 5.14). Na ausência do neurotransmissor, o poro do receptor está frequentemente fechado. Quando o neurotransmissor se liga a sit́ios especif́icos na região extracelular do canal, ele induz uma mudanca̧ conformacional – uma delicada torcã̧o das subunidades –, a qual, em microssegun- dos, causa a abertura do poro. A consequência funcional depende de quais ións podem atravessar o poro. Os canais iônicos ativados por transmissores geralmente não apresentam o mesmo grau de seletividade iônica que os canais iônicos dependentes de volta- gem. Por exemplo, os canais iônicos regulados por ACh na juncã̧o neuromus- cular são permeáveis a ambos Na+ e K+. Ainda assim, como regra, se os canais abertos forem permeáveis ao Na+, o efeito resultante será a despolarizacã̧o da membrana da célula pós-sináptica, que deixa de estar no potencial de repouso (Quadro 5.4). Uma vez que isso tende a trazer o potencial de membrana para o limiar de geracã̧o do potencial de acã̧o, o efeito é denominado excitatório. A despolarizacã̧o transitória do potencial da membrana pós-sináptica causada pela liberacã̧o de neurotransmissor é denominada potencial excitatório pós- -sináptico (PEPS) (Figura 5.15). A ativacã̧o sináptica de canais iônicos abertos por acetilcolina e por glutamato causa PEPSs. os canais ativados por transmissores são permeáveis ao Cl–, o efeito final será de hiperpolarizacã̧o da célula pós-sináptica (uma vez que o potencial de equilib́rio do cloreto é comumente negativo; ver Capit́ulo 3). Como a hiper- polarizacã̧o tende a levar o potencial de membrana para longe do limiar de geracã̧o do potencial de acã̧o, o efeito é denominado inibitório. A hiperpolari- zacã̧o transitória do potencial de membrana pós- sináptico causada pela libera- cã̧o de neurotransmissor pela pré-sinapse é denominada potencial inibitório pós-sináptico (PIPS) (Figura 5.16). A ativacã̧o sináptica de canais iônicos aber- tos por glicina ou GABA causa um PIPS. Discutiremos PEPS e PIPS mais deta- lhadamente em breve, quando analisarmos os princiṕios da integracã̧o sináptica. RECEPETORES ACOPLASDOS A PROTEINA G A transmissão rápida nas sinapses quiḿicas é mediada por neurotransmissores aminoácidos ou aminas agindo diretamente em canais iônicos. Entretanto, todos os três tipos de neurotransmissores, agindo em receptores acoplados a proteińas G, podem gerar acõ̧es, pós- sinápticas mais lentas, mais duradouras e muito mais diversificadas. Esse tipo de acã̧o do neurotransmissor envolve três passos: 1. O neurotransmissor liga-se ao receptor na membrana pós-sináptica. 2. O receptor proteico ativa pequenas proteińas, denominadas proteińas G,* as quais se movem livremente ao longo da face intracelular da membrana pós-sináptica. 3. As proteińas G ativadas, por sua vez, ativam proteińas efetoras. As proteińas efetoras podem ser canais iônicos (ativados por proteińasG) presentes na membrana (Figura 5.17a), ou podem ser enzimas que sintetizam moléculas, denominadas segundos mensageiros, que se difundem para o citosol (Figura 5.17b). Os segundos mensageiros podem ativar enzimas adicionais no citosol que, por sua vez, podem regular canais iônicos e alterar o metabolismo celular. Devido aos receptores acoplados a proteińas G poderem desencadear uma variedade de efeitos metabólicos, eles são muitas vezes denominados receptores metabotrópico. e o mesmo neurotransmissor pode ter diferentes acõ̧es pós-sinápticas, depen- dendo de qual receptor ele vai ativar. Um exemplo é o efeito da acetilcolina no coracã̧o e nos músculos esqueléticos. A acetilcolina diminui as contracõ̧es rit́mi- cas do coracã̧o por causar uma lenta hiperpolarizacã̧o das células musculares cardiácas. Em contrapartida, no músculo esquelético, a acetilcolina induz a contra- cã̧o por causar uma rápida despolarizacã̧o das fibras musculares. Essas diferentes acõ̧es são explicadas pelos diferentes receptores envolvidos. No coracã̧o, o receptor metabotrópico da acetilcolina é acoplado, por uma proteińa G, a um canal de potássio. A abertura do canal de potássio hiperpolariza a fibra muscular cardiáca e reduz a taxa de disparo dos potenciais de acã̧o. No músculo esquelético, o recep- tor é um canal iônico ativado pela acetilcolina e permeável ao Na+. A abertura desse canal despolariza as 1 0 Neurologia Julianna Rodrigues Carvalho, 4Med 2021.1 fibras musculares e as torna mais excitáveis. AUTORECEPORES Além de fazerem parte da densidade pós-sináptica, os receptores para neurotransmissores são comumente encontrados na membrana do terminal axonal pré-sináptico. Os receptores pré-sinápticos que são sensiv́eis aos neurotransmissores liberados no próprio terminal pré- sináptico são denominados autorreceptores. Em geral, os autorreceptores são receptores acoplados a proteińas G que estimulam a formacã̧o de segundos mensageiros. As consequências da ativacã̧o desses receptores variam, mas um efeito comum é a inibicã̧o da liberacã̧o de neurotransmissores e, em alguns casos, da sińtese de neurotransmissores. Isso permite que o terminal pré-sináptico regule a si próprio. Os autorreceptores parecem funcionar como um tipo de válvula de seguranca̧, a fim de reduzir a liberacã̧o quando a concentracã̧o de neurotransmisso- res atinge valores muito altos no terminal pré-sináptico. Os inibitórios dos receptores para neurotransmissores, denominados antagonistas de receptores, ligam-se aos receptores e bloqueiam (antagonizam) a acã̧o normal do transmissor. De fato, os canais iônicos ativados por acetilcolina no músculo são também chamados de receptores coli- nérgicos nicotińicos, para distingui- los de outros receptores de acetilcolina, como os do coracã̧o, que não são ativados por nicotina. Há também receptores colinérgicos nicotińicos no SNC, e eles estão envolvidos nos efeitos de depen- dência ao uso do fumo. 3 – DESCREVER O SISTEMA RECOMPENSA Vários estudos têm mostrado ao longo do tempo que existe uma cadeia de reações, envolvendo os diversos neurotransmissores citados nos mecanismos de ação das diferentes drogas de abuso, que culmina com a liberação da dopamina na porção ventral do núcleo estriado chamada de núcleo accumbens (NA). O NA recebe projeções de neurônios dopaminérgicos localizados na área tegmental ventral, local de convergência para estímulos procedentes da amígdala, hipocampo, córtex entorrinal, giro do cíngulo anterior e parte do lobo temporal. Do núcleo accumbens partem eferências para o septo hipocampal, hipotálamo, área cingulada anterior e lobos frontais. Devido às suas conexões aferentes e eferentes o NA desempenha importante papel na regulação da atribuição de saliência (relevância) das emoções, da motivação e da cognição. O sistema mesocorticolímbico de recompensa como comentado, estende-se a partir da área tegmental ventral até o NA, passando para diferentes áreas, como o sistema límbico e o córtex órbito-frontal. Alterações no sistema dopaminérgico, como por exemplo, a diminuição dos receptores D2 de dopamina, poderiam ser responsáveis por alterações neste sistema recompensa quando da utilização de drogas de abuso. Este sistema está ativado quando sentimos prazer, satisfação, ou seja, sensação de bem- estar. Esta circuitaria do sistema recompensa é „alimentada‟ por estas sensações. Quando se utiliza drogas de abuso, por exemplo, que proporcionem sensações de prazer, o sistema é ativado, sempre mediado pela dopamina. Interessante perceber que pessoas com deficiência no sistema recompensa sempre estão buscando externamente (através de substâncias de abuso, por exemplo) uma maneira de ativar o sistema que pode ser deficiente de maneira inata. Assim, por meio da memória neuronal, esse sistema estaria marcado pelo prazer obtido pela droga, o que acarreta o comportamento de procura pela substância. 3.1) MECANISMOS cada droga de abuso tem o seu mecanismo de ação particular, mas todas elas atuam, direta ou indiretamente, ativando uma mesma região do cérebro: o sistema de recompensa cerebral. Esse sistema é formado por circuitos neuronais responsáveis pelas ações reforçadas positiva e negativamente. Quando nos deparamos com um estímulo prazeroso, nosso cérebro lança um sinal: o aumento de dopamina, importante neurotransmissor do sistema nervoso central (SNC), no núcleo accumbens, região central do sistema de recompensa e importante para os efeitos das drogas de abuso. Normalmente existe um aumento de dopamina com estímulos prazerosos, causados muitas vezes por alguns alimentos, pela atividade sexual e por estímulos ambientais agradáveis, como olhar para uma paisagem bonita ou escutar uma música da qual gostamos. As drogas de abuso agem no neurônio dopaminérgico, isto é, neurônios cujo principal neurotransmissor é a dopamina, induzindo um aumento brusco e exacerbado de dopamina no núcleo accumbens, mecanismo comum para praticamente todas as drogas de abuso. Esse sinal é reforçador, associado a sensações de prazer, fazendo com que a busca pela droga se torne cada vez mais provável. 3.2) AREAS ENVOLVIDAS O NA recebe projeções de neurônios dopaminérgicos localizados na área tegmental ventral, local de convergência para estímulos procedentes da amígdala, hipocampo, córtex entorrinal, giro do cíngulo anterior e parte do lobo temporal. Do núcleo accumbens partem eferências para o septo hipocampal, hipotálamo, área cingulada anterior e lobos frontais. Devido às suas conexões aferentes e eferentes o NA desempenha importante papel na regulação da atribuição de saliência (relevância) das emoções, da motivação e da cognição. O sistema mesocorticolímbico de recompensa como comentado, estende-se a partir da área tegmental ventral até o NA, passando para diferentes áreas, como o sistema límbico e o córtex órbito- frontal. https://sgmd.nute.ufsc.br/content/portal-aberta-sgmd/e01_m03/pagina-02.html#id_3 https://sgmd.nute.ufsc.br/content/portal-aberta-sgmd/e01_m03/pagina-02.html#id_4 1 1 Neurologia Julianna Rodrigues Carvalho, 4Med 2021.1 O sistema mesolímbico (seta em verde na figura acima) é composto por projeções dopaminérgicas que partem da área tegmentar ventral e chegam, principalmente, ao núcleo accumbens. A área tegmentar ventral é onde se localizam os corpos neuronais dopaminárgicos e é responsável também pelas projeções desses neurônios para as demais estruturas do sistema de recompensa. Já o núcleo accumbens é responsável pelo aprendizado e pela motivação, bem como pela valorização de cada estímulo. É importante salientar que existem projeções dopaminérgicas para outras estruturas cerebrais, tais como o hipocampo, estrutura associada com aprendizagem e memória espaciais; e a amígdala, estrutura responsável pelo processamento do conteúdo emocionalde estímulos ambientais. O sistema mesolímbico está relacionado ao mecanismo de condicionamento ao uso da substância, bem como à fissura, à memória e às emoções ligadas ao uso. Já o sistema mesocortical (seta em azul-claro na figura 4) é composto pela área tegmentar ventral, pelo córtex pré-frontal, pelo giro do cíngulo e pelo córtex orbitofrontal. O córtex pré-frontal (em destaque na cor roxa na figura 4) é responsável pelas funções cognitivas superiores e pelo controle do sequenciamento de ações. O giro do cíngulo, por estar localizado acima do corpo caloso, tem conexões com diversas outras estruturas do sistema límbico e tem as seguintes funções: atenção, memória, regulação da atividade cognitiva e emocional; já o córtex orbitofrontal é responsável pelo controle do impulso e da tomada de decisão. As alterações que ocorrem no sistema mesocortical em decorrência do consumo de substâncias psicoativas estão relacionadas com a compulsão e a perda do controle para o consumo de drogas. 3.3) COMO SÃO AFETADAS PELAS SUBSTANCIAS Alterações no sistema dopaminérgico, como por exemplo, a diminuição dos receptores D2 de dopamina, poderiam ser responsáveis por alterações neste sistema recompensa quando da utilização de drogas de abuso. Este sistema está ativado quando sentimos prazer, satisfação, ou seja, sensação de bem-estar. Esta circuitaria do sistema recompensa é „alimentada‟ por estas sensações. Quando se utiliza drogas de abuso, por exemplo, que proporcionem sensações de prazer, o sistema é ativado, sempre mediado pela dopamina. Interessante perceber que pessoas com deficiência no sistema recompensa sempre estão buscando externamente (através de substâncias de abuso, por exemplo) uma maneira de ativar o sistema que pode ser deficiente de maneira inata. Assim, por meio da memória neuronal, esse sistema estaria marcado pelo prazer obtido pela droga, o que acarreta o comportamento de procura pela substância. Como o circuito de recompensa é mediado pela liberação de dopamina, além de alterações na quantidade do neurotransmissor ou na sensibilidade dos receptores D2 podem provocar, naqueles que apresentam estas alterações, uma falta de controle nos impulsos, buscando sempre uma maior intensidade nas sensações prazerosas, ou seja, impulsividade. Inicialmente, o impulso que é perfeitamente controlável para a maioria das pessoas é conduzido de forma diferente por uma minoria. Este controle está localizado em uma região cerebral chamada de córtex órbito-frontal. Pessoas com lesões funcionais nesta circuitaria podem apresentar dificuldades de controlar seus impulsos, aspecto determinante no processo de dependência. Foi demonstrado que, mesmo drogas que não estão diretamente relacionadas ao sistema dopaminégico, são capazes de promover a ativação dopaminérgica indiretamente pela sensação de conforto e prazer. Essa ativação pode gerar um circuito reverberativo, acarretando na busca incessante pelo objeto de prazer: a droga. Inúmeros estudos demonstraram que as drogas de abuso ou estímulos ambientais naturais (comer, beber água, fazer sexo, ouvir uma boa música), reconhecidos pelo organismo como prazerosos, geram mudanças no cérebro, mais precisamente nas substâncias químicas chamadas neurotransmissores e seus receptores, responsáveis pela comunicação entre os neurônios. Assim, as drogas de abuso, além de agirem sobre muitas estruturas do sistema nervoso central, agem também sobre o sistema mesolímbico e o sistema mesocortical, que juntos constituem o sistema de recompensa cerebral, sendo essa relação de fundamental importância. 4) COMPREENDER A INTERFERENCIA DAS DROGAS DE ABUSO NA NEUROTRANSMISSAO COCAÍNA A cocaína se liga aos transportadores de dopamina (DAT), serotonina (5- HTT) e noradrenalina. Entretanto, os efeitos subjetivos e comportamentais desta substância são geralmente atribuídos à sua ação sobre o sistema dopaminérgico. Acredita-se que 50% de ocupação de transportador de dopamina seja necessário para que um indivíduo perceba os efeitos da substância e que, para a sensação de euforia, pelo menos 60% dos sítios de DAT devem estar ocupados2 . Nas três vias de administração – aspirada, injetada e fumada (crack) - a ocupação de DAT é superior a 60%3 . A cocaína per se provoca efeitos deletérios indiscutíveis, mas quando é ingerida concomitante ao álcool, leva a formação de um metabólito conjugado chamado cocaetileno. Esse metabólito apresenta propriedades psicoativas importantes e uma meia-vida muito maior do que se a cocaína e o álcool fossem ingeridos separadamente, seu acúmulo leva rapidamente a um quadro de intoxicação. METANFETAMINA E ECSTASY (MDMA -3,4- METILENODIOX,METANFETAMINA) As drogas classificadas como derivados anfetamínicos podem atuar no Sistema Nervoso Central (SNC) de formas distintas. Seu alvo principal são as monoaminas cerebrais: dopamina, serotonina e noradrenalina. Assim, farmacologicamente são classificadas como agonistas indiretos pois não atuam específicamente sobre receptores monoaminérgicos pós-sinápticos mas, indiretamente da seguinte forma4 : Impedem a recaptação dos neurotransmissores através do bloqueio competitivo do transportador de dopamina e noradrenalina e em altas doses, também de serotonina; inibem a atividade das enzimas de metabolismo (monoaminoxidase - MAOA e MAOB ); estimulam a liberação do neurotransmissor independente de Ca++ (ou seja independente da despolarização do botão sináptico). MACONHA O principal componente psicoativo da maconha é o Δ9 - tetrahidrocanabinol (THC). Seu mecanismo de ação do THC ainda não foi completamente elucidado, mas acredita-se que ele atue no SNC através de receptores canabinóides CB1 e CB2. As áreas cerebrais com maior densidade de receptores CB1 são o córtex frontal, núcleos da base, cerebelo e hipocampo. Estudos com animais têm demonstrado que o THC 1 2 Neurologia Julianna Rodrigues Carvalho, 4Med 2021.1 e a anandamida (canabinóide endógeno mais estudado), aumentam a concentração de dopamina no estriado e no sistema mesolímbico5 . NICOTINA A nicotina é a principal substância do cigarro responsável pelos efeitos psicoativos e pela dependência de tabaco. No entanto, há milhares de compostos químicos na fumaça do cigarro e alguns deles podem contribuir para os efeitos comportamentais e tóxicos do tabaco. Nicotina é um agonista direto em receptores colinérgicos nicotínicos onde age acetilcolina endógena e estão amplamente distribuídos no SNC. Os receptores nicotínicos implicados na ação da Nicotina6 estão localizados no sistema dopaminérgico mesocorticolímbico. ÁLCOOL Os mecanismos pelos quais o álcool atua no cérebro assim como as alterações cerebrais produzidas pelo seu consumo crônico ainda não estão compreendidos sendo que a maioria dos estudos indica a participação dos sistemas dopaminérgicos, serotoninérgicos e principalmente gabaérgicos. O sistema de recompensa associado ao uso do álcool, além dos neurônios dopaminérgicos da área tegmental ventral e núcleo accumbens, inclui também estruturas que usam o ácido gama-aminobutírico (GABA) como transmissor, tais como o córtex, cerebelo, hipocampo, colículos superiores, inferiores e a amígdala . NEUROLOGIA Neurotransmissores convencionais principais neurotransmissores NEUROTRANSMISSORES PEQUENOS Aminas biogenicas ❖ Aminoácidos individuais NEUROPEPTÍDEOS Acetilcolina sintese liberação ação receptores recaptação glutamato sintese liberação ação receptores recaptação gaba AÇÃO Exemplos de drogas GABAérgicas sintese recaptação liberação receptores GLICINA sintese e recapitação receptores noradrenalina AÇÃO sintese e recaptação RECEPTORES adrenalina SÍNTESE E RECAPTAÇÃO RECEPTORES dopamina sintetização liberação ação recaptação seratonina AÇÃO SÍNTESE E RECAPTAÇÃO RECEPTORES sintese e armazenamentodos neurotransmissores sinapse eletrica RECEPTORES TIROSINA-QUINASE RECEPTORES IONOTRÓPICOS RECEPTORES METABOTRÓPICOS CANAIS IONICOS ATIVADOS POR TRANSMISSORES recepetores acoplasdos a proteina G AUTORECEPORES COCAÍNA Metanfetamina e Ecstasy (MDMA -3,4-metilenodiox,metanfetamina) maconha Nicotina Álcool