Гіперполяризація

The Гіперполяризація це біологічний процес, при якому напруга мембрани зростає і перевищує значення спокою. Цей механізм важливий для функції м’язових, нервових і сенсорних клітин в організмі людини. Це дозволяє активізувати та контролювати дії, такі як рухи м’язів чи зір.

Що таке гіперполяризація?

Клітини в організмі людини укладені мембраною. Він також відомий як плазматична мембрана і складається з ліпідного двошарового. Він відокремлює внутрішньоклітинну область, цитоплазму, від навколишньої.

Мембранне напруження клітин в організмі людини, таких як м’язові, нервові або сенсорні клітини очей, мають спокійний потенціал у спокої. Це мембранне напруження виникає внаслідок того, що всередині клітини та в позаклітинної області є негативний заряд, тобто поза клітинами виникає позитивний заряд.

Значення потенціалу спокою відрізняється залежно від типу клітини. Якщо цей потенціал спокою мембранного напруги перевищений, відбувається гіперполяризація мембрани. Це робить напругу мембрани більш негативним, ніж під час потенціалу спокою, тобто заряд всередині клітини стає ще більш негативним.

Зазвичай це відбувається після відкриття або також закриття іонних каналів у мембрані. Ці іонні канали - це калієві, кальцієві, хлоридні та натрієві канали, які функціонують залежно від напруги.

Гіперполяризація виникає через залежні від напруги калієві канали, які потребують певного часу, щоб закритись після перевищення потенціалу спокою. Вони транспортують позитивно заряджені іони калію в позаклітинну область. Це ненадовго призводить до більш негативного заряду всередині клітини, гіперполяризації.

Функція та завдання

Гіперполяризація клітинної мембрани є частиною так званого потенціалу дії. Це складається з різних етапів. Перший етап - перевищення порогового потенціалу клітинної мембрани з подальшим деполяризацією, усередині клітини є більш позитивний заряд. Потім це призводить до реполяризації, а це означає, що потенціал спокою знову досягається. Потім відбувається гіперполяризація, перш ніж клітина знову досягне потенціалу спокою.

Цей процес використовується для ретрансляції сигналів. Нервові клітини утворюють потенціали дії в районі кургану аксонів після того, як вони отримали сигнал. Потім це передається по аксону у вигляді потенціалів дії.

Потім синапси нервових клітин передають сигнал наступній нервовій клітці у вигляді нейротрансмітерів. Вони можуть мати активуючий ефект або також мати пригнічуючий ефект. Процес має важливе значення при передачі сигналів, наприклад в мозку.

Бачення робиться аналогічно. Клітини ока, так звані стрижні і шишки, отримують сигнал від зовнішнього світлового подразника. Це призводить до формування потенціалу дії, і стимул передається мозку. Цікаво, що розвиток стимулу не відбувається тут, як у інших нервових клітин через деполяризацію.

У положенні спокою нервові клітини мають мембранний потенціал -65mV, тоді як зорові клітини мають мембранний потенціал -40mV при спокійному потенціалі. Вони мають більш позитивний потенціал мембрани, ніж нервові клітини, навіть коли вони перебувають у спокої. Що стосується зорових клітин, то стимул розвивається через гіперполяризацію. В результаті зорові клітини вивільняють менше нейротрансмітерів, а нервові клітини вниз за течією можуть визначати інтенсивність світлового сигналу на основі зниження нейромедіаторів. Потім цей сигнал обробляється і оцінюється в мозку.

Гіперполяризація запускає гальмівний постсинаптичний потенціал (ІПСП) у випадку зору або у певних нейронах. Навпаки, нейрони часто активують постсинаптичні потенціали (APSP).

Ще одна важлива функція гіперполяризації полягає в тому, що вона не дозволяє клітині занадто швидко запускати потенціал дії на основі інших сигналів. Так він тимчасово гальмує генерацію подразників у нервовій клітці.

Хвороби та недуги

Клітини серця та м’язів мають канали HCN. HCN розшифровує циклічні нуклеотидні канальні катіонні канали, активовані гіперполяризацією. Це катіонні канали, які регулюються гіперполяризацією клітини. У людини відомі 4 форми цих каналів HCN. Їх називають HCN-1 через HCN-4. Вони беруть участь у регуляції серцевого ритму та в діяльності спонтанно активуючих нервових клітин. У нейронах вони протидіють гіперполяризації, щоб клітина швидше могла досягти потенціалу спокою. Так вони скорочують так званий рефрактерний період, який описує фазу після деполяризації. У клітинах серця, з іншого боку, вони регулюють діастолічну деполяризацію, яка утворюється в синусовому вузлі серця.

У дослідженнях з мишами показано, що втрата HCN-1 створює дефект рухового руху. Відсутність HCN-2 призводить до ураження нейронів та серця, а втрата HCN-4 призводить до загибелі тварин. Припускається, що ці канали можуть бути пов'язані з епілепсією у людини.

Крім того, відомі мутації у формі HCN-4, які призводять до серцевої аритмії у людини. Це означає, що певні мутації каналу HCN-4 можуть призвести до порушення серцевого ритму.Таким чином, канали HCN також є об'єктом медикаментозної терапії серцевих аритмій, а також неврологічних дефектів, при яких гіперполяризація нейронів триває занадто довго.

Пацієнтів із серцевою аритмією, які можна відстежити до несправності каналу HCN-4, лікують специфічними інгібіторами. Однак слід зазначити, що більшість методів терапії, що стосуються каналів HCN, ще знаходяться на стадії експерименту і тому ще не доступні людині.