As toxinas sinápticas são toxinas que interrompem a transmissão de impulsos entre as células nervosas. Usando exemplos, explicamos onde e como esses venenos podem funcionar.
As toxinas/neurotoxinas sinapses são substâncias que interferem no processo natural de transmissão da excitação nas sinapses.
No reino animal, inúmeros animais e plantas fazem uso de tais neurotoxinas: para defesa (abelhas e vespas), para matar presas (cobras venenosas, sapos venenosos, águas-vivas, aranhas venenosas) e para proteção contra potenciais predadores e pragas , teixo, amanita do boné da morte).
As neurotoxinas diferem principalmente em seu modo de ação na sinapse. Uma influência funcional com consequências negativas é possível em quase qualquer lugar da sinapse: no botão do terminal sináptico, na fenda sináptica e na pós-sinapse.
Toxinas de sinapse simplesmente explicadas
Os pontos de contato das células nervosas (neurônios) são chamados de sinapses. Lá, um sinal elétrico é transmitido de uma célula nervosa para a próxima.
Você pode se referir a toxinas que interferem no curso normal da transmissão como toxinas sinápticas . Você os encontrará principalmente nos reinos animal e vegetal. Lá eles servem:
- matando presas: cobras/aranhas venenosas, sapos venenosos , medusas
- proteção contra predadores: beladona mortal, agaric de tampa da morte
- e de defesa : vespas e abelhas.
Efeito da toxina sinapse
As várias neurotoxinas (também neurotoxinas) influenciam a transmissão da excitação na sinapse em diferentes locais. As toxinas podem atuar em todas as três principais áreas da sinapse – pré-sinapse (neurônio na frente da sinapse), fenda sináptica ou pós-sinapse (neurônio atrás da sinapse). Se você ainda não sabe exatamente como uma sinapse é estruturada e como ela funciona, então é melhor assistir nosso vídeo primeiro!
O modo de ação de uma neurotoxina no corpo depende do seu local de ação na sinapse. Portanto, analisamos um exemplo específico para cada local de ação.
Pré-sinapse
Duas importantes etapas de sinalização ocorrem na pré-sinapse, que pode ser alterada por toxinas.
Abertura dos canais iônicos de cálcio
Os canais de íons de cálcio estão localizados na membrana pré-sináptica. Normalmente, eles são abertos por um potencial de ação e fecham novamente logo em seguida. Isso regula o fluxo de íons Ca 2+ para dentro da célula . Isso é importante para que sinais claros possam ser gerados e transmitidos para as células nervosas.
Por exemplo, o veneno da viúva negra (α -latrotoxina ) causa um influxo excessivo de íons de cálcio. Como resultado, todas as vesículas existentes são esvaziadas na fenda sináptica. Desta forma, a célula nervosa subsequente é permanentemente ativada (= excitação permanente). Ocorrem cãibras musculares. É assim que a aranha viúva-negra mata sua presa.
Fusão/exocitose da vesícula
O aumento da concentração de íons cálcio na célula faz com que as vesículas se fundam com a membrana pré-sináptica. Isso permite que eles liberem neurotransmissores na fenda sináptica (= exocitose ).
A toxina bacteriana toxina botulínica (Botox) previne precisamente essa fusão da vesícula. Atua principalmente nas sinapses entre as células nervosas e musculares. O neurotransmissor acetilcolina não pode ser liberado lá. Então as células musculares não são mais ativadas, o que leva à paralisia dos músculos.
A bactéria Clostridium Botulinum é encontrada principalmente em alimentos estragados. No entanto, também é usado em pequenas quantidades em cosméticos para combater rugas.
fenda sináptica
Existem enzimas na fenda sináptica que podem quebrar os neurotransmissores novamente. Isso permite que você regule a duração de seu efeito. Onde um veneno pode desdobrar seu efeito aqui?
Inibição de enzimas degradantes
Por exemplo, o inseticida E 605 inibe a atividade do que é conhecido como acetilcolinesterase. A enzima é responsável por dividir o neurotransmissor acetilcolina em acetato e colina. Quando inibida, a acetilcolina permanece presente na fenda sináptica da placa motora (sinapse das células nervosas e musculares). Ele permanece ligado aos canais iônicos e os mantém abertos. Como resultado, os íons de sódio fluem continuamente para a célula nervosa pós-sináptica e desencadeiam um sinal de ativação ( EPSP ). Isso causa cãibras musculares.
Pós-sinapse
A membrana pós-sináptica contém receptores especiais aos quais os neurotransmissores podem se ligar. Isso leva à abertura de canais iônicos, através dos quais os íons fluem para fora ou para dentro da célula nervosa. Algumas neurotoxinas se ligam aos receptores em vez dos neurotransmissores, impedindo-os de abrir ou fechar.
ligação a receptores
O papel pode ser desempenhado, por exemplo, pelo veneno curare . Ele se liga aos receptores de acetilcolina na membrana celular e impede que a acetilcolina se ligue. Os canais permanecem fechados e nenhum íon Na + pode fluir para dentro da célula. O efeito curare significa que nenhum sinal é transmitido e os músculos relaxam. Eventualmente, a respiração pára. Portanto, os índios da América do Sul embebem suas flechas para caçar (“veneno de flecha nativo americano”). O veneno de flecha dos índios, por exemplo tubocurarina, vem da casca de plantas com sementes de lua.
No entanto, os índios também embebem suas flechas com o veneno do terrível sapo venenoso (batracotoxina). É um dos venenos mais mortais que conhecemos. Tem exatamente o efeito oposto: liga-se ao receptor de acetilcolina e, assim, impede o fechamento dos canais de Na + . O influxo de sódio é, portanto, aumentado pelos canais continuamente abertos. Os músculos tornam-se excessivamente ativados e cãibras.
Visão geral das toxinas sinápticas
| Sy napsengift | local de ação | ação na sinapse | efeito |
| Latrotoxina (Viúva Negra) | Pré-sinapse | aumenta o influxo de Ca 2+ | aumento da excitação (cãibras musculares, paralisia respiratória) |
| Toxina botulínica (bactérias) | Pré-sinapse | impede a fusão da vesícula | sem excitação (paralisia muscular) |
| Fosfatos de alquila, por exemplo, inseticida E 605 (paration), agentes de guerra (tabun, serina) | fenda sináptica | inibir a acetilcolinesterase | Excitação permanente (cãibras musculares, paralisia respiratória) |
| Cura (Pfeilgift) | Pós-sinapse | inibe os receptores nicotínicos de acetilcolina | sem excitação (relaxamento muscular, paralisia respiratória) |
| Atropina (beladona mortal) | Pós-sinapse | inibe os receptores muscarínicos de acetilcolina | sem excitação (parada cardíaca de relaxamento muscular) |
| Nicotina (cigarros) | Pós-sinapse | ativa os receptores nicotínicos de acetilcolina | Excitação permanente (tontura, náusea) |
| Tetrodotoxina (Baiacu) | Pós-sinapse | bloqueia os canais de Na + | sem excitação (relaxamento muscular, paralisia respiratória) |
inibição competitiva
As neurotoxinas atropina e curare imitam o papel do neurotransmissor acetilcolina. Isso significa que eles têm uma estrutura semelhante e podem se ligar ao mesmo sítio de ligação no receptor. Então aqui duas moléculas competem entre si pelo mesmo sítio de ligação. Isso é o que vocês chamam de inibição competitiva .
Diferentes modos de ação das neurotoxinas
Falta de liberação de neurotransmissores
Toxina botulínica: impede a liberação do neurotransmissor acetilcolina na fenda sináptica. O veneno bloqueia a exocitose das vesículas sinápticas com a membrana na membrana pré-sináptica. Como resultado, dependendo da gravidade do envenenamento, menos ou nenhum neurotransmissor é liberado. Como resultado, os potenciais de ação não são mais transmitidos e os músculos ficam paralisados.
A toxina botulínica (lat. botulus = salsicha) deve seu nome à bactéria Clostridium botulinum, que se multiplica em velhas linguiças enlatadas e produz botulinum no processo. Portanto, as conservas abobadadas não são mais adequadas para consumo e devem ser descartadas!
Além disso, o Botox em baixas doses é usado como neurotoxina para procedimentos cosméticos.
Abertura dos canais de cálcio Alfa-latrotoxina: garante a abertura permanente dos canais de cálcio no botão terminal pré-sináptico. Uma excitação de entrada contínua é assim simulada, o que leva a uma liberação contínua de neurotransmissores na fenda sináptica. Como resultado, ocorrem cãibras musculares.
A latroxina é usada por várias espécies de aranhas para matar presas, como a viúva-negra.
Inibição de enzimas que quebram neurotransmissoresInseticida paration (E 605): inibe a atividade da enzima acetilcolinesterase na fenda sináptica, responsável pela quebra da acetilcolina em colina e ácido acético. Enquanto o transmissor acetilcolina estiver na fenda sináptica e, portanto, também puder se ligar aos receptores, os íons de sódio fluem através dos canais de sódio abertos para a membrana pós-sináptica. Isso causa uma despolarização permanente do terço seguinte. Ocorrem cãibras musculares.
Neurotransmissores concorrentes no receptorAtropina: compete com outros transmissores na fenda sináptica e bloqueia os receptores na membrana pós-sináptica. É quimicamente semelhante ao neurotransmissor acetilcolina e, portanto, pode acoplar aos mesmos receptores. Ao contrário da acetilcolina, no entanto, não tem efeito sobre a abertura dos canais de sódio na membrana pós-sináptica, o que significa que a despolarização não ocorre. A atropina venenosa é encontrada nos frutos da beladona mortal.
Efeitos dos venenos
Você já se perguntou como o veneno de flecha afeta o corpo de um animal quando atingido por ele?
Caçar com flechas envenenadas é algo completamente natural para os índios da Amazônia. Para isso eles usam um veneno obtido da casca de cipós. Chama-se curare.
A seguir, explicarei como o curare afeta a condução da excitação.
O curare atua nos canais iônicos de sódio da célula pós-sináptica. Ele se liga aos receptores, os bloqueia e, assim, impede que o Na + se difunda na pós-sinapse de forma limitada.
Quando excitados, os transmissores se difundem na fenda sináptica. Estes normalmente se ligam aos receptores nos canais de sódio para abri-los.
No entanto, o curare já se ligou a alguns receptores e, assim, impede que os transmissores abram os canais de Na + . Agora, apenas alguns íons Na + – podem se difundir na pós-sinapse. Isso evita a formação de um PSP (potencial pós-sináptico). A transmissão de um potencial de ação para as células nervosas subsequentes não é mais possível. A transmissão do sinal foi interrompida.
Se uma criatura é atingida por uma flecha embebida em curare, ela sofre paralisia muscular. Entre outras coisas, isso faz com que os pulmões entrem em colapso.
Alfa – Latrotoxina :
Você já se perguntou como uma pequena aranha como a viúva negra (cerca de 1 cm de altura) consegue matar um animal muito maior como um porquinho-da-índia?
Uma mordida da aranha tem os seguintes efeitos:
A alfa-latrotoxina atua na membrana pré-sináptica. Sem um potencial de ação entrando no botão terminal, os canais de íons de cálcio se abrem e, assim, garantem a excitação permanente dos neurônios subsequentes.
Embora em circunstâncias normais os canais de cálcio se fechem novamente após algum tempo, sob a influência da alfa-latrotoxina eles permanecem permanentemente abertos. Muitos transmissores se difundem na fenda sináptica e garantem um influxo permanente de Na + na pós-sinapse.
Os potenciais de ação são, portanto, permanentemente acionados nos neurônios seguintes (estimulação contínua) sem que haja um estímulo.
A aranha conseguiu paralisar os músculos do animal com seu veneno e não pode mais se mover. O animal finalmente morre de insuficiência respiratória.
Mesmo para um humano, o veneno da viúva negra pode ser perigoso. Após uma mordida, no entanto, os sintomas só aparecem após 1 a 3 horas. Os sintomas incluem dores musculares e dor intensa no abdômen. Ataques cardíacos ou derrames podem até ocorrer. Contrações musculares involuntárias são outro sintoma.
No entanto, com tratamento médico, os efeitos mortais do veneno podem ser evitados.
Toxina botulínica :
por que alimentos estragados podem ser perigosos? Isso se deve à bactéria Clostridium botolinum, que é frequentemente encontrada em alimentos estragados. Isso tem os seguintes efeitos no organismo:
A toxina botulínica impede a liberação de acetilcolina na fenda sináptica. Ele se liga às vesículas na pré-sinapse, de modo que as vesículas não podem se fundir à membrana. Os transmissores não são liberados na fenda sináptica.
A emoção não pode ser transmitida.
Isso leva à intoxicação alimentar. O efeito é a paralisia dos músculos.
Se a quantidade de veneno for baixa, a toxina botulínica não causa nenhum dano permanente. No entanto, se a quantidade for muito alta, pode levar à morte.
atropina :
Atropina é o veneno encontrado em plantas como a beladona mortal.
Tem os seguintes efeitos nas sinapses:
A atropina liga-se aos receptores de ACh localizados na membrana pós-sináptica. Ocorre uma mudança estrutural molecular. Isso impede que os íons de sódio fluam para a célula pós-sináptica. A excitação pára depois que os neurotransmissores são liberados na fenda sináptica. A condução da excitação é interrompida. As excitações não são transmitidas.
Este veneno também leva à paralisia dos músculos e, finalmente, à morte por parada respiratória.
E605/ Paration
E605 ou paration é o último veneno que vou apresentar a você. É utilizado como agente fitofarmacêutico. E605 tem os seguintes efeitos:
E605 inibe a enzima colinersterase, que quebra a acetilcolina na fenda sináptica. Isso leva a uma concentração permanentemente alta de ACh na fenda sináptica. O resultado é um influxo excessivo de íons Na + na pós-sinapse, o que leva a um PSP muito alto. Isso leva à excitação permanente nas células nervosas subsequentes.
O resultado também é a morte por parada respiratória, uma vez que a paralisia é provocada.