Potencial za počitek: funkcija, naloge, vloga in bolezni

Počivalni potencial je napetostna razlika -70 mV, ki obstaja med notranjostjo in okolico nevronov v neugodnem stanju. Potencial je pomemben za oblikovanje akcijskih potencialov. Zastrupitev s cianidom preprečuje obnovo potenciala mirovanja in vodi do kolapsa nevronov.

Kakšen je potencial za počitek?

Počivalni potencial je napetostna razlika -70 mV, ki obstaja med notranjostjo in okolico nevronov v neuzbujenem stanju. Počivalni potencial je napetostna razlika, ki obstaja med notranjostjo vznemirjenega nevrona in njegovim okoljem. To razliko v napetosti je treba aktivno vzdrževati in je posledica neenake distribucija of natrijev in kalij ioni. Dva elementa živčne celice membrana sodelujejo pri ohranjanju potenciala mirovanja: prvič, natrijev-kalij črpalke, in drugič, ionski kanali na Ranvierjevih vezanih obročih. Počivalni potencial razdražljivih nevronov je osnova za pozdravno prevajanje vzbujanja v človeških živčnih poteh. Po vzbujanju s strani akcijski potencial, celica je depolarizirana preko praga in se napetostno usmerjeni ionski kanali odprejo, kar povzroči spremembo potenciala mirovanja z dotokom nekaterih ionov. The akcijski potencial se po nevronskih poteh širi s prerazporeditvijo naboja. Potencial mirovanja človeškega nevrona ima razliko med -70 in -80 mV. Notranjost celična membrana je negativno napolnjen, zunaj pa pozitivno nabit.

Funkcija in naloga

Na lokaciji potekajo različni procesi celična membrana razdražljive celice med fazo počitka. Na Ranvierjevih vezalnih obročih aksoni niso izolirani z mielinom. Na teh vozliščih so črpalke Na + / K +, ki transportirajo kalij ioni v notranjost akson med fazo počitka med uživanjem ATP. Natrijev ioni hkrati črpajo iz celice. Tako višja koncentracija kalija je prisoten znotraj akson kot je navzoča zunaj. Celične membrane imajo različno prepustnost za te ione zaradi beljakovinskih ionskih kanalov. V mirovanju so natrijevi kanali praviloma zaprti. Nasprotno pa so kanali za kalij odprti, tako da pride do difuzije kalijevih ionov. Ioni tako difundirajo navzven. To se zgodi, dokler ni ravnovesje med električnimi silami in silami osmotskega tlaka. To ohranja razliko v naboju med zunanjo in notranjostjo celičnih membran, znano tudi kot potencial mirovanja. Ko dražljaj prispe na živčno vlakno in preseže prag, se odprejo napetostno odvisni natrijev in kalijev kanal. To povzroči depolarizacijo celice, kar pa sproži an akcijski potencial. Bioelektrični impulz se tako širi vzdolž živčnih vlaken. Preprosto povedano, akcijski potencial vključuje prenos signala skozi spremembe membranskega potenciala. Vrednost -50 mV se šteje za mejno vrednost za razvoj akcijskega potenciala. Tako vzbujanja pod +20 mV ne povzročajo akcijskega potenciala in reakcije ne pridejo. Po oblikovanju in prenosu akcijskega potenciala se kanali N + najprej spet zaprejo. Kanali K + pa se odpirajo, da kalijevi ioni lahko difundirajo iz akson. Električna napetost v celici se tako spet zmanjša. Ta postopek se imenuje tudi repolarizacija. Nato se zaprejo tudi kanali K + in potencial celice pade pod potencial mirovanja. Ta hiperpolarizacija preide v potencial mirovanja, ki ga natrijevo-kalijeve črpalke obnovijo po približno dveh milisekundah. Akson je tako pripravljen na nove akcijske potenciale.

Bolezni in motnje

Pri pojavih, kot je zastrupitev s cianidom, se pojavijo življenjsko nevarne posledice, včasih zaradi izgube potenciala počitka. Nevroni potrebujejo energijo, da obnovijo počitek. Zastrupitev s cianidom blokira oskrbo z energijo, tako da je ni mogoče zagotoviti za obnovo. Tako nevroni ostanejo trajno depolarizirani in izgubijo funkcionalnost. Odvisno od tega, na koliko nevronov vpliva premajhna oskrba z energijo, se lahko na ta način poruši nevronska regulacija celotnega organizma. Takšna okvara regulacije nevronov neizogibno vodi v smrt. V širšem smislu se lahko pritožbe s potencialom nevrona počivajo tudi v boleznih ionskih kanalov. Te dedne bolezni sprožijo motnje vzbujanja v muskulaturi in živčni sistem. Bolezni ionskih kanalov vplivajo na preklopno vedenje ionskih kanalov. Spremembe v preklopnem vedenju kanalov lahko posledično vplivajo na zmožnost okrevanja počitka. Tako bolezni vplivajo na razdražljivost tkiva. V ožjem smislu so bolezni ionskih kanalov mutacije ionskih kanalov. Tri oblike dedne epilepsija naj bi bili po znanstvenih dokazih povezani s tem pojavom. Hemiplegična migrena in idiopatsko ventrikularna fibrilacija so tudi razloženi na ta način v skladu s sodobnimi raziskavami. Na natrijevo-kalijeve črpalke lahko vplivajo tudi bolezni, ki vplivajo na počitek a živčne celice. Po mnenju mnogih znanstvenikov sodobni zahodnjak prehrana zagotavlja nenaravno razmerje natrij-kalij v telesu. Prekomerna namizna sol in pomanjkanje kalija zaradi premalo rastlinske hrane naj bi lahko poslabšala natrijevo-kalijeve črpalke, saj se lahko na ta način spremeni razmerje znotrajceličnih ionov. Genetsko določene motnje izmenjave natrija in kalija pri celična membranapo drugi strani pa so prisotne v nekaterih mutacijah in so jih raziskovalci povezali z oblikami epilepsijakot bolezni ionskih kanalov. Tako so motnje v možnosti počitka v mirovanju verjetno pomembne za različne bolezni osrednjega dela živčni sistem.