Depolarizacija

The Depolarizacija je odpoved razlike nabojev na obeh membranskih straneh živčne ali mišične celice. Membranski potencial se spremeni v manj negativen. Pri boleznih, kot je epilepsija, se spremeni depolarizacijsko vedenje živčnih celic.

Kaj je depolarizacija?

V stanju mirovanja obstaja polarizacija med obema stranema nepoškodovane membrane živčnih celic, ki je znana tudi kot membranski potencial. Ločitev nabojev ustvarja električne celice v celični membrani. Depolarizacija je izguba teh lastnosti, saj se pojavi na začetku stimulacije. Med depolarizacijo se razlika naboja med obema stranema biološke membrane za kratek čas odpove.

V nevrologiji depolarizacija pomeni spremembo membranskega potenciala v pozitivne ali manj negativne vrednosti, kot se zgodi, ko se skozi akcijski potencial prenese. Rekonstrukcija prvotne polarizacije poteka proti koncu tega procesa in je znana tudi kot repolarizacija.

Nasprotno od depolarizacije je tisto, kar imenujemo hiperpolarizacija, pri kateri napetost med notranjo in zunaj biološke membrane postane še močnejša in se tako dvigne nad napetostjo počitka.

Funkcija in naloga

Membrane zdravih celic so vedno polarizirane in imajo zato membranski potencial. Ta membranski potencial je posledica različne koncentracije ionov na obeh straneh membrane. Na primer, ionske črpalke so nameščene v celični membrani nevronov. Te črpalke trajno ustvarjajo neenakomerno porazdelitev na površini membrane, ki se razlikuje od naboja na notranji strani membrane. Znotraj celice je presežek negativnih ionov, celična membrana pa je bolj pozitivno nabit na zunanji kot na notranji strani. To ima za posledico negativno razliko potencialov.

Celična membrana nevronov ima selektivno prepustnost in je zato različno prepustna za različne naboje. Zaradi teh lastnosti ima nevron električni membranski potencial. V stanju mirovanja se membranski potencial imenuje počivalni potencial in znaša približno -70 mV.

Električno prevodne celice depolarizirajo takoj, ko dosežejo akcijski potencial. Med depolarizacijo membranski naboj oslabi, ko se ionski kanali odpirajo. Ioni tečejo v membrano skozi odprte kanale s pomočjo difuzije in tako zmanjšujejo obstoječi potencial. Na primer, natrijevi ioni tečejo v živčni celici.

Ta premik naboja uravnoteži membranski potencial in tako obrne naboj. V najširšem smislu je membrana med akcijskim potencialom še vedno polarizirana, vendar v nasprotni smeri.

V živčnih celicah je depolarizacija bodisi subliminalna bodisi nadpražna. Prag ustreza potencialnemu pragu za odpiranje ionskih kanalov. Ponavadi je potencialni prag okrog -50 mV. Večje vrednosti premikajo ionske kanale do odprtine in sprožijo akcijski potencial. Subliminalna depolarizacija povzroči, da se membranski potencial vrne v počivajoč membranski potencial in ne sproži nobenega akcijskega potenciala.

Poleg živčnih celic lahko mišične celice depolariziramo tudi, ko dosežejo akcijski potencial. Vzbujanje se prenaša iz centralnih živčnih vlaken v mišična vlakna prek motorne končne plošče. Končna plošča ima kationske kanale, ki lahko vodijo natrijeve, kalijeve in kalcijeve ione. Predvsem se tokovi natrija in kalcijevih ionov pretakajo po kanalih zaradi posebnih pogonskih sil in tako depolarizirajo mišično celico.

V mišični celici se potencial končne plošče poveča od potenciala membrane mirovanja do tako imenovanega generatorjevega potenciala. To je elektrotonični potencial, ki se za razliko od akcijskega potenciala pasivno širi po membrani mišičnih vlaken. Če je potencial generatorja nad pragom, se ustvari akcijski potencial z odpiranjem natrijevih kanalov in pretok kalcijevih ionov. Tako pride do krčenja mišic.

Bolezni in bolezni

Pri boleznih živčnega sistema, kot je epilepsija, se spremeni naravno depolarizacijsko vedenje živčnih celic. Rezultat je prekomerna razburljivost. Za epileptične napade je značilen nenormalen izcedek nevronskih asociacij, ki motijo ​​normalno delovanje predelov možganov. Posledica tega so nenavadne zaznave in motnje motoričnih sposobnosti, razmišljanja in zavesti.

Fokalna epilepsija prizadene limbični sistem ali neokorteks. Glutatergični prenos sproži ekscitatorni postsinaptični potencial z veliko amplitudo na teh območjih. Na ta način se aktivirajo lastni kalcijevi kanali membrane in se podvrže posebno dolgotrajni depolarizaciji. Na ta način se sprožijo visokofrekvenčni razpoki akcijskih potencialov, saj so značilni za epilepsijo.

Nenormalna aktivnost se širi v zbirki več tisoč živčnih celic. K nastanku napadov prispeva tudi povečana sinaptična povezanost nevronov. Enako velja za nenormalne lastnosti notranje membrane, ki vplivajo predvsem na ionske kanale. Sinaptični mehanizmi prenosa se pogosto spreminjajo tudi v smislu sprememb receptorjev. Stalni napadi so verjetno posledica sistemov sinaptičnih zank, ki lahko zajemajo večja področja možganov.

Depolarizacijske lastnosti živčnih celic se ne spreminjajo samo pri epilepsiji. Številna zdravila imajo tudi učinke na depolarizacijo in se izražajo v prekomerni ali premajhni vzdražljivosti. Ta zdravila vključujejo na primer mišične relaksante, ki popolnoma sprostijo skeletne mišice z posegom v centralni živčni sistem.

Dajanje je običajno na primer pri spinalni spastičnosti. Zlasti depolarizirajoči mišični relaksanti spodbudno vplivajo na mišični receptor in tako sprožijo dolgotrajno depolarizacijo. Na začetku se mišice po uporabi zdravil in sprožijo nekoordinirano tresenje mišic, kmalu zatem pa povzročijo ohlapno paralizo mišic. Ker depolarizacija mišic vztraja, je mišica v trenutku neuporabna.