Lepojännite

Lepojännite on hermoston sisäisen ja ympäristön välinen virrattomassa tilassa -70 mV: n jänniteero. Potentiaalilla on merkitystä toimintapotentiaalien muodostumisen kannalta. Syanidimyrkytys estää lepopotentiaalin palautumisen ja johtaa hermosolujen romahtamiseen.

Mikä on lepopotentiaali?

Lepopotentiaali on jänniteero, joka esiintyy virittämättömän neuronin sisäosan ja sen ympäristön välillä. Tätä jänniteeroa on ylläpidettävä aktiivisesti ja se johtuu natrium- ja kaliumionien epätasaisesta jakautumisesta.

Kaksi hermosolumembraanin elementtiä koskevat lepopotentiaalin ylläpitämistä: toisaalta natrium-kaliumpumput ja toisaalta Ranvierin johtorenkaiden ionikanavat.

Ärsyttävien hermosolujen lepopotentiaali muodostaa perustan ihmisen hermopolkujen suolan johtamiselle. Toimintapotentiaalin kiihdyttäessä solu depolarisoituu kynnyspotentiaalinsa yläpuolelle ja jännitteestä riippuvat ionikanavat avautuvat, niin että kun tietyt ionit virtaavat sisään, lepopotentiaali muuttuu. Toimintapotentiaali siirretään hermoreittejä pitkin varausten uudelleenjaon kautta.

Ihmisen neuronin lepopotentiaalilla on ero -70 - 80 mV. Solukalvon sisäpuoli on negatiivinen ja ulkopinta on positiivisesti varautunut.

Toiminto ja tehtävä

Erotettavan solun solukalvolla lepäävässä vaiheessa tapahtuu erilaisia ​​prosesseja. Ranvier-johdoissa aksoneja ei eristetä myeliinilla. Näissä solmuissa sijaitsevat Na + / K + -pumput, jotka kuljettavat kaliumioneja aksonin sisätilaan lepovaiheessa kuluttaen ATP: tä. Natriumioneja pumpataan samanaikaisesti solusta. Siten akselien sisällä on korkeampi kaliumpitoisuus kuin ulkopuolella.

Proteiinipitoisten ionikanavien takia solujen membraaneilla on erilaiset läpäisevyysasteet näille ioneille. Natriumkanavat ovat yleensä suljettuina levossa. Toisaalta kaliumkanavat ovat avoimet, joten kaliumionit diffundoituvat. Ionit diffundoituvat siten ulospäin. Näin tapahtuu, kunnes sähköisten voimien ja osmoottisten painevoimien välillä on tasapaino. Tämä ylläpitää varauseroa solukalvon ulkopuolen ja sisäpuolen välillä, jota kutsutaan myös lepopotentiaaliksi.

Kun ärsyke osuu hermokuituun ja ylittää kynnyksen, jännitteestä riippuvat natrium- ja kaliumkanavat avautuvat. Tämä luo solun depolarisaation, joka puolestaan ​​laukaisee toimintapotentiaalin. Bioelektrinen impulssi kuljetetaan hermokuituja pitkin.

Yksinkertaisesti sanottuna, toimintapotentiaalin tapauksessa signaali välitetään membraanipotentiaalin muutosten kautta.

Arvo -50 mV koskee kynnysarvoa toimintapotentiaalin kehittämiselle. Alle +20 mV: n viritykset eivät anna mitään toimintapotentiaalia eikä reaktioita ole.

Toimintapotentiaalin luomisen ja lähettämisen jälkeen N + -kanavat sulkeutuvat ensin uudelleen. K + -kanavat puolestaan ​​avautuvat niin, että kaliumionit voivat diffundoitua ulos aksonista. Kennon sisällä oleva sähköjännite putoaa jälleen. Tämä prosessi tunnetaan myös nimellä repolarisaatio. Sitten myös K + -kanavat sulkeutuvat ja solun potentiaali putoaa lepopotentiaalin alapuolelle. Tämä hyperpolarisaatio muuttuu lepopotentiaaliksi, jonka natrium-kaliumpumput ovat palauttaneet noin kahden millisekunnin kuluttua. Aksoni on siten valmis uusiin toimintapotentiaaliin.

Löydät lääkkeesi täältä

Sairaudet ja vaivat

Ilmiöillä, kuten syanidimyrkytyksellä, on hengenvaarallisia seurauksia, joista osa johtuu lepopotentiaalin menettämisestä. Neuronit tarvitsevat energiaa lepopotentiaalinsa palauttamiseksi. Syanidimyrkytys estää energiansaantia, joten energiaa ei voida toimittaa lepotilan palauttamiseksi. Hermosolut pysyvästi depolarisoituvat ja menettävät toimintansa.

Riippuen siitä, kuinka moniin neuroneihin energian alitarjonta vaikuttaa, koko organismin hermosolujen säätely voi romahtaa tällä tavalla. Tällainen hermosolujen säätelyn hajoaminen johtaa väistämättä kuolemaan.

Laajemmassa mielessä neuronin lepopotentiaalin mukaiset valitukset voivat myös ilmentyä ionikanavasairauksissa. Nämä perinnölliset sairaudet laukaisevat kiihtymishäiriöitä lihaksissa ja hermostossa. Ionikanavataudit vaikuttavat ionikanavien kytkentäkäyttäytymiseen. Kanavien kytkentäkäyttäytymisen muutokset voivat puolestaan ​​vaikuttaa kykyyn palauttaa lepopotentiaali. Siten sairauksilla on vaikutusta kudoksen ärtyvyyteen. Ionikanavasairaudet ovat kapeammassa merkityksessä ionikanavien mutaatiot.

Tieteellisten havaintojen mukaan kolmen perinnöllisen epilepsian muodon sanotaan liittyvän tähän ilmiöön. Hemiplegiset migreenit ja idiopaattinen kammiofibrillaatio selitetään myös tällä tavalla nykyaikaisen tutkimuksen mukaan.

Natrium-kaliumpumppuihin voivat vaikuttaa myös sairaudet, jotka vaikuttavat hermosolujen lepopotentiaaliin. Monien tutkijoiden mukaan nykyaikainen länsimainen ruokavalio aiheuttaa kehossa epäluonnollisen natrium-kalium-suhteen. Pöytäsuolan ylimäärän ja kaliumin puutteen liian pienestä kasvisruoasta johtuvan sanotaan vaikuttavan natrium-kaliumpumppuihin, koska tämä voi muuttaa solunsisäisen ionisuhteen.

Toisaalta solukalvon natrium-kaliumvaihdon geneettisesti määritetyt häiriöt ovat läsnä joissain mutaatioissa, ja tutkijat ovat yhdistäneet ne epilepsian muotoihin sekä ionikanavasairauksiin. Häiriöt lepopotentiaalin palauttamisessa ovat siis todennäköisesti merkittäviä keskushermoston sairauksien kannalta.