Hiperpoliarizacija: funkcija, užduotys, vaidmuo ir ligos

Hiperpoliarizacija yra biologinis procesas, kurio metu membranos įtampa didėja ir viršija ramybės vertę. Šis mechanizmas yra svarbus žmogaus kūno raumenų, nervų, taip pat jutimo ląstelių funkcijai. Per jį kūnas gali įgalinti ir kontroliuoti tokius veiksmus kaip raumenų judėjimas ar regėjimas.

Kas yra hiperpoliarizacija?

Hiperpoliarizacija yra biologinis procesas, kurio metu membranos įtampa didėja ir viršija ramybės vertę. Šis mechanizmas yra svarbus žmogaus kūno raumenų, nervų, taip pat jutimo ląstelių funkcijai. Ląstelės žmogaus kūne yra uždarytos membrana. Jis taip pat vadinamas plazmos membrana ir susideda iš lipidų dvigubo sluoksnio. Jis atskiria tarpląstelinį plotą, citoplazmą, nuo aplinkinės. Žmogaus kūno ląstelių, tokių kaip raumenų ląstelės, nervų ląstelės ar akies jutimo ląstelės, membranos įtempimas yra ramybės būsena. Šią membranos įtampą lemia tai, kad ląstelės viduje yra neigiamas krūvis, o tarpląstelinėje srityje, ty už ląstelių, teigiamas krūvis. Ramybės potencialo vertė skiriasi priklausomai nuo langelio tipo. Viršijus šį membranos įtampos ramybės potencialą, įvyksta membranos hiperpoliarizacija. Dėl to membranos įtampa tampa labiau neigiama nei esant ramybės būsenai, ty elemento viduje esantis krūvis tampa dar labiau neigiamas. Paprastai tai įvyksta atidarius ar net uždarius jonų kanalus membranoje. Šie jonų kanalai yra kalis, kalcis, chloridas , ir natris kanalai, kurie veikia priklausomai nuo įtampos. Hiperpoliarizacija atsiranda dėl priklausomos nuo įtampos kalis kanalai, kuriems reikia laiko užsidaryti viršijus ramybės potencialą. Jie transportuoja teigiamai įkrautus kalis jonai patenka į tarpląstelinį regioną. Tai trumpai lemia neigiamą krūvį ląstelės viduje, hiperpoliarizaciją.

Funkcija ir užduotis

Hiperpoliarizacija ląstelės membrana yra dalis vadinamųjų Veiksmo potencialas. Tai susideda iš kelių etapų. Pirmasis etapas - tai ribinio potencialo kirtimas ląstelės membrana, po kurio seka depoliarizacija, ląstelės viduje yra daugiau teigiamo krūvio. Po to seka repoliarizacija, o tai reiškia, kad vėl pasiekiamas poilsio potencialas. Po to, kol ląstelė vėl pasiekia ramybės potencialą, atliekama hiperpoliarizacija. Šis procesas naudojamas signalams perduoti. Nervinės ląstelės formuoja veikimo potencialą Aksonas kalvos regionas, gavęs signalą. Po to tai perduodama Aksonas veiksmo potencialų pavidalu. sinapsės nervų ląstelių perduoda signalą kitai nervinė ląstelė neuromediatorių pavidalu. Tai gali turėti aktyvinamąjį arba slopinamąjį poveikį. Procesas yra būtinas perduodant signalus smegenys, pavyzdžiui. Regėjimas taip pat įvyksta panašiai. Akies ląstelės, vadinamosios lazdelės ir kūgiai, gauna signalą iš išorinio šviesos dirgiklio. Dėl to susidaro Veiksmo potencialas o paskui dirgiklis perduodamas smegenys. Įdomu tai, kad čia dirgiklis vystosi ne depoliarizuodamasis, kaip ir kitose nervinėse ląstelėse. Nervinių ląstelių membranos ramybės būsenoje yra -65mV membranos potencialas, o fotoreceptorių ramybės potencialas yra -40mV. Taigi jie jau turi pozityvesnį membranos potencialą nei ramybės būsenos nervinės ląstelės. Fotoreceptorių ląstelėse dirgiklis vystosi per hiperpoliarizaciją. Todėl fotoreceptoriai atpalaiduoja mažiau neurotransmiteris o pasroviui esantys neuronai gali nustatyti šviesos signalo intensyvumą pagal neuromediatoriaus sumažėjimą. Šis signalas yra apdorojamas ir įvertinamas smegenys. Hiperpoliarizacija sukelia regėjimo ar tam tikrų neuronų slopinamąjį postsinapsinį potencialą (IPSP). Kita vertus, neuronų atveju tai dažnai suaktyvina postsinapsinius potencialus

(APSP). Kita svarbi hiperpoliarizacijos funkcija yra tai, kad ji neleidžia ląstelei iš naujo suaktyvinti Veiksmo potencialas per greitai dėl kitų signalų. Taigi jis laikinai slopina dirgiklio susidarymą nervinė ląstelė.

Ligos ir sutrikimai

širdis ir raumenų ląstelės turi HCN kanalus. HCN čia reiškia hiperpoliarizacija suaktyvintus ciklinius nukleotidų vartojamus katijonų kanalus. Jie yra katijonų kanalai, kuriuos reguliuoja ląstelės hiperpoliarizacija. Žmonėms yra žinomos 4 šių HCN kanalų formos. Jie vadinami HCN-1 per HCN-4. Jie dalyvauja reguliuojant širdies ritmą, taip pat spontaniškai aktyvuojančių neuronų veiklą. Neuronuose jie neutralizuoja hiperpoliarizaciją, kad ląstelė greičiau pasiektų ramybės būseną. Taigi jie sutrumpina vadinamąjį ugniai atsparų laikotarpį, kuris apibūdina fazę po depoliarizacijos. Į širdis ląstelės, kita vertus, jos reguliuoja diastolinę depoliarizaciją, kuri susidaro ties sinusinis mazgas širdies. Tyrimų su pelėmis metu nustatyta, kad praradus HCN-1, atsiranda motorinių judesių defektas. HCN-2 nebuvimas sukelia neuronų ir širdies pažeidimus, o HCN-4 praradimas sukelia gyvūnų mirtį. Spėjama, kad šie kanalai gali būti susieti epilepsija žmonėms. Be to, žinoma, kad mutacijos HCN-4 formoje sukelia širdies aritmija žmonėms. Tai reiškia, kad tam tikros HCN-4 kanalo mutacijos gali vadovauti į širdies aritmija. Todėl HCN kanalai taip pat yra medicinos terapijos taikinys širdies aritmijos, bet ir dėl neurologinių defektų, kurių neuronų hiperpoliarizacija trunka per ilgai. Pacientai, sergantys širdies aritmijos dėl HCN-4 kanalo disfunkcijos gydomi specifiniais inhibitoriais. Tačiau reikia paminėti, kad dauguma gydymo būdų, susijusių su HCN kanalais, vis dar yra eksperimento stadijoje, todėl žmonėms dar nėra prieinami.