La hiperpolarització és un procés biològic en què la tensió de la membrana augmenta i supera el valor de repòs. Aquest mecanisme és important per a la funció del múscul, el nervi i les cèl·lules sensorials del cos humà. A través d’ell, el cos pot permetre i controlar accions com el moviment muscular o la visió.
Què és la hiperpolarització?
La hiperpolarització és un procés biològic en què la tensió de la membrana augmenta i supera el valor de repòs. Aquest mecanisme és important per a la funció del múscul, el nervi i les cèl·lules sensorials del cos humà. Les cèl·lules del cos humà estan tancades per una membrana. També s’anomena membrana plasmàtica i consisteix en una bicapa lipídica. Separa la zona intracel·lular, el citoplasma, de la zona circumdant. La tensió de la membrana de les cèl·lules del cos humà, com les cèl·lules musculars, les cèl·lules nervioses o les cèl·lules sensorials a l’ull, tenen un potencial de repòs en estat de repòs. Aquest voltatge de membrana és causat pel fet que hi ha una càrrega negativa dins de la cèl·lula i una càrrega positiva a la zona extracel·lular, és a dir, fora de les cèl·lules. El valor del potencial de repòs varia en funció del tipus de cel·la. Si es supera aquest potencial de repòs del voltatge de la membrana, es produeix una hiperpolarització de la membrana. Com a resultat, la tensió de la membrana es torna més negativa que durant el potencial de repòs, és a dir, la càrrega dins de la cèl·lula es torna encara més negativa. Això sol passar després de l'obertura o fins i tot del tancament dels canals iònics a la membrana. Aquests canals iònics ho són potassi, calci, clorur i sodi canals, que funcionen de manera dependent del voltatge. La hiperpolarització es produeix a causa de la tensió potassi canals que triguen a tancar-se després de superar el potencial de repòs. Transporten la càrrega positiva potassi ions a la regió extracel·lular. Això es tradueix breument en una càrrega més negativa a l’interior de la cèl·lula, la hiperpolarització.
Funció i tasca
La hiperpolarització del membrana cel · lular forma part dels anomenats potencial d'acció. Consta de diverses etapes. La primera etapa és el creuament del potencial llindar del membrana cel · lular, seguida de despolarització, hi ha una càrrega més positiva a l’interior de la cèl·lula. Tot seguit es repolaritza, cosa que significa que s’aconsegueix de nou el potencial de repòs. Això és seguit per la hiperpolarització abans que la cèl·lula assoleixi de nou el potencial de repòs. Aquest procés serveix per transmetre senyals. Les cèl·lules nervioses formen potencials d'acció a la axon regió de muntanyes després de rebre un senyal. Això es transmet al llarg de la axon en forma de potencials d’acció. El sinapsis de les cèl·lules nervioses transmeten el senyal a la següent cèl·lula nerviosa en forma de neurotransmissors. Aquests poden tenir un efecte activador o inhibidor. El procés és essencial en la transmissió de senyals a la xarxa cervell, per exemple. La visió també es produeix d’una manera similar. Les cèl·lules de l’ull, les anomenades varetes i cons, reben el senyal de l’estímul de la llum externa. Això es tradueix en la formació del potencial d'acció i l'estímul es transmet al cervell. Curiosament, aquí el desenvolupament de l’estímul no es produeix per despolarització com en altres cèl·lules nervioses. Les cèl·lules nervioses tenen un potencial de membrana de -65mV en la seva posició de repòs, mentre que els fotoreceptors tenen un potencial de membrana de -40mV amb un potencial de repòs. Per tant, ja tenen un potencial de membrana més positiu que les cèl·lules nervioses en estat de repòs. A les cèl·lules fotoreceptores, el desenvolupament de l’estímul es produeix per hiperpolarització. Com a resultat, els fotoreceptors alliberen menys neurotransmissor i les neurones aigües avall poden determinar la intensitat del senyal lumínic en funció de la reducció del neurotransmissor. A continuació, aquest senyal es processa i avalua al fitxer cervell. La hiperpolarització desencadena un potencial postsinàptic inhibidor (IPSP) en el cas de la visió o de certes neurones. En el cas de les neurones, en canvi, sovint està activant potencials postsinàptics
(APSP). Una altra funció important de la hiperpolarització és que impedeix que la cèl·lula torne a activar una potencial d'acció massa ràpidament a causa d'altres senyals. Per tant, inhibeix temporalment la formació d'estímuls a la cèl·lula nerviosa.
Malalties i trastorns
cor i les cèl·lules musculars tenen canals HCN. Aquí, HCN significa canals de cations cíclics activats per nucleòtids activats per hiperpolarització, que són canals de cations regulats per la hiperpolarització de la cèl·lula. En humans, es coneixen 4 formes d’aquests canals HCN. Es coneixen com HCN-1 a HCN-4. Participen en la regulació del ritme cardíac, així com en l'activitat de les neurones activadores espontàniament. A les neurones, contraresten la hiperpolarització de manera que la cèl·lula pugui arribar més ràpidament al pontencial en repòs. D’aquesta manera, escurcen l’anomenat període refractari, que descriu la fase després de la despolarització. En cor les cèl·lules, en canvi, regulen la despolarització diastòlica, que es genera a la node sinusal del cor. En estudis amb ratolins, s’ha demostrat que la pèrdua d’HCN-1 produeix un defecte en els moviments motors. L’absència d’HCN-2 comporta danys neuronals i cardíacs i la pèrdua d’HCN-4 provoca la mort en els animals. S'especula que aquests canals es poden associar epilèpsia en humans. A més, se sap que provoquen mutacions en la forma HCN-4 arítmia cardíaca en humans. Això significa que poden fer-se certes mutacions del canal HCN-4 lead a arítmia cardíaca. Per tant, els canals d’HCN també són objectiu de teràpies mèdiques arítmies cardíaques, però també per a defectes neurològics en què la hiperpolarització de les neurones dura massa temps. Pacients amb arítmies cardíaques a causa de la disfunció del canal HCN-4 es tracten amb inhibidors específics. Tot i això, cal esmentar que la majoria de teràpies relacionades amb els canals d’HCN encara estan en fase experimental i, per tant, encara no són accessibles per als humans.
