Pequeno dicionário de termos médicos - Potencial de ação

Opa, vamos falar de algo bastante básico em medicina, e na verdade, em física e química, o potencial de ação. E este assunto pode ser útil a vários leitores interessados no funcionamento cerebral e do corpo como um todo. 

O cérebro e os nervos são estruturas elétricas, pois as membranas neuronais transmitem eletricidade e geral campos magnéticos, minúsculos diga-se de passagem. E isso ocorre por conta da interação de substâncias chamadas de íons, ou átomos eletricamente carregados, átomos que possuem elétrons a mais (ânions, íons negativos) ou a menos (cátions, íons positivos). Exemplos são o sódio, representado como Na+ (Na vem do latim, Natrium), potássio como K+ (K vem do latim Kalium), Cl- (cloro) ou Ca++ (cálcio). Os sinais + e - determinam, respectivamente, a falta ou o excesso de 1 elétron. O cálcio tem dois sinais +, indicando a falta de 2 elétrons. Para quem conhece a tabela periódica, essa informação básica é dispensável. 

Muito bem, continuemos. 

A célula neuronal, como qualquer outra célula, está envolvida em um meio extracelular, formado por substâncias como moléculas, íons, e estruturas como vasos sanguíneos e células de suporte, as células da glia. A célula neuronal é rica em potássio, e o meio rico em sódio. Mas a célula no seu interior é mais carregada de íons negativos, sendo negativa em relação ao meio extracelular, o que cria o que chamamos de gradiente elétrico, ou seja, uma diferença de potencial elétrico entre dois meios. Pela concentração de sódio maior fora da célula, e de potássio maior dentro da célula, cria-se também um gradiente de concentração, ou seja, uma diferença de concentração de substâncias entre dois meios. Isso é básico ara entendermos o que é o potencial de ação.

Na célula, há a membrana celular, um órgão formado de uma camada de lipídeos (gordura) e proteínas que envolve a célula. Observe abaixo uma célula. A membrana é o envoltório em verde claro ao redor da célula. 

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Observe abaixo, agora, a membrana celular:

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Observe que a membrana é formada de uma face interna e uma externa, e que entre elas há moléculas de várias substâncias, como colesterol, moléculas de carboidratos (sugar) e proteínas que cruzam e cortam a membrana de fora para dentro. Observe que há, quase no meio, uma proteína de cor meio arroxeada e que possui um canal em seu interior. Esse é um canal iônico, que se abre para a passagem de íons, e que se fecha após. Essa figura demonstra somente representações gráficas, e as estruturas das substâncias são bem mais complexas. Observe canais iônios representados abaixo:

https://encrypted-tbn0.gstatic.com/images?q=tbn:ANd9GcTaUw3ebBJlqDGAWtMtvzGA-klqB2W-1MWg8gJvmp4pK5RfDGiNmw

A figura acima é uma representação gráfica, somente.

Muito bem, vamos em frente.

O canal iônico existe para permitir a passagem de íons entre os meios extra e intracelular, através dos já conhecidos gradientes elétrico e de concentração. São estes canais que possibilitam o início e o término do potencial de ação celular, que nada mais é que uma corrente elétrica gerada pela troca de íons entre os meios extra e intracelular, e que no caso do sistema nervoso, espalha-se através dos neurônios permitindo toda a gama de funções que o cérebro pode desempenhar. 

Certo. A membrana celular funciona como uma barreira, permitindo a criação de gradientes, diferenças, entre os meios intra e extracelular. Entre dois potenciais de ação consecutivos (no potencial de repouso, o curto período onde não há troca de cargas), a membrana permanece a fechada à troca de íons, como em um meio separado por uma membrana cheia de fenestrações, onde as fenestrações estão fechadas. 

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Com a abertura destas fenestrações, no caso da membrana celular os canais iônicos, ocorre transmissão de onde há mais para onde há menos, e de onde é positivo (falta de íons negativos) para onde é negativo (excesso de íons negativos). 

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O axônio, o prolongamento do neurônio, é carregado negativamente (excesso de cargar negativas) em relação ao meio extracelular, criando um potencial, uma voltagem negativa (voltagem aqui como a diferença de carga entre os meios intra e extracelular). Como falado antes, no potencial de repouso os canais ficam fechados, e não há troca de íons. 

Mas no início de um potencial de ação, os canais de sódio se abrem, e o sódio, íon positivo e em excesso no meio extracelular corre em disparada para dentro da célula, fazendo com que o interior do axônio mude de voltagem, de diferença de cargas entre os meios, de negativo para positivo. 

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Ocorre então a despolarização do neurônio, ou seja, a criação de uma corrente elétrica pela modificação de voltagem entre o intracelular, negativo em relação ao extracelular, e o extracelular. Essa é a primeira fase do potencial de ação.

Observe abaixo:

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Com a passagem de íons positivos para dentro da célula, a carga celular que era negativa fica positiva (O que mostra o gráfico do lado vermelho). Assim, muda-se a carga elétrica da célula que fica positiva em relação ao meio, e o gradiente elétrico entre os meios intra e extracelular acaba para o sódio ao final da fase de despolarização, já que o sódio é positivo, e como o meio intracelular também é positivo e cargas iguais se repelem, não entram mais íons de sódio na célula nesse momento. 

Logo após a fase de despolarização, vem a fase de repolarização, onde vai-se novamente trazer o potencial negativo da célula de volta. Aqui, os canais de sódio se fecham, e abrem-se os de potássio, cargas positivas mais abundantes dentro que fora da célula. Assim, como agora o meio intracelular está positivo em relação ao extracelular, e há mais potássio dentro que fora da célula, o potássio começa a sair da célula para o meio na tentativa de negativar novamente a célula. 

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Isso está representado no gráfico decrescente à direita da figura. O axônio volta a ficar negativo como antes. 

Outros íons participam desta atividade, como o cloro e o cálcio. 

Na fase de repolarização, não há novas despolarizações. E após a repolarização, há um curto período chamado de período refratário, onde há inativação de canais de sódio e incapacidade absoluta ou relativa de se iniciar um outro potencial de ação. 

Após o potencial de ação, o equilíbrio entre os íons sódio e potássio entre o dentro e o fora da célula se restabelece para um outro potencial de ação, através de proteínas que, utilizando energia, jogam o sódio para fora e o potássio para dentro da célula. 

Mas o que inicia um potencial de ação? Sim, porque ele não deve vir do nada, correto? Em tese, o potencial de ação se inicia após a carga de dentro da célula atingir um limiar elétrico, um limite a partir do qual, a qualquer momento, os canais de sódio vão se abrir, e as trocas de cargas começarão a ocorrer. Isso ocorre por que o fluxo de íons para dentro e fora da célula é constante, mas mais intenso no potencial de ação. Quando o influxo de sódio é maior do que o efluxo de potássio (influxo é o fluxo para dentro da célula, e efluxo para fora), cria-se uma situação que precede um potencial de ação. Interessante, não?

Veja abaixo um gráfico do potencial de ação, que em geral dura entre 0,001 e 0,002 segundos (1 a 2 milisegundos ou ms)

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http://www.sobiologia.com.br/figuras/Fisiologiaanimal/nervoso11.jpg

Acima uma figura demonstrando o potencial de ação em um neurônio, tudo de forma esquemática. O potencial de ação vai se deslocando ao longo do neurônios, e naqueles axônios cobertos de mielina, esta velocidade é maior, pois há mais concentração de canais de sódio nos locais sem mielina, os famosos nodos de Ranvier, caracterizando a famosa condução saltatória. Veja abaixo:

http://www.afh.bio.br/nervoso/img/impulso%20mielina.gif

Muito bem, espero que tenham entendido.