por conseguinte, uma compreensão deste sinapse leva a uma compreensão dos outros. Portanto, vamos primeiro discutir o processo de transmissão sináptica na junção neuromuscular esquelética., as características da junção sináptica na junção neuromuscular são mostradas na figura à esquerda. As fibras do músculo esquelético são inervadas por neurônios motores cujos corpos celulares estão localizados no chifre ventral da medula espinhal. A região terminal do axônio dá origem a processos muito finos que correm ao longo das células do músculo esquelético. Ao longo destes processos são estruturas especializadas conhecidas como sinapses. A sinapse particular feita entre um neurônio motor espinhal e uma célula muscular esquelética é chamada de endplate motor por causa de sua estrutura específica.,a sinapse na junção neuromuscular tem três características de sinapses químicas no sistema nervoso. Em primeiro lugar, há uma separação distinta entre a membrana pré-sináptica e a membrana pós-sináptica. O espaço entre os dois é conhecido como fenda sináptica. O espaço nos diz que deve haver algum mecanismo intermediário de sinalização entre o neurônio pré-sináptico e o neurônio pós-sináptico, a fim de ter a informação fluindo através da fenda sináptica. Em segundo lugar, há uma característica alta densidade de pequenas vesículas esféricas., Estas vesículas sinápticas contêm substâncias neurotransmissoras. As sinapses também estão associadas com uma alta densidade de mitocôndrias. Em terceiro lugar, na maioria dos casos, há um espessamento característico da membrana pós-sináptica, que se deve pelo menos em parte ao fato de que a membrana pós-sináptica tem uma alta densidade de receptores especializados que ligam as substâncias químicas transmissoras libertadas do neurônio pré-sináptico. No Capítulo 8 e no capítulo 10 são fornecidos pormenores adicionais sobre as características morfológicas das junções sinápticas. 4.,2 Fisiologia da Transmissão Sináptica na Junção Neuromuscular

A figura à direita ilustra de maneira bastante esquemática como é possível estudar a fisiologia da transmissão sináptica na junção neuromuscular esquelética em grande detalhe. Um pedaço de músculo e do nervo ligado são colocados numa pequena câmara experimental cheia de uma solução de Ringer adequada. O potencial de repouso da célula muscular é registado com um microelectrode. Eletrodos também são colocados na superfície do nervo axon., Choques elétricos breves causam potenciais de ação a ser iniciados, que se propagam para o terminal sináptico.

a figura abaixo ilustra dois tipos de alterações potenciais que foram registadas numa preparação isolada do músculo-nervo. A experiência também ilustra as propriedades de uma droga poderosa, curare, que provou ser muito útil no estudo do processo de transmissão sináptica na junção neuromuscular esquelética. A parte a ilustra a sequência de potenciais alterações registadas na célula muscular como resultado da estimulação do axônio motor., A seta indica o ponto no tempo em que o choque é entregue ao axon motor. Note que há um período de tempo calmo após o choque. O atraso deve-se ao tempo necessário para que o potencial de acção no axon motor se propague a partir do seu local de início. Após o atraso, há dois tipos de potenciais registrados na célula muscular. Em primeiro lugar, há um potencial em evolução relativamente lenta que será o foco da discussão que se segue., Se esse potencial inicial lento é suficientemente grande, como normalmente é nas células do músculo esquelético, um segundo potencial, um potencial de ação, é gerado na célula muscular.

potencial de Acção nas células do músculo esquelético é devido a mecanismos iónicos semelhantes aos anteriormente discutidos. Especificamente, há uma alteração dependente da tensão na permeabilidade Na+ seguida de um aumento retardado na permeabilidade K+. (Para células do músculo liso e células do músculo cardíaco, os mecanismos iónicos são diferentes, no entanto.,)

O evento subjacente que desencadeia o potencial de ação pode ser revelado aproveitando curare, um veneno de flecha usado por alguns índios sul-Americanos. Uma dose baixa de curare (Parte B) reduz o evento subjacente, mas ainda não é suficientemente reduzida para cair abaixo do limiar. Se for administrada uma dose de curare um pouco mais elevada (Parte C), o Lento acontecimento subjacente torna-se inferior. O sinal subjacente é conhecido como o endplate potential (EPP), porque é uma mudança potencial registrado no motor endplate. Geralmente, é conhecido como um potencial pós-sináptico excitatório (EPSP).,

Curare bloqueia o potencial endplato porque é um inibidor competitivo da acetilcolina (ACh), o transmissor liberado no terminal pré-sináptico. Curare não bloqueia a condutância na+ dependente de voltagem ou a condutância K+ dependente de voltagem que subjaz ao potencial de ação muscular. Curare afeta o estímulo (EPSP) que normalmente leva ao início do potencial de ação muscular. Um animal envenenado com curare vai asfixiar porque o processo de transmissão neuromuscular nos músculos respiratórios está bloqueado.,

Normalmente, a magnitude do potencial de endplate é bastante grande. Na verdade, a amplitude do potencial de endplate é de cerca de 50 mV, mas apenas cerca de 30 mV é necessário para atingir o limiar. Os 20 mV extras são chamados de fator de segurança. Portanto, mesmo que o potencial endplate se tornasse um pouco menor (por exemplo, 40 mV em amplitude) por causa da fadiga, o EPP atingiria o limiar e a relação de um para um entre um potencial de ação no axon motor e um potencial de ação na célula muscular seria preservada.

4.,3 propagação do EPP

Quais são as propriedades do EPP e como se compara com as propriedades do potencial de Acção?

é o potencial endplate devido a uma mudança dependente da tensão nas permeabilidades Na+ E K+, como o potencial de ação?

o potencial endplate é propagado de uma forma total ou nada como o potencial de ação?

A figura à esquerda ilustra uma experiência que examina a propagação do potencial de endplate. A fibra muscular é empalada repetidamente com eléctrodos em intervalos de 1 mm., (Note que o potencial endplate é pequeno porque este experimento é feito na presença de uma baixa concentração de curare para que o potencial endplate possa ser registrado sem as complicações de desencadear um potencial de ação.) O potencial endplate não é propagado de uma forma tudo ou nada. Espalha-se ao longo do músculo, mas fá-lo com decretos., Assim, a propagação do potencial de placa terminal a partir do seu site de iniciação para outros locais ao longo da célula muscular ocorre de forma passiva e com o diminuir, assim como um subthreshold potencial de mudança em uma parte do axon se espalha ao longo do axônio, ou apenas como uma mudança de temperatura em um ponto sobre uma haste de metal se espalha ao longo da haste.

4.4 Visão geral da Seqüência de Eventos Subjacentes a EPP

o Que são as outras etapas do processo de transmissão sináptica química? Figura 4.,5 fornece uma visão geral. Um potencial de ação nervosa que é iniciado no corpo celular de um neurônio motor espinal propaga as raízes ventrais e, eventualmente, invade os terminais sinápticos dos neurônios motores. Como resultado do potencial de ação, o transmissor químico acetilcolina (ACh) é liberado na fenda sináptica. A HCA difunde-se através da fissura sináptica e liga-se a receptores especiais na membrana pós-sináptica ou pós-punctional. A ligação da ACh aos seus receptores produz uma alteração conformacional num canal de membrana que é especificamente permeável tanto a Na+ como A K+., Como resultado de um aumento na permeabilidade Na+ E K+, há uma despolarização da membrana pós-sináptica. Essa despolarização é chamada de potencial endplate ou mais geralmente EPSP. Se a EPSP é suficientemente grande, como normalmente é na junção neuromuscular, ela leva ao início de um potencial de ação na célula muscular. O potencial de ação inicia o processo de acoplamento de contração de excitação e o desenvolvimento de tensão. A duração do potencial de endplate é de cerca de 10 mseg. dois factores controlam a duração da EPSP na junção neuromuscular., Primeiro, ACh é removido por difusão. Em segundo lugar, uma substância na fenda sináptica, chamada acetilcolinesterase (AChE), hidrolisa ou quebra a ACh. O ahe é uma das enzimas mais eficientes conhecidas. Uma única molécula de AChE pode hidrolisar 600.000 moléculas de ACh por minuto.

4.5 Papel de Dor

Uma importante família de substâncias, um dos quais é neostigmine, inibe a ação de Dor. A neostigmina bloqueia a acção da AChE, tornando assim o potencial de endplate maior e mais longo na duração., Esta figura ilustra dois potenciais endplate. Um foi registado em solução salina e curare e um segundo foi registado após a adição de neostigmina à solução. (Curare é adicionado para que as propriedades do EPP podem ser estudadas sem desencadear um potencial de ação na célula muscular.) Após a aplicação de neostigmina, o potencial de endplato é muito maior e de duração mais longa. miastenia Gravis miastenia gravis está associada a fraqueza muscular grave devido à diminuição do número de receptores da acetilcolina nas células musculares., Se o potencial de endplate for menor,o potencial de endplate não atingirá o limiar. Se não atingir o limiar, não haverá potencial de ação na célula muscular e nenhuma contração do músculo, o que causa fraqueza muscular. A neostigmina e outros inibidores da AChE são utilizados no tratamento de doentes com miastenia gravis. Estes agentes tornam a quantidade de acetilcolina que é libertada mais eficazmente atingir os receptores restantes da acetilcolina. 4.,Embora os inibidores da AChE tenham um valor terapêutico importante, alguns inibidores têm sido, e ainda são usados como venenos. Alguns inibidores da AChE, como o Soman e o Sarin, formam um bloco irreversível de dor. Este bloco leva a níveis extremos de ACh na fenda sináptica. Os indivíduos assim envenenados morrem de convulsões e espasticidade muscular, incluindo músculos respiratórios.

4.,A iontoforese da ACh é uma técnica interessante que pode ser usada para testar a hipótese de que a ACh é a substância neurotransmissora na junção neuromuscular. Se ACh é o transmissor que é liberado por esta Sinapse, seria previsível que deveria ser possível substituir a aplicação artificial do transmissor para a liberação normal do transmissor. Uma vez que ACh é uma molécula positivamente carregada, ela pode ser forçada a sair de um microelectrode para simular a libertação de ACh de um terminal pré-sináptico.

de facto, quantidades mínimas de ACh podem ser aplicadas nas proximidades da junção neuromuscular. A figura 4.8 compara um EPP produzido pela estimulação do axon motor e a resposta às ejeções de ACh. A mudança potencial parece quase idêntica ao potencial de endplate produzido pela libertação normal de ACh. Este experimento fornece suporte experimental para o conceito de que ACh é o transmissor natural nesta Sinapse.,

a resposta à ejeção da HCA tem algumas outras propriedades interessantes que são todas consistentes com a natureza colinérgica da sinapse na junção neuromuscular esquelética. A neostigmina faz a resposta à iontoforese da ACh mais longa e maior. Curare reduz a resposta porque compete com a ligação normal da ACh. Se a HCA é ejetada na célula muscular, nada acontece porque os receptores da acetilcolina não estão no interior; eles estão no exterior da célula muscular., A aplicação da acetilcolina em regiões do músculo afastadas da placa final não produz qualquer resposta porque os receptores da ACh estão concentrados na região sináptica.

To test your understanding so far, consider how an agent such as TTX would affect the generation of both an EPP and the response of a muscle fiber to the iontophoretic application of ACh? TTX não tem efeito na resposta à ACh, mas bloqueia o EPP. A razão pela qual a resposta à ACh não é afectada é clara, mas muitos esperam que, se não houver qualquer efeito aqui, também não haja qualquer efeito sobre o PPE., A tetrodotoxina não afecta a ligação da acetilcolina aos receptores, pelo que não afectará a resposta à aplicação directa da ACh. No entanto, a tetrodotoxina irá afectar a capacidade de Acção potencial a ser provocada no axon motor. Se um potencial de ação não pode ser gerado no axon motor, ele não pode causar a liberação do transmissor. Assim, a tetrodotoxina aboliria totalmente o EPP. O bloco não seria devido a um bloco de receptores ACh, mas sim a um bloco de algum passo antes da liberação do transmissor.4.,8 mecanismos iónicos do EPP Bernard Katz e seus colegas foram pioneiros na investigação de mecanismos de transmissão sináptica na junção neuromuscular. Eles sugeriram que o canal aberto pela ACh era um que tinha permeabilidade igual a Na+ E K+. Como era igualmente permeável a Na+ E K+, Katz sugeriu que, como resultado da abertura destes canais, o potencial de membrana se moveria para 0 mV. (A value of alpha in the GHK equation equal to one, which when substituted into the equation, yields a potential of about 0 mV.,)

O experimento mostrado na figura à esquerda, testes de conceito. A célula muscular foi penetrada com um eletrodo de gravação, bem como outro eletrodo que pode ser conectado a uma fonte adequada de potencial, a fim de alterar artificialmente o potencial de membrana. Normalmente, o potencial de membrana é cerca de -80 mV novamente, uma pequena quantidade de curare é adicionada de modo que o EPP é pequeno. Katz notou nestes experimentos que o tamanho do EPP mudou drasticamente dependendo do potencial da célula muscular., Se o potencial da membrana for transferido para 0 mV, não se registam quaisquer alterações potenciais. Se o potencial de membrana for feito +30 mV, a EPP é invertida. Então três estímulos diferentes produzem potenciais endplate que são muito diferentes um do outro.

a falta de resposta quando o potencial está a 0 mV é particularmente informativa. Considere a razão pela qual nenhuma alteração potencial é registada. Presumivelmente, o transmissor está a ser libertado e a ligar-se aos receptores., A explicação simples para a falta de mudanças potenciais é que o potencial a que a abertura de canais ACh estão tentando chegar já foi alcançado. Se o potencial da membrana for feito mais positivo do que 0 mV, então o EPP é invertido. Independentemente do potencial, a mudança na permeabilidade tende a mover o potencial da membrana para 0 mV! Se o potencial de repouso for mais negativo do que 0 mV, há uma deflexão ascendente. Se for mais positivo, há uma deflexão para baixo. Se já está a 0 mV, não há desvio.

Este potencial também é chamado de potencial reverso, porque é o potencial no qual o sinal do potencial sináptico reverte. O experimento indica que, como resultado da ligação ACh aos receptores, canais específicos tornam-se igualmente permeáveis a Na+ E K+. Esta mudança de permeabilidade tende a mover o potencial da membrana de onde quer que seja inicialmente para um novo potencial de 0 mV.

porque é que o potencial de endplate normal nunca atinge realmente 0 mV?, Uma razão é que a sequência de permeabilidade muda que está subjacente ao potencial de ação “swamp out” as mudanças produzidas pelo EPP. Mas mesmo que um potencial de ação não fosse desencadeado, o EPP ainda não chegaria a 0 mV. Isto porque os canais ACh são apenas uma pequena fração do número total de canais em fibras musculares. Os canais K+ que dão a uma célula muscular o seu potencial de repouso também estão presentes. O trabalho deles é tentar manter a célula no potencial de descanso.,

o canal aberto pela ACh é um membro de uma classe geral de canais chamados canais ligando-gados ou receptores ionotrópicos. Como ilustrado na figura 4.10, o local de ligação do transmissor faz parte do próprio canal. Como resultado da ligação do transmissor ao receptor (geralmente duas moléculas são necessárias), há uma mudança conformacional na proteína que permite que uma região de poros abra e iões fluam para baixo de seus gradientes eletroquímicos. Os detalhes adicionais do canal são apresentados no Capítulo 11.,

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