Войти
Помеченная диаграмма потенциала действия. Как видно выше, реполяризация происходит сразу после пика потенциала действия, когда ионы K + устремляются из клетки. В нейробиологии, реполяризация относится к изменению мембранного потенциала, который возвращает его отрицательное значение только после деполяризации фазы потенциала действия, которая изменила мембранный потенциал положительного значения. Фаза реполяризации обычно возвращает мембранный потенциал обратно к мембранному потенциалу покоя. Истечение ионов калия (K +) приводит к фазе падения потенциала действия. Ионы проходят через избирательность фильтр на К + каналам поры.
Реполяризация обычно возникает в результате движения положительно заряженных ионов K + из клетки. Фаза реполяризации потенциала действия первоначально приводит к гиперполяризации, достижению мембранного потенциала, называемого постгиперполяризацией, который является более отрицательным, чем потенциал покоя. Реполяризация обычно занимает несколько миллисекунд.
Реполяризация - это стадия потенциала действия, при которой клетка испытывает снижение напряжения из-за оттока ионов калия (K +) вдоль ее электрохимического градиента. Эта фаза наступает после того, как ячейка достигает максимального напряжения в результате деполяризации. После реполяризации клетка гиперполяризуется по мере достижения мембранного потенциала покоя (-70 мВ) {в нейроне -70 мВ}. Ионы натрия (Na +) и калия внутри и снаружи клетки перемещаются натриево-калиевым насосом, гарантируя, что электрохимическое равновесие остается недостигнутым, чтобы позволить клетке поддерживать состояние мембранного потенциала покоя. На графике потенциала действия участок гиперполяризации выглядит как нисходящий провал, который проходит ниже линии мембранного потенциала покоя. В этой постгиперполяризации (нисходящий провал) клетка находится под более отрицательным потенциалом, чем в состоянии покоя (около -80 мВ) из-за медленной инактивации управляемых напряжением каналов выпрямителя с задержкой K +, которые являются первичными каналами K +, связанными с реполяризацией. При таких низких напряжениях, все напряжений закрытого типа K + каналы близко, и возвращение клетки к потенциалу покоя в течение нескольких миллисекунд. Говорят, что клетка, которая переживает реполяризацию, находится в абсолютном рефрактерном периоде. Другие потенциал-управляемые K + каналы, которые вносят вклад в реполяризацию, включают каналы A-типа и K + каналы, активированные Ca 2+. Белковые транспортные молекулы ответственны за выход Na + из клетки и за K + в клетку, чтобы восстановить исходные концентрации ионов в состоянии покоя.
Блокировки реполяризации могут возникать из-за модификаций потенциалзависимых каналов K +. Это демонстрируется селективной блокировкой потенциал-управляемых K + -каналов с помощью антагониста тетраэтиламмония (TEA). Блокируя канал, реполяризация эффективно останавливается. Дендротоксины являются еще одним примером селективных фармакологических блокаторов потенциал-управляемых K + -каналов. Отсутствие реполяризации означает, что нейрон остается под высоким напряжением, что замедляет деинактивацию натриевых каналов до точки, при которой не хватает внутреннего тока Na + для деполяризации и поддержания возбуждения.
Структура потенциалзависимого K + канала представляет собой структуру шести трансмембранных спиралей вдоль липидного бислоя. Селективность этого канала к напряжению обеспечивается четырьмя из этих трансмембранных доменов (S1 – S4) - доменом, чувствительным к напряжению. Два других домена (S5, S6) образуют поры, через которые проходят ионы. Активация и деактивация стробируемого по напряжению канала K + запускается конформационными изменениями в области измерения напряжения. В частности, домен S4 перемещается таким образом, что он активирует и деактивирует поры. Во время активации происходит движение S4 наружу, вызывая более плотное соединение пор VSD. Деактивация характеризуется движением внутрь S4.
Переключение от деполяризации к реполяризации зависит от кинетических механизмов как потенциалзависимых K +, так и Na + каналов. Хотя оба канала Na + и K + с синхронизацией по напряжению активируются примерно при одинаковом напряжении (-50 мВ ), каналы Na + имеют более быструю кинетику и активируются / деактивируются намного быстрее. Реполяризация происходит по мере уменьшения притока Na + (деактивация каналов) и увеличения оттока ионов K + по мере открытия его каналов. Сниженная проводимость ионов натрия и повышенная проводимость ионов калия заставляют мембранный потенциал клетки очень быстро возвращаться к потенциалу мембраны покоя и преодолевать его, что вызывает гиперполяризацию из-за медленного закрытия калиевых каналов, позволяя большему количеству калия проходить через мембранный потенциал покоя был достигнут.
Вслед за потенциалом действия, типично генерируемым притоком Na + через управляемые напряжением каналы Na +, следует период реполяризации, в котором каналы Na + инактивируются, а каналы K + активируются. Дальнейшее изучение K + каналов показывает, что существует четыре типа, которые влияют на реполяризацию клеточной мембраны, чтобы восстановить потенциал покоя. К четырем типам относятся K v 1, K v 2, K v 3 и K v 4. Канал K v 1 в первую очередь влияет на реполяризацию аксона. Канал K v 2 обычно активируется медленнее. Каналы K v 4 обычно активируются быстро. Когда каналы K v 2 и K v 4 заблокированы, потенциал действия предсказуемо расширяется. Каналы K v 3 открываются при более положительном мембранном потенциале и дезактивируются в 10 раз быстрее, чем другие каналы K v. Эти свойства позволяют производить высокочастотную активацию, которая требуется нейронам млекопитающих. Области с плотными каналами K v 3 включают неокортекс, базальные ганглии, ствол мозга и гиппокамп, поскольку эти области создают микросекундные потенциалы действия, требующие быстрой реполяризации.
Используя данные фиксации напряжения из экспериментов на нейронах грызунов, каналы K v 4 связаны с проводимостью первичной реполяризации после периода деполяризации нейрона. Когда канал K v 4 заблокирован, потенциал действия становится более широким, что приводит к увеличению периода реполяризации, что не позволяет нейрону снова активироваться. Скорость реполяризации тесно регулирует количество ионов Ca 2+, поступающих в клетку. Когда большое количество ионов Ca 2+ попадает в клетку из-за продолжительных периодов реполяризации, нейрон может погибнуть, что приведет к развитию инсульта или судорог.
Установлено, что каналы K v 1 вносят вклад в реполяризацию пирамидных нейронов, вероятно, связанную с активацией каналов K v 4. Было обнаружено, что каналы K v 2 не вносят вклад в скорость реполяризации, поскольку блокирование этих каналов не приводит к изменениям в скорости реполяризации нейронов.
Другой тип K + -канала, который помогает опосредовать реполяризацию в предсердиях человека, - это SK-канал, который является K + -каналом, который активируется увеличением концентрации Ca 2+. «Канал SK» обозначает активированный кальцием калиевый канал с небольшой проводимостью, и эти каналы находятся в сердце. Каналы SK специфически действуют в правом предсердии сердца, и не было обнаружено, что они являются функционально важными в желудочках сердца человека. Каналы активны во время реполяризации, а также во время фазы диастолы предсердий, когда ток претерпевает гиперполяризацию. В частности, эти каналы активируются, когда Ca 2+ связывается с кальмодулином (CaM), потому что N-доля CaM взаимодействует с линкером канала S4 / S5, вызывая конформационные изменения. Когда эти каналы K + активируются, ионы K + устремляются из клетки во время пика ее потенциала действия, вызывая реполяризацию клетки, поскольку приток ионов Ca 2+ превышает приток ионов K +, непрерывно покидающих клетку.
В человеческих желудочках, переполяризацию можно увидеть на ЭКГ ( электрокардиограмма ) через J-волну (Osborn), сегмент ST, зубец Т и U волну. Из-за сложности сердца, в частности того, как оно состоит из трех слоев клеток ( эндокарда, миокарда и эпикарда ), существует множество физиологических изменений, влияющих на реполяризацию, которые также влияют на эти волны. Помимо изменений в структуре сердца, влияющих на реполяризацию, существует множество фармацевтических препаратов, которые имеют такой же эффект.
Кроме того, реполяризация также изменяется в зависимости от местоположения и продолжительности исходного потенциала действия. В потенциалах действия, стимулированных на эпикарде, было обнаружено, что длительность потенциала действия должна составлять 40-60 мсек, чтобы дать нормальную прямую Т-волну, тогда как длительность 20-40 мсек дает изоэлектрическую волну и все, что угодно. менее 20 мсек приведет к отрицательному зубцу T.
Ранняя реполяризация - это явление, которое можно увидеть на записях ЭКГ клеток желудочка, где имеется повышенный сегмент ST, также известный как зубец J. Зубец J является заметным, когда в эпикарде имеется больший выходящий ток по сравнению с эндокардом. Исторически это считалось нормальным вариантом сердечного ритма, но недавние исследования показывают, что это связано с повышенным риском остановки сердца. Ранняя реполяризация происходит в основном у мужчин и связана с большим током калия, вызванным гормоном тестостероном. Кроме того, хотя риск неизвестен, у афроамериканцев более вероятно ранняя реполяризация.
Как упоминалось в предыдущем разделе, ранняя реполяризация называется повышенными волновыми сегментами на ЭКГ. Недавние исследования показали связь между ранней реполяризацией и внезапной сердечной смертью, которая определяется как синдром ранней реполяризации. Состояние проявляется как фибрилляцией желудочков без других структурных дефектов сердца, так и ранним паттерном деполяризации, который можно увидеть на ЭКГ.
Первопричина синдрома ранней реполяризации связана с нарушениями электропроводности ионных каналов, что может быть связано с генетическими факторами. К нарушениям синдрома относятся колебания тока натрия, калия и кальция. Изменения этих токов могут привести к перекрытию областей миокарда, одновременно испытывающих различные фазы потенциала действия, что приводит к риску фибрилляции желудочков и аритмий.
После постановки диагноза большинству людей не требуется немедленное вмешательство, поскольку ранняя реполяризация ЭКГ не указывает на наличие опасной для жизни неотложной медицинской помощи. От трех до тринадцати процентов здоровых людей на ЭКГ наблюдается ранняя реполяризация. Однако пациентам, у которых наблюдается ранняя реполяризация после переживания синдрома ранней реполяризации (переживания внезапной сердечной смерти), настоятельно рекомендуется имплантировать кардиовертер-дефибриллятор (ИКД). Кроме того, пациент может быть более предрасположен к фибрилляции предсердий, если у него есть синдром ранней реполяризации и он моложе шестидесяти лет.
Пациенты, страдающие обструктивным апноэ во сне, могут испытывать нарушение реполяризации сердца, что значительно увеличивает заболеваемость и смертность от этого состояния. Пациенты, особенно на больших высотах, гораздо более восприимчивы к нарушениям реполяризации. Это можно несколько смягчить с помощью лекарств, таких как ацетазоламид, но они не обеспечивают достаточной защиты. Известно, что ацетазоламид и аналогичные препараты способны улучшить оксигенацию и апноэ во сне у пациентов, находящихся на больших высотах, но преимущества препарата наблюдаются только при временном путешествии на высоте, а не для людей, которые остаются на большой высоте более длительное время. время.
