T2 e T3 | Eletrofisiologia

Homeostasia

O conceito de homeostasia vem da capacidade do organismo de trabalhar em função do estabelecimento do equilíbrio das suas funcionalidades.

Há resistência às perturbações que afetam o organismo, ameaçando o “meio interno”.

Meio interno

Composto pelo fluido extracelular: plasma e fluido intersticial

O corpo é composto por água em 60% do seu peso, sendo 40% água no fluido intracelular e 20% no extracelular.

Transporte membranar

Transporte passivo:

Transporte simples e facilitado

Transporte ativo:

Bombas (utilização de ATP)

Osmose

Solutos osmoticamente ativos (osmoles): Na+ , Cl- , ureia, glucose, sorbitol, proteínas, ...

• Osmoles eficazes – não atravessam membranas

• Osmoles ineficazes – atravessam as membranas

Efeito de Gibbs-Donnan

Este efeito ocorre nas células humanas, cujo citosol possui macromoléculas aniónicas não difusíveis (proteínas, ácidos nucleicos, nucleótidos,...), osmoles eficazes de carga negativa que atraem água do meio extracelular

Canais iônicos

Nos movimentos de iões pelas membranas plasmáticas, por difusão facilitada, são muito importantes.

Temos 3 tipos de canais ionicos:

• Canais de escoamento (leak) - estão sempre abertos a permitir a passagem de iões de acordo com o gradiente de concentração

• Canais dependentes de estímulo

• Canais dependentes de voltagem

(são ativados consoante estas determinadas características)

Gradiente eletroquímico

Combinação do gradiente químico e elétrico, regidos pela massa da molécula e pela sua carga, respetivamente.

Sempre que o gradiente eletroquímico é 0 então o fluxo de iões que entra = fluxo de iões que sai.

Potencial de repouso

A concentração dos iões presentes no interior e exterior das células define o potencial de repouso.

Células nervosas: Na⁺, K⁺ e Cl^-

Células musculares: Na⁺, K⁺ , Cl^- e Ca²⁺

Permeabilidade da membrana

A membrana possui 100x mais canais leak de K+ que de Na+, por isso, há sempre mais potássio a sair do que Na+ a entrar.

Bomba sódio/potássio

Saem 3 Na⁺ e entram 2 K⁺ . Contra o gradiente de concentração.

Alterações ao repouso

Quando a célula recebe algum estímulo pode sofrer uma hiperpolarização ou uma despolarização. Para voltar ao estado de repouso sofrem uma repolarização.

Resposta a estímulo

No organismo temos células não-excitáveis (que apenas emitem potenciais gradativos) e células excitáveis (conseguem emitir potenciais de ação).

Os canais de escoamento mantêm o estado de repouso, os canais dependentes de estímulo desencadeiam potenciais gradativos e os canais dependentes de voltagem desencadeiam o potencial de ação.

Potenciais gradativos

Somação de potenciais gradativos

A intensidade de um potencial gradativo é proporcional à intensidade do estímulo.

A somação pode ser temporal - em dois tempos diferentes no mesmo local.

E somação espacial - em dois locais diferentes

Limiar de excitabilidade

Potencial de membrana que permite a ativação dos canais dependentes de voltagem (de forma a desencadear um potencial de ação)

Canais de voltagem de Na+

são rápidos

possuem 3 estados: abertos, inativados e fechados

Canais de voltagem de K+

Lentos

2 estados: abertos ou fechados

Potencial de ação

1. Abertura dos canais de estímulo de Na+

2. Abertura dos canais de voltagem de Na+

3. Despolarização

4. Overshooting

5. Repolarização

6. Hiperpolarização

7. 2ª Repolarização

Linha tracejada: limiar de excitabilidade

Lei do tudo ou nada

Indica que sempre que se atingir o limiar de excitabilidade gera-se sempre um potencial de ação. O contrário também acontece, se não atingir não gera potencial.

Períodos refratários

1. Absoluto: É impossível gerar um novo potencial de ação.

2. Relativo: É possível gerar um novo potencial de ação, mas apenas se o estímulo for mais forte que aquele que foi aplicado em repouso.

Importantes para certificar que o estímulo segue sempre na mesma direção e evitar que haja sobre estimulação celular.

Interesse terapêutico

Importante o bloqueio farmacológico dos canais de sódio, sendo muito utilizados como anestesia local, por exemplo.

Osmoles ineficazes

atravessam menbranas

não distribuem igualmente a água

Efeito de Gibbs-Donnan

Este efeito ocorre nas células humanas, cujo citosol possui macromoléculas aniónicas não difusíveis (proteínas, ácidos nucleicos, nucleótidos,...), osmoles eficazes de carga negativa que atraem água do meio extracelular

cria desigualdade de distribuição de água e de iões

Qual a consequência destes processos através de membranas semipermeáveis?

É o facto das nossas células, no interior do organismo, terem de ter uma osmolaridade conservada; caso contrário, a célula podia inchar (devido a uma solução hipotónica), podia não haver alteração de volume celular (devido a uma solução isotónica), ou a célula podia colapsar (devido a uma solução hipertónica).

A célula como dipolo elétrico

Todas as células do organismo geram dipolos elétricos – estão eletricamente polarizadas, independentemente da sua atividade

O potencial de membrana é sempre negativo quando uma célula está em repouso

Meio intracelular é mais rico em potássio porque

a membrana plasmática é mais permeável a este ião, ou seja tem mais canais de potássio.

Génese do potencial de repouso/formulação teórica

O potencial de ação é uma variação do potencial eletroquímico da célula.

A diferença de potencial elétrico é uma função da carga do ião e das diferenças de concentração que existem ao longo da membrana.

À medida que os movimentos de iões vão ocorrendo, vai sendo gerada uma diferença de potencial.

permeabilidade do potencial de repouso

permeabilidade de um ião é diretamente proporcional ao nº de canais abertos para esse ião

O potencial de repouso é negativo devido a:

1. Negatividade do meio intracelular

2. Maior permeabilidade membranar para o potássio que para o sódio

3. Atividade eletrogénica da bomba sódio-potássio

3. Bomba de Na/K-ATPase

• Transporta iões (Na+ , K+ ) contra o seu gradiente de concentração

• 3 Na+ para fora e 2 K+ para dentro

• Contribui para a manutenção do volume celular

NAO É CANAL IONICO, pois é transporte ativo

Potencial gradativo

Canais dependentes de estímulo

Potenciais gradativos despolarizantes

Entrada de catiões (Na+ , Ca2+, K+ )

Saída de aniões (Cl- )

Potenciais gradativos hiperpolarizantes

Entrada de aniões (Cl- )

Saída de catiões (K+ )

A intensidade do potencial gradativo é proporcional à

intensidade do estímulo

nota: A propagação do potencial gradativo é decremental (vai diminuindo gradualmente)

Potencial de ação

Canais dependentes de voltagem

Os potenciais de ação são variações do potencial elétrico ao longo do tempo.

Um potencial de ação é caracterizado por um conjunto de fases. Existe uma fase em que existe um potencial de repouso, quando o potencial de ação não se iniciou. Quando há um determinado estímulo, há uma despolarização (aproximação do potencial de membrana do 0), que é a primeira manifestação de um potencial de ação, e a velocidade de

despolarização altera-se (atinge o limiar de excitação). Após esta fase, o traçado rapidamente atinge e ultrapassa o ponto

isopotencial, começando depois a cair até ao valor de repouso - repolarização. Pode também ocorrer uma hiperpolarização (há uma diminuição abaixo do valor inicial/basal), voltando depois ao normal.

Potencial de membrana no qual abrem canais dependentes da voltagem

Canais de voltagem de Na+

• Rápidos

• 3 estados

– abertos, inativos, fechados

Canais de voltagem de K

• Lentos

• 2 estados

– abertos, fechad

Vantagens

• Propagação em apenas um

sentido de cada vez

• Prevenção de sobre-estimulação

celular

Reobase:

intensidade mínima de corrente capaz de produzir um potencial de ação.

Cronaxia:

tempo que é necessário aplicar um estímulo de intensidade dupla da reobase para que se produza um potencial de ação

Interesse terapêutico

O bloqueio farmacológico dos canais de sódio dependentes da voltagem estabiliza as células excitáveis, sendo uma estratégia de anestesia local e de tratamento de doenças

- Epilepsia

- Cefaleias

- Pert. psiquiátricas

- Arritmias

- Anestesia local

Propagação de um potencial de ação

Na maioria dos neurónios os potenciais de ação iniciam-se no cone de implantação

Condução de um potencial de ação

A condução saltatória é mais rápida que a contínua e permite a poupança de volume no sistema nervoso central

A condutância é uma medida do número de canais de sódio e potássio abertos.

Quando há um estímulo, há uma abertura de canais de sódio, aumentando a condutância do sódio; este vai entrar para o interior da célula e tornar a célula mais positiva - despolarização.

Ao mesmo tempo, os canais de potássio demoram mais tempo e vão provocar um pico de condutância mais tardio, sendo esta saída coincidente com a fase de repolarização.

Se o potássio sair em quantidade suficiente, o excesso de cargas positivas acentua-se e temos uma hiperpolarização.

Mielina

A mielinização é levada a cabo pelos oligodendrócitos (SNC) e células de Schwann (SNP)

Classificação de Erlanger-Gasser

Fibras A e B - Mielinizadas

Fibra C - Não mielinizada.