Hiperpolarização

o Hiperpolarização é um processo biológico no qual a tensão da membrana aumenta e excede o valor de repouso. Este mecanismo é importante para o funcionamento das células musculares, nervosas e sensoriais do corpo humano. Ele permite que ações como movimentos musculares ou visão sejam ativadas e controladas pelo corpo.

O que é hiperpolarização?

As células do corpo humano são envolvidas por uma membrana. É também conhecida como membrana plasmática e consiste em uma bicamada lipídica. Ele separa a área intracelular, o citoplasma, da área circundante.

A tensão da membrana das células do corpo humano, como células musculares, nervosas ou sensoriais do olho, tem um potencial de repouso quando em repouso. Esta tensão da membrana surge do fato de que há uma carga negativa dentro da célula e na área extracelular, ou seja, fora das células, existe uma carga positiva.

O valor para o potencial de repouso difere dependendo do tipo de célula. Se este potencial de repouso da voltagem da membrana for excedido, ocorre hiperpolarização da membrana. Isso torna a voltagem da membrana mais negativa do que durante o potencial de repouso, ou seja, a carga dentro da célula se torna ainda mais negativa.

Isso geralmente ocorre após a abertura ou fechamento dos canais iônicos na membrana. Esses canais iônicos são canais de potássio, cálcio, cloreto e sódio que funcionam de maneira dependente da voltagem.

A hiperpolarização ocorre devido aos canais de potássio voltagem-dependentes que precisam de um certo tempo para fechar após o potencial de repouso ser excedido. Eles transportam os íons de potássio carregados positivamente para a área extracelular. Isso leva brevemente a uma carga mais negativa dentro da célula, a hiperpolarização.

Função e tarefa

A hiperpolarização da membrana celular faz parte do chamado potencial de ação. Isso consiste em diferentes estágios. A primeira etapa é a ultrapassagem do potencial limiar da membrana celular, seguida pela despolarização, ocorre uma carga mais positiva dentro da célula. Isso leva à repolarização, o que significa que o potencial de repouso é alcançado novamente. Então, a hiperpolarização ocorre antes que a célula alcance o potencial de repouso novamente.

Este processo é usado para retransmitir sinais. As células nervosas formam potenciais de ação na área do monte axônio depois de receberem um sinal. Isso é então transmitido ao longo do axônio na forma de potenciais de ação.

As sinapses das células nervosas então transmitem o sinal para a próxima célula nervosa na forma de neurotransmissores. Estes podem ter um efeito ativador ou também inibidor. O processo é essencial na transmissão de sinais, por exemplo, no cérebro.

Ver é feito de maneira semelhante. As células do olho, os chamados bastonetes e cones, recebem o sinal do estímulo de luz externa. Isso leva à formação do potencial de ação e o estímulo é passado para o cérebro. Curiosamente, o desenvolvimento do estímulo não ocorre por meio da despolarização, como é o caso de outras células nervosas.

Em sua posição de repouso, as células nervosas têm um potencial de membrana de -65mV, enquanto as células visuais têm um potencial de membrana de -40mV em um potencial de repouso. Eles têm um potencial de membrana mais positivo do que as células nervosas, mesmo quando estão em repouso. Nas células visuais, o estímulo é desenvolvido por meio da hiperpolarização. Como resultado, as células visuais liberam menos neurotransmissores e as células nervosas a jusante podem determinar a intensidade do sinal de luz com base na redução dos neurotransmissores. Este sinal é então processado e avaliado no cérebro.

A hiperpolarização desencadeia um potencial pós-sináptico inibitório (IPSP) no caso da visão ou em certos neurônios. Em contraste, os neurônios estão frequentemente ativando potenciais pós-sinápticos (APSP).

Outra função importante da hiperpolarização é evitar que a célula reative um potencial de ação muito rapidamente com base em outros sinais. Portanto, ele inibe temporariamente a geração de estímulos na célula nervosa.

Doenças e enfermidades

As células cardíacas e musculares possuem canais HCN. HCN significa canais catiônicos cíclicos ativados por hiperpolarização. Esses são canais de cátions que são regulados pela hiperpolarização da célula. Quatro formas desses canais HCN são conhecidas em humanos. Eles são referidos como HCN-1 a HCN-4. Eles estão envolvidos na regulação do ritmo cardíaco e na atividade de ativação espontânea das células nervosas. Nos neurônios, eles neutralizam a hiperpolarização para que a célula possa atingir o potencial de repouso mais rapidamente. Portanto, eles encurtam o chamado período refratário, que descreve a fase após a despolarização. Já nas células do coração, eles regulam a despolarização diastólica, que é gerada no nó sinusal do coração.

Em estudos com ratos, a perda de HCN-1 demonstrou criar um defeito no movimento motor. A ausência de HCN-2 leva a danos neuronais e cardíacos e a perda de HCN-4 leva à morte dos animais. Especula-se que esses canais podem estar ligados à epilepsia em humanos.

Além disso, são conhecidas mutações na forma HCN-4 que levam à arritmia cardíaca em humanos. Isso significa que certas mutações do canal HCN-4 podem levar a um distúrbio do ritmo cardíaco.Os canais HCN são, portanto, também alvo de terapias médicas para arritmias cardíacas, mas também para defeitos neurológicos em que a hiperpolarização dos neurônios dura muito tempo.

Pacientes com arritmias cardíacas que podem ser atribuídas a um mau funcionamento do canal HCN-4 são tratados com inibidores específicos. No entanto, deve-se mencionar que a maioria das terapias relacionadas aos canais HCN ainda estão em estágio experimental e, portanto, ainda não são acessíveis ao homem.