hiperpolarizarea

hiperpolarizarea este un proces biologic în care tensiunea membranei crește și depășește valoarea de repaus. Acest mecanism este important pentru funcția mușchilor, nervilor și celulelor senzoriale din corpul uman. Permite acțiuni precum mișcările musculare sau vederea să fie activate și controlate de corp.

Ce este hiperpolarizarea?

Celulele din corpul uman sunt închise de o membrană. De asemenea, este cunoscută sub numele de membrană plasmatică și constă dintr-o stratură lipidică. Separa zona intracelulara, citoplasma, de zona inconjuratoare.

Tensiunea membrană a celulelor din corpul uman, cum ar fi mușchii, nervii sau celulele senzoriale din ochi au un potențial de odihnă atunci când sunt în repaus. Această tensiune membranară apare din faptul că există o încărcare negativă în interiorul celulei și în zona extracelulară, adică. în afara celulelor, există o încărcare pozitivă.

Valoarea potențialului de repaus diferă în funcție de tipul de celulă. Dacă se depășește acest potențial de repaus al tensiunii membranei, apare hiperpolarizarea membranei. Acest lucru face ca tensiunea membranei să fie mai negativă decât în ​​timpul potențialului de repaus, adică. încărcarea din interiorul celulei devine și mai negativă.

Aceasta are loc de obicei după deschiderea sau închiderea canalelor ionice în membrană. Aceste canale ionice sunt canale de potasiu, calciu, clorură și sodiu care funcționează într-o manieră dependentă de tensiune.

Hiperpolarizarea se datorează canalelor de potasiu dependente de tensiune care au nevoie de un anumit timp pentru a se închide după depășirea potențialului de repaus. Acestea transportă ionii de potasiu încărcați pozitiv în zona extracelulară. Acest lucru duce pe scurt la o încărcare mai negativă în interiorul celulei, hiperpolarizarea.

Funcție și sarcină

Hiperpolarizarea membranei celulare face parte din așa-numitul potențial de acțiune. Aceasta constă din diferite etape. Prima etapă este depășirea potențialului de prag al membranei celulare, urmată de depolarizare, există o încărcare mai pozitivă în interiorul celulei. Aceasta duce apoi la repolarizare, ceea ce înseamnă că potențialul de repaus este atins din nou. Apoi, hiperpolarizarea are loc înainte ca celula să atingă din nou potențialul de repaus.

Acest proces este utilizat pentru a transmite semnale. Celulele nervoase formează potențiale de acțiune în zona movilei axonului după ce au primit un semnal. Aceasta este apoi transmisă de-a lungul axonului sub formă de potențiale de acțiune.

Sinapsele celulelor nervoase transmit apoi semnalul următoarei celule nervoase sub formă de neurotransmițători. Acestea pot avea un efect de activare sau pot avea și un efect inhibitor. Procesul este esențial în transmiterea semnalelor, de exemplu în creier.

Văzutul se face într-un mod similar. Celulele din ochi, așa-numitele tije și conuri, primesc semnalul de la stimulul luminii externe. Aceasta duce la formarea potențialului de acțiune, iar stimulul este transmis creierului. Interesant este faptul că dezvoltarea stimulului nu are loc prin depolarizare, ca și în celelalte nervi.

În poziția lor de repaus, celulele nervoase au un potențial de membrană de -65mV, în timp ce celulele vizuale au un potențial de membrană de -40mV la un potențial de repaus. Acest lucru înseamnă că au deja un potențial de membrană mai pozitiv decât celulele nervoase atunci când sunt în repaus. În celulele vizuale, stimulul este dezvoltat prin hiperpolarizare. Drept urmare, celulele vizuale eliberează mai puțini neurotransmițători, iar celulele nervoase din aval pot determina intensitatea semnalului de lumină pe baza reducerii neurotransmițătorilor. Acest semnal este apoi procesat și evaluat în creier.

Hiperpolarizarea declanșează un potențial inhibitor postsinaptic (IPSP) în cazul vederii sau în anumiți neuroni. În schimb, neuronii activează adesea potențialele postsinaptice (APSP).

O altă funcție importantă a hiperpolarizării este aceea că împiedică celula să declanșeze prea rapid un potențial de acțiune pe baza altor semnale. Deci, inhibă temporar generarea de stimuli în celula nervoasă.

Boli și afecțiuni

Celulele inimii și musculare au canale HCN. HCN reprezintă canalele cationice cu nucleotide ciclice activate de hiperpolarizare. Acestea sunt canale cationice care sunt reglate de hiperpolarizarea celulei. 4 forme ale acestor canale HCN sunt cunoscute la om. Acestea sunt denumite HCN-1 prin HCN-4. Sunt implicați în reglarea ritmului cardiac și în activitatea de activare spontană a celulelor nervoase. În neuroni, acestea contracarează hiperpolarizarea, astfel încât celula să poată atinge potențialul de repaus mai rapid. Așa că scurtează așa-numita perioadă refractară, care descrie faza după depolarizare. În celulele inimii, pe de altă parte, reglează depolarizarea diastolică, care este generată la nivelul nodului sinusal al inimii.

În studiile efectuate cu șoareci, s-a demonstrat că pierderea de HCN-1 creează un defect de mișcare a motorului. Absența HCN-2 duce la afectarea neuronală și cardiacă, iar pierderea HCN-4 duce la moartea animalelor. S-a speculat că aceste canale pot fi legate de epilepsie la om.

În plus, sunt cunoscute mutațiile sub forma HCN-4 care duc la aritmie cardiacă la om. Aceasta înseamnă că anumite mutații ale canalului HCN-4 pot duce la perturbarea ritmului cardiac.Prin urmare, canalele HCN sunt, de asemenea, ținta terapiilor medicale pentru aritmii cardiace, dar și pentru defectele neurologice în care hiperpolarizarea neuronilor durează prea mult.

Pacienții cu aritmii cardiace care pot fi urmărite de o defecțiune a canalului HCN-4 sunt tratate cu inhibitori specifici. Cu toate acestea, trebuie menționat că cele mai multe terapii legate de canalele HCN sunt încă în stadiul experimental și, prin urmare, nu sunt încă accesibile pentru om.