Breve história do sinal nervoso - IV
Nos 70 s Erwin Neher e Bert
Sakmann desenvolveram um instrumento que permitia estudar o fluxo de íons
através de um único canal. Posteriormente Roderick MacKinnon conseguiu excelentes
imagens em 3D que permitiram ver as estruturas dos canais iônicos.
Depois de saber como o sistema
nervoso se interconecta e como os nervos transmitem os sinais, faltava saber como
os sinais atravessam as sinapses. Na década de 1930 os cientistas acreditavam
em duas possibilidades; os sinais se transmitiriam eletricamente, como nos
axônios ou a sinalização seria química.
Nesta época, a teoria química recebeu impulso pelos trabalhos de Henry
Dale e Otto Loewi. Este último coletou fluidos no coração de rãs logo após a diminuição
da frequência cardíaca provocada pela estimulação de um nervo. A seguir, Loewi
injetou este líquido no coração de outra rã e imediatamente o coração desta rã
diminuiu sua frequência. Nenhum nervo havia sido ativado; ficou claro que algum químico no líquido
provocava a diminuição da frequência cardíaca. Dale descobriu que este químico
era a acetilcolina.
Novos experimentos demonstraram que
os sinais são levados através das sinapses por mensageiros químicos chamados
neurotransmissores, liberados nas extremidades dos axônios.
Poe esta época, John Eccles
descobriu que além do potencial de ação que se transmite através do axônio, há
um sinal mais lento e menor produzidos por estímulos entrantes chamados
potencial sináptico. Seriam a explicação para a “ação integradora”de
Sherrington. A célula nervosa é bombardeada todo o tempo por ondas de potencial
sináptico através dos seus dendritos, alguns excitantes, outros inibidores.
Quando predominam os excitantes um potencial de ação se dispara ao longo do
axônio. Eccles inicialmente pensou que este potencial sináptico era de natureza
elétrica. Bernardo Katz demonstrou que quando a acetilcolina é liberada por um
neurônio motor, ela rapidamente se espalha através das sinapses das células
musculares. Ali, as moléculas de acetilcolina se unem a receptores, como uma
chave a uma fechadura e neste momento provocam a abertura de canais nas
membranas celulares, permitindo a entrada de íons, cuja carga elétrica origina potenciais
de ação nas sinapses. Estes canais iônicos são sensíveis a moléculas químicas e
são diferentes dos canais sensíveis à voltagem que desencadeiam o potencial de
ação.
A seguir, novos
neurotransmissores foram descobertos tais como a serotonina. Alguns são tipicamente
excitantes como o glutamato, enquanto que outros são predominantemente
inibidores como o GABA (ácido gama amino
butirico). Mas é o receptor ao qual eles
se fixam que determinam a excitação ou inibição e não o neurotransmissor em si.
Por exemplo, o glutamato excita a maioria dos nervos e também inibe alguns
poucos. Embora a sinalização através das sinapses seja predominantemente
química, ao final da década de 1950 Edwin Furshpan e David Potter encontraram
um exemplo de sinalização elétrica.
No cérebro a sinalização
sináptica é majoritariamente química. Katz, juntamente com Julius Axelrod e Ulf
Von Euler descobriram como funciona este processo. Katz descobriu que os
neurotransmissores não são liberados molécula por molécula e sim em uma
enxurrada de até 5000 mil moléculas contidas em pequenas vesículas que se
fundem com a membrana celular do neurônio e se abrem na sinapse, despejando estes
neurotransmissores. Von Euler descobriu
outro neurotransmissor, a noradrenalina, que é produzida na própria fibra
nervosa e estocado nas terminais do neurônio. Axelrod descobriu que a
noradrenalina liberada e não usada é reabsorvida pela célula nervosa depois que
a mensagem química haja sido entregue.
Que acontece depois que estes
químicos atingem seus alvos? Arvid Carlsson, Paul Greengard e Eric Kandel
mostraram como os neurotransmissores influenciam funções básicas do cérebro e
como eles são afetados por doenças. Carlsson descobriu o neurotransmissor
dopamina e notou que a redução de seus níveis no cérebro de animais de
experimentação provoca sintomas similares aos da doença de Parkinson. Concluiu
que o mal de Parkinson é causado por uma perda de dopamina em regiões do
cérebro que afetam o controle de movimentos. Este mal poderia ser combatido
pela administração de L-DOPA, uma substância que reforça a dopamina. Com isso
levou alivio a milhões de vitimas do mal de Parkinson.
Nos anos 60 Earl Sutherland e Ed
Krebs descobriram que há dois tipos de receptores para neurotransmissores.
Quando se encaixam num canal e o abrem, imediatamente disparam um potencial
sináptico instantâneo, tudo isso com duração de milésimos de segundos. Este
tipo de receptor se chama “iônico”. O outro tipo de receptor se denomina
“metabotrópico” e produz respostas muito
mais disseminadas que podem durar minutos. Greengard mostrou como a dopamina e
outros neurotransmissores provocam estes efeitos sinápticos lentos. Quando a
dopamina se fixa em um receptor metabotrópico, um segundo mensageiro chamado
adenosina monofosfato cíclico (cAMP) é liberado no interior da celula. O cAMP
ativa uma proteína (proteína kinase A ) e esta pode adicionar fosfato, e
portanto ativar, a uma gama de proteínas importantes. Greengard identificou mais de uma centena destas moléculas e descobriu como elas interatuam para alterar
o comportamento das células.
Kandel lançou a ideia de que os
nervos recordam-se de coisas devido às mudanças ocorridas nas sinapses e que a
aprendizagem é o resultado do conjunto de reações provocadas pelo segundo
mensageira, na maneira descrita por Greengard.
Referencias:
Doidge, N. The Brain That Changes Itself (Viking
Penguin, USA, 2007).
Farndon, J. Nerve Signalling: Tracing the
Wiring of Life (Nobel Prize Organization, 2009).
Illing, R.B. De la trepanación a la teoría de
la neurona. (Cuadernos Mente y Cerebro, 2012)
posted by Nilton Arnt @ 10:30 AM
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