Repolarizare - Repolarization

O diagramă etichetată a unui potențial de acțiune . Așa cum s-a văzut mai sus, repolarizarea are loc imediat după vârful potențialului de acțiune, când ionii K ⁺ se reped din celulă.

În neuroștiințe , repolarizarea se referă la schimbarea potențialului de membrană care o readuce la o valoare negativă imediat după faza de depolarizare a unui potențial de acțiune care a schimbat potențialul de membrană la o valoare pozitivă. Faza de repolarizare readuce de obicei potențialul membranei înapoi la potențialul de membrană în repaus . Efluxul de ioni de potasiu (K ⁺ ) duce la faza de cădere a unui potențial de acțiune. Ionii trec prin filtrul de selectivitate al porului canalului K ⁺ .

Repolarizarea rezultă de obicei din mișcarea ionilor K ⁺ încărcați pozitiv din celulă. Faza de repolarizare a unui potențial de acțiune are ca rezultat inițial hiperpolarizarea , realizarea unui potențial de membrană, denumit după hiperpolarizare , care este mai negativ decât potențialul de repaus. Repolarizarea durează de obicei câteva milisecunde.

Repolarizarea este o etapă a unui potențial de acțiune în care celula experimentează o scădere a tensiunii datorită efluxului de ioni de potasiu (K ⁺ ) de-a lungul gradientului său electrochimic. Această fază are loc după ce celula atinge cea mai mare tensiune din despolarizare. După repolarizare, celula se hiperpolarizează pe măsură ce atinge potențialul de membrană în repaus (-70 mV) {în neuron -70 mV}. Ionii de sodiu (Na ⁺ ) și potasiu din interiorul și exteriorul celulei sunt mutați de o pompă de sodiu-potasiu, asigurându-se că echilibrul electrochimic rămâne neatins pentru a permite celulei să mențină o stare de potențial membranar de repaus. În graficul unui potențial de acțiune, secțiunea de hiper-polarizare arată ca o scădere descendentă care merge mai jos decât linia potențialului de membrană în repaus. În această hiperpolarizare (scăderea descendentă), celula se află la un potențial mai negativ decât odihna (aproximativ -80 mV) datorită inactivării lente a canalelor redresoare întârziate K ⁺ cu tensiune , care sunt canalele K ⁺ primare asociate repolarizării. La aceste tensiuni joase, toate tensiunii dependente K ⁺ canale apropiate, și revine celulelor la potențialul de repaus în câteva milisecunde. Se spune că o celulă care se confruntă cu repolarizarea se află în perioada sa refractară absolută. Alte tensiune gated K ⁺ canale care contribuie la repolarizării includ canale de tip A și Ca ²⁺ - activați K ⁺ canale . Moleculele de transport ale proteinelor sunt responsabile pentru Na ⁺ din celulă și K ⁺ în celulă pentru a restabili concentrațiile inițiale de ioni în repaus.

Abateri de la repolarizarea normală

Blocajele în repolarizare pot apărea din cauza modificărilor canalelor K ^{+ cu} tensiune. Acest lucru este demonstrat prin blocarea selectivă a canalelor K ⁺ cu tensiune blocate cu antagonistul tetraetilamoniu (TEA). Prin blocarea canalului, repolarizarea este întreruptă efectiv. Dendrotoxinele sunt un alt exemplu de blocant farmacologic selectiv pentru canalele K ^{+ cu} tensiune. Lipsa repolarizării înseamnă că neuronul rămâne la o tensiune ridicată, ceea ce încetinește dezactivarea canalului de sodiu până la un punct în care nu există suficient curent Na ⁺ interior pentru a depolariza și a susține tragerea.

Tensiune mecanisme K ⁺ închise

Structura canalului K ⁺ cu tensiune închisă este cea a șase spirale transmembranare de -a lungul stratului lipidic . Selectivitatea acestui canal la tensiune este mediată de patru dintre aceste domenii transmembranare (S1 – S4) - domeniul de detectare a tensiunii. Celelalte două domenii (S5, S6) formează porul prin care traversează ionii. Activarea și dezactivarea canalului de tensiune G ⁺ K este declanșată de modificări conformaționale în domeniul de detectare a tensiunii. Mai exact, domeniul S4 se mișcă astfel încât activează și dezactivează porul. În timpul activării, există mișcare S4 către exterior, provocând o legătură mai strânsă a porilor VSD. Dezactivarea se caracterizează prin mișcare S4 spre interior.

Trecerea de la depolarizare la repolarizare depinde de mecanismele cinetice ale canalelor K ⁺ și Na ^{+ cu} tensiune . Deși ambele canale de tensiune închise Na ⁺ și K ^{+ se} activează la aproximativ aceeași tensiune (-50 mV ), canalele Na ⁺ au o cinetică mai rapidă și se activează / dezactivează mult mai repede. Repolarizarea are loc pe măsură ce fluxul de Na ⁺ scade (canalele se dezactivează) și efluxul de ioni K ⁺ crește odată cu deschiderea canalelor sale. Conductanța scăzută a ionilor de sodiu și conductivitatea crescută a ionilor de potasiu determină revenirea rapidă a potențialului membranei celulei și trecerea potențialului de membrană de repaus, ceea ce determină hiperpolarizarea datorită canalelor de potasiu care se închid lent, permițând să curgă mai mult potasiu s-a atins potențialul de membrană de repaus.

Tipul de canale K ⁺ în repolarizare

În urma potențialului de acțiune, generat caracteristic de afluxul de Na ⁺ prin canalele de Na ⁺ cu tensiune închisă , există o perioadă de repolarizare în care canalele de Na ⁺ sunt inactivate în timp ce canalele K ⁺ sunt activate. Studiul suplimentar al canalelor K ⁺ arată că există patru tipuri care influențează repolarizarea membranei celulare pentru a restabili potențialul de odihnă. Cele patru tipuri sunt K _v 1, K _v 2, K _v 3 și K _v 4. Canalul K _v 1 influențează în primul rând repolarizarea axonului. Canalul K _v 2 este activat caracteristic mai lent. Canalele K _v 4 sunt activate caracteristic rapid. Când canalele K _v 2 și K _v 4 sunt blocate, potențialul de acțiune se lărgește în mod previzibil. Canalele K _v 3 se deschid la un potențial de membrană mai pozitiv și se dezactivează de 10 ori mai repede decât celelalte canale K _v . Aceste proprietăți permit declanșarea de înaltă frecvență de care au nevoie neuronii de mamifere . Zonele cu canale dense K _v 3 includ neocortexul , ganglionii bazali , trunchiul cerebral și hipocampul, deoarece aceste regiuni creează potențiale de acțiune microsecunde care necesită repolarizare rapidă.

Folosind date de tensiune-clamp din experimente bazate pe neuroni de rozătoare, canalele K _v 4 sunt asociate cu conductanța primară de repolarizare după perioada de depolarizare a unui neuron. Când canalul K _v 4 este blocat, potențialul de acțiune devine mai larg, rezultând o perioadă extinsă de repolarizare, întârziind neuronul să nu mai poată trage. Rata repolarizării reglează îndeaproape cantitatea de ioni de Ca ²⁺ care intră în celulă. Atunci când cantități mari de ioni Ca ²⁺ intră în celulă din cauza perioadelor extinse de repolarizare, neuronul poate muri, ducând la apariția accidentului vascular cerebral sau a convulsiilor.

Se constată că canalele K _v 1 contribuie la repolarizarea neuronilor piramidali , asociată probabil cu o reglare ascendentă a canalelor K _v 4. Nu s-a găsit că canalele K _v 2 contribuie la rata de repolarizare, deoarece blocarea acestor canale nu a dus la modificări ale ratelor de repolarizare a neuronilor.

Repolarizarea celulelor atriilor

Un alt tip de canal K ⁺ care ajută la medierea repolarizării în atriile umane este canalul SK , care sunt canale K ⁺ care sunt activate prin creșterea concentrației de Ca ²⁺ . „Canal SK” reprezintă un canal de potasiu activat cu calciu, cu conductanță mică, iar canalele se găsesc în inimă. Canalele SK acționează în mod specific în atriul drept al inimii și nu s-a constatat că sunt importante din punct de vedere funcțional în ventriculii inimii umane. Canalele sunt active în timpul repolarizării, precum și în timpul fazei diastolei atriale, atunci când curentul suferă hiperpolarizare. Mai exact, aceste canale sunt activate atunci când Ca ²⁺ se leagă de calmodulină (CaM) deoarece lobul N al CaM interacționează cu linkerul S4 / S5 al canalului pentru a induce schimbări conformaționale. Când aceste canale K ⁺ sunt activate, ionii K ⁺ se reped din celulă în timpul vârfului potențialului său de acțiune, determinând celula să se polarizeze pe măsură ce afluxul de ioni Ca ²⁺ este depășit de ionii K ⁺ care părăsesc celula continuu.

Repolarizarea ventriculară

In umane ventricule , repolarizarea poate fi vazut pe un ECG ( electrocardiograma ) prin J-unda (Osborn), segment ST , unda T și U val . Datorită complexității inimii, în special a modului în care aceasta conține trei straturi de celule ( endocard , miocard și epicard ), există multe modificări fiziologice care efectuează repolarizarea, care vor afecta și aceste unde. În afară de modificările structurii inimii care afectează repolarizarea, există multe produse farmaceutice care au același efect.

În plus, repolarizarea este, de asemenea, modificată în funcție de locația și durata potențialului inițial de acțiune . În potențialele de acțiune stimulate pe epicard, s-a constatat că durata potențialului de acțiune trebuia să fie de 40-60 msec pentru a da o undă T normală, în timp ce o durată de 20-40 msec ar da o undă izoelectrică și orice altceva sub 20 msec ar rezulta o undă T negativă.

Repolarizarea timpurie este un fenomen care poate fi observat în înregistrările ECG ale celulelor ventriculare unde există un segment ST crescut, cunoscut și sub numele de undă J. Unda J este proeminentă atunci când există un curent exterior mai mare în epicard în comparație cu endocardul. Din punct de vedere istoric, a fost considerată o variantă normală a ritmului cardiac, dar studii recente arată că este legată de un risc crescut de stop cardiac. Repolarizarea timpurie apare în principal la bărbați și este asociată cu un curent de potasiu mai mare cauzat de hormonul testosteron . În plus, deși riscul este necunoscut, indivizii afro-americani par să fie mai susceptibili de a avea repolarizarea timpurie mai des.

Sindrom de repolarizare precoce

După cum sa menționat în secțiunea anterioară, repolarizarea timpurie este cunoscută ca aparând ca segmente de undă ridicate pe ECG. Studii recente au arătat o legătură între repolarizarea timpurie și moartea subită cardiacă , care este identificată ca sindrom de repolarizare timpurie. Condiția este prezentată atât în fibrilația ventriculară, fără alte defecte structurale ale inimii, cât și într-un model de depolarizare timpurie, care poate fi văzut pe ECG.

Rădăcina principală a sindromului de repolarizare timpurie provine din funcționarea defectuoasă a conductanței electrice în canalele ionice, care se poate datora unor factori genetici. Defecțiunile sindromului includ curenți fluctuați de sodiu, potasiu și calciu. Modificările acestor curenți pot duce la suprapunerea regiunilor miocardice care suferă simultan diferite faze ale potențialului de acțiune, ducând la riscul de fibrilație ventriculară și aritmii .

După diagnosticarea lor, majoritatea indivizilor nu au nevoie de intervenție imediată, deoarece repolarizarea timpurie pe un ECG nu indică nicio urgență medicală care pune viața în pericol. S-a observat că trei până la treisprezece la sută dintre persoanele sănătoase au repolarizare timpurie pe un ECG. Cu toate acestea, pacienții care prezintă repolarizare timpurie după ce au supraviețuit unui eveniment de sindrom de repolarizare timpurie (o experiență de moarte subită cardiacă), un cardioverter-defibrilator implantabil (ICD) este recomandat cu tărie. În plus, un pacient poate fi mai predispus la fibrilație atrială dacă individul are sindrom de repolarizare timpurie și are vârsta sub șaizeci de ani.

Repolarizarea cardiacă afectată cu apnee obstructivă în somn

Pacienții care suferă de apnee obstructivă în somn pot experimenta afectarea repolarizării cardiace, crescând morbiditatea și mortalitatea afecțiunii. Mai ales la altitudini mai mari, pacienții sunt mult mai sensibili la tulburări de repolarizare. Acest lucru poate fi oarecum atenuat prin utilizarea unor medicamente precum acetazolamida , dar medicamentele nu oferă o protecție suficientă. Se știe că acetazolamida și medicamentele similare pot îmbunătăți oxigenarea și apneea de somn la pacienții la altitudini mai mari, dar beneficiile medicamentului au fost observate numai atunci când călătoresc la altitudini temporare, nu și pentru persoanele care rămân la o altitudine mai mare pentru o perioadă mai lungă de timp. timp.

Referințe

linkuri externe

• „Repolarizare (animație)” . Departamentul de psihologie, Colegiul Hanovra . Adus la 18 mai 2013 .