Depolarizacija je poništavanje razlika u naboju na dvije membrane stranice živčane ili mišićne stanice. Kao rezultat toga membranski potencijal se mijenja u manje negativan. Kod bolesti poput epilepsija, mijenja se ponašanje depolarizacije živčanih stanica.
Što je depolarizacija?
Depolarizacija je poništavanje razlika u naboju na dvije membrane stranice živčane ili mišićne stanice. Polarizacija postoji između dvije strane netaknutog živčana stanica membrana u mirovanju, poznata i kao membranski potencijal. Električni stupovi nastaju u stanična membrana kao rezultat odvajanja naboja. Depolarizacija je gubitak ovih svojstava jer se događa na početku pobude. Dakle, tijekom depolarizacije, razlika naboja između dviju strana biološke membrane trenutno se ukida. U neurologiji je depolarizacija promjena membranskog potencijala na pozitivne ili manje negativne vrijednosti, kao što se događa kada akcijski potencijal je usvojen. Rekonstrukcija izvorne polarizacije događa se pred kraj ovog procesa i naziva se i repolarizacija. Suprotnost depolarizaciji podrazumijeva se hiperpolarizacija, u kojoj napon između unutarnje i vanjske strane biološke membrane postaje još jači, povećavajući se iznad napona potencijala mirovanja.
Funkcija i zadatak
Membrane zdravih stanica uvijek su polarizirane i tako pokazuju membranski potencijal. Ovaj membranski potencijal proizlazi iz razlike u ionima koncentracija s dvije strane membrane. Na primjer, ionske pumpe nalaze se u stanična membrana neurona. Te pumpe trajno proizvode nejednake distribucija na površini membrane, koja se razlikuje od naboja na unutarnjoj strani membrane. Unutarstanično postoji dakle višak negativnih iona i stanična membrana pozitivnije je nabijena izvana nego iznutra. To rezultira negativnom potencijalnom razlikom. Stanična membrana neurona ima selektivnu propusnost i stoga je različito propusna za različite naboje. Zbog ovih svojstava, neuron pokazuje električni membranski potencijal. U stanju mirovanja membranski potencijal naziva se potencijalom mirovanja i iznosi oko -70 mV. Stanice koje se provode električnom energijom depolariziraju se čim se akcijski potencijal dopire do njih. Membranski naboj oslabljuje se tijekom depolarizacije kad se ionski kanali otvore. Joni difuzijom kroz otvorene kanale ulaze u membranu, smanjujući tako postojeći potencijal. Na primjer, natrij ioni ulaze u živčana stanica. Ovaj pomak u naboju uravnotežuje membranski potencijal i tako preokreće naboj. Dakle, u najširem smislu, membrana je još uvijek polarizirana tijekom akcijski potencijal, ali u suprotnom smjeru. U neuronima je depolarizacija ili ispod praga ili iznad praga. Prag odgovara pragu potencijala za otvaranje ionskog kanala. Normalno, prag potencijala je oko -50 mV. Veće vrijednosti pokreću ionske kanale kako bi se otvorile i pokrenule akcijski potencijal. Subliminalna depolarizacija uzrokuje da se membranski potencijal vrati u membranski potencijal koji miruje i ne pokreće akcijski potencijal. Osim živčanih stanica, mišićne stanice također su sposobne za depolarizaciju kada akcijski potencijal dosegne njih. Iz središnjih živčanih vlakana pobuda se prenosi na mišićna vlakna preko završne ploče motora. U tu svrhu, krajnja ploča ima kation kanale koji mogu provoditi natrij, kalij i kalcijum ioni. Natrij i kalcijum Kroz kanale posebno teču ionske struje zbog svojih posebnih pokretačkih sila, čime depolariziraju mišićnu stanicu. U mišićnoj stanici potencijal završne ploče raste od potencijala membrane koji miruje do takozvanog generacijskog potencijala. Ovo je elektronički potencijal koji se, za razliku od akcijskog, širi pasivno kroz membranu mišićnih vlakana. Ako je potencijal generatora nadprag, otvaranjem natrijevih kanala stvara se akcijski potencijal i kalcijum ioni ulaze. Dakle, dolazi do kontrakcije mišića.
Bolesti i poremećaji
In živčani sustav bolesti kao što su epilepsija, prirodno ponašanje depolarizacije živčanih stanica se mijenja. Rezultat je hiperekscitabilnost. Epileptičke napadaje karakterizira abnormalno pražnjenje neuronskih asocijacija koje remete normalnu aktivnost mozak s tim se javljaju neobične percepcije i poremećaji motoričke funkcije, razmišljanja kao i svijesti. Fokalno epilepsija utječe na limbički sustav or neokorteks. Glutamatergični prijenos pokreće pobudni postsinaptički potencijal velike amplitude na tim područjima. Dakle, membranski kalcijevi kanali se aktiviraju i prolaze kroz posebno dugotrajnu depolarizaciju. Na taj se način pokreću visokofrekventni rafali akcijskih potencijala karakteristični za epilepsiju. Nenormalna aktivnost širi se u skupu od nekoliko tisuća neurona. Povećana sinaptička povezanost neurona također pridonosi nastanku napadaja. Isto vrijedi i za abnormalna svojstva unutarnje membrane, koja uglavnom uključuju ionske kanale. Mehanizmi sinaptičkog prijenosa također se često mijenjaju u smislu modifikacija receptora. Smatra se da trajni napadaji proizlaze iz sinaptičkih petlji koji mogu uključivati i veće mozak područja. Ne mijenjaju se samo svojstva depolarizacije neurona kod epilepsije. Brojne droge također pokazuju učinke na depolarizaciju i manifestiraju se ili kao hiperexcitabilnost ili hiperexcitabilnost. Ovi droge uključuju, na primjer, relaksaciju mišića, koji uzrokuju potpunu opuštanje koštanih mišića ometajući središnji živčani sustav. Administracija je čest, na primjer, u kralježnici spastičnost. Konkretno, depolarizirajući relaksaciju mišića djeluju pobudno na receptor mišića, inicirajući dugotrajnu depolarizaciju. U početku se mišići kontrahiraju nakon lijeka administraciju, pokrećući nekoordinirano drhtanje mišića, ali nedugo nakon toga uzrokuju mlitavu paralizu pojedinih mišića. Kako depolarizacija mišića i dalje traje, mišić je trenutno neuzbudljiv.
