Depolarizare: funcție, sarcini, rol și boli

Depolarizarea este anularea diferențelor de încărcare pe cele două părți ale membranei unui nerv sau a unei celule musculare. Ca urmare, potențialul membranei se transformă într-unul mai puțin negativ. În boli precum epilepsie, comportamentul de depolarizare al celulelor nervoase se schimbă.

Ce este depolarizarea?

Depolarizarea este anularea diferențelor de încărcare pe cele două părți ale membranei unui nerv sau a unei celule musculare. Polarizarea există între cele două părți ale unui intact celula nervoasa membrană în repaus, cunoscută și sub numele de potențial membranar. Polii electrici se formează în membrana celulara ca urmare a separării sarcinii. Depolarizarea este pierderea acestor proprietăți pe măsură ce apare la începutul unei excitații. Astfel, în timpul depolarizării, diferența de sarcină dintre cele două părți ale unei membrane biologice este anulată momentan. În neurologie, depolarizarea este schimbarea potențialului membranei în valori pozitive sau mai puțin negative, așa cum se întâmplă atunci când un potențial de acțiune a trecut. Reconstrucția polarizării originale are loc spre sfârșitul acestui proces și este denumită și repolarizare. Opusul depolarizării se înțelege a fi hiperpolarizarea, în care tensiunea dintre interiorul și exteriorul unei membrane biologice devine și mai puternică, crescând dincolo de tensiunea potențialului de repaus.

Funcția și sarcina

Membranele celulelor sănătoase sunt întotdeauna polarizate și prezintă astfel un potențial de membrană. Acest potențial de membrană rezultă din diferența de ion concentrare pe cele două laturi ale membranei. De exemplu, pompele de ioni sunt situate în membrana celulara de neuroni. Aceste pompe produc permanent o inegalitate distribuire pe suprafața membranei, care diferă de sarcina din partea interioară a membranei. Intracelular, există astfel un exces de ioni negativi și membrana celulara este mai încărcat pozitiv la exterior decât la interior. Acest lucru are ca rezultat o diferență de potențial negativă. Membrana celulară a neuronilor are permeabilitate selectivă și este astfel permeabilă diferit pentru sarcini diferite. Datorită acestor proprietăți, un neuron prezintă un potențial de membrană electrică. În starea de repaus, potențialul membranei se numește potențial de repaus și este de aproximativ -70 mV. Celulele conducătoare de electricitate se depolarizează imediat ce potențial de acțiune ajunge la ei. Încărcarea membranei este atenuată în timpul depolarizării pe măsură ce canalele ionice se deschid. Ionii curg în membrană prin canalele deschise prin difuzie, scăzând astfel potențialul existent. De exemplu, sodiu ionii curg în celula nervoasa. Această schimbare a sarcinii echilibrează potențialul membranei și astfel inversează sarcina. Astfel, în sensul cel mai larg, membrana este încă polarizată în timpul unui potențial de acțiune, dar în direcția opusă. În neuroni, depolarizarea este fie sub prag, fie supratim. Pragul corespunde potențialului de prag pentru deschiderea canalului ionic. În mod normal, potențialul de prag este de aproximativ -50 mV. Valorile mai mari mută canalele ionice pentru a deschide și declanșa un potențial de acțiune. Depolarizarea subliminală determină revenirea potențialului membranei la potențialul de membrană în repaus și nu declanșează un potențial de acțiune. În plus față de celulele nervoase, celulele musculare sunt, de asemenea, capabile de depolarizare atunci când un potențial de acțiune ajunge la ele. Din fibrele nervoase centrale, excitația este transmisă fibrelor musculare prin placa de capăt a motorului. În acest scop, placa de capăt are canale cationice care pot conduce sodiu, potasiu și calciu ioni. Sodiu și calciu în special curenții de ioni curg prin canale datorită forțelor lor motrice speciale, depolarizând astfel celula musculară. În celula musculară, potențialul plăcii finale crește de la potențialul de membrană de repaus la așa-numitul potențial generator. Acesta este un potențial electrotonic care, spre deosebire de potențialul de acțiune, se propagă pasiv pe membrana fibrelor musculare. Dacă potențialul generatorului este supratelaj, un potențial de acțiune este generat de deschiderea canalelor de sodiu și calciu ionii curg. Astfel, apare contracția musculară.

Boli și tulburări

In sistem nervos boli precum epilepsie, comportamentul natural de depolarizare a celulelor nervoase se schimbă. Rezultatul este hiperexcitabilitatea. Convulsiile epileptice se caracterizează prin descărcarea anormală a asociațiilor neuronale care perturbă activitatea normală a creier Cu aceasta, apar percepții neobișnuite și tulburări ale funcției motorii, gândirea, precum și conștiința. Focal epilepsie afectează Sistemul limbic or neocortex. Transmiterea glutamatergică declanșează un potențial postsinaptic excitator de amplitudine mare în aceste zone. Astfel, canalele de calciu membranigen sunt activate și suferă o depolarizare deosebit de durabilă. În acest fel, sunt declanșate explozii de înaltă frecvență potențiale de acțiune caracteristice epilepsiei. Activitatea anormală se răspândește într-un agregat de câteva mii de neuroni. Creșterea conectivității sinaptice a neuronilor contribuie, de asemenea, la generarea de crize. Același lucru este valabil și pentru proprietățile anormale ale membranei intrinseci, care implică în principal canale ionice. Mecanismele de transmisie sinaptică sunt, de asemenea, adesea modificate în sensul modificărilor receptorilor. Se consideră că convulsiile persistente rezultă din sisteme de buclă sinaptică care pot implica mai mari creier zone. Nu numai în epilepsie se modifică proprietățile de depolarizare ale neuronilor. Numeroase medicamente prezintă, de asemenea, efecte asupra depolarizării și se manifestă fie ca hiperexcitabilitate, fie ca hiperexcitabilitate. Aceste medicamente include, de exemplu, relaxantele musculare, care cauzează complet relaxare a mușchilor scheletici prin interferența cu centralul sistem nervos. Administrare este frecvent, de exemplu, în coloana vertebrală spasticitate. Mai exact, depolarizarea relaxantele musculare au un efect excitator la receptorul mușchilor, declanșând o depolarizare de lungă durată. Inițial, mușchii se contractă după medicament administrare, declanșând tremurături musculare necoordonate, dar la scurt timp după aceea provoacă paralizie flască a mușchilor respectivi. Deoarece depolarizarea mușchilor persistă, mușchiul este momentan inexcitabil.