depolarizácie

depolarizácie je zrušenie rozdielov náboja na oboch stranách membrány nervovej alebo svalovej bunky. Membránový potenciál sa zmení na menej negatívny. Pri ochoreniach, ako je epilepsia, sa depolarizačné správanie nervových buniek mení.

Čo je depolarizácia?

V pokojovom stave existuje polarizácia medzi dvoma stranami neporušenej membrány nervových buniek, ktorá je známa aj ako membránový potenciál. Oddelenie nábojov vytvára elektrické póly v bunkovej membráne. Depolarizácia je strata týchto vlastností, ku ktorej dochádza na začiatku stimulácie. Počas depolarizácie sa rozdiel v náboji medzi dvoma stranami biologickej membrány na krátku dobu zruší.

V neurológii sa pod depolarizáciou rozumie zmena membránového potenciálu na pozitívne alebo menej negatívne hodnoty, ku ktorým dochádza, keď prechádza akčný potenciál. Rekonštrukcia pôvodnej polarizácie prebieha na konci tohto procesu a je známa aj ako repolarizácia.

Opakom depolarizácie je tzv. Hyperpolarizácia, pri ktorej napätie medzi vnútornou a vonkajšou stranou biologickej membrány je ešte silnejšie, a teda stúpa nad napätie pokojového potenciálu.

Funkcia a úloha

Membrány zdravých buniek sú vždy polarizované, a preto majú membránový potenciál. Tento membránový potenciál je výsledkom rozdielnej koncentrácie iónov na obidvoch stranách membrány. Napríklad iónové pumpy sú umiestnené v bunkovej membráne neurónov. Tieto čerpadlá permanentne vytvárajú nerovnomerné rozdelenie na povrchu membrány, ktoré sa líši od náboja na vnútornej strane membrány. Intracelulárny je nadbytok negatívnych iónov a bunková membrána je kladne nabitá na vonkajšej strane ako na vnútornej strane. To má za následok negatívny potenciálny rozdiel.

Bunková membrána neurónov má selektívnu permeabilitu a je preto rôzne priepustná pre rôzne náboje. Vďaka týmto vlastnostiam má neurón elektrický membránový potenciál. V pokojovom stave sa membránový potenciál nazýva pokojovým potenciálom a je okolo -70 mV.

Elektricky vodivé bunky sa depolarizujú, len čo dosiahnu akčný potenciál. Membránový náboj je počas depolarizácie oslabený, keď sú iónové kanály otvorené. Ióny prúdia do membrány cez otvorené kanály difúziou, a tak znižujú existujúci potenciál. Napríklad sodné ióny prúdia do nervovej bunky.

Tento posun náboja vyrovnáva membránový potenciál, a teda obracia náboj. V najširšom zmysle je membrána počas akčného potenciálu polarizovaná, ale opačným smerom.

V nervových bunkách je depolarizácia buď podprahová alebo nadpriemerná. Prah zodpovedá prahovému potenciálu pre otvorenie iónových kanálov. Zvyčajne je prahový potenciál okolo -50 mV. Väčšie hodnoty posúvajú iónové kanály do otvoru a spúšťajú akčný potenciál. Subliminalná depolarizácia spôsobuje, že sa membránový potenciál vracia do pokojového membránového potenciálu a nespúšťa žiaden akčný potenciál.

Okrem nervových buniek môžu byť svalové bunky depolarizované, keď dosiahnu akčný potenciál. Budenie sa prenáša z centrálnych nervových vlákien na svalové vlákna cez motorickú koncovú dosku. Koncová doska má katiónové kanály, ktoré môžu viesť sodné, draselné a vápenaté ióny. Predovšetkým toky sodných a vápenatých iónov prúdia kanálmi vďaka ich špeciálnym hnacím silám, a tak depolarizujú svalovú bunku.

Vo svalovej bunke sa potenciál koncových doštičiek zvyšuje z pokojového membránového potenciálu na tzv. Generátorový potenciál. Je to elektrotonický potenciál, ktorý sa na rozdiel od akčného potenciálu pasívne šíri cez membránu svalových vlákien. Ak je potenciál generátora nad prahom, akčný potenciál sa vytvorí otvorením sodíkových kanálov a vápnikové ióny prúdia dovnútra. Takto dochádza k kontrakcii svalov.

Choroby a choroby

Pri ochoreniach nervového systému, ako je epilepsia, sa prirodzené depolarizačné správanie nervových buniek mení. Výsledkom je nadmerná vzrušenosť. Epileptické záchvaty sa vyznačujú abnormálnym výtokom nervových spojení, ktoré narúšajú normálnu aktivitu mozgových oblastí. To má za následok nezvyčajné vnímanie a poruchy pohybových schopností, myslenia a vedomia.

Fokálna epilepsia ovplyvňuje limbický systém alebo neokortex. Glutamatergický prenos spúšťa excitačný postsynaptický potenciál s vysokou amplitúdou v týchto oblastiach. Týmto spôsobom sa aktivujú vápnikové kanály membrány a podrobia sa zvlášť dlhotrvajúcej depolarizácii. Týmto spôsobom sa spúšťajú vysokofrekvenčné impulzy akčných potenciálov, pretože sú charakteristické pre epilepsiu.

Abnormálna aktivita sa šíri v agregáte niekoľkých tisíc nervových buniek. Zvýšená synaptická konektivita neurónov tiež prispieva k vzniku záchvatov. To isté platí pre abnormálne vnútorné membránové vlastnosti, ktoré ovplyvňujú hlavne iónové kanály. Synaptické transmisné mechanizmy sa tiež často menia, pokiaľ ide o modifikácie receptorov. Pretrvávajúce záchvaty sú pravdepodobne výsledkom synaptických slučkových systémov, ktoré môžu zahŕňať väčšie oblasti mozgu.

Depolarizačné vlastnosti nervových buniek sa menia nielen pri epilepsii. Početné liečivá tiež ovplyvňujú depolarizáciu a sú vyjadrené buď v nadmernej alebo nedostatočnej vzrušivosti. Medzi tieto lieky patria napríklad svalové relaxanciá, ktoré úplne uvoľňujú kostrové svaly zasahovaním do centrálneho nervového systému.

Podávanie je bežné napríklad pre spinálnu spasticitu. Najmä depolarizujúce svalové relaxanciá majú stimulačný účinok na svalový receptor, a tak iniciujú dlhodobú depolarizáciu. Na začiatku sa svaly po liečení sťahujú a spúšťajú nekoordinované trasenie svalov, ale krátko potom spôsobujú ochabnutú paralýzu príslušných svalov. Pretože depolarizácia svalov pretrváva, sval je dočasne nevylúčiteľný.