Depolarizácia je odstránenie rozdielov nábojov na dvoch stranách membrány nervovej alebo svalovej bunky. Výsledkom je zmena potenciálu membrány na menej negatívny. Pri chorobách ako napr epilepsiesa mení depolarizačné správanie nervových buniek.
Čo je to depolarizácia?
Depolarizácia je odstránenie rozdielov nábojov na dvoch stranách membrány nervovej alebo svalovej bunky. Polarizácia existuje medzi dvoma stranami neporušeného nervová bunka membrána v pokoji, známa tiež ako membránový potenciál. Elektrické stĺpy sa tvoria v bunková membrána v dôsledku oddelenia náboja. Depolarizácia je strata týchto vlastností, ku ktorej dochádza na začiatku excitácie. Počas depolarizácie sa teda rozdiel nábojov medzi dvoma stranami biologickej membrány na chvíľu zruší. V neurológii je depolarizácia zmenou membránového potenciálu na pozitívne alebo menej negatívne hodnoty, ku ktorej dochádza, keď akčný potenciál je odovzdaný. Rekonštrukcia pôvodnej polarizácie nastáva na konci tohto procesu a označuje sa tiež ako repolarizácia. Opakom depolarizácie sa chápe hyperpolarizácia, pri ktorej sa napätie medzi vnútornou a vonkajšou časťou biologickej membrány ešte zosilňuje a zvyšuje sa nad napätie pokojového potenciálu.
Funkcia a úloha
Membrány zdravých buniek sú vždy polarizované a vykazujú tak membránový potenciál. Tento membránový potenciál vyplýva z rozdielu iónov koncentrácie na dvoch stranách membrány. Napríklad iónové pumpy sú umiestnené v bunková membrána neurónov. Tieto čerpadlá trvale vytvárajú nerovnaké distribúcia na povrchu membrány, ktorý sa líši od náboja na vnútornej strane membrány. Intracelulárne teda existuje prebytok negatívnych iónov a bunková membrána je zvonka kladnejšie nabitý ako zvnútra. To má za následok negatívny potenciálny rozdiel. Bunková membrána neurónov má selektívnu permeabilitu a je tak rôzne priepustná pre rôzne náboje. Vďaka týmto vlastnostiam vykazuje neurón elektrický membránový potenciál. V pokojovom stave sa membránový potenciál nazýva pokojový potenciál a je asi -70 mV. Elektricky vodivé články sa depolarizujú hneď ako akčný potenciál dosiahne ich. Membránový náboj je počas depolarizácie oslabený, keď sa otvoria iónové kanály. Ióny prúdia do membrány otvorenými kanálmi difúziou, čím sa znižuje existujúci potenciál. Napríklad, sodík ióny prúdia do nervová bunka. Tento posun náboja vyvažuje potenciál membrány a tým obráti náboj. V najširšom zmysle teda membrána je stále polarizovaná počas akčný potenciál, ale opačným smerom. V neurónoch je depolarizácia buď podprahová alebo nadprahová. Prahová hodnota zodpovedá prahovému potenciálu na otvorenie iónového kanála. Normálne je prahový potenciál asi -50 mV. Väčšie hodnoty posúvajú iónové kanály k otvoreniu a aktivácii akčného potenciálu. Subliminalná depolarizácia spôsobuje návrat membránového potenciálu k pokojovému potenciálu membrány a nespúšťa akčný potenciál. Okrem nervových buniek sú svalové bunky tiež schopné depolarizácie, keď sa k nim dostane akčný potenciál. Z centrálnych nervových vlákien sa excitácia prenáša na svalové vlákna cez koncovú dosku motora. Na tento účel má koncová doska katiónové kanály, ktoré môžu viesť sodík, draslík a vápnik ióny. Sodík a vápnik Cez kanály prúdia najmä iónové prúdy vďaka ich špeciálnym hnacím silám, čím depolarizujú svalovú bunku. Vo svalovej bunke potenciál koncovej dosky stúpa z potenciálu pokojovej membrány na takzvaný potenciál generátora. Jedná sa o elektrotonický potenciál, ktorý sa na rozdiel od akčného potenciálu pasívne šíri cez membránu svalových vlákien. Ak je potenciál generátora nadlimitný, otvorením sodíkových kanálov a sa generuje akčný potenciál vápnik dovnútra prúdia ióny. Dochádza tak k svalovej kontrakcii.
Choroby a poruchy
In nervový systém choroby ako napr epilepsiesa mení prirodzené depolarizačné správanie nervových buniek. Výsledkom je precitlivenosť. Epileptické záchvaty sú charakterizované abnormálnym výbojom neurónových asociácií, ktoré narúšajú normálnu činnosť mozog oblasti. S ním dochádza k neobvyklým vnímaniam a poruchám motorických funkcií, myslenia i vedomia. Ohnisko epilepsie ovplyvňuje limbického systému or neokortexu. Glutamátergický prenos spúšťa v týchto oblastiach excitačný postsynaptický potenciál s vysokou amplitúdou. Membránové kalciové kanály sa teda aktivujú a prechádzajú obzvlášť dlhotrvajúcou depolarizáciou. Týmto spôsobom sa spúšťajú vysokofrekvenčné výbuchy akčných potenciálov charakteristické pre epilepsiu. Abnormálna aktivita sa šíri v súhrne niekoľkých tisíc neurónov. K vzniku záchvatov prispieva aj zvýšená synaptická konektivita neurónov. To isté platí pre abnormálne vnútorné vlastnosti membrány, hlavne zahŕňajúce iónové kanály. Synaptické mechanizmy prenosu sa tiež často menia v zmysle receptorových modifikácií. Predpokladá sa, že trvalé záchvaty sú výsledkom synaptických systémov opakovania, ktoré môžu zahŕňať väčšie mozog oblastiach. Nielen pri epilepsii sa menia depolarizačné vlastnosti neurónov. Početné drogy tiež vykazujú účinky na depolarizáciu a prejavujú sa buď ako precitlivenosť alebo precitlivenosť. Títo drogy zahŕňajú napríklad svalové relaxanty, ktoré spôsobujú úplnosť relaxácie kostrových svalov interferenciou s centrálnym nervový systém. Administrácia je bežné napríklad v chrbtici kŕčovitosť. Konkrétne depolarizáciu svalové relaxanty majú excitačný účinok na svalový receptor a vyvolávajú dlhotrvajúcu depolarizáciu. Spočiatku sa svaly po podaní drogy stiahnu správa, ktoré vyvolávajú nekoordinované trasenie svalov, ale krátko nato spôsobujú ochabnuté ochrnutie príslušných svalov. Pretože depolarizácia svalov pretrváva, je sval na chvíľu nepoužiteľný.
