Хиперполаризација

Тхе Хиперполаризација је биолошки процес у коме се напетост мембране повећава и премашује вредност мировања. Овај механизам је важан за функцију ћелија мишића, живаца и сензора у људском телу. Омогућује да радње попут покрета мишића или вида могу да омогуће и контролишу тело.

Шта је хиперполаризација?

Ћелије у људском телу су затворене мембраном. Такође је позната и као плазма мембрана и састоји се од липидног двослоја. Одваја интрацелуларно подручје, цитоплазму, од окружења.

Напетост мембрана ћелија у људском телу, као што су мишићне, нервне или сензорне ћелије у очима, имају потенцијал одмора и у мировању. Ова напетост мембране произилази из чињенице да постоји негативан набој унутар ћелије и у ванћелијском простору, тј. изван ћелија постоји позитивно наелектрисање.

Вриједност потенцијала за одмор се разликује овисно о врсти ћелије. Ако се прекорачи овај потенцијал одмора напона мембране, долази до хиперполаризације мембране. Због тога напон мембране постаје негативнији него за време одмора, тј. набој унутар ћелије постаје још негативнији.

То се обично дешава након отварања или затварања јонских канала у мембрани. Ти јонски канали су калијум, калцијум, хлорид и натријумски канали који функционишу на начин који зависи од напона.

Хиперполаризација се јавља због калијумских канала зависних од напона којима је потребно одређено време да се затворе након прекорачења потенцијала за одмор. Превозе позитивно наелектрисане калијум јоне у ванћелијски део. Ово укратко доводи до негативног набоја унутар ћелије, хиперполаризације.

Функција и задатак

Хиперполаризација ћелијске мембране је део такозваног акционог потенцијала. Ово се састоји од различитих фаза. Прва фаза је прекорачење граничног потенцијала ћелијске мембране, након чега слиједи деполаризација, унутар ћелије постоји позитивнији набој. То доводи до реполаризације, што значи да се потенцијал за одмор поново достиже. Тада се јавља хиперполаризација пре него што ћелија поново достигне потенцијал одмора.

Овај поступак се користи за релеј сигнала. Нервне ћелије формирају акционе потенцијале у подручју накупљања аксона након што су примиле сигнал. Затим се преноси у облику акционих потенцијала дуж аксона.

Синапси нервних ћелија потом преносе сигнал у следећу нервну ћелију у облику неуротрансмитера. Они могу имати активирајуће дејство или такође имају инхибирајуће дејство. Процес је важан у преносу сигнала, на пример у мозгу.

Виђење се врши на сличан начин. Ћелије у оку, такозване шипке и стожци, примају сигнал од спољног светлосног стимулуса. То доводи до формирања акционог потенцијала и стимулус се преноси на мозак. Занимљиво је да се развој стимулуса не одвија деполаризацијом, као што је случај са другим нервним ћелијама.

У свом положају мировања нервне ћелије имају мембрански потенцијал -65мВ, док визуелне ћелије имају мембрански потенцијал -40мВ при стању мировања. Имају позитивнији мембрански потенцијал од нервних ћелија чак и када су у мировању. У визуелним ћелијама стимулус се развија хиперполаризацијом. Као резултат тога, визуелне ћелије ослобађају мање неуротрансмитера, а нервозне ћелије низводно могу да одреде интензитет светлосног сигнала на основу смањења неуротрансмитера. Овај сигнал се затим обрађује и процењује у мозгу.

Хиперполаризација покреће инхибиторни постсинаптички потенцијал (ИПСП) у случају вида или одређених неурона. Супротно томе, неурони често активирају постсинаптичке потенцијале (АПСП).

Друга важна функција хиперполаризације је та да спречава ћелију да пребрзо активира акциони потенцијал на основу других сигнала. Тако привремено инхибира стварање подражаја у нервној ћелији.

Болести и тегобе

Ћелије срца и мишића имају ХЦН канале. ХЦН означава цикличне нуклеотидне канале са затвореном хиперполаризацијом. То су катионски канали који су регулисани хиперполаризацијом ћелије. Код људи су позната 4 облика ових ХЦН канала. Они се називају ХЦН-1 преко ХЦН-4. Укључени су у регулацију срчаног ритма и у активности спонтано активирања нервних ћелија. У неуронима делују против хиперполаризације тако да ћелија брже може да достигне потенцијал одмора. Тако скраћују такозвани ватростални период, који описује фазу након деполаризације. С друге стране, ћелије срца регулишу дијастоличку деполаризацију, која настаје на синусном чвору срца.

У студијама са мишевима, показано је да губитак ХЦН-1 ствара оштећење моторичког покрета. Одсуство ХЦН-2 доводи до оштећења неурона и срца, а губитак ХЦН-4 доводи до смрти животиња. Нагађа се да ови канали могу бити повезани са епилепсијом код људи.

Поред тога, познате су мутације у облику ХЦН-4 које доводе до срчане аритмије код људи. То значи да одређене мутације ХЦН-4 канала могу довести до поремећаја срчаног ритма.ХЦН канали су, такође, мета медицинских терапија за срчане аритмије, али и за неуролошка оштећења у којима хиперполаризација неурона траје предуго.

Пацијенти са срчаном аритмијом који се могу пратити до квара ХЦН-4 канала лече се специфичним инхибиторима. Међутим, мора се споменути да је већина терапија које се односе на ХЦН канале још увек у експерименталној фази и због тога још увек нису доступне људима.